JPH10224022A - 水溶性フラックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ハンダ付け時に酸等の前処理を必要とせず、ま
た低ハロゲン量で良好なハンダ付け性が得られるととも
に、ハンダ付け、水洗浄及び乾燥後の部品表面上のイオ
ン性不純物が少ないＩＣ等の部品用水溶性フラックスを
提供すること。 【解決手段】脂肪族の多価のアルコールと、脂肪族ポリ
アルキレングリコールまたは脂肪族オキシ酸のいずれか
を組み合わせたものに、脂肪族アミンまたは脂環式アミ
ンの塩酸塩と不燃性溶剤をハロゲン含有量が１〜２％
で、比重が１〜２／２０℃になるように配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線板に
搭載する、挿入部品であるＩＣ、ダイオード、トランジ
スタ等のリード部品をハンダで被覆する際に、予め部品
のリード部表面に塗布して用いられる水溶性フラック
ス、特に、ハンダ付け後の水洗浄時における廃水処理の
環境問題に対応した、ハロゲン量の低減を目的にした水
溶性フラックスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板に搭載される挿入部品で
あるＩＣの製造において、銅フレーム上に半導体等のチ
ップを搭載した後、封止樹脂で封止し銅リードを折り曲
げてＩＣ部品とする。このとき、折り曲げられたリード
部品は、封止（モールド）工程でかなりの温度で加熱さ
れており、銅表面が著しく酸化している。酸化したリー
ド部を有するＩＣ部品をそのままプリント配線板に搭載
してハンダ付けを行っても、良好なハンダ付けは得られ
ない。そこで、ＩＣ部品を製造する工程では、予めリー
ド部にハンダを被覆したものを用いている。

【０００３】ＩＣリード部にハンダを被覆する場合、ま
ず、ＩＣのリード部の酸化膜を除去し、ハンダ温度の熱
衝撃を緩和するため、約１００℃の予熱工程を経て噴流
式ハンダ付けされる。その後冷却、水洗、乾燥工程を経
て製品としている。しかし、チップを搭載したフレーム
を封止樹脂で封止する際に加熱により、銅リード部が著
しく酸化されてしまい、良好なハンダ付け性が得られな
い。従来は、酸化皮膜除去のため、前処理に希硫酸での
処理を行ってからフラックス処理し、ハンダ付けを行っ
てきた。この際フラックスは、ノーハロゲン、低ハロゲ
ンのいずれかでもよかったが、長年使用していると、希
硫酸による装置への腐食等の問題と、酸の廃液問題が発
生してきた。一方、前処理を必要とせず、フラックス処
理の際に銅リードフレームの酸化膜を除去するために
は、高ハロゲン（５〜１５％）フラックスの使用が主流
となっている。しかしこの方法も、高ハロゲンであるた
めに部品に対する腐食の問題や、水洗時の廃液の処理等
の環境問題をかかえていた。

【０００４】また、前処理無しで低ハロゲン（１〜２％
のハロゲン量）のフラックスの開発も進められていた
が、リード部の銅表面が著しく酸化されていると、良好
なハンダ付け性が得られず、ツララやブリッジ、ハンダ
不濡れ及び表面のザラツキといった現象が発生してい
た。このように環境の問題とハンダ付け性の両者を解決
するためのリード部品用フラックスはまだ得られていな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、著しく
酸化されたＩＣ等のリード部（材質は銅）に良好なハン
ダ付けをする場合、希硫酸による前処理とフラックス処
理の併用または前処理なしでフラックス中のハロゲン含
有率を高くする（５〜１５％）ことで対応してきたが、
長期にわたる希硫酸使用による装置の腐食の問題、また
は希硫酸や高ハロゲンフラックスの廃液処理と排水処理
の問題、および高ハロゲンフラックスであるためにＩＣ
部品に対する腐食の問題等があり改善を要求されてい
た。本発明はこれらの点を改善したもので、希硫酸によ
る前処理なしで、フラックス中のハロゲン含有率が１〜
２％でも、酸化が著しい銅リード部に良好なハンダ付け
性が得られる水溶性フラックスを提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために、特定の水溶性キャリヤと特定のアミンの塩酸塩
の組織物に不燃性溶剤を配合した水溶性フラックスとす
ることで、前記課題を解決できることを見いだし本発明
を完成するに至った。すなわち本発明は、脂肪族の多価
のアルコールと脂肪族ポリアルキレングリコールまたは
脂肪族オキシ酸のいずれかを組み合わせたものに、脂肪
族アミンまたは脂環式アミンの塩酸塩と不燃性溶剤をハ
ロゲン含有量が１〜２％で、比重が１〜２／２０℃にな
るように配合したことを特徴とする水溶性フラックスを
提供するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において、キャリアとして
は脂肪族の多価のアルコールと、脂肪族ポリアルキレン
グリコールまたは脂肪族オキシ酸のいずれかを組み合わ
せたものである。このキャリアは活性剤を分散させるこ
とを目的とする。脂肪族の多価アルコールとては２価の
エチレングリコール、プロピレングリコールおよびポリ
エチレングリコール等と３価のグリセリン等を挙げるこ
とができる。また、脂肪族ポリアルキレングリコールと
しては、３価のアルコール類等の分子内に３個の水酸基
を持つ化合物にエチレンオキサイド、プロピレンオキサ
イド等を付加させて化合物が用いられる。特に、グリセ
リン等の脂肪族または脂環式の３価のアルコールにエチ
レンオキサイドを付加させたものは、耐熱性の点で好適
に用いられる。脂肪族ポリアルキレングリコールの最適
分子量は、２００〜２０００である。また、脂肪族オキ
シ酸としてはグリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン
酸等が挙げられる。脂肪族オキシ酸はカルボキシル基を
有しているが活性効果が弱いため、ハンダ付け時のＳｎ
−Ｃｕ合金の形成には殆ど寄与しない。

【０００８】次に、本発明のフラックスには、脂肪族ア
ミンまたは脂環式アミンから選定したアミン化合物の塩
酸塩が活性剤として配合されている。この活性剤は、銅
リード部の著しい酸化皮膜の除去の役割と、ハンダ付け
時のＳｎ−Ｃｕ合金層を形成させるために、ハンダの表
面張力を減少させて銅表面への濡れ性を向上させる働き
があり、ハンダ付け性はこの活性剤の選定に大きく影響
される。従来、活性剤として、一般的に無機酸、ハロゲ
ン化物、有機酸、アミン、アミノ酸及びそれらの塩酸塩
が用いられている。無機酸、ハロゲン化物の内、リン酸
や塩化亜鉛、塩化アンモニウム等は腐食等が問題であ
り、その他の有機酸、アミノ酸は活性効果が弱い。しか
し、本発明において用いられる前記アミン化合物の塩酸
塩は活性、腐食性とも両立することができる。

【０００９】脂肪族アミンの塩酸塩としては、メチルア
ミン、エチルアミン、ジエチルアミン、エチレンアミ
ン、エタノールアミン、Ｎ、Ｎ−ジメチルエタノールア
ミン、ブチルアミン、イソブチルアミン等の塩酸塩、脂
環式アミン塩酸塩としては、モルホリン、シクロヘキシ
ルアミン等の塩酸塩、また複素環系アミン塩酸塩として
は、イミダゾール、メチルイミダゾール、１−ベンジル
−２−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、ベンゾ
トリアゾール等の塩酸塩が挙げられる。このアミン塩酸
塩の中で好ましいものは、脂肪族アミンの塩酸塩ではブ
チルアミンとその異性体等の塩酸塩であり、また、脂環
式アミン塩酸塩ではシクロヘキシルアミン塩酸塩であ
る。複素環系アミンの塩酸塩は、銅の錯体を形成しやす
く緑青が発生する問題があり好ましくない。

【００１０】本発明のフラックスにはまた、上記材料を
溶解するため危険物に該当しない不燃性の溶剤が配合さ
れている。不燃性の溶剤は、前記の脂肪族多価アルコー
ルと脂肪族ポリアルキレングリコールおよび脂肪族オキ
シ酸とアミン化合物の塩酸塩を溶解するものが用いられ
る。不燃性溶剤としては、特に水が好適に用いられる。
本発明のフラックスは、前記の脂肪族多価アルコー
ル、脂肪族ポリアルキレングリコールまたは脂肪族オキ
シ酸のいずれかの組み合わせからなるキャリアとアミン
塩酸塩の活性剤とを、必要に応じて界面活性剤ととも
に、水等の不燃性溶媒中で配合することにより得られ
る。このとき、脂肪族多価アルコール、脂肪族ポリアル
キレングリコールまたは脂肪族オキシ酸のいずれかの組
み合わせからなるキャリアの濃度は３０〜６０重量％で
あるが、好ましくは３０〜４０重量％とし、活性剤の濃
度はハロゲン（Ｃｌ）に換算して、好ましくは１〜２重
量％で、更に好ましくは１〜１．５重量％となるように
し、かつフラックスの比重が１〜２／２０℃となるよう
にする。フラックスの比重が２以上になると、粘度が高
くなりフラックス処理後の持ち出し量が増えるため、ラ
ンニングコストが上がる。また、ＩＣリード部へのフラ
ックスの付着量が多くなると、ＩＣ部品を載せている治
具の汚れが増えて、洗浄工程に負荷がかかる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、
以下の実施例において実機のハンダ付け性は、銅リード
フレームを有するＩＣを１８０℃で５時間加熱処理し、
自動噴流ハンダ付け装置でハンダ付けを行い、ツララ、
ブリッジ、ハンダ濡れ不良、ザラツキおよび曇りについ
ての不良を目視で判定した。実際のＩＣでハンダ付け評
価は、上記の不良がなければ○、不良が発生していれば
×とした。またハンダ濡れ性試験は、ソルダーグラフ法
により評価した。ソルダーグラフ試験の試験片は銅板を
用い、上記ＩＣ部品と同様に１８０℃、５時間加熱処理
をしてから、フラックス塗布しハンダ濡れ性の評価を行
った。評価結果はハンダ濡れ力が５４０ｄｙｎ／ｃｍ以
上であれば○とし、５４０ｄｙｎ／ｃｍ以下であれば×
として判定を行った。

【００１２】比較例１〜４、実施例１〜３ 表１に示す水溶性キャリアは３５重量％とし、活性剤は
フラックス中のハロゲン含有量が１．５％となるように
アミン塩酸塩を配合し、さらに水６０重量％の比率でフ
ラックスを作製して実機のハンダ付け性とソルダーグラ
フ法によるハンダ濡れ性を評価した。結果を表１に示
す。水溶性キャリアとしては、エチレングリコール、ポ
リエチレングリコール（分子量４００）、グリセリン、
グリセリンのエチレンオキサイド付加物（分子量１００
０）のいずれかと脂肪族オキシ酸とを１：２になるよう
に配合し、さらに活性剤はシクロヘキシアミンの塩酸塩
を用いた。

【００１３】比較例５〜１２、実施例４〜７ 水溶性キャリアにグリセリンと脂肪族オキシ酸とを１：
２で配合したものを用い、活性剤として脂肪族のトリエ
チルアミン、エタノールアミン、イミダゾール、ブチル
アミン、イソブチルアミン、シクロヘキシルアミンおよ
びそれらの塩酸塩を比較例１〜４と同じ比率で混合し、
フラックスを作製して評価した。尚、ハロゲンを含まな
い系のフラックスにつては、アミン化合物の量を２重量
％として配合した。結果を表２、３に示す。

【００１４】実施例８ 高ハロゲンフラックスと今回作製した低ハロゲンフラッ
クス（実施例６、７）で、ハンダ付け、水洗、乾燥後の
ＩＣ部品の残留イオン残さ量を比較した結果を表３に示
す。高ハロゲンフラックスは、実施例７のハロゲン量だ
けを１５％に増やして作製した。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】

【発明の効果】本発明のＩＣ部品リードフレーム用水溶
性フラックスを用いることで、銅リードフレーム表面が
著しく酸化されているＩＣに対して、十分なハンダ付け
性が得られる。特に希硫酸等の酸処理を必要としないた
め、装置の腐食が無く酸の廃液処理も不要である。ま
た、低ハロゲンのフラックスであるため、高ハロゲンフ
ラックスより、廃液処理等の環境問題等の改善と、ハン
ダ付け後のＩＣ部品に残留しているイオン残さがかなり
少なくなり、環境及び製品の品質面で大幅に改善するこ
とができた。

フロントページの続き (72)発明者 阿部 真美 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 沼田 俊一 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館工場内 (72)発明者 吉村 幸雄 茨城県下館市大字小川1425番地 日立化成 コ−テッドサンド株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脂肪族の多価のアルコールと脂肪族ポリア
   ルキレングリコールまたは脂肪族オキシ酸を組み合わせ
   たものに、脂肪族アミンまたは脂環式アミンの塩酸塩と
   不燃性溶剤をハロゲン含有量が１０〜２％で、比重が１
   〜２／２０℃になるように配合したことを特徴とする水
   溶性フラックス。
2. 【請求項２】脂肪族アミンがブチルアミンまたはその異
   性体であり、脂環式アミンがシクロヘキシルアミンであ
   る請求項１記載の水溶性フラックス。