JPS62248596A - 水溶性ハンダフラツクス及びそれを用いたハンダ付け方法 - Google Patents

水溶性ハンダフラツクス及びそれを用いたハンダ付け方法

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JPS62248596A
JPS62248596A JP61092524A JP9252486A JPS62248596A JP S62248596 A JPS62248596 A JP S62248596A JP 61092524 A JP61092524 A JP 61092524A JP 9252486 A JP9252486 A JP 9252486A JP S62248596 A JPS62248596 A JP S62248596A
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tin
flux
soldering
solder
water
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Fumiaki Ogura
小椋 文昭
Takao Enomoto
貴男 榎本
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EEJA Ltd
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Electroplating Engineers of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は前処理を必要とせず且つ密着性に優れる水溶
性ハンダフラックス及びそれを用いたハンダ付け方法に
関する。
【従来の技術】
フラックスはハンダ付けに際して接合金属表面の清浄化
を行い、接合金属間の熱拡散を円滑に行わせるために使
用され、ハンダ付け作業の能率化及び信頼性向上に重要
な役割を果たしている。そして従来より、フラックスと
言えば例えば松ヤニ等をアルコールにて溶解したロジン
系フラックスが最も多く使用されていたが、このような
ロジン系フラックスにあっては近年の高密度実装に対応
する高いハンダ付け性及び作業性の点で十分とは言えな
くなってきたので、それに代わって水溶性ハンダフラッ
クスが電子部品、プリント、基板等に広く使用されるよ
うになってきた〔特開昭49−51143号公報、特公
昭59−22632号公報参照〕。
【発明が解決しようとする問題点】
そして、このような従来の水溶性ハンダフラックスは、
それに含有されている有機酸やハロゲン化物により、ハ
ンダ付け対象物の表面に形成されている酸化膜を除去し
、そこへ施すハンダの密着性の向上を目的としているも
のであるが、ハンダ付け対象物の酸化膜除去のために予
め前処理を施す必要があり、しかも上記のハロゲン化物
使用の場合はそれが残留した時に腐食性の問題が発生し
てしまうものであった。 また、ハンダの密着性を高めるため、フラックスを使用
したハンダ付けを行う前に、予め前処理として化学的還
元による錫の無電解メッキ〔特開昭55−79864号
公報参照〕を行うこともできるが、工程が増えるので作
業能率上好ましくない。
【問題点を解決するための手段】
本発明者達は上記の問題点を解決するために鋭意研究を
行った結果、ハンダ付け対象物表面の酸化膜除去と、ハ
ンダ付け対象物の表面に電気化学的作用による無電解の
錫層形成とを併せて行い、そこへ施すハンダの密着性を
十分に向上させることのできる水溶性ハンダフラックス
及びそれを用いたハンダ付け方法を開発するに至ったも
のである。 即ち、この発明の第1発明〔特許請求の範囲第1項記載
の発明〕に係る水溶性ハンダフラックスは、チオ尿素を
2wt%以上、二価の錫化合物をQ、3 w t%以上
、カルボン酸を8〜45wt%、空気遮断剤を1〜5w
t%含有して成るものである。 チオ尿素は、水溶性ハンダフラックス中に含まれる二価
の錫イオンと、ハンダ付け対象物の表面を形成する金属
のイオンとのイオン化傾向を調整するための錯化剤とし
て含有されているものである。 二価の錫化合物としては、硫酸錫や塩化錫などを使用で
きる。特に硫酸錫を使用する場合には、ハロゲン化物を
使用しない所謂ハロゲンフリーとなり、水溶性ハンダフ
ランクスが余計に残留しても腐食性を呈することがなく
、ハンダ付け部分あるいはハンダ付け装置などの腐食や
変色を招くことがない。一方、塩化錫を使用した場合は
前記硫酸錫などよりも安定性が高(且つ錫の析出量も多
い。また二価の錫(第一錫)としたのは、四価の錫(第
二錫)が水に不溶解であるからである。 カルボン酸はハンダ付け対象物表面の酸化膜を除去する
目的で含有されているもので、リンゴ酸や酒石酸などが
好ましい。 空気遮断剤は、ハンダ付け後のハンダ表面を被覆して空
気接触を防止し、ハンダ表面の再酸化を防ぐために含有
されているもので、グリセリンやポリエチレングリコー
ルを使用することができる。 そして、第2発明(特許請求の範囲第3項記載の発明〕
に係るハンダ付け方法は、前記水溶性ハンダフラックス
をハンダ対象物へ施し、そして前記水溶性ハンダフラン
クスの錫とハンダ対象物表面を形成する金属とを無電解
で置換してハンダ対象物表面に錫層を形成し、その錫層
上にハンダを付けるものである。 この発明に係る水溶性ハンダフランクスは、カルボン酸
によりハンダ付け対象物表面の酸化膜の除去を行うと共
に、錯化剤として含有させたチオ尿素によって、水溶性
ハンダフラックス中の錫イオンがハンダ付け対象物表面
を形成している金属のイオンと電気化学的に表面の一分
子に相当する分だけ置換することにより、ハンダ付け対
象物の形状や部位に関係な(常にハンダ付け対象物の表
面に極めて薄(て均一な錫層を形成する。従って、ハン
ダはその錫層の上にハンダ付けされるので非常に密着性
が良く、しかもこの錫層はハンダ付け対象物を母材金属
とすると、この母材金属の表面内にいわば食い込んで形
成されていることにより、ハンダ付けの際に形成される
拡散層は錫層4だけでな(母材金属内にわたって形成さ
れるものと考えられ、この点で上記密着性がより一層向
上し、非常に信頼性の高いハンダ付けを行うことができ
る。
【実 施 例] 以下この発明の好適な実施例を説明する。 〈第1実施例〉 まず水溶性ハンダフラックスの組成を示す。 チオ尿素      5.Q w t%塩化第一錫  
   Q、5 w t%リンゴ酸     25. O
W t%グリセリン     l、 Q w t%純 
 水       68.5 W t%そして上記の水
溶性ハンダフラックスを、ハンダ付け対象物対象として
の銅板に施した際の作用を第1図〜第4図を用いて説明
する。 ■ まず、この水溶性ハンダフラックス1を銅板2に施
した瞬間、水溶性ハンダフラックス1中のリンゴ酸が銅
板2表面の酸化膜3を溶解除去する〔第1図〕。 ■ そして、水溶性ハンダフラックス1が銅板2に直接
接触し、銅#i2表面を溶解して銅イオンAが取出され
る〔第2図〕。 ■ 銅イオンAが取出されると同時に、水溶性ハンダフ
ラックス1中の二価の錫イオンBがその銅イオンAと電
気化学的に無電解で置き換わり、銅板2表面に1分子に
相当する分だけ錫層4が形成されることになる〔第3図
〕。通常鋼と錫のイオン化傾向からすると、錫は銅板2
上に析出しないが錯化剤としてのチオ尿素の働きにより
錫と銅のイオン化傾向が調整されるので錫層4を形成で
きるものである。 この錫層4が形成されるまでのメカニズムは錫メッキと
ほぼ同じ原理であるが、既知の錫メッキの場合は銅板上
に錫層が化学的に還元されて形成されるだけであり、一
方この場合は銅板2との間でイオンの電気化学的置換を
行うので、錫層4が銅板2へ食い込んだ状態で形成され
、錫層4自体の銅板2に対する密着性が非常に良いもの
である。 ■ そして、銅板2表面に形成された錫層4上にハンダ
5をつける〔第4図〕、従って、錫を主成分の1つとす
るハンダ5が、銅板2表面に形成された錫層4に付けら
れることになる。つまり、従来のように銅−ハンダの接
合でなく、錫−ハンダの接合となり、非常に密着性の高
いハンダ5付けを行うことができる。 還元タイプの錫メッキの場合は、いわば母材金属として
の銅板2表面に錫層4が乗る状態となっているものと考
えられ、ハンダ付けの際に形成される拡散層はハンダ5
層と錫層4間で主に形成されてしまい母材金属(銅板2
)側にわたってまで形成されず、この点でハンダ5の密
着性がそれ程高くないと考えられる。 これに対し、この実施例の場合、錫層4が母材金属(銅
板2)側に食い込んだ状態で形成されるから拡散層が錫
層4だけでなく母材金属(銅板2)内にも及んで形成さ
れ易く、その分ハンダ5の密着性が向上することになる
。そして、ハンダ5付け後には、水溶性ハンダフラック
ス中のグリセリンがハンダ5表面を被覆してハンダ5の
再酸化を防止している。 また、ハンダぬれ性はぬれ時間の短さにより判断できる
ものであるが、この実施例の水溶性ハンダフラックスの
場合は、ぬれ時間と酸化膜の厚さとの関係を示した第5
図かられかるように、従来品としての水溶性ノーハロゲ
ンフラックス〔日本エレクトロプレイティング・エンジ
ニャース■製のツルポンド0^260HF (商品名)
〕と比較して非常にぬれ時間が短く、そのハンダぬれ性
の高いことが確認できた。更に、ハンダの広がりも従来
に比べて十分にあった。 〈第2実施例〉 チオ尿素      3.Ow t% 硫酸第一錫     Q、 3 w t%酒石酸   
   15. OW t%ポリエチレン グリコール  20. Ow t% 純  水       61.7 w t%上記組成の
水溶性ハンダフランクスを、ハンダ付け対象物対象とし
ての鉄板に施したみた。結果は先の実施例と同様非常に
密着性、ぬれ性、ハンダの広がりが共に良いハンダ付け
を行うことができた。しかも、この実施例の場合には硫
酸第一錫を用いたので水溶性ハンダフラックス中にハロ
ゲン化物を一切含有せず、ハンダ付け後における残留水
溶性ハンダフラックスの洗浄が仮に不十分であっても、
ハンダの腐食や変色を招くことはない。 尚、ハンダ付け対象物としてニッケル板、又は銅合金板
、鉄合金板、ニッケル合金板にもこの実施例に係る水溶
性ハンダフラックスを用いてハンダ付けしてみたところ
、先の銅板2及び鉄板とほぼ同じ結果を得ることができ
た。 【効   果】 この発明〔第1発明及び第2発明〕に係る水溶性ハンダ
フラックス及びそれを用いたハンダ付け方法は、以上説
明してきた如き内容のものであって、ハンダ付け対象物
表面の酸化膜除去が行われると共に、水溶性ハンダフラ
ンクス中の錫と、ハンダ付け対象物の金属とが、電気化
学的に無電解で置換するので、ハンダ付け対象物表面に
非常に密着性の高い錫層を予め形成することができる。 従って、その錫層上にハンダ付けを行うことにより密着
性が極めて高く、前処理なしでも信頼性に優れたハンダ
付けを行うことができるものである。 また、二価の錫化合物として硫酸錫を使用すれば、所謂
ハロゲンフリーの水溶性ハンダフラックスを得ることが
でき、仮に残留水溶性ハンダフラックスの洗浄が不十分
であっても、ハンダを腐食させたり変色させたりするこ
とはない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る水溶性ハンダフラッ
クスの作用を示すもので、水溶性ハンダフラックスが酸
化膜を熔解している状態の説明図である。 第2図は銅板の銅イオンが取出される状態を示す第1図
相当の説明図、 第3図は銅イオンと錫イオンとが置換した状態を示す第
1図相当の説明図、 第4図はハンダ付けした状態を示す第1図相当の説明図
、そして 第5図はこの発明の一実施例に係る水溶性ハンダフラッ
クスのハンダぬれ時間を示すグラフである。 1− 水溶性ハンダフラックス 2− 銅板 3 ・・−・ 酸化膜 4−  錫層 5 ・−・−・ ハンダ A ・−・・ 銅イオン B  −・ 錫イオン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)チオ尿素を2wt%以上、二価の錫化合物を0.
    3wt%以上、カルボン酸を8〜45wt%、空気遮断
    剤を1〜5wt%含有して成る水溶性ハンダフラックス
  2. (2)上記二価の錫化合物が硫酸錫であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の水溶性ハンダフラック
    ス。
  3. (3)チオ尿素を2wt%以上、二価の錫化合物を0.
    3wt%以上、カルボン酸を8〜45wt%、空気遮断
    剤を1〜5wt%含有して成る水溶性ハンダフラックス
    をハンダ対象物へ施し、そして前記水溶性ハンダフラッ
    クスの錫とハンダ対象物表面を形成する金属とを無電解
    で置換してハンダ対象物表面に錫層を形成し、その錫層
    上にハンダを付けることを特徴とするハンダ付け方法。
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