JP4212143B2 - フラックスおよびクリームはんだ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にプリント基板に電子部品を実装する際に用いられるクリームはんだおよびそれに適するフラックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品がプリント基板に実装される時、はんだ付けが行われる。そのはんだ付けには、フラックスと粉末はんだからなるクリームはんだが用いられることが多い。クリームはんだはプリント基板に印刷され、その上に電子部品が搭載され、加熱接合される。これをリフローソルダリングという。このようなクリームはんだは、フラックスと粉末はんだが混練されたものである。フラックスは、樹脂、溶剤、活性剤などからなり、さらに印刷性を向上させるため、粘度調整剤が含まれており、粘ちょうな液体である。
【０００３】
クリームはんだの具備すべき特性としては、（１）長期間保管した場合、品質が安定であること、（２）取り扱いの時に異臭がなく、作業者に不快感を与えないこと、（３）スクリーンまたはステンシルを用いて長時間連続的にスムースな印刷ができること、（４）印刷したクリームはんだの上に電子部品を搭載した時に、電子部品を長時間、粘着保持できること、（５）電子部品を搭載した後、リフロー炉内で加熱してはんだ付けした時、はんだボールの発生がないこと、（６）はんだ付け後、はんだ付け残渣は腐食性がなく、電気絶縁性がすぐれていること、などが挙げられる。
【０００４】
これらの特性を満足させるためには、フラックスを構成する成分を適切に選択する必要がある。特に溶剤の選択が重要であり、その選択によっては、前述の特性が悪くなる。従来から使用されている溶剤には、グリコールエーテル類（例えば、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル）あるいは多価アルコール類（例えば、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール）、アルコール類（例えば、ベンジルアルコール、α−ターピネオール）などがある。しかしながら、これらのグリコールエーテル類や、多価アルコール類をフラックスの成分として用いた場合、クリームはんだを長時間保管の後クリームの品質が変化したり、印刷中に粘度が上昇してスムーズな印刷が不可能になったりすることがある。また、アルコール類のα−ターピネオールなどは、臭気が強く、作業者には好まれない場合が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上に述べた欠点を解消したクリームはんだを提供する。すなわち、本発明の目的は、保管中や印刷中の品質変化がなく、搭載した電子部品を長時間粘着保持でき、リフロー時にはんだボールの発生がない、しかも臭気の弱いクリームはんだおよびそれに適するフラックスを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、クリームはんだのフラックス中に１，４−ビス−ヒドロキシメチルシクロヘキサンを溶剤として含ませることにより、前述の具備すべき特性を満足させられることを見出した。
すなわち、本発明の第１は、１，４−ビス−ヒドロキシメチルシクロヘキサンを含有することを特徴とするフラックスにあり、本発明の第２は、上記フラックスと粉末はんだからなることを特徴とするクリームはんだである。
【０００７】
本発明で用いる１，４−ビス−ヒドロキシメチルシクロヘキサンは、シクロヘキサンジメタノールとも呼ばれている。ほとんど匂いがない高沸点液体であり、ポリエステルやポリカーボネートの原料として用いられている。また可塑剤として利用することもある。構造式は次のとおりである。
【０００８】
【化１】

【０００９】
本発明で用いるこの溶剤は、ジオールであるにもかかわらず吸湿性が低く、しかも種々の有機溶剤と相溶性があり、また活性剤などを溶解する力が強いという特徴を持っている。そのため、フラックス調製は容易であり、得られたクリームはんだは、従来のクリームはんだの欠点を克服し、次のような好ましい特性が付与されている。
【００１０】
（１）常温で長時間保管しても、変質しない。
（２）臭気がほとんどない。
（３）長時間の連続印刷が可能である。
（４）印刷したクリームはんだの上欄に電子部品を搭載した時に、電子部品を長時間にわたり、粘着保持する。
（５）リフロー時にはんだボールの発生がない。
【００１１】
本発明のクリームを構成するフラックスは、前述の溶剤のほか、基材樹脂（例えば、重合ロジン、水素添加ロジン、不均化ロジン、その他の合成樹脂）、活性剤（例えば、含窒素塩基のハロゲン化水素酸塩、有機酸、有機酸塩、アミノ酸）、粘度調整剤（例えば、硬化ヒマシ油、酸アミド類）、その他の安定剤（例えばＢＨＴ、１，２，３−ベンゾトリアゾール）を適宜配合混和することにより調製される。また、該フラックスには、本発明の溶剤成分に加えて、他の既知の溶剤を適宜添加混合して使用することもできる。このような溶剤としては、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、ベンジルアルコール、α−ターピネオール、ジイソブチルアジペートなどが挙げられる。
【００１２】
本発明のフラックス中の１，４−ビス−ヒドロキシメチルシクロヘキサンの配合量は特に限定しないが、フラックスの全重量に対して、約２〜８０重量％、好ましくは１０〜７０重量％である。このようなフラックスと粉末はんだを常法により混練配合することによりクリームはんだが得られる。フラックスの配合量は、通常はクリームはんだの全量に対して、６〜２０重量％、好ましくは、８〜１２重量％である。
【００１３】
本発明は、主にクリームはんだに関するものであるが、フラックスそのものだけで、はんだ付けに用いられることがある。たとえばボールはんだを用いてはんだバンプを形成する時にも利用される。
【００１４】
本発明に類似する先行技術として特許第２５６６８１３号がある。これは、クリームはんだのフラックスにシクロヘキサノールを添加するという方法である。その添加する目的は、チップ部品の仮固定に有効であると述べられている。
一方、本発明の１，４−ビス−ヒドロキシメチルシクロヘキサンは、先行技術の化合物と、その構造が異なるばかりではなく、クリームはんだ用フラックスの主成分である溶剤として用いられ、前述のように常温保管性、臭気、印刷性、粘着保持性、はんだボール発生防止などに関して総合的に品質向上をはかるためのものである。
【００１５】
【実施例】
以下に、本発明の実施例および比較例を述べる。
実施例１〜４、比較例１および２
表１に示す配合組成のフラックスを常法により作った。
【００１６】
【表１】

【００１７】
表１のような組成からなるフラックス１０部と粉末はんだ（Ｓｎ６３／Ｐｂ３７、真球状、２５０〜３２５メッシュ）９０部をよく混練して、クリームはんだを得た。それらのクリームはんだを評価した結果を表２に示した。
【００１８】
【表２】

【００１９】
表２に示すように、本発明の実施例１〜４のクリームはんだについては、各特性が優れていることが分かる。これに対して比較例１および２については、各特性が劣っている。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のクリームはんだは、保管安定性、連続印刷性、粘着保持性に優れ、ハンダボールの発生が少なく、しかも臭いがほとんどないので、エレクトロニクス関係の表面実装において非常に取り扱い易く、高い生産性をもたらすものである。

Claims (2)

1. 基材樹脂、溶剤、活性剤、粘度調整剤を含み、前記溶剤として、１，４−ビス−ヒドロキシメチルシクロヘキサンを含むことを特徴とするクリームはんだのフラックス。
2. 基材樹脂、溶剤、活性剤、粘度調整剤を含み、前記溶剤として、１，４−ビス−ヒドロキシメチルシクロヘキサンを含むフラックスと粉末はんだからなることを特徴とするクリームはんだ。