JPH01113197A - コーティングはんだ粉末 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コーティングはんだ粉末に係わり、特にプリ
ント配線板用のはんだペーストに使用されるはんだ粉末
の酸化を防止するようにしたものに関する。

従来の技術 プリント基板には、積層板の表面に張りつけた銅箔を電
気回路にしたがってエツチングして回路パターンを形成
し、このパターンに抵抗、コンデンサ等の電気部品を取
りつけられるようにした基板と、セラミック板上に銀−
パラジウムの回路パターンを焼付けたセラミック基板な
どがある。これらの基板に電気部品を取りつけるには、
その例えばリード端子を上記回路パターンのはんだ付は
ランドにはんだ付けすることにより行われる。

この場合、プリント基板の電気部品を取りつける反対側
に回路パターンが形成されていてはんだ付はランドがあ
るものと、プリント基板の電気部品を取りつける側に回
路パターンが形成されていてはんだ付はランドがある、
いわゆる平面実装型のものがある。これらのいずれの場
合もはんだ付はランドと電気部品とのはんだ付は部に溶
融はんだが供給されてはんだ付けされるが、前者の場合
には噴流はんだが供給されてはんだ付けされ、後者の場
合にははんだ付はランドに予めはんだペーストを塗布し
ておき、はんだ付は時にこのはんだペーストの塗膜を熔
融してはんだ付けされることが多い。

このはんだペーストは、はんだ粉末、ロジンのような樹
脂成分及び溶剤を必須成分にし、さらに必要に応じてア
ミン塩酸塩のような活性剤、流動性行与剤等から構成さ
れ、これがスクリーン印刷、デイスペンサー、転写等に
よりプリント基板のはんだ付はランドに塗布される。こ
の後電気部品が供給されてからはんだペースト塗膜が溶
融され、冷却されてはんだ付は作業が完了する。このよ
うなはんだ付は作業を行うには、予めはんだペーストを
製造しておき、これをはんだ付は作業現場に持込み、通
常ははんだペーストの塗布からはんだの溶融によるはん
だ付けまでを連続工程で行なう。

発明が解決しようとする問題点 このような場合、はんだペースト製造業者とはんだ付は
作業を行う業者は異なるので、予め製造されたはんだペ
ーストは直ぐには使用されないである程度の日数をおい
て使用されることが多く、この間はんだペーストを例え
ば密閉容器に保管しても、室温では鉛と錫等からなるは
んだ粉末とビヒクルが反応し、増粘する。これは例えば
１週間で２倍にもなることがある。このような増粘は、
はんだ粉末が酸化されると促進され、ついにはスクリー
ン印刷等で印刷できる流動性を示さなくなる。

また、この酸化されたはんだ粉末は、はんだ溶融時に酸
化されないはんだ粉末が溶融されて凝集される際に完全
溶解せず、凝集したはんだから分離して塗布位置に残り
、あるいは溶融が遅れて離散し、これらがはんだポール
になって導体間をショートさせるという問題点や、はん
だ付は強度を減少したり、はんだ付けの仕上がりの外観
を悪くするとう問題点もある。

このようなはんだ粉末の酸化に伴う問題をなくすために
は、はんだの酸化物を還元する活性剤を多くはんだペー
ストに含有させることもできるが、この活性剤は例えば
アミンの塩酸塩が使用されるので、はんだ付は後これが
多くはんだ付はランドに残留するとその腐食を促進する
。これを回避しようとすると、はんだ付は終了後洗浄を
十分に行なわなければならないので、作業能率を低下さ
せるとともにその完全も期し難い。また、このようにア
ミン塩酸塩を多く用いるとはんだ粉末との反応物がはん
だペーストを増粘させるという問題点もある。

このようなはんだ粉末とビヒクルの反応、はんだ粉末の
酸化を防止するために、はんだペーストを冷蔵庫に保管
することが行われているが、これははんだペーストを使
用するときに常温に戻す等の作業が必要であり、作業性
の低下をもたらす等の問題点がある。

また、はんだペーストを製造する際、はんだのインゴッ
トを例えばアトマイズ法により粉末粒子にした後直ちに
ビヒクルと練り合わせることも行われているが、作業の
都合ではんだ粉末を息遣した後、時間をおいてビヒクル
と練り合わせることもあり、この間はんだ粉末は輸送さ
れることもある。このような場合にもはんだ粉末は空気
に曝されると酸化され、はんだペーストにされたときに
上記のように著しく増粘する。このため、はんだ粉末は
その酸化を避けるために真空あるいは不活性ガス中に保
存される。しかし、これも設備を必要としその取扱いも
面倒であるのでその改善が望まれていた。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、はんだペース
トに使用されるビヒクルに不溶解性又は難溶解性のコー
チイブ剤によりはんだ粉末粒子をコーティングすること
を特徴とするコーティングはんだ粉末を提供するもので
ある。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明におけるコーティングはんだ粉末は、はんだ粉末
をコーチイブ剤でコートしたものである。

このはんだ粉末として使用されるものとしては、例えば
アトマイズ法、すなわちはんだのインゴットを溶融して
滴下し、その途中で不活性ガス等を吹きつけて粒子化す
ることにより製造され、種々の粒径（例えば１００メツ
シユ以下の粒径）及び形状（球形、不定形）を有するも
のが使用できる。

その組成としては、例えば６３Ｓｎ／３７Ｐｂ　、　６
２Ｓｎ／３６Ｐｂ／２Ａｇをはじめ下記の表に示したも
の等が用いられる。

また、コーティング剤としては、はんだペーストの後述
するビヒクルに不溶解性又は難溶解性のものが使用でき
、例えばシリコンオイル、シリコン系高分子、フッフ化
シリコンオイル、フ・ノ化シリコン樹脂、フッソ化炭化
水素系高分子等のシリコン、フッソ系の次ぎのちのが例
示される。

シリコン系 Ｐｏ１ｏｎ　Ｌ　、　Ｐｏ１ｏｎ　Ｔ　、　ＫＦ９６、
ＫＳ−７０１、ＫＳ−７０７、ＫＳ−７０５Ｆ　、にＳ
−７０６、ＭＳ−７０９、にＳ−７０９Ｓ　、　ＫＳ−
７１１、ＫＳＸ−７１２、ＫＳ−６２Ｆ、　ＫＳ−６２
Ｍ、ＭＳ−６４，５ｉｌｉｃｏｌｕｂｅＧ−４３０，５
ｉｌｉｃｏｌｕｂｅ　Ｇ−５４０，５ｉｌｉｃｏｌｕｂ
ｅ　Ｇ−５４１以上信越化学工業陣製 Ｓ１（−２００，５Ｈ−２１０，５Ｈ−１１０９、Ｓ■
−３１０９，５Ｈ−３１０７，５Ｈ−３１０８，５Ｈ−
８０１１、ＦＳ−１２６５，５ｙｌｉ−ｏｆｆ　２３　
　、ＤＣｐａｎ　Ｇｌａｚｅ　６２以上トーレシリコン
■製フフソ系 ダイフリーＭＳ−４４３、ＭＳ−５４３、ＭＳ−７４３
、ＭＳ−０４３、ＭＥ−４１３、ＭＥ−８１０以上ダイ
キン工業■製フロラードＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ
−９８、ＦＣ−１２９、ＦＣ−１３４、ＦＣ−４３０、
ＦＣ−４３１、ＦＣ−７２１以上住友３Ｍ！復製 スミフルノンＦＰ−８１、ＦＰ−８１ＲＳＦＰ−８２、
ＦＰ−８４Ｃ１ＦＰ−８４Ｒ，ＦＰ−８６以上住友化学
■製サす　７０７ＳＲ−１００，５Ｒ−１００Ｘ以上清
美化学■製ＥＦ−１２５ＤＳ、　ＥＦ−１２００以上新
秋田化成■製これらは単独又は複数混合して使用できる
。特に高分子系のものが好ましい。

このようなコーティング剤を上記はんだ粉末にコーティ
ングするには、上記のコーチイブ剤を溶剤と混合して処
理液を調製し、これに例えばアトマイズ法により製造さ
れたはんだ粉末を直ちに順次浸漬し、攪拌する。この溶
剤としては例えば１゜１．１１−’Ｊクロルエタン等の
ハロゲン化炭化水素が好ましく、そのコーティング剤固
形分の濃度は０．０１％〜２％が好ましい。

このように攪拌した後、５分〜１時間放置してから傾斜
法、遠心分離法又は濾過法により固液分離することがで
きる。この後乾燥させるが、この乾燥は自然又は風乾い
ずれでも良く、また、不活性ガス中又は真空中の乾燥で
も良く、さらには常温又は加熱乾燥のいずれも使用でき
、これらは組み合わせて使用しても良い。

また、はんだ粉末をアトマイズ法で製造する際、不活性
ガスを吹きつけるが、このガスとともに上記処理液を吹
き、つけることによってはんだ粉末の表面を被覆するよ
うにしても良い。この際上記の処理液に浸漬する方法を
併用することもできる。

このようにしてコーチイブはんだ粉末が得られるが、こ
のコーチイブ膜は熱分解ガスクロマトグラフィーにより
その種類を確認でき、そのコーテイング量はオージェ電
子分光分析によって推定することができ、コーティング
剤に炭素含有化合物を用いた場合、定量分析値としては
炭素が３０　ｍｏｌ％〜７０　ｍｏ１％が好ましい。

本発明のコーティングはんだ粉末をはんだペーストとす
るには、ビヒクルと混合させるが、はんだペーストにお
いてはビヒクルとしてフラックスを使用し、このフラッ
クスとしては、樹脂及び溶剤を必須成分とし、必要に応
じてチクソ剤、溶剤等を配合して作られる。フラックス
はアメリカ合衆国のＭＩＬ規格（旧Ｌ−Ｆ−１４２５６
）では活性度により３種類（Ｒ：不活性、ＲＭＡ　：中
程度の活性、ＲＡ：活性）に分けられるが、はんだペー
スト用としては一般にＲＡやＲＭＡ級を主として用いる
ことが好ましいが、これらに限られるものではない。こ
のビヒクルの活性剤にはアニリン塩酸塩の如きアミンの
無機酸塩、アミンの有機酸塩、アミン類、有機酸類、ハ
ロゲン化炭化水素類が用いられる。

このようにして得られたはんだペーストは、はんだ粉末
がコーティング剤により被覆され、このコーティング剤
の膜はビヒクルの樹脂、溶剤等に不溶解性又は難溶解性
であるので、はんだ粉末がコーテイング膜により外界と
遮断されることによりビヒクルとの反応、空気中の酸素
との反応が阻止される。これによりはんだペーストの粘
度安定性が保たれる。

一方、このはんだペーストがプリント基板のはんだ付は
ランドに塗布、乾燥され、溶融されて、供給される電気
部品のはんだ付は部分を濡らすときは、コーティングは
んだ粉末は溶融し、その表面のコーテイング膜と分離す
る。この後はんだ溶融物同志が融着し、これが冷却され
て電気部品ははんだ付はランドにはんだ付けされる。こ
の際、コーティング剤の膜を薄くすると、その影響を無
視できる。この膜ははんだの溶融温度で溶融するものが
好ましいが、不溶融のものでも良い。

実施例 次に本発明の詳細な説明する。

実施例１ はんだ合金（Ｓｎ６３重量％、Ｐｂ３７重量％）のイン
ゴットを溶融してアトマイズ法により２５０〜４００メ
フシエのはんだ合金粉末粒子を形成し、この粒子を直ち
に処理液２０Ｋｇに投入し、攪拌する。この処理液は、
上記フロラードＦＣ−７２１を５００ｇクレオンＴＦ（
デュポン社製）ＩＫｇに熔解した５０％（固形分１％）
溶液である。上記操作をはんだ粉末が処理液中に１０Ｋ
ｇになるまで継続してから３０分放置する。

この後、傾斜法によりその上澄み液を除去し、自然乾燥
する。

このようにしてコーティングはんだ粉末が得られたが、
これをオージェ電子分光分析法により分析したところ、
第１図に示すとおりであった。なお、コーチイブ前のは
んだ粉末のオージェ電子分光分析法による分析結果は第
２図に示す通りであった。これらから、コーティング前
のはんだ粉末からは炭素（Ｃ）はほとんど検出されてい
ないのに対し、コーテイング後のものには炭素（Ｃ）の
鋭いピークが検出され、Ｃ５８，６ｍｏｌ　％、Ｓｎ　
１７．８ｍｏ１％、０２３．６ｍｏ１　％と計算され、
コーテイング量はＣ換算で約６０ｍｏ　Ｉ　％であるこ
とが分かる。

なお、上記のコーティングはんだ粉末を３０日間常温で
空気中に放置した後でも、上記と同様にオージェ電子分
光分析法により分析した結果は、第１図と同様のスペク
トルが得られ、はんだ粉末のコーテイング膜の経時変化
は認められなかった。

なお、オージェ電子分光分析法を通用するに当たっては
、インジウム（Ｉｎ）板に上記で得られたコーティング
はんだ粉末を加圧保持させて測定に供した。

また、■島原製作所製のガスクロマトグラフィーＧ（ニ
ー７ＡＰＴＦを同社製ＰＹＲ−２Ａ（熱分解装置）とと
もに用い、上記のコーティングはんだ粉末０−１６ｇを
窒素ガス中５００℃で加熱したときの発生ガスを分析し
たところ、第３図に示す結果を得た。また、上記処理液
１ｍｆについて同様に分析したところ、第４図を得た。

これらの各々の図に示されたピークの保持時間、そのピ
ークの面積比を計算すると、次ぎのようになる。

これらから主要ピークが一致し、コーティングはんだ粉
末のコーテイング膜が処理液に使用の樹脂フロラードＦ
Ｃ−７２１と同じものであることが確認された。なお、
ガスクロマトグラフィーの測定条件は、カラム：　ＰＥ
Ｇ−６０００（ポリエチレングリコール）１０％、カラ
ム温度：３℃／分の１００℃から１８０℃までの昇温、
キャリヤーガス：窒素、流量：５０ｍ　ｌ！　／分、デ
テクター：ＦＩＤ（水素イオン検知器）、注入温度：２
３０℃であった。

次に上記で得られたコーティングはんだ粉末を用いて下
記のはんだペーストを調製した。

コーティングはんだ粉末（６３Ｓｎ／３７Ｐｂ）　９０
　　重量部重合ロジン　　　　　　　　　　　　５．８
〃水添ヒマシ油　　　　　　　　　　　０．４〃ジメチ
ルアミン塩酸塩　　　　　　　０．０５　−ブチルカル
ピトール　　　　　　　　３．７５　　〃を常温３０分
攪拌混合した後、溶剤又ははんだ粉末をさらに攪拌混合
して粘度を３６万センチポイズに調整した。このはんだ
ペーストについて冷蔵した場合、２０℃で保管した場合
、４０℃で深督した場合を第５図に実線で示す。また、
上記はんだペーストにおいて、コーティングはんだ粉末
の代わりにコーティング前のはんだ粉末を使用した以外
は同様に作製したはんだペーストについて同様に粘度を
測定したところ、第５図の点線の通りであった。

なお、測定はブルックフィールドＨＢＴ型粘度計を使用
した。

これからコーティングはんだ粉末を用いたはんだペース
トは２０℃（室温）の粘度安定性が良いことがわかる。

実施例２ はんだ合金（６２Ｓｎ／３６Ｐｂ／２Ａｇ）のインゴッ
トを使用して実施例１と同様にコーティングはんだ粉末
を作製し、これを用いて　下記の配合のはんだペースト
を実施例１と同様に作製し、実施例１と同様に測定した
ところ、第６図の通りであった。

コーティングはんだ粉末（６２Ｓｎ／３６Ｐｂ／２Ａｇ
）　９０重量部重合ロジン　　　　　　　　　　　　５
．８〃水添ヒマシ油　　　　　　　　　　　０．４　〜
ジメチルアミン塩酸塩　　　　　　　０．０５　　〃ブ
チルカルピトール　　　　　　　　３．７５　　〃発明
の効果 本発明によれば、コーティングはんだ粉末を提供するこ
とができるので、その保管や、輸送を空気中で行っても
その酸化が防止されるので、極めて取扱い易いとともに
、はんだ粉末の製造とはんだペーストの製造を時間をお
いて別々に行うことができ、はんだペーストの生産計画
を立て易くすることができる。

また、本発明のコーティングはんだ粉末を用いると、は
んだペーストの粘度変化を著しく抑制することができ、
長期にわたって印刷通性を保持することができる。特に
このはんだペーストは常温で保管することができ、冷蔵
の必要がないのでその保管費用を低減するとともに、取
扱いを容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のコーティングはんり粉末の
オージェ電子分光分析スペクトラム、第２図はそのコー
ティング前のはんだ粉末のオージェ電子分光分析スペク
トラム、第３図は第１図と同一試料の熱分解ガスクロマ
トグラム、第４図は第２図と同一試料のガスクロマトグ
ラム、第５図は第１図、第２図のそれぞれの試料と同一
試料を用いたはんだペーストの粘度測定グラフ、第６図
は他の実施例のコーティングはんだ粉末を使用したはん
だペーストの粘度測定グラフである。 昭和６２年１０月２７日 特許出願人・新　村　隆（ばか３名） 第３図 第４図 口 曽 第５図 保管日数 第６図 区管日数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）はんだペーストに使用されるビヒクルに不溶解性
   又は難溶解性のコーティング剤によりはんだ粉末粒子を
   コーティングすることを特徴とするコーティングはんだ
   粉末。