JPH09253885A - はんだ付け用フラックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 松脂を含んだフラックスではんだ付けした
後、洗浄力の弱い洗浄剤でフラックス残渣を洗浄した場
合、フラックス残渣を完全に洗浄除去することができな
かった。本発明は、洗浄力の弱い洗浄剤でもフラックス
残渣を容易に洗浄できるフラックスを提供することにあ
る。 【解決手段】 松脂のアビエチン酸中のカルボキシル基
は、溶融フラックス中に溶出した金属イオンと結合して
金属塩となる。該金属塩は一般の洗浄剤に溶けにくくな
るため、完全洗浄ができなかった。本発明は、金属塩の
生成を抑制する効果のあるアシルアミノ酸塩が１〜３０
重量％添加されているフラックスである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器のはんだ
付けに用いるフラックス、特に松脂を含んだフラックス
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器のはんだ付け方法としては、鏝
付け法、浸漬法、リフロー法、等がある。

【０００３】鏝付け法とは、作業者が脂入り線はんだと
鏝を手に持ち、脂入り線はんだをはんだ付け部に置い
て、その上から鏝を当てがいながら脂入り線はんだを溶
融させることによりはんだ付けを行う方法である。この
鏝付け法では、松脂を主成分とした固形のフラックスが
線はんだの中心部に充填されており、はんだ付け時に鏝
で加熱されると、はんだの溶融温度よりも軟化点の低い
フラックスが線はんだから流出し、はんだ付け部の金属
表面の酸化物を還元除去して清浄な金属面にする。その
後、鏝で溶融させられたはんだは清浄となった金属面に
濡れ広がり、鏝を離して冷却すると、はんだが凝固して
はんだ付けがなされる。はんだ付け時に線はんだから流
出したフラックスは、はんだ付け後にはんだの表面を覆
ったり、はんだ付け部周辺に付着したりしてフラックス
残渣となる。

【０００４】浸漬法とは、電子機器に組み込まれるプリ
ント基板と電子部品のはんだ付けに最も多く用いられる
方法である。浸漬法では、フラクサー、プリヒーター、
はんだ槽、冷却機等の処理装置が設置された自動はんだ
付け装置ではんだ付けを行う。プリント基板を自動はん
だ付け装置ではんだ付けする場合、先ずフラクサーでフ
ラックス塗布、プリヒーターで予備加熱、はんだ槽では
んだの付着、冷却機で冷却が行われてはんだ付けがなさ
れる。この浸漬法では、松脂や活性剤等の固形分をイソ
プロピルアルコールのような溶剤で溶解して液状にした
フラックスをフラクサーでプリント基板に塗布し、プリ
ヒーターで加熱する。すると加熱により活性化したフラ
ックスがはんだ付け部の金属酸化物を還元除去して清浄
にし、その後はんだ槽の溶融はんだに接触させられる
と、溶融はんだは清浄な金属面に濡れ、そして冷却機で
冷却されてはんだ付けが終了する。浸漬法では、はんだ
付け後のプリント基板のはんだ付け部はもちろん、はん
だ付け部以外にも多量のフラックスが付着してフラック
ス残渣となっている。

【０００５】リフロー法とは、粉末はんだとペースト状
フラックスと混和してソルダペーストにしたものをメタ
ルマスクやシルクスクリーンで印刷塗布したり、ディス
ペンサーで吐出塗布したりした後、該塗布部に電子部品
を搭載してリフロー炉のような加熱装置で加熱し、ソル
ダペーストを溶融させることによりプリント基板と電子
部品とをはんだ付けするものである。

【０００６】リフロー法では、ソルダペースト自体にフ
ラックスが含まれているため、リフロー炉で加熱したと
きに、はんだ付け部のフラックスが活性化し、はんだ付
け部の酸化物を還元除去して清浄な金属面にする。その
後、ソルダペースト中の粉末はんだが溶融すると、フラ
ックスで清浄化された金属面に濡れ広がり、冷却ゾーン
で冷却されてはんだ付けが終了する。このリフロー法で
は、加熱時に流出したソルダペースト中のフラックスが
はんだ付け後にも、はんだ付け部やはんだ付け部周辺に
フラックス残渣として付着している。

【０００７】ところで、鏝付け法、浸漬法、リフロー法
に用いるフラックスの多くは松脂を主成分としたもので
あるが、はんだ付け後に松脂を含んだフラックス残渣が
はんだ付け部やその周辺に付着していると、粘着性のあ
る松脂成分にゴミやホコリ等が付着する。するとゴミや
ホコリが空気中の湿気を吸い込んで導体間の絶縁抵抗を
低下させてしまうものである。またフラックス残渣中の
活性剤がやはり吸湿して腐食生成物を発生させて電子機
器の性能劣化や故障の原因となることがある。そのた
め、コンピューターや通信機器のように信頼性が要求さ
れる電子機器では、はんだ付け後にフラックス残渣を洗
浄除去することが行われている。

【０００８】従来、フラックス残渣の除去には、松脂を
よく溶解するフロンやトリクレンのような溶剤が使われ
ていたが、これらの溶剤は地球を取り囲むオゾン層を破
壊して、太陽からの有害な紫外線を多量に地球に到達さ
せることから、その使用が禁止されている。そこでフロ
ンやトリクレンに替わる洗浄剤として水系、炭化水素
系、シリコン系、テルペン系、アルコール系、代替フロ
ン系が使用されるようになってきた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
はんだ付け用フラックスではんだ付けした後にフラック
ス残渣を上記洗浄剤で洗浄しても、フラックス残渣が完
全に除去できず、はんだ付け部に白色生成物が残ってし
まっていた。この白色生成物は洗浄剤に全く溶けず、プ
リント基板に強固に付着するため、洗浄剤中でブラシで
擦り取らなければならないものであった。しかしなが
ら、プリント基板をブラシで擦ると、はんだ付けした電
子部品を剥がしたり、リードを変形させたりして電子機
器の機能に影響をきたすようになってしまう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者が従来のはんだ
付け用フラックスではんだ付けした後にフラックス残渣
が洗浄剤で洗浄除去できない原因について鋭意研究を行
った結果、フラックス残渣が金属塩になってしまうから
であることが判明した。即ち、フラックスは加熱される
と松脂中のアビエチン酸のカルボキシル基（ＣＯＯＨ）
のＨがはんだ付け部に生成した金属族酸化物（ＭＯ）の
Ｏと結合して清浄な金属面にする。しかしながら、アビ
エチン酸のカルボキシル基は、溶融フラックス中に溶出
した金属イオン、たとえばプリント基板の銅箔から溶出
した銅イオン、はんだから溶出した鉛イオンや錫イオ
ン、電子部品の４２アロイから溶出した鉄イオンやニッ
ケルイオン等と結合し、二価以上の金属塩（ＣＯＯＣ
ｕ、ＣＯＯＰｂ、ＣＯＯＳｎ、ＣＯＯＦｅ、ＣＯＯＮ
ｉ）を生成してしまう。これら二価以上の金属塩は、洗
浄剤に溶けにくいものであり、白色の粉末状となっては
んだ付け部に強固に付着してしまう。

【００１２】本発明者は、キレート作用は金属イオンと
の結合が強固となり、溶融フラックス中に溶出した金属
イオンを優先的に吸着させることに着目して本発明を完
成させた。

【００１３】本発明者がはんだ付け時にはんだ付け性を
阻害せず、しかもアビエチン酸のカルボキシル基と金属
塩の生成を抑制する効果を有するキレート剤について探
究した結果、アシルアミノ酸塩にその効果のあることを
見いだしたものである。

【００１４】アシルアミノ酸塩が金属イオンと優先的に
結合する状態は図１の如くと考えられる。図１ではアシ
ルアミノ酸塩の中のドデカノイルサルコシンＣ₁₁Ｈ₂₃Ｃ
ＯＮ（ＣＨ₃）ＣＨ₂ＣＯＯＨが金属イオンと結合する状
態を説明したものである。ここでは溶融フラックス中に
金属から溶出した金属イオンＭ⁺が窒素原子Ｎ⁺とキレー
トにより錯体を作る。このキレート作用による錯体は、
金属の酸化を防ぐとともに、アビエチン酸のカルボキシ
ル基が金属酸化物を還元した後に金属イオンを吸着させ
るため、金属塩の生成が少なくなるものである。

【００１５】本発明は、松脂を含むはんだ付け用フラッ
クスにおいて、該フラックス中にアシルアミノ酸塩が１
〜３０重量％添加されていることを特徴とするはんだ付
け用フラックスである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に使用するアシルアミノ酸
塩としては、ドデカノイルサルコシン、ココイルサルコ
シンナトリウム、ラウロイルサルコシン、ラウロイルサ
ルコシンナトリウム、ラウロイルサルコシンカリウム、
ミリストイルサルコシンナトリウム、パルミトイルサル
コシンナトリウム、オレイルサルコシン、ラウロイルメ
チルアラニンナトリウム、等が挙げられる。

【００１７】本発明のフラックスは、松脂中のアビエン
チン酸のカルボキシル基が金属塩とならないようにした
ものであり、フラックス中にアシルアミノ酸塩が１重量
％より少ない添加ではその効果が現れず、しかるに３０
重量％を越えて添加すると、はんだ付け性を害するよう
になってしまう。

【００１８】本発明のフラックスは、松脂を主成分とす
るものであれば如何なるフラックス、たとえば鏝付け法
に用いる脂入り線はんだのフラックス、浸漬法に用いる
液状フラックス、リフロー法に用いるソルダペーストの
フラックスなどに使用可能である。

【００１９】

【実施例】

実施例１ ○脂入り線はんだ用フラックス ＷＷロジン（松脂） ８９重量％ ジエチルアミンＨＢｒ（活性剤） １重量％ ドデカノイルサルコシン（アシルアミノ酸塩） １０重量％ ○はんだ付け及び洗浄 実施例１のフラックスを線はんだの中心部に２重量％充
填して脂入り線はんだを作製し、該脂入り線はんだを用
いてプリント基板とＱＦＰのはんだ付けを行った。はん
だ付け後のプリント基板を代替フロン（アサヒクリンＡ
Ｋ−２２５：旭硝子社製）中に１分間浸漬し、軽く振り
洗いして乾燥後、目視で観察したところ、プリント基板
に付着していたフラックス残渣は完全に除去されてお
り、また金属塩と思われる白色生成物も残っていなかっ
た。

【００２０】実施例２ ○浸漬はんだ付け用フラックス 水添ロジン（松脂） ２０重量％ ジエタノールアミンＨＣｌ １重量％ ラウロイルサルコシン（アシルアミノ塩酸塩） ５重量％ イソプロピルアルコール（溶剤） ７４重量％ ○はんだ付け及び洗浄 実施例２のフラックスを自動はんだ付け装置の発泡フラ
クサーに入れ、自動はんだ付け装置でプリント基板のは
んだ付けを行った。はんだ付け性は良好であり、未はん
だ、ツララ、ブリッジ等のはんだ付け不良はなかった。
はんだ付け後のプリント基板をイソプロピルアルコール
の洗浄剤中に１分間浸漬し、洗浄剤中で軽く振り洗い
し、乾燥後に目視観察したところ、フラックス残渣、お
よび白色生成物は完全に洗浄除去されているのが確認さ
れた。

【００２１】実施例３ ○ソルダペースト用フラックス 重合ロジン（松脂） ６１重量％ 水添ヒマシ油（チキソ剤） ５重量％ ジフェニールグアニジンＨＢｒ（活性剤） １重量％ ドデカノイルサルコシン（アシルアミノ酸塩） ３重量％ ブチルカルビトール（溶剤） ３０重量％ ○はんだ付け及び洗浄 実施例３のフラックス１０重量％と粉末はんだ（Ｐｂ−
６３Ｓｎ、５０μmの球形粉）９０重量％を混和し、粘
調性のあるソルダペーストを作製する。該ソルダペース
トをメタルマスクでプリント基板に印刷塗布し、該塗布
部にＱＦＰを搭載してからリフロー炉で加熱してはんだ
付けを行った。はんだ付け後のプリント基をテルペン系
洗浄剤（ＥＣ−７：日本アルファメタル社製）中に１分
間浸漬し、洗浄剤中で軽く振り洗いし、乾燥してから目
視観察したところ、フラックス残渣や白色生成物は完全
に洗浄除去されていた。

【００２２】比較例１ ○脂入り線はんだ用フラックス、はんだ付けおよび洗浄 実施例１のフラックスからドデカノイルサルコシンを抜
いたフラックスを線はんだの中心部に２重量％充填して
脂入り線はんだを作製。該脂入り線はんだで実施例１と
同一のはんだ付けと洗浄を行ったところ、プリント基板
のはんだ付け部には松脂成分のフラックス残渣と白色生
成物が付着していた。

【００２３】比較例２ ○浸漬はんだ付け用フラックス、はんだ付け及び洗浄 実施例２のフラックスからラウロイルサルコシンを抜い
たフラックスを用い、実施例２と同一のはんだ付け、洗
浄を行ったところ、プリント基板全面に白色生成物が付
着していた。

【００２４】比較例３ ○ソルダペースト用フラックス、リフローはんだ付け及
び洗浄 実施例３のフラックスからドデカノイルサルコシンを抜
いたフラックスと、実施例３と同一の粉末はんだでソル
ダペーストを作製し、実施例３と同一のはんだ付け、洗
浄を行ったところ、はんだ付け部には白色生成物が付着
していた。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のフラック
スは、はんだ付け時にアシルアミノ酸塩が溶融フラック
ス中に溶出した金属イオンと優先的にキレート作用によ
り錯体を作るため、松脂のアビエチン酸中のカルボキシ
ル基が金属塩を生成しにくくなる。そのため本発明のフ
ラックスは、はんだ付け後のフラックス残渣がフロンや
トリクレンよりも洗浄力に弱い洗浄剤でも充分洗浄除去
できることから、信頼性を要求される電子機器のはんだ
付けに用いた場合、環境を破壊する虞のない適宜な洗浄
剤でフラックス残渣の完全除去ができるという従来にな
い優れた特長を有するものである。

【手続補正書】

【提出日】平成８年７月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 アシルアミノ酸塩の中のドデカノイルサルコ
シンが金属イオンと結合する状態を説明する図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 松脂を含むはんだ付け用フラックスにお
   いて、該フラックス中にアシルアミノ酸塩が１〜３０重
   量％添加されていることを特徴とするはんだ付け用フラ
   ックス。
2. 【請求項２】 前記フラックスは、脂入り線はんだ用、
   浸漬はんだ付け用、ソルダペースト用のフラックスであ
   ることを特徴とする請求項１記載のはんだ付け用フラッ
   クス。