JPH0825082A - 仮固定性フラックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ハンダコートされたプリント基板に電子部品
を仮固定し、リフローによりハンダ付けするための仮固
定性フラックスであって、エチルセルロースを５〜３０
重量％と、活性剤としてのジカルボン酸を１〜１０重量
％と、分離防止剤とを含み、これらを有機溶剤に溶解す
る。 【効果】 固形分濃度が低く且つ粘度が高く、仮固定性
に優れていると共に、リフロー後の残渣が少く、無洗浄
でも回路の信頼性が高い。また活性剤としてジカルボン
酸を使用するので、ハンダ表面に対する清浄化性に優れ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハンダコートされたプ
リント基板に電子部品を表面実装により接合する際に、
当該電子部品をプリント基板上に仮固定及び接合するた
めのフラックスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリント基板に電子部品を接合す
る手段として、プリント基板の表面に所定のパターンに
従ってハンダクリームを印刷し、電子部品を搭載した後
リフローで接合する表面実装技術（ＳＭＴ）が盛んに行
われている。

【０００３】その一方では、電子機器の小形化、高機能
化が進行しており、これに伴って電子部品が微細なもの
となり、プリント基板への実装密度が高密度なものとな
ってきている。

【０００４】しかしながら、ハンダクリームを印刷して
リフローによりハンダ接合する方法においては、微細な
パターンに適用するのが困難である。例えばクヮードフ
ラットパッケージ（ＱＦＰ）などにおいては０．３mm以
下のピッチによる極めて微細なパターンが使用されはじ
めているが、ハンダクリームをこのような微細なパター
ンに従って精密印刷することは困難であり、ブリッジや
ハンダボールなどのハンダ付け不良が避けられない。

【０００５】またプリント基板にハンダコートを施し、
そのハンダコート上に電子部品を実装する方法も考えら
れているが、電子部品をハンダコート上の所定の位置に
保持するのが困難であり、僅かでも位置がずれると正確
な配線ができない。

【０００６】かかる事情に鑑み、出願人等はハンダコー
トされたプリント基板上に電子部品を仮に固定し、位置
がずれることなくハンダ接合を可能とする仮固定性フラ
ックスを発明し、先に特願平２−３１６２７３号として
出願している。

【０００７】このものは、熱可塑性樹脂と活性剤とチキ
ソ剤とを溶剤に溶解したものであって、この仮固定性フ
ラックスが電子部品を基板の所定の位置に確実に保持
し、良好なハンダ接合を可能とするものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの仮固
定性フラックスにおいては、高温下においても所定の粘
度を保持し、電子部品の位置がずれるのを防止するため
に、固形分濃度を高くすることにより高粘度とする必要
がある。

【０００９】そのためリフローによりハンダ接合が完了
した後においても基板上に多量の残渣が残り、そのまま
では回路の検査が困難であり、また埃などが付着するこ
とにより回路の電気的信頼性が低下する。

【００１０】そのため従来はフロン洗浄などにより残渣
を除去することが行われていたが、近年地球環境に対し
てフロンが有害であることが明らかとなり、またフロン
洗浄に代る水洗浄や代替洗浄についても検討されている
が、排水処理の問題やコスト高となるなどの問題が生じ
ている。

【００１１】従って仮固定性フラックスとしては、リフ
ロー後の残渣を洗浄することなく、回路の検査が容易で
電気的信頼性も十分に確保されるものであることが好ま
しく、そのためには固形分濃度が可及的に低いことが望
ましいのである。

【００１２】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、固形分濃度が低く且つ十分な粘度を有し、電子
部品を所定位置に保持することができ、しかも無洗浄で
も回路に対して悪影響を及ぼすことのない、新規な仮固
定性フラックスを提供することを目的とするものであ
る。

【００１３】

【課題を解決する手段】而して本発明は、エチルセルロ
ースを５〜３０重量％と、ジカルボン酸を１〜１０重量
％と、分離防止剤とを含み、有機溶剤に溶解したことを
特徴とするものである。

【００１４】この仮固定性フラックスにおいては、前記
ジカルボン酸としてセバシン酸を使用するのが好まし
い。

【００１５】本発明においては主成分としてエチルセル
ロースを含有する。エチルセルロースは濃度が低くても
十分に高い粘度を有し、固形分が少くてリフロー後の残
渣が少いフラックスとなる。

【００１６】エチルセルロースの含有量は、分子量によ
っても異るが、５〜３０重量％とするべきである。５重
量％未満では電子部品を固定するに足りる粘度を確保す
ることができない。また３０重量％を超えると粘度が高
くなり過ぎて塗布が困難となり、またリフロー後の残渣
量が増す。

【００１７】また本発明においては活性剤としてジカル
ボン酸を使用する。ジカルボン酸としては、セバシン
酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸など各種のジカ
ルボン酸を使用することができるが、セバシン酸を使用
した場合に最も良好な結果が得られる。

【００１８】ジカルボン酸は活性剤として、金属表面、
特にハンダの表面の酸化膜を除去して清浄化し、ハンダ
接合を容易にする作用を有する。ジカルボン酸の添加量
は、１〜１０重量％とするべきである。その使用量が１
重量％未満では活性が不足してハンダ接合性に劣り、ま
た１０重量％を超えると、ハンダ接合部の腐蝕や絶縁抵
抗の低下を来す。

【００１９】また本発明の仮固定性フラックスにおいて
は分離防止剤が含まれる。分離防止剤は本発明の仮固定
性フラックスをプリント基板に塗布する際の粘性を調整
し、塗布操作を容易ならしめると共に、電子部品の保持
性を確保するために添加されるものであって、その添加
量はエチルセルロースの粘度や使用量によっても異る
が、おおむね１５重量％以下の範囲内で使用するのが適
当である。１５重量％を超えると、過度に粘度が上昇し
てフラックスが堅くなりすぎ、プリント基板への塗布操
作が困難となる。

【００２０】本発明においては、以上の各成分の他に、
所望によりロジン類などの低分子量の熱可塑性樹脂、ポ
リエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、
フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、スチ
レンマレイン酸樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニル酢酸
ビニル共重合樹脂、セルロース系樹脂、シリコン樹脂な
どの熱可塑性合成樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹
脂、酸化防止剤、安定剤、着色剤、界面活性剤などの添
加剤を添加し、仮固定性フラックスの性質を調整するこ
とも可能である。

【００２１】また本発明において使用される溶剤として
は、トルエン、キシレン、ミネラルスピリット、スチレ
ン、ビニルトルエンなどの炭化水素系溶剤、イソプロピ
ルアルコール、n-ブタノール、ベンジルアルコール、テ
ルピネオールなどのアルコール系溶剤、酢酸エチル、酢
酸ブチル、安息香酸エチル、（メタ）アクリル酸の各種
エステル、マレイン酸の各種エステル、フマル酸の各種
エステルなどのエステル系溶剤、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロ
ンなどのケトン系溶剤、セロソルブ類などが挙げられ
る。

【００２２】これらの溶剤は、前述のエチルセルロース
やジカルボン酸、その他の添加剤を溶解してペースト状
となし、プリント基板上に容易に且つ均一に塗布する作
用をなすものである。

【００２３】本発明の仮固定性フラックスは、前述の各
成分を溶剤に溶解したものであるが、その粘度が２００
００〜４０００００cps 程度とするのが好ましい。粘度
が２００００cps 未満ではリフロー時の加熱状態で粘度
がさらに低下し、電子部品の位置がずれる可能性があ
る。また粘度が４０００００cps を超えると、回路基板
への塗布が困難となる。

【００２４】

【作用】本発明の仮固定性フラックスは、ハンダコート
されたプリント基板上に塗布される。塗布の厚みは、プ
リント基板のパターンの粗密にもよるが、２０〜５００
μ程度が適当である。

【００２５】而して本発明の仮固定性フラックスを塗布
したプリント基板上に電子部品を載置すると、仮固定性
フラックスの粘着性により電子部品が粘着し、その位置
が固定される。

【００２６】この状態で電子部品を載置したプリント基
板をリフロー炉で加熱すると、プリント基板上にコート
されたハンダが熔融し、搭載された電子部品を接合して
ハンダ付けする。

【００２７】このとき仮固定性フラックスは加熱されて
も粘性を保持しており、粘着した電子部品がプリント基
板上で移動することがなく、所定の位置に正しくハンダ
付けされる。

【００２８】また本発明においては活性剤として使用さ
れているジカルボン酸は、金属錫の表面を清浄化する作
用が高く、加熱によりプリント基板上のハンダの表面を
清浄化してハンダ接合を確実ならしめる。

【００２９】そしてリフロー時の加熱により溶剤が揮発
し、エチルセルロース及びジカルボン酸が残渣として残
るが、その量が少く、またジカルボン酸は従来この種の
フラックスに使用されていたアミン系や塩酸塩系の活性
剤に比べて金属に対する腐蝕性が少いので、無洗浄であ
っても回路の信頼性を損うことがない。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ハン
ダコートされた基板上に電子部品を実装するに際し、電
子部品の搭載時やリフロー時に仮固定性フラックスが電
子部品を確実に保持し、電子部品の位置が固定されてず
れることがなく、良好なハンダ接合が可能となる。

【００３１】従ってプリント基板上に微細な電子部品を
高密度に実装することが可能となり、しかも予めハンダ
コートされているためにブリッジやハンダボールなどの
ハンダ付け不良を生じることもない。

【００３２】またエチルセルロースを使用しているので
低濃度で高粘度とすることができ、リフロー後の残渣の
量が少く、また活性剤の腐蝕性が少いため、無洗浄とす
ることができる。

【００３３】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。

【００３４】［実験１］実施例１〜３及び比較例１〜４
について、表１に示した組成により組成物を調合し、こ
れを１７０℃に加熱溶解して、粘稠なペースト状の仮固
定性フラックス組成物を得た。なおエチルセルロース
は、ダウケミカル社製のＳＴＤ型、粘度規格４５のもの
を使用した。

【００３５】粘度はマルコム粘度計を使用し、３０rpm
で２５℃の温度条件下で測定した。粘度の単位はcps で
ある。

【００３６】次にハンダコートされたプリント基板の
０．３mmピッチのＱＦＰパッド上に、得られた各実施例
及び比較例の仮固定性フラックスを、メタルマスクを用
いて１００μの厚さに塗布し、その上に０．３mmピッチ
のＱＦＰを搭載し、遠赤外線リフロー機でリフローし
た。

【００３７】このＱＦＰ実装操作における、仮固定性フ
ラックスの塗布性、パッド上のＱＦＰの位置ずれ、ＱＦ
Ｐの接合性、リフロー後のフラックスの残渣量を評価
し、その実験結果を表１に示した。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１に示すように、主成分の樹脂としてエ
チルセルロースを使用した場合には、ロジンエステルや
テルペン樹脂を使用した場合に比べて、フラックスの固
形分が少いにも拘らず粘度が高い。

【００４０】これに対し主成分としてロジンエステルや
テルペン樹脂などを使用した比較例においては、電子部
品を保持するに十分な粘度を確保するためには大量の樹
脂を添加する必要があり、残渣量が多いものとなる。

【００４１】従って固形分濃度が十分に低い状態で、高
粘度で電子部品の保持性が高く、しかも固形分濃度が低
いためにリフロー後の残渣の量が少く、無洗浄でも電子
回路の信頼性が高いものとなる。

【００４２】エチルセルロースの量が５〜３０重量％の
範囲内であれば、フラックスの電子部品保持性が高く且
つ残渣量が少いが、５重量％未満となると粘度が低すぎ
て電子部品の保持性に劣り、また３０重量％を超えると
粘度が過大となって塗布性に劣り、また残渣量が多くな
る。

【００４３】［実験２］エチルセルロースとして、ダウ
ケミカル社製のＳＴＤ型、粘度規格４〜２００のものを
使用して、表２に示す組成の組成物を調合し、これを１
７０℃に加熱溶解して、粘稠なペースト状の仮固定性フ
ラックスを得た。

【００４４】この仮固定性フラックスを使用して、実験
１において述べたと同様のＱＦＰ実装を行い、フラック
スの特性を試験し、その結果を表２に示した。

【００４５】

【表２】

【００４６】表２によれば、エチルセルロースの粘度規
格の差によって添加量は異るものの、５〜３０重量％の
範囲内において、十分な特性を有する仮固定性フラック
スが得られることが理解できる。

【００４７】［実験３］実施例３の配合を基礎として活
性剤を表３に示すように変化させて、仮固定性フラック
スを調製した。

【００４８】各実施例及び比較例の仮固定性フラックス
を、イソプロピルアルコールに溶解して３５％溶液と
し、これを銅板及び錫メッキ板に塗布し、ハンダ濡れ性
を試験した。

【００４９】銅板は、空気中で１７０℃×２０分間加熱
し、酸化処理したものを使用した。また錫メッキ板は、
空気中で２００℃×９０分間加熱して、酸化処理したも
のを使用した。

【００５０】ハンダ濡れ性は、ハンダ浴温度２１５℃
で、メニスコグラフによりゼロクロス時間を測定した。

【００５１】試験の結果を表３に示す。

【００５２】

【表３】

【００５３】表３に示されるように、活性剤としてジカ
ルボン酸を使用した本発明のフラックスは、銅板に対し
ては活性化効果が低く、濡れ性は劣っているが、錫メッ
キ板に対する濡れ性を大巾に改善する効果を有する。

【００５４】本発明の仮固定性フラックスは、錫を主成
分とするハンダの表面に塗布し、電子部品を固定すると
共に、ハンダの表面を清浄化してハンダ濡れ性を改善す
るものであるから、銅に対する濡れ性よりも錫に対する
濡れ性が重要であり、活性剤としてジカルボン酸を使用
するのが好ましいのである。また特にセバシン酸が、錫
に対する濡れ性が優れている。

【００５５】モノカルボン酸であるステアリン酸は、ジ
カルボン酸に比べて銅に対する濡れ性は優れているが、
錫に対する濡れ性はジカルボン酸に比べて劣っており、
好ましくない。

【００５６】また従来のフラックスにおける活性剤とし
て広く使用されているトリエタノールアミンは、錫メッ
キ板に対する濡れ性が本発明に比べて劣っている。また
エチルアミン塩酸塩は濡れ性においては優れているが、
金属に対する腐蝕性が強く、無洗浄タイプのフラックス
としては不適切である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 俊昭 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 日笠 和人 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチルセルロースを５〜３０重量％と、
   ジカルボン酸を１〜１０重量％と、分離防止剤とを含
   み、有機溶剤に溶解したことを特徴とする、仮固定性フ
   ラックス
2. 【請求項２】 前記ジカルボン酸がセバシン酸であるこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の仮固定性フラックス