KR960001598B1 - 수용성 납땜용 프럭스 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

수용성 납땜용 프럭스

본 발명은 납땜용 프럭스, 더 상세하게는 납땜후에 남아있는 프럭스의 잔류물이 온수 또는 냉수의 세척에 의해 쉽게 제거될 수 있는 수용성 납땜용 프럭스에 관한 것이다.

납땜용 프럭스는 납땜에 사용되어, 납땜되는 금속표면 및 용융된 납땜재료로부터 발생하는 산화막을 화학적으로 제거하므로서, 납땜이 가능한 금속표면을 노출시킨다. 따라서 그러한 것은 모든 납땜 처리 방법에서 필수불가결한 것이다.

전자부품의 납땜에 사용되는 통상의 프럭스는 주요한 활성제로서 일반적으로 로진을 함유한다. 그러한 로진베이스의 프럭스는 양호한 납땜 용이성을 가지며, 부식성이 없고 무독성이며, 더우기 납땜후에 남아있는 프럭스 잔류물을 양호한 전기절연성을 갖는다.

그러나, 납땜후에 남아있는 로진베이스로된 프럭스의 잔류물을 세척하는 일은 특히, 프럭스로써 예컨대, 통신기기 또는 대규모 콤퓨터와 같은 정밀전자기기의 전자부품 또는 자동차용의 주요한 안전장치 또는 정비장치의 전자부품을 납땜하는데 사용되는 경우에 가끔 필요로 한다. 이것은 로진이 본래 열가소성이고, 실온에서 비반응성이지만 고온에서 활성화되기 때문이다.

그러므로 어떠한 프럭스의 잔류물이 납땜된 장치의 부위에 남아있어도, 잔류 프럭스의 절연성은 고온에서 저하되고, 그 결과로 장치는 부적합하게 작동할 것이다. 이런까닭에서, 로진베이스 프럭스가 납땜에 사용되는 경우에, 납땜후에 남아있는 프럭스의 잔류물은 대부분의 경우 세척에 의해 완전하게 제거된다.

불화 (Fluorinated) 또는 염화(Chlorinated) 유기용제는 로진에 대해 고용해력을 갖기때문에 통상적으로 프럭스의 잔류물을 세척하는데 사용되었다. 그렇지만, 오늘날 불화또는 염화 유기용제는 지구를 둘러싸고 있는 오존층을 파괴할려는 특성으로인해, 인체에 유해하고 오존층을 통과하여 지구에 도달하는 자외선 방사량을 증가시키기 때문에 그들 용제의 사용은 엄격히 제한된다.

그러한 용제의 사용과 관련한 또다른 환경문제는 이들의 용제 중 일부의 독성으로 인하여 지하수를 오염시키는 것이다. 이러한 상항에서, 납땜후에 남아있는 어떠한 프럭스의 잔유물도 유해한 유기용제를 사용하지 않고, 온수 또는 냉수로써 세척될 수 있는 잇점을 갖는 수용성 납땜용 프럭스쪽으로 관심이 증가되었다.

여러형태의 수용성 납땜용 프럭스가 공지되어 있으며, 활성제로서 글리세롤 또는 바세린에 용해된 염화아연 또는 염화암모늄, 또는 수혼화성 유기용제에 용해된 아민의 할로겐화 수소산염(Hydrohalide salt)과 같은 무기염으로 이루어져있다.

그렇지만, 이들의 수용성 납땜용 프럭의 선행기술은 납땜후에 수세에 의해 납땜된 부위의 주위에 도포된 프럭스의 잔류물을 제거하는 것이 오히려 어렵고 노동력의 낭비 및 시간의 낭비가 되는 단점을 갖고 있다. 프럭스 잔류물이 납땜후에 완전히 제거되는 것이 요구되는 경우에도, 사실상 납땜된 전자부품 주위에 도포된 프럭스의 잔류물을 완전히 제거하는것은 매우 어렵다.

프럭스 잔류물이 세척에 의해 완전히 제거될 수 없을지라도, 납땜된 부위의 절연저항을 감소시키지 않는다면 납땜된 부위의 주위에 남아있는 소량의 프럭스 잔류물은 아무런 심각한 문제도 일으키지 않을 것이다. 그렇지만, 당해 기술분야에서 공지된 수용된 납땜용 프럭스는 흡습성이고, 비록 미량의 그러한 프럭스의 잔류물이 납땜후에 남아있을지라도 그것은 납땜된 부위의 절연저항을 감소 시킬것이다. 본 발명의 목적은 납땜후 남아있는 프럭스의 잔류이 물세척에 의해 쉽게 제거될 수 있는 수용성 납땜용 프럭스를 제공하는데 있다. 본 발명의 또다른 목적은 미량의 프럭스 잔류물이 납땜후에 남아 있을지라도, 납땜된 부위의 절연저항을 감지할 정도로 감소시키지 않는 수용성 납땜용 프럭스를 제공하는데 있다. 여러 유기의 아민할로겐화 수소산염과 카르복실산은 납땜용 프럭스의 활성제로서 역할을 한다는 것이 공지되어있다. 그렇지만, 위에서 기술한 바와같이, 대개의 아민할로겐화 수소산과 카르복실산은 프럭스 잔류물의 세척성 또는 절연저항에 대하여 약간의 문제점을 갖고 있다.

본 발명자는 특별한 아민염과 특별한 카르복실산을 공동으로 사용함으로써 납땜용이성, 세척성 및 절연저항에 대하여 만족한 결과가 제공된다는 것을 발견했다.

본 발명은 활성화제로서 타르타르산(Tartaric acid)과, 모노-, 디-, 트리-에탄올아민의 할로겐화 수소산염으로부터 선택된 최소한 하나의 에탄올아민염으로 이루어지는 수용성 납땜용 프럭스를 제공한다. 덜 바람직하지만, 에탄올아민염은 유기염기(Free base) 즉, 모노, 디-, 트리-에탄올아민 그 자체로 대체될 수 있다. 본 발명의 수용성 프럭스에 사용되는 활성제로는 타르타르산과 모노-, 디-, 트리-에탄올아민의 염화수소산 또는 브롬화수소산 등의 할로겐화 수소산염으로부터 선택된 최소한 하나의 에탄올아민염이었다. 타르타르산은 HOOC-CH(OH)-CH(OH)-COOH 구조식의 디히드록시디카르복실산이다. 통상, L-타르타르산이 채택되지만, 타르타르산의 D-이성질체 및 세라믹 혼합물도 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 본 발명에서 그 밖의 활성제로서 유용한 에탄올아민염은 다음의 일반식으로 나타내어진다.

(HOCH₂CH₂)_nNH_(3-n)·HX

(여기서, X는 할로겐이고, n은 1∼3의 정수임.)

상기 할로겐은 불소, 염소, 브롬, 요도이고, 바람직하기로는 염소 또는 브롬이며, 보다 바람직하기로는 염소이다. 프로판올아민과 같은 고탄가의 알칸올아민 할로겐화 수소산염이 에탄올아민염의 대신에 사용될 경우에 그로부터 얻어지는 프럭스의 세척성 또는 절연저항은 훼손될 것이다. 어떠한 모노-, 디-, 트리-에탄올아민도 그것의 할로겐화 수소산염의 형태로 사용될 수 있고, 할로겐화 수소산염은 염화수소산 또는 브롬화수소산등의 할로겐화수소산과 아민의 중화반응에 의해 얻어질 수 있다. 덜 바람직하기는 하지만, 상기한 바와같이 유리 에탄올아민 즉, 모노-, 디-, 또는 트리-에탄올아민은 그것의 할로겐화 수소산염의 대신에 사용될 수 있다. 에탄올아민의 할로겐화 수소산염을 사용하는 것은 아민이 유리염기로서 사용되는 경우에 비해서 프럭스의 활성도를 높여준다.

타르타르산과 에탄올아민염의 양은 바랍직하기로는 에탄올아민염 대 타르타르산의 몰비는 0.2 : 1∼4 :1의 범위이고, 보다 바람직하기로는 0.4 : 1∼2 : 1이다.

본 발명에 따르는 프럭스가 예컨대, 납땜되는 전자부품의 인쇄회로기판에 도포되는 경우에 이것은 액상 또는 페이스트상 중에서 어느하나의 형태로 사용될 수 있다. 액체상 프럭스는 상기한 2종류의 활성제를 용제에 용해시킴으로서 제조될 수 있다. 액체상 프럭스를 제조하는데 사용될 수 있는 적합한 용제로는 물과 수혼화성 유기용제를 포함한다. 유용한 수혼화성 용제로는 에칠알콜 및 이소프로필알콜등의 저탄가의 알칸올과 글리세롤, 에칠렌글리콜, 디에칠렌글리콜, 폴리에칠렌글리콜 및 프로필렌글리콜등의 폴리올과, 카비톨등의 에테르와, 기타등을 포함한다. 1 이상의 이들 용제가 프럭스에 사용될 수 있다.

바람직하기로는 용제는 물과 최소한 하나의 수혼화성 용제의 혼합물이고, 보다 바람직하기로는 물과 최소한 하나의 이소프로필알콜등의 저탄가 알칸올용제의 혼합물이며, 상기 혼합물에 소량의 글리세롤 또는 그밖의 점성의 폴리올 용해가 액상 프럭스의 점도를 높이기위해 첨가됨으로써 프럭스와의 코오팅을 용이하게 해줄 수가 있다.

액상 프럭스의 활성제 농도는 결정적으로 중요하지 않고, 특수한 용제 또는 사용되는 용제에 크게 의존한다. 페이스트상 프럭스는 활성제와 1 이상의 수혼화성 유기용제를 혼합시킴으로써 제조될 수 있으며 그러한 수혼화성 유기용제는 바람직하기로는 폴리올 즉, 디에칠렌글리콜, 글리세롤 또는 폴리에칠렌글리콜 등의 최소한 하나의 점성용제를 포함한다. 용제는 페이스트를 충분히 형성할 수 있을 정도의 비교적 소량으로 사용된다. 또한, 액상 또는 페이스트상중에 어느하나의 형태로하는 본 발명의 프럭스는 필요시에 타르타르산 이외에 우레아 및 유기산 특히, 아세트산, 글리콜산(Glycolic acid) 및 락트산(Lactic acid) 등의 모노카르복실산을 포함하는 1 이상의 소량의 특별한 활성제를 함유할 수 있다. 프럭스의 점도가 용이하게 코오팅하기에 충분할 정도로 높은한은 프럭스에 어떠한 수지상의 재료도 첨가할 필요가 없다. 필요시, 수용성수지는 극소량으로 첨가될 수 있다. 또한, 프럭스는 그 자체에 악영향을 끼치지 않는다면 여러 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제의 예로는 폴리올(이것은 또한 수혼화성 용제로서 역할을 한다.) 등의 기포제, 증점제가 있고 히드로퀴논 등의 산화방지제가 있으며, 계면활성제 특히, 수지포착제(Resin-scavenger)로서 역할을 하는 비이온성계 계면활성제가 있다.

본 발명에 따르면 수용성 프럭스는 당해 기술분야에서 공지된 적합한 기술로써 무엇보다도 우선적으로 인쇄회로기판의 납땜되는 부위에 납땜하는데 적용되어질 수 있다. 예컨대, 액상 프럭스는 통상적으로 납땜되는 전자부품이 상기 기판에 장입된 이후에, 버블코오팅(Bubble coating), 침적코오팅 또는 분무코오팅에 의해 상기 기판에 도포될 수 있다. 페이스트상의 프럭스는 전자부품이 기판에 장입되기 이전에, 인쇄(Printing)에 의하거나 또는 자동프럭스 투여기의 사용에 의해 도포될 수 있다. 또한 프럭스는 부품이 예컨대 열침적에 의해 도금되기 이전에 납땜재료로서 도금될 부품표면을 세척하는데 사용될 수 있다. 더구나 프럭스는 페이스트상의 납땜재료를 형성 하기 위하여, 분말상 납땜재료와 1 이상의 유기용제가 혼합될 수 있다. 유용한 분말상의 납땜재료로서는 주석-납, 주석-납-은, 주석-은, 주석-납-비스무스와 납-인듐의 합금이있다.

본 발명에 따르는 프럭스는 전자부품의 납땜에 사용될 경우, 납땜후에 남아있는 대부분의 프럭스의 잔류물은 냉수 또는 바람직하기로는 온수로 세척하여 용이하게 제거될 수 있다. 유기용제 특히, 유해한 염화 또는 불화 용제로 세척할 필요가 없다. 비록, 미량이 잔류물이 세척후에 납땜되는 주위의 남아있을지라도 프럭스 잔류물이 만족할 정도로 높은 수준의 절연저항을 갖고 있으므로, 적절한 작업성을 해치지 않을 것이다.

본 발명은 다음의 실시예에 의해 더욱 충분하게 기술될 것이며 이런 실시예는 단순히 구체적인 실예를 위하여 제공되고, 발명의 범위를 제한할려고 하는것이 아니다.

제1표에서 나타내고 있는 1 이상의 활성제(활성제 A단독, 활성제 A와 B)를 함유하는 액상의 수용성 프럭스는 물, 이소프로필알콜 및 글리세롤로 이루어지는 용제에 활성제 또는 할성제들을 용해시킴으로써 제조되었다. 모든 프럭스들 중에 글리세롤은 프럭스의 무게를 기준으로 하여 5중량%의 양으로 함유되었고, 탈이온수와 이소프로필알콜을 동일양으로 사용되었다. 실시예 7, 8, 9에서의 활성제A(타르타르산)은 프럭스의 양을 기준으로하여 각각 3, 10, 15%의 양으로 함유되었고, 그와 동시에 그밖의 실시예에서의 활성제A는 프럭스의 무게를 기준으로 하여 5%의 양으로 함유되었다. 활성제B를 함유하는 경우에 활성제B는 제1표에서 표기되어있는 성분A와 비교한 설정된 몰비(A : B의 몰비)를 얻기에 충분한 양으로 사용되었다.

예컨대, 타르타르산(성분A)과 모노에탄올아민히드로크로리드(성분B)를 1 : 1의 몰비로서 함유하는 실시예 3, 7, 8, 9에서의 프럭스는 다음의 조성물을 가지고 있었다. (단위는 중량%임.)

또한, 제1표는 다음의 방법으로 행해진 프럭스의 세척성시험 및 절연저항 시험의 결과를 나타낸다.

[세척성 시험 :]

시험되는 프럭스는 전자부품이 장입되어지는 인쇄회로기판의 설정된 부위에 침적 코오팅에 의해 도포되었다. 그 다음에, 상기 기판은 설정된 부위에 납땜재료를 도포하기위해 용융된 납땜재료에 침적되었다. 이어서, 납땜처리된 기판은 실온에서 3개의 수조에 잘 침적시킴으로써 세척되었다. 침적시간은 각각의 수조에서 1분간으로 하였고 상기 각 수조에는 물을 정화 시키기위해 순환수로 채워진다. 세척후에, 인쇄회로기판에 존재하는 이온 잔류물의 양은 오메가 미터기로써 측정되었다. 오메가 미터기는 전도율 측정기로서 그안에서 이온 잔류물이 용해되고, 그로부터 얻어지는 용액의 전기 전도율이 측정되었다. 측정된 이온 잔류물의 양은 기판의 평방인치당 염화나트륨의 미크로그람(㎍)의 단위로서 표기되었고, 이러한 기판은 이온 잔류물과 동일한 전도율을 나타내었다.

[절연저항 시험 :]

절연저항(JISZ3197에 의한 방법)을 측정하기 위해 빗형상의 기판은 시험용 프럭스로써 침적 코오팅 되었고, 그 다음은 세척성 시험에서와 동일한 방법으로 납땜되고 세척되었다. 그 다음 세척된 기판은 온도 60℃ 및 상대습도 90%의 항온 함습챔버에서 96시간 동안 유지되었고, 기판의 절연저항은 24시간 이후에 챔버내에서 측정되었다. 24시간 이후의 절연저항은 96시간 이후의 절연저항과 동일한 특성을 나타낸다고 하는 것이 확인되었다.

세척성 및 절연저항 시험에 있어서, 시험한 모든 프럭스는 기판상에 설정된 부위에 도포된 납땜재료의 관찰에 의거하여 실질상의 목적에 만족할 정도로 양호한 납땜 용이성을 나타내었다.

제1표에 보이는 결과로부터 알수있듯이, 본 발명에 따르는 납땜용 프럭스들(실시예 1∼9)은 양호한 납땜 용이성과 아울러 우수한 세척성 및 절연저항을 가지며 바꿔말하면 상기 프럭스들은 세척후에 남아있는 이온 잔류물의 양이 보다 적으며, 습한 환경에서 저장한 이후에 보다큰 차수의 절연저항값을 갖는 것을 나타내었다. 따라서, 납땜 이후에 남아있는 프럭스 잔류물은 물세척에 의해 쉽게 제거될 수 있다. 더우기, 일부의 잔류물이 세척후에 납땜된 부위의 주위에 남아 있을지라도 납땜된 부품에 대한 부적합한 작업성을 야기시키는 심각한 절연저항의 감소를 일으키지 않는다. 한편, 실시예 10∼18에서의 비교되는 프럭스들은 절연저항이 저하되고 있는 것을 나타내었고 그들 대부분은 열등한 세척을 갖고 있었다.

[표 1]

본 발명은 바람직한 실시예에 관해 앞서 기술되었지만, 본 발명이 앞서 기술한 특징한 설명에 한정되지 않는다는 것은 말할 나위도없다. 변형 및 개량은 특허청구의 범위를 벗어나지 아니하고는 실시될 수 없다.

Claims (7)

1. 타르타르산(Tartaric acid)과, 모노-, 디-, 트리-에탄올아민 및 이들의 에탄올아민의 할로겐화 수소산화염으로부터 선택된 것 중의 최소한 하나의 화합물로 이루어지는 활성제를 포함하는 수용성 납땜용 프럭스.
2. 제1항에 있어서, 에탄올 아민 대 타르타르산의 몰비가 0.2 : 1∼4 : 1의 범위에 있는 수용성 납땜용 프럭스.
3. 제2항에 있어서, 에탄올 아민 대 타르타르산 몰비가 0.4 : 1∼2 : 1의 범위인 수용성 납땜용 프럭스.
4. 제1항에 있어서, 에탄올 아민염이 모노-, 디-, 또는 트리-에탄올아민 히트로 크로리드인 수용성 납땜용 프럭스.
5. 제1항에 있어서, 타르타르산과 에탄올아민 및 에탄올 아민염이 액상 프럭스를 형성하기 위해 용제에 용해되는 수용성 납땜용 프럭스.
6. 제5항에 있어서, 상기 용제는 물과 최소한 하나의 수혼화성 유기용제의 혼합물인 수용성 납땜용 프럭스.
7. 제6항에 있어서, 상기 유기용제는 저탄가의 알칸올 용제와 소량의 점성을 갖는 폴리올 용제로 이루어지는 수용성 납땜용 프럭스.