JPH0542388A

JPH0542388A - フラツクス組成物

Info

Publication number: JPH0542388A
Application number: JP20421391A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hagio; 浩一萩尾; Hideo Chagi; 英雄茶木; Toshiaki Ogura; 利明小倉; Tsuneji Niwa; 恒二丹羽
Original assignee: NIPPON GENMA KK
Current assignee: NIPPON GENMA KK
Priority date: 1991-08-14
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】電子部品等のはんだ付において良好なはんだ
付性を有し、無洗浄に適応できるよう、はんだ付後のフ
ラックス残渣が少なく、高信頼性を有し、かつチェッカ
ーピンのコンタクトが良好なフラックス組成物を提供す
る。【構成】樹脂および活性剤を含有し、さらにヒドロキ
シル基を２個以上有するフェノール系化合物を含有する
フラックス組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品等のはんだ付に
用いるフラックス組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】フラックスは、はんだ付において、金属
基材表面の酸化物の溶解除去、加熱中の再酸化防止、あ
るいははんだの表面張力を低下させてぬれ性を向上させ
はんだ付を良好にする目的で用いられる。フラックスは
樹脂、活性剤およびその他の添加物を含有する組成物で
ある。フラックスは一般的に金属基材表面に塗布、浸
漬、コテ付けして用いるが、はんだにフラックスを予め
塗布やクラッドしてプリフォームはんだに使用されるこ
ともある。電子部品等の非常に細かい部分のはんだ付に
おけるフラックス組成物として、粉末はんだと混練した
クリームはんだがある。これをプリント基板上へ印刷し
て使用することが多い。

【０００３】クリームはんだは主として高密度実装に用
いられる。プリント基板上へクリームはんだを印刷し、
その上へ部品を載せ１２０〜１５０℃の熱風中を１〜３
分通し、次に２４０℃の熱風中を１分間通してはんだ付
を完成させる。クリームはんだとしては印刷特性や吐出
特性が優れ、吐出物にニジミやダレを生じないことが要
求される。このためにフラックス組成物は、非晶質であ
って適度な粘性をもつことが必要である。

【０００４】電子部品等のプリント基板は近年ますます
小型化される傾向があり、部品の微小化、実装密度の上
昇、高度集積化が進められ、電子材料の電極間距離やパ
ターンの間隔はますます狭くなっている。従って従来の
はんだ付性、非腐食性、ぬれ性に加えて高い絶縁性の確
保、接合強度に関してフラックス組成物に対して高度な
要請がなされるに至っている。

【０００５】電子部品の分野において、フラックス組成
物としては、従来からアビエチン酸などを主成分とする
ロジン系フラックスが主として使用されている。これは
ロジン、グリコールエーテル、油脂、および活性剤とし
て塩酸アミンを含むものである。しかし従来のロジン系
フラックスはフラックス残渣がはんだ付後に残りやす
く、クリームはんだでははんだボールの生成が起こり、
ピンコンタクト不良や腐食、短絡などの原因となり信頼
性の低下や不良を招く。このためはんだ付の後フラック
ス残渣の除去のため、ハロゲン系溶剤による洗浄が施さ
れている。

【０００６】本明細書中、「信頼性」という語は、はん
だ付後の劣化、腐食等はんだ付の確実性に対する信頼性
を意味する。

【０００７】

【従来技術の問題点】地球をとりまくオゾン層の破壊や
地下水の汚染等の重篤な公害問題を引き起こすために、
従来使用されてきたフロン系、ハロゲン系溶剤の使用が
制限され、水洗浄、代替洗浄液による洗浄から無洗浄へ
と移行されつつある。しかし無洗浄の場合フラックス残
渣の存在が障害となり、チェッカーピンのコンタクト不
良を引き起こす結果となる。

【０００８】高信頼性確保のためには、一般的に弱活性
化ロジン、いわゆるＲＡＭタイプが使用されている。こ
のタイプのフラックスは被はんだ部へのぬれ性が十分で
なく、またフラックス残渣によるチェッカーピンコンタ
クトの不良が起こり易かった。

【０００９】残渣を減らすためにフラックス組成物から
ロジンを全く除いてしまうとはんだ付性が著しく悪くな
り、実際の使用に耐えないものとなる。そこでフラック
スのはんだ付性、非腐食性、ぬれ性を保持しつつロジン
の量を減らし、無洗浄下においてピンコンタクト性の高
い、低残渣フラックス組成物が望まれている。

【００１０】チェッカーピンコンタクト不良を防止する
には、はんだ付け後の残渣量を減少させればよく、フラ
ックス組成物がはんだ付時に蒸発、揮散するものであれ
ばよい。また一方でフラックス組成物は、はんだへの酸
供給源としてはんだ付終了まで共存しなくてはならな
い。このため、はんだ付に必要な性質を保持しつつ、は
んだ付の最終段階で加熱によりすみやかに蒸発するフラ
ックス組成物が望まれる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは様々な材料
に関する試験の結果、フェノール系化合物の使用によっ
て優れたフラックス組成物を得ることを見いだした。即
ち本発明は樹脂および活性剤を含有しさらにヒドロキシ
ル基を２個以上含有するフェノール系化合物を含有する
フラックス組成物に関する。

【００１２】本発明に用いられる特徴的成分であるヒド
ロキシル基を２個以上含有するフェノール系化合物とし
ては、それ自体固体状のもので所定温度で昇華するもの
が好ましい。ヒドロキシル基の数は２〜４個、特に２個
のものが好ましく、単環、縮合環、部分飽和縮合環式フ
ェノール化合物であってよく、フェニル基、ベンジル
基、アルキル基等が置換していてもよい。フェノール系
化合物の総炭素数は６〜１８が好ましく、特に６〜１２
のものが好ましい。炭素数が１８を越えると蒸発しにく
くなり好ましくない。

【００１３】本発明に用いられるフェノール系化合物の
うち特に好ましい化合物は下記一般式：

【化１】［式中Ｒ₁およびＲ₂はそれぞれ独立して同一または異な
る水素、側鎖を有していてもよい飽和または不飽和の脂
肪族炭化水素基を示す。］で表される化合物である。

【００１４】フェノール系化合物のうち、特に典型的な
例は昇華温度が１４０〜２６０℃、特に１６０〜２３０
℃の化合物である。具体的にはハイドロキノン、カテコ
ール、レゾルシン、2,5-ジ-tert-ブチルハイドロキノン
等である。

【００１５】本発明のフラックス組成物に使用するフェ
ノール系化合物は固体で、溶剤に溶かせば高粘調な液体
になることから、適当な硬さと疎水性を維持しながらフ
ラックス中のロジン等の固体成分を減少させることが可
能である。また溶剤に溶かすと粘着性を有するので、ク
リームはんだとして使用する場合には良好な印刷性およ
び粘着性が得られる。図２にハイドロキノンのＴＧ曲線
を示すように、図１のロジンと比べて蒸発しやすいた
め、この化合物を添加し、ロジンの量を減らすことによ
ってフラックス残渣を従来品より減らすことができる。
また酸化防止作用を有することから、金属や樹脂の酸化
防止にも貢献する。酸化防止剤としてのフェノール系化
合物の使用としては、ＢＨＴ（ブチル化ヒドロキシトル
エン）をフラックス組成物へ添加して良好な結果を得て
いる例がある。

【００１６】本発明に用いるフェノール系化合物は、ク
リームはんだのみならずヤニ入りはんだ、プリフォーム
はんだ用フラックスあるいは液状フラックスの添加剤あ
るいは主成分として使用することができる。

【００１７】本発明のはんだ付用フラックス組成物中の
フェノール系化合物の配合量はフラックスの種類、用途
により異なる。クリームはんだ用フラックスの場合はフ
ラックス全量の３〜６０重量％、好ましくは１０〜４０
重量％である。ヤニ入りはんだ用フラックスの場合は３
〜８０重量％、より好ましくは１５〜６０重量％であ
る。プリフォームはんだ用フラックスの場合は３〜８０
重量％、より好ましくは１５〜６０重量％である。液状
フラックスの場合には３〜５０重量％、より好ましくは
１０〜２０重量％である。

【００１８】本発明のフラックス組成物に配合される樹
脂および活性剤は、従来のはんだ付用フラックスに常用
される一般成分であってよい。その配合量は使用成分、
用途に基づいて適宜選定される。樹脂としては例えばロ
ジン、不均化ロジン、水素添加ロジン、マレイン化ロジ
ン、重合ロジンなどが例示され、その配合量はクリーム
はんだ用フラックスの場合、全フラックス重量の５〜８
０重量％、より好ましくは１０〜５０重量％である。ヤ
ニ入りはんだ用フラックスの場合、３〜８０重量％、よ
り好ましくは１５〜６０重量％である。プリフォームは
んだ用フラックスの場合、３〜８０重量％、より好まし
くは１５〜６０重量％である。液状フラックスの場合、
３〜５０重量％、より好ましくは１０〜２０重量％であ
る。活性剤としては例えば、含窒素塩基のハロゲン化水
素塩、有機酸塩、有機酸、アミノ酸等が例示される。そ
の配合量はクリームはんだ用フラックスの場合、全フラ
ックス重量の０〜１０重量％、より好ましくは０.２〜
４重量％である。ヤニ入りはんだ用フラックスの場合、
０〜１０重量％、より好ましくは０.２〜４重量％であ
る。プリフォームはんだ用フラックスの場合、３〜８０
重量％、より好ましくは１５〜６０重量％である。液状
フラックスの場合、３〜５０重量％、より好ましくは１
０〜２０重量％である。

【００１９】本発明のフラックス組成物をクリームはん
だ用フラックス、プリフォームはんだ用フラックス、液
状フラックスとして調整するときは、常法のごとく溶剤
や粘度調整剤を用いてもよい。これらの含有量は使用成
分、用途に基づいて適宜選定される。溶剤としては、有
機溶剤、アルコール類、脂肪族および芳香族炭化水素類
縁体、テルペン類、エステル、エーテル類、グリコール
エーテル類が例示され、その配合量はクリームはんだ用
フラックスの場合、全フラックス重量の５〜８０重量
％、より好ましくは３０〜７０重量％である。プリフォ
ームはんだ用フラックスの場合、０〜４０重量％、より
好ましくは０.１〜１０重量％である。液状フラックス
の場合、１０〜９０重量％、より好ましくは３０〜７０
重量％である。また粘度調整剤としては本発明のフェノ
ール系化合物も一種の粘度調整剤と考えられるが、その
他に硬化ヒマシ油等のワックス類、超微粒子シリカ等が
例示される。これらの配合量は使用成分、用途によって
適宜選択される。

【００２０】さらに本発明のフラックス組成物には、酸
化防止剤（例えば2,6,-ジ-t-ブチル-P-クレゾール
等）、可塑剤（例えばフタール酸ジオクチル等）、およ
び消泡剤（例えばシリコン系消泡剤等）等、常套の添加
剤を適宜配合してもよい。本発明のフラックス組成物
は、ロジンの一部として二重結合を有するアルケニルコ
ハク酸を含有していても良い。フェノール系化合物とア
ルケニルコハク酸を併用することにより、フラックス組
成物の蒸発がよりシャープになり、溶融も速やかになる
ことから、２次凝集が迅速に起こり、回路の短絡の原因
となりやすいはんだボールの形成を防ぎ、良好なピンコ
ンタクト性を得ることができる。

【００２１】アルケニルコハク酸とフェノール系化合物
の含有量は、フラックス組成物の種類、用途によって適
宜選択される。クリームはんだ用フラックスの場合は、
アルケニルコハク酸が全フラックス重量の５〜４０重量
％、好ましくは１０〜２０重量％、フェノール系化合物
が５〜８０重量％、好ましくは１５〜６０重量％であ
る。ヤニ入りはんだ用フラックスの場合はアルケニルコ
ハク酸が全フラックス重量の５〜８０重量％、好ましく
は３０〜８０重量％、フェノール系化合物が１０〜９０
重量％、好ましくは３０〜８０重量％である。プリフォ
ームはんだ用フラックスの場合にはアルケニルコハク酸
が全フラックス重量の５〜８０重量％、好ましくは３０
〜８０重量％、フェノール系化合物が１０〜９０重量
％、好ましくは３０〜８０重量％である。液状フラック
スの場合にはアルケニルコハク酸が全フラックス重量の
１〜８０重量％、好ましくは５〜４０重量％、フェノー
ル系化合物が１〜６０重量％、好ましくは５〜４０重量
％である。

【００２２】

【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳細に説明
する実施例１〜６および比較例１〜４について表１に示すそ
れぞれの処方によりフラックスを調製する。実施例１，
２，５，６および比較例１，２については粉末はんだ
（Ｓｎ／Ｐｂ＝６３／３７；２５０〜４００メッシュ）
をフラックス含有量が１０％になるよう混練したクリー
ムはんだである。実施例３および比較例３はヤニ入りは
んだ用フラックスである。実施例４および比較例４は液
状フラックスである。

【００２３】

【表１】

【００２４】以上から得られたはんだの粘度安定性、印
刷性、粘着性、はんだ付き性、腐食性、絶縁性、リフロ
ー後の残渣量、チェッカーピン試験についてその特性を
比較した。試験方法および評価は以下の通りである。

【００２５】粘度安定性：常温で１ケ月以上放置したと
きの粘度をブルックフィールド粘度計で測定。Ａ：殆ど変化なし，Ｂ：使用可能な程度の変化あり，
Ｃ：使用不能な程度の変化あり印刷性：ピッチパターン 0.65mm、開口部 0.3×3.0m
m，t=0.2mm に対するヌケ性Ａ：優れている，Ｂ：使用可能な範囲，Ｃ：使用不可粘着性：クリームはんだ塗布後、チップ部品のマウント
可能時間Ａ：１２時間可能，Ｂ：６時間可能，Ｃ：６時間不可はんだ付性：不活性雰囲気中、Ｏ₂濃度500ppmにおける
酸化処理銅板に対するはんだ付Ａ：優れている，Ｂ：使用可能，Ｃ：悪い腐食性：ＪＩＳＺ３１９７銅板腐食試験Ａ：合格，Ｂ：不合格絶縁性：ＪＩＳＺ３１９７絶縁抵抗試験Ａ：１０¹¹Ω以上，Ｂ：１０⁹Ω以上１０¹¹未満，Ｃ：
１０⁹未満リフロー後の残渣量：フラックス分のうち残渣として残
る量Ａ：１５％未満，Ｂ：１５％以上３０％未満，Ｃ：３０
％以上チェッカーピン試験：チェッカーピンを２０ｇの力では
んだ付部 φ1.2mmに当てたときの導電率Ａ：９０％以上，Ｂ：７０％以上９０％未満，Ｃ：７０
％未満結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】

【発明の効果】フェノール系化合物を使用することによ
り従来品よりフラックス残渣がきわめて少なく、高信頼
性で、良好なチェッカーピンコンタクト性を示すフラッ
クス組成物を提供する。よって、本発明のフラックス組
成物を使用することにより、高い生産性と信頼性を得る
ことができ、プリント基板の大量生産に適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロジンのＴＧ曲線

【図２】ハイドロキノンのＴＧ曲線

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【手続補正書】

【提出日】平成３年９月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】高信頼性確保のためには、一般的に弱活性
化ロジン、いわゆるＲＭＡタイプが使用されている。こ
のタイプのフラックスは被はんだ部へのぬれ性が十分で
なく、またフラックス残渣によるチェッカーピンコンタ
クトの不良が起こり易かった。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【化１】［式中Ｒ_１およびＲ_２（まそれぞれ独立して同一または
異なる水素、側鎖を有していてもよい飽和または不飽和
の脂肪族炭化水素基を示す。］で表される化合物であ
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】

【表１】

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】粘度安定性：常温で１ケ月以上放置したと
きの粘度をブルックフィールド粘度計で測定。Ａ：殆ど変化なし，Ｂ：使用可能な程度の変化あり，
Ｃ：使用不能な程度の変化あり印刷性：ピッチパターン０．６５ｍｍ、開口部０．
３×３．０ｍｍ，ｔ＝０．２ｍｍに対するヌケ性Ａ：優れている，Ｂ：使用可能な範囲，Ｃ：使用不可粘着性：クリームはんだ塗布後、チップ部品のマウント
可能時間Ａ：１２時間可能，Ｂ：６時間可能，Ｃ：６時間不可はんだ付性：不活性雰囲気中、Ｏ_２濃度５００ｐｐｍに
おける酸化処理銅板に対するはんだ付Ａ：優れている，Ｂ：使用可能，Ｃ：悪い腐食性：ＪＩＳＺ３１９７銅板腐食試験Ａ：合格，Ｂ：不合格絶縁性：ＪＩＳＺ３１９７絶縁抵抗試験Ａ：１０^１１Ω以上，Ｂ：１０^９Ω以上１０^１１未満，
Ｃ：１０^９未満リフロー後の残渣量：フラックス分のうち残渣として残
る量Ａ：１５％未満，Ｂ：１５％以上３０％未満，Ｃ：３０
％以上チェッカーピン試験：チェッカーピンを２０ｇの力では
んだ付部 φ１．２ｍｍに当てたときの通電率Ａ：９０％以上，Ｂ：７０％以上９０％未満，Ｃ：７０
％未満結果を表２に示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小倉利明大阪府大阪市淀川区三津屋中３丁目８番10 号株式会社ニホンゲンマ内 (72)発明者丹羽恒二大阪府大阪市淀川区三津屋中３丁目８番10 号株式会社ニホンゲンマ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂および活性剤を含有し、さらにヒド
ロキシル基を2個以上含有するフェノール系化合物を含
有するフラックス組成物
【請求項２】フェノール系化合物の総炭素数が６〜１
８である第１項記載のフラックス組成物。
【請求項３】アルケニルコハク酸を含有する第１項記
載のフラックス組成物。
【請求項４】フェノール系化合物がハイドロキノン、
カテコール、レゾルシン、2,6-ジ-tert-ブチルハイドロ
キノンである第１項記載のフラックス組成物。