JPH0825058B2 - カルボン酸をベースとする軟質ハンダ付けフラックスを使用する電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気及び電子部品の製造方法に関するもの
である。本発明は、特にハンダ付け機械によって軟質ハ
ンダ付けされた部品を備えた印刷回路及びカルボン酸を
ベースとする軟質ハンダ付けフラックスの用途に適用さ
れる。本発明方法は、通常電気及び電子工業で使用され
る。

有機カルボン酸を含有する軟質ハンダ付けフラックス
は既に公知である。この技術の開発の記載として、PS E
P0215773を引用する。

しかしながら、回路試験（in−circuit−tests）の実
施及びSMT−製造の増加は、この目的に特殊のフラック
スが必要であることを明らかにした。即ち、ハンダ付け
工程後にその残留物を除去する必要のないフラックス及
びそれにもかかわらず、上記した２種の製造技術のいず
れと一緒に使用した場合でも問題のない製造結果を提供
することのできるフラックスである。これは、通常のフ
ラックスと比べて、固形分含有量を徹底的に減少させた
フラックスによって特に達成することができる。

この固形分含有量の減少は、好ましくは、次のいずれ
かによって達成される：樹脂の量を実質的に減少させ
る、樹脂を全く省略する、或いは樹脂を他の製品に置き
換える。

このことに関して、我々は、ここに、PS DE211497、D
E2832317、DE1608425、DE2725701、EP0184825、EP09096
0、EP0077622、EP0201150、EP0219175及び／またはUS4,
419,9146をそれぞれ参照文献として挙げる。

しかしながら、樹脂成分の減少若しくは省略による固形
分含有量の大幅な減少は、それぞれフラックスの塗布性
及び発泡性の特徴を減づる。このマイナスの物理的影響
をなくすための試みがなされた。それは、塗布性若しく
は発泡性成分として界面活性剤（例えば非イオン、アニ
オン、カチオン、両性等）の添加である。しかしなが
ら、まもなく、これら添加剤は、電気化学疲れ強さを害
することが立証された。

第二に、ハンダ付け蒸気、即ち、印刷回路のハンダ付
け後に冷却するまで蒸発するホットフラックス残留物
が、強すぎる生理活性を有することが判明した。これ
は、この影響を柔らげるために供せられていた樹脂を省
略したことによる。

必然的に、上記生理的影響の基本的原因であるコハク
酸を類似物に置き換えるアイデアが出された。

仮に、いかなるキヤリヤー成分も含まず、ハロゲンも
含有しないハンダ付けフラックス（樹脂を含有しない場
合に等しい、例えばPS EP090960に記載されている）が
生成された場合、カルボン酸の結晶性により、ハンダ付
け後に白色結晶パターンを残すであろう。これは、勿論
光学的に好ましくない。この現象は、過去に於いては、
かなり減少した程度ではあるが、樹脂を添加することに
よって避けられている（PS EP0184825もまた参照）。

上記要求を考慮にいれた場合、ハンダ付け後にその残
留物を除去する必要のないフラックスとしては、固形分
含量の最適量は６％であり、これは回路試験及びSMT−
製造に適している。それにもかかわらず、他の固形分量
濃度も受け入れられる。

後記する主としてPS EP0215773に基づく最近開発され
た軟質ハンダ付けフラックスは、電気化学及び製造エン
ジニアリングにより必要とされる特性を備えている。

これに関して、次式:Rf−CH₂−CH₂OH（式中、Ｒは炭
素原子数６〜16の炭素鎖、例えばヘキシル、デシル、パ
ルミチルを表す。）で表わされるアルキルフッ化アルコ
ールを添加した脂環式カルボン酸の使用は、長期の電気
化学的安定性に対し特に好適な基剤であることが判明し
た。アルキルフッ化アルコールとしては、いかなるタイ
プの炭素鎖のものも使用することができる。

脂肪族ヒドロキシカルボン酸は、コハク酸の適した代
用物であることが判明した。フラックス活性剤として、
ヒドロキシカルボン酸を使用することは良く知られてい
る（例えばPS DE2344493、PCT SE850029参照）。それに
もかかわらず、腐食性及び熱的に不安定な特にクエン酸
及び市販の溶剤に殆ど不溶な酒石酸は、ハロゲン化フラ
ックスの製造に適している。リンゴ酸は、ハンダ付け後
の印刷回路からその残留物を除去する必要のない軟質ハ
ロゲン化物フリーのハンダ付けフラックスへの優れた添
加物であることが判明した。本来、コハク酸は、最初に
選択した活性剤である。それ故、以下の実施例では、こ
の酸に繰り返し言及する。

芳香族カルボン酸が、次式:Rf−CH₂−CH₂OH（式中、
Ｒは前記意味を表わす。）で表わされるアルキルフッ化
アルコール及び脂環式カルボン酸と併用するのが良い選
択であることが判明した。多環式化合物が特に適してい
ることが判明した。ヒドロキシル化合物も同様に適して
いる。芳香族多環式化合物としては、例えばナフタレン
‐ジカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸等が挙げ
られる。芳香族ヒドロキシカルボン酸には、サリチル
酸，ヒドロキシナフトエ酸，ヒドロキシフェニル酢酸等
が包含される。これらの例は、活性剤混合物中で温度、
光若しくは電流の影響下で熱的、光学的或いは電気化学
的に変化しない限り、いかなる芳香族カルボン酸及びそ
の誘導体も使用できることを示している。これらの変化
は、電子部品の機能に有害な作用を及ぼすであろう。

界面活性剤ではない次式:Rf−CH₂−CH₂OHで表わされ
るアルキルフッ化アルコールの添加は、PS EP0215773に
記載の配合物の代りのものであることを示している。フ
ラックスも樹脂成分を多価変成アルコールで置換するこ
とができる。

本発明は、フラックスの異なる適用法も許容する。特
記しない限り、下記に記載の「％」は、合計組成物に対
する「重量％」を表わす。

ａ）液体フラックス これらは好ましくは、自動連続ハンダ付け法に適用さ
れる。回路への適用は、フォーム、噴霧若しくは同様の
方法によってなされる。

この場合に樹脂含有量（請求項3a）は、0.01〜35％の
量を構成する。適した樹脂の種類は、PS EP0215773に記
載されている。例えば、ロジン、水素化ロジン、または
飽和若しくは不飽和脂肪族モノー，ジー若しくはポリカ
ルボン酸並びに芳香族カルボン酸及びフェノールをベー
スとした合成樹脂が挙げられる。

炭素原子数２〜16の変性多価アルコール（請求項3
b）、これらの異性体及び誘導体、特にエステル、エー
テル及びオキソ化合物は、0.01〜90％の割合で含有され
る。これらの例は、PS EP0215773に記載されている。例
えば、グリコール、グリセリン、ペンタエリトリトー
ル、ドデカノール、トリデカノール及びテトラデカノー
ル並びにこれらのエチレン及びプロピレン重合アダクト
が挙げられる。

活性剤系の次の成分（請求項2a）は、0.01〜25％若し
くは０の割合で含有される。

少なくとも１個の炭素環を有する脂環式モノー，ジー
若しくはポリカルボン酸、若しくはその誘導体。適当な
脂環式カルボン酸の例は、PS EP0215773に記載されてい
る。例えば、シクロペンタン、シクロヘキサン及びシク
ロヘプタンをベースとした脂環式カルボン酸、特にシク
ロヘキサンをベースとした脂環式カルボン酸、例えば、
トランス−シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸が挙げ
られる。

飽和脂肪族モノカルボン酸は、炭素原子数12〜22を含
有する。適当な酸の例は、PS EP0215773に記載されてい
る。例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸
が挙げられ、ステアリン酸が好ましい。

炭素原子数２〜10の飽和脂肪族ジカルボン酸、及びポ
リカルボン酸（請求項2c）。適当な酸の例は、PS EP021
5773に記載されている。例えば、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、セバシン酸が挙げられ、コハク酸、アジピ
ン酸及びグルタル酸が好適である。

炭素原子数３〜５の脂肪族ケトカルボン酸。適当な酸
の例は、PS EP0215773に記載されている。例えば、ピル
ビン酸、アセト酢酸及びレブリン酸が挙げられ、レブリ
ン酸が好ましい。

脂肪族ヒドロキシカルボン酸は、炭素原子数３〜５を
含有する。適当な酸の例としては、タルトロン酸、ヒド
ロキシコハク酸（リンゴ酸）、酒石酸及びクエン酸が挙
げられ、特にヒドロキシコハク酸（リンゴ酸）が適して
いる。

少なくとも１個の炭素環を有する芳香族モノー，ジー
及びポリカルボン酸及びその誘導体。使用し得る酸とし
ては例えば、安息香酸、サリチル酸、没食子酸、フェニ
ル酢酸、マンデル酸、桂皮酸、フタール酸、テレフター
ル酸、ピロヒニット酸（prohnite）、メロヒァン酸、ピ
ロメリット酸及びメリット酸、ナフタレンージー及びテ
トラカルボン酸及びヒドロキシナフトエ酸等が挙げられ
る。しかしながら、サリチル酸、ナフタレンージー及び
ナフタレンーテトラカルボン酸及びヒドロキシーナフト
ェ酸が、最初の選択として考慮されるべきである。

炭素原子数４〜19の第四アンモニウム塩。適当な塩の
例は、PSEP0215773に記載されている。例えば、テトラ
メチルアンモニウム塩、好ましくはこれらのハロゲン
塩、特に第四級アンモニウム塩の臭化物が挙げられる。

水の含有量は、0.01〜25％である（請求項4a）。次
式:Rf−CH₂−CH₂OH（式中、Ｒは炭素原子数６〜16を有
する。）で表わされるアルキルフッ化アルコール成分量
は、0.01〜４％である（請求項4b）。

炭素鎖部分の炭素原子数６〜12のものが最初に選択す
べきものと考慮されるべきではあるが、いかなるタイプ
の炭素鎖のものも適していると考慮することができる。

水混和性アルカノール及び炭素原子数２〜５のこれら
の異性体（請求項4c）は、フラックス混合物の100％に
達する残りである。適当なアルカノールは、PS EP02157
73に記載されている。例えば、エタノール、プロパノー
ル、ブタノール、ペンタノール及びこれらの異性体が挙
げられ、イソプロパノールが好ましい。

微細なハンダ付けペーストは、微細なハンダ付け粒子
（粉末ハンダ）を分散させることによっても得られる。
（請求項５）。

ｂ）固体フラックス この種製品は、ハンダ付けプレフォームの被覆若しく
はハンダ付け線の充填材／コア（core）として使用する
ことができる（請求項６）。この場合に、請求項4a及び
4c中に記載の成分は、もはや適用されない。

次に実施例を、本発明を支持し、明らかにするために
挙げる。

実施例１ 自動連続ハンダ付けに使用する液体フラックス WWガム樹脂 2.4 イソプロパノール 88.0 水 6.0 アルキルフッ化アルコール 0.3 シクロヘキサンジカルボン酸 0.7 コハク酸 1.4 ステアリン酸 1.0 レブリン酸 0.3 実施例２ 消費材電気製品への適用に特に適した自動連続ハンダ付
けに使用する液体フラックス WWガム樹脂 2.4 イソプロパノール 88.0 水 6.0 アルキルフッ化アルコール 0.3 シクロヘキサンジカルボン酸 0.7 アジピン酸 0.3 ヒドロキシコハク酸（リンゴ酸） 2.3 テトラメチルアンモニウムブロマイド 0.3 実施例３ 自動連続ハンダ付けに使用する液体フラックス。ハンダ
付け工程後のフラックス残留物は、水で除去することが
できる。

イソプロパール 60.0 変性多価アルコール 19.0 水 7.0 アルキルフッ化アルコール 0.3 グリコール 9.0 グルタル酸 1.4 アジピン酸 0.3 シクロヘキサンジカルボン酸 2.0 実施例４ ハンダ付けプレフォームの被覆或いはハンダ付け線のコ
ア／充填材として使用される固体フラックス 木からの水素化樹脂 84.5 アルキルフッ化アルコール 0.3 シクロヘキサンジカルボン酸 3.6 コハク酸 10.0 ナフタレンジカルボン酸 0.2 上記全てのフラックス混合物は、耐蝕性及び表面抵抗
の要求基準に関する全てに於いて、DIN8516及びDIN8527
に記載の試験を満足にパスした。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軟質ハンダ付け機械で有機カルボン酸を含
   有する軟質ハンダ付けフラックスを使用して行う軟質ハ
   ンダ付けによって、電気及び電子部品、特に部品を備え
   たプリント回路の製造方法に於いて、前記軟質ハンダ付
   けフラックスが、ａ）活性剤系、ｂ）ビヒクル系及び
   ｃ）溶剤系を含み、該溶剤系がアルキルフッ化アルコー
   ルを含有することを特徴とする製造方法。
2. 【請求項２】前記活性剤系が、 ａ）少なくとも１個の炭素環を有する脂環式モノ−，ジ
   −若しくはポリカルボン酸、またはこれらの誘導体の１
   種、及び ｃ）飽和脂肪族ジカルボン酸の少なくとも１種を含有す
   る請求項１に記載の製造方法。
3. 【請求項３】前記ビヒクル系が、 ａ）木からの天然樹脂、木からの変成天然樹脂、合成樹
   脂またはこれらの混合物を合計組成の0.01〜36％及び、 ｂ）炭素原子数２〜16の変成多価アルコール若しくはこ
   れらの誘導体を合計組成の0.01〜90重量％含有する請求
   項１に記載の製造方法。
4. 【請求項４】前記溶剤系が、 ａ）水を合計組成の0.01〜25重量％、 ｂ）次式： Rf−CH₂−CH₂−OH （式中、Ｒは炭素原子数６〜16を有する。）で表される
   アルキルフッ化アルコールの少なくとも１種を合計重量
   の0.01〜４重量％、 ｃ）水と混和し得る炭素原子数２〜５のアルカノール若
   しくはその異性体の少なくとも１種を100重量％になる
   残り、含有する請求項１に記載の製造方法。
5. 【請求項５】前記軟質ハンダ付けフラックスが、微細に
   分割されたハンダ（粉末ハンダ）を含有する請求項１に
   記載の製造方法。
6. 【請求項６】前記軟質ハンダ付けフラックスを、ハンダ
   プレフォームの被覆若しくはハンダ線の充填剤として使
   用する請求項１に記載の製造方法。