JP2000263281A - クリームはんだ及びクリームはんだ用フラックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】保管時や基板塗布後リフローまでの放置時間中
に、「皮張り」や「ボソツキ」、粘度変化等の経時変化
を生じることがないクリームはんだを提供する。 【解決手段】（１）はんだ粉末、（２）液状またはペー
スト状フラックス、及び（３）アセチレンアルコール系
化合物を含有するクリームはんだ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクリームはんだ及び
クリームはんだ用フラックスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子部品の表面実装では、フ
ラックスとはんだ粉末を混練した、いわゆるクリームは
んだを用い、メタルマスク等を利用して該クリームはん
だをプリント基板に塗布・印刷し、部品を搭載した後リ
フロー炉等を用いて加熱溶融させて部品を接続する方法
が採られている。このようなクリームはんだに用いられ
るフラックスは、一般的にロジン類、溶剤、活性剤、チ
キソ剤等により構成されている。また、通常、はんだ粉
末は錫−鉛合金が用いられている。

【０００３】しかしながら、混練されたクリームはんだ
中では、はんだ粉末とフラックスが混合された状態にあ
るため、クリームはんだの保管中に、ハンダ粉末とフラ
ックス中の活性剤等が反応を起こすことがあり、特に、
ハンダ粉末として、インジウムを含むハンダ合金を用い
る場合には、両者の反応性が非常に大きくなる。その結
果、クリームはんだの粘度が変化したり、「皮張り」と呼
ばれるクリームはんだ表面が皮を張ったように硬くなっ
たり、「ボソツキ」と呼ばれるクリームはんだ全体の粘調
性が失われる等の経時変化を生じるという問題がある。
粘度が変化したり、「皮張り」や「ボソツキ」を生じた
クリームはんだは、基板への印刷性やはんだ粉末のぬれ
性が極端に低下し、印刷不良、ぬれ不良等を生じ易くな
る。さらに、印刷後リフローされるまでの間に数時間か
ら数十時間経過する場合もあり、この間に同様の経時変
化が生じた場合にもはんだ粉末のぬれ不良等を生じ、基
板と部品との接続不良を生じる恐れがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、保管時や基
板塗布後リフローまでの放置時間中に、「皮張り」や
「ボソツキ」、粘度変化等の経時変化を生じることがな
いクリームはんだを提供することを主な目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、クリームはんだ中
に、アセチレンアルコール系化合物を含有させることに
より前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成
するに至った。

【０００６】即ち、本発明は、下記のクリームはんだ及
びクリームはんだ用フラックスを提供するものである。 （ａ） （１）はんだ粉末、（２）液状またはペースト
状フラックス、及び（３）アセチレンアルコール系化合
物を含有するクリームはんだ。 （ｂ） 液状またはペースト状フラックスが、フラック
スベース、溶剤、及びチキソ剤を含むものである上記項
（ａ）に記載のクリームはんだ。 （ｃ） アセチレンアルコール系化合物が、３−メチル
−１−ブチン−３−オール、３−メチル−１−ペンチン
−３−オール、３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−
オール、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジ
オール、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−
４，７−ジオール及び３，６−ジメチル−４−オクチン
−３，６−ジオールから選ばれた少なくとも一種である
上記項（ａ）又は（ｂ）に記載のクリームはんだ。 （ｄ） はんだ粉末が、インジウムを含むはんだ合金で
ある上記項（ａ）〜（ｃ）のいずれかに記載のクリーム
はんだ。 （ｅ） フラックスベース、溶剤及びチキソ剤を含むク
リームはんだ用フラックスであって、更に、アセチレン
アルコール系化合物を含有することを特徴とするクリー
ムはんだ用フラックス。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のクリームはんだは、
（１）はんだ粉末、（２）液状またはペースト状フラッ
クス、及び（３）アセチレンアルコール系化合物を含有
するものである。

【０００８】はんだ粉末としては、従来から用いられて
いる各種のはんだ合金を用いることができ、その合金組
成は特に限定はされない。例えば、はんだ合金として
は、従来公知の錫−鉛合金や、鉛フリーはんだとして開
発されている錫−銀合金、錫−亜鉛系合金等のはんだ合
金組成のもの；さらには前記はんだ合金に、銅、ビスマ
ス、インジウム、アンチモン等を添加したものなどを使
用できる。特に、はんだ合金が、インジウム等のフラッ
クス中の活性剤との反応性に富む成分を含む場合に、は
んだ合金とフラックス成分の反応を抑制できる点で、本
発明のクリームはんだは有効である。この様なインジウ
ムを含有するはんだ合金の具体例としては、合金中のイ
ンジウム含有量が０．０３〜５重量％程度のものを挙げ
ることができる。

【０００９】また、はんだ粉末の形状も特に限定される
ものではなく、真球、不定形及び両者の混合等、いずれ
の形状のはんだ粉末も使用できる。はんだ粉末の粒径に
ついては、特に限定はされないが、通常、平均粒径５〜
５０μｍ程度のものを用いることが好ましい。

【００１０】本発明のクリームはんだで用いるフラック
スとしては、一般に、クリームはんだ用フラックスとし
て使用されている各種の液状またはペースト状フラック
スを使用できる。当該フラックスは、通常、フラックス
ベース、溶剤、チキソ剤を含み、更に、必要に応じて、
活性剤等を含むものである。これらの各成分の組成比
は、各種用途に応じて適宜に調整される。通常、フラッ
クス全体を１００重量％として、フラックスベース３０
〜７５重量％程度、溶剤２０〜６０重量％程度、チキソ
剤１〜１０重量％程度、活性剤０〜２０重量％程度とす
ればよい。

【００１１】フラックスベースとしては、通常のクリー
ムはんだ用フラックスに配合されている成分、例えば、
ガムロジン、重合ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、
その他各種ロジン誘導体や、ポリエステル樹脂、ポリア
ミド樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂等の合成樹脂
等を用いることができる。

【００１２】溶剤としても、通常のクリームはんだ用フ
ラックスに配合されている溶剤、例えば、エチレングリ
コールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモ
ノブチルエーテル、ヘキシレングリコール、テルピネオ
ール等のアルコール類、安息香酸ブチル、アジピン酸ジ
エチル等のエステル類、ドデカン、テトラデセン等の炭
化水素類等を用いることができる。

【００１３】チキソ剤についても、通常のクリームはん
だ用フラックスに配合されているチキソ剤、例えば、硬
化ひまし油、蜜ロウ、カルナバワックス、ステアリン酸
アミド、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミド等
を使用することができる。

【００１４】活性剤としては、アミンのハロゲン化水素
酸塩、有機酸類、有機アミン類等の一般に知られている
活性剤を使用できる。アミンのハロゲン化水素酸塩の具
体例としては、ジエチルアミン臭化水素酸塩、シクロへ
キシルアミン塩酸塩等を挙げることができ、有機酸類の
具体例としては、アジピン酸、ステアリン酸、安息香酸
等を挙げることができ、有機アミン類の具体例として
は、へキシルアミン、ジオクチルアミン、トリエチルア
ミン等を挙げることができる。

【００１５】さらに、フラックス中には、酸化防止剤、
防黴剤、艶消し剤等の添加剤を配合することができる。

【００１６】本発明のクリームはんだに配合するアセチ
レンアルコール系化合物とは、アセチレン結合に隣接す
る炭素に水酸基が結合している構造を有する化合物をい
う。かかるアセチレンアルコール系化合物の具体例とし
ては、３−メチル−１−ブチン−３−オール、３−メチ
ル−１−ペンチン−３−オール、３，５−ジメチル−１
−ヘキシン−３−オール、２，５−ジメチル−３−ヘキ
シン−２，５−ジオール、２，４，７，９−テトラメチ
ル−５−デシン−４，７−ジオール、３，６−ジメチル
−４−オクチン−３，６−ジオール等があげられる。こ
れらの化合物は、一種単独又は二種以上混合して用いる
ことができる。

【００１７】アセチレンアルコール系化合物は、前記の
ような構造的な特徴により、三重結合周辺の電子密度が
非常に高く、高極性グループを形成しているため、クリ
ームはんだ中において金属への強い配向性を示し、はん
だ粉末の表面に配向して、はんだ粉末と活性剤（フラッ
クス成分）の接触を抑制すると考えられる。その結果、
はんだ粉末と活性剤の反応が抑制され、「皮張り」や
「ボソツキ」、粘度変化等の経時変化を生じないクリー
ムはんだを得ることができる。

【００１８】本発明のクリームはんだは、（１）はんだ
粉末、（２）液状またはペースト状フラックス、及び
（３）アセチレンアルコール系化合物を含有するもので
あり、アセチレンアルコール系化合物の使用量は、はん
だ粉末と液状またはペースト状フラックスの合計量１０
０重量部に対して、０．００５〜１重量部程度とすれば
良い。特に、アセチレンアルコール系化合物は、経時変
化防止効果の点から０．０１重量部程度以上とするのが
好ましい。また、アセチレンアルコール系化合物の使用
量が多くなりすぎると、他のフラックス成分である樹脂
分、活性剤分、チキソ剤分等の含有率が減少し、ダレに
よる印刷不良や、はんだのぬれ不良によるはんだ付け性
の低下、はんだボールの発生等の不良を生じる恐れがあ
るので、アセチレンアルコール系化合物の使用量は０．
５重量部程度以下とするのがより好ましい。はんだ粉末
と液状またはペースト状フラックスとの使用割合は、両
者の合計量を１００重量％として、はんだ粉末８０〜９
５重量％程度とフラックス５〜２０重量％程度とすれば
よい。

【００１９】クリームはんだの調製方法は特に制限され
ず、はんだ粉末、フラックス、及びアセチレンアルコー
ル系化合物を同時に混和する方法、フラックスとアセチ
レンアルコール系化合物を予め混合して、アセチレンア
ルコール系化合物を含有するフラックスを調製したの
ち、このフラックスとはんだ粉末を混和する方法、あら
かじめアセチレンアルコール系化合物をはんだ粉末表面
に吸着させて、これをフラックスと混和する方法等があ
げられる。

【００２０】特に、フラックスとアセチレンアルコール
系化合物を予め混合して、アセチレンアルコール系化合
物を含有するフラックスとして、はんだ粉末と混合する
方法が、アセチレンアルコール系化合物の分散性と配向
性の向上の点で好ましい。アセチレンアルコール系化合
物を含有するフラックスとする場合には、アセチレンア
ルコール系化合物を含むフラックス全体を１００重量％
として、フラックスベース３０〜７５重量％程度、溶剤
２０〜６０重量％程度、チキソ剤１〜１０重量％程度、
活性剤０〜２０重量％程度、アセチレンアルコール系化
合物０．０２５〜１０重量％程度とすればよい。

【００２１】本発明のクリームはんだは、常法に従っ
て、電子部品、電子モジュール、プリント配線板等の製
造時のリフローはんだ付け用のはんだ等として有効に用
いることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、各種はんだ粉末を使用
した場合にも、保管時や基板塗布後リフローまでの放置
時間中に、「皮張り」や「ボソツキ」、粘度変化等の経
時変化を生じることがないクリームはんだを提供するこ
とができる。その結果、本発明のクリームはんだは、使
用に際して良好な塗布・印刷性をもち、かつ良好なはん
だ付け性を発揮するものである。

【００２３】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく
説明する。 実施例１〜６および比較例１〜２ （１）フラックスの調製 下記表１及び表２に記載したロジン、溶剤、活性剤、チ
キソ剤及びアセチレンアルコール系化合物を容器に仕込
み、加熱溶解後、冷却して、フラックスを調製した。 （２）クリームはんだの調製 はんだ粉末として、粒径２０〜４０μｍのＳｎ−Ｐｂ合
金（６３ｗｔ％／３７ｗｔ％）又はＳｎ−Ｐｂ−Ｉｎ合
金（６３ｗｔ％／３５ｗｔ％／２ｗｔ％）を用い、はん
だ粉末９０．５重量部と上記（１）項で調製したフラッ
クス９．５重量部を容器にとり、攪拌してクリームはん
だを得た。 （３）クリームはんだの評価 ・皮張り 上記（２）で調製したクリームはんだを、容器中で２５
℃で１５日間保存した後、ガラス棒でクリームはんだ表
面に触れてみて、クリームはんだ表面の皮張りの有無を
評価した。 ・ぼそつき 皮張りの評価に使用したクリームはんだをガラス棒で攪
拌し、ぼそつきの有無を評価した。 ・粘度 上記（２）で調製したクリームはんだの初期状態と、保
存後のぼそつき評価に使用したクリームはんだの粘度を
測定した。粘度はスパイラル型粘度計（マルコム社製、
ＰＣＵ−２０５）を使用して、２５℃、１０ｒｐｍで測
定した。 ・印刷性 ２５℃で１５日間保存したクリームはんだをメタルマス
クを用いて、銅張り積層板上に印刷し、ローリング性、
かすれ等を評価した。 ・はんだ付け性 印刷性を評価した銅張り積層板を、ピーク温度２３０℃
でリフローし、クリームはんだのはんだ付け性を評価し
た。

【００２４】なお、それぞれの評価は次の基準で判定し
た。 ◎：非常に良好 ○：良好 △：使用可能 ×：不良

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000003609 株式会社豊田中央研究所 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ (71)出願人 591283040 ソルダーコート株式会社 愛知県名古屋市緑区鳴海町字長田75番地の １ (72)発明者 田中 俊 大阪府大阪市鶴見区鶴見１丁目１番９号 荒川化学工業株式会社研究所内 (72)発明者 石賀 史男 大阪府大阪市鶴見区鶴見１丁目１番９号 荒川化学工業株式会社研究所内 (72)発明者 吉岡 孝恭 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 石田 英樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 吉富 学 愛知県豊田市緑ヶ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 (72)発明者 横田 雄司 愛知県豊田市緑ヶ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 (72)発明者 須藤 栄一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 小島 広光 愛知県名古屋市緑区鳴海町字長田75−１ ソルダーコート株式会社内 (72)発明者 石黒 善伸 愛知県名古屋市緑区鳴海町字長田75−１ ソルダーコート株式会社内 Ｆターム(参考） 5E319 BB01 BB05 BB10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（１）はんだ粉末、（２）液状またはペー
   スト状フラックス、及び（３）アセチレンアルコール系
   化合物を含有するクリームはんだ。
2. 【請求項２】液状またはペースト状フラックスが、フラ
   ックスベース、溶剤、及びチキソ剤を含むものである請
   求項１に記載のクリームはんだ。
3. 【請求項３】アセチレンアルコール系化合物が、３−メ
   チル−１−ブチン−３−オール、３−メチル−１−ペン
   チン−３−オール、３，５−ジメチル−１−ヘキシン−
   ３−オール、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５
   −ジオール、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシ
   ン−４，７−ジオール及び３，６−ジメチル−４−オク
   チン−３，６−ジオールから選ばれた少なくとも一種で
   ある請求項１又は２に記載のクリームはんだ。
4. 【請求項４】はんだ粉末が、インジウムを含むはんだ合
   金である請求項１〜３のいずれかに記載のクリームはん
   だ。
5. 【請求項５】フラックスベース、溶剤及びチキソ剤を含
   むクリームはんだ用フラックスであって、更に、アセチ
   レンアルコール系化合物を含有することを特徴とするク
   リームはんだ用フラックス。