JPH0144438B2

JPH0144438B2 -

Info

Publication number: JPH0144438B2
Application number: JP61092524A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Ogura; Takao Enomoto
Original assignee: NIPPON EREKUTOROPUREITEINGU ENJINYAAZU KK
Current assignee: NIPPON EREKUTOROPUREITEINGU ENJINYAAZU KK
Priority date: 1986-04-22
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1989-09-27
Also published as: JPS62248596A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

この発明は前処理を必要とせず且つ密着性に優
れる水溶性ハンダフラツクス及びそれを用いたハ
ンダ付け方法に関する。

【従来の技術】

フラツクスはハンダ付けに際して接合金属表面
の清浄化を行い、接合金属間の熱拡散を円滑に行
わせるために使用され、ハンダ付け作業の能率化
及び信頼性向上に重要な役割を果たしている。そ
して従来より、フラツクスと言えば例えば松ヤニ
等をアルコールにて溶解したロジン系フラツクス
が最も多く使用されていたが、このようなロジン
系フラツクスにあつては近年の高密度実装に対応
する高いハンダ付け性及び作業性の点で十分とは
言えなくなつてきたので、それに代わつて水溶性
ハンダフラツクスが電子部品、プリント基板等に
広く使用されるようになつてきた〔特開昭49−
51143号公報、特公昭59−22632号公報参照〕。

【発明が解決しようとする問題点】

そして、このような従来の水溶性ハンダフラツ
クスは、それに含有されている有機酸やハロゲン
化物により、ハンダ付け対象物の表面に形成され
ている酸化膜を除去し、そこへ施すハンダの密着
性の向上を目的としているものであるが、ハンダ
付け対象物の酸化膜除去のために予め前処理を施
す必要があり、しかも上記のハロゲン化物使用の
場合はそれが残留した時に腐食性の問題が発生し
てしまうものであつた。また、ハンダの密着性を高めるため、フラツク
スを使用したハンダ付けを行う前に、予め前処理
として化学的還元による錫の無電解メツキ〔特開
昭55−79864号公報参照〕を行うこともできるが、
工程が増えるので作業能率上好ましくない。

【問題点を解決するための手段】

本発明者達は上記の問題点を解決するために鋭
意研究を行つた結果、ハンダ付け対象物表面の酸
化膜除去と、ハンダ付け対象物の表面に電気化学
的作用による無電解の錫層形成とを併せて行い、
そこへ施すハンダの密着性を十分に向上させるこ
とのできる水溶性ハンダフラツクス及びそれを用
いたハンダ付け方法を開発するに至つたものであ
る。即ち、この発明の第１発明〔特許請求の範囲第
１項記載の発明〕に係る水溶性ハンダフラツクス
は、チオ尿素を2wt％以上、二価の錫化合物を
0.3wt％以上、カルボン酸を８〜45wt％、空気遮
断剤を１〜5wt％を含有して成るものである。チオ尿素は、水溶性ハンダフラツクス中に含ま
れる二価の錫イオンと、ハンダ付け対象物の表面
を形成する金属のイオンとのイオン化傾向を調整
するための錯化剤として含有されているものであ
る。二価の錫化合物としては、硫酸錫や塩化錫など
を使用できる。特に硫酸錫を使用する場合には、
ハロゲン化物を使用しない所謂ハロゲンフリーと
なり、水溶性ハンダフラツクスが余計に残留して
も腐食性を呈することがなく、ハンダ付け部分あ
るいはハンダ付け装置などの腐食や変色を招くこ
とがない。一方、塩化錫を使用した場合は前記硫
酸錫などよりも安定性が高く且つ錫の析出量も多
い。また二価の錫（第一錫）としたのは、四価の
錫（第二錫）が水に不溶解であるからである。カルボン酸はハンダ付け対象物表面の酸化膜を
除去する目的で含有されているもので、リンゴ酸
や酒石酸などが好ましい。空気遮断剤は、ハンダ付け後のハンダ表面を被
覆して空気接触を防止し、ハンダ表面の再酸化を
防ぐために含有されているもので、グリセリンや
ポリエチレングリコールを使用することができ
る。そして、第２発明〔特許請求の範囲第３項記載
の発明〕に係るハンダ付け方法は、前記水溶性ハ
ンダフラツクスをハンダ対象物へ施し、そして前
記水溶性ハンダフラツクスの錫とハンダ対象物表
面を形成する金属とを無電解で置換してハンダ対
象物表面に錫面を形成し、その錫層上にハンダを
付けるものである。この発明に係る水溶性ハンダフラツクスは、カ
ルボン酸によりハンダ付け対象物表面の酸化膜の
除去を行うと共に、錯化剤として含有させたチオ
尿素によつて、水溶性ハンダフラツクス中の錫イ
オンがハンダ付け対象物表面を形成している金属
のイオンと電気化学的に表面の一分子に相当する
分だけ置換することにより、ハンダ付け対象物の
形状や部位に関係なく常にハンダ付け対象物の表
面に極めて薄く均一な錫層を形成する。従つて、
ハンダはその錫層の上にハンダ付けされるので非
常に密着性が良く、しかもこの錫層はハンダ付け
対象物を母材金属とすると、この母材金属の表面
内にいわば食い込んだ形成されていることによ
り、ハンダ付けの際に形成される拡散層は錫層４
だでなく母材金属内にわたつて形成されるものと
考えられ、この点で上記密着性がより一層向上
し、非常に信頼性の高いハンダ付けを行うことが
できる。

【実施例】

以下この発明の好適な実施例を説明する。＜第１実施例＞まず水溶性ハンダフラツクスの組成を示す。チオ尿素 5.0wt％塩化第一錫 0.5wt％リンゴ酸 25.0wt％グリセリン 1.0wt％純水 68.5wt％そして上記の水溶性ハンダフラツクスを、ハン
ダ付け対象物対象としての銅板に施した際の作用
を第１図〜第４図を用いて説明する。まず、この水溶性ハンダフラツクス１を銅板
２に施した瞬間、水溶性ハンダフラツクス１中
のリンゴ酸が銅板２表面の酸化膜３を溶解除去
する〔第１図〕。そして、水溶性ハンダフラツクス１が銅板２
に直接接触し、銅板２表面を溶解して銅イオン
Ａが取出される〔第２図〕。銅イオンＡが取出されると同時に、水溶性ハ
ンダフラツクス１中の二価の錫イオンＢがその
銅イオンＡと電気化学的に無電解で置き換わ
り、銅板２表面に１分子に相当する分だけ錫層
４が形成されることになる〔第３図〕。通常銅
と錫のイオン化傾向からすると、錫は銅板２上
に析出しないが錯化剤としてのチオ尿素の働き
により錫と銅のイオン化傾向が調整されるので
錫層４を形成できるものである。この錫層４が形成されるまでのメカニズムは
錫メツキとほぼ同じ原理であるが、既知の錫メ
ツキの場合は銅板上に錫層が化学的に還元され
て形成されるだけであり、一方この場合は銅板
２との間でイオンの電気化学的置換を行うの
で、錫層４が銅板２へ食い込んだ状態で形成さ
れ、錫層４自体の銅板２に対する密着性が非常
に良いものである。そして、銅板２表面に形成された錫層４上に
ハンダ５をつける〔第４図〕。従つて、錫を主
成分の１つとするハンダ５が、銅板２表面に形
成された錫層４に付けられることになる。つま
り、従来のように銅−ハンダの接合でなく、錫
−ハンダの接合となり、非常に密着性の高いハ
ンダ５付けを行うことができる。還元タイプの錫メツキの場合は、いわば母材金
属としての銅板２表面に錫層４が乗る状態となつ
ているものと考えられ、ハンダ付けの際に形成さ
れる拡散層はハンダ５層と錫層４間で主に形成さ
れてしまい母材金属（銅板２）側にわたつてまで
形成されず、この点でハンダ５の密着性がそれ程
高くないと考えられる。これに対し、この実施例の場合、錫層４が母材
金属（銅板２）側に食い込んだ状態で形成される
から拡散層が錫層４だけでなく母材金属（銅板
２）内にも及んで形成され易く、その分ハンダ５
の密着性が向上することになる。そして、ハンダ
５付け後には、水溶性ハンダフラツクス中のグリ
セリンがハンダ５表面を被覆してハンダ５の再酸
化を防止している。また、ハンダぬれ性はぬれ時間の短さにより判
断できるものであるが、この実施例の水溶性ハン
ダフラツクスの場合は、ぬれ時間と酸化膜の厚さ
との関係を示した第５図からわかるように、従来
品としての水溶性ノーハロゲンフラツクス〔日本
エレクトロプレイテイング・エンジニヤース(株)製
のソルボンド0A260HF（商品名）〕と比較して非
常にぬれ時間が短く、そのハンダぬれ性の高いこ
とが確認できた。更に、ハンダの広がりも従来に
比べて十分にあつた。＜第２実施例＞チオ尿素 3.0wt％硫酸第一錫 0.3twt％酒石酸 15.0wt％ポリエチレングリコール 20.0wt％純水 61.7wt％上記組成の水溶性ハンダフラツクスを、ハンダ
付け対象物対象としての鉄板に施したみた。結果
は先の実施例と同様非常に密着性、ぬれ性、ハン
ダの広がりが共に良いハンダ付けを行うことがで
きた。しかも、この実施例の場合には硫酸第一錫
を用いたので水溶性ハンダフラツクス中にハロゲ
ン化物を一切含有せず、ハンダ付け後における残
留水溶性ハンダフラツクスの洗浄が仮に不十分で
あつても、ハンダの腐食や変色を招くことはな
い。尚、ハンダ付け対象物としてニツケル板、又は
銅合金板、鉄合金板、ニツケル合金板にもこの実
施例に係る水溶性ハンダフラツクスを用いてハン
ダ付けしてみたところ、先の銅板２及び鉄板とほ
ぼ同じ結果を得ることができた。

【効果】

この発明〔第１発明及び第２発明〕に係る水溶
性ハンダフラツクス及びそれを用いたハンダ付け
方法は、以上説明してきた如き内容のものであつ
て、ハンダ付け対象物表面の酸化膜除去が行われ
ると共に、水溶性ハンダフラツクス中の錫と、ハ
ンダ付け対象物の金属とが、電気化学的に無電解
で置換するので、ハンダ付け対象物表面に非常に
密着性の高い錫層を予め形成することができる。
従つて、その錫層上にハンダ付けを行うことによ
り密着性が極めて高く、前処理なしでも信頼性に
優れたハンダ付けを行うことができるものであ
る。また、二価の錫化合物として硫酸錫を使用すれ
ば、所謂ハロゲンフリーの水溶性ハンダフラツク
スを得ることができ、仮に残留水溶性ハンダフラ
ツクスの洗浄が不十分であつても、ハンダを腐食
させたり変色させたりすることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る水溶性ハン
ダフラツクスの作用を示すもので、水溶性ハンダ
フラツクスが酸化膜を溶解している状態の説明図
である。第２図は銅板の銅イオンが取出される状
態を示す第１図相当の説明図、第３図は銅イオン
と錫イオンとが置換した状態を示す第１図相当の
説明図、第４図はハンダ付けした状態を示す第１
図相当の説明図、そして第５図はこの発明の一実
施例に係る水溶性ハンダフラツクスのハンダぬれ
時間を示すグラフである。１……水溶性ハンダフラツクス、２……銅板、
３……酸化膜、４……錫層、５……ハンダ、Ａ…
…銅イオン、Ｂ……錫イオン。

Claims

【特許請求の範囲】１チオ尿素を2wt％以上、二価の錫化合物を
0.3wt％以上、カルボン酸を８〜45wt％、空気遮
断剤を１〜5wt％含有して成る水溶性ハンダフラ
ツクス。２上記二価の錫化合物が硫酸錫であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の水溶性ハン
ダフラツクス。３チオ尿素を2wt％以上、二価の錫化合物を
0.3wt％以上、カルボン酸を８〜45wt％、空気遮
断剤を１〜5wt％含有して成る水溶性ハンダフラ
ツクスをハンダ対象物へ施し、そして前記水溶性
ハンダフラツクスの錫とハンダ対象物表面を形成
する金属とを無電解で置換してハンダ対象物表面
に錫層を形成し、その錫層上にハンダを付けるこ
とを特徴とするハンダ付け方法。