KR100324084B1 - 잔유물이적고휘발성유기화합물이없는납땜용융제및제조방법 - Google Patents

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Abstract

납땜용융제 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 이 용융제는 1∼4중량%의 융제를 함유하며, 2종이상의 모노카르복시산, 디카르복시산 및/또는 옥시산이 존재한다. 융제중에 1중량% 미만의 계면활성제가 존재한다. 용매계는 (ⅰ) 납땜용융제액에 대하여 탈염수 90중량%이상과, (ⅱ) 비점이 약 190℃이상이고 중기압이 25℃에서 0.1 mmHg이하인 비휘발성 유기용매, 탈염수로 이루어진 공용매를 구성하는 비휘발성 유기용제에 대하여 1∼5중량%로 이루어지는 공용매계 또는 다른 공용매계없이 탈염수로 이루어진다.

Description

잔유물이 적고 휘발성 유기화합물이 없는 납땜 용융제 및 제조방법
발명의 분야
본 발명은 잔유물이 적은 납땜 용융제에 관한 것이다.
발명의 배경
용융제로서 디카르복시산을 사용하는 용융제가 Ernest G. Tiegel의 미국특허 3,424,625호에 개시되어 있다. 상기 특허에는 유기용매의 대부분을 이루는 디카르복시산이 저급알코올류, 에테르류, 알데히드류, 케톤류 및 디메틸술폭시드 등과 같은 유기용매의 소량 부분에 용해되어 이루어지는 용액이 개시되어 있다.
또한 미국특허 4,708,751호에는 유기용매에 용해된 저급디카르복시산(3.5% 미만) 및 저급송진(2% 미만)을 포함하는 기타 성분으로 이루어지는 용액에 대해 개시되어 있다.
유기산계 용융제를 사용한 송진 및 할로겐이 없는 용융제 역시 본 발명이 속하는 기술분야에서 공지되어 있다.
미국특허 4,601,763호에는 송진 및 할로겐이 없으며 유기용매에 저급디카르복시산(3%)이 용해된 용융제가 개시되어 있다.
미국특허 5,085,365호에서는, 송진용융제의 잔유물을 제거하기 위하여 클로로플루오로카본(CFC)을 사용할 경우의 환경문제를 다루고 있다. CFC용매는 대기 중으로 증발하여 성층권의 오존층을 파괴하기 때문이다. 미국특허 5,085,365호에서는용융제로서 시트르산 등의 폴리카르복시산을 사용하는 것이 개시되어 있다. 그러나 미국특허 5,085,365호의 용융제를 사용할 경우에는 세정처리가 필요하게 되며, 세정액으로부터 산 용융제 잔유물을 제거하기 위한 후속 처리가 필요하게 된다.
송진용융제를 사용하고 환경에 유해한 용매로 세정하는 다른 예가 미국특허 4,708, 751호에 기재된 바와 같이, 즉 고형성분의 함량이 적은 (6% 미만) 용매를 사용하는 것이다. 미국특허 4,708,751호에 기재된 용융제는 잔유물이 적거나 또는 저 고형분의 용융제로서 전자산업분야에 공지되어 있다. 이 타입의 용융제는 세정처리를 요하지 않는다.
현재 모든 타입의 잔유물이 적은 용융제가 지닌 문제는 이들 용융제가 알코올계 및/또는 다른 휘발성 유기화합물 용매를 사용한다는 것이다. 이러한 용융제는 공기중으로의 펌핑에 의해 인쇄회로 조립체의 저면에 도포되고, 용융제 안으로 공기를 분사 또는 통과시킴으로써 기포 선단(foam head)을 형성한 후, 인쇄회로조립체를 용융제 위로 운반한다. 이 공정의 다음 단계는 상기한 조립체 위로 또는 그것을 통과하여 예열기를 운반하여 휘발성 용매를 증발시켜 용융제를 활성화하는 것이다. 그후 조립체는 용융납땜 웨이브 또는 포트를 통해 운반된다. 이 신속한 휘발성 용매의 증발로 인해 조립체가 용융납땜에 닿을 때 튀지 않고 고속으로 운반, 전달되어 납땜이 될 수 있다.
휘발성 유기화합물(VOC)은 the Federal Register(1990.6. 29. 제55권 126호))Rules and Regulations에서 "대기 중에서 광화학반응에 관여하는 유기화합물"로 정의하고 있다. 이미 캘리포니아주에서는 VOC가 낮은 대기층으로 방출되어광화학반응에 의해 스모그를 형성하는 것으로 인정하여 VOC방출에 대한 자료를 요구하고 있다.
전자산업에서 인쇄회로조립체의 기계화된 납땜용으로 사용하는 용융제는 바람직하지 않은 VOC를 함유하고, 또 물을 용매로 사용하는 경우에도 플럭싱 후 물로 제거해야 하는 전도성 및/또는 부식성 유기산을 함유한다.
본 발명은 탈염화된 수계 용매와 비이온성 계면활성제 및 비휘발성 유기화합물을 포함하는 기포계를 사용하는, 즉 탈염화된 물과의 공동용매를 사용하는, VOC가 없고, 잔유물이 적은 용융제를 제공하고자 하는 것이다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 전자조립체의 기계화된 납땜에 적합한 용융제를 제공하는 것이다. 상기 용융제는 휘발성 유기화합물용매를 함유하지 않는다.
본 발명의 다른 목적은 용융제가 웨이브, 기포형성 또는 분산에 의해 도포될 때 고품질의 납땜 형성이 가능하며, 또한 납땜처리 후에 제거할 필요가 없는 비부식성, 비전도성의 적은 양의 잔유물이 남는 기포 용융제를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1실시예에 의하면 탈염수(demineralized water) 및 비휘발성 용매로 이루어진 공동용매계에 용해된 1종 이상의 비이온성 계면활성제와 다수의 활성 용융제로 이루어진 VOC가 없는 용액을 사용하여 상술한 목적의 용융제가 달성된다. 탈염수는 통상 이온화된 형태로 존재하는 미네랄을 제거하기 위해 물에 탈염처리를 한것으로 예를 들어, 이온교환, 증류 또는 투석 등이 사용된다. 이온교환에 의해 얻어진 탈염수를 이하 탈이온수로 칭한다. 활성용융제는 약 1∼4중량% 정도로존재한다. 바람직하게는 활성용융제의 총량은 약 1∼3중량% 정도이다. 본 발명의 용융제에 함유된 활성용융제성분은 (1)탄소수 2∼10의 포화 및/또는 불포화 디카르복시산 (2)1종 이상의 모노카르복시산 및/또는 옥시산과 공존하는 1종 이상의 상기한 디카르복시산 및 (3)모노카르복시산의 조합, 옥시산의 조합, 바람직하게는 모노 또는 디카르복시 옥시산, 또는 모노카르복시 및 옥시산의 조합 중에서 선택된 2종 이상의 용융제로 구성된다
본 발명의 제2실시예에 의하면 탈염수 및 비휘발성 용매로 이루어진 공동용매계에 용해된 1종 이상의 비이온계면활성제와 다수의 활성용융제로 이루어진 VOC가 없는 용액을 사용하여 상술한 목적의 용융제가 달성된다. 탈염수는 통상 이온화된 형태로 존재하는 미네랄을 제거하기 위해 물에 탈염처리를 하는 것으로, 예를 들어, 이온교환, 증류 또는 투석 등의 방법이 사용된다. 이온교환에 의해 얻어진 탈염수를 이하 탈이온수로 칭한다. 활성용융제는 약 1∼4중량%정도로 존재한다. 바람직하게는 활성용융제의 총량은 약 1∼3중량%이다. 본 발명의 용융제에 함유된 활성용융제성분은 (1)탄소수 2∼10의 포화 및/또는 불포화 디카르복시산, (2)1종 이상의 모노카르복시산 및/또는 옥시산과 공존하는 1종 이상의 상기한 디카르복시산 및 (3)모노카르복시산의 조합, 옥시산의 조합, 바람직하게는 모노 또는 디카르복시 옥시산, 또는 모노카르복시 및 옥시산의 조합 중에서 선택된 2종이상의 용융제로 구성된다.
본 발명의 제1실시예에 의하면, 용융제용매는 탈염수 및 비휘발성 유기용매로 구성되며, 용융제는 용제용매계에서 용질로서 존재한다. 용융제로서는 모노 및/또는 디카르복시산 및/또는 옥시산이 적합하며, 용융제 중에 1종 이상의 비이온계면활성제가 존재한다. 총 고형분(물 및 공동용매 제외)은 약 5중랑% 미만이며, 용융제로서 약 1%이상이 필요하다. 1∼4중랑% 범위의 용융제 성분에 의해 납땜을 한 후에 납땜부위의 세정이 필요없는 만족할 만한 납땜을 실시한다고 하는 목적을 달성할 수 있다. 본 발명 제1실시예의 용융제에 있어서 복수의 용융제를 사용함으로써 용융제의 성능이 향상된 것이 관찰되었다.
여러 가지 산을 조합하여 사용함으로써 탈이온화된 물용매가 증발되어 습윤성이 향상되는 납땜온도까지 용융범위가 확대될 수 있다. 산의 조합은 숙신산과 아디프산등과 같은 상승된/고융점의 산 조합물 및/또는 글루타르산 등과 같은 소량이 저융점산과 혼합된 고융점산의 결합물을 포함한다. 산의 조합은 납땜용융점(고상선 점) 및 상위의 납땜온도에 의해 정해진 범위 내에 포함되는 융융제 용융범위, 즉 온도범위를 180∼260℃로 확장하며, 또한 예열처리하는 동안 예비클리닝을 향상시킨다. 용융범위가 증가되었을 경우 용융제 활성도 확대된다.
이하에 본 발명의 제1 및 제2실시예의 바람직한 납땜용융제를 예시한다.
디카르복실산: 옥살산, 아디프산, 숙신산, 말론산, 글루타르산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산 및 세바스산
옥시산: 말산, 타르타르산, 시트르산, 락트산, 만델산, 글리세르산 및 글리콜산
모노카르복시산: 발레르산, 카프로산, 페닐아세트산, 벤조산, 살리신산 및아미노벤조산
본 발명의 제1실시예의 기포용제 용액 중에 혼합된 유기용매는 용융제 공동용매계의 일부 또는 기포계의 성분으로서 구별된다. 기포용제용액의 존재 하에서 요구되는 유기용매는 양쪽 모두에게 기여한다.
선택된 공동용매는 비휘발성 유기용매이며 탈염수와 함께 공동용매계를 형성한다. 이 공동용매는 비점이 약 190℃이고 증기압이 25℃에서 0.1mmHg 이하이다. 그 양은 전체 용융제 중량에 대해 1∼5중량부, 바람직하게는 2∼4중량부 존재한다. 본 발명 제1실시예의 용융제 중에 있어서의 공동용매는 뜨거운 납땜에 노출되는 동안 용융제의 분해가 금지되고 또한 용융제의 혼합물의 용융범위가 더 확장된다. 비휘발성 유기용매로는 바람직하게는 복수의 용매가 사용된다. 복수의 공동용매를 사용함에 있어서 동일하거나 다른 종류의 용매에서 선택할 수 있다.
본 발명 제1실시예의 용융제에 있어서 사용가능한 공동용매의 예는 다음과 같다. 알킬렌폴리올 등과 같은 글리세린 및 폴리히드록시알코올, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 및 헥실렌 폴리올;
적합한 용융제에 대응하는 고분자량 에스테르와 특히 디카르복시산의 지방족이염기산에스테르를 지닌 이염기산에스테르;
글리콜에테르에스테르류, 예를 들어 디에틸렌글리콜 부틸 에테르 아세데이트, 트리프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세데이트, 에틸렌글리콜 페닐 에테르 아세테이트, 디에틸렌글리콜 에틸에테르 아세테이트;
디아디프산디메틸, 글루타르산디메틸 및 숙신산디메틸 등과 같은 지방족이염기에스테르 및 그것들의 혼합물을 들 수 있다.
상술한 바와 같이, 탈염수와 함께 사용되는 공동용매는 바람직하게는 복수의 용매로 이루어진다. 유기 공동용매는 본 발명 용융제에 있어서 기포계의 일부로서 본 발명 제1실시예에서 요구되는 비이온성 계면활성제와 결합하는 것을 특징으로 한다.
공동용매의 종류는 구체적으로 예시한 화합물에서 알 수 있듯이, 지방족 치환체로서 저급알킬이 바람직하다. 지방족 이염기성 에스테르는 시판되고 있으며, 휘발성 유기용매를 극소량 함유하는 화합물도 무관하다.
본 발명의 제1실시예에서는 비이온성 계면활성제의 존재가 필수적이며, 이 비이온성 계면활성제와 유기용매는 기포용융제의 기포계를 헝성힌다
본 발명의 제1실시예에 있어서, 공동용매 및 계면활성제는 용융제를 물에 침지시키고 금속표면에 살포하는 만족할 만한 수준에 이르렀다. 너무 많은 기포를 형성하는 기포계는 지나치게 안정되어 용융제의 기포를 허용하지 않으므로 표면의 용융화된 납땜이 터져버린다.
본 발명의 제1실시예의 용융제의 조성에 있어서, 첨가되는 비이온성 계면활성제는 열안정성을 향상시키는데 중요한 기여를 한다. 열안정성은 용융제의 함량이 적을 경우에 납땜하는 동안 끊는 것을 방해하며, 공동용매와 계면활성제 모두 용융제의 열안 정성에 기여한다.
본 발명의 제1실시예에 있어서 납땜용융제에 사용하기에 바람직한 비이온성 계면활성제로는 예를 들어, 페녹시폴리에톡시 에탄올류; 퍼플루오르알킬 알코올류;모노라우르산 글리콜 및/또는 디스테아르산 에틸렌글리콜 등과 같은 글리콜지방산 에스테르류; 알킬아릴폴리에테르 알코올류; 3차 아세틸렌글리콜류, 에톡시화 폴리옥시프로필렌류 및 알콕시화 비스페놀 등의 알콕시화 페놀류를 들 수 있으며, 1종 이상의 비이온성 계면활성제를 사용해도 된다.
납땜하는 금속의 산화를 방지/최소화하기 위해서 선택적으로 방식제를 사용한다
방식제는 극소량이 사용되며, 일반적으로 0.5중랑% 미만, 바람직하게는 0.1중량%미만, 가장 바람직하게는 0.05중량%이다. 본 발명의 제1실시예에 있어서 방식제로서 벤즈이미다졸, 벤조트리아졸 및 이미다졸 등이 바람직하게 사용된다.
본 발명의 제1실시예의 납땜용융제는 이하 실시예에 의해서 보다 상세하게 설명되지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
*MACOL 99A는 PP/G Mazer Chemical(사) 제품(일리노이주 그르니 포렛드라이브 3938)
실시예 2
실시예 3
생산 조건 하에서의 성능 평가를 위해 본 발명의 제1실시예의 용융제를 사용하여 일련의 실험을 실시하였다. 실험용 장비는 자동웨이브납땜기(Electrovert Mini-Pac)로서, 기포용융스테이션, 예열기 및 웨이브용융포트로 구성되며, 콘베이어가 인쇄회로판조립체를 이송하는 인라인(inline)시스템이다. 인쇄회로판은 콘베이어 상에 위치한 이중레일고정체에 장착된다.
이 실험에 있어서 다양한 인쇄회로판이 용융잔유물의 전기 특성을 실험하기위한 샘플을 생산하거나 또는 바람직한 납땜 형성의 이상적인 기계제어 파라미터를 평가하기 위해 사용되었다. 내절연성을 시험하기 위하여 도금 구리홀과 빗살 패턴을 갖는 스탠더드 IPC(Institute for Interconnecting and Packaging Electrunic Circuit)B-25가 인쇄회로판이 사용된다. 그 밖에도 용융 또는 비용융된 납땜도금 회로기판, 구리 인쇄기판, 구멍을 통해 양면 도금된 인쇄기판 등의 사용한 기판이 사용되었다.
회로기판을 컨베이어 상의 고정체에 위치시킨 후, 기포용융제부에서 포기석(aerating stone)으로 공기를 통과시킴으로써 형성된 용융제 기포의 웨이브를 통과하여 분당 1.5m(5피트)로 이동하도록 한다. 여분의 용융제를 분출하기 위해 용융제를 도포한 후 저용량의 에어나이프를 사용하는 것이 유용하지만, 항상 필요한 것은 아니다. 또한 용융제는 회로기판표면에 단일한 코팅을 위해 스프레이로 도포될 수도 있다.
본 발명에 의한 제 1실시의 형태의 용융제의 조성에 대해 기포형성 후 8시간 동안 관찰하였으나 통기로 인한 비중과 산 수(acid number)의 변화는 거의 없었다. 하기의 관측결과으로부터 알콜계 용융제와 비교할 때의 본 발명에 의한 용융제의장점을 분명하게 알 수 있다.
비중은 알코올용매가 대기 중으로 증발함에 따라 감소하는 것을 나타내는 직접적인 표시이다. 이 증발손실은 알코올을 대체하기 위해서 용융제를 일정하게 모니터하는 것을 요구한다. 용융제의 조성을 측정하는 다른 방법은 적정에 의해 결정되고 용융제 리터 당 KOH의 g로 표시되는 산수이다. 용융제의 용매부분이 증발함에 따라 고체 또는 활성부분이 증가하게 될 것이다. 저휘발성 공동용매는 유기산의 열분해에 필요한 시간을 증가시킴으로써 용융제의 열안정성을 향상시킨다. 공동용매의 최적량은 1~5%이며, 이 이상의 양은 남아 있는 부분의 전기저항특성에 악영향을 미친다. 인쇄회로기판의 저면에 용융제를 도포한 후 컨베이어는 기판을 예열기를가로질로 운반한다. 상기 실험의 경우에는, 예열기는 370℃로 제어된 핫플레이트이다. 알콜계 용융제의 경우 390℃에서 자동발화할 수 있어 알콜계 용융제를 사용할 경우에는 화재의 가능성이 있으므로 최대 온도는 상기와 같이 유지되어야 한다. 수계 용융제를 사용할 경우 가연성이 없으므로 안정성이 증가한다는 잇점 역시 있다.
다수의 실험에 의해 인쇄회로기판의 상면에서 측정된 최적 예열기의 온도는 105~120℃로 결정되었다. 온도를 이와 같이 유지함으로써 물 용매가 거의 완전하게 증발할 수 있고, 또한 인쇄회로기판이 용융제웨이브와 접촉할 경우의 스퍼터링을 최소화할 수 있다. 위쪽에서 측정한 것은 145∼160℃의 1.6mm 두께의 에폭시유리회로기판 상의 저면 온도와 동일하며, 상기 온도는 회로기판 상의 구리 및/또는 주석-납표면에서 산화를 제거하기에 이상적인 활동온도이다.
예열기를 용융제를 가로질러 위치시킨 후, 시각적인 관측으로는 용융제 잔류물이 관찰되지 않았으며, 이것은 전기적인 연속성을 평가하기 위해 테스트 프로브를 사용한 도포 시 특히 요구되는 특성이다. 또한 회로기판의 절연저항특성에 대한 용융제 잔류물의 영향을 평가하기 위해 납땜 기판을 평가하였다. 상기 평가를 위해 IPC-B-25 빗살 패턴 기판의 B패턴(0.32mm 선과 공간)이 사용되었다. 50볼트 일정 바이어스에서 7일동안 상대습도 85%, 85℃로 방치한 후 1분 동안 100볼트를 가하여 측정하였다. 그 결과, 1.6×1011Ω 으로 전자산업 허용치인 5.0×108Ω 보다 매우 높다.
본 발명 제1실시예의 용융제는 납땜시험에서 우수한 결과를 나타냈으며, 잔류물은 극소량이고, 자동 프로브 전기시험 또는 전기회로판조립체의 표면내절연성에도 영향을 미치지 않는다.
본 발명의 제2실시예에시는, 탈염수를 필수성분으로 하는 용융제용매를 사용하여 VOC가 없는 용융제를 제조하였다. 이 용융제는 탈염수에 용해된다. 바람직한 용융제로서는, 모노- 및/또는 디카르복실산 및/또는 옥시산을 들 수 있으며, 1종 이상의 비이온성 계면활성제를 함유한다. 총고형분은 약 5중량%미만이며 용융제로서 약 1%이상이 필요하다. 1∼4중량% 범위의 용융제 성분은 납땜을 한 후에 납땜 부위를 깨끗하게 하지 않아도 만족할 만한 용융제의 목적을 달성한다. 본 발명 제2실시예의 용융제는 복수의 용융제를 사용함으로써 용융제도포가 향상된 것이 관찰되었다.
본 발명 제1실시예에 사용하기 적합한 산결합물은 본 발명 제2실시예에서도 사용하기 적합하다. 본 발명 제2실시예에 있어서, 산결합물은 탈이온수용매가 증발되는 경우 증가된 납땜온도로 용융범위를 확장시키며, 또한 습윤성도 향상된다. 본 발명 제1실시예의 산의 조합은 숙신산과 아디프산 등과 같은 상승/고 융점산의 조합 및/또는 글루타르산 등과 같은 저융점산 소량과 혼합된 고융점산의 조합을 포함한다.
본 발명 제2실시예에 있어서, 제1실시예와 마찬가지로 여러 가지 산을 조합하여 사용함으로써 납땜용융점(고상선 점) 및 상위의 납땜온도에 의해 정해진 범위 내에 포함되는 융융제 용융범위, 즉 온도범위를 180∼260℃로 확장하며, 또한 예열처리하는 동안 예비클리닝을 향상시킨다. 용융범위가 증가되었을 경우 용융제 활성도 확대된다.
본 발명 제2실시예에 있어서 용융제로서 적합한 산은 본 발명 제1실시예에 적합한 산과 동일 하다.
다른 공동용매없이 탈염수가 사용된 본 발명 제2실시예에 있어서, 계면활성제는 필수성분으로 사용되는데, 그 이유는 금속표면상에서 물에 침지하거나 살포하는 용융제가 만족할 만한 수준이 되기 위해서 계면활성제가 필요하기 때문이다. 물은 표면장력이 크고, 비이온 계면활성제는 낮기 때문이다. 기포제로서의 역활을 하는 계면활성제는 기포용융제를 형성하기 위한 첨가제로서 사용된다. 많은 기포를 형성하는 기포계는 지나치게 안정되어 용융제의 기포형성을 허용하지 않으므로 표면의 용융화된 납땜이 터져버린다. 본 발명의 제2실시예의 용융제의 조성에 있어서, 비이온성 계면활성제가 첨가되어 열 안정성을 향상시키는데 중요한 기여를 한다. 열안정성은 용융제의 성분이 낮은 경우에 납땜하는 동안 끓는 것을 방해하며, 공동용매와 계면활성제 모두 융융제의 열안정성에 기여한다.
본 발명의 제2실시예에 있어서 납땜용융제에 사용되는 적합한 비이온성 계면할성제로서 예를 들어, 페녹시폴리에톡시 에탄올류; 퍼플루오로알킬 알코올류; 모노라우르산 글리콜 등과 같은 글리콜지방산 에스테르류 및/또는 디스테아르산 에틸렌글리콜, 알킬아릴폴리에테르 알코올류; 3차아세틸렌글리콜류; 에톡시화 폴리옥시프로필렌류 및 알콕시화 비스페놀 등의 알콕시화 페놀류를 들 수 있으며. 1종 이상의 비이온성 계면활성제도 사용된다.
본 발명 제2실시예의 납땜용융제를 다음의 예를 들어 설명한다.
실시예 4
살포 또는 웨이브 용융으로 사용하는 경우에 이 조성은 잔유물과 부식이 적은 우수한 납땜을 달성할 수 있다.
실시예 5
이 조성은 기포용융제로서 우수한 특성을 나타낸다.
실시예 6
이 조성은 기포용융제로서 사용했을 경우 과잉의 기포가 나타나지만, 인쇄회로 기판에 있어서 구멍을 통과한 우수한 남땜충전제를 제공한다.
실시예 7
생산 조건 하에서의 성능 평가를 위해 본 발명의 제2실시예의 용융제를 사용하여 일련의 실험을 실시하였다. 실험용 장비는 자동웨이브납땜기(Electrovert Mini-Pac)로서, 기포용융스테이션, 예열기 및 웨이브용융포트로 구성되며, 콘베이어가 인쇄회로판조립체를 이송하는 인라인(inline)시스템이다. 인쇄회로판은 콘베이어 상에 위치한 이중레일고정체에 장착된다.
이 실험에 있어서 다양한 인쇄회로판이 용융잔유물의 전기 특성을 실험하기 위한 샘플을 생산하거나 또는 바람직한 납땜 형성의 이상적인 기계제어 파라미터를 평가하기 위해 사용되었다. 내절연성을 시험하기 위하여 도금 구리홀과 빗살 패턴을 갖는 스탠더드 IPC(Institute for Interconnecting and Packaging Electrunic Circuit)B-25가 인쇄회로판이 사용된다. 그 밖에도 용융 또는 비용융된 납땜도금회로기판, 구리 인쇄기판, 구멍을 통해 양면 도금된 인쇄기판 등의 사용한 기판이 사용되었다.
회로기판을 컨베이어 상의 고정체에 위치시킨 후, 기포용융제부에서 포기석(aerating stone)으로 공기를 통과시킴으로써 형성된 용융제 기포의 웨이브를 통과하여 분당 1.5m(5피트)로 이동하도록 한다. 여분의 용융제를 분출하기 위해 용융제를 도포한 후 저용량의 에어나이프를 사용하는 것이 유용하지만, 항상 필요한 것은 아니다. 또한 용융제는 회로기판표면에 단일한 코팅을 위해 스프레이로 도포될 수도 있다. 본 발명에 의한 제 2실시의 형태의 용융제의 조성에 대해 기포형성 후 8시간 동안 관찰하였으나 통기로 인한 비중과 산 수(acid number)의 변화는 거의 없었다. 하기의 관측결과으로부터 알콜계 용융제와 비교할 때의 본 발명에 의한 용융제의 장점을 분명하게 알 수 있다.
비중은 알코올용매가 대기 중으로 증발함에 따라 감소하는 것을 나타내는 직접적인 표시이다. 이 증발손실은 알코올을 대체하기 위해서 용융제를 일정하게 모니터하는 것을 요구한다. 용융제의 조성을 측정하는 다른 방법은 적정에 의해 결정되고 용융제 리터 당 KOH의 g로 표시되는 산수이다. 용융제의 용매부분이 증발함에 따라 고체 또는 활성부분이 증가하게 될 것이다.
본 발명의 제 2실시의 형태에 의한 수계 용융제를 사용함으로써 종래의 알코올계 용융제에서 요구되었던 바와 같이 용융제의 조성을 항상 체크해야할 필요성이 없어졌다.
인쇄회로기판의 저면에 용융제를 도포한 후 컨베이어는 기판을 예열기를 가로질로 운반한다. 상기 실험의 경우에는, 예열기는 370℃로 제어된 핫플레이트이다. 알콜계 용융제의 경우 390℃에서 자동발화할 수 있어 알콜계 용융제를 사용할 경우에는 화재의 가능성이 있으므로 최대 온도는 상기와 같이 유지되어야 한다. 수계 용융제를 사용할 경우 가연성이 없으므로 안정성이 증가한다는 잇점 역시 있다.
다수의 실험에 의해 인쇄회로기판의 상면에서 측정된 최적 예열기의 온도는 105∼120℃로 결정되었다. 온도를 이와 같이 유지함으로써 물 용매가 거의 완전하게 증발할 수 있고, 또한 인쇄회로기판이 용융제웨이브와 접촉할 경우의 스퍼터링을 최소화할 수 있다. 위쪽에서 측정한 것은 145∼160℃의 1.6mm 두께의 에폭시유리회로기판 상의 저면 온도와 동일하며, 상기 온도는 회로기판 상의 구리 및/또는 주석-납표면에서 산화를 제거하기에 이상적인 활동온도이다.
예열기를 용융제를 가로질러 위치시킨 후, 인쇄회로기판 조립체는 용융제 웨이브를 가로질러 이동되었다. 상기 시험에서 용융제 웨이브의 온도는 235∼260℃사이에서 변경되며, 이것은 본 발명의 제 2실시의 형태의 용융제 조성의 다양성에서 결과하는 것과 동일하다.
납땜 실시 후 시험용 기판을 냉각시킨 후 행해진 시각적인 관측에서는 용융제 잔류물이 관찰되지 않았으며, 이것은 전기적인 연속성을 평가하기 위해 테스트 프로브를 사용한 도포 시 특히 요구되는 특성이다. 또한 회로기판의 절연저항특성에 대한 용융제 잔류물의 영향을 평가하기 위해 납땜 기판을 평가하였다. 상기 평가를 위해 IPC-B-25 빗살 패턴 기판의 B패턴(0.32mm 선과 공간)이 사용되었다. 50볼트 일정 바이어스에서 7일동안 상대습도 85%, 85℃로 방치한 후 1분 동안 100볼트를 가하여 측정하였다. 그 결과, 1.6×1011Ω으로 전자산업 허용치인 5.0×108Ω 보다 매우 높다.
본 발명 제1실시예의 용융제는 납땜시험에서 우수한 결과를 나타냈으며, 잔류물은 극소량이고, 자동 프로브 전기시험 또는 전기회로판조립체의 표면내절연성에도 영향을 미치지 않는다
본 발명 제2실시예의 용융제는 납땜시험에서 우수한 결과를 나타냈으며, 잔유물은 극소량이고, 자동화검사 전기시험 또는 전기회로판조립체의 표면내절연성에도 영향을 미치지 않는다.
상기한 바와 같이 본 발명의 용용제 조성물은 본 발명의 정신과 그 범주를 벗어나지 않는한 다양한 변형이 시도될 수 있다.

Claims (18)

  1. 잔유물이 없고 송진이 없는 기포 납땜 용융제액로서,
    a. 적어도 95중량%의 휘발성 유기유매가 없는 공동용매계와,
    b. C2-C10디카르복시산으로 구성되는 그룹에서 선택된 2종 이상의 카르복시산을 필수성분으로 하며, 상기 공동용매 중에 용질로 존재하는 용융제 1∼4중량%와,
    c. 1중량% 이하의 비이온성 계면활성제로 이루어지며,
    상기 공동용매계는,
    (ⅰ) 납땜 용융제 총중량에 대해 적어도 90중량부의 탈염수와,
    (ⅱ) 납땜 용융제 총중량에 대해 1∼5중량부의 비휘발성 유기용매로 이루어지며,
    상기 비휘발성 유기용매는 상기 탈염수와 함께 공동용매계를 형성하고, 또한 비점이 약 190℃ 이상이고 증기압이 25℃에서 0.1mmHg 이하인 것을 특징으로 하는 잔유물이 적고 송진이 없는 기포납땜 용융제액.
  2. 제1항에 있어서, 0.5 중량% 미만의 방부제를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기포 납땜 용융제액.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2∼3중량%의 용융제가 존재하는 것을 특징으로 하는 기포납땜 용융제액.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용융제는 복수의 C2-C10디카르복시산을 포함하는 것을 특징으로 하는 기포납땜 용융제액.
  5. 제3항에 있어서, 상기 용융제는 복수의 C2-C10 디카르복시산을 포함하는 것을 특징으로 하는 기포납땜 용융제액.
  6. 납땜 전에 납땜 표면에 제 1항에 기재된 기포 납땜 용융제액을 도포하고, 상기 표면을 예열하여 탈염수 용매를 증발시키고, 납땜에 필요한 온도까지 가열하는 것을 특징으로 하는 납땜방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기한 납땜표면은 은, 구리, 주석 또는 그것들의 합금인 것을 특징으로 하는 납땜방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기한 납땜표면은 회로기판 상의 구리 또는 구리의 합금인 것을 특징으로 하는 납땜방법.
  9. 잔유물이 없고 송진이 없는 기포 납땜 용융제액로서,
    a. 적어도 95중량%의 탈염수 용매와,
    b. C2-C10디카르복시산, 모노카르복시산 및 히드록시산으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 2종 이상의 카르복시산으로 이루어지는 혼합 용융제로서, 상기 탈염수 용매 중에 용질로 존재하는 용융제 1∼4중량%와,
    c. 1중량% 미만의 비이온성 계면활성제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 잔유물이 적고 송진이 없는 기포납땜 용융제액.
  10. 제9항에 있어서, 상기 계면활성제는 0.5중량% 존재하는 것을 특징으로 하는 기포납땜 용융제액.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 2∼3중량%의 카르복시산 용융제를 포함하는 것을 특징으로 하는 기포납땜 용융제액.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 카르복시산 용융제는 복수의 C2-C10디카르복시산인 것을 특징으로 하는 기포납땜 용융제액.
  13. 제11항에 있어서, 상기한 카르복시산 용융제는 복수의 C2-C10디카르복시산인 것을 특징으로 하는 기포납땜 용융제액.
  14. 납땜 전에 납땜 표면에 제 9항에 기재된 기포 납땜 용융제액을 도포하고, 상기 표면을 예열하여 탈염수 용매를 증발시키고, 납땜에 필요한 온도까지 가열하는 것을 특징으로 하는 납땜방법.
  15. 납땜 전에 납땜 표면에 제 12항에 기재된 기포 납땜 용융제액을 도포하고, 상기 표면을 예열하여 탈염수 용매를 증발시키고, 납땜에 필요한 온도까지 가열하는 것을 특징으로 하는 납땜방법.
  16. 납땜 전에 납땜 표면에 제 13항에 기재된 기포 납땜 용융제액을 도포하고, 상기 표면을 예열하여 탈염수 용매를 증발시키고, 납땜에 필요한 온도까지 가열하는 것을 특징으로 하는 납땜방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 납땜표면은 은, 구리, 주석 또는 그것들의 합금인 것을 특징으로 하는 납땜방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 납땜표면은 회로기판 상의 구리 또는 구리의 합금인 것을 특징으로 하는 납땜방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101621091B1 (ko) * 2009-05-25 2016-05-16 동우 화인켐 주식회사 땜납용 플럭스 조성물

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6524398B2 (en) * 2000-04-13 2003-02-25 Fry's Metals, Inc. Low-residue, low-solder-ball flux
DE10117404A1 (de) * 2001-04-06 2002-10-17 Paff Stannol Loetmittel Verfahren zum Löten von elektronischen Baugruppen mit niedrig schmelzenden Weichloten
US20030221748A1 (en) * 2002-05-30 2003-12-04 Fry's Metals, Inc. Solder paste flux system
HUE039370T2 (hu) * 2010-03-15 2018-12-28 Dowa Electronics Materials Co Ltd Kötõanyag és rögzítési eljárás annak használatával
CN104985354A (zh) * 2015-07-01 2015-10-21 芜湖市爱德运输机械有限公司 无铅焊料助焊剂及其制备方法
CN106112313A (zh) * 2016-08-05 2016-11-16 雷春生 一种环保型电子基板焊接剂的制备方法
CN108274159A (zh) * 2018-02-07 2018-07-13 合肥安力电力工程有限公司 一种电路焊接用环保助焊剂及其制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3424625A (en) * 1965-11-09 1969-01-28 Ernest G Tiegel Process for welding lead onto lead utilizing a special flux composition
US3723191A (en) * 1971-03-09 1973-03-27 Philips Corp Soldering flux composition
US4478650A (en) * 1983-10-19 1984-10-23 At&T Technologies, Inc. Water soluble flux
US4601763A (en) * 1984-10-11 1986-07-22 Lgz Landis & Gyr Zug Ag Method for the mechanical soft-soldering of heavy metals utilizing a fluxing agent
US4708751A (en) * 1984-12-14 1987-11-24 Alpha Grillo-Lotsysteme Gmbh Halogen-free foam fluxes
JPS6457999A (en) * 1987-08-26 1989-03-06 Shikoku Chem Water soluble flux for soldering
US5004509A (en) * 1990-05-04 1991-04-02 Delco Electronics Corporation Low residue soldering flux
US5085365B1 (en) * 1990-05-15 1995-08-08 Hughes Aircraft Co Water soluble soldering flux
US5190208A (en) * 1990-05-15 1993-03-02 Hughes Aircraft Company Foaming flux for automatic soldering process
US5297721A (en) * 1992-11-19 1994-03-29 Fry's Metals, Inc. No-clean soldering flux and method using the same
US5281281A (en) * 1993-02-05 1994-01-25 Litton Systems, Inc. No-clean, low-residue, volatile organic compound free soldering flux and method of use

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101621091B1 (ko) * 2009-05-25 2016-05-16 동우 화인켐 주식회사 땜납용 플럭스 조성물

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Publication number Publication date
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TW282427B (ko) 1996-08-01
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CA2154782A1 (en) 1994-08-18
EP0686073B1 (en) 1998-04-22
JP3368502B2 (ja) 2003-01-20
EP0686073A1 (en) 1995-12-13
ES2117261T3 (es) 1998-08-01
MX9400876A (es) 1994-08-31
DE69409795T2 (de) 1998-12-03

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