JPH07121468B2 - はんだ付け用フラックス - Google Patents

はんだ付け用フラックス

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JPH07121468B2
JPH07121468B2 JP2263767A JP26376790A JPH07121468B2 JP H07121468 B2 JPH07121468 B2 JP H07121468B2 JP 2263767 A JP2263767 A JP 2263767A JP 26376790 A JP26376790 A JP 26376790A JP H07121468 B2 JPH07121468 B2 JP H07121468B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、はんだ付け用フラックスに関するものであ
る。現在、はんだ付け後のプリント基板の洗浄はほとん
どフロンで行なっている。しかし、フロンはオゾン層破
壊という環境汚染問題をひきおこすために使用量が規制
されており、近い将来まったく使用できなくなる。本発
明は、はんだ付け後のフラックス残渣がほとんど残らな
いので洗浄工程の必要がなく、従って、フロン規制に対
応することができ、さらに、チェッカーピンによるはん
だ付け不良の検査の際にも何ら支障なく不良を検査する
ことができる、はんだ付け用フラックスに関するもので
ある。
（従来の技術） ロジン等の天然樹脂や合成樹脂などにアミンのハロゲン
化水素酸塩や有機酸を数種添加したはんだ付け用フラッ
クスはよく知られている。しかし、現在使用されている
フラックスは樹脂成分を多く含むために、はんだ付け後
のプリント基板に多量の残渣が存在し、チェッカーピン
によるはんだ付け不良検査には洗浄工程なしで使用する
ことはできない。しかも、現在はその洗浄剤であるフロ
ンにも環境問題に関して厳しい規制がなされており、フ
ロンによる洗浄が実施困難になってきている。超低残渣
タイプのはんだ付け用フラックスは、現在でも数社で販
売されているが、従来のロジンタイプのはんだ付け用フ
ラックスと比較すると、腐食や電気絶縁抵抗の劣化を避
けるためにはんだ付け性を犠牲にしているので、最近の
表面実装技術における工程、たとえばリフローはんだ付
けなどから受ける熱衝撃により劣化した銅面や、はんだ
コート面に対して充分なはんだ付けが行えないのが現状
である。
（本発明が解決しようとする問題点） 本発明はこれらの問題点、すなわち優れたはんだ付け性
を損なうことなく、フロン規制に対応するための無洗浄
化、さらには無洗浄でもチェッカーピンによるはんだ付
け不良検査を支障なく行うことができる超低残渣化され
たはんだ付け用フラックスを提供しようとするものであ
る。
（問題点を解決するための手段） 一般に有機酸は無機ハロゲン化塩や、アミン類のハロゲ
ン化水素酸塩などとはんだ付け性について比較すると、
かなり低い能力しか持たない。有機酸のはんだ付け性の
強さに対する構造活性相関は分子量（炭素数）が小さく
なるにつれはんだ付け性は増すものの、現在のフローは
んだ付け装置を用いるとはんだ付け前の予備加熱でほと
んどの有機酸が揮散してしまい、はんだ付け時には活性
力がほとんど得られなくなるために充分なはんだ付けが
行なわれないようになってしまう。逆に分子量が大きく
なるにつれて融点や沸点が上昇するので活性剤が予備加
熱で消失することはないが、はんだ付け後に余剰分が残
渣として残るばかりか、はんだ付け性自体もかなり低い
ものである。そこで、はんだ付け温度でほとんど消失し
てしまうが、はんだ付け性を適度に持ち合わせている特
殊な有機酸を大量に添加することにより、有機酸自身が
それ自体の揮散を妨げるよう設計することで解決でき
る。
本発明によれば、前記の問題点は、二塩基性カルボン
酸、オキシ酸、およびケトカルボン酸のうちの一つまた
はそれ以上と、リン酸エステル、亜リン酸エステル、お
よび次亜リン酸エステルのうちの一つまたはそれ以上
と、アルコールとを含有することを特徴とする無洗浄は
んだ付け用フラックスによって解決される。
有機酸としては脂肪族一級カルボン酸でも効果がある
が、特にマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン
酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン
酸などの二塩基性カルボン酸、またはグリコール酸、乳
酸、ヒドロアクリル酸、オキシ酪酸、グリセリン酸、タ
ルトロン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸その他などの
オキシ酸、さらにケトグルタル酸、ピルビン酸、ケト酪
酸、レブリン酸その他、などのケトン酸が効果的であ
り、このうちの一種または数種を組み合わせて、はんだ
付け用フラックスの0.1〜20重量％まで添加することが
できる。
しかし、有機酸は本来はんだ付け性が悪いうえに、流動
性も劣るため、フローはんだ付けに際してはんだとの置
き換わりが悪く、プリント基板のチップランドやスルー
ホールに対してはんだが濡れにくい状態となり、充分な
はんだ付けが行えない。そこで、我々は鋭意研究の結
果、前述の有機酸に正リン酸エステル、亜リン酸エステ
ルおよび次亜リン酸エステルのうちの一つまたはいくつ
かの組み合わせを更に添加すると飛躍的にはんだ付け性
が向上することを見出して本発明を完成した。
これらリン系のエステル類を添加すると有機酸とよく相
溶し、流動性がよくなるため、プリント基板のスルーホ
ールへの毛細管現象による吸い上げや、フローはんだ付
け時のはんだとの置き換わりがよくなり、大量に添加し
た有機酸の弱い活性ではあるが、持続的な働きにより、
充分なはんだ付け性が得られるようになる。エステルと
しては正リン酸エステル、亜リン酸エステル、次亜リン
酸エステルのうちの一つまたは複数の組み合わせで0.01
％〜10重量％まで添加することができる。
溶剤としてはイソプロピルアルコールが主に使用される
が、必要に応じて、メタノール、エタノール、アセト
ン、トルエン、酢酸エチル、エチルセロソルブ、ブチル
セロソルブその他などの一般溶剤を適当量添加して使用
することもできる。このほか、これらの薬品類に適当な
添加剤たとえば、酸化防止剤、可塑剤、チクソ剤または
アミンや四級アンモニウムなどのハロゲン化水素酸塩そ
の他などを加えて使用することもできる。
以上の条件を満足することにより、添加した薬品類は充
分なはんだ付け性を維持し、かつフローはんだ付け時の
熱やはんだのウエーブによってほとんどが分散、飛散、
流失し、はんだ付け後のプリント基板には残渣がほとん
ど残らないので、腐食性が無く、電気絶縁抵抗の低下を
伴わない。このような効果から、フロン洗浄を行なう必
要がないために、低コスト化につながるばかりか、フロ
ンによって引き起されるオゾン層の破壊も避けることが
できる。また、残渣がほとんど存在しないために、現在
はんだ付け不良検査の主流であるチェッカーピン検査に
おいてもピンの先端の接触を妨げないので、検査に支障
がなくなり、著しく生産性を向上することができる。
以下に、本発明による無洗浄はんだ付け用フラックスの
効果を比較例および実施例によってさらに具体的に説明
する。その試験方法、試験基板および結果・第１表を以
下に示す。
（試験方法） 以下に示す0.8mm厚、76.0×76.0mmの試験基板を用い、
噴流はんだ付け装置（フローソルダー）で、スルーホー
ルに対するはんだ付け性の評価を行なった。
（試験基板） 0.8mmスルーホール、600穴/1枚 Ｎ＝10 （6000穴） ガラス・エポキシ（Ｇ−10）基板1.6mm厚に銅スルーホ
ール（25×24個、計600個）を形成し、スルーホールお
よびスルーホールランド部以外に熱硬タイプのソルダー
レジストを印刷した基板。
（基板処理条件） アセトンで基板表面の油脂汚れをふきとり、硫酸−過酸
化水素水の混合水溶液で銅酸化物をエッチングした後、
150℃雰囲気の熱風炉で90min加熱して銅面に均一な酸化
銅皮膜を付けた基板を用いた。
（スルーホールはんだ付けの合格基準） 第１図に示す図はフローソルダーによるスルーホールへ
のはんだ付けの状態を示し、合否基準を定めたものであ
る。試験基板の600穴を各々判定基準に従い合否を決
め、全穴の何％が合格基準に達しているかを、それぞれ
のはんだ付け用フラックスの性能評価とした。第１図に
おいて上段は合格、下段は不合格であり、合格の％によ
りスルーホールへのはんだ付け性を示した。
（はんだ付け装置条件） ・プレヒート 130℃ 60sec ・コンベアースピード 1m/min ・はんだ温度 235℃ ・シングルウエーブ式噴流はんだ付け装置を使用した。
本発明による無洗浄はんだ付け用フラックス（実施例
１、２）および従来タイプ（比較例１〜３）の組成およ
び試験結果を第１表に示す。比較例１、２では試験基板
の条件が厳しいにも関わらず、67または94％のはんだ付
け率であり、良好なはんだ付け性を示しているが、従来
のロジンタイプであるので基板にはロジンが大量に存在
しており、洗浄なしではチェッカーピンによるはんだ付
け不良検査にまったく対応できない。残留イオン濃度も
比較例1,2では90、115μgNaCl/sq inchと顕著に多いこ
とがわかる。また比較例３では本発明に従った有機酸を
配合してあるが、リン系のエステル類を添加していない
ために、有機酸のはんだ付け能力だけでは、はんだ付け
状態がまったく合格基準値に達していない。しかし、リ
ン系のエステル類を添加した実施例１および２ではハロ
ゲンを含んでいないにも関わらずはんだ付け率は従来の
ロジンタイプのものを上回り、飛躍的な効果が現われ、
はんだは100％揚がっている。また、残留イオン濃度も
実施例１、２は13および９μgNaCl/sq inchであってMIL
規格の14μgNaCl/sq inch以下を満足している。
（発明の効果） 本発明の無洗浄はんだ付け用フラックスを使用すること
により、はんだ付け性が飛躍的に向上するばかりか、残
渣がほとんどないために、フロンで洗浄する必要がな
く、チェッカーピンでのはんだ付け不良検査において全
く支障がおこらない。本発明のフラックスはこれらの優
れた特徴を有するために、現在環境問題から生じてきて
いるフロン規制に対応でき、洗浄に関わるコストダウン
につながり、はんだ付け不良検査がすみやかに行なえる
ことから、著しく生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図ははんだ付け用フラックスの性能の合否基準を示
す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】二塩基性カルボン酸、オキシ酸、およびケ
    トカルボン酸のうちの一つまたはそれ以上と、リン酸エ
    ステル、亜リン酸エステル、および次亜リン酸エステル
    のうちの一つまたはそれ以上と、アルコールとを含有す
    ることを特徴とする無洗浄はんだ付け用フラックス。
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