JPH05212584A - ソルダーペースト - Google Patents

ソルダーペースト

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JPH05212584A
JPH05212584A JP4056792A JP4056792A JPH05212584A JP H05212584 A JPH05212584 A JP H05212584A JP 4056792 A JP4056792 A JP 4056792A JP 4056792 A JP4056792 A JP 4056792A JP H05212584 A JPH05212584 A JP H05212584A
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JP
Japan
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flux
solder paste
resin
acid
weight
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JP4056792A
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English (en)
Inventor
Shozo Asano
省三 浅野
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Senju Metal Industry Co Ltd
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Senju Metal Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 はんだ付け後のフラックス残渣がフロンやト
リクロロエタンのような公害問題を起こさないハイドロ
クロロフロロカーボンで完全に洗浄できるようにしたソ
ルダーペースト。 【構成】 ソルダーペーストのフラックス中に酸価50
以下の樹脂が全樹脂量100重量部に対して10重量部
以上添加されており、またさらにはんだ付け性を向上さ
せるために酸性燐酸エステルが5〜40重量部が添加さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器のはんだ付け
に使用するソルダーペースト、特にはんだ付け後のフラ
ックス残渣を公害問題の少ない溶剤で洗浄除去できるソ
ルダーペーストに関する。
【0002】
【従来の技術】ソルダーペーストは、ペースト状のフラ
ックスと粉末はんだとを均質に混和したもので、主とし
てプリント基板と電子部品のはんだ付けに使用される。
このソルダーペーストを用いたはんだ付けは、先ずソル
ダーペーストをプリント基板の所定の箇所にスクリーン
印刷やディスペンサー等で適量塗布後、該ソルダーペー
スト上に電子部品を搭載してからリフロー炉、ホットプ
レート、レーザー光線、高温蒸気等で加熱してソルダー
ペーストを溶融することにより行われる。
【0003】このはんだ付け後、コンピューターや通信
機器のように信頼性が必要な電子機器に用いるプリント
基板は、腐食性をなくし絶縁抵抗の低下を防ぐため、フ
ラックス残渣をフロンやトリクロロエタン等のハロゲン
化炭化水素系の溶剤で洗浄除去することがなされてい
た。
【0004】ところで、近年、オゾン層破壊とフロンと
の係わりが地球レベルの問題として大きくクローズアッ
プされ、フロンが世界的規模で規制されるようになって
きた。またトリクロロエタンにおいても地下水を汚染す
ることから使用が規制されるようになってきた。
【0005】このような状況から公害問題を起こすこと
なく、しかもフラックスのベースとなる樹脂をよく溶解
する溶剤が要求され、この程この要求に適った溶剤が開
発された。この溶剤はハイドロクロロフロロカーボン
(商品名:アサヒクリンAK−225、旭硝子株式会社
製、以下「AK−225」という)である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来のソルダ
ーペーストではんだ付けしたプリント基板をAK−22
5で洗浄すると、フラックス残渣はよく洗浄されている
ようであるが、洗浄後に白色の粉状物が残り、これが吸
湿して導体間の絶縁抵抗を下げたり、美観的に価値を下
げてしまうものとなっていた。そこで公害問題の少ない
AK−225で洗浄しても白色の粉状物が残らないよう
なソルダーペーストの出現が当業界から強く望まれてい
たものである。
【0007】本発明は、このような状況に鑑みなされた
ものであって、その目的とするところははんだ付け性が
良好であり、かつAK−225でフラックス残渣を洗浄
した場合に後に白色の粉状物が残らないというソルダー
ペーストを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】通常、ソルダーペースト
は、ソルダーペースト100重量部に対して粉末はんだ
80〜90重量部、ペースト状フラックス10〜20重
量部よりなり、フラックスは樹脂、活性剤、チキソ剤、
溶剤等の材料で構成されている。このフラックス材料の
それぞれの機能は次のようなものと考えられている。
【0009】樹脂…金属表面清浄作用、再酸化防止作
用、粘着作用 活性剤…金属表面清浄作用 チキソ剤…粉末はんだ同士の分離防止作用、粘度調整作
用 溶剤…粘度調整作用、粘着作用
【0010】一般にソルダーペーストのフラックスに用
いられる材料は、樹脂としてはWWロジン、重合ロジ
ン、水添ロジン、不均化ロジン、各種変性ロジン、等で
あり、活性剤としてはジエチルアミン、シクロヘキシル
アミン等の有機アミンのハロゲン化水素酸塩やアジピン
酸、セバチン酸等の有機酸であり、チキソ剤としては水
素添加ヒマシ油やステアリルアマイド等であり、溶剤と
してはヘキシレングリコールやブチルカルビトール等で
ある。
【0011】このような材料を用いたフラックスの作用
は次のようなものである。 (1)金属表面清浄作用…フラックスの化学作用によっ
て金属表面の酸化被膜を除去し、金属表面を清浄にす
る。 (2)再酸化防止作用…清浄になった金属表面をはんだ
付け終了までフラックスではんだ付け部を覆うことによ
り再酸化を防止する。 (3)界面張力低下作用…はんだとフラックス間の界面
張力を小さくし、はんだの流動性を良好にする。
【0012】ところで従来のソルダーペーストは、はん
だ付け後にAK−225でフラックス残渣を洗浄しても
前述の如く、白色の粉状物が残ってしまうものである
が、この原因は、はんだ付け時にフラックスの金属表面
清浄作用により、はんだ及び母材金属の酸化被膜とフラ
ックスとの化学反応によって生じる或る種の反応生成物
がAK−225に溶解しにくくなるためであると考えら
れる。
【0013】フラックスの金属表面清浄作用に関し、例
えば酸化銅の場合には次のような化学反応が起こると想
定される。 WWロジンや有機酸と酸化銅との反応; 2R−COOH+CuO →(R−COO)2Cu+H2O 有機アミン塩酸塩と酸化銅との反応; 2R−NH2・HCl+CuO→CuCl2+2R・NH2+H2O この結果、フラックス残渣中にカルボン酸銅塩や塩化銅
等の金属塩が生成されることになる。これらの生成物の
うち、特にカルボン酸金属塩はAK−225に溶解しに
くいことから、これが白色の粉状物となって残ってしま
う。
【0014】つまり、はんだ付け時のフラックスと金属
酸化物による反応生成物は、フラックスを構成する材料
により各種のものができるが、この反応生成物がAK−
225に溶けにくいカルボン酸金属塩とならないように
すればよいわけである。
【0015】そこで本発明者は、ソルダーペーストのフ
ラックス残渣に対するAK−225の洗浄性について種
々検討を重ねた結果、ソルダーペーストのフラックスの
ベースとなる樹脂の酸価(KOH mg/g)を或る数
値以下にすると、カルボン酸金属塩が生成しにくくな
り、また或る種の活性成分を添加すると樹脂の酸価低下
によるはんだ付け性の低下を防止できることを見い出し
本発明を完成させた。
【0016】本発明は、ペースト状フラックスと粉末は
んだからなるソルダーペーストにおいて、酸価(KOH
mg/g)50以下の樹脂がペースト状フラックス中
の全樹脂量100重量部に対して10重量部以上添加さ
れていることを特徴とするソルダーペーストであり、ま
たペースト状フラックスと粉末はんだからなるソルダー
ペーストにおいて、酸価(KOH mg/g)50以下
の樹脂がペースト状フラックス中の全樹脂量100重量
部に対して10重量部以上添加されているとともに、ジ
アルキルアシッドホスヘイトまたはジアルキルアシッド
ホスヘイトとモノアルキルアシッドホスヘイトの混合物
よりなる酸性燐酸エステルがペースト状フラックス10
0重量部に対して5〜40重量部添加されていることを
特徴とするソルダーペーストである。
【0017】ソルダーペーストのフラックス成分中のカ
ルボン酸系の組成物としては、ベース成分である樹脂、
補助活性材として用いられる各種有機酸、チキソ材とし
て用いられる脂肪酸系窒素誘導体等が挙げられるが、A
K−225での溶解性に最も大きく影響するのはベース
成分の樹脂である。
【0018】ソルダーペーストに用いる樹脂は、天然の
松脂を精製加工したロジンであり、その成分は90%以
上の樹脂酸からなるモノカルボン酸(R−COOH)で
ある。はんだ付け性における樹脂の活性力は、そのカル
ボン酸量によって決まり、またカルボン酸量は酸価によ
って判定される。
【0019】ここにおける酸価とは、例えばロジンでは
ロジン1gと反応するKOHのmg数であり、この数値
(酸価)が大きい程ロジン中のカルボン酸が多く活性力
が高いといえる。通常、ソルダーペーストのフラックス
に用いられるロジンの酸価は140〜180である。
【0020】前述の如く、樹脂による表面清浄作用は、
樹脂が有するカルボシキル基と金属酸化物との反応によ
るもので、酸価の高い樹脂の場合、はんだ付け時に生成
される反応生成物(カルボン酸金属塩)も多くなり、こ
れはAK−225によるフラックス残渣の洗浄性を悪く
している。
【0021】従って、AK−225に対する洗浄性を向
上させるためには、可能な限り酸価の低い樹脂を用い、
カルボン酸金属塩の生成を抑える必要がある。本発明で
使用可能な樹脂の酸価の上限値は50であり、これ以上
高い酸価の樹脂は洗浄性の低下をきたす。
【0022】本発明で使用できる酸価の低い樹脂として
は、ロジンをエステル化したロジンエステル、重合ロジ
ンエステル、水添ロジンエステル、二塩基酸変性ロジン
エステル、ロジンアルコール、ロジンのエチレンオキサ
イド付加物、等が挙げられる。
【0023】ところで、酸価の低い樹脂ばかりを使用す
ると、活性作用が低下するため、はんだの表面光沢がな
くなったり、はんだボールの発生することがある。これ
らの問題を避けるために酸価の高い樹脂を混合したり、
活性剤の改善等が考えられる。
【0024】酸価の低い樹脂と酸価の高い樹脂とを混合
する場合、酸価の低い樹脂の含有量はフラックス中の全
樹脂量100重量部に対して10重量部以上必要であ
る。
【0025】また、活性剤で前記問題を解決する場合
は、活性剤の多量の添加も考えられるが、活性剤を多量
に添加するとソルダーペーストの経時変化が著しくなっ
て保存期間が短くなったり、印刷不良となるため好まし
くない。そこで酸価の低い樹脂に適した活性剤が必要と
なる。
【0026】本発明者が各種の活性剤について鋭意研究
を重ねた結果、酸価の低い樹脂に添加して効果のある活
性剤としては酸性燐酸エステルが最適であることが分か
った。酸性燐酸エステルは単体で添加してもよいが他の
活性剤と併用するとさらに活性効果が向上する。
【0027】本発明に使用できる酸性燐酸エステルとし
ては、ジアルキルアシッドホスヘート及びモノアルキル
アシッドホスヘートとジアルキルアシッドホスヘートの
混合物がある。
【0028】ジアルキルアシッドホスヘートとしては、
ジブチルホスヘート[HOP(O)(OC492]、
ジ−2−エチルヘキシルホスヘート[HOP(O)(O
8172]が挙げられ、モノアルキルアシッドホスヘ
ートとジアルキルアシッドホスヘートの混合物として
は、ブチルアシッドホスヘート[HOP(O)(OC4
92+(HO)2P(O)(OC49)]、2−エチ
ルヘキシルアシッドホスヘート[HOP(O)(OC8
172+(HO)2P(O)(OC817)]、イソデ
シルアシッドホスヘート[HOP(O)(OC1021
2+(HO)2P(O)(OC1021)]等が挙げられ
る。
【0029】本発明における上記酸性燐酸エステルの添
加量は、併用して添加される活性成分の量によって異な
るが、フラックス100重量部に対して5重量部以上、
好ましくは15重量部以上添加することが望ましい。こ
の添加量が5重量部未満ではAK−225による良好な
洗浄性を得ることが難しく、またフラックス100重量
部に対し40重量部を越えて添加しても、その効果は認
められない。
【0030】本発明のソルダーペーストにおいて、フラ
ックスはカルボキシル基を有する成分以外のものは、一
般のソルダーペーストに用いられる活性剤、チキソ剤、
溶剤を用いることができる。例えば、活性剤としてはジ
エチルアミンHCl、ジフェニルグアニジンHBr、シ
クロヘキシルアミンHBr等、各種のアミンのハロゲン
塩等であり、チキソ剤としては水素添加ヒマシ油、ジベ
ンジリデンソルビトール等であり、溶剤としてはヘキシ
レングリコール、ブチルカルビトール等である。
【0031】フラックスと粉末はんだの混合割合、及び
粉末はんだの粒度や形状については特に限定するもので
はなく、用途に応じてフラックス量や粉末はんだの粒度
が適宜決定される。
【実施例】実施例及び比較例を下記に示すが、これらは
フラックス成分だけであり、ソルダーペーストはフラッ
クス10重量部と粉末はんだ90重量部から構成された
ものにした。また、実施例と比較例の特性を表1に示
す。なお、各フラックス材料の右方に記された数値は、
ことわりがない限り重量部である。
【0032】実施例1 ロジンエステル(酸価8以下) 46 ジフェニールグアニジンHBr 2 ジ−2−エチルヘキシルホスヘート 15 ヘキシレングリコール 33 水素添加ヒマシ油 4
【0033】実施例2 重合ロジンエステル(酸価8以下) 46 ジフェニールグアニジンHBr 2 ジブチルホスヘート 5 ヘキシレングリコール 43 水素添加ヒマシ油 4
【0034】実施例3 水添ロジンエステル(酸価10以下) 46 ジフェニールグアニジンHBr 2 2−エチルヘキシルアシッドホスヘート 15 ブチルカルビトール 33 水素添加ヒマシ油 4
【0035】 水添ロジンエステル(酸価10以下) 26 重合ロジン(酸価160) 20 ジフェニールグアニジンHBr 2 イソデシルアシッドホスヘート 20 ブチルカルビトール 28 水素添加ヒマシ油 4
【0036】比較例 重合ロジン(酸価160) 50 セバチン酸 1 ジフェニールグアニジンHBr 2 ヘキシレングリコール 43 水素添加ヒマシ油 4
【0037】 不均化ロジン(酸価165) 50 セバチン酸 1 ジフェニールグアニジンHBr 2 ヘキシレングリコール 43 水素添加ヒマシ油 4
【0038】 ロジンエステル(酸価8以下) 50 ジフェニールグアニジンHBr 2 モノエタノールアミン 5 ヘキシレングリコール 39 水素添加ヒマシ油 4
【0039】
【表1】
【0040】※1:はんだ付けしたプリント基板をAK
−225に浸漬洗浄(液温35℃、2分間)し、フラッ
クス残渣の有無を20倍の実体顕微鏡で観察する。 ※2:はんだ付けしたプリント基板をAK−225で洗
浄する前に20倍の実体顕微鏡ではんだ表面の光沢を観
察する。 ※3:IPC規格;IPC−SP−819 4.6.3
Solder Ball Testによる。 ※4:IPC規格;IPC−SF−818 4.4.
3.5 Surface Insulation Resistance Test,SIRによ
る。 試験基板;JIS2形くし形電極基板 洗浄条件;AK−225に浸漬(液温35℃、2分間) 試験条件;85℃/85%RH 7日間 印加電圧 DC;100V、湿中測定
【0041】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係るソル
ダーペーストは、代替フロンのAK−225での洗浄性
が良好であるばかりでなく、ソルダーペーストとしての
基本特性も充分満足するものであり、地球環境保護に寄
与するとともに、はんだ付け後の信頼性にも優れている
という効果を有している。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ペースト状フラックスと粉末はんだから
    なるソルダーペーストにおいて、酸価(KOH mg/
    g)50以下の樹脂がペースト状フラックス中の全樹脂
    量100重量部に対して10重量部以上添加されている
    ことを特徴とするソルダーペースト。
  2. 【請求項2】 ペースト状フラックスと粉末はんだから
    なるソルダーペーストにおいて、酸価(KOH mg/
    g)50以下の樹脂がペースト状フラックス中の全樹脂
    量100重量部に対して10重量部以上添加されている
    とともに、ジアルキルアシッドホスヘイトまたはジアル
    キルアシッドホスヘイトとモノアルキルアシッドホスヘ
    イトの混合物よりなる酸性燐酸エステルがペースト状フ
    ラックス100重量部に対して5〜40重量部添加され
    ていることを特徴とするソルダーペースト。
JP4056792A 1992-01-31 1992-01-31 ソルダーペースト Pending JPH05212584A (ja)

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