JPH10202393A - 水で洗浄可能な高温はんだ付用非ハロゲンフラックス - Google Patents

水で洗浄可能な高温はんだ付用非ハロゲンフラックス

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JPH10202393A
JPH10202393A JP2193297A JP2193297A JPH10202393A JP H10202393 A JPH10202393 A JP H10202393A JP 2193297 A JP2193297 A JP 2193297A JP 2193297 A JP2193297 A JP 2193297A JP H10202393 A JPH10202393 A JP H10202393A
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JP
Japan
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flux
water
soluble
activator
amino acid
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JP2193297A
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Yoshikimi Hosaka
義公 保坂
Kaiichi Watanabe
改一 渡邊
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NIPPON FUIRAA METALS KK
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NIPPON FUIRAA METALS KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】はんだ付け後の残渣を水(若しくは温水)洗浄
で除去できる高温はんだ付用非ハロゲンフラックスを提
供する。 【解決手段】樹脂状で粘着性があり、それ自体フラック
ス作用を有する水溶性キレ−ト化合物と、該水溶性キレ
−ト化合物と相溶性があり、且っ沸点300℃以上の水
溶性高沸点溶剤と、有機酸及びアミノ酸からなる群から
選ばれる化合物の1種以上を含有する活性剤と、を含有
してなり、前記活性剤を前記水溶性キレ−ト化合物と前
記高沸点溶剤とに保護させて300℃以上の耐熱性を付
与させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、主として半導体
等、電子部品のはんだ付に使用される高温はんだ付用非
ハロゲンフラックスに係り、詳記すれば、300℃以上
の高温でフラックス活性を示すと共に、はんだ付け後の
残渣を水(若しくは温水)洗浄で除去できる高温はんだ
付用非ハロゲンフラックスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体素子と電極をはんだ付けするはん
だとして、融点300〜320℃の高融点はんだ(例え
ばPb90〜97−Sn)が、しばしば使用される。こ
れは、使用に際して、半導体部品が発熱するため、高温
でもはんだが融解しない必要があること、及び実装に当
たって共晶はんだによるはんだ付けに対して熱的に耐え
る必要があるからである。
【0003】上記したような高融点はんだのフラックス
としては、従来、ロジン系のフラックスが使用されてい
た。ロジン系のフラックスは、耐熱性が良く、N2雰囲
気中でピ−ク温度340〜370℃のはんだ付け作業で
も、フラックスが焦げ付いたりカ−ボン化して洗浄不能
となることがなかったからである。そして、はんだ付け
後の残渣は、フロン(CFC)や1,1,1−トリクロ
ロエタン等の有機溶剤を使用して、洗浄除去していた。
【0004】しかしながら、1987年に採択されたモ
ントリオ−ル議定書により、オゾン層を破壊することか
ら、特定フロン、1,1,1−トリクロロエタン等の使
用規制がスタ−トし、1995年末に全廃されるに至っ
た。従って、この方法によるはんだ付け、洗浄は、環境
破壊の点から実施できなくなった。
【0005】そのため、炭化水素系、アルコ−ル系、高
級アルコ−ル系及びテルペン系溶剤を使用して洗浄した
り、界面活性剤を併用して水洗浄する方法が行われてき
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記溶剤を使用する方
法は、作業環境を悪化させ、引火の危険性があるほか、
廃液処理の問題を伴う欠点があった。また、界面活性剤
を併用する方法は、界面活性剤等の皮膜が半導体素子上
に僅かに残存しても、これが半導体の電気特性を悪化さ
せる問題があった。
【0007】フラックスを水だけで洗浄できれば良い
が、従来、半導体用で高温はんだ付け用フラックス残渣
を水洗浄することは、本願出願人の知る限り、全く行わ
れていないし、未だその方法も全く知られていない。こ
の発明は、はんだ付け後の残渣を水(若しくは温水)洗
浄で除去できる高温はんだ付用非ハロゲンフラックスを
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明当初は、300℃以上の高温で、フラックス
として活性を示し、且っ焦げ付き(カ−ボン化)の起こ
らないカルボン酸等の非ハロゲン化活性剤は見いだすこ
とができなかった。更に研究の結果、樹脂状で粘着性が
あり、それ自体フラックス作用を有する水溶性キレ−ト
化合物を使用し、有機酸及びアミノ酸からなる群から選
ばれる活性剤を沸点300℃以上の水溶性高沸点溶剤に
溶解させることにより、結果として、十分活性力を示す
水で洗浄可能な高温はんだ付用非ハロゲンフラックスが
得られることを見いだし、本発明に到達した。
【0009】即ち、本発明は、樹脂状で粘着性があり、
それ自体フラックス作用を有する水溶性キレ−ト化合物
と、該水溶性キレ−ト化合物と相溶性があり、且っ沸点
300℃以上の水溶性高沸点溶剤と、有機酸及びアミノ
酸からなる群から選ばれる化合物の1種以上を含有する
活性剤と、を含有してなり、前記活性剤を前記水溶性キ
レ−ト化合物と前記高沸点溶剤とに保護させて300℃
以上の耐熱性を付与させてなることを特徴とする。
【0010】本発明の効果の原因は、それ自体では、高
温はんだの溶融温度(約300〜320℃)では活性を
失ってしまう活性剤が、樹脂状の水溶性キレ−ト化合物
と、水溶性高沸点溶剤とに保護されて、活性力を持続す
るためと考えられる。そして、樹脂状の水溶性キレ−ト
化合物は、水溶性高沸点溶剤及び活性剤と混合して、水
溶性フラックスを形成するので、はんだ付け後のフラッ
クス残渣の水洗浄が可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明に使用する樹脂状で粘着性
があり、それ自体フラックス作用を有する水溶性キレ−
ト化合物としては、特にN,N,N′,N′−テトラキ
ス−(2−ハイドロキシプロピル)−エチレンジアミン
及びその誘導体を使用するのが好ましい。水溶性キレ−
ト化合物のフラックス全量に対する混合割合は、好まし
くは10〜40重量%である。水溶性キレ−ト化合物の
量がこれより少ないと、フラックスの濡れ性が劣るよう
になり、これより多いと粘度が高くなりフラックスとし
ての形態を保ち難くなる。
【0012】水溶性高沸点溶剤としては、水溶性で、水
溶性キレ−ト化合物と相溶性があり、且っ沸点300℃
以上の高沸点溶剤であれば、いずれも支障なく使用する
ことができる。このような溶剤としては、ポリオキシア
ルキレンエ−テルを使用するのが特に好ましい。水溶性
高沸点溶剤のフラックス全量に対する混合割合は、好ま
しくは10〜60重量%である。水溶性高沸点溶剤の量
がこれより少ないと、フラックスの耐熱性が劣るように
なり、これより多いと活性力が弱くなりボイドの発生が
多くなる。
【0013】活性剤としては、有機酸及びアミノ酸の単
独若しくは混合物を使用することができる。有機酸とし
ては、従来フラックス活性剤として使用されているもの
が支障なく使用することができる。
【0014】アミノ酸としては、従来フラックス活性剤
として使用されていない芳香族核を持つアミノ酸または
分子中に単一のアミノ基とカルボキシル基を有する脂肪
族アミノ酸を使用するのが、特に好ましい。芳香族核を
持つアミノ酸としては、例えばイソロイシンが、脂肪族
アミノ酸としては、例えばフエニルアラニンが、好適に
使用することができる。
【0015】活性剤のフラックス全量に対する混合割合
は、好ましくは0.5〜10重量%である。活性剤の量
がこれより少ないと、フラックスの濡れ性が劣るように
なり、これより多くとも有益な効果の改善が見られな
い。更に本発明のフラックスをペ−スト状とする場合
は、チクソ剤、好ましくはチクソ性を有する水溶性界面
活性剤、またはゲル化剤を混合するのが良い。チクソ剤
としては、例えば、ポリオキシエチレンハイドロカスト
−ルまたはモノステアリン酸ポリオキシエチレングリセ
リン等を使用することができる。
【0016】本発明のフラックスを液状とする場合は、
作業に適した粘度とするための希釈剤、好ましくは2−
プロパノ−ルのようなアルコ−ル類を混合するのが良
い。上記チクソ剤のフラックス全量に対する混合割合
は、好ましくは0〜10重量%である。また、上記溶剤
(希釈剤)のフラックス全量に対する混合割合は、好ま
しくは0〜80重量%である。
【0017】本発明のペ−スト状フラックスを、はんだ
合金粉末と混練することにより、N2雰囲気中で、34
0℃以上のリフロ−温度に適した耐熱性を有する高温用
クリ−ムはんだとすることができる。本発明のフラック
スは、340〜370℃の高温でもフラックス活性を示
すので、N2雰囲気中ピ−ク温度340〜370℃の高
温でのはんだ付け作業に、支障なく使用することができ
る。
【0018】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に説明する
が、本発明はこの実施例に限定されない。水溶性キレ−
ト化合物として、N,N,N′,N′−テトラキス−
(2−ハイドロキシプロピル)−エチレンジアミン、高
沸点溶剤として、ポリオキシアルキレンエ−テル、活性
剤としてイソロイシン、チクソ剤としてポリオキシエチ
レンハイドロカスト−ル、希釈剤として2−プロパノ−
ルを、次表1に記載の割合で使用して、常法により、ソ
ルダペ−スト及び液状フラックスを製造した。
【0019】
【表1】
【0020】上記のようにして得たソルダペ−スト及び
液状フラックス(本発明のフラックス)の評価試験を行
った。試験は、次の方法により行った。結果は、下記表
2に示す。 (1)試験片の作成 0.3×30×30mmの銅板の表面をJISに規定す
る500番の試験紙で研磨して、酸化皮膜を除去し、ア
ルコ−ルで表面の汚れを洗浄した後、空気中で充分乾燥
し、試験板とした。
【0021】厚さ0.3mmの銅板に直径4mmの孔を
あけたメタルマスクを用いて、上記試験板の中心部に上
記ソルダペ−ストを印刷し、塗布性の良否を目視観察し
た。それから、ピ−ク温度350±5℃のN2リフロ−
炉でリフロ−させ、常温で冷却して試験片とし、これを
5枚作成した。試験片を目視観察し、はんだの濡れ性の
良否を判定した。
【0022】上記と同じ銅板の中心部に、Sn5%−P
bはんだのペレット(直径3mm、厚さ0.2mm)を
乗せ、実施例で得た液状フラックス約0.05gをはん
だ上に滴下して、上記と同条件でリフロ−させた。これ
を5枚作成して、濡れ性の良否を目視観察で判定した。
【0023】(2)洗浄性試験 上記試験で作成した各々5枚の試験片を、室内に2時間
放置した後、25±5℃の水を満たした300ミリリッ
トルのビ−カ−に浸漬し、5分後にフラックス残渣が完
全に溶解したか否かを目視判定した。
【0024】(3)ボイド特性 Niめっきを施した6mm角のシリコンチップを、実施
例に示したソルダペ−スト及び従来使用のソルダペ−ス
トを印刷した銅板上にそれぞれ載せ、また銅板上に
【0022】で述べたはんだペレットを載せ、シリコン
チップを重ね、上から実施例の液状フラックス約0.5
gを滴下した後、N2雰囲気リフロ−炉(ピ−ク温度3
50℃)でリフロ−させた後透過X線写真を撮影し、ボ
イドの有無を観察してボイド特性を評価した。X線写真
を図1〜図3に示す。
【0025】
【表2】
【0026】上記表2の結果から、本発明のフラックス
は、高温用ハンダフラックスとして充分な性能を有し、
しかもはんだ付け後のフラックス残渣を、水で洗浄除去
できることがわかる。特にボイド特性が、従来品より優
れていたことから、電気特性も従来品より優れることが
わかる。
【0027】フラックス残渣を水洗除去した洗浄水は、
フイルタ−、活性炭及びイオン交換樹脂を経由して循環
使用できるので、外部に廃水を排出したり、大規模な廃
水処理施設を必要としない。よって、ロジン系フラック
スを使用して、前記
【0005】で述べた洗浄を行った場合のように、ロジ
ンから発生するスカムの処理、廃棄物の発生・処理及び
VOC対策等が不要となる点でも、従来のロジン系高温
用フラックス及びペーストよりも優れている。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のフラック
スは、活性剤を水溶性キレ−ト化合物と、高沸点溶剤と
で保護し、かつ、前記
【0014】で述べたアミノ酸を配合することによっ
て、従来解決不能であった水溶性で且つ300℃以上の
高温でもフラックス活性を示すフラックスを得ることに
成功した。また、フラックス残渣は、水で洗浄除去でき
るので、フロンによる環境破壊を防止することができ、
洗浄コストの大幅な低減もはかれる。
【0029】
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のロジン系ソルダ−ペ−ストを使用した透
過X線写真である。
【図2】本発明のソルダ−ペ−ストを使用した透過X線
写真である。
【図3】本発明の液状フラックスを使用した透過X線写
真である。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】樹脂状で粘着性があり、それ自体フラック
    ス作用を有する水溶性キレ−ト化合物と、 該水溶性キレ−ト化合物と相溶性があり、且っ沸点30
    0℃以上の水溶性高沸点溶剤と、 有機酸及びアミノ酸からなる群から選ばれる化合物の1
    種以上を含有する活性剤と、 を含有してなり、前記活性剤を前記水溶性キレ−ト化合
    物と前記高沸点溶剤とに保護させて、フラックスに30
    0℃以上の耐熱性を付与させてなることを特徴とする水
    で洗浄可能な高温はんだ付用非ハロゲンフラックス。
  2. 【請求項2】フラックス全量に対し、前記水溶性キレ−
    ト化合物が10〜40重量%、前記水溶性高沸点溶剤が
    10〜60重量%、前記活性剤が0.5〜10重量%で
    ある請求項1に記載のフラックス。
  3. 【請求項3】前記キレ−ト化合物が、N,N,N′,
    N′−テトラキス−(2−ハイドロキシプロピル)−エ
    チレンジアミン及びその誘導体の1種以上である請求項
    1に記載のフラックス。
  4. 【請求項4】前記高沸点溶剤が、ポリオキシアルキレン
    エ−テルである請求項1〜3のいずれかに記載のフラッ
    クス。
  5. 【請求項5】前記活性剤が、芳香族核を持つアミノ酸ま
    たは分子中に単一のアミノ基とカルボキシル基を有する
    脂肪族アミノ酸である請求項1または4に記載のフラッ
    クス。
  6. 【請求項6】前記芳香族核を持つアミノ酸が、イソロイ
    シンである請求項5に記載のフラックス。
  7. 【請求項7】前記脂肪族アミノ酸が、フエニルアラニン
    である請求項5に記載のフラックス。
  8. 【請求項8】更にチクソ剤またはゲル化剤を含有してな
    る請求項1に記載のフラックス。
  9. 【請求項9】前記チクソ剤が、チクソ性を有する水溶性
    界面活性剤である請求項8に記載のフラックス。
  10. 【請求項10】更に作業に適した粘度とするための希釈
    剤を含有してなる請求項1に記載のフラックス。
  11. 【請求項11】前記希釈剤が、アルコ−ル類である請求
    項10に記載のフラックス。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014057019A (ja) * 2012-09-14 2014-03-27 Tohoku Univ 素子の実装方法および光モジュール
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JP2017100137A (ja) * 2014-11-21 2017-06-08 荒川化学工業株式会社 スクリーン印刷用フラックス

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