JPH02205296A - クリームはんだ - 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、電気・電子分野において特にプリント基板等
のはんだ付けに多用されるクリームはんだに関する。

（従来の技術） クリームはんだは主として基板と電子部品の接続に使用
されるもので、そのはんだ付けは、先ずクリームはんだ
を基板上の所定領域に印刷やデイスペンサー等で適量塗
布後、該クリームはんだ上に電子部品を搭載し、リフロ
ー炉、ホットプレート、熱風、レーザー光線、高温蒸気
等で加熱することにより、はんだを溶融させてはんだ付
けを行う。

また、クリームはんだに要求される一般的な特性として （１）適度な粘稠性を有し、印刷性が良好であること （２）はんだ付は性が良いこと （３）毒性や臭気°がないこと （４）長期間粘度変化がな（、表面の皮はりかないこと 等があげられる。

近年、電子機器の小型化、高密度化が進むなかで、基板
回路のランドパターンは微小化しランド間隔も狭小化し
てきており、これらに使用されるクリームはんだも印刷
性、洗滌性、信鯨性等の向上が要求されている。

ところで、クリームはんだは、ロジンをベースとした油
溶性クリームはんだと、グリセリン、ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、ジエチレングリコ
ール等水に溶ける組成物をベースとした水溶性クリーム
はんだとに大別される。

これらクリームはんだは、はんだ付は終了後、フラック
ス残渣を除去する場合、後者では水で洗滌することがで
きるが、前者ではクロロセンやフレオン等の有機溶剤を
使用しなければならない。

しかし、近年環境破壊や労働衛生上の面から有機溶剤の
使用を規制する動きが強まってきており、有機溶剤洗滌
から水洗滌への移行が強く求められている。

水洗滌は、有機溶剤洗浄と比較した場合衣の利点がある
。

（１１水は溶剤としては不燃性で取扱が極く簡便である
。

（２）水は環境破壊がない。

（３）水はいずれの有機溶剤より安価である。

（４）水は最良の溶媒といわれ、特にクリームはんだに
使われる活性剤等のイオン性物質にとっては最良である
。

ところで、油溶性クリームはんだにおいては、前記の性
能をほぼ満足するものが製品化されているが、水溶性ク
リームはんだの場合は、まだ不十分で特に印刷性、洗滌
性が問題となっている。

この原因の一つは、フラックスのベースキャリアに求め
ることができる。

すなわち、油溶性クリームはんだではフラックスのベー
スキャリアにロジンが使用されているのに対し、水溶性
クリームはんだのフラックスでは、ロジンに代わる水に
溶けるベースキャリアとなる適当な材料がない。

現在の水溶性クリームはんだでは、ポリエチレングリコ
ールやポリプロピレングリコールが常用されているが、
しかし、これらをベースキャリアとしたクリームはんだ
は、スキージでスクリーンマスク上を移動させた場合、
粘稠性並びに粘着力に欠けるため、十分にローリングせ
ず、横すべりして、スクリーン開口部へのはんだの充填
が不十分となり、基板への印刷塗布性を悪くしている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、はんだ付は終了後フレオン等の有機溶
剤を一切用いず、水によってフラックス成分を洗浄・除
去することのできるクリームはんだを提供することであ
る。

（＃ｌＡＢを解決するための手段） 本発明者らは、かかる目的を達成すべく、種々検討を重
ねたところ、トリス−（２，３−エポキシプロピル）−
イソシアヌレート　（以下、「↑ＥＰＩ（Ｊ　ト略す）
とカルボキシル基含有化合物との反応生成物がそのよう
な特性を有することを知り、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、炭素数が８以下
のモノカルボン酸、ポリカルボン酸およびヒドロキシル
カルボン酸から成る群から選ばれた１種または２種以上
のカルボキシル基含有化合物とトリス−（２，３−エポ
キシプロピル）−イソシアヌレートとの反応生成物であ
る樹脂状物質を含有するフラックスとはんだ粉とを配合
してなるクリームはんだである。

（作用） 本発明によれば、はんだ付は終了後、水によってフラッ
クス成分を洗浄・除去することのできるクリームはんだ
とすべく、フラックス成分に使用する樹脂状物質は、水
溶性であることはもちろんのこと、クリームはんだに使
用する有機溶剤にも溶解するという、両親媒性でなけれ
ばならず且つ、はんだの溶融加熱時に分解することのな
いものでなければならない。

従って、本発明にて使用する樹脂状物質は、（５）炭素
数が８以下のモノカルボン酸、山）同じく炭素数が８以
下でヒドロキシル基を有するヒドロキシルカルボン酸、
および ｔｅｌ同じく炭素数が８以下で分子内に２個以上のカル
ボキシル基を有するポリカルボン酸、の中から選ばれた
１種または２種以上のカルボキシル基含有化合物（以下
、単に「カルボン酸」ともいう）とトリス−（２，３−
エポキシプロピル）−イソシアヌレートとを反応させる
ことによって得られるものが望ましい。

すなわち、ヒドロキシルカルボン酸中）の如く、ヒドロ
キシル基を有するものはもちろんのこと、モノあるいは
ポリカルボン酸（ａ）及び（Ｃ１の如く、ヒドロキシル
基を有しないものでも、ＴＥＩ’ＩＣの有するエポキシ
基との付加反応によって、エステル基とヒドロキシル基
を生じる反応生成物は、このヒドロキシル基が水溶性を
生成物に付与する。

又、これらカルボキシル基含有化合物の有するアルキル
基が溶剤溶解性を付与する。

しかし、炭素数が８を超えるカルボキシル基含有化合物
を使用すると溶剤に対する溶解性はよいが、水溶性が極
度に低下するため、本発明においては炭素数は８以下に
制限する。

このようなモノカルボン酸ｔａ＋の具体例としては、蟻
酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イ
ソ吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸等が挙
げられる。

又ヒドロキシルカルボン酸山）の具体例としては、グリ
コール酸、乳酸、ヒドロキシ醋酸、ヒドロキシ吉草酸等
が挙げられる。

更に、ポリカルボン酸（Ｃ）の具体例としては、しゅう
酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピ
メリン酸、スペリン酸等が挙げられる。

又ヒドロキシカルボン酸（ｂｌでありポリカルボン酸（
Ｃ）である具体例としては、りんご酸、クエン酸、酒石
酸、ヒドロキシマロン酸等が挙げられる。

しかし、本発明において使用するカルボン酸は特にそれ
らにのみ制限されるものではなく、本発明の目的、効果
を発揮するものであれば、前記のカルボン酸（８）、伽
）、（Ｃ）のいずれのカルボキシル基含有化合物であっ
ても使用してよい。

このようなカルボン酸は、下記一般式で示されるトリス
−（２，３−エポキシプロピル）−イソシアヌレートと
反応させ、樹脂状物資を得る。

この化合物および前記カルボン酸（便宜上ＲＣＯＯＨと
表わす）との反応生成物は次のような一般式で表示する
ことができる。

／Ｎ＜−ＣＨ桟ＨＣＨ＊　　Ｌ Ｏ・ｃｃ＝ｏｘｍ 式中、ｘｌおよびχｇのうちどちらか一方はカルボン酸
残基（ＲＣＯＯＪであり、他方は０■基であり、Ｙ。

および’Ｉｔのうちどちらか一方はカルボン酸残基（Ｒ
Ｃｏｏ−）であり、他方は０■基であり、更にＺｌおよ
び２、のうちどちらか一方はＲＣｏｏ基であり、他方は
ＯＨ基であるインシアヌレート誘導体であり、反応生成
物はこれらの混合物より成ると推察される。なお、ポリ
カルボン酸を使用する場合、ある程度オリゴマー化した
成分も存在するものと考えられる。

これら樹脂状物質の製造条件としては、Ｔｆ！ＰＩＣを
１３０℃以上に加熱して溶融後、前述のカルボン酸を加
えて反応させてもよいし、適切なる溶剤及び３級アミン
等の反応促進剤を加えて行ってもよい、又、これらの反
応時間は通常１〜１０時間程度であり、カルボン酸の添
加は各成分を予め混合してから行ってもよいし、別々に
、段階的に加えてもよい。

なお、反応のモル比はＴＥＰＩＣ１モル当たりカルボン
ｔＩＩｌｌの合計量で１〜６モルであり、さらに望まし
くは１〜３モルである。要するに残留エポキシ量を可及
的少量とすることが好ましい。

このようにして得られた樹脂状物質をフラックスとして
使用し、これにはんだ粉を配合するのであるが、本発明
において使用するはんだ粉は特に制限されず、通常クリ
ームはんだにおいて使用されると同様の種類、粒度のも
のを使用すればよい。

好ましくは、次のような種類の合金を例示できる。

すなわち、５ｎ−Ｐｂ、　５ｎ−Ｐｂ−Ａ（、Ｓｎ　　
Ａｇ、　５ｎ−Ｐｂ−ＢｉＳＰｂ　　Ｉｎ等である。こ
れらのはんだ合金の粒度は２００〜４００メツシユであ
るのが好ましい。

以下、実施例を示し、本発明について更に詳細に説明す
る。

実施例 く反応例１〉 攪拌機、温度計、冷却管のついた四つ目フラスコに、Ｔ
ＥＰＩＣ−３（６産化学工業側、トリス−（２，３エポ
キシプロビル）−イソシアヌレートの高純度品、エポキ
シ当量１００ｇ／ＥＱ、すなわち１００ｇ当りエポキシ
基を１グラム当量含む）３００重量部を加えて、１４０
℃にて溶融後、温度を１３０℃に！Ｊ！節して攪拌した
。ここに、酢酸１８０重量部を少しずつ加えながら、２
時間反応させ、次いで、１４０℃にて１時間反応させた
。

その後、この反応系をゆっくり冷却し、水あめ状の生成
物を得た。

生成物の過塩素酸滴定法によるエポキシ価の測定結果か
ら、残留エポキシ量は滴定法の検出限界以下であった。

また、酸価は０．２２モル／ｋｇであった。

〈反応例２〉 反応例１と同様の方法で、ＴＥＰｒＣ−３３００重量部
に対し、酢酸１６２重量部を少しずつ加えなから１３０
℃で２時間反応させ、次いで、乳酸２７重量部を少しず
つ加えた後１４０℃にて１時間反応させた。その後、こ
の反応系をゆっくり冷却し、水あめ状の生成物を得た。

生成物のエポキシ価は検出限界以下であり、酸価は０．
４７モル／ｋｇであった。

〈反応例３〉 反応例１と同様の方法で、酢酸１５０重量部を少しずつ
加えた後、１３０℃にて１．５時間反応させ、次いでア
ジピン酸７３重量部を加えた後１４０℃にて１．５時間
反応させる。その後、系をゆっくり冷却し、水あめ状の
生成物を得た。

生成物のエポキシ価は検出限界以下であり、酸価は０．
９７モル／ｋｇであった。

く反応例４〉 反応例１と同様の方法で、乳酸１８０重量部を少しずつ
加えた後、アジピン酸１４６重景部を加え、１３０℃に
て１．５時間反応させ、次いで１４０℃にて２時間反応
させる。その後、この反応系をゆっくり冷却し、水あめ
状の生成物を得た。

生成物のエポキシ価は検出限界以下であり、酸価は２．
０８モル／ｋｇであった。

以上の反応例についての条件と結果を第１表に示した。

実施例および比較例 粉末はんだ（Ｓｎ　６３％−Ｐｂ、　２００メツシユ、
球状粉）　９０ｗｔ％と第２表の配合の各フラックスと
を混和してクリーム状に調整し、その得られたクリーム
はんだについて印刷性、はんだ付は性、洗浄性、そして
経時的粘度変化を試験した。その結果を第３表にまとめ
て示す。

従来例は従来の水溶性クリームはんだの例を示す。

（以下余白） 第２表 第３表 （注）○：良好、Δ：やや不良、　×：不良ここに、上
記特性試験における印刷性の評価試験は、次の要領で行
った。

里刷且跋狼上 基板上にクリームはんだをメタルマスク（０，２ｔ）で
印刷し、印刷状１１１１にシミ、カスレ、ブリッジなど
）を目視で観察し、３段階評価を行った。

はんだ付は性試験： 基板上に印刷したクリームはんだをリフローしはんだの
ヌレ性、はんだボールの発生量を調べ、同じく３段階評
価を行った。

洗浄性試験： 基板上に印刷したクリームはんだをリフローした後、６
０℃の温水に５分間浸漬してからすすぎ洗いを行い、フ
ランクス残渣の有無を調べた。この場合も３段階で評価
した。

なお、粘度変化は、クリームはんだ製造直後と製造後−
カバ後の粘度をそれぞれ測定し、これについても３段階
で評価した。

第３表の結果から、本発明にかかるクリームはんだの場
合、印刷性、はんだ付は性、洗浄性、そして粘度変化の
いずれにおいても比較例のそれからは優れていることが
分かる。特に洗浄性および印刷性については比較例のい
ずれよりも優れており、本発明のすぐれた作用効果が明
らかである。

特に、従来のものと比較すると従来問題となっていた印
刷性、洗浄性の双方が満足する程度に改善されているの
が分かる。

（発明の効果） 以上詳述してきたように、本発明にかかるクリームはん
だは、良好なはんだ付は性、優れた印刷性を有し、かつ
はんだ付は後のフランクス残渣は、水のみで容易に洗滌
除去することができるので、有機溶剤洗滌タイプのクリ
ームはんだのような環境破壊の心配もなく、労働衛生上
の面からも安全であるという従来にない優れた効果を有
している。

出願人　日産化学工業株式会社（外１名）代理人　弁理
士　広　瀬　章　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素数が８以下のモノカルボン酸、ポリカルボン酸およ
   びヒドロキシルカルボン酸から成る群から選ばれた１種
   または２種以上のカルボキシル基含有化合物とトリス−
   （２，３−エポキシプロピル）−イソシアヌレートとの
   反応生成物である樹脂状物質を含有するフラックスとは
   んだ粉とを配合してなるクリームはんだ。