JPH0741433B2

JPH0741433B2 - コアード半田用水溶性フラックス

Info

Publication number: JPH0741433B2
Application number: JP28678291A
Authority: JP
Inventors: レイモンド・エル・ターナー; カーク・イー・ジョンソン; ラリー・エル・キメル
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPH04274896A; CA2053759A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子産業における半田
付けプロセスに有用な、水溶性で、環境的に安全な、新
規コアード(cored) 半田用フラックスに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】軍用
ハードウエアのような電子回路の製造に工業的に使用さ
れているほとんどのフラックスおよび脱フラックス薬品
は、大気圏のオゾン破壊の一因となるか、ロスアンジェ
ルスベースンの大気品質管理管区のような地方環境当局
により、環境汚染質であるか、健康に有害であるとみな
されている。例えば、ロジンフラックスが用いられた場
合半田付け部品を清浄化するために蒸気脱脂に用いられ
ているＣＦＣ（クロロフルオロ炭化水素）は、大気中に
放出されると、オゾン破壊物質としてほぼ１００年間に
わたってそこに残存することが報告されている。ロジン
フラックス、アルコール等の他の薬品は、健康危険およ
び廃棄の問題を工業に課す。

【０００３】コアード半田用水溶性フラックスは、半田
フラックスを、半田の中空チューブないに維持された増
粘剤と組み合わせた配合物である。

【０００４】高い金属光沢と優れた品質の半田接合をも
たらすところの、簡単で、非毒性、非腐食性の、環境的
に安全なコアード半田用フラックスが望まれているので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、（ａ）
植物油、（ｂ）乳化剤、および（ｃ）少なくとも２つの
カルボン酸基を有する水溶性有機酸を包含する、コアー
ド半田用フラックスが提供される。

【０００６】本発明のフラックスは、ロジン系フラック
ス、フラックスシンナー（例えば、イソ−プロパノー
ル）、および関連する脱フラックス溶媒（例えば、ＣＦ
Ｃ）に通常付随する有害な環境放出を排除する。本発明
のフラックスは、環境的に安全であり、非毒性であり、
使用が容易である。半田付け時間は、半分になり、脱フ
ラックス（清浄化）時間は、１０〜１５分（ロジン系フ
ラックスに要する時間）から約３分に減少する。半田付
けされたアッセンブリーは、脱イオン化水で清浄化で
き、かくして蒸気脱脂装置に関連する高い投資費用は不
要となる。得られた半田接合は、高い金属光沢と、優れ
た電気的品質を示す。

【０００７】本発明のフラックスは、（ａ）植物油、
（ｂ）乳化剤、および（ｃ）少なくとも２つのカルボン
酸基を有する水溶性有機酸を包含する。好適な有機酸の
例を挙げると、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、グルタミ
ン酸、フタル酸、コハク酸等である。

【０００８】しかしながら、最も良好な結果は、クエン
酸を用いて得られており、したがって、上記の有機酸の
他のクラスも有用であるが、以下の記述は、部品の半田
付けに用いられるコアード半田においてフラックスとし
てクエン酸を用いることに向けられている。

【０００９】どのような特定の理論に拘束されるもので
はないが、クエン酸は、半田付けされる金属自体ではな
く、基材金属上の酸化物をキレート化するようである。
その結果、本発明のフラックスによる基材金属の腐食
は、ほとんどまたは全く生じない。こうして、有機酸の
上記クラスの他のものが、クエン酸と同様の挙動を示す
という程度において、当該他の有機酸も本発明の範囲内
に含まれる。

【００１０】植物油は、半田を均展化し、半田付けプロ
セス中の飛散を最小限にし、かつペーストの乾燥を防ぐ
ように作用する。この油は、平滑な半田表面の生成に助
けとなるために使用される。好適な植物油の例を挙げる
と、ホホバ(jojoba)油、パーム油、およびピーナツ油で
ある。動物油は、容易には清浄化されず、本発明には、
避けるべきである。

【００１１】表面張力の低下を確保し、半田の延びを高
め、フラックス除去の助けとなるために、よく知られた
カチオン系、アニオン系およびノニオン系の水溶性乳化
剤および界面活性剤のいずれもが、本発明に使用でき
る。ここで、「乳化剤」とは、界面活性剤をも含むこと
が意図されている。そのような乳化剤および界面活性剤
の１種またはそれ以上を用いることができる。好適な乳
化剤および界面活性剤の例は、エチレンオキシドおよび
プロピレンオキシドおよびそれらの付加物、グリセロー
ルエステルの付加物、ポリオキシエチレンソルビタンモ
ノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノラ
ウレート、アルキルアリールポリエーテルアルコール、
ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオ
キシエチレンソルビタンモノステアレート、およびエト
キシル化線状アルコールを含む。

【００１２】乳化剤は、油および水を懸濁状態に保ち、
増粘剤として作用し得る。フラックスは、半田とともに
共押し出しされるに充分に薄いものでなければならない
が、滲出しないように充分に濃いものである。コアード
半田に使用されるフラックスの粘度範囲はよく知られて
おり、それは、本発明の部分を構成するものでない。ク
エン酸の水溶液が、使用される。クエン酸の濃度は、全
フラックス組成物の約３重量％から飽和濃度までに渡り
得る。水の量は、はねかえりを避けるために最小限に抑
えるべきであり、従って、クエン酸の飽和水溶液が好ま
しく用いられる。この点に関し、クエン酸（粉末、結晶
または粒子）を溶解するに充分な水の量が用いられる。
クエン酸の品質およびクラスは、本発明で重要でなく、
また使用する水のタイプおよび純度も重要でない。しか
しながら、非常に感受性の高い電気回路に対しては、蒸
留水または脱イオン化水と、相当高い品質のクエン酸を
用いることが望ましいであろう。

【００１３】あるいは、より低いクエン酸の濃度に対し
ては、遊離水を拘束する非毒性媒体を用いることができ
る。この目的で、エトキシル化線状アルコールを用いる
ことができる。

【００１４】フラックスは、偶発的にあるいは意図的
に、不純物のような他の成分を、それら添加物が半田付
けの結果に悪影響を及ぼさない限り、含んでいてもよ
い。

【００１５】乳化剤とクエン酸溶液との比率は、好まし
くは、約１：１であり、乳化剤は、クエン酸中に油を懸
濁させるために使用される。

【００１６】コアード半田用の特に好ましいフラックス
組成物は、（１）植物油約１ないし５重量％、（２）乳
化剤約４７．５ないし４９．５重量％、および（ｃ）ク
エン酸溶液約４７．５ないし４９．５重量％（３％ない
し飽和）から実質的になる。

【００１７】６０／４０Ｓｎ／Ｐｂ、６２／２／３６
Ｓｎ／Ａｇ／Ｐｂ、６３／３７Ｓｎ／Ｐｂ、９６／４
Ｓｎ／Ａｇ等の、普通に用いられている半田合金のい
ずれをも用いることができる。典型的に、６０／４０お
よび６３／３７半田が用いられる。よく知られているよ
うに、半田の中空筒体は、フラックスとともに共押し出
しされて複合コアード半田を形成する。

【００１８】フラックス／コアード半田は、表面実装部
品の半田付けプロセスに最も有利に用いられる。本発明
のフラックスは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）またはイ
ソ−プロピルアルコールのような他の蒸発性溶媒を含ん
でいない。本発明の水溶性半田フラックスは、クロロフ
ルオロカーボンタイプの脱フラックス剤の使用を必要と
するロジン系半田ペーストの使用を回避する。むしろ、
本発明のペーストは、脱イオン化水を用いて容易に脱フ
ラックスされる。

【００１９】

【発明の効果】本発明のペーストは、以下の利点をもた
らす。

【００２０】１．ロジン系フラックス、フラックスシン
ナー（イソ−プロピルアルコール等）、および関連する
脱フラックス剤（１，１，１，−トリクロロエタン等）
に通常付随する有害な環境放出を排除する。実際、本発
明のフラックスの清浄化は、温水または熱水中で簡単に
おこなえる。すなわち、本発明のフラックスは、環境的
に安全である。

【００２１】２．半田付け作業者に、使用した場合に非
毒性で、高度に安全で、非常に効果的なフラックス／コ
アード半田を与える。

【００２２】３．その使用は、実際の半田付け時間を約
７０％も短縮させる。これにより、ロジンコアード半田
によるよりもかなり高い速度で半田付けをおこなうこと
ができ、電子部品を熱に供する時間がかなり短時間です
む。

【００２３】４．その使用は、ロジンコアード半田に比
べて、優れた湿潤性を有し、半田欠陥の８０％の減少が
見積られる、より光沢に富む接続が提供される。

【００２４】本発明のフラックス／コアード半田は、商
業的半田操作、特に回路板の電子部品の半田付けに有用
である。

【００２５】以上、電気部品の半田付けに用いて好適
な、非毒性、非腐食性で、環境的に安全な、コアード半
田用水溶性フラックスを開示してきたが、自明の性質の
変更および改変は、当業者に明らかであり、そのような
変更および改変は、特許請求の範囲で規定した本発明の
範囲内のものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者カーク・イー・ジョンソンアメリカ合衆国、カリフォルニア州 91765、ダイアモンド・バー、ユニット・ジー、ノース・ゴールデン・スプリングス・ドライブ 900 (72)発明者ラリー・エル・キメルアメリカ合衆国、カリフォルニア州 92645、ガーデン・グローブ、トリネッテ・アベニュー 6532

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）少なくとも１種の植物油、（ｂ）少なくとも１種の乳化剤、および（ｃ）少なくとも２つのカルボン酸基を有する少なくと
も１種の水溶性有機酸の水溶液を包含する、コアード半田用水溶性フラックス。
【請求項２】半田が、スズ系半田である請求項１記載
のフラックス。
【請求項３】植物油が、ホホバ油、パーム油、および
ピーナツ油からなる群の中から選ばれた油を包含する請
求項１記載のフラックス。
【請求項４】乳化剤が、少なくとも１種の界面活性剤
を含む請求項１記載のフラックス。
【請求項５】界面活性剤が、カチオン系、アニオン系
およびノニオン系界面活性剤からなる群の中から選ばれ
る請求項４記載のフラックス。
【請求項６】乳化剤および界面活性剤が、エチレンオ
キシドおよびプロピレンオキシドおよびそれらの付加
物、グリセロールエステルの付加物、ポリオキシエチレ
ンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソ
ルビタンモノラウレート、アルキルアリールポリエーテ
ルアルコール、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレ
エート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレー
ト、およびエトキシル化線状アルコールからなる群の中
から選ばれる請求項５記載のフラックス。
【請求項７】有機酸が、クエン酸、リンゴ酸、酒石
酸、グルタミン酸、フタル酸、およびコハク酸からなる
群の中から選ばれる請求項１記載のフラックス。
【請求項８】有機酸が、クエン酸である請求項７記載
のフラックス。
【請求項９】クエン酸が、フラックスの３重量％ない
し飽和までにわたる請求項８記載のフラックス。
【請求項１０】（ａ）ホホバ油、パーム油、およびピ
ーナツ油からなる群の中から選ばれた植物油１ないし５
重量％、（ｂ）乳化剤４７．５ないし４９．５重量％、および（ｃ）クエン酸溶液４７．５ないし４９．５重量％を含み、クエン酸濃度が、フラックスの３重量％ないし
飽和にわたる請求項１記載のフラックス。