JPH05169289A - はんだ用活性剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室温での貯蔵時や塗布時では活性が低く、は
んだ付け温度域で活性を示す活性剤をフラックスに配合
することで、経時変化を抑制して貯蔵安定性に優れ、は
んだ付け性に優れたクリームはんだとするこのできるは
んだ用活性剤とすること。 【構成】 室温で固体であり、はんだ付け温度域では液
状のアミントカルボン酸とからなるアミン有機酸塩を活
性剤とすることを特徴とするはんだ用活性剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スクリーン印刷、ディ
スペンサ塗布、ピン転写などにより基板上の供給される
クリームはんだなどに使用されるはんだ用活性剤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来スクリーン印刷などで基板上に塗布
されて使用されるクリームはんだは、通常７５〜９２重
量％のはんだ粉末にフラックスが混合されてクリーム状
に形成されたものである。このクリームはんだに使用さ
れるフラックスは、たとえば、ロジンなどの基材と、有
機溶剤と、はんだ粉末とフラックスとの分離を抑制する
ための粘性剤およびはんだ付け性向上のための活性剤と
が混合された粘稠な液体である。このクリームはんだで
は、はんだ粉末とフラックスが混合されているため、フ
ラックス中に含まれる活性剤成分とはんだとが反応し易
い。特に水分が含まれていると低温で反応が進行する。
そのためクリームはんだでは、室温で経時変化が大きい
こと、また基板に塗布した後はんだ付けまでの期間が長
いと経時変化によりはんだ付け性が低下するなどの不具
合が発生し易い。

【０００３】上記の経時変化は、主としてクリームはん
だが空気中の水分を吸収して活性剤として使用されるア
ミンのハロゲン塩がはんだとの反応を促進させるためと
考えられ、フラックスの溶剤を水分吸収の少ないエチレ
ングリコールモノフェニルエーテルとしたクリームはん
だが開示されている（特公昭６１−１５７９８号公
報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の水分吸収の少な
い溶剤を用いて経時変化を抑制する方法では、非水系の
はんだには適用できるが、水溶性タイプのクリームはん
だでは水分が存在するかあるいは水分を吸収し易い成分
を含むため多少の改善は認められるが経時変化を抑制す
るには充分でない。また他のアミンや有機酸の活性剤を
使用した場合も経時変化を抑制することはむつかしい。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、室温での貯蔵時や塗布時では活性が低く、はんだ付
け温度域で活性を示す活性剤をフラックスに配合するこ
とで、経時変化を抑制して貯蔵安定性に優れ、はんだ付
け性に優れたクリームはんだとすることができるはんだ
用活性剤を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のはんだ用活性剤
は、室温で固体であり、はんだ付け温度域では液状のア
ミンとカルボン酸とからなるアミン有機酸塩を活性剤と
することを特徴とする。クリームはんだは、はんだ粉末
とフラックスとの混合物で形成されている。フラックス
は基材、溶剤、活性剤、粘性剤などで構成されている。
基材は、主としてロジンおよびその誘導体が一般的に用
いられている。溶剤は基材、活性剤、粘性剤およびはん
だとの混合物をクリーム状にするもので溶解性の高いジ
エチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレン
グリコールジアルキルエーテル、エチレングリコールモ
ノアルキルエーテル、エチレングリコールジアルキルエ
ーテルなどの通称カルビトールと呼ばれる溶剤が用いら
れる。粘性剤はフラックスをはんだに混合して全体をク
リーム状にして保持するもので粘性が高く、フラックス
にチキソ性を付与してはんだのたれなどを防ぐ働きをす
るものである。たとえばチキソ剤の脂肪族アミド、カス
ターワックスなどが利用される。

【０００７】はんだ用活性剤は室温付近で不活性で、は
んだ付け温度域で活性でなければならない。このため少
なくと５０℃までは不活性であることが必要である。活
性剤は、従来無機のハロゲン化物、有機酸、アミンなど
が知られているが、これらははんだに使用されるＳｎ−
Ｐｂ合金、Ｃｕ等の金属の酸化物などと反応して酸化物
を除去する。しかし、活性剤ははんだとの混合状態によ
りはんだとの反応が低温でも進行して経時変化をもたら
す。従来クリームはんだの活性剤として、アミンの塩酸
塩や、臭酸塩が使用されるが、これらのハロゲン塩で
は、強酸性で活性が強く特に水が存在すると低温の反応
を促進して経時変化が高まるという問題がある。またフ
ラックスが残渣として基板上に存在すると腐食の発生す
るという問題がある。

【０００８】本発明では活性剤の主成分としてアミンと
有機酸との中和塩で、かつ室温では固体のアミン有機酸
塩が用いられる。アミン有機酸塩の融点が高く室温で固
体であると低温で解離しにくくはんだとの反応が抑制さ
れる。アミン有機酸塩の融点は３０〜２３０℃、好まし
くは５０〜２００℃の範囲が良い。融点が３０℃以下で
あると形成される有機酸塩は液状であるので、たとえ
ば、溶媒中で解離して酸とアミンとなり、はんだと反応
しやすくなり低温での活性を抑制することにならず好ま
しくない。また固体とならないので中和の度合の調整な
ど取扱が困難となり好ましくない。また融点が２３０℃
より高いとはんだ付け温度域で液状にならず活性が充分
に発揮されず好ましくない。

【０００９】アミンの有機酸塩を形成するカルボン酸
は、室温で固体のものは液状のものに比べて解離定数が
低く、低温で酸の活性が低いのでクリームはんだの経時
変化が抑制できる。固体のカルボン酸としては、融点が
５０℃以上のものが好ましい。融点が５０℃以上の脂肪
族カルボン酸、芳香族カルボン酸としては、たとえば、
ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン
酸、ベヘニン酸、シュウ酸、マロン酸、琥珀酸、グルタ
ル酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシ
ン酸、フマル酸、マレイ酸、酒石酸、クエン酸、安息香
酸、フタル酸、サルチル酸、アニス酸、フェニル酢酸、
ジフェニル酢酸、シンナミン酸などが挙げられる。

【００１０】一方ここで使用するアミンは、特に塩基
度、沸点等の限定はなく固体の有機酸塩を形成して、は
んだ付け温度域で充分な活性を示すものであればよい。
たとえば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、
テトラメチレンジアミン、モルホリン、ヘキシルアミ
ン、オクチルアミン、ブチルアミン、プロピルアミン、
アラニン、トルイジン等が挙げられる。

【００１１】活性剤に室温で固体の有機酸塩を使用する
ことにより、クリームはんだの経時変化を抑制すること
ができ、貯蔵安定性、作業時の経時変化が少ないクリー
ムはんだが形成できる。活性剤のアミン有機酸塩は当モ
ルで中和されたものであることが好ましい。しかし多少
のバランスのずれがあっても、経時変化に影響は与える
ことはない。さらに他の有機酸を添加することもでき
る。この酸の添加によっても安定性は保持され、経時変
化が悪化しない。

【００１２】この活性剤は、基材、粘度調整剤とともに
溶剤に溶解されてフラックスを形成し、はんだと混合さ
れてクリーム状のはんだを形成することができる。また
このアミン有機酸塩は比較的分子量が大きいのでフラッ
クスの粘度を高め塗布後のたれの発生が防止できる。さ
らに組成を特定することによって水溶性とすることがで
き水洗によりはんだ付け後の残渣を容易に除去すること
もできる。

【００１３】

【作用】本発明のはんだ用活性剤は、室温で固体ではん
だ付け温度域では溶融して活性を示すアミン有機酸塩を
主成分として形成されている。このアミン有機酸塩は室
温では活性が低くはんだと反応しないので、クリームは
んだの活性剤として使用されるとはんだの経時変化が抑
制できる。これは室温からはんだ付け温度域の間で、ア
ミンと酸が中和されているのでアミンおよび酸としては
んだと反応するのが抑制されるので、この間の経時変化
が抑制できる。そしてはんだ付け温度域でアミンと有機
酸が液状となり活性を示す。このためこの活性剤を含む
フラックスで形成されたクリームはんだは、貯蔵時の経
時変化がなく、塗布後のはんだ付けまでの期間が長くな
っても経時変化の少ないクリームはんだが形成できる。

【００１４】そしてアミンと有機酸との組合せによって
は水溶性となり、水洗浄により腐食性の残渣を容易に除
去することができる。

【００１５】

【実施例】以下実施例により具体的に説明する。 （実施例１）ロジンエステル５７重量％、ジフェニル酢
酸２３重量％、脂肪族アミド６．０重量％、フタル酸１
２．０重量％、サルチル酸１重量％および活性剤のアミ
ン有機酸塩Ａとしてジエタノールアミン（沸点２６８．
８℃）とジフェニル酢酸（融点１４８℃）との当モル量
からなるアミン有機酸塩（融点約１８０℃）１重量％を
混合してフラックスを作成した。このフラックスにはん
だ粉末（Ｓｎ−Ｐｂ）の量が９０重量％になるように混
合してクリームはんだを作成した。このフラックスの組
成割合を第１表に示す。 （実施例２）ロジンエステル６０重量％、ジフェニル酢
酸２０重量％、脂肪族アミド８重量％および活性剤のア
ミン有機酸塩Ｂとしてジエタノールアミンと安息香酸
（融点１２２．４℃）との当モル量からなるアミン有機
酸塩（融点約１６０℃）１２重量％を混合してフラック
スを作成した。このフラックスを実施例１と同様にはん
だが９０重量％になるように混合してクリームはんだを
作成した。 （実施例３）ロジンエステル６０重量％、ジフェニル酢
酸２０重量％、脂肪族アミド５．５重量％、フタル酸
４．５重量％、サルチル酸３重量％および活性剤のアミ
ン有機酸塩Ｃとしてトリエタノールアミンとジフェニル
酢酸（融点１４８℃）との当モル量からなるアミン有機
酸塩（融点約１８０℃）７重量％を混合してフラックス
を作成した。このフラックスを実施例１と同様にはんだ
が９０重量％になるように混合してクリームはんだを作
成した。 （実施例４）ロジンエステル６０重量％、ジフェニル酢
酸２０重量％、脂肪族アミド５．５重量％、フタル酸
４．５重量％、サルチル酸３重量％および活性剤のアミ
ン有機酸塩Ｄとしてジエタノールアミンとアジピン酸
（融点１５２℃）との当モル量からなるアミン有機酸塩
（融点約１６０℃）７重量％を混合してフラックスを作
成した。このフラックスを実施例１と同様にはんだが９
０重量％になるように混合してクリームはんだを作成し
た。 （比較例１）比較としてアミン有機酸塩を含まないフラ
ックスとしてロジンエステル６０重量％、ジフェニル酢
酸１９．５重量％、脂肪族アミド５．５重量％、アジピ
ン酸（融点１５２℃）１５重量％を混合して作成した。
このフラックスを実施例１と同様にはんだが９０重量％
になるように添加してクリームはんだを作成した。 （比較例２）活性剤として公知のジメチルアミン塩酸塩
を用いたクリームはんだと比較した。ロジンエステル７
０重量％、ジフェニル酢酸２３．４重量％、脂肪族アミ
ド６重量％およびジメチルアミン塩酸塩（融点１７１
℃）を０．６重量％を混合してフラックスを作成した。
このフラックスを実施例１と同様にはんだが９０重量％
になるように添加してクリームはんだを作成した。 （比較例３）比較として室温で液状のアミン有機酸塩を
フラックスに配合した。ロジンエステル６０重量％、ジ
フェニル酢酸２０重量％、脂肪族アミド５．５重量％、
フタル酸４．５重量％、サルチル酸３重量％およびアミ
ン有機酸塩としてトリエタノールアミン（融点２１．２
℃）と酢酸（融点１６．７℃）との当量アミン有機酸塩
（液体）７重量％を混合してフラックスを作成した。こ
のフラックスを実施例１と同様にはんだが９０重量％に
なるように添加してクリームはんだを作成した。

【００１６】

【表１】

【００１７】この実施例、比較例の各クリームはんだに
ついて以下の評価をおこなった。以下に述べるＩＰＣ−
ＳＰ−８１９の５段階の評価（図１にはんだボールの状
態の評価点を表す模式図を示す）ではんだボールを約２
５℃の室温に放置して、ボールの状態変化を２４、４
８、７８、９６時間経過後のそれぞれの状態を図２およ
び下記の基準で観察評価した。結果を図２の線グラフに
示す。

【００１８】評価基準は以下の通りである。１：加熱し
ても未溶融のままではんだボールとならない。２：ペー
ストが溶けると、はんだは１つにの大きな球となりその
周囲に多数の細かい球が半連続のかさ状に並んだり、溶
けて同じ大きさの耳になったりする。３：ペーストが溶
けると、はんだは１つの大きな球となりその周囲に直径
７５μｍ以下の少球が３つ以上存在するが、それらは半
連続のかさ状に並んでいない。４：ペーストが溶ける
と、はんだは１つの大きな球となり周囲に７５μｍ以下
のソルダーボールが３つ以下ある。５：ペーストが溶け
ると、はんだは１つの大きな球となり周囲にソルダーボ
ールがない。

【００１９】実施例の各はんだボールは９６時間経過後
も評価基準の５の状態を保持した。比較例１の活性剤に
相当するのはアジピン酸のみであり、２４時間経過後、
評価点が低下し４８時間後では評価点が２となりはんだ
ボールの周りにはんだの少片球が広がるいわゆるたれが
発生している。比較例２のジメチルアミン塩酸塩では始
めから評価点が４と低く、時間の経過とともに上記のた
れが発生し４８時間後では比較例１と同じとなり経時変
化が大きく安定性に欠けることを示している。比較例３
の液状のアミン有機酸塩では最初は評価点は５である
が、時間の経過と共にたれなどの発生により低下し、４
８時間後では評価点が２となる経時変化がおき安定性に
欠け経時変化が大きいことを示している。

【００２０】次に実施例の各フラックスの残渣の温水除
去性を調べるため、フラックスを塗布したテスト板を用
いて、温水洗浄をおこなって次の５段階の観察評価で調
べた。 １：目視で残渣有り。２：目視で一部に残渣有り。３：
実体顕微鏡で２０倍に拡大して、一部に残渣有り。４：
実体顕微鏡で２０倍に拡大して、ごくわずかに残渣有
り。５：実体顕微鏡で２０倍に拡大して、残渣なし。

【００２１】結果を図３に示す。実施例１、２のジエタ
ノールアミンと芳香族カルボン酸との塩は親水性のため
洗浄性が良好で残渣が全く残らなかった。実施例３のト
リエタノールアミンと芳香族カルボン酸との塩と実施例
４のアジピン酸の塩の場合は親水性でないため温水洗浄
では多少の残渣が認められた。したがって、アミンにジ
エタノールアミンを酸に芳香族カルボン酸を使用した場
合は温水洗浄性が高い。

【００２２】

【発明の効果】本発明のはんだ用活性剤は、室温で固体
ではんだ付け温度域では液状となるアミンとカルボン酸
の当モル量で中和されたアミン有機酸塩が含まれてい
る。このアミン有機酸塩は室温でははんだに混合されて
いても反応せず安定であるので、この活性剤として含む
クリームはんだは経時変化が抑制され、かつクリームは
んだが塗布された基板上でも活性が低く安定性を保持で
きる。そのため経時変化の小さいクリームはんだとする
ことができる。またはんだ付け温度ではアミン有機酸塩
が液状となり活性を示してはんだの性能を発揮できる。
さらにこのアミン有機酸塩は比較的分子量が大きく粘稠
であるのではんだの塗布後のたれ発生が抑制できる。加
えて特定の組成では水溶性となり温水洗浄が可能となり
フロン洗浄を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この図は、はんだボールの変化を評価する判定
基準の模式図である。

【図２】この図は、はんだボールの室温放置による評価
と時間の関係を示す線グラフである。

【図３】この図は、はんだの残渣の洗浄性の評価を示す
グラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 充男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 河合 健一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田中 靖久 愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 (72)発明者 浅田 栄治 愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 (72)発明者 成田 雄彦 名古屋市緑区鳴海町字長田75番地 ソルダ ーコート株式会社内 (72)発明者 小島 広光 名古屋市緑区鳴海町字長田75番地 ソルダ ーコート株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室温で固体であり、はんだ付け温度域で
   は液状のアミンとカルボン酸とからなるアミン有機酸塩
   を活性剤とすることを特徴とするはんだ用活性剤。