JPH0542389A - フラツクス組成物 - Google Patents

フラツクス組成物

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JPH0542389A
JPH0542389A JP20421491A JP20421491A JPH0542389A JP H0542389 A JPH0542389 A JP H0542389A JP 20421491 A JP20421491 A JP 20421491A JP 20421491 A JP20421491 A JP 20421491A JP H0542389 A JPH0542389 A JP H0542389A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 無洗浄用プリント基板等のはんだ付において
はんだ付性が良好で、はんだ付後のフラックス残渣が少
なく、高信頼性を有しかつ、チェッカーピンのコンタク
ト試験が良好なフラックス組成物を提供する。 【構成】 樹脂、溶剤および活性剤を含有し、かつ総炭
素数が12〜20であるアルケニルコハク酸を含有する
フラックス組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子部品等のはんだ付に
用いるフラックス組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】フラックスは、はんだ付において、金属
基材表面の酸化物の溶解除去、加熱中の酸化防止あるい
は、はんだの表面張力を低下させてぬれ性を向上させ、
はんだ付を良好にする目的で用いられる。フラックスは
樹脂、溶剤、活性剤、粘度調整剤およびその他の添加物
を含有する組成物である。フラックスは一般的に金属基
材表面に塗布、浸漬、コテ付して用いるが、はんだにフ
ラックスを予め塗布やクラッドしてプリフォームはんだ
に使用されることもある。
【0003】電子部品等の非常に細かい部分のはんだ付
におけるフラックス組成物として、粉末はんだと混練し
たクリームはんだがある。これはプリント基板上へ印刷
して使用することが多い。この場合のはんだ付は、プリ
ント基板上へクリームはんだを印刷し、その上へ部品を
載せ120〜150℃の熱風中を1〜3分通し、次に2
40℃の熱風中を約1分間通して完成させる。このた
め、クリームはんだとしては印刷特性や吐出特性が優
れ、吐出物にニジミやダレを生じないことが要求され
る。このためにフラックス組成物は、非晶質であって適
度な粘性をもつことが要求される。
【0004】電子部品等のプリント基板は近年ますます
小型化される傾向があり、部品の微小化、実装密度の上
昇、高度集積化が進められ、電子材料の電極間距離やパ
ターンの間隔はますます狭くなっている。従って、従来
からの非腐食性、はんだ付性、ぬれ性などに加えて高い
絶縁性の確保、接合強度に関してフラックス組成物に対
して高度な要請がなされるに至っている。
【0005】電子部品の分野において、フラックス組成
物として従来からアビエチン酸などを主成分とするロジ
ン系フラックスが主として使用されている。しかし、従
来のロジン系フラックスは、フラックス残渣がはんだ付
後に残りやすく、クリームはんだでははんだボールの生
成、腐食などの原因となり、短絡、信頼性の低下やチェ
ッカーピンコンタクト不良を招く。このためはんだ付の
後、フラックス残渣の除去のため、ハロゲン系溶剤によ
る洗浄が施されている。
【0006】本明細書中、「信頼性」という語ははんだ
付後の劣化、腐食等はんだ付の確実性に対する信頼性を
意味する。
【0007】
【従来技術の問題点】地球をとりまくオゾン層の破壊や
地下水の汚染等の重篤な公害問題を引き起こすために、
従来使用されてきたフロン系、ハロゲン系溶剤の使用が
制限され、水洗浄、代替洗浄液による洗浄から無洗浄へ
と移行されつつある。しかし無洗浄の場合、フラックス
残渣の存在が信頼性の低下や、チェッカーピンのコンタ
クト不良を引き起こす原因となる。高信頼性確保のた
め、一般的に弱活性化ロジン、いわゆるRAMタイプが
使用されている。このタイプのフラックスは腐食は起こ
りにくいが、フラックス残渣によるチェッカーピンコン
タクトの不良が起こり易かった。しかし残渣を減らすた
めにフラックス組成物からロジンを全く除いてしまう
と、はんだ付性が著しく悪くなり実際の使用に耐えない
ものとなる。そこで、フラックスのはんだ付性、非腐食
性、ぬれ性を保持しつつロジンの量を減らし、無洗浄下
において高い信頼性の実現できる低残渣フラックス組成
物が求められている。
【0008】チェッカーピンコンタクト不良を防止する
には、はんだ付後の残渣料を減少させればよく、フラッ
クス組成物がはんだ付時に蒸発、揮散するものであれば
よい。また一方でフラックス組成物は、はんだへの酸供
給源としてはんだ付終了まで共存しなくてはならない。
このため、はんだ付の最終段階で加熱によりすみやかに
蒸発するフラックス組成物が望まれる。
【0009】すみやかに蒸発させるため、一定の蒸発温
度を得るためには純度の高いものでなくてはならず、ま
たクリームはんだとして特性を確保するためには非晶質
であることが好ましい。しかし、非晶質なものは一般に
分子量分布が広く、幅広い沸点をもつ。この矛盾を解消
する物質の登場が待たれていた。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らの研究の結
果、前述の性質を備えた物質としてアルケニルコハク酸
を見いだした。即ち本発明は樹脂、溶剤および活性剤を
含有し、かつ総炭素数が12〜20であるアルケニルコ
ハク酸を含有するはんだ付用フラックス組成物に関す
る。
【0011】本発明のはんだ付用フラックス組成物に用
いるアルケニルコハク酸は酸価が約400の黄色高粘調
液体であり、図2にそのTG曲線で示すように、240
℃近辺の温度ではすみやかに蒸発する。この温度はSn
−Pb共晶クリームはんだのリフローはんだ付における
最後のリフロー温度より高めであるため、フラックスが
最終段階まで完全に蒸発せず、はんだ付が完了する。ま
た図1のロジンのTG曲線と比較して、より蒸発速度が
速いことから、はんだ付後のフラックス残渣を従来品よ
り減らすことができる。また純度が高いアルケニルコハ
ク酸では熱により粘度が急速に低下しはんだ粒の溶融、
2次凝集が迅速に起こるので、回路の短絡の原因となり
やすいはんだボールの形成を防ぎ、良好な絶縁性を得る
ことができる。
【0012】更に、アルケニルコハク酸は単独で粘着性
を有し、他の樹脂と混合すると他の樹脂を可塑化するの
で、クリームはんだ用のフラックス組成物として使用す
れば粘着力保持時間が長くなる。また溶剤、ロジンとの
相溶性が良いので安定した品質のクリームはんだを供給
することができる。本発明のアルケニルコハク酸は好ま
しくは下記化学式1:
【0013】
【化1】
【0014】[式中、R1およびR2はそれぞれ独立して
同一または異なる水素、側鎖を有していてもよい飽和ま
たは不飽和の脂肪族炭化水素基を示す。]で表わされる
ものである。全体として炭素数が12から20であるも
のが好ましく、R1+R2の炭素数が5〜13であるもの
好ましい。特に好ましくはR1が炭素数7〜11である
もので、最適化合物はR1が炭素数9でR2が水素である
総炭素数16の化合物である。
【0015】本発明に用いるアルケニルコハク酸は、純
度の高いものが好ましく、単一炭素数のものが80%以
上、より好ましくは90%以上である。原料に使用する
オレフィンは自由であるが、例えばプロピレンのテトラ
マーを原料とした場合、側鎖を有することから非晶質で
純度の高い好ましいアルケニルコハク酸が得られる。
【0016】本発明のアルケニルコハク酸はクリームは
んだのみならず、ヤニ入りはんだ用フラックス、プリフ
ォームはんだ、液状フラックス、水溶性クリームはんだ
の主成分あるいは添加剤としても使用することができ
る。
【0017】本発明に用いるアルケニルコハク酸の配合
量はフラックスの種類、用途によって適宜選択される。ク
リームはんだ用フラックスの場合にはフラックス全量の
0.5〜80重量%、より好ましくは5〜30重量%で
ある。ヤニ入りはんだ用フラックスの場合は、従来のロ
ジンに替えてフラックス全量の0〜100重量%の範囲
で任意に配合できるが、より好ましくは1〜80重量%
である。液状フラックスに配合する場合はフラックス全
量の1〜80重量%の濃度で任意に配合できるが、より
好ましくは 2〜40重量%である。プリフォームはん
だ用のフラックスには、フラックス全量の0〜100重
量%、より好ましくは1〜80重量%である。
【0018】本発明のフラックス組成物に配合される樹
脂および活性剤は、従来のはんだ付用フラックスに常用
される一般成分であってよい。その配合量は使用成分、
用途に基づいて適宜選定される。
【0019】樹脂としては例えばロジン、不均化ロジ
ン、水素添加ロジン、マレイン化ロジン、重合ロジンな
どが例示され、その配合量はクリームはんだ用フラック
スの場合、全フラックス重量の0.5〜80重量%、よ
り好ましくは5〜40重量%である。ヤニ入りはんだ用
フラックスの場合、1〜100重量%、より好ましくは
30〜100重量%である。液状フラックスの場合、1
〜90重量%、より好ましくは2〜40重量%である。
プリフォームはんだ用フラックスの場合、1〜100重
量%、より好ましくは2〜50重量%である。
【0020】活性剤としては例えば、含窒素塩基のハロ
ゲン化水素塩、有機酸塩、有機酸、アミノ酸等が例示さ
れる。その配合量はクリームはんだ用フラックスの場
合、全フラックス重量の0〜5重量%、より好ましくは
0.01〜3重量%である。ヤニ入りはんだ用フラック
スの場合、0〜5重量%、より好ましくは0.01〜3
重量%である。液状フラックスの場合、0〜3重量%、
より好ましくは0.05〜3重量%である。プリフォー
ムはんだ用フラックスの場合、0〜5重量%、より好ま
しくは0.05〜3重量%である。
【0021】本発明のフラックス組成物をプリフォーム
はんだ用フラックス、液状フラックス、クリームはんだ
用フラックスとして調整するときは、常法のごとく溶剤
や粘度調整剤を用いてもよく、これらの含有量は使用成
分、用途に基づいて適宜選定される。溶剤としては、有
機溶剤、アルコール類、脂肪族および芳香族炭化水素類
縁体、テルペン類、エステル、エーテル類、グリコール
エーテル等が例示され、その配合量はクリームはんだ用
フラックスの場合、全フラックス重量の5〜80重量
%、より好ましくは10〜70重量%である。液状フラ
ックスの場合、1〜90重量%、より好ましくは2〜6
0重量%である。プリフォームはんだ用フラックスの場
合、0〜40重量%、より好ましくは0〜20重量%で
ある。粘度調整剤としてはアルケニルコハク酸自体も一
種の粘度調整剤と考えられるが、その他に硬化ヒマシ油
等のワックス類、超微粒子シリカ、アミド等が例示され
る。
【0022】さらに本発明のフラックス組成物には酸化
防止剤(例えばBHT)、可塑剤(例えばフタール酸ジオ
クチル)、および消泡剤(例えばシリコン系消泡剤)等、
常套の添加剤を適宜配合してもよい。
【0023】
【実施例】以下実施例により本発明を説明する。実施例
1〜6および比較例1〜6について、表1に示す処方で
フラックスを調製する。実施例1〜3、6および比較例
1〜3,6について粉末はんだ(Sn/Pb=63/3
7;250〜400メッシュ(不定型))と上記フラッ
クスを、フラックス含有量10重量%で混練したクリー
ムはんだである。実施例4および比較例4はヤニ入りは
んだ用フラックス、実施例5および比較例5は液状フラ
ックスである。
【0024】
【表1】
【0025】 ※1 ロジンエステル系界面活性剤(荒川化学) ※2 ロジンエステル系界面活性剤(荒川化学) ※3 アミド系界面活性剤(ライオンアクゾ) ※4 1:2型モノエタノールアミド(川研ファインケ
ミカル) ※5 PO/EOブロック重合物(日本油脂) ※6 ジエチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエ
ーテル ※7 N,N’−エチレンビス・12−ヒドロキシステ
アリン酸アミド
【0026】上記フラックスを用いたはんだを、粘度安
定性、印刷性、粘着性、はんだ付性、腐食性、絶縁性、
リフロー後の残渣量、チェッカーピン試験について評価
した。評価方法は以下の通りである。粘度安定性 :常温で1ケ月放置したときの粘度をブルッ
クフィールド粘度計で測定。 A:殆ど変化なし,B:使用可能な程度の変化あり,
C:使用不能な程度の変化あり印刷性 :ピッチパターン 0.65mm、開口部 0.3×3.0m
m,t=0.2mm に対するヌケ性 A:優れている,B:使用可能な範囲,C:使用不可粘着性 :クリームはんだ塗布後、チップ部品のマウント
可能時間 A:12時間可能,B:6時間可能,C:6時間不可はんだ付性 :酸化処理銅板に対するはんだ付 A:優れている,B:使用可能,C:悪い腐食性 :JIS Z 3197銅板腐食試験 A:合格,B:不合格絶縁性 :JIS Z 3197絶縁抵抗試験 A:1011Ω以上,B:109Ω以上1011未満,C:
109未満リフロー後の残渣量 :フラックス分のうち残渣として残
る量 A:40%未満,B:40%以上60%未満,C:60
%以上 但し、液状フラックス(実施例5および比較例5)につ
いては、A:10%未満,B:10%以上30%未満、
C:30%以上チェッカーピン試験 :チェッカーピンを20gの力では
んだ付部 φ1.2mmに当てたときの導電率 A:90%以上,B:70%以上90%未満,C:70
%未満 結果を表2に示す。
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】本発明のアルケニルコハク酸の添加によ
ってフラックス組成物の粘弾性を自由にコントロール
し、良好なはんだ付性と高信頼性を保持したまま、従来
品より残渣量を減らし、良好なチェッカーピンのコンタ
クト性を示すはんだ付を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ロジンのTG曲線
【図2】 総炭素数が16であるアルケニルコハク酸の
TG曲線
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年9月2日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【従来技術の問題点】地球をとりまくオゾン層の破壊や
地下水の汚染等の重篤な公害問題を引き起こすために、
従来使用されてきたフロン系、ハロゲン系溶剤の使用が
制限され、水洗浄、代替洗浄液による洗浄から無洗浄へ
と移行されつつある。しかし無洗浄の場合、フラックス
残渣の存在が信頼性の低下や、チェッカーピンのコンタ
クト不良を引き起こす原因となる。高信頼性確保のた
め、一般的に弱活性化ロジン、いわゆるRMAタイプが
使用されている。このタイプのフラックスは腐食は起こ
りにくいが、フラックス残渣によるチェッカーピンコン
タクトの不良が起こり易かった。しかし残渣を減らすた
めにフラックス組成物からロジンを全く除いてしまう
と、はんだ付性が著しく悪くなり実際の使用に耐えない
ものとなる。そこで、フラックスのはんだ付性、非腐食
性、ぬれ性を保持しつつロジンの量を減らし、無洗浄下
において高い信頼性の実現できる低残渣フラックス組成
物が求められている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正内容】
【0008】チェッカーピンコンタクト不良を防止する
には、はんだ付後の残渣量を減少させればよく、フラッ
クス組成物がはんだ付時に蒸発、揮散するものであれば
よい。また一方でフラックス組成物は、はんだへの酸供
給源としてはんだ付終了まで共存しなくてはならない。
このため、はんだ付の最終段階で加熱によりすみやかに
蒸発するフラックス組成物が望まれる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】
【表1】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】上記フラックスを用いたはんだを、粘度安
定性、印刷性、粘着性、はんだ付性、腐食性、絶縁性、
リフロー後の残渣量、チェッカーピン試験について評価
した。評価方法は以下の通りである。粘度安定性 :常温で1ケ月放置したときの粘度をブルッ
クフィールド粘度計で測定。 A:殆ど変化なし,B:使用可能な程度の変化あり,
C:使用不能な程度の変化あり印刷性 :ピッチパターン 0.65mm、開口部 0.
3×3.0mm,t=0.2mmに対するヌケ性 A:優れている,B:使用可能な範囲,C:使用不可粘着性 :クリームはんだ塗布後、チップ部品のマウント
可能時間 A:12時間可能,B:6時間可能,C:6時間不可はんだ付性 :酸化処理銅板に対するはんだ付 A:優れている,B:使用可能,C:悪い腐食性 :JIS Z 3197銅板腐食試験 A:合格,B:不合格絶縁性 :JIS Z 3197絶縁抵抗試験 A:1011Ω以上,B:10Ω以上1011未満,
C:10未満リフロー後の残渣量 :フラックス分のうち残渣として残
る量 A:40%未満,B:40%以上60%未満,C:60
%以上 但し、液状フラックス(実施例5および比較例5)につ
いては、A:10%未満,B:10%以上30%未満、
C:30%以上チェッカーピン試験 :チェッカーピンを20gの力では
んだ付部 φ1.2mmに当てたときの通電率 A:90%以上,B:70%以上90%未満,C:70
%未満 結果を表2に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 利明 大阪府大阪市淀川区三津屋中3丁目8番10 号 株式会社ニホンゲンマ内 (72)発明者 小島 浩二 大阪府大阪市淀川区三津屋中3丁目8番10 号 株式会社ニホンゲンマ内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂および活性剤を含有し、かつ総炭素
    数が12〜20であるアルケニルコハク酸を含有するフ
    ラックス組成物。
  2. 【請求項2】 アルケニルコハク酸が同一炭素数の成分
    を少なくとも80重量%含む請求項1のフラックス組成
    物。
  3. 【請求項3】 アルケニルコハク酸の総炭素数が16で
    ある請求項1のフラックス組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3406394A1 (en) 2017-05-25 2018-11-28 Senju Metal Industry Co., Ltd Flux
WO2022123988A1 (ja) 2020-12-11 2022-06-16 千住金属工業株式会社 やに入りはんだ用フラックス、やに入りはんだ及びはんだ付け方法

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