JPH0459078B2

JPH0459078B2 -

Info

Publication number: JPH0459078B2
Application number: JP60085266A
Authority: JP
Inventors: Sandai Iwasa; Yoichi Ooba
Original assignee: Asahi Chemical Laboratory Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Laboratory Co Ltd
Priority date: 1985-04-19
Filing date: 1985-04-19
Publication date: 1992-09-21
Also published as: KR860008701A; JPS61242790A; KR900007263B1

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野本発明は、半田付け用フラツクスに係り、特に
フラツクスを加熱して被半田付け基板の被半田付
け面に接触させることによりフラツクスの塗布と
被半田付け基板の予備加熱とを同時に行うことが
できるように、高温に加熱し得、しかも半田付け
性の良好な半田付け用フラツクスに関する。従来技術従来、主としてプリント配線基板（プリント基
板）の半田付けプロセスは、フラツクス塗布、予
備加熱、半田付け、冷却の順に行つていた。ここ
にフラツクスとしては、主に松やに系の樹脂にエ
チルアミンのような低級アミンの塩酸塩のような
活性剤を加え、イソプロピルアルコール（IPA）
のような溶剤に溶解した液状のものが用いられて
いた。フラツクスの作用は、主として活性剤によるプ
リント基板の金属回路表面及び半田付けされるべ
き電子部品の金属表面の酸化物の除去効果と、主
として松やに等の樹脂成分による半田の表面張力
低下効果と金属の酸化防止効果とからなることが
知られている。また液状フラツクスに用いられる
イソプロピルアルコールは、上記活性剤や樹脂成
分の溶解剤であるばかりではなく、プリント基板
への均一なぬれ性の付与と、フラツクスの付着量
をコントロールするための希釈剤としての作用を
持つている。そしてこのフラツクスは、通常発泡
状態でプリント基板に接触させて塗布されていた
が、常に常温でしか用いられていなかつた。次に予備加熱は、上記液状フラツクス中の溶剤
の除去と活性剤の活性化、更にプリント基板の予
熱とを目的として行われる。即ち、予備加熱によ
つて液体フラツクス中の溶剤を十分に揮発させる
ことにより次工程の半田付け時に高温の半田と接
触して溶剤が爆発的に揮発し、半田の均一なぬれ
性を妨げることを防ぐこと、活性剤の活性化をそ
の加熱により進行させること、更にプリント基板
それ自体の温度を上昇させ、半田温度との温度差
を少なくすることにより熱シヨツクを緩和するこ
とができるので、予備加熱条件は、一般にプリン
ト基板が40〜120度Ｃとなるように設定される。しかし、このようにフラツクス塗布装置におい
て常温のフラツクスを被半田付け基板に塗布し
て、別途予備加熱装置により被半田付け基板を加
熱するようにした従来の自動半田付け方法におい
ては、以下のような欠点があつた。 (1) 引火性の高い有機溶剤を含むフラツクスを泡
立てて塗布する工程と、その溶剤を加熱して除
去する工程とが連続して行われることから、引
火物と高温部との接近は避けられず、火災等の
危険が高かつた。 (2) 有機溶剤の蒸発に多くの熱量を必要とするば
かりでなく、被半田付け基板を加熱するにも多
大なエネルギを必要とするが、ヒータにより途
中の空気層を介して加熱する方法では、空気は
熱伝導率が小さく、密度が非常に小さいため熱
容量が小さいので、熱効率が低く、従つてヒー
タの出力を上げたり、ヒータの数を増やした
り、またヒータによる加熱時間を長くしたりす
る必要があり、この予備加熱のために大電力を
必要とし、予備加熱装置は、設備としてもかな
り大規模なものとなり、自動半田付け装置全体
の長さの約20％を占めていた。 (3) 被半田付け基板で、特に熱容量の大きいも
の、例えば多層の大型プリト基板等や、熱伝導
性の悪いもの、例えばセラミツクス基板等にお
いては、短時間で被半田付け基板を均一に加熱
することが極めて困難又は不可能であり、半田
付け不良の生じるおそれが非常に大きい。そしてこれらの欠点は、従来の半田付け用フラ
ツクスは有機溶剤を含むために長時間高温に加熱
できないことに起因するものである。また特開昭51−10159には、0.5〜2Nのリン酸
水溶液を用いる、サーミスタの電極とリード端子
との半田付けに用いる半田付け用フラツクスが開
示されているが、該従来例は、希釈剤として水溶
液を用いているため、半田付け用フラツクスを
100度Ｃ以上には加熱することができず、従つて
半田付け用フラツクス自体を加熱して予備加熱を
該フラツクスで行わせることはできないという欠
点があつた。目的本発明は、上記した従来技術の欠点を除くため
になされたものであつて、その目的とするところ
は、フラツクス自体を高温、例えば100〜150度Ｃ
に加熱し、これを基板に接触させて該基板を予備
加熱できるようにするため、活性剤としては150
度Ｃ付近までの温度で長期間加熱しても、分解し
たり変質したりせず、活性が低下しないで半田付
け温度において活性を有し、半田付け性の良好な
ものを用い、また該活性剤の希釈剤としては、活
性剤を溶解し、150度Ｃ付近までの温度において
長時間加熱しても、分解したり変質したりせず、
毒性がなく洗浄性がよく、かつ半田付け性がよい
ものを用いることによつて、長時間高温に加熱し
ておいて基板に塗布することでフラツクスの塗布
と該基板の予備加熱が同時に完了し、かつ半田付
け性が良好な半田付け用フラツクスを提供するこ
とである。また他の目的は、フラツクスを従来の
有機溶剤を用いたものに代えて、不燃性又は低引
火性で低蒸発性の希釈溶剤（希釈剤）に活性化温
度が該フラツクスの加熱温度よりも高く、該フラ
ツクスの加熱温度では安定な活性剤と、希釈剤や
活性剤との相溶性のよい添加成分とを溶解又は混
合したものを用い、フラツクス塗布装置にフラツ
クス加熱用のヒータを設け、該ヒータによりフラ
ツクスを加熱し、該加熱されたフラツクスを被半
田付け基板の被半田付け面に接触させ、フラツク
スの塗布と被半田付け基板の予備加熱とを同時に
行つて半田付けすることによつて、従来大電力を
必要としていた予備加熱装置を不要化又は小規模
化することを可能とし、電力消費の大幅な低減と
自動半田付け装置の長さの短縮化を図ることであ
る。また他の目的は、加熱媒体として空気を用い
ず、空気よりははるかに密度及び熱容量の大きい
液体フラツクスを加熱媒体として用いることによ
つて、被半田付け基板を加熱する際に熱効率を大
幅に向上させ、少ないエネルギで短時間にかつ均
一に被半田付け基板を所望の温度に加熱できるよ
うにすることである。更に他の目的は、フラツク
スに揮発性の高い有機溶剤を用いないことによつ
て、該有機溶剤を蒸発させる必要性をなくし、気
化熱によるエネルギ損失をなくすと共に、公害の
発生を防止し、また火災発生の危険性をなくすこ
とである。また他の目的は、加熱されたフラツクスによつ
て効率よく被半田付け基板が加熱されるようにす
ることにより、熱容量の大きい多層の大型プリン
ト基板や、熱伝導性の悪いセラミツクス基板等も
その板厚全体にわたつて短時間にかつ均一に加熱
できるようにすることであり、またこれによつて
半田付け工程における半田のぬれ性を向上させ、
これらの大型基板等の半田付け性能を飛躍的に向
上させることである。構成要するに本発明（第１発明）は、リン酸を活性
剤として含み、該リン酸と相溶性を有し該リン酸
の半田付け効果を低下させない水以外の不燃性の
液体で該リン酸を希釈した半田付け用フラツクス
であつて、該不燃性の液体は、トリクレジルフオ
スフエート、クレジルジフエニルフオスフエー
ト、トリブトキシエチルフオスフエート、ジブチ
ルアジペート、ジブチルジグリコールアジペート
及びジブチルマレエートから選ばれた１種又は２
種以上の混合物であることを特徴とするものであ
る。また本発明（第２発明）は、リン酸を活性剤と
して含み、該リン酸と相溶性を有し該リン酸の半
田付け効果を低下させないトリクレジルフオスフ
エート、クレジルジフエニルフオスフエート、ト
リブトキシエチルフオスフエート、ジブチルアジ
ペート、ジブチルジグリコールアジペート及びジ
ブチルマレエートから選ばれた１種又は２種以上
の混合物で前記リン酸を希釈し、かつこれらに相
溶して半田付け性を向上させるためのロジン、フ
エノール樹脂変成ロジン及び半田のぬれ拡がり速
度を向上させるための２，３ジブロムプロパノー
ルから選ばれた少なくとも１種のものを添加した
ことを特徴とするものである。以下本発明を実施例に基いて説明する。本発明
に係る半田付け用フラツクスは、フラツクス自体
を高温、例えば100〜150度Ｃに加熱し、これを基
板に接触させることから、次のような特性を具備
することが要求される。 (1) 活性剤としては、150度Ｃ付近までの温度で
長時間加熱しても分解したり、変質したりせ
ず、活性が低下しないで半田付け温度において
活性を有し、半田付け性が良好であること。 (2) 活性剤の希釈剤としては、活性剤を溶解し、
150度Ｃ付近までの温度において長時間加熱し
ても分解したり変質したりせず、半田付け性が
良好で、毒性がなく、洗浄性がよいこと。本発明半田付け用フラツクスにおいて、活性剤
としては上記(1)の条件を満足するものとしてリン
酸を選定した。リン酸には、オルトリン酸
（H₃PO₄）、ピロリン酸（H₄P₂O₇）、メタリン酸
（（HPO₃）ｎ）があるが、希釈剤への溶解性から
オルトリン酸、ピロリン酸が好ましく、半田付け
性では、オルトリン酸の方がピロリン酸よりやや
良好である。以下本発明で一般にリン酸と言う場
合は、オルトリン酸を指すものとする。一方、希釈剤としては、まず第１に、活性剤を
溶解し、半田付け性の良好なリン酸混合液を作る
耐熱性媒体であることが要求される。本発明で検
討した希釈剤は、フタル酸エステル系、脂肪酸エ
ステル系、マレイン酸及びフマル酸エステル系、
正リン酸エステル系の耐熱性（難燃性）可塑剤で
ある。そしてこれらのリン酸溶解性（希釈剤100重量
部にリン酸４重量部を添加し、120度Ｃにて１時
間加熱後の相溶性）及びこの混合物の数滴を30×
30mmの銅板上で250mgの半田塊と共に置き、250度
Ｃの半田浴上で30秒間加熱したときの半田のぬれ
拡がり面積から半田のぬれ性を評価した。この結
果を第１表に示す。なお第１表において、オルト
リン酸との相溶性及び半田ぬれ性の評価欄に、
◎、○、△、×とあるのは、夫々最良、良、中位、
不良を示す。この結果から正リン酸エステル系のものからは
トリブトキシエチルフオスフエート（TBXP）、
トリクレジルフオスフエート（TCP）、クレジル
ジフエニルフオスフエート（CDP）が、マレイ
ン酸エステル系のものからはジブチルマレエート
（DBM）が、脂肪酸エステル系のものからはジ
ブチルアジペート（DBA）、ジブチルジグリコー
ルアジペート（BXA）等

【表】が夫々選定された。正リン酸エステル系の可塑剤は、リン酸との相
溶性もよく、リン酸の活性作用を妨害しにくいこ
とがわかつたので、前述したトリブトキシエチル
フオスフエート、トリクレジルフオスフエート、
クレジルジフエニルフオスフエート以外に、トリ
スジクロロプロピルフオスフエート（CRP）と
含ハロゲン縮合リン酸エステルについて、180度
Ｃにて１時間（120度C64時間の加熱に相当する）
の熱処理を行い、色調と粘度変化を調べた。この
結果、トリブトキシエチルフオスフエート、トリ
クレジルフオスフエート及びクレジルジフエニル
フオスフエートはわずかに黄色に変化した以外は
粘度変化もなかつたのに対し、ハロゲンを含む正
リン酸エステルは液が褐色化し、著しい粘度上昇
が認められた。従つて、希釈剤としては、トリブトキシエチル
フオスフエート、トリクレジルフオスフエート、
クレジルジフエニルフオスフエート、ジブチルマ
レエート、ジブチルアジペート及びジブチルジグ
リコールアジペートを単独もしくは混合して用い
ることにした。リン酸と希釈剤の比は、リン酸／トリクレジル
フオスフエートの系で、５／100〜0.5／100の範
囲で検討した結果、第２表に示すように、希釈剤
100重量部に対し、リン酸は少なくとも１重量部
以上、好ましくは３重量部以上必要であることが
わかつた。

【表】またリン酸と上記希釈剤以外に、各種の添加物
について検討したが、２，３ジブロムプロパノー
ルは半田付け温度付近で分解し、ガスを発生する
ことにより、半田付けフラツクスに撹拌効果を付
与し、結果として半田のぬれ性及びぬれ速度を高
める働きをすることが判明した。また従来のフラ
ツクスに用いられているロジン及びフエノール樹
脂変成ロジンも添加することができることがわか
つた。作用本発明は、上記のように構成されており、以下
その作用について説明する。本発明に係る上記の
半田付け用フラツクスは、イソプロピルアールコ
ール等の可燃性で揮発性の有機溶剤を含まず、ま
た耐熱性の大きいリン酸及び同様な希釈剤からな
るため、自動半田付け装置のフラクサタンクの底
部にヒータを設けてフラツクスを高温、例えば
100〜150度Ｃに加熱しておいて、基板に該フラツ
クスを塗布すると同時にこれを所望の温度に速か
に、例えば従来のプレヒータによる予熱に比べて
１／４〜1/6の時間で加熱することができ、しかも基
板が相当板厚の大きい場合であつても各部が均一
に加熱される。この場合において、フラツクスは
変色、分解、変質したりせず、悪臭や有毒蒸気を
発生することもなく、また発火による火災発生の
危険性もない。また半田付けにおいては、基板の
各部が十分にかつ均一に加熱されているので、半
田付け性が良好で、特に半田のぬれ性が優れてい
る。効果本発明は、上記のように構成され、作用するも
のであるから、フラツクス自体を高温、例えば
100〜150度Ｃに加熱し、これを基板に接触させて
該基板を予備加熱できるようにするため、活性剤
としては、150度Ｃ付近までの温度で長時間加熱
しても、分解したり変質したりせず、活性が低下
しないで半田付け温度において活性を有し、半田
付け性が良好なものを用い、また該活性剤の希釈
剤としては、活性剤を溶解し、150度Ｃ付近まで
の温度において長時間加熱しても、分解したり変
質したりせず、毒性がなく洗浄性がよく、かつ半
田付け性がよいものを用いたので、長時間高温に
加熱しておいて基板に塗布することでフラツクス
の塗布と該基板の予備加熱が同時に完了し、かつ
半田付け性が良好な半田付け用フラツクスを提供
し得る効果がある。またフラツクスを従来の有機
溶剤を用いたものに代えて、不燃性又は低引火性
で低蒸発性の溶剤に活性化温度が該フラツクスの
加熱温度よりも高い、該フラツクスの加熱温度で
は安定な活性剤と溶剤や活性剤との相溶性のよい
添加成分とを溶解又は混合したものを用い、フラ
ツクス塗布装置にフラツクス加熱用のヒータを設
け、該ヒータによりフラツクスを加熱し、該加熱
されたフラツクスを被半田付け基板の被半田付け
面に接触させ、フラツクスの塗布と被半田付け基
板の予備加熱とを同時に行つて半田付けすること
ができるようになるため、従来大電力を必要とし
ていた予備加熱装置を不要化又は小規模化するこ
とを可能とし、電力消費の大幅な低減と自動半田
付け装置の長さの短縮化を図ることができる効果
があ。また加熱媒体として空気を用いず、空気よ
りはるかに密度及び熱容量の大きい液体フラツク
スを加熱媒体として用いることができるので、被
半田付け基板を加熱する際の熱効率を大幅に向上
させ、少ないエネルギで短時間にかつ均一に被半
田付け基板を所望の温度に加熱できるという効果
が得られる。更には、フラツクスに可燃性で揮発
性の有機溶剤を用いないので済むので、該有機溶
剤を蒸発させる必要性がなくなり、気化熱による
エネルギ損失をなくすと共に、公害の発生を防止
し、また火災発生の危険性をなくすことができる
効果がある。また加熱されたフラツクスによつて効率よく被
半田付け基板が加熱されるようになるので、熱容
量の大きい多層の大型プリント基板や、熱伝導性
の悪いセラミツクス基板等もその板厚全体にわた
つて短時間にかつ均一に加熱できるようになり、
またこの結果半田付け工程における半田のぬれ性
を向上させ、これらの大型基板等の半田付け性能
を飛躍的に向上させることができる効果がある。実施例１第３表に示す組性の半田付け用フラツクスを作
成し、メニスコグラフによりフラツクス特性を評
価した。この結果、市販フラツクス（従来品）に
比べて特に黄銅、ニツケルに対し優れた半田付け
性を持つフラツクスが得られることが判明した。

【表】＊相対付着力は、ぬれ付着力の相対値で、この
値が大きいほどぬれ付着力が大きいこ
とを示す。全くぬれない場合には、この値は−(
マイナス)になる。

Claims

【特許請求の範囲】１リン酸を活性剤として含み、該リン酸と相溶
性を有し該リン酸の半田付け効果を低下させない
水以外の不燃性の液体で該リン酸を希釈した半田
付け用フラツクスであつて、該不燃性の液体は、
トリクレジルフオスフエート、クレジルジフエニ
ルフオスフエート、トリブトキシエチルフオスフ
エート、ジブチルアジペート、ジブチルジグリコ
ールアジペート及びジブチルマレエートから選ば
れた１種又は２種以上の混合物であることを特徴
とする半田付け用フラツクス。２リン酸を活性剤として含み、該リン酸と相溶
性を有し該リン酸の半田付け効果を低下させない
トリクレジルフオスフエート、クレジルジフエニ
ルフオスフエート、トリブトキシエチルフオスフ
エート、ジブチルアジペート、ジブチルジグリコ
ールアジペート及びジブチルマレエートから選ば
れた１種又は２種以上の混合物で前記リン酸を希
釈し、かつこれらに相溶して半田付け性を向上さ
せるためのロジン、フエノール樹脂変成ロジン及
び半田のぬれ拡がり速度を向上させるための２，
３ジブロムプロパノールから選ばれた少なくとも
１種のものを添加したことを特徴とする半田付け
用フラツクス。