JPH05185285A - はんだ付け用フラックス及びクリームはんだ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、酸素含有量１％〜２０．９％（大
気）の高酸化性雰囲気中でも優れたはんだ付け性を示
し、検査工程でチェッカーピンの接触不良を起こさな
い、低残渣で洗浄の必要のないはんだ付け用フラックス
及びクリームはんだを提供することである。 【構成】 本発明のはんだ付け用フラックス及びクリー
ムはんだは、融点８０℃以下の脂肪族カルボン酸エステ
ル及びオキシカルボン酸エステルの１つまたはそれ以上
を含有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、はんだ付けを酸素含有
量１％〜２０．９％（大気）の範囲の高酸化性雰囲気で
行える、低残渣で洗浄の必要のない、はんだ付け用フラ
ックス及びクリームはんだに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、地球環境保護の点からはんだ付け
後フロン、溶剤などで洗浄を必要としない低残渣タイプ
のはんだ付け用フラックス及びクリームはんだが多品種
開発されている。しかしながら、どの製品もはんだ付け
後のフラックス残渣を減らす目的でフラックス中の活性
剤などの固形分を削減しなければならないために、固形
分の作用であるフロー及びリフロー中の再酸化防止効果
及び金属酸化皮膜の除去能力が無くなり、満足なはんだ
付け性が得られていないのが現状である。

【０００３】そこで、フロー及びリフロー炉の雰囲気
を、従来から行われている高酸化性雰囲気（大気）か
ら、窒素等の不活性ガスを用いて低酸化性雰囲気中に変
えてフロー及びリフローはんだ付けを行うことにより、
再酸化を防止し、はんだ付け性を向上させる方法が最近
行われてきている。しかし現在汎用されているその低酸
化性雰囲気の酸素含有量は１００ｐｐｍ〜１０００ｐｐ
ｍ程度の範囲で行なわれており、その低酸化性雰囲気を
維持するために多量の窒素等の不活性ガスを使用しなけ
ればならず、それによりはんだ付けのコスト高を招いて
いる。

【０００４】また低固形分タイプのクリームはんだは、
再酸化防止効果を付与させる為に最小限度の天然樹脂ま
たは合成樹脂などを添加しているが、それらはもともと
融点が高く、軟化点でさえも８０℃より高く、さらに酸
素含有量が１％〜２０．９（大気）の範囲の高酸化性雰
囲気に於ては、酸化によって著しく流動性が低下するた
め、リフローはんだ付け後の凝固したはんだ上に部分的
なフラックス残渣が残り、はんだ付け後のインサーキッ
トテストに於てチェッカーピンの接触不良を引き起こし
ている。

【０００５】さらにクリームはんだの場合は、低固形分
にすることにより粘度やチクソ性が低下し印刷に必要な
特性が悪くなるために、メタルマスクを用いての印刷に
よるクリームはんだの供給が困難になっている。

【０００６】故に、これまで行われて来た大気中や酸素
含有量１％以上の比較的高い酸素濃度雰囲気中でフロー
及びリフローはんだ付けを行う際、低い固形分のはんだ
付け用フラックス及びクリームはんだを用いても、再酸
化防止効果や被覆効果及びフラックスの流動性に優れて
いなければ、満足できるはんだ付け性は得られない。さ
らにクリームはんだの場合は低固形分にしても印刷可能
でなければならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、低固形分にしたはんだ付け用フラックス及
びクリームはんだを用いて、酸素含有量が１％〜２０．
９％（大気）程度の高酸化性雰囲気中でフロー及びリフ
ローはんだ付けを行っても、再酸化防止効果、被覆効果
及びフラックスの流動性に優れ、信頼性の高いはんだ付
けを可能にし、不活性ガスパージフローはんだ付け装置
及び不活性ガスパージリフローはんだ付け装置の不活性
ガス消費量を低減してコストダウンを図り、インサーキ
ットテスターを用いたはんだ付け不良の検査に於て、チ
ェッカーピンの接触不良を無くすことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題は、低固形分タイプのはんだ付け用フラックス及び
クリームはんだに、多価アルコール、単糖類、二糖類ま
たは多糖類をアルコール成分として合成される融点８０
℃以下の脂肪族カルボン酸エステルまたはオキシカルボ
ン酸エステルを添加することにより（請求項１、請求項
２及び請求項３）、低固形分でも再酸化防止効果、被覆
効果及びフラックスの流動性に優れ、信頼性の高いはん
だ付けを可能にするはんだ付け用フラックス及びクリー
ムはんだを供給しようとするものである。さらにクリー
ムはんだの場合は粘度も付与させ、印刷可能なクリーム
はんだを供給しようとするものである。

【０００９】本発明者らは、多価アルコール、単糖類、
二糖類または多糖類をアルコール成分として合成される
脂肪族カルボン酸エステルまたはオキシカルボン酸エス
テルを用いて、低固形分タイプのはんだ付け用フラック
ス及びクリームはんだを作製し、試験を行なった。その
結果、再酸化防止効果及び被覆効果については融点の違
いによる差は見い出されなかったが、フラックスの流動
性については融点８０℃を境として顕著な差が確認され
た。融点が８０℃より高い脂肪族カルボン酸エステルま
たはオキシカルボン酸エステルは、フロー及びリフロー
はんだ付け後凝固したはんだ上を観察したところ、部分
的にフラックス残渣が残っていた。たとえば、クリーム
はんだによく使用されるオキシカルボン酸エステルであ
る硬化ひまし油（主成分はグリセリントリ１２−ヒドロ
キシステアレート）は融点（８５〜８７℃）が高いた
め、その添加によりチクソ剤としての効果はあるが、は
んだ付け温度付近での流動性が劣り、フローまたはリフ
ローはんだ付けの後、凝固したはんだ上に部分的なフラ
ックス残渣が残る。この試験片についてチェッカーピン
の接触試験を行なったところ接触不良が多く発生してい
た。

【００１０】それに対して融点８０℃以下の脂肪族カル
ボン酸エステルまたはオキシカルボン酸エステルは、は
んだ付け温度付近で非常に流動性に富み均一に広がるた
め、フロー及びリフローはんだ付け後、凝固したはんだ
上にほとんどフラックス残渣を残さず、たとえ残ったと
しても非常に薄い皮膜となるため、チェッカーピンの接
触不良は起こらない。

【００１１】上述した多価アルコール、単糖類、二糖類
または多糖類をアルコール成分として合成される融点８
０℃以下の脂肪族カルボン酸エステルまたはオキシカル
ボン酸エステルとしては、非水溶性のものが望ましい。
なぜならばこれらのエステルは、はんだ付け後に行う信
頼性試験のひとつである電気絶縁抵抗試験において、信
頼性の高い値を示すからである。また溶剤に溶解した場
合、粘度を高める効果がある水酸基を分子内に複数含有
するものがさらに望ましい。例を挙げると、グリセリン
モノステアレート、グリセリンモノベヘネート、グリセ
リンモノ１２ーヒドロキシステアレート、ソルビタンモ
ノベヘネート、ソルビタントリベヘネート、ソルビタン
トリステアレート、プロリレングリコールモノベヘネー
ト、ショ糖のモノステアレート、ショ糖のジステアレー
ト、ショ糖のトリステアレート、アセチル化ショ糖のモ
ノステアレート、アセチル化ショ糖のジステアレート、
アセチル化ショ糖のトリステアレート等が挙げられる。

【００１２】これらの融点８０℃以下の脂肪族カルボン
酸エステルまたはオキシカルボン酸エステルは、はんだ
付け用フラックス及びクリームはんだ用フラックスに
０．５〜３０重量％の範囲で添加することができる。添
加量が０．５重量％以下ではその効果が少なく、又、３
０重量％以上ではフラックス残渣が凝固したはんだ上に
残るので好ましくない。

【００１３】その他の成分としては、通常はんだ付け用
フラックスに使用されている添加剤、例えばアミンのハ
ロゲン化水素酸塩、アミンの有機酸塩等の活性剤、天然
及び合成樹脂及びイソプロパノール、エタノール、トル
エン等の溶剤が挙げられる。クリームはんだ用フラック
ス成分としては、一般の前記活性剤、硬化ひまし油等の
チクソトロピー付与剤、天然及び合成樹脂、増粘剤（エ
チルセルロース等）及びブチルカルビトール、プロピレ
ングリコールモノフェニルエーテル等の溶剤が挙げられ
る。また、クリームはんだに添加されるはんだ粉末は、
通常の共晶はんだを初め、ビスマス入りはんだ、銀入り
はんだ等が挙げられる。

【００１４】以上の配合により、酸素含有量１％〜２
０．９％（大気）程度の比較的高い酸素濃度雰囲気中で
のフロー及びリフローはんだ付けに於ても信頼性が高
く、またはんだ付け後の検査でチェカーピンの接触不良
が起きない、低残渣で洗浄の必要のないはんだ付け用フ
ラックス及びクリームはんだを供給することができる。

【００１５】以下に、本発明によるはんだ付け用フラッ
クス及びクリームはんだの効果を比較例及び実施例によ
ってさらに具体的に説明する。その試験方法及び結果を
表１及び表２に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【実施例１、２及び比較例１、２】表１は、はんだ付け
用フラックスの試験結果である。フローはんだ付け後の
チェッカーピンの接触試験は、清浄化したプリント基板
（寸法７６．０×７６．０ｍｍ、厚み０．８ｍｍ、パッ
ド径０．５ｍｍφ、パッド個数１００個／枚）に発泡式
フラクサーでフラックスを塗布後プレヒート（１３０℃
×１ｍｉｎ）を行い、各酸素濃度雰囲気中で、溶融はん
だ温度を２２０℃〜２５０℃に設定したウエーブソルダ
リング装置ではんだ付けを行った。その結果、パッドに
はんだ付けが行なわれたものについてのみ測定し、チェ
ッカーピンに６０ｇの荷重をかけたときの接触不良率
（チェッカーピンの非接触数／チェッカーピンの接触全
数×１００、単位％）を示した。またはんだ付け性は、
ＪＩＳ Ｚ−３１９７ ６．１０に記載のはんだ広がり
試験を行い、その広がり率の良否で比較した。

【００１８】本発明のはんだ付け用フラックス（実施例
１、２）は、従来タイプのはんだ付け用フラックス（比
較例１、２）と比較して、低い酸素濃度（５００ｐｐ
ｍ）雰囲気に於てははんだ広がり率はどちらも大差はな
く良い結果がでているが、チェッカーピンの接触不良率
については、本発明のはんだ付け用フラックスが従来タ
イプのはんだ付け用フラックスより低く、優れているこ
とがわかる。さらに、高い酸素濃度（５００００ｐｐ
ｍ）雰囲気及び大気中に於ては、本発明のはんだ付け用
フラックス（実施例１、２）は、従来タイプのはんだ付
け用フラックス（比較例１、２）と比較してはんだ広が
り率及びチェッカーピンの接触不良率ともに非常に優れ
ており、本発明の融点８０℃以下の脂肪族カルボン酸エ
ステルまたはオキシカルボン酸エステルの添加が、はん
だ付け性及びフラックスの流動性に顕著な効果を示すこ
とがわかる。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【実施例３、４及び比較例３、４】表２は、クリームは
んだの試験結果である。リフローソルダリング後のチェ
ッカーピン接触試験は清浄化したプリント基板（実施例
１、２及び比較例１、２で用いた基板と同様のもの）に
メタルマスクを用いてクリームはんだを印刷後、リフロ
ー機を用いてプレヒート（１５０℃×１ｍｉｎ）し、本
加熱を行なった。また各酸素濃度雰囲気で同様の試験を
行なった。はんだ付け後その基板についてチェッカーピ
ンの接触不良率を測定した。また、はんだ付け性はＪＩ
Ｓ Ｚ−３１９７ ６．１０に記載のはんだ広がり試験
を行い、その広がり率の良否で比較した。

【００２１】本発明のクリームはんだ（実施例３、４）
と、従来タイプのクリームはんだ（比較例３、４）とを
比較すると、低い酸素濃度（５００ｐｐｍ）雰囲気に於
ては、はんだ広がり率はどちらも大差はなく良い結果が
でているが、チェッカーピンの接触不良率については本
発明のクリームはんだが従来タイプのクリームはんだよ
り低く、優れていることがわかる。また、高い酸素濃度
（５００００ｐｐｍ）雰囲気及び大気中に於ても、本発
明品は、はんだ広がり率が非常に優れており、チェッカ
ーピンの接触不良率も非常に低く優れており、融点８０
℃以下の脂肪族カルボン酸エステルまたはオキシカルボ
ン酸エステルの添加が、はんだ付け性及びフラックスの
流動性に顕著な効果を示すことがわかる。また実施例
３、４では肉眼で観察する限り、ほとんど残渣が確認さ
れなかった。さらに（株）マルコム製の粘度測定器（Ｐ
ＣＵ２型）を用いてクリームはんだの粘度測定を行った
ところ、従来タイプのクリームはんだ（比較例３、４）
はともに１５万ＣＰであったのに対し、本発明のクリー
ムはんだ（実施例３、４）はともに２０万ＣＰとなって
おり、本発明のクリームはんだ（実施例３、４）は従来
タイプのクリームはんだ（比較例３、４）と比較して同
じ固形分含有にしても粘度を大きくすることがわかる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 壽夫 大阪府堺市築港浜寺西町７−21 石川金属 株式会社内 (72)発明者 村岡 直樹 大阪府堺市築港浜寺西町７−21 石川金属 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多価アルコール、単糖類、二糖類または
   多糖類をアルコール成分として合成される脂肪族カルボ
   ン酸エステルまたはオキシカルボン酸エステルの１種ま
   たはそれ以上を０．５〜３０重量％含有することを特長
   とするはんだ付け用フラックス。
2. 【請求項２】 前記脂肪族カルボン酸エステル及びオキ
   シカルボン酸エステルの融点が８０℃以下である請求項
   １に記載のはんだ付け用フラックス。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のはんだ
   の付け用フラックス及びはんだ粉を含有するクリームは
   んだ。