JPH08257790A

JPH08257790A - クリーム半田用粘結剤

Info

Publication number: JPH08257790A
Application number: JP7091790A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Okamoto; 好史岡本; Fumihiko Yoshimoto; 文彦吉本; Satoshi Tanaka; 智田中
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Current assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1995-03-23
Publication date: 1996-10-08

Abstract

(57)【要約】【構成】水溶性ポリオキシアルキレンポリオールと有
機ポリイソシアネートとから誘導され、オキシエチレン
単位の含有量が少なくとも６０重量％である水溶性ポリ
ウレタン樹脂からなるクリーム半田用粘結剤。【効果】従来のものに比べ、本発明の粘結剤を使用し
たクリーム半田は、経時安定性に優れ、かつ、半田付け
後、水洗浄のみで、容易にフラックス残渣の除去が可能
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微小回路などの半田付け
に用いるクリーム半田用粘結剤に関する。さらに詳しく
は半田付け後、水のみで洗浄可能な水溶性クリーム半田
の粘結剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クリーム半田はロジンフラックスをベー
スとした油溶性クリーム半田と、水溶性フラックスをベ
ースとした水溶性クリーム半田とに大別される。油溶性
クリーム半田は、半田付け終了後、フラックス残渣を除
去する場合、フッ素系溶剤や塩素系溶剤等の有機溶剤を
使用せねばならず、近年、環境破壊や労働衛生上の面か
ら使用を規制する動きが強まっており、水洗浄への移行
が強く求められている。水溶性クリーム半田は半田合金
微粉末と、活性剤、粘結剤および溶剤を主成分とする水
溶性フラックスとを混合して、粘稠なクリーム状とした
ものである。従来、水溶性クリーム半田用粘結剤として
ポリアクリル酸ソーダ、アルギン酸ソーダ、寒天などが
知られているが、これらの粘結剤は水に対する溶解性に
すぐれるものの、水を溶剤として使用すると、低沸点の
ためリフロー時に突沸飛散し、半田ボール、ブリッジな
どを発生することから、水をフラックス溶剤として上記
粘結剤を使用することが困難であった。このためフラッ
クス溶剤として、一般に、沸点の高い水溶性有機溶剤が
使用されるが、上記粘結剤は水溶性有機溶剤に対する溶
解度が低いため、充分な粘結性を得るには至らなかっ
た。この欠点を改善する目的で、有機溶剤溶解性を高め
た粘結剤として、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルセルロースを用いることが提案されている
（例えば特開平３−８６３８９号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の粘結剤を高濃度で使用すると、経時的にポリマーの析
出が認められ、その結果、粘結性が低下し、半田合金微
粉末とフラックスとが分離したり、さらにはフラックス
残渣の水洗浄性に関しても十分とはいえず、必ずしも満
足のいくものではなかった。本発明の目的は、従来のク
リーム半田用粘結剤に見られる上記欠点を解消する粘結
剤、すなわち半田付け性を損なうことなく、有機溶剤溶
解性に優れ、かつ、半田付け後も水で容易に洗い落とせ
る粘結剤を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、特定の水溶性ポリウレ
タン樹脂をクリーム半田用粘結剤として用いることによ
り、従来の欠点を解消するクリーム半田が得られること
を見いだし、本発明に到達した。すなわち本発明は、水
溶性ポリオキシアルキレンポリオール（Ａ）および有機
ポリイソシアネート（Ｂ）から誘導され、オキシエチレ
ン単位の含有量が少なくとも６０重量％である水溶性ポ
リウレタン樹脂（Ｃ）からなることを特徴とするクリー
ム半田用粘結剤である。

【０００５】本発明において、水溶性ポリオキシアルキ
レン化合物（Ａ）としては、例えばエチレンオキサイド
（以下、ＥＯと略記）単独重合体；ＥＯ／プロピレンオ
キサイド（以下、ＰＯと略記）共重合体；ヒドロキシル
基を有する化合物（ａ）にＥＯ単独、またはＥＯと他の
アルキレンオキサイド［ＰＯ、１，２−ブチレンオキサ
イド、テトラヒドロフラン、α−オレフィンオキサイ
ド、アルキレンオキサイド置換体（エピクロロヒドリ
ン、スチレンオキサイド等）等］を付加して得られる化
合物；およびこれらの２種以上の混合物が挙げられる。

【０００６】（ａ）としては、例えば多価アルコール類
（エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレ
ングリコール、ヘキシレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、
ポリブタジエングリコール、ポリカプロラクトンポリオ
ール、ジメチロールプロピオン酸（塩）、グリセリン、
トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペン
タエリスリトール、ソルビトール、ショ糖など）；多価
フェノール類（ヒドロキノン、カテコールなど）；ビス
フェノール類（ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、
テトラメチルビスフェノールＡ、テトラメチルビスフェ
ノールＳなど）；水；およびこれらの２種以上の混合物
が挙げられる。これらのうち好ましいものはエチレング
リコール、プロピレングリコールおよび水である。

【０００７】ＥＯとともに他のアルキレンオキサイドを
用いる場合の付加様式は、ランダム付加でもブロック付
加でもよいが、（Ａ）を構成するポリオキシアルキレン
鎖の末端部分は、ポリイソシアネートとの反応性の点か
らヒドロキシエチル基となっているものが好ましい。Ｅ
ＯとＥＯ以外のアルキレンオキサイドを併用する場合の
（Ａ）中の平均オキシエチレン単位含有量は、通常６５
重量％以上、好ましくは７０重量％以上である。

【０００８】以上（Ａ）として例示したもののうち特に
好ましいものは、ポリエチレングリコールおよびＥＯ／
ＰＯ共重合物である。

【０００９】（Ａ）の数平均分子量は通常１，０００〜
３０，０００、好ましくは２，０００〜２５，０００で
ある。（Ａ）の数平均分子量が１，０００未満ではポリ
ウレタン樹脂が水に難溶性となり、３０，０００を超え
るとポリイソシアネート（Ｃ）との反応性が乏しくなり
目的とする性能を有するポリウレタン樹脂を得ることが
困難となる。

【００１０】また、ウレタン樹脂のポリオール成分とし
て上記の（Ａ）とともに、必要に応じて本発明の水溶性
を阻害しない範囲で他のヒドロキシル基を有する化合物
（但し、水を除く。）を併用することができる。該他の
ヒドロキシル基を有する化合物としては、前記（ａ）と
して例示したヒドロキヒル基を有する化合物（但し、水
を除く。）などが挙げられる。該化合物の使用量は
（Ａ）に対して通常１０重量％以下である。

【００１１】有機ポリイソシアネート（Ｂ）としては、
例えば２、４’−もしくは４，４’−ジフェニルメタン
ジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４−もしくは２，６
−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレ
ンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソフォロンジイソシ
アネート（ＩＰＤＩ）、エチレンジイソシアネート、
１，５−ナフチレンジイソシアネート、４，４’−ジベ
ンジルジイソシアネート、１，３−フェニレンジイソシ
アネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、キシ
リレンジイソシアネートなどのジイソシアネート類；ト
リレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの
反応物；アニリンを塩酸の存在下でホルムアルデヒドを
反応させて得たポリアミンをホスゲン化して得られるポ
リフェニルメタンポリイソシアネート；これらの製造工
程で得られる粗製ポリイソシアネート；およびこれらの
２種以上の混合物を挙げることができる。これらのうち
好ましいものはジイソシアネート類および粗製ジフェニ
ルメタンジイソシアネートであり、特に好ましいものは
ＭＤＩ、ＴＤＩ、ＩＰＤＩおよびＨＤＩである。

【００１２】本発明において、（Ａ）の水酸基と（Ｂ）
のイソシアネート基（以下、ＮＣＯ基という。）の当量
比は、通常１：（０．８〜１．０）、好ましくは１：
（０．９〜０．９８）である。ＮＣＯ基が０．８当量未
満では（Ｃ）の分子量が低くなり充分な粘結性が得られ
ず、タレ発生の原因となり、１．０当量を超えると残存
ＮＣＯ基が水溶液中で水と反応して架橋しウレタン樹脂
の水溶性が低下するので洗浄性の観点から好ましくな
い。

【００１３】本発明における水溶性ポリウレタン樹脂
（Ｃ）の重量平均分子量は、通常２０，０００〜５０
０，０００、好ましくは３０，０００〜４００，０００
である。重量平均分子量が２０，０００未満では粘結性
が不足し、５００，０００を超えると半田微粒子の凝集
を引き起こし、フラックス中での均一分散性が低下す
る。

【００１４】（Ｃ）中のオキシエチレン単位の含有量は
通常少なくとも６０重量％、好ましくは少なくとも８０
重量％である。（Ｃ）中のオキシエチレン単位の含有量
が６０重量％未満では水溶性が不十分となる。

【００１５】（Ｃ）の製法については特に限定されず、
通常のポリウレタン樹脂を製造する方法（ワンショット
法または多段法）で（Ａ）および（Ｂ）を反応させるこ
とにより得られる。ウレタン化の反応温度は通常３０〜
２００℃、好ましくは５０〜１８０℃である。反応時間
は通常０．１〜３０時間、好ましくは０．１〜８時間で
ある。該ウレタン化反応は通常無溶剤系で行われるが、
必要によりイソシアネートに不活性な有機溶剤中で行っ
てもよい。該有機溶剤としてはアセトン、テトラヒドロ
フラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキサイ
ド、トルエン、ジオキサン等が挙げられる。溶剤を用い
る場合は、通常、反応後に溶剤を溜去して水溶性ポリウ
レタン樹脂（Ｃ）を得る。

【００１６】本発明の粘結剤が用いられる半田組成につ
いては特に限定されず、半田合金微粉末として、例え
ば、Ｓｎ−Ｐｂ系合金、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系合金、Ｓｎ
−Ｐｂ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｓｂ系合金、Ｓｎ−
Ｐｂ−Ｃｕ系合金、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ａｕ系合
金、Ｓｎ−Ｓｂ系合金の他、Ａｌ系合金微粉末（Ａｌ−
Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金など）を挙げるこ
とができる。さらに水溶性フラックス中の活性剤成分と
しては、例えば、有機アミン（メチルアミン、ジメチル
アミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルア
ミン、トリエチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジ−ｎ
−プロピルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、イソプ
ロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピ
ルアミン、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、
トリ−ｎ−ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエ
タノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジア
ミン、アニリンなど）の塩酸塩または臭化水素酸塩、有
機酸（モノクロル酢酸、ジクロル酢酸、トリクロル酢
酸、モノブロム酢酸、ジブロム酢酸、トリブロム酢酸、
ステアリン酸、乳酸など）の上記アミン塩、無機塩（塩
化亜鉛、塩化アンモニウムなど）、尿素等が挙げられ
る。水溶性有機溶剤としては本発明の粘結剤を溶解させ
るものであれば特に限定されず、例えばイソプロピルア
ルコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、テトラエチレングリコール、低分子量ポリエチレ
ングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノブチルエーテル、グリセリンなどが
挙げられる。

【００１７】水溶性フラックス中における本発明の粘結
剤の含有量は、活性剤および水溶性有機溶剤の種類、配
合割合などにより種々変えることができるが、フラック
スの重量に基づいて、通常０．５〜２０重量％、好まし
くは１．５〜１０重量％である。０．５重量％未満では
粘結性が十分でなく、ハンダボールやブリッジが発生す
る原因となり、２０重量％を超えると溶剤溶解性が低下
する。活性剤の含有量についても特に限定されないが、
通常１〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％であ
る。また、クリーム半田中の半田粉末の含有量はクリー
ム半田の重量に基づいて、通常８０〜９０％である。

【００１８】本発明の粘結剤の使用方法の一例を示せば
以下の通りである。すなわち本発明の粘結剤を水溶性有
機溶剤に溶解させたのち、活性剤を混合して水溶性フラ
ックスを調製し、さらに半田合金粉末と均一混練するこ
とにより水溶性クリーム半田を得る。本発明の粘結剤を
含有するクリーム半田は、印刷その他の方法でプリント
基板上に供給しておき、これにチップ部品を搭載した
後、リフロー炉、赤外線、レーザー光線、熱風、高温蒸
気等の加熱装置を用いて加熱することでリフローさせ、
半田付けを行う。

【００１９】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以
下において「部」は重量部、「％」は重量％を示す。

【００２０】実施例１ポリエチレングリコール（数平均分子量８，０００）１
００部およびＨＤＩ２．０５部を１７０℃で５時間反応
させ、水溶性ポリウレタン樹脂からなる本発明の混和剤
［１］を得た。該［１］のゲルパーミエーションクロマ
トグラフィーによる（以下同様）重量平均分子量は８
５，０００であった。

【００２１】実施例２ポリエチレングリコール（数平均分子量２０，０００）
１００部、ポリエチレングリコール（数平均分子量８，
０００）１００部、プロピレングリコール２部およびＭ
ＤＩ１０．６部を１８０℃で３時間反応させ、水溶性ポ
リウレタン樹脂からなる本発明の混和剤［２］を得た。
該［２］の重量平均分子量は７２，０００であった。

【００２２】実施例３ポリエチレングリコール（数平均分子量２０，０００）
９０部、ポリオキシエチレンオキシプロピレングリコー
ル［ポリプロピレングリコール（数平均分子量３，５０
０）にＥＯを付加したもの；数平均分子量１５，００
０］１０部、ポリテトラメチレンエーテルグリコール
（数平均分子量１，０００）３部およびＴＤＩ１．４部
を１６０℃で５時間反応させ、水溶性ポリウレタン樹脂
からなる本発明の混和剤［３］を得た。該［３］の重量
平均分子量は８９，０００であった。

【００２３】実施例４ポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール［ポリ
プロピレングリコール（数平均分子量１，７００）にＥ
Ｏを付加したもの；数平均分子量８，５００］１００部
およびＩＰＤＩ２．５部を１７０℃で５時間反応させ、
水溶性ポリウレタン樹脂からなる本発明の混和剤［４］
を得た。該［４］の重量平均分子量は６９，０００であ
った。

【００２４】実施例５ポリオキシアルキレンポリオール［ヘキシレングリコー
ルにＥＯとＰＯをランダム付加したもの；数平均分子量
１５，０００、オキシエチレン基含量７５重量％］２０
０部およびＴＤＩ２．２部を１５０℃で８時間反応さ
せ、水溶性ウレタン樹脂［５］を得た。該［５］の重量
平均分子量は７５，０００であった。

【００２５】実施例６ポリオキシアルキレンポリオール［グリセリンにＥＯと
ＰＯをランダム付加したもの；数平均分子量３０，００
０、オキシエチレン基含量８０重量％］２００部および
ＭＤＩ１．６部を１５０℃で８時間反応させ、水溶性ウ
レタン樹脂［６］を得た。該［６］の重量平均分子量は
６２，０００であった。

【００２６】性能試験例１ジエチレングリコールモノブチルエーテル８０部、ジエ
タノールアミン塩酸塩１２部、実施例１〜５の粘結剤
［１］〜［６］各８部を攪拌下、約６０℃にて加熱溶解
させ、水溶性フラックスを調製した。更にこの水溶性フ
ラックス１５部に半田合金微粉末（Ｐｂ／Ｓｎ＝６３／
３７）８５部を加え、均一混練してクリーム半田とした
のち、半田付け性、水洗浄性、外観変化の評価を実施し
た。半田付け性については、ＪＩＳＺ３１９７に準じ、
銅板にクリーム半田を印刷後、２４０℃でリフローさせ
てその広がり性を調べた。水洗浄性については、半田付
け性の評価に使用した試験片を６０℃の温水中に２分間
浸漬し、フラックス残渣の有無を調べた。また、外観変
化については２００ｃｃのポリ瓶内に、クリーム半田を
４８時間保存した後の粘結剤析出の有無、半田合金微粉
末とフラックスとの分離の有無、粘度変化等の観察を行
なった。比較例として、ヒドロキエチルセルロース（Ｈ
ＥＣ；「ＳＰ−８５０」、ダイセル化学工業製）（比較
例１）およびヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ；
「日曹ＨＰＣ−Ｍ」、日本曹達製）（比較例２）をそれ
ぞれ使用した試験結果も併せて表１に記した。

【００２７】

【表１】（注）評価基準 ◎：優れている ○：良い △：普通 ×：劣る

【００２８】表１に示した如く、比較例１および２の従
来の粘結剤を使用したクリーム半田に比べ、本発明の粘
結剤を使用したクリーム半田は、水洗浄性に優れ、経時
安定性も良好であることが判る。

【００２９】

【発明の効果】本発明の粘結剤を用いたクリーム半田は
従来の粘結剤を用いたものに比べ、（１）半田付け性、たれ性等を損なうことなく、半田付
け後、水洗浄のみで容易にフラックス残渣が除去でき
る。（２）粘結剤の析出に伴う外観変化が認められず、安定
性が良好だる。などの効果を奏することから、本発明の粘結剤は、電子
機器の半田付けに使用されるクリーム半田用粘結剤とし
て有用であるのみならず、自動車や家電製品のアルミニ
ウム製熱交換器の接合に用いられる水溶性Ａｌろう（Ａ
ｌ半田）ペースト用の粘結剤などとしても有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水溶性ポリオキシアルキレンポリオール
（Ａ）および有機ポリイソシアネート（Ｂ）から誘導さ
れ、オキシエチレン単位の含有量が少なくとも６０重量
％である水溶性ポリウレタン樹脂（Ｃ）からなることを
特徴とするクリーム半田用粘結剤。
【請求項２】（Ａ）が、エチレンオキサイド単独重合
体および／またはエチレンオキサイドとプロピレンオキ
サイドとのランダムもしくはブロック共重合体である請
求項１記載の粘結剤。
【請求項３】（Ｂ）が、ジフェニルメタンジイソシア
ネート、トリレンジイソシアネート、イソフォロンジイ
ソシアネートおよびヘキサメチレンジイソシアネートか
らなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１ま
たは２記載の粘結剤。