JPH05245689A - プリント配線基板用水溶性フラックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性に優れ、酸化防止作用を有し腐食性に
優れるとともに、不燃性でかつ高温における臭気の発生
がなく、はんだ濡れ性も優れているプリント配線基板用
水溶性フラックスを提供する。 【構成】 分子量が２００〜２０００で分子中に３個の
水酸基を有する脂肪族ポリアルキレングリコールと脂肪
族アミン、脂環式アミン及び複素環系アミンから選ばれ
たアミン化合物の塩酸塩と必要により不燃性溶剤とを粘
度が１０〜１２０ｃｐ／２５℃になるように配合したこ
とを特徴とするプリント配線基板用水溶性フラックス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線基板（以
下、基板と略することがある。）の導体金属表面をはん
だで被覆する際に、予め基板の表面に塗布して用いられ
る水溶性フラックスに関する。

【０００２】特に、はんだを塗布する作業時に基板をほ
ぼ水平に移動して行う水平型はんだレベラー基板用とし
て好適に用いられる水溶性フラックスに関するものであ
る。

【０００３】

【従来の技術】プリント配線基板は、表面に電子部品を
装着するための端子となる導体金属部やスルーホールを
有し、これらの導体金属部と部品をはんだにより接続し
ている。このはんだによる接続の信頼性を確保するため
に、多くの場合基板を、予めはんだで被覆しておくいわ
ゆるはんだレベラー基板が広く採用されている。

【０００４】はんだ被覆をする場合、まず基板表面の酸
化物を除去し、ついでフラックスを塗布後、溶融はんだ
に浸漬し、更に塗布された溶融はんだに熱風を吹きつけ
表面を均一化するとともに、水で洗浄して残渣を落と
し、製品を得ている。この方法は、従来基板を垂直方向
にして浸漬する方法が一般に行なわれていた。しかし、
近年チップ部品の表面実装方式への転換が進み、チップ
部品の接続信頼性を確保するために、はんだ表面の均一
性と銅・錫の合金層の厚みが重要になってきており、こ
れを解決するために基板をほぼ水平に移動してはんだ被
覆する水平型はんだレベラー方式が採用され始めてい
る。これらの方法に使用する装置としては、特開昭６３
−９１８８号公報、特開平２−１４８８８３号公報に記
載されている装置が使用されている。

【０００５】しかしながら、この水平型はんだレベラー
方式は、はんだ温度が一般に高く（２５５℃）、これに
用いられるフラックスには耐熱性が要求され、また、不
燃溶剤の使用が要求されてきた。

【０００６】特に、はんだが従来の垂直方式では静置さ
れていたのに比べ、水平方式では、噴流式になってお
り、はんだがより酸化されやすくなっている。このた
め、はんだの表面に酸化防止用の保護オイルを使用して
いる。一方、フラックスを塗布した基板がはんだ槽に入
る際、この保護オイルとフラックスは混じり合い高温で
長時間晒される。そして徐々に保護オイルの割合が下が
ってくる。このため、フラックスにも保護オイルとして
の役割が必要になり、はんだ溶融温度で長時間使用可能
な耐熱性が必要となる。

【０００７】フラックスの耐熱性が低く、はんだ酸化防
止用のオイルとしての機能がない場合、フラックスの熱
分解に起因するタール状物質の発生、はんだの酸化劣化
が引き起こされる。また、作業性の点からフラックスが
はんだ槽内に長時間滞留した時の臭気や煙の発生につい
ても考慮しなければならない。

【０００８】耐熱性を改良したフラックスとしては、特
開昭５６−１６３０９４号公報、６２−１６８９９号公
報等に示されている様な、グリセリン、エチレングリコ
ール、ポリエチレングリコール、ポリアルキレングリコ
ールあるいはポリエーテル等に、無機酸、有機酸、アミ
ン、アミノ酸及びこれらの塩酸塩を活性剤として用い、
水やアルコールで希釈したものが使用されてきた。しか
し、十分なはんだ濡れ性を保持しつつ、上述の問題点を
解決したフラックスは、まだ得られていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述した様に、水平型
はんだレベラー方式ではフラックスがはんだ槽の内に持
ち込まれ、フラックスが長時間、高温で晒されるためフ
ラックスは耐熱性が必要であり、これが低いとタールの
発生につながる。また、はんだの酸化防止のための保護
オイルとしての作用も必要である。更に、２５５℃の高
温に晒されるため用いる溶剤として有機可燃性溶剤の使
用は危険であり、また作業環境の点から、この温度での
臭気が低い事が重要である。

【００１０】これに加え、水平型の場合、スルーホール
内壁へのフラックスの付着性が悪いためはんだ濡れ性に
優れたフラックスが要求される。

【００１１】本発明は、これらの点を改善したもので、
耐熱性に優れ、酸化防止作用を有し腐食性に優れるとと
もに、不燃性でかつ高温における臭気の発生がなく、は
んだ濡れ性も優れている水平型はんだレベラー用として
好適に用いられるプリント配線基板用水溶性フラックス
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ため、本発明者らは鋭意検討した結果、特定な樹脂キャ
リアと特定なアミンの塩酸塩の組成物に必要に応じ不活
性溶剤を配合して、特定の粘度を有する水溶性フラック
スとすることにより、前記課題を解決できる水溶性フラ
ックスが得られることを見出し、この知見に基づいて本
発明を完成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明は、分子量が２００〜２
０００で分子中に３個の水酸基を有する脂肪族ポリアル
キレングリコールと脂肪族アミン、脂環式アミン及び複
素環系アミンから選ばれたアミン化合物の塩酸塩と必要
により不燃性溶剤とを粘度が１０〜１２０ｃｐ／２５℃
になるように配合したことを特徴とするプリント配線基
板用水溶性フラックスを提供するものである。

【００１４】本発明においては、キャリアとして分子量
が２００〜２０００で分子中に３個の水酸基を有する脂
肪族ポリアルキレングリコールを用いている。脂肪族ポ
リアルキレングリコールは水溶性であるので、火災の危
険性を防ぐことができる。本発明の脂肪族ポリアルキレ
ングリコールとしては３価のアルコール類等の分子内に
３個の水酸基を持つ化合物にエチレンオキサイド、プロ
ピレンオキサイド等を付加させた化合物が用いられる。
特にグリセリン等の脂肪族又は脂環式の３価のアルコー
ルにエチレンオキサイドを付加させたものが耐熱性の点
で好適に用いられる。芳香族アルコール類にエチレンオ
キサイドを付加させたものは不燃性溶剤に対する溶解保
存性が悪く、また芳香族基に由来するタールの発生が多
くなる。また、エチレンオキサイドの付加数が大きくな
り、分子量が２０００を超えると溶解保存安定性が悪く
なる。また、フラックスの粘度が高くなり、スルーホー
ル内への付着性が悪くなる。分子量が２００未満である
と耐熱性が低下する。

【００１５】次に、本発明のフラックスには脂肪族アミ
ン、脂環式アミン及び複素環系アミンから選ばれたアミ
ン化合物の塩酸塩が活性剤として配合されている。従
来、活性剤として、一般的に無機酸、有機酸、アミン、
アミノ酸及びそれらの塩酸塩が用いられている。これら
の内、無機酸及び有機酸の内でもパラトルエンスルホン
酸等の強酸は、腐食が問題となり、その他の有機酸、ア
ミノ酸は活性効果が弱い。しかし、本発明において用い
られる前記アミン化合物の塩酸塩は活性、腐食性とも両
立することができる。脂肪族アミンの塩酸塩としては、
メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、エチレ
ンジアミン、エタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタ
ノールアミン等の脂肪族アミンの塩酸塩、モルホリン、
シクロヘキシルアミン等の脂環式アミンの塩酸塩、イミ
ダゾール、メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メ
チル−イミダゾール等のイミダゾール類、ベンゾトリア
ゾールなどの複素環系アミンの塩酸塩を挙げることが出
来る。芳香族アミンの塩酸塩は、タールの発生を引き起
こし好ましくない。このアミンの塩酸塩の中で好ましい
ものは、複素環系のアミンの塩酸塩である。特に好まし
くはイミダゾール類の塩酸塩である。

【００１６】本発明のフラックスにはまた、必要に応じ
不燃性溶剤を含有させる。不燃性溶剤は前記ポリアルキ
レングリコール及びアミン化合物の塩酸塩を溶解するも
のが用いられる。不燃性溶剤としては、特に水が好適に
用いられる。

【００１７】本発明のフラックスは前記ポリアルキレン
グリコールと活性剤とを、必要に応じて水溶性の酸化防
止剤、界面活性剤と共に、水等の不燃性溶媒中で配合す
ることにより得られる。このとき、ポリアルキレングリ
コールの濃度は５０重量％以上、好ましくは６０〜８０
重量％とし、活性剤の濃度はＣｌ濃度に換算して、好ま
しくは０．５〜５重量％、更に好ましくは０．５〜２重
量％となるようにし、かつフラックスの粘度が１０〜１
２０ｃｐ／２５℃となるようにする。フラックスの粘度
が１０ｃｐ未満の場合、はんだ槽にフラックスを塗布し
た基板を浸漬した際に、はんだ飛散によるはんだボール
が発生しやすく基板を汚染しやすく、またフラックスの
コーターロールの液面保持が難しい。１２０ｃｐを超え
る場合には、フラックスのスルーホールへの付着性が悪
くなる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１９】なお、以下の実施例において、腐食性はＳ
ＵＳ３０４板をフラックス中に浸漬し、４０℃で保管
し、３０日後のＳＵＳ板重量により評価した。○は腐食
性無し又は微小を、×は腐食性大を示す。はんだ付け時
の臭気・発煙の状況はフラックスを２５５℃のはんだ槽
に入れ観察して評価した。○は臭気・発煙の発生小を、
×は臭気・発煙の発生多を示す。はんだ付け性は、ソル
ダーグラフにより評価した。○ははんだ付け性良好を、
×ははんだ付け性不良を示す。耐熱性は示差熱天秤を用
いて２６０℃、２時間後の重量減少量で評価した。○は
残存量１５％以上を、×は残存量１５％未満を示す。

【００２０】比較例１〜７及び実施例１ 表１及び表２に示す水溶性キャリア６０重量％、活性剤
２重量％、水３８重量％の比率でフラックスを作製し、
腐食性、臭気・発煙の状況、はんだ付け性、耐熱性を評
価した。結果を表１及び表２に示す。

【００２１】水溶性キャリアとしてはグリセリン、エチ
レングリコール、ポリエチレングリコール（分子量２０
０：粘度４６ｃｐ，分子量８００：固体，分子量２００
０：固体）、グリセリンのエチレンオキサイド付加物
（分子量２００：粘度１５０ｃｐ，分子量１０００：粘
度２９８ｃｐ，分子量２５００：粘度３５０ｃｐ）、活
性剤としてはイソブチルアミンの塩酸塩を用いた。フラ
ックスの粘度は１０〜１２０ｃｐの範囲になるようにし
た。

【００２２】比較例８〜２１及び実施例２〜７ 水溶性キャリアーとして分子量８００のグリセリンのエ
チレンオキサイド付加物を用い、活性剤として脂肪族の
イソブチルアミン、トリエチルアミン、エタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、芳香族のアニリン、Ｎ−Ｎ
−ジメチルアニリン、イミダゾール、メチルイミダゾー
ル、１，２，４−ベンゾトリアゾール及びそれらの塩酸
塩、リン酸、パラトルエンスルホン酸、酢酸、グルタミ
ン酸を比較例１〜７と同じ比率で混合しフラックスを作
製し評価した。結果を表３〜表６に示す。

【００２３】実施例８ 実施例１〜７で使用したフラックスのうち、活性剤とし
てイソブチルアミン塩酸塩を用いたもので、水溶性キャ
リア濃度を４０重量％にしたフラックスを作製し評価し
た。結果を表６に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】

【表５】

【００２９】

【表６】

【００３０】

【発明の効果】本発明のプリント配線基板用水溶性フラ
ックスを用い水平型レベラー装置により表面実装プリン
ト配線基板に電子部品を実装することにより、はんだ槽
内のタール状物質が少なく、引火性の危険性もなく、作
業時の臭気、発煙が改善され、且つ不漏れ等による接続
信頼性の低下を防ぐことができ、生産性を大幅に改善す
ることができた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 才川 哲郎 茨城県結城市大字鹿窪1772−１ 日立化成 工業株式会社南結城工場内 (72)発明者 相沢 輝樹 茨城県結城市大字鹿窪1772−１ 日立化成 工業株式会社南結城工場内 (72)発明者 横野 春樹 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 日立 化成工業株式会社内 (72)発明者 渡辺 宏 徳島県徳島市北田宮３−８−40 日立化成 ポリマー株式会社徳島工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分子量が２００〜２０００で分子中に３
   個の水酸基を有する脂肪族ポリアルキレングリコールと
   脂肪族アミン、脂環式アミン及び複素環系アミンから選
   ばれたアミン化合物の塩酸塩と必要により不燃性溶剤と
   を粘度が１０〜１２０ｃｐ／２５℃になるように配合し
   たことを特徴とするプリント配線基板用水溶性フラック
   ス。
2. 【請求項２】 アミン化合物が複素環系アミンである請
   求項１記載のプリント配線基板用水溶性フラックス。
3. 【請求項３】 複素環系アミンがイミダゾール又はメチ
   ルイミダゾールである請求項２記載のプリント配線基板
   用水溶性フラックス。