WO2008072654A1 - 鉛フリーはんだ用フラックスとはんだ付け方法 - Google Patents

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Takashi Hagiwara
Hiroyuki Yamada
Kazuyuki Hamamoto
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Senju Metal Industry Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a soldering flux suitable as a post flux used when soldering by a flow soldering method using lead-free solder after mounting an electronic component on a printed circuit board.
  • the flux of the present invention does not require cleaning of the flux residue after soldering, is a non-cleaning type, has a high tin content, and has a problem in soldering with a lead-free solder that is a tin-based alloy. Can prevent whisker generation
  • Fixing and electrical connection of electronic components in electronic equipment, such as mounting of electronic components on a printed circuit board, is generally performed by soldering, which is most advantageous in terms of cost and reliability.
  • soldering The methods generally used for this type of soldering include the flow soldering method in which a printed circuit board and electronic components are brought into contact with molten solder, and the form of solder paste, solder preform or solder ball. This is a reflow soldering method in which solder is remelted in a reflow furnace.
  • Flux performs many useful functions including (1) to (3) below:
  • Anti-reoxidation action Covers clean metal surface during soldering to block contact with oxygen and prevents re-oxidation of the metal surface by heating.
  • the flux is an inorganic flux using a metal salt or an inorganic acid, polyethylene glycol It is roughly classified into water-soluble fluxes using water-soluble main ingredients such as ru and resin-based fluxes mainly containing resins such as rosin.
  • the resin-based flux contains at least one active agent selected from organic acids, prominent salts of amines, halogen salts of amines, and the like. Therefore, it contains a solvent as needed.
  • resins such as rosin contained as the main agent have insulating properties. After soldering by heating, the force that leaves a flux residue consisting mainly of the resin of the main agent remains. This flux residue does not corrode well at the normal temperature and covers the soldered part. Protect. Therefore, resin-based flux can be used without washing.
  • JP-A-5-212584 discloses an acidic phosphate ester composed of a mixture of a solder paste composed of a flux and a powder solder in an amount of 5 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the flux.
  • a blended solder paste has been proposed. This solder paste is of a type in which the flux residue after soldering is washed with an organic solvent. Also, powder solder is not lead-free solder.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2006-181635 discloses that a solder paste in which lead-free solder powder and a flux containing an organic halide are mixed contains an organic phosphorus compound in the flux, resulting from the organic halide. It has been disclosed to prevent blackening of soldered parts! Presented as an organophosphorus compound! /, Ruphosphate is a neutral phosphate such as trialkyl or aryl phosphite.
  • Lead-free solder is generally a Sn-based alloy containing Sn as a main component.
  • Presently proposed lead-free solders include Sn-Ag-Cu, Sn-Cu, Sn-Ag, Sn-Bi, and Sn-Zn. Except for Sn-Bi, which has a very low melting point of 150 ° C or less, most of these lead-free solders have a high Sn content of over 90% by mass.
  • Sn—Ag—Cu-based lead-free solder means a Sn—Ag—Cu ternary alloy and an alloy obtained by adding a small amount of an additive element to this ternary alloy. It means to include. The same applies to other alloy “based” lead-free solders.
  • soldering temperature is nearly 40 ° C higher than eutectic solder.
  • Patent Document 1 JP-A-5-212584
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-181635
  • the cause of the Sn-weiss force is the physical factor that metal molecules are pushed out by the stress remaining in the galvanized film after two to three years from electric galling, and grows like a whisker. It is considered that metal particles, moisture, etc. are adsorbed on the part where the dust adheres, and this is a chemical factor that promotes corrosion on the surface.
  • the present invention is a technology that can prevent the generation of a twisting force in a soldering part by lead-free solder, thereby preventing a short circuit in an electronic circuit of a printed circuit board and extending the life of an electronic device. I will provide a.
  • a more specific object of the present invention is to prevent the generation of a twist force even when used as a non-cleaning type post flux for soldering a printed circuit board by flow soldering. It is to provide a flux for lead-free solder that can be.
  • the present inventors have different rates of occurrence depending on the type of whisker S and flux generated in the soldered portion of the printed circuit board when, for example, electronic components are soldered to the printed circuit board using lead-free solder. It has been found that the generation can be suppressed by adding a small amount of acidic phosphate ester to the flux.
  • the present invention is characterized in that, in addition to the main resin and the activator, at least one compound selected from acidic phosphoric acid esters and derivatives thereof is contained in an amount of 0.2 to 4% by mass.
  • This is a non-cleaning type resin flux for lead-free solder.
  • This flux preferably further contains a polar solvent.
  • the present invention provides at least one compound selected from acidic phosphate esters and derivatives thereof in an amount of 0.2 to 4% by mass in addition to the main resin, activator and polar solvent.
  • the soldering method is characterized in that soldering is performed using lead-free solder for mounting on a printed circuit board without using post-soldering cleaning with the contained flux.
  • the “phosphoric acid” of the “acidic phosphate ester” includes orthophosphoric acid, phosphonic acid (phosphorous acid), and phosphinic acid (hypophosphorous acid or phosphonite). It means phosphorus oxygen acid.
  • acidic phosphate esters include acidic orthophosphate esters (acid phosphates), acidic phosphonate esters (acid phosphonates), and acidic phosphate esters (acid phosphinates).
  • Preferred acidic phosphates are acidic phosphonic acid esters or acidic phosphinic acid esters.
  • the main agent is a component that is present in the largest amount among components other than the solvent in the flux.
  • the flux of the present invention is a resin-based flux whose main agent is a resin.
  • the main resin is preferably one or more selected from rosin and rosin derivatives.
  • Lead-free solder has a higher content of Sn, an active element that is susceptible to oxidation reactions
  • Lead-free solder has poor wettability with molten solder. Therefore, in order to improve wettability, the flux for lead-free solder contains a larger amount of active ingredients, and this flux causes various chemical reactions when soldering;
  • Lead-free solders such as Sn—Ag—Cu series have a high soldering temperature.
  • whisker generation is different from the whisker force of the Sn plating film, which is mainly generated due to physical causes, but the metal (Sn) is pushed out in a whisker shape by local multiaxial compressive stress. The point is the same.
  • the following mechanism can be considered for the generation of the Wis force generated in the lead-free soldering portion of the printed circuit board.
  • Sn force contained in lead-free solder in soldered parts SnO is contained in humidity and flux residue! / And oxidized by halogen components, etc.
  • SnO changes, SnO has a lower density than Sn, so its volume expands To do.
  • Cu Sn which is an Sn-Cu intermetallic compound, is formed at the interface between the solder and the Cu land of the printed circuit board.
  • intermetallic compounds are produced by the reaction of Ag, Fe, Ni and Sn used in electronic components.
  • intermetallic compounds generate a shrinkage force with higher density than Sn, SnO, Cu, etc.
  • multiaxial compressive stress acts on the printed circuit board to push the metal in a whisker-like manner, generating a whistling force and dropping it can cause an electrical short circuit in the electronic circuit.
  • the surface of the resin residue flux residue is porous, and water molecules are easily taken into the surface.
  • the water molecules taken in do not penetrate into the flat residue because resin such as pine resin does not pass water.
  • flux residues and water molecules are always in contact.
  • the activator in the flux is decomposed by heat during soldering.
  • amine hydrohalides and organic halides used as activators decompose to form free halogens, which react with oxides to remove oxides.
  • the activator may not completely decompose and remain in the flux residue.
  • the undecomposed activator remaining in the flux residue oxidizes Sn in the solder to an oxide (SnO) in the presence of moisture, causing volume expansion.
  • whiskers are generated mainly by oxidation of Sn in the solder, and thus are easily affected by the environment such as humidity. If the solder forms an alloy layer at the interface with the substrate due to the heat during soldering, the alloy layer itself becomes a barrier, making it difficult to cause further oxidation.
  • soldering was performed at a temperature of about 215 to 230 ° C, which is about 30 ° C or more higher than the melting temperature of the solder (about 183 ° C).
  • Sn—Ag—Cu lead-free solder which is currently in practical use, has a melting temperature of about 220 ° C. Since the heat resistance of electronic components has not changed significantly, the soldering temperature is 20% higher than the solder melting temperature. It is often set at a temperature of ⁇ 25 ° C. As a result, the time during which the soldered part is wet with molten solder is shortened, and the growth of the alloy layer during soldering is small. This point is also considered to be one of the causes of increased whistling power since lead-free solder was used.
  • acidic phosphate ester in order to prevent whisker without washing and removing the flux residue, a small amount of acidic phosphate ester is contained in the flux. Acid phosphate ester reacts with Sn, the main component of lead-free solder, to form a complex with Sn, thereby preventing Sn oxidation and reaction (intermetallic compound formation). This can prevent whisker generation. Of the compounds complexed with Sn, acidic phosphates were found to be most effective in preventing whisker formation.
  • Formation of a complex with a metal has a physical protective effect that is not only a chemical protective effect, because a sterically liganded compound is coordinated around the metal.
  • Complex formation reagents that can form complexes with polyvalent metals such as Sn, which are easier to form complexes with monovalent metals such as Ag and Cu because they form a three-dimensional structure. ) Is limited. Specific examples of such reagents include dicarboxylic acid, 8-quinolino-inore, diphenylthiocanolebazone, in addition to acidic phosphate esters.
  • the flux according to the present invention is soldered by lead-free soldering, for example, when soldering an electronic component to a printed circuit board, in both flow soldering and reflow soldering, after soldering It is possible to prevent whiskers from being generated in the soldered portion without cleaning. Therefore, it can be used for force reflow soldering which is especially useful as post flux in flow soldering, It is possible to prepare a solder paste for reflow soldering by mixing.
  • the acidic phosphoric acid component in the flux remains in the flux residue even when heated to 260 ° C, and it is possible to prevent the oxidation of Sn.
  • FIG. 1 is an optical micrograph showing the generation of a whisker force.
  • the flux according to the present invention contains at least one compound selected from acidic phosphate esters and derivatives thereof (hereinafter collectively referred to as acidic phosphate esters) in addition to the main resin and the activator. . Further, it usually contains a solvent.
  • the components of the flux and the blending ratio thereof may be basically the same as those of resin fluxes conventionally used except for acidic phosphates, but will be briefly described below.
  • the main resin is a water-insoluble natural or synthetic resin.
  • a preferred resin is one or more selected from rosin (pine resin) and derivatives thereof. As rosin derivatives
  • Modified rosin eg, acrylic acid modified rosin
  • hydrogenated rosin polymerized rosin
  • disproportionated rosin e.g., rosin , rosin , rosin , rosin , rosin , rosin , rosin , rosin , rosin , rosin , rosin , rosin , rosin , rosin , disproportionated rosin and the like.
  • an organic acid a hydrohalic acid salt of an amine, an organic acid salt of an amine, a diol and the like
  • organic acids are adipic acid, sebacic acid, p-tert-butylbenzoic acid and the like.
  • amine hydrohalides include various amines and aromatics such as trialkylamines, cyclohexylamines, and anilines, heterocyclic amines such as pyridine, diphenyldanidines, and various other amine hydrochlorides.
  • the organic acid salt of amine is a salt of the above amine and organic acid.
  • the diol is preferably a halogenated diol, for example, 2,3 dibromo-2-butene 1,4 diol.
  • the amount of the activator (the total amount in the case of two or more kinds) is within the range of 3 to 40% by mass with respect to the main resin. S is preferable, and more preferably 5 to 20% by mass. .
  • the flux of the present invention is one kind selected from acidic phosphate esters and derivatives thereof. 2 or more in an amount of 0.2-4% by mass.
  • An example of an acidic phosphate derivative is an acidic ester of a phosphate derivative in which H is substituted with an organic group (eg, an alkyl group or an aryl group) in the above general formula.
  • acidic phosphoric acid ester forms include mono- and diesters of orthophosphoric acid, mono- and diesters of phosphonic acid, and mono-esters of phosphinic acid.
  • acidic phosphate esters acidic orthophosphate ester (acid phosphate) disclosed in Patent Document 1 remains in the flux residue that is difficult to decompose by heat during soldering. Compared to phosphonates and phosphinates, there is a slight tendency to lower the insulation resistance of the flux residue after soldering. In high-density electronic equipment, the effect must be taken into account. It is in. Therefore, acidic phosphonic acid esters (acid phosphonates) and acidic phosphinic acid esters (acid phosphinates) are particularly preferred as acidic phosphoric acid esters.
  • the ester group of the acidic phosphate ester is preferably an ester group derived from an alkyl group having 16 or less carbon atoms.
  • acidic phosphates that can be used in the present invention include, but are not limited to, di (2-ethylhexyl) phosphonate, jetyl ( ⁇ -methylbenzyl) phosphonate, di (isodecyl) phosphonate, mono ( 2-Ethylhexinole) phosphinate, di (2-ethylhexyl) phosphate and the like.
  • Acid phosphates are adsorbed on the solder surface to prevent oxidation of Sn, and remain in the flux residue after soldering and maintain the antioxidant effect by contacting the solder surface. Therefore, if the amount of acidic phosphates in the flux is small, the effect cannot be exerted, and if it is too large, the insulation resistance of the printed circuit board after soldering deteriorates. This In reason, the amount of acid phosphate esters in the flux is 0, 2-4 wt 0/0. A more preferred amount is 0.2-2% by mass.
  • the balance of the flux is a solvent.
  • the type and amount of the solvent are selected according to the type of flux used, but polar solvents, especially polar organic solvents such as alcohol and ketone, are preferred! Such polar organic solvents serve to improve the wettability of the molten solder during soldering.
  • polar solvents are preferably highly volatile and low-viscosity! / ,. Examples of such polar solvents include lower alcohols such as isopropyl alcohol (isopropanol), ethanol and methanol.
  • the post flux is applied by, for example, a spray fluxer or a foaming fluxer.
  • Preferred proportions (mass%) of each component in post flux applied by spray fluxer! /, Examples are as follows:
  • Main resin 5 to 15%, more preferably 8 to 12%,
  • Activator 0.5-3%, more preferably;!-2.5%
  • Acid phosphate esters 0.2-2%, more preferably 0.2-2%,
  • the resin-based flux of the present invention can be used as a flux of reflow soldering or flux cored solder, and even in that case, the whisker prevention effect of the soldered portion can be obtained.
  • the flux of flux cored solder generally contains substantially no solvent.
  • the resin-based flack of the present invention is used as a solder paste by mixing with soot and solder powder, the effect of preventing whisker generation can be obtained.
  • the secondary effect of extending the shelf life of the solder paste can be obtained by covering the solder powder with the acid phosphate to prevent the solder powder from being oxidized.
  • the solder powder is fine and has a large surface area and high reactivity, and during the storage period until it is used for soldering, the flux components are the same as the solder powder. Because of the contact, it is preferable to adjust the amount of the acidic phosphate ester to be small (eg, 2% or less, more preferably 1% or less).
  • the flux used for the solder paste is paste-like, and a high-viscosity solvent is used in a relatively small amount (for example, 60% by mass or less in the flux).
  • suitable solvents include alkylene glycols such as hexylene glycol, canolebitonoles, tervineol and the like.
  • an additive such as a thixotropic agent is usually added to the flux.
  • the atmosphere at the time of soldering may be air, but if it is a nitrogen atmosphere, the effect of preventing the generation of whiskers appears more remarkably.
  • the flux of the present invention can be used for all types of soldering using lead-free solder, as soldering is not limited to the soldering of electronic components to printed circuit boards. After soldering, the flux residue containing acid phosphate ester continues to provide anti-oxidation action against lead-free solder as described above, so the reliability of soldering can be improved without cleaning. There is no problem.
  • a resin flux containing a rosin resin as the main ingredient is prepared by mixing the ingredients in the composition shown in Table 1, whisker generation after soldering, wettability of molten solder (zero cross test), insulation of flux residues. Tested for resistance. These test results are also shown in Table 1.
  • printed circuit board for whisker firing test (commercial product of 180 X 180mm size with Cu land) is installed without mounting components. First, it was heated in a reflow furnace. Heating conditions are 160 ° CX for 1 minute preheating, followed by main heating for 20 seconds above 200 ° C (5 seconds at 240 ° C peak temperature). It was heat and was a common temperature in lead-free solder reflow soldering.
  • Equipment SPF-300N2 manufactured by Senju Metal Industry
  • Flux application spray method (application amount: 0.6ml / cm 2 )
  • Substrate preheating temperature 110 ° C
  • Atmosphere Air atmosphere or nitrogen atmosphere (oxygen content: l OOOppm)
  • the printed circuit board after soldering was allowed to cool in the same atmosphere as that for soldering, returned to room temperature, and then placed in a constant temperature / humidity chamber at 85 ° C and 85% humidity. Every 200 hours, the whisker test substrate was taken out and returned to room temperature for 24 hours. At this time, the occurrence of Wishes was examined. Table 1 shows the number of whiskers generated after 1000 hours in the above-mentioned constant temperature / humidity chamber.
  • a brass plate specified in JIS C 2600 was aged for 24 hours at a temperature of 85 ° C and a humidity of 85% to obtain a test plate for meniscograph.
  • the zero cross time was measured after applying the flux to be tested.
  • the measurement conditions are as follows.
  • Solder Sn— 3.0Ag— 0.5Cu (Eko Solder M705 manufactured by Senju Metal Industry) Molten solder temperature: 250 ° C
  • Flux application Immersion application (Place the flux 4mm deep in the petri dish, soak the test plate for 5 seconds and pull it up)
  • the test was conducted according to JIS Z 3197. Apply 0.2mr of the flux to be tested to a commercially available printed board of 180 x 180mm size Cu land, and use only an automatic soldering device for flow soldering to perform preheating only at 100 ° C in the atmosphere. Carried out. Thereafter, the printed circuit board was placed in a constant temperature / humidity chamber having an atmospheric temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%, and the insulation resistance of the substrate insulating portion was measured after 3 hours and 168 hours as an initial value.

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Abstract

 共晶はんだよりSn含有量と融点が高い鉛フリーはんだ(例、Sn-3.0Ag-0.5Cu)によりプリント基板に電子部品をはんだ付けした場合に起こり易いウイスカの発生を防止できる、フローソルダリングにおいて無洗浄型のポストフラックスとして好適なはんだ付け用フラックスは、主剤樹脂のロジン類と活性剤に加えて、酸性りん酸エステルおよびその誘導体から選ばれた少なくとも1種の化合物を0.2~4質量%の量で含有する。窒素雰囲気中ではんだ付けを行うとウイスカ発生がより効果的に防止される。

Description

明 細 書
鉛フリーはんだ用フラックスとはんだ付け方法
技術分野
[0001] 本発明は、プリント基板に電子部品を搭載した後、鉛フリーはんだを用いてフローソ ルダリング法によりはんだ付けする際に使用されるポストフラックスとして好適なはん だ付け用フラックスに関する。本発明のフラックスは、はんだ付け後にフラックス残渣 を洗浄する必要性がなレ、無洗浄型であり、かつ錫含有量の高!/、錫基合金である鉛フ リーはんだによるはんだ付けで問題となっていたウイスカ発生を防止することができる
背景技術
[0002] プリント基板への電子部品の実装といった、電子機器における電子部品の固定と電 気的接続は、コスト面および信頼性の面で最も有利なはんだ付けにより一般に行わ れている。
この種のはんだ付けに一般に採用されている方法は、溶融はんだにプリント基板お よび電子部品を接触させてはんだ付けを行うフローソルダリング法、並びにソルダぺ 一スト、ソルダプリフォームもしくはソルダボールの形態のはんだをリフロー炉で再溶 融してはんだ付けを行うリフローソルダリング法である。
[0003] このはんだ付けにおいては、プリント基板および電子部品にはんだが付着し易くな るようにする補助剤であるフラックスが使用される。フラックスは下記 (1)〜(3)を含む多 くの有用な作用を果たす:
(1)金属表面清浄作用 プリント基板および電子部品の金属表面の酸化膜を化学 的に除去して、はんだ付けが可能となるように表面を清浄化する、
(2)再酸化防止作用 清浄になった金属表面をはんだ付け中に覆って酸素との接 触を遮断し、加熱により金属表面が再酸化されるのを防止する、
(3)界面張力低下作用 溶融したはんだの表面張力を小さくして、金属表面のはん だによる濡れ性を高める。
[0004] フラックスは、金属塩や無機酸などを用いた無機系フラックス、ポリエチレングリコー ルなどの水溶性の主剤を用いた水溶性フラックス、ロジンなどの樹脂を主剤とする樹 脂系フラックスに大別される。樹脂系フラックスは、主剤として用いられる樹脂の他に 、有機酸、ァミンの有産塩、ァミンのハロゲン塩などから選ばれた少なくとも 1種の活 性剤を含有し、さらにフラックスの塗布および転写のために、必要に応じて適宜溶剤 を含有する。
[0005] 無機系フラックスや水溶性フラックスは腐食性が強!/、ため、はんだ付け後には残留 するフラックス残渣を除去するために洗浄が必要である。
一方、樹脂系フラックスでは、主剤として含まれるロジンなどの樹脂が絶縁特性を有 している。加熱によるはんだ付け後には、主剤の樹脂に由来する成分を主成分とす るフラックス残渣が残る力 このフラックス残渣は、常温では絶縁特性がよぐ腐食性 を持たず、はんだ付け部を被覆して保護する。そのため、樹脂系フラックスは無洗浄 での使用が可能となる。
[0006] ただし、 100°C近い高温、高湿度の環境では、フラックス残渣が軟化して、半液体 状になる。このような状況では、はんだ付け部は剥き出しになり、湿気がはんだを浸 食するので、絶縁抵抗が劣化する。そのため、車載部品のような高温、高湿度の環 境に曝される可能性のある部品に搭載されるプリント基板は、はんだ付け後のプリント 基板を洗浄した後、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などによるコーンフ ォーマル ·コーティングが一般に施される。その場合には、フラックス残渣があるとコー ティングの密着性が損なわれるので、はんだ付け後に洗浄が行われる。
[0007] 樹脂系フラックスは、高温環境下ではフラックス残渣の絶縁性が低下すると!/、う問 題はあるものの、フラックス残渣それ自体は実質的に無害であるため、フラックス残渣 の洗浄による除去が不要な、無洗浄型のフラックスが開発され、実際に使用されてい る。無論、無洗浄型フラックスは環境への負荷の低減という観点から好ましぐコスト 面でも有利である。ただし、この種のフラックスは、活性力が低いことが多い。
[0008] また、フローソルダリングおよびリフローソルダリングのいずれにおいても、窒素雰囲 気ではんだ付けを行うことが増えている。窒素雰囲気中では酸化が起こりにくいため 、活性力の低いフラックスが使用できる。従って、この方法は特に無洗浄型フラックス に適している。 [0009] フローソルダリングによるプリント基板のはんだ付けでは、プリント基板の銅箔表面を 保護するために基板の製造直後に基板に塗布されるプリフラックスと、はんだ付け時 に電子部品搭載の前か後にはんだ付け部に塗布されるポストフラックスという 2種類 のフラックスが使用される。プリフラックスは通常は活性剤を含有しない。
[0010] 特開平 5— 212584号公報には、フラックスと粉末はんだとからなるソルダペースト ートとの混合物からなる酸性りん酸エステルを、フラックス 100質量部に対して 5〜40 質量部の量で配合したソルダペーストが提案されている。このソルダペーストは、はん だ付け後のフラックス残渣を有機溶剤で洗浄する種類のものである。また、粉末はん だは鉛フリーはんだではなレ、。
[0011] 特開 2006— 181635号公報には、鉛フリーはんだ粉末と有機ハロゲン化物を含有 するフラックスとを混和したソルダペーストにおいて、フラックスに有機リン化合物を含 有させて、有機ハロゲン化物に起因するはんだ付け部の黒化を防止することが開示 されて!/、る。有機リン化合物として提示されて!/、るりん酸エステルはトリアルキルもしく はァリールホスファイトのような中性りん酸エステルである。
[0012] 古来より慣用されてきたはんだは、 Sn— Pb合金、特に共晶はんだと呼ばれる Sn— Pb共晶合金(Sn— 37Pb、融点 183°C)であった。しかし、 Pbの有害性から、現在で は世界的規模で Pbの使用が規制されるようになってきた。そのため、プリント基板の はんだ付けにも、 Pbを全く含まない鉛フリーはんだの使用が推奨されるようになって きている。
[0013] 鉛フリーはんだは、一般に Snを主成分とする Sn基合金である。現在、提案されて いる鉛フリーはんだとしては、 Sn— Ag— Cu系、 Sn— Cu系、 Sn— Ag系、 Sn— Bi系 、 Sn— Zn系などがある。融点が 150°C以下と非常に低い Sn— Bi系を除くと、これら の鉛フリーはんだのほとんどは Sn含有量が 90質量%以上と高い。
[0014] 本明細書において、例えば、「Sn—Ag— Cu系」鉛フリーはんだとは、 Sn—Ag— C uの三元合金、並びにこの三元合金に微量の添加元素を添加した合金を包含する意 味である。他の合金「系」鉛フリーはんだについても同様である。
[0015] 現在実用化されている鉛フリーはんだとして、 Sn— 3Ag— 0.5Cu (固相線温度 21 7°C、液相線温度 220°C)があるが、共晶はんだに比較してはんだ付け温度が約 40 °C近く高くなる。
特許文献 1 :特開平 5— 212584号公報
特許文献 2 :特開 2006— 181635号公報
発明の開示
[0016] 共晶はんだで代表される Sn— Pbはんだ力、ら鉛フリーはんだへの移行に伴って、 S n— Pbはんだではほとんど見られなかった、はんだ付け部でのウイスカ発生が問題と なってきた。ゥイス力の実体は Snのひげ状結晶であり、直径 2 111、長さ 2〜3mm前 後まで成長することがある(図 1参照)。
[0017] このようなゥイス力の発生は、従来から Sn電気めつきにおいてはよく知られていた。
Snゥイス力の発生原因としては、電気めつきから 2〜3年経過するとめつき被膜中に 残っている応力により金属の分子が押し出されてひげ状に成長していく物理的要因 と、ちりやほこりが付着した部分に金属粒子や湿気等が吸着され、表面上の腐食を 促進させる化学的要因とが考えられている。
[0018] 鉛フリーはんだを用いてフローソルダリングまたはリフローソルダリングにより形成さ れたはんだ付け部でも、電気めつき被膜ほどの頻度ではないが、ゥイス力が発生する 。電子機器において、電子部品のはんだ付け部に導通性を持ったゥイス力が発生す ると、電気回路の短絡を引き起こして、機器が故障する可能性がある。このウイスカは 、ある程度まで成長すると脱落するが、微小で軽ぐ空気中に浮遊するので、予想も しない箇所の不具合となる場合が多い。従って、鉛フリーはんだによる電子部品のは んだ付けにお!/、ては、ウイスカ発生を防止することが望まれて!/、る。
[0019] しかし、鉛フリーはんだによるはんだ付け部に見られるゥイス力の発生を防止するこ とについては、これまで検討されてこなかった。本発明は、鉛フリーはんだによるはん だ付け部においてゥイス力の発生を防止することができ、それによりプリント基板の電 子回路における短絡を防止して、電子機器の寿命を延ばすことができる技術を提供 する。
[0020] より具体的な本発明の課題は、無洗浄型のポストフラックスとしてフローソルダリング によるプリント基板のはんだ付けに使用した場合であっても、ゥイス力の発生を防止 することができる鉛フリーはんだ用のフラックスを提供することである。
[0021] 本発明者らは、例えばプリント基板に電子部品を鉛フリーはんだを用いてはんだ付 けした場合にプリント基板のはんだ付け部に発生するウイスカカ S、フラックスの種類に よって発生率が異なり、フラックスに少量の酸性りん酸エステルを添加するとその発生 を抑えることができることを見出した。
[0022] ここに、本発明は、主剤樹脂と活性剤に加えて、酸性りん酸エステルおよびその誘 導体から選ばれた少なくとも 1種の化合物を 0.2〜4質量%の量で含有することを特 徴とする、鉛フリーはんだ用の無洗浄型樹脂系フラックスである。このフラックスは好 ましくは極性溶剤をさらに含有する。
[0023] 別の側面からは、本発明は主剤樹脂と活性剤と極性溶剤に加えて、酸性りん酸ェ ステルおよびその誘導体から選ばれた少なくとも 1種の化合物を 0.2〜4質量%の量 で含有するフラックスを用いて、はんだ付け後の洗浄を行わずに、プリント基板への 実装のために鉛フリーはんだによるはんだ付けを行うことを特徴とする、はんだ付け 方法である。
[0024] 本発明において、「酸性りん酸エステル」の「りん酸」とは、オルトりん酸、ホスホン酸( 亜りん酸)、およびホスフィン酸(次亜りん酸または亜ホスホン酸)を包含する、りんの 酸素酸の意味である。従って、酸性りん酸エステルは、酸性オルトりん酸エステル(ァ シッドホスフェート)、酸性ホスホン酸エステル(アシッドホスホネート)、および酸性ホ スフイン酸エステル(アシッドホスフィネート)を包含する。好ましい酸性りん酸エステル は、酸性ホスホン酸エステルまたは酸性ホスフィン酸エステルである。
[0025] 主剤とはフラックス中の溶剤を除く成分中の最も多量に存在する成分のことである。
本発明のフラックスは主剤が樹脂である樹脂系フラックスである。主剤樹脂は好ましく はがロジンおよびロジン誘導体から選ばれた 1種または 2種以上である。
[0026] Snウイスカ発生の防止策として、 Sn電気めつきの分野では、めっき後にめっき被膜 を例えば 150°Cで 20分のような条件で熱処理することが広く行われている。電気めつ き被膜は、めっきにより析出した金属粒子が堆積したもので、金属粒子間に隙間があ るため、熱処理により被膜表面を平坦にすることによって、ウイスカ発生が抑制される 。従って、これは主に物理的な要因によるウイスカ発生の抑制を意図したものである。 [0027] フローソルダリングゃリフローソルダリングにより形成されたはんだ付け部は、はんだ が完全に溶融した後で固化したものであり、はんだ表面は平坦であるのに、ウイスカ の発生が見られる。このウイスカは、化学的な要因により発生したものと考えられる。
[0028] 従来の Sn— Pbはんだに比べて.鉛フリーはんだによるはんだ付け部にウイス力が 発生しやすいのは、次のような状況が関係すると推測される:
•鉛フリーはんだは、酸化反応を受けやすい、活性な元素である Snの含有量がより 高い;
•鉛フリーはんだは、溶融はんだの濡れ性がよくない。そこで、濡れ性を向上させる ため、鉛フリーはんだ用フラックスはより多量の活性成分を含有し、このフラックスがは んだ付け時に種々の化学反応を生ずる;
. Sn— Ag— Cu系などの鉛フリ一はんだでは、はんだ付け温度が高レ、。
[0029] 従って、主に物理的原因で発生する Snめっき被膜のゥイス力とは、ウイスカ発生原 因が異なっているが、局所的な多軸圧縮応力により金属(Sn)がひげ状に押し出され る点では同じである。
[0030] プリント基板の鉛フリーはんだ付け部で発生するゥイス力の発生については、次の ようなメカニズムが考えられる。はんだ付け部の鉛フリーはんだに含まれている Sn力 湿度やフラックス残渣に含まれて!/、るハロゲン成分などによって酸化されて SnO変 化すると、 SnOは Snより密度が低いので、体積が膨張する。また、はんだ付け時に は、はんだとプリント基板の Cuランドとの界面に Sn— Cu金属間化合物である Cu Sn が生成する。さらに、電子部品に使用されている Ag、 Fe、 Niと Snとの反応による金 属間化合物も生成する。これらの金属間化合物は Sn、 SnO、 Cuなどに比べて密度 が高ぐ収縮力を発生させる。このようにしてプリント基板上に多軸の圧縮応力が働い て金属をひげ状に押し出してしまうため、ゥイス力が発生し、それが脱落すると、電子 回路の電気的な短絡の原因となる。
[0031] 主剤がロジン (松脂)などの樹脂である樹脂系フラックスがはんだ付けに使用される と、フラックス中の溶剤は輝散し、反応性官能基を有する松脂と活性剤は、はんだ中 および周辺の酸化物と反応して酸化物を除去する。フラックス中のこの作用に関与し なレ、成分や酸化物との反応で生じた物質が、フラックス残渣としてはんだ付け後のは んだ周辺に残る。フラックス残渣の主成分は、主剤(松脂などの樹脂)が熱で変性し たものである。このフラックス残渣は絶縁性で、水分をはじく。そのため、樹脂系フラッ タスは、はんだ付け後にフラックス残渣を洗浄により除去しなくても電子機器の信頼 性には悪影響を及ぼさなレ、ので、無洗浄型フラックスとして使用できる。
[0032] 樹脂系フラックスのフラックス残渣の表面は、多孔質で、その表面に水の分子を取り 込みやすい。取り込まれた水の分子は、松脂などの樹脂が水を通さないため、フラッ タス残渣の内部まで浸透することはない。しかし、高温、高湿度の環境ではフラックス 残渣と水の分子がいつも接することになる。
[0033] 一方、フラックス中の活性剤ははんだ付け時の熱で分解する。例えば、活性剤とし て使用されるァミンのハロゲン化水素酸塩や有機ハロゲン化物は分解して遊離ハロ ゲンを生じ、これが酸化物と反応して酸化物を除去する。しかし、はんだ付け時の加 熱条件により、活性剤が完全に分解せずに、フラックス残渣中に残ることがある。フラ ックス残渣中に残った未分解の活性剤は、水分の存在下で、はんだ中の Snを酸化 物(SnO )に酸化させて体積膨張を起こす。
[0034] 上述したように、ウイスカは主にはんだ中の Snが酸化することにより生成するので、 湿度などの環境の影響を受け易い。はんだがはんだ付け時の熱により基体との界面 に合金層を形成していると、合金層自体がバリヤとなって、それ以上の酸化を起こし 難くなる。
[0035] 従来の Sn— Pbはんだでは、はんだの溶融温度(約 183°C)より約 30°C以上高い約 215〜230°C程度の温度ではんだ付けが行われていた。一方、現在実用化されてい る Sn— Ag— Cu系鉛フリーはんだは溶融温度が約 220°Cである力 電子部品の耐 熱性は大きく変わっていないため、はんだ付け温度ははんだの溶融温度から 20〜2 5°C高い温度に設定することが多い。そのため、はんだ付け部が溶融はんだで濡れ ている時間が短くなり、はんだ付け時の合金層の成長も少ない。この点も、鉛フリーは んだが使用されるようになってから、ゥイス力が多くなつた原因の 1つであると考えられ
[0036] このウイス力の防止方法として、プリント基板を洗浄してフラックス残渣を除去するこ とが有効である。その後、水分やごみが付着しないようにゥイス力が発生する金属を 化学的または物理的に被覆すればよい。前述したコンフオマル'コーティングがその 一例である。しかし、フラックス残渣の洗浄除去は、環境に対する配慮から使用可能 な洗浄剤に制約がある。また、はんだ付け後の樹脂被覆には費用力かかるので、全 てのプリント基板に適用するのは困難である。洗浄と樹脂被覆が不要になると、プリン ト基板のコストは著しく低減する。
[0037] 本発明では、フラックス残渣を洗浄除去せずにウイスカを防止するために、少量の 酸性りん酸エステルをフラックスに含有させる。酸性りん酸エステルは、鉛フリーはん だの主成分である Snと反応して Snとの錯体を形成することによって、 Snの酸化およ び反応(金属間化合物の生成)を防止でき、それによりウイスカ発生を防止することが できる。 Snと錯体化する化合物の中でも、酸性りん酸エステルがウイスカ発生の防止 に最も効果があることがわかった。
[0038] 金属との錯体の形成は、金属の周囲に立体的に配位子である化合物が配位する ので、化学的な保護効果だけでなぐ物理的な保護効果を有している。立体的な構 造を形成するが故に、 Agや Cuなどの 1価金属の方が錯体を形成し易ぐ Snのような 多価金属と錯体を形成することができる錯体形成試薬 (配位子)は限られる。そのよう 試薬の具体例として、酸性りん酸エステルの他に、ジカルボン酸、 8—キノリノ一ノレ、 ジフエ二ルチオカノレバゾンなどがある。しかし、はんだ付け後のプリント基板のゥイス 力発生を抑制するには、はんだ付け後も Snとの錯体を維持できるものでなくてはなら ない。また、ウイスカは、環境中の水分が原因で発生しやすいことから、使用する試 薬は水に溶けにくいことが必要である。
[0039] また、フラックスははんだ付け性を向上させるものであるので、フラックスに添加する 成分ははんだ付け性を阻害したり、はんだ付け後の絶縁抵抗を劣化させるものであ つてはならなレ、。これらのすべての条件を満たすのが酸性りん酸エステルである。
[0040] 本発明に係るフラックスは、鉛フリーはんだによるはんだ付け、例えば、プリント基板 への電子部品のはんだ付けに用いた場合に、フローソルダリングとリフローソルダリン グのいずれにおいても、はんだ付け後の洗浄を行わずに、はんだ付け部にウイスカ が発生するのを防止することができる。従って、特にフローソルダリングにおけるポスト フラックスとして有用である力 リフローソルダリングにも使用でき、またはんだ粉末と 混合してリフローソルダリング用のソルダペーストを調製することもできる。
[0041] このウイスカ発生の防止は、鉛フリーはんだの通常のはんだ付け温度である 230〜
260°Cに加熱されてもフラックス中の酸性りん酸成分がフラックス残渣中に残り、 Sn の酸化を防止することができることに起因すると考えられる。
図面の簡単な説明
[0042] [図 1]ゥイス力の発生を示す光学顕微鏡写真である。
発明を実施するための最良の形態
[0043] 本発明に係るフラックスは、主剤樹脂と活性剤に加えて、酸性りん酸エステルおよ びその誘導体から選ばれた少なくとも 1種の化合物(以下、酸性りん酸エステル類と 総称)を含有する。さらに、通常は溶剤を含有する。フラックスの成分およびその配合 割合は、酸性りん酸エステル類を除いて、従来より使用されてきた樹脂系フラックスと 基本的に同じでよいが、以下に簡単に説明する。
[0044] 主剤樹脂は、非水溶性の天然または合成樹脂である。好ましい樹脂は、ロジン (松 脂)およびその誘導体から選ばれた 1種または 2種以上である。ロジン誘導体としては
、変性ロジン (例、アクリル酸変性ロジン)、水添ロジン、重合ロジン、不均化ロジンな どが挙げられる。
[0045] 活性剤としては、有機酸、ァミンのハロゲン化水素酸塩、ァミンの有機酸塩、ジォー ルなどから選ばれた 1種または 2種以上を使用することができる。有機酸の例はアジ ピン酸、セバチン酸、 p-tert-ブチル安息香酸などである。ァミンハロゲン化水素酸塩 の例は、各種モ入ジおよびトリアルキルァミン、シクロへキシルァミン、ァニリンなどの 芳香族ァミン、ピリジンなどのへテロ環ァミン、ジフエニルダァニジンなどを含む多様 なァミンの塩酸塩、臭化水素酸塩、硼弗化水素酸塩などである。塩酸塩より臭化水 素酸塩、硼弗化水素酸塩の方が好ましい。ァミンの有機酸塩は、上記のァミンと有機 酸との塩である。ジオールとしてはハロゲン化ジオールが好ましぐ例えば、 2,3 ジ ブロモー 2—ブテン 1,4 ジオールが例示される。
[0046] 活性剤の量(2種以上の場合は合計量)は、主剤樹脂に対して、 3〜40質量%の範 囲内とすること力 S好ましく、より好ましくは 5〜20質量%である。
本発明のフラックスは、酸性りん酸エステルおよびその誘導体から選ばれた 1種ま たは 2種以上を 0.2〜4質量%の量で含有する。
[0047] 酸性りん酸エステルは、一般式: P( = 0)H (OH) で示されるりんの酸素酸である、 オルトりん酸(x = 0)、ホスホン酸(x= l)、およびホスフィン酸(x = 2)の酸性エステル を包含する。酸性りん酸エステルの誘導体の例は、前記一般式において Hが有機基 (例、アルキル基またはァリール基)で置換されているりん酸誘導体の酸性エステル である。
[0048] オルトりん酸 [P( = 0)(OH) ]は三塩基酸である力 ホスホン酸 [P( = 0)H(OH) ]も
、 Ρ(ΟΗ)の互変異性体の形態をとることで三塩基酸となる。同様に、ホスフィン酸 [Ρ(
= 0)H (OH)]は、 P(H)(OH)の互変異性体の形態をとることで二塩基酸となる。従 つて、酸性りん酸エステルの形態としては、オルトりん酸のモノおよびジエステル、ホ スホン酸のモノおよびジエステル、並びにホスフィン酸のモノエステルがある。
[0049] 酸性りん酸エステルの中で、特許文献 1に開示されている酸性オルトりん酸エステ ノレ(アシッドホスフェート)は、はんだ付け時の熱で分解し難ぐフラックス残渣に多く 残るため、ゥイス力の防止効果は優れている力 ホスホン酸エステルおよびホスフィン 酸エステルに比べて、わずかながらはんだ付け後のフラックス残渣の絶縁抵抗を低 下させる傾向があり、高密度の電子機器ではその影響を考慮する必要にある。その ため、酸性りん酸エステルとしては、酸性ホスホン酸エステル(アシッドホスホネート)と 酸性ホスフィン酸エステル (アシッドホスフィネート)の方が好ましぐ特に好ましいのは 酸性ホスホン酸エステルである。
[0050] 酸性りん酸エステルのエステル基は、好ましくは炭素数 16以下のアルキル基から 誘導されたエステル基である。本発明で使用できる酸性りん酸エステルの具体例とし ては、それらに限られないが、ジ(2—ェチルへキシル)ホスホネート、ジェチル(ρ—メ チルベンジル)ホスホネート、ジ(イソデシル)ホスホネート、モノ(2—ェチルへキシノレ) ホスフィネート、ジ(2—ェチルへキシル)ホスフェートなどが挙げられる。
[0051] 酸性りん酸エステル類は、はんだ表面に吸着されて Snの酸化を防止すると共に、 はんだ付け後にはフラックス残渣中に残り、はんだ表面に接することで酸化防止効果 を持続する。そのため、フラックス中の酸性りん酸エステル類の量が少ないとその効 果が発揮できず、多すぎるとはんだ付け後のプリント基板の絶縁抵抗が劣化する。こ の理由で、フラックス中の酸性りん酸エステル類の量は 0·2〜4質量0 /0とする。より好 ましい量は 0.2〜2質量%である。
[0052] フラックスの残部は、溶剤である。溶剤の種類と量は、フラックスの使用形態に応じ て選択されるが、極性溶剤、特にアルコールゃケトンといった極性有機溶剤であるこ とが好まし!/、。このような極性有機溶剤は、はんだ付け時に溶融はんだの濡れ性を改 善する役目を果たす。フラックスをプリント基板のフローソルダリングにおいてポストフ ラックスとして使用する場合には、極性溶剤は揮発性の高レ、低粘性のものが好まし!/、 。そのような極性溶剤の例としては、イソプロピルアルコール (イソプロパノール)、エタ ノール、メタノールなどの低級アルコールが挙げられる。
[0053] ポストフラックスは、例えばスプレイフラクサ一または発泡式フラクサ一により塗布さ れる。スプレイフラクサ一により塗布されるポストフラックスにおける各成分の配合割合 (質量%)の好まし!/、例は次の通りである:
主剤樹脂: 5〜; 15 %、より好ましくは 8〜; 12 %、
活性剤: 0.5〜3%、より好ましくは;!〜 2.5%
酸性りん酸エステル類: 0·2〜4%、より好ましくは 0·2〜2%、
溶剤: 70〜99%。
[0054] 発泡式フラクサ一により塗布する場合には、フラックス中の溶剤量が多いと発泡が 困難となるので、スプレイフラクサ一を用いる時より溶剤の量が制限され、通常は溶剤 量は 80〜90%である。
[0055] 本発明の樹脂系フラックスは、リフローソルダリングゃ、やに入りはんだのフラックス としても使用でき、その場合でもはんだ付け部のウイスカ防止効果を得ることができる 。やに入りはんだのフラックスは一般に溶剤を実質的に含有しない。
[0056] さらに、本発明の樹脂系フラックはス、はんだ粉末と混和してソルダペーストとして 使用しても、ウイスカ発生防止効果を得ることができる。ソルダペーストとしての使用で は、酸性りん酸エステルがはんだ粉末を被覆してはんだ粉末の酸化防止を抑制する ことにより、ソルダペーストの保存期間を長くするという二次的な効果も得ることができ る。ただし、ソルダペーストでは、はんだ粉末が微細で表面積が広ぐ反応性が高い ことと、はんだ付けに使用するまでの保管期間中はフラックスの成分がはんだ粉末と 接触していることから、酸性りん酸エステルの量を少なめ(例、 2%以下、より好ましく は 1 %以下)に調整することが好ましい。
[0057] ソルダペーストに用いるフラックスはペースト状であり、溶剤としては高粘度の溶剤 を比較的少ない量 (例えば、フラックス中の 60質量%以下)で使用する。適当な溶剤 の例は、へキシレングリコールのようなアルキレングリコール類、カノレビトーノレ類、テル ビネオールなどが挙げられる。また、フラックスの粘性を調整するために、チキソ剤の ような添加剤をフラックスに添加するのが普通である。
[0058] はんだ付け時の雰囲気は大気中でもよいが、窒素雰囲気であると、ウイスカ発生の 防止効果がより顕著に現れる。はんだ付けの用途は、プリント基板への電子部品の はんだ付けに限られるものではなぐ鉛フリーはんだを用いたすべてのはんだ付けに 本発明のフラックスは使用できる。はんだ付け後は、前述したように酸性りん酸エステ ルを含有するフラックス残渣が弓 Iき続き鉛フリーはんだに対して酸化防止作用を発揮 するので、洗浄を行わなくても、はんだ付けの信頼性に何ら問題が発鯖しない。
[0059] 現在のプリント基板は、両面に電子部品が実装されることが多い。その場合、片面 をリフローソルダリングによりはんだ付けした後、他方の面にフローソルダリングを行う ことがあり、フローソルダリングに使用するポストフラックスは、リフローソルダリングによ る熱履歴を受けたプリント基板に塗布されることになる。従って、ポストフラックスはそ の場合でもフラックス機能を保持しなければならなレ、が、本発明の樹脂系フラックスは この点においても満足できる。
実施例
[0060] 表 1の配合で成分を混合することによりロジン系樹脂を主剤とする樹脂系フラックス を調製し、はんだ付け後のウイスカ発生、溶融はんだの濡れ性 (ゼロクロス試験)、フ ラックス残渣の絶縁抵抗につレ、て試験した。これらの試験結果も表 1に併せて示す。
[0061] 1.ウイスカ発生試験
リフローソルダリングとその後のフローソルダリングによるプリント基板の両面実装を 模擬するため、ウイスカ発鯖試験用プリント基板(Cuランドを有する 180 X 180mmサ ィズの市販品)を、部品を搭載せずに、まずリフロー炉内で加熱した。加熱条件は 16 0°C X 1分の予熱と、その後の 200°C以上で 20秒(ピーク温度 240°Cで 5秒)の本加 熱であり、鉛フリーはんだのリフローソルダリングにおいて一般的な温度であった。
[0062] このプリント基板に、噴流はんだ槽を備えたフローソルダリング用の自動はんだ付け 装置を用いて、電子部品を搭載せずに、試験するフラックスのスプレイフラクサ一によ る塗布とフローソルダリングを下記条件下で行って、ランド上にはんだバンプを形成し た。
[0063] 装置:千住金属工業製 SPF— 300N2
フラックス塗布:噴霧法(塗布量: 0.6ml/cm2)
はんだ: Sn— 3.0Ag— 0.5Cu (千住金属工業製ェコソルダー M705) 溶融はんだの温度: 250°C
基板の予備加熱温度: 110°C
コンベア移動速度: 1.2m/min
溶融はんだ中の浸漬時間: 5秒 (ダブルウェイブ)
雰囲気:大気雰囲気または窒素雰囲気(酸素含有量: l OOOppm)
はんだ付け後のプリント基板をはんだ付けと同じ雰囲気中で放冷し、常温に戻して から、温度 85°C、湿度 85%の大気雰囲気の恒温 '恒湿度槽に入れた。 200時間経 過するごとにウイスカ試験用基板を取り出して 24時間室温に戻した。このときにウイス 力の発生状況を調べた。上記恒温 ·恒湿度槽中に 1000時間入れた後のウイスカの 発生件数を表 1に示す。
[0064] 2.はんだ濡れ性
JIS C 2600に規定された酸化黄銅板を、温度 85°C、湿度 85%で 24時間エージ ング処理を行い、メニスコグラフ用の試験板とした。
[0065] このメニスコグラフを使用して、試験するフラックスを塗布した後、ゼロクロスタイムを 測定した。測定条件は次の通り。
試験装置:レス力製ソルダーチェッカー SAT— 5100
はんだ: Sn— 3.0Ag— 0.5Cu (千住金属工業製ェコソルダー M705) 溶融はんだ温度: 250°C
浸漬速度: 10mm/sec
浸漬時間: 10秒 浸漬深さ: 2mm
フラックス塗布:浸漬塗布(シャーレにフラックスを 4mm深さ入れ、試験板を 5秒浸 清して、引き上げる)
繰り返し回数: 5回(平均値を表示)。
[0066] 3.フラックス残渣の絶縁抵抗試験
JIS Z 3197に準じて試験を行った。市販の 180 X 180mmサイズの Cuランドのプリ ント基板に、試験するフラックスを 0.2mr塗布し、フローソルダリング用自動はんだ付 け装置を用いて、 100°Cでの予備加熱のみを大気雰囲気中で実施した。その後、プ リント基板を温度 85°C、湿度 85%の大気雰囲気の恒温'恒湿槽に入れ、初期値とし て 3時間後と、 168時間後に、基板絶縁部の絶縁抵抗を測定した。
[0067] [表 1]
Figure imgf000017_0001
[0068] 表 1に示した結果からわかるように、酸性りん酸エステル類を添加しなかった試験 N ο·8のフラックスおよびその添加量が 0.1質量%と少なかった試験 Νο·9のフラックスで は、はんだ付け後にウイス力が多数発生した。試験 No. l lおよび 13の従来技術のフ ラックスはゥイス力発生の防止効果がほとんどなかった。
[0069] これに対し、酸性りん酸エステル類を 0.2〜4質量%の量で含有する本発明に従つ たフラックス(試験 No.;!〜 7)では、はんだ付け後のウイス力の発生が少なかった。こ れは、特に窒素雰囲気でフローはんだ付けしたとき顕著であった。また、これらのフラ ックスは、はんだの濡れ性が良ぐはんだ付け後の絶縁抵抗値は、初期および 168 時間経過後のいずれも、電子機器のリーク不良の目安である 1 X 108 Ω以上を確保 できた。
[0070] ただし、酸性りん酸エステル類の添加量が 4質量%を超えた試験 No.10のフラック スは、初期の絶縁抵抗値が電子機器のリーク不良の目安である 1 X 108 Ωを確保で きなかった。また、試験 No. l l、 12でも、絶縁抵抗値が目安より小さくなつた。

Claims

請求の範囲
[I] 主剤樹脂と活性剤に加えて、酸性りん酸エステルおよびその誘導体から選ばれた 少なくとも 1種の化合物を 0.2〜4質量%の量で含有することを特徴とする、鉛フリー はんだ用の無洗浄型樹脂系フラックス。
[2] さらに極性溶剤を含有する、請求項 1に記載の樹脂系フラックス。
[3] 前記酸性りん酸エステルが酸性ホスホン酸エステルおよび酸性ホスフィン酸エステ ノレから選ばれる、請求項 1または 2に記載の樹脂系フラックス。
[4] 主剤樹脂がロジンおよびロジン誘導体から選ばれる、請求項 1または 2に記載の樹 月旨系フラックス。
[5] 主剤樹脂と活性剤と極性溶剤に加えて、酸性りん酸エステルおよびその誘導体か ら選ばれた少なくとも 1種の化合物を 0.2〜4質量%の量で含有するフラックスを用い て、はんだ付け後の洗浄を行わずに、プリント基板への実装のために鉛フリーはんだ によるはんだ付けを行うことを特徴とする、はんだ付け方法。
[6] 前記はんだ付けをフローソルダリング法により行う請求項 5に記載のはんだ付け方 法。
[7] 前記はんだ付けを窒素雰囲気中で行う請求項 5または 6に記載のはんだ付け方法
[8] 前記酸性りん酸エステルが酸性ホスホン酸エステルおよび酸性ホスフィン酸エステ ノレから選ばれる、請求項 5または 6に記載のはんだ付け方法。
[9] 主剤樹脂がロジンおよびロジン誘導体類から選ばれる、請求項 5または 6に記載の はんだ付け方法。
[10] 鉛フリーはんだ粉末と請求項 1または 2に記載の樹脂系フラックスとの混合物からな るソルダペースト。
[I I] 銅表面に鉛フリーはんだを用いて、はんだ付け後の洗浄を行わずにはんだ付けし た場合に見られるウイスカ発生を防止する方法であって、請求項 1または 2に記載の 樹脂系フラックスを用いることを特徴とする方法。
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