JPH0569188A - クリームハンダ - Google Patents

クリームハンダ

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JPH0569188A
JPH0569188A JP30725491A JP30725491A JPH0569188A JP H0569188 A JPH0569188 A JP H0569188A JP 30725491 A JP30725491 A JP 30725491A JP 30725491 A JP30725491 A JP 30725491A JP H0569188 A JPH0569188 A JP H0569188A
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cream solder
flux
solder
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polyoxyethylene
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Kenji Asami
健次 浅見
Keizo Kobayashi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハンダボールの発生および吸湿が少なく、か
つ水洗浄性が良好なクリームハンダを提供する。 【構成】 粉末ハンダと液状またはペースト状フラック
スとを混和してなるクリームハンダにおいて、該フラッ
クス中に数平均分子量が300〜5000のポリオキシ
エチレンジグリコール酸のアミン塩を含有せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微小回路などのハンダづ
けにおいて用いるためのクリームハンダに関するもので
あり、さらに詳しくはハンダづけ後水のみで洗浄が可能
な水溶性フラックスを含むクリームハンダに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来からプリント基板に電子素子を実装
する等の際には、ハンダづけが多用されてきた。該ハン
ダづけにおいて、より信頼性の高いハンダづけとするた
めに、被接合金属表面を液体フラックスや高粘度フラッ
クスで清浄してからハンダづけする方法や、あるいはハ
ンダ微粒子とフラックスを混合したいわゆるクリームハ
ンダを使用する方法等の方法が広く行われている。
【0003】上記液状フラックスやクリームハンダ用フ
ラックスは、製品の品質や信頼性を高く保つために、
(1)高絶縁性、(2)非腐食性、(3)長期安定性、
(4)他部品の材質変化を生じないこと等が要求され、
またハンダづけ作業面からは(1)有害ガスを発生しな
い、(2)ハンダづけ性が良い(金属表面にある酸化物
を溶解除去し、この金属表面を包み込む作用を有し、さ
らに溶融ハンダのもつ表面張力を低下させるもの)、
(3)べとつき性がない、(4)洗浄する場合には容易
に洗浄できること等が要求されている。
【0004】一般にクリームハンダは、粉末ハンダ微粒
子と液状またはペースト状フラックスとを混和して適度
に粘稠性のあるクリーム状としたものである。該フラッ
クスは一般に、基剤としてロジンを使用し、溶剤、活性
剤およびチクソ剤等が配合されている。これらの配合剤
の種類および配合比によって得られるクリームハンダの
特性が微妙に変わってくるため、フラックスの組成は非
常に重要である。このようなクリームハンダをプリント
基盤の導体面に印刷塗布することによって、ハンダを配
置することができ、しかもクリームハンダの粘着性によ
って導体面に電子部品を接着保持できるので、クリーム
ハンダは溶液フラックス等に比べて非常に重要である。
【0005】クリームハンダは溶液フラックス等に比べ
て上述のような長所を有するものの、ハンダ微粒子の比
表面積が大きいため、表面の酸化物の量が多くなり、フ
ラックスは比較的強い活性剤を使用する必要がある。そ
のため多くの場合フラックスはハンダづけ後フッ素系溶
剤や塩素系溶剤等で洗浄除去されている。しかしフッ素
系溶剤や塩素系溶剤は公害問題が指摘されており、だん
だん使用しにくくなってきている。また炭化水素系溶剤
やアルコール系溶剤は毒性、引火性等の問題がある。そ
のため、洗浄用溶剤としては毒性、引火性等の問題がま
ったくない水がもっとも好ましいものと考えられる。
【0006】洗浄剤として水を使用する場合、ハンダづ
けの際に揮発してしまうもの以外のフラックス成分は水
溶性である必要がある。なお、溶剤もリフロー時に一部
残ることがあるので水溶性であることが好ましい。その
ため、一般に前記ロジン系フラックスを水溶性クリーム
ハンダ用途に使用することは困難である。水溶性フラッ
クスを製造するには、すでに述べたようにその揮発性成
分以外は水溶性成分を使用する必要がある。
【0007】フラックス中のリフロー時不揮発性成分の
うち最も量が多いのは基材である。これは油溶性フラッ
クスにおけるロジンに相当するもので、水溶性フラック
スでは当然水溶性が求められ、かつ油溶性フラックスに
おけるロジンのように適度な活性をも備えているものが
特に好ましい。一般に水溶性フラックスにおいては、基
材としてポリエチレングリコールを用いることはよく知
られている。しかしながら、ポリエチレングリコールは
活性がないため、ハロゲン系活性剤やカルボン酸系活性
剤等の比較的強い活性剤を大量に添加する必要がある。
またポリエチレングリコール自身は水によく溶解するも
のの、リフロー中に金属化合物が生成し、それが基盤に
沈着しやすいためか、ポリエチレングリコールを使用し
たクリームハンダはハンダづけ後の洗浄性が悪いという
問題点があった。また水溶性クリームハンダの基材成分
としてグリセリンを使用することも知られている。しか
しながらグリセリンはポリエチレングリコールに比べて
水洗浄性は確かに向上するものの、その著しい吸湿性の
ため、グリセリンを使用したクリームハンダは印刷後3
0分程度放置すると吸湿するという問題点があった。ま
たグリセリンを使用したクリームでは吸湿性によるもの
か、ハンダボールが発生しやすいという問題点もあっ
た。さらに、グリセリンはポリエチレングリコール同様
にそれ自身は活性をもたないという問題点もあった。
【0008】以上のような背景からハンダボールの発生
および吸湿が少なく、かつ水洗浄性が良好な水溶性クリ
ームハンダが強く望まれていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述し
た従来技術の欠点を解決せんとするものであり、ハンダ
ボールの発生および吸湿が少なく、かつ水洗浄性が良好
なクリームハンダを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記した本発明の目的
は、粉末ハンダと液状またはペースト状フラックスとを
混和してなるクリームハンダにおいて、該フラックス中
に数平均分子量が300〜5000のポリオキシエチレ
ンジグリコール酸とアミンから誘導されるポリオキシエ
チレンジグリコール酸アミン塩を含有することを特徴と
するクリームハンダによって達成される。
【0011】以下本発明を詳細に説明する。
【0012】本発明におけるポリオキシエチレンジグリ
コール酸とは、下記式
【0013】
【化1】 (ただしnは300〜5000の数平均分子量を与える
ような数平均重合度を表す)の構造式を有するものであ
る。
【0014】本発明におけるポリオキシエチレンジグリ
コール酸の数平均分子量は300〜5000であり、特
に好ましくは350〜1000である。数平均分子量が
300未満ではクリームの印刷性が好ましくなく、また
5000を越えるとハンダボールが多くなるため好まし
くない。
【0015】本発明におけるフラックス中のポリオキシ
エチレンジグリコール酸アミン塩とはポリオキシエチレ
ンジグリコール酸とアミンの塩である。アミン塩を構成
するアミン成分は特に限定されないが、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、
メチルエタノールアミン、エチルアミン、ジエチルアミ
ン、プロピルアミン等の脂肪族モノアミンが好ましい。
これらのなかではモノエタノールアミン、ジエタノール
アミンおよびトリエタノールアミンが特に好ましい。ポ
リオキシエチレングリコール酸のアミン塩は該ポリオキ
シエチレングリコール酸の2個の末端カルボキシル基の
少なくとも一方がアミン塩であることを要する。特に全
カルボキシル基がアミン塩であることが好ましい。従っ
てポリオキシエチレングリコール酸とアミンのモル比は
1:1〜1:2(モノアミン塩とジアミン塩の混合物も
含まれる)であり、特に1:2が好ましい。1:1即ち
モノアミン塩の場合相当量のカルボキシル基が残ってい
るためか、クリームハンダを長期間放置した際に皮張等
の経時変化を起こすことがある。これらのポリオキシエ
チレンジグリコール酸のアミン塩はそれぞれの酸とアミ
ンを混合することによって簡単に合成できる。
【0016】本発明におけるフラックス中におけるポリ
オキシエチレンジグリコール酸アミン塩の含有率は特に
限定されないが10重量%〜60重量%が好ましい。
【0017】本発明におけるフラックスに用いられる溶
剤は特に限定されないが、沸点170℃以上の水溶性溶
剤が好ましい。これらの溶剤の一例としてはジエチレン
グリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレング
リコール、ヘキシレングリコール、1,5−ペンタンジ
オール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール等が
あげられる。
【0018】本発明におけるフラックスに用いられるチ
クソ剤も特に限定されないが、数平均分子量4000〜
20000のポリエチレングリコール、ヒドロキシエチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が好ま
しく使用される。
【0019】本発明におけるフラックスに用いられる活
性剤も特に限定されないが、塩化水素酸および臭化水素
酸のアミン塩、水溶性ジカルボン酸およびそのアミン塩
等が好ましく使用される。これらの一例としてはメチル
アミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルア
ミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、n−プロピ
ルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリ−n−プロピ
ルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミ
ン、トリイソプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチル
アミン、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等の比較的炭素数の小さいアミン
の塩化水素酸もしくは臭化水素酸塩、マロン酸、コハク
酸、グルタル酸、マレイン酸、フマル酸、乳酸、ジグリ
コール酸またはそれらのアミン塩等があげられる。これ
らの活性剤の含有率も特に限定されないが2〜10重量
%が好ましい。
【0020】本発明におけるハンダ粉末も特に限定され
ない。形状は真球、不定形いずれでもよい。またハンダ
粉末の粒径は一般に使用されているものであればいずれ
でもよいが、真球の場合直径20〜60μmのものが特
に好ましい。さらにハンダ合金の組成も特に限定されな
いが、Sn−Pb系合金、Sn−Pb−Bi系合金、S
n−Pb−Ag系合金等が好ましく使用できる。
【0021】本発明におけるクリームハンダ中のフラッ
クスの含有率は特に限定されないが、9重量%〜15重
量%が好ましい。
【0022】
【実施例】以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明す
る。なお、実施例中の各特性の判定は次の基準に従って
実施した。
【0023】◎:非常に良好。
【0024】○:良好。
【0025】△:使用可能。
【0026】×:不良。
【0027】なお、クリームハンダの吸湿性は一定条件
下で相対的に吸湿しにくいものを良好とし、洗浄性は洗
浄後残渣の少ないものを良好とした。
【0028】実施例1 (1) フラックスの調製 分子量400のポリオキシエチレンジグリコール酸(以
後POEAと略す)のモノエタノールアミン塩(モル比
1:2)50部、ジプロピレングリコール20部、ヘキ
シレングリコール20部、および分子量6000のポリ
エチレングリコール10部を容器に仕込み、加熱溶解さ
せた。 (2) クリームハンダの調製 容器に325〜500メッシュのSn/Pb(63wt
%/37wt%)のハンダ粉末90部および(1)項で
調製したフラックス10部をとり、撹拌してクリーム状
物を得た。 (3) クリームハンダの評価 (2)項で得たクリームハンダを常法に従って印刷性
(ガラエポ基板)、吸湿性(ガラエポ基板、印刷後25
℃×70%RH×2時間)、ハンダづけ性(ガラエポ基
板、235℃リフロー)、ハンダボール(Al
にクリームハンダを直径4mm、厚さ0.3mmに印刷
し、25℃×60%RH×4時間放置後235℃にてリ
フローし、実体顕微鏡で観察)および洗浄性(ガラエポ
基板、70℃熱水、撹拌2分間)を評価した。ハンダづ
け性および洗浄性は非常に良好であり、印刷性は良好で
あった。またハンダボールは極めて少なく非常に良好で
あり、吸湿性は小さく良好であった。
【0029】実施例2 実施例1において、POEAの分子量を表1のように変
更した以外は実施例1と同様にしてクリームハンダを調
製し、評価した。評価結果を表1に示した。
【0030】
【表1】 表1および実施例1から明らかなようにPOEAの分子
量が本発明の範囲内の場合は総合的にバランスがとれて
おり、良好である。一方比較例の場合は不良である。
【0031】実施例3 実施例1においてハロゲン系活性剤としてジエタノール
アミンの塩化水素酸塩を3重量%添加し、かつPOEA
のモノエタノールアミン塩の添加量を表2のように変更
してその変更した量をジプロピレングリコールで補正し
た以外は実施例1と同様にしてクリームハンダを調製し
て評価した。評価結果を表2に示した。
【0032】
【表2】 表2から明らかなように、POEAモノエタノールアミ
ン塩の添加量は10重量%〜60重量%の範囲内であれ
ば使用可能レベルである。
【0033】実施例4 実施例1においてPOEAモノエタノールアミン塩のア
ミン成分を表3のように変更した以外は実施例1と同様
にしてクリームハンダを調製して評価した。評価結果を
表3に示した。
【0034】
【表3】 表3および実施例1から明らかなようにPOEAアミン
塩のアミン成分はモノエタノールアミン、ジエタノール
アミンおよびトリエタノールアミンが特に良好である。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、従来公知の技術に比べ
てハンダボールが少なく、かつ水洗浄性が極めて良好な
クリームハンダを製造できる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉末ハンダと液状またはペースト状フラ
    ックスとを混和してなるクリームハンダにおいて、該フ
    ラックス中に数平均分子量が300〜5000のポリオ
    キシエチレンジグリコール酸とアミンから誘導されるポ
    リオキシエチレンジグリコール酸アミン塩を含有するこ
    とを特徴とするクリームハンダ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のクリームハンダにおいて
    ポリオキシエチレンジグリコール酸の数平均分子量が3
    50〜1000であることを特徴とする請求項1記載の
    クリームハンダ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載のクリームハンダ
    においてポリオキシエチレンジグリコール酸アミン塩の
    アミン成分がモノエタノールアミン、ジエタノールアミ
    ンおよびトリエタノールアミンから選ばれるアミンであ
    ることを特徴とする請求項1または2記載のクリームハ
    ンダ。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項記載のクリ
    ームハンダにおいて、フラックス中のポリオキシエチレ
    ンジグリコール酸アミン塩の含有率が10重量%〜60
    重量%であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    1項記載のクリームハンダ。
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