JPH06503039A - 粘着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 粘着剤 関連出願の相互参照 本件出願は、ギ酸で洗浄可能な残渣を生成するはんたペースト調合物に関する１ ９９０年９月１７日付は出願の米国特許願第０７／’５８３．６３０号、および 酸化物除去剤（ｏｘｉｄｅ　ｓｃａｖｅｎｇｅｒｓ）としてギ酸塩複合体を含有 するはんだペースト調合物に関する１９９０年１０月３１日付は出願の米国特許 願第０７／６０７，３８７号に関連するものである。

塊良包！ 本発明は、一般に、プリント回路組立体の製造に関し、詳しくは、表面実装部品 をプリント回路組立体に一時的に接着する物質または材料に関する。

す 電子回路を組立てるプロセスには、リード線付き部品トリード線なし部品をプリ ント基板上に置いてはんだ付けすることが含まれている。この組立ての過程では 、これら部品は、はんた付は操作を行う前と、その操作の実行中、それぞれ適正 な位置に保持しなければならない。リード線付き部品の場合、それらのリード線 は、プリント基板の穴に挿入されると、該部品を、はんだ操作中、所定の位置に 固定するのを助ける働きをする。リード線なしおよびリード線付きの部品は、両 方ともはんだ付けする場合、移動しないで所定の位置にとどまっているように固 定する必要がある。

この固定は、部品の底面または側面に戦略的に接着剤を使うことによって達成さ れる。この接着剤は通常、プリント基板に塗布もしくは付着させ、次に該部品を 接着剤中に置き、次いで接着剤を熱もしくは紫外線で硬化させる。はわち、ハン ダペーストをステンシルで刷込むかもしくはプリントするか、組立てる前にプリ ント基板にはんだをクラッド（ｃｌａｄ）するか、またはウェーブはんだ付けを 行う。前記各々の場合において、しっかりした冶金学的はんだ接合を容易に行う ために、はんだフラックスを用いなければならない。はんだフラックスは通常、 はんだペースト中に調合され、ウェーブはんだ付けの場合は、回路基板全体にコ ーティングとして塗布され、またははんだクラッド回路基板が使用されるときは 別個に塗布される。

板から除去する。これは、はんだ付けされた組立体を水性もしくは有機の洗浄溶 媒中で洗浄することによって一般に行われる。部品の下側もしくは部品に隣接し て接着性物質か存在すると、部品の下側からはんだフラックスの全痕跡を洗浄し て除去するのを妨害する。部品を所定の位置に固定する標準的な産業上の慣行は 、はんだ付けした後に除去できない熱硬化性接着剤を使う方法である。洗浄操作 は高価な追加的ステップであり、有機溶剤の場合、クロロフルオロカーボン類の ような、環境に対して有害であるとみなされている物質が利用されている。

従来技術では、はんだ付は操作中、部品のリード線を所定の位置に保持するため に通常のはんだフラックスを利用することが試みられている。米国特許第４，７ ２０，３２４号には、プリント基板の全表面にわたってコートされたはんだフラ ックスを使用する方法が開示され、粘着状態の間に、部品が取付けられる。フラ ックスの粘着性もしくは固着性は部品を所定の位置に保持するのを目的としてい る。

通常のはんだフラックスはある程度の粘着性を与えるとはいえ、この方法は適切 には機能しない。得られたコーティングは薄すぎるので充分な粘着剤として有効 でなく、小さいＲ部品を近接してはんだ付けする場合には、部品は表面張力によ って互いに引寄せられる傾向があり、所定の位置にとどまっていない。これらの 小さくて軽い部品はフラックス中を泳動する傾向があるので、プリント基板の非 選択的なコーティングは、このような部品に対して使用することができない。

部品を一時的に固定する手段を提供し、またはんだ付は操作に対してフラックス 作用も提供しうる物質が要望されていることは明らかである。その上に、このよ うな物質は、はんだ付は操作の後に、除去する必要がなく、はんだフラックスの 残渣の痕跡も、部品を囲む接着性物質も残さない　−のが理想的である。

発明の概要 要約すると、本発明によれば、電子部品を一時的に接着し、かつ電子組立体をは んだ付けするためにフラックス特性を与えるのに適用しうる粘着剤が提供される 。本発明の粘着剤はフラックス剤と粘着付与剤（ｔａｋｉｆｉｅｒ）とで構成さ れている。そのフラックス剤は、下記式＝（式中、Ｒは１〜６の炭素原子を含有 するアルキル基であり、Ｒ′は水素およびヒドロキシルからなる群から選択され 、ならびにＲ′は水素、ビトロキシルおよびカルボキシルからなる群から選択さ れる）で表わされるカルボン酸の１つ以上で構成されている。粘着付与剤は、１ つ以上のアルコール類、芳香族炭化水素の溶剤、脂肪族炭化水素の溶剤、または ポリマー類で構成されている。粘着付与剤として使用されるアルコールは、構造 式Ｒ−ＯＨを有し、この場合Ｒは１〜１２の炭化水素を含有するアルキル基であ る。ポリマー類は、ポリイソブチレン、ポリアクリルレート類、α−置換ポリエ ステル類、ポリアルキレンカーボネート類およびポリテルペン類からなる群から 選択される物質で構成されている。

本発明の別の実施態様では、粘着付与剤は、揮発せず、絶縁保護またはコンフォ ーマルコーティング（ｃｏｎｆ。

ｒｍａｌ　ｃｏａｔｉｎｇ）またはカプセル封入剤として所定の場所に残る。

に露光されると分解し、更にはんだをリフローさせる間に揮発する。

好ましい実施態様の詳細な説明 要素または部品を永久的に配置するのに用いられる接着剤は、部品を保持するこ とを除いて、どんな目的にもかなっていない。はんだ付けの準備として行うはん だ付は可能な表面の洗浄は、通常、２次的操作としてフラックスを塗布すること によって実施される。このフラックスは残渣を残すが、この残渣は洗浄剤で除去 する必要がある。本題の発明では、部品の接着と保持が、はんだ付けの工程中に フラックス作用を起こし次いで揮発して、不動態の清浄な表面を残す化合物から なる粘着剤（ｔａｃｋｉｎｇ　ａｇｅｎｔ）によって行われる。他の実施態様で は、部品の保持は、はんだ付は工程中部公的に揮発し、クリーンで、ろう質の（ ｗａｘｙ）コーティングを所定の位置に残し、コンフォーマルコーティングをつ ける必要がない化合物によって行われる。本発明の更に他の実施態様では、部品 の保持は、はんだ付けの工程中、光で分解されて（ｐｈｏｔｏｄ６ｇｒａｄｅｄ ）揮発し、同時にフラックス作用を与える化合物によって行われる。上記の光に よる分解反応は、はんだ付は工程中、粘着剤に照射される紫外線によって行われ 、大きな分子を小さくして一層揮発性の分子に変化させる。

本発明の粘着剤のプリント基板への塗布は、リードレス部品の自動配置装置の粘 着剤塗布ヘッドによって行われる。

粘着剤の塗布は、通常の接着剤を塗布するのと類似の方式で行われる。本発明の 粘着剤は、プリント基板のはんだパッドに塗布される。また本発明の粘着剤は、 これをプリント基板に塗布するかステンシルを用いて刷込むかまたはプリントす るような他の手段でも塗布することができる。

本発明の粘着剤の機能は、粘着付与剤とフラックス剤によって達成される。粘着 付与剤は、一般に、中位乃至高位の粘度と高い表面張力を有する液体であり、プ リント基板と部品を湿潤させる働きがあり、しかもハンドリングとりフローはん だ付は中、部品を所定の位置に保持する。粘着付与剤に用いられる代表的な物質 は、ベンジルアルコール、ドデカノール、２．５−ヘキサンジオール、グリセリ ン、低融点ワックス類、および高粘度の油類である。また他の物質を、粘着付与 剤とフラックス剤の溶剤として用いることができ、例えばアルコール類（例えば イソプロパツール、ｎ−プロパツール、メタノール、エタノールまたはブタノー ル）、芳香族の溶剤（例えばキシレンおよびトルエン）、ならびに脂肪族溶剤（ 例えばヘキサン、オクタン、ナフサおよびミネラルスピリット類）がある。粘着 付与剤に用いる物質の選択は、粘着剤か必要とする粘度で決定される。

大きい部品および組立中に変位しやすい部品は、より粘度が高い粘着付与剤が必 要である。粘着付与剤は、はんだ付は操作中に揮発させるために、粘着付与剤の 沸点が、はんだ付は操作中に見られる操作温度の近傍であるように選択しなけれ ばならない。低分子量のポリマー、例えばポリイソブチレン、ポリアクリレート 類、α−置換ポリエステル類、ポリテルペン類またはロジン酸エステル類も、前 記調合物に入れると所望の塗布性と湿潤性を与える。

第２の機能、すなわちフラックス剤の機能は、通常はんだ付は時に見られる、ス ズと鉛の酸化物に対するフラツクス作用を行うカルボン酸を用いることによって 達成される。

高温で、カルボン酸はスズと鉛の酸化物と反応して、その酸化物を部品およびプ リント基板の表面から除去する。

はんだ付は操作中、本発明のフラックス剤は揮発して回路基板上に残渣を全く残 さない。０．１〜１０％のレベルの濃度ではんだ付けが可能な面を形成するのに 有効であることが分かったカルボン酸は、アジピン酸、アスコルビン酸、クエン 酸およびリンゴ酸であるか、なかでもリンゴ酸が好ましい物質である。これらの 酸は３００°Ｃより低い温度で分解もしくは揮発する。揮発温度が高い他の酸は 、酸活性が低いのでより高濃度で使用することができる。

本発明の新規な組成物は、好ましい実施態様を示す下記の実施例を検討すること により一層充分に理解されるであろう。しかしこれらの実施例は、例示を目的と して示したものであって本発明を限定するものではないと解すべきである。

実施例１ 重量％ ２．５−ヘキサンジオール　２０ ベンジルアルコール　７５ 上記の粘着剤組成物は、有機カルボン酸と、この酸の溶解性が良好なビヒクルも しくは溶剤との混合物で構成されている。リンゴ酸を室温下でアルコール類と混 合し、そして、生成した均一な溶液が、高粘度（約２０〜１５００センチポアズ ）、高表面張力（約３０〜８０ダイン／ａｍ）の液体になるまで加熱する。生成 した混合物を室温まで冷却し、次にプリント基板に塗布してリフローを行う。

得られた調合物のはんだ性と粘着性は良好であった。得られた粘着剤を銅フオイ ルに塗布し、スズ／鉛共融はんだ球を、塗布した粘着剤中に入れた。はんだ球は 、リフローを行う前にフォイルを傾斜させたりまたは上下を逆にしても動かなか った、１９０℃〜２５０℃のりフロ一温度まで加熱すると、はんだ球は合体して 銅フオイルを濡らした。

リフローを行った後、肉眼で検査したところ、フォイル上に目視可能な残渣は見 つからなかった。

比較実施例１ プリント基板を、ロジンをベースにしたウェーブはんだ付はフラックス（アルフ ァ１００．Ａｌｐｈａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　Ｉｎｃ、社より入手）でコートし 、ある程度風乾した。リードレスのチップ抵抗器（幅が約２０ｍｍで長さが約３ ０ｍｍ）をプリント基板に付加し、組立体をリフローした。そのプリント基板を 傾斜させたところ、上記の部品は所定の位置から移動した。部品のい（つかは正 しいパッドにはんだ付けされたが、残りはその「最も近い隣りの部品」まで移動 し、間違った位置にはんだ付けされた。

はんだ付けを終わった後、そのプリント基板は非常に粘着性であったのでアルコ ールとクロロフルオロカーボンの溶剤中で洗浄しなければならなかった。

実施例２ 重量％ リンゴ酸　０．５ メタノール　１５．０ １−ドデカノール　８４．５ 室温で、リンゴ酸をアルコール類に混合し、次に、均一な溶液が生成して高粘度 （約２０〜１５００センチポアズ）、高表面張力（約３０〜８０ダイン／ｃｍ） の液体になるまで加熱する。得られた混合物をプリント基板に塗布し、次に実施 例１と同様にしてリフローを行う。

実施例３ 重量％ １−ドデカノール　８５ 実施例４ 重量％ アジピン酸　０．５ ヘンシルアルコール　１５．０ １−ドデカノール　８４．５ 混合物を作り、前記実施例と同じ方式で試験する。

実施例５ 重量％ ５ｙｌｖａｎｔａｃ　４ＯＮ　３０ 室温で、リンゴ酸をアルコール類に混合し、次に、均一な溶液が生成して高粘度 （約２０〜１５００センチポアズ）、高表面張力（約３０〜８０ダイン／ｃｍ） の液体になるまで加熱する。５ｙｌｖａｎｔａｃ　４ＯＮ　（Ａｒｉｚ。

ｎａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社がら入手可能）を次に添加し、均一になるまで混合 し、室温まで冷却させる。生成した混合物をプリント基板に塗布し、実施例１と 同様にしてリフローを行う。はんだ付けした後、少量の残渣があった。

実施例６ 重量％ Ｚｏｎａｒｅｚ　Ｔｙｐｅ　（２２５１７実施例７ 重量％ ポリイソブチレン（ＭＷ＝８００）　２７室温で、リンゴ酸をアルコールとトル エンに混合し、次に、均一な溶液が生成して高粘度（約２０〜１５００センチポ アズ）、高表面張力（約３０〜８０ダイン／ｃｍ）の液体になるまで加熱する。

次いでポリイソブチレン（ＭＷ＝８００　Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ社から入手 可能）を添加し、均一になるまで混合し、室温まで冷却させる。生成した混合物 をプリント基板に塗布し、実施例５と同様にしてリフローを行う。

実施例８ 重量％ ポリ（２−エチルへキシルアクリレート）２７混合物を作り、前記実施例と同じ 方式で試験を行う。ポリ（２−エチルへキシルアクリレート）はＡｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ０社から入手可能である。

他の実施態様では、カプセル剤もしくはコンフォーマルコーティングとして機能 する粘着付与剤を含有する粘着剤を、粘着付与剤としてワックス類などの物質を 利用することによって配合することができる。これらの粘着剤は、前記実施例の 場合と同じ有機酸と溶剤を類似の濃度で含有している。これらの混合物に、カル ナウバろう、微品質ワックス、または融点が３０〜２６０℃の範囲の他の不活性 誘電物質を添加する。酸が溶剤／ワックスの混合物に不溶性の場合は、酸で懸濁 液を調合するか、または調合は２液で行う。リフローはんだ付は操作中、粘着付 与剤は、部品を所定の位置に保持する働きをするが、前記実施例の場合のように は揮発しない。粘着付与剤は、はんだ付は操作をした後に残留し、ろう状物質と して部品を囲んで存在１７ている。粘着付与剤は、コンフォーマルコーティング またはカプセル封じ剤として機能するには、はんだ付は温度もしくはそれより低 い温度では非揮発性でなければならず、かつプリント基板の技術分野で通常具ら れるすべての表面に良好な濡れを示さねばならない。粘着剤中に絶縁保護または コンフォーマルコーティング剤として使用される物質は、ポリイソブチレン、ポ リアクリレート、α−置換ポリエステル類およびポリテルペン、ならびにカルナ ウバろうのようなワックス類である。他の低分子量ポリマー類もしくはホントメ ルト接着剤も採用される。

実施例９ 重量％ リンゴ酸とメタノールを混合し、約７０℃まで加熱してリンゴ酸を完全に溶解さ せる。トルエンとワックスを添加し、その溶液を再び４０〜８０℃まで加熱しワ ックスを溶融させる。生成した溶液を連続して撹拌して混合を促進する。生成し た混合物は、室温まで冷却すると、柔かい固体の粘稠性のものになる。その混合 物を約５０℃まで加熱すると、スプレーによって塗布できる液体溶液になる。粘 着剤のスクリーンプリンティングと塗布は室温で行う。得られた混合物は、前記 実施例と類似の方式で試験した。

実施例１０ 重量％ ＶＭ＆Ｐナフサ　４０ 微品質ワックス　３７ リンゴ酸とメタノールを混合し、約７０℃まで加熱してリンゴ酸を完全に溶解さ せる。ＶＭ＆Ｐナフサとワックスを添加し、溶液を再び４０〜８０℃に加熱して ワックスを溶融させる。生成した溶液を連続して撹拌して混合を促進する。得ら れた混合物は、室温まで冷却すると、柔らかな固体の粘稠性のものになる。その 混合物を約５０℃に加熱すると、スプレーによって塗布できる液体の溶液になる 。

粘着剤のスクリーンプリンティングと塗布は室温で行う。

室温下で一層堅い混合物を作るには、塗布時の粘稠性を、ＶＭ＆Ｐナフサの量を 減らして修正する。一層柔らかで粘稠な混合物は、Ｎ−ブタノール（沸点１１７ ．７°Ｃ）、ヘキサノール（沸点１５６℃）、オクタン（沸点１２５℃）、トル エン（沸点１１１℃）またはキシレン（沸点１３７〜１４４℃）のような中沸点 溶剤を添加することによって製造される。

実施例１１ 重量％ リンゴ酸　４ ＶＭ＆Ｐナフサ　７０ 微品質ワックス　１０ 溶液Ａは、リンゴ酸をメタノールに混合し、次に７０〜８０℃に加熱して上記の 酸を溶解させることによって製造する。溶液Ｂは、室温でワックスをナフサに混 合し、次にワックスが溶融するまで加熱（約８０℃）することによって製造する 。リンゴ酸のナフサ／ワックス混合物中での溶解性は限られているので、この粘 着剤の塗布は２液で行わねばならない。まず溶液Ａを、スプレーもしくは浸漬（ ｄｉｐｐｉｎｇ）によって基板もしくは部品に塗布する。その溶剤を、室温で乾 燥することによって除去する。乾燥後に、溶液Ｂを室温で基板に塗布する。次に 部品を基板の上に置いてリフローはんだ付けを行う。

別の実施態様では、紫外線で分解される粘着付与剤か、ポリエステル類、ポリア クリレート類、またはポリジエン樹脂類のような低分子量のポリマーで構成され ている。更に紫外線と反応してポリマー物質を分解する二次反応を行う光開始剤 （ｐｈｏｔｏｉｎｉ　ｔ　１ａｔｏｒｓ）も使用される。紫外線で破壊もしくは 分解し易い構造単位を含有する他の物質を、当業者は使用することができる。光 分解性粘着剤をプリント基板上に塗布した後、低沸点アルコールは急速に蒸発し 、部品を保持するための粘着性残渣を残す。

高沸点のアルコール類と溶剤は、リフロ一温度になるまでは所定の位置にとどま っている。リフローを行う直前またはりフローを行っている間に、粘着剤を強力 紫外線に露光してポリマーをフラグメントに分解する。なおこのフラグメントは リフロ一温度で容易に揮発する。

実施例１２ 重量％ エチレンカーボネート７８ ナフサラン　２ ポリプロピレンカーボネート　１０ リンゴ酸をメタノールに溶解し、ポリプロピレンカーボネートをエチレンカーボ ネートに約３５℃で溶解した。得られた２つの別個の溶液を混合して撹拌した。

ナフサランを添加し、生成した混合物を約５０℃に加熱し、均一になるまで撹拌 した。得られた混合物を、前記実施例と類似の方式で試験した。

本題で開示した粘着剤調合物の各種の変更と改変は当業者であれば思いつくこと ができ、このような変更と改変が本題の特許請求の範囲に含まれている場合は、 本発明の一部を構成していると解すべきである。

国際調査報告　ＵＳ９１７０８５６７ フロントページの続き （７２）発明者　サペルサ・アシソニー　ビーアメリカ合衆国フロリダ州　３３ ０７１、コーラル・スプリングス、ノースウェスト・エイティエイト・ウェイ　 １８３９ （７２）発明者　ペニッシ・ロバート　ダブリュアメリカ合衆国フロリダ州　３ ３４３２、ポカ・レイトン、ノースイースト・フィツス・ストリート３３４

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．電子部品を一時的に固定しかつはんだフラックスとして働くのに適した粘着 剤であって： 雰囲気温度乃至３００℃の温度で蒸発もしくは分解する特性を有するカルボン酸 化合物の、はんだフラックスとして働くのに有効な量；および １つ以上のヒドロキシル基を有し、上記カルボン酸化合物の粘性溶液もしくは粘 性懸濁液を生成するのに適切な１種以上のアルコール増粘剤；から実質的に構成 され、前記粘性溶液が２０〜約１５００センチポアズの粘度を有し、また前記ア ルコール増粘剤が前記温度の範囲内で蒸発もしくは分解することによって一時的 な溶剤として働く粘着剤。
2. ２．粘着剤が、更に、ポリイソブチレン、ポリアクリレート類、α−置換ポリエ ステル類、ポリテルペン類および有機カーボネート類からなる群から選択される １つ以上の物質を含有する請求項１記載の粘着剤。
3. ３．粘着剤が、更に、融点が約４５℃〜約２６０℃の非導電性カプセル材料を含 有する請求項１記載の粘着剤。
4. ４．粘着剤が、更に、ポリエステル類、ポリアクリレート類およびジェン樹脂類 からなる群から選択される光分解性ポリマーを含有する請求項１記載の粘着剤。
5. ５．部品を一時的に接着しかつはんだフラックスとして働かすのに用いうる粘着 剤であって： ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｒは１〜６の炭素原子を含有するアルキル基であり、Ｒ′は水素とヒドロ キシルからなる群から選択され、およびＲ′′は水素、ヒドロキシルおよびカル ボキシルからなる群から選択される）で表わされるジカルボン酸化合物からなり 、該ジカルボン酸の比率が、粘着剤の約０．１〜約１０重量％の範囲内にあるフ ラックス剤；ならびに、式Ｒ−ＯＨもしくはＨＯ−Ｒ−ＯＨ（式中Ｒは１〜１２ の炭素原子を含有するアルキル基もしくはＲは芳香族基）で表わされるアルコー ル類、 ポリイソブチレン、ポリアクリレート類、α−置換ポリエステル類、ポリテルペ ン類および有機カーボネート類からなる群から選択される物質、および芳香族炭 化水素の溶剤と脂肪族炭化水素の溶剤、からなる群から選択される１つ以上の物 質を含有する、上記ジカルボン酸の粘性溶液もしくは粘性懸濁液を生成させるの に適した粘着付与剤； から実質的に構成される粘着剤。
6. ６．カルボン酸化合物がリンゴ酸からなる請求項５記載の粘着剤。
7. ７．カルナウバろうを更に含有する請求項５記載の粘着剤。
8. ８．光分解性ポリマーを更に含有する請求項５記載の粘着剤。
9. ９．電子組立体をはんだ付けするのに使用する粘着剤であって； 粘着剤の約０．１〜約１０重量％の範囲内の比率で含有されているリンゴ酸； ポリイソブチレン、ポリアクリレート類、α−置換ポリエステル類、ポリテルペ ン類および有機カーボネート類からなる群から選択される増粘剤；ならびに上記 リンゴ酸と上記増粘剤の粘性溶液もしくは粘性懸濁液を生成させるのに適した溶 剤であって、前記の粘性溶液もしくは粘性懸濁液は粘度が約２０〜約１５００セ ンチポアズであり、電子組立体をはんだ付けする間に蒸発する溶剤； を具備する粘着剤。
10. １０．有機化合物が、式Ｒ−ＯＨ（式中Ｒは１〜１２の炭素原子を含有するアル キル基、またはＲは芳香族の基）で表わされるアルコールである請求項９記載の 粘着剤。
11. １１．粘着剤が更に、ポリエステル類、ポリアクリレート類、カーボネートポリ マー類、有機カーボネート類およびジエン樹脂類からなる群から選択される光分 解性ポリマーを含有する請求項９記載の粘着剤。