JPH06344184A

JPH06344184A - はんだ用フラックス組成物

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Publication number: JPH06344184A
Application number: JP14043993A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Teraoka; 潔寺岡; Toshiaki Ogura; 利明小倉
Original assignee: NIPPON GENMA KK
Current assignee: NIPPON GENMA KK
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1994-12-20
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JP3313825B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ロジンに代わる成分を有するはんだ付け用フ
ラックス組成物を提供する。【構成】環状ケトンを単独で、またはビニル化合物、
ジエン類、オレフィン類およびアミン類からなる群から
選択される化合物の存在下で酸化、開環、重合して得ら
れるカルボン酸もしくは多価カルボン酸、そのエステル
およびこれらの混合物からなる群から選択される有機酸
またはエステルを含有するはんだ用フラックス組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体基板等のはんだ付
けに有用なはんだ用フラックス、フラックス含有はんだ
製品およびフラックスはんだ製品を用いたはんだ付方
法、フラックスおよびはんだ製品を使用したはんだ付基
板部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】フラックスははんだ付けにおいて金属基
板表面の酸化物の溶解除去、加熱中の酸化防止あるいは
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。フラックスは通
常、樹脂、活性化剤およびその他の添加剤を含有する組
成物である。固体または液体のフラックスは一般に金属
基板表面に塗布、浸漬、こて付けして用いる。電子部品
等の非常に細かい部分のはんだ付けには、フラックスを
ワイヤー中に含有させたやに入りはんだやはんだ粉とま
ぜてペースト状としたクリームはんだ等として使用され
る。

【０００３】プリント基板は近年ますます小型化され、
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
狭くなっており、高い信頼性が求められている。電子部
品の分野において、フラックス組成物として従来からア
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。ロジンは耐熱性、安全性、経済
性に優れており、大量に使用されている。しかし、従来
のロジン系フラックスはフラックスの残渣がはんだ付け
後に残り、短絡、信頼性の低下を招く。信頼性確保のた
めにハロゲン系溶剤で洗浄されていたが、近年のオゾン
層の破壊や地下水の汚染等の公害問題から使用が規制さ
れつつあり、基板の無洗浄化も検討されている。さら
に、森林資源の減少と賃金の上昇によるロジン資源の減
少傾向があり、天然資源に頼らないフラックス材料が求
められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はロジンに代わ
る成分を有するはんだ付け用フラックス組成物を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は環状ケ
トンを単独で、またはビニル化合物、ジエン類、オレフ
ィン類およびアミン類からなる群から選択される化合物
の存在下で酸化、開環、重合して得られるカルボン酸も
しくは多価カルボン酸、そのエステルおよびこれらの混
合物からなる群から選択される有機酸またはエステルを
含有するはんだ用フラックス組成物に関する。

【０００６】本発明のフラックス組成物に用いる有機酸
またはエステルは、環状ケトンをフェントン試薬により
開環重合して得る。シクロヘキサノンを過酸化水素と第
一鉄塩の溶液であるフェントン試薬で処理すると、下式
に示すごときラジカルが生成する：

【化２】

【０００７】このラジカルのヒドロキシル基をさきにメ
トキシ基に変えておき、ラジカルのカップリングによっ
て二塩基酸のジメチルエステルを得る。本発明のフラッ
クス組成物にはこうして得られたジメチルエステルをそ
のまま用いてもよいが通常はこれらを適当な試薬により
加水分解して多価カルボン酸としたものを用いる。ま
た、一旦多価カルボン酸としたものを、所望により適当
なアルコールを用いて再度エステル化して用いてもよ
い。

【０００８】上記のような環状ケトン類の酸化、開環、
重合によって多価カルボン酸は

【化３】のごとき混合物として得られる。この混合物は必要に応
じて分別結晶法により直鎖状化合物と分岐鎖状化合物に
容易に分離することができる。

【０００９】本発明の有機酸またはエステルの原料とし
て用いられる環状ケトンとしては、シクロヘキサノン、
アルキルシクロヘキサノン等が挙げられる。

【００１０】本発明のエステルとしては、好ましくはメ
チルエステル、エチルエステル、ブチルエステル、グリ
セリンエステル、ペンタエリスリトールエステル等のエ
ステルである。

【００１１】本発明の有機酸またはエステルは、オレフ
ィン類、ジエン類、ビニル化合物等、不飽和化合物の存
在下で環状ケトン類の開環重合反応を行って得たもので
あってもよい。このように分子内に二重結合を有する化
合物の存在下で開環重合を行うと、オレフィン等の１〜
２分子が間に挟まれ、カルボキシル基がその両端に付加
した二塩基酸が得られる。例えば、ブタジエンの存在下
にシクロヘキサノンを反応させ、その後に加水分解を行
うと式：

【化４】に示されるごとき二塩基酸の混合物が得られる。また、
得られた不飽和化合物は所望により水素を付加して式：

【化５】に示すごとき飽和化合物とすることもできる。水素を付
加する場合にはジメチルエステルの加水分解の前に行
う。得られた混合物は必要に応じて分別結晶法等によっ
て分離すればよい。

【００１２】その他の分子内に二重結合を有する化合物
の存在下で環状ケトンの酸化開環重合により得られる本
発明の有機酸またはエステルの例としては、スチレンの
存在下にシクロヘキサノンを開環重合した場合は、

【化６】が、またマレイン酸の存在下にシクロヘキサノンを開環
重合した場合は、

【化７】が、さらにイソプレンの存在下にシクロヘキサノンを開
環重合した場合は、

【化８】がそれぞれ得られる。

【００１３】本発明の有機酸またはエステルの合成に用
いる分子内に二重結合を有する化合物は、ビニルモノマ
ーとしてはハロゲン化ビニル、ビニルエーテル、ビニル
エステル；ジエン類としてはブタジエン、オクタジエ
ン、シクロペンタジエン等、好ましくはブタジエン；オ
レフィン類としてはプロペン、ブテン、ペンテン、イソ
プレン等、好ましくイソブテンが挙げられる。

【００１４】また、本発明の有機酸またはエステルは、
環状ケトンの開環重合をアミン類の存在下に行って得ら
れるアミド等を含有していてもよい。アミン類としては
メチルアミン、エチルアミン、エチレンジアミン、トリ
エチレンテトラミン、ヘキサメチレンジアミンである。

【００１５】本発明の有機酸またはエステルは炭素原子
数が１０〜３０、より好ましくは１２〜２２である。炭
素原子数が１０未満の場合には蒸発が早く、また炭素原
子数が３０を越えるとはんだ付け性が劣る。

【００１６】本発明のフラックス組成物に用いる化合物
はナイロンの原料として石油留分より工業的に安価に大
量生産されるシクロヘキサノン類を原料とするため、価
格、品質ともに安定して供給することができる。

【００１７】本発明の化合物は、合成条件および原材料
の選択により二重結合の有無や側鎖の有無を調節し、液
体から固体まで自由に変化させることができ、所望の粘
性を得ることができる。このため、本発明のフラックス
組成物は様々なはんだ付け方法およびはんだ製品に利用
することができる。

【００１８】本発明のはんだ付用フラックス組成物中の
有機酸化合物の配合量はフラックスの種類、用途により
異なる。クリームはんだの場合はフラックス全量の０.
００１〜２０重量％、好ましくは０.０２〜５重量％で
ある。ヤニ入りはんだの場合は０.００１〜６重量％、
より好ましくは０.０１〜２重量％である。通常の液状
フラックスの場合には０.０１〜１００重量％、より好
ましくは０.１〜５０重量％である。

【００１９】本発明のフラックス組成物に配合される樹
脂および活性化剤は、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。

【００２０】樹脂としては例えばロジン、あるいは不均
化ロジン、水素添加ロジン、マレイン化ロジン、重合ロ
ジンなどの変性ロジン等が例示される。ロジンに代わる
熱可塑樹脂として、スチレン−マレイン酸樹脂やＣ５、
Ｃ９樹脂が追及されたが、作業性、耐熱性、酸価、安全
性、臭い等で満足できるものではない。例えばスチレン
系樹脂は加熱によりスチレンが有毒な分解ガスを生じ、
また酸価を持たないため、フラックス作用を示さない等
の欠点を有する。テルペン樹脂、クマロン樹脂、Ｃ５，
Ｃ９樹脂、スチレン系樹脂、エチレン酢酸ビニルコポリ
マー、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルテルペ
ン、ポリブテン等の多くの樹脂は酸価を持たないために
フラックス作用がなく、はんだ付けすることができな
い。

【００２１】ロジン類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０〜９９.９重量
％、より好ましくは５０〜８５重量％である。ヤニ入り
はんだ用フラックスの場合、０〜９９.９重量％、より
好ましくは０〜９９重量％である。液状フラックスの場
合、０〜９９.５重量％、より好ましくは０〜５０重量
％である。

【００２２】活性化剤としては例えば、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０〜２０重量％、より好ましく
は０〜１重量％である。ヤニ入りはんだ用フラックスの
場合、０〜２０重量％、より好ましくは０〜２重量％で
ある。液状フラックスの場合、０〜２０重量％、より好
ましくは０〜２重量％である。

【００２３】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、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、ブチルカルビトー
ル、プロピレングリコールモノフェニルエーテルが例示
され、その配合量は使用成分、用途により適宜選択すれ
ばよい。また粘度調整剤としては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すればよい。

【００２４】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。

【００２５】以下実施例を用いて本発明をさらに詳細に
説明する。フラックスの配合と特性表１に示した実施例１および比較例１〜８の各フラック
スを調製し、その性質を調べた。配合量の数値はすべて
重量％である。実施例１の発明の有機酸はＣ₂₂の飽和２
塩基酸である。評価した性質は以下の通りである。広がり率：ＪＩＳ基準に基づいて測定した。臭い：２０歳代の男女各４人に評価してもらう。アルカリ洗浄：市販の電子材料用アルカリ洗浄剤を用い
て行った。結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】ヤニ入りはんだの配合例とその特性表２に示した実施例２、３および比較例９のヤニ入りは
んだを調製し、その性質を調べた。用いた有機酸はＣ₁₂
の２塩基酸である。結果を表２に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】クリームはんだの配合例とその特性表３に示したごとく実施例４および比較例１０のクリー
ムはんだ用フラックスを調製した。有機酸として分岐を
有するＣ₂₂の不飽和脂肪酸を用いた。

【００３０】

【表３】

【００３１】このフラックス１０重量％と６３Ｓｎ３７
Ｐｂの合金はんだ粒６００〜３００メッシュ９０重量％
を用いてクリームはんだを調製し、その広がり率、はん
だボールおよび粘度変化を測定した。広がり率試験：ＪＩＳ法に則って行う。粘度：２３℃にてブルックフィールド粘度計を用いて測
定変化をみた。はんだボール：くし型電極に直交印刷し、２３０℃でリ
フローを行い評価した。結果を表４に示す。

【００３２】

【表４】

【００３３】はんだ付け製品プリント基板評価実施例１〜３、比較例１、５、９および１０のフラック
スを用いて２４０℃３０秒の加熱を行い、プリント基板
を調製してそのはんだ付け性と洗浄性を評価した。はんだ付け性：優−部品のヌレ上がり、赤目等がいずれにもない。可−部品のヌレ上がり、赤目等がいずれかに発生した。不可−部品のヌレ上がり、赤目等がいずれにも発生し
た。アルカリ洗浄性：優−浸漬し、ゆるく撹拌すると洗浄できる。可−シャワー程度で洗浄できる。不可−超音波を３分間かけても洗浄できない。結果を表５に示す。

【００３４】

【表５】

【００３５】

【発明の効果】本発明のはんだ用フラックス組成物は良
好なはんだ付け性と洗浄性を有し、ロジンの代替成分と
して有用であり、はんだ用フラックス組成物中のロジン
量を減らすことができる。また本発明のはんだ用フラッ
クス組成物は通常のはんだ付け用フラックスのみなら
ず、ヤニ入りはんだおよびクリームはんだのフラックス
としても有用である。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】本発明のはんだ付用フラックス組成物中の
有機酸化合物の配合量はフラックスの種類、用途により
異なる。クリームはんだの場合は、はんだを含んだクリ
ームはんだ全量の０.００１〜２０重量％、好ましくは
０.０２〜５重量％である。ヤニ入りはんだの場合は０.
００１〜６重量％、より好ましくは０.０１〜２重量％
である。通常の液状フラックスの場合には０.０１〜１
００重量％、より好ましくは０.１〜５０重量％であ
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】

【表２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】このフラックス１０重量％と６３Ｓｎ３７
Ｐｂの合金はんだ粉６００〜３００メッシュ９０重量％
を用いてクリームはんだを調製し、その広がり率、はん
だボールおよび粘度変化を測定した。広がり率試験：ＪＩＳ法に則って行う。粘度：２３℃にてブルックフィールド粘度計を用いて粘
度変化をみた。はんだボール：くし型電極に直交印刷し、２３０℃でリ
フローを行い評価した。結果を表４に示す。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】はんだ付け製品プリント基板評価実施例１〜３、比較例１、５、９および１０のフラック
スを用いて２４０℃３０秒の加熱を行い、プリント基板
を調製してそのはんだ付け性と洗浄性を評価した。はんだ付け性：優−部品のヌレ不良、赤目等がいずれにもない。可−部品のヌレ不良、赤目等がいずれかに発生した。不可−部品のヌレ不良、赤目等がいずれにも発生した。アルカリ洗浄性：優−浸漬し、ゆるく撹拌すると洗浄できる。可−シャワー程度で洗浄できる。不可−超音波を３分間かけても洗浄できない。結果を表５に示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】環状ケトンを単独で、またはビニル化合
物、ジエン類、オレフィン類およびアミン類からなる群
から選択される化合物の存在下で酸化、開環、重合して
得られるカルボン酸もしくは多価カルボン酸、そのエス
テルおよびこれらの混合物からなる群から選択される有
機酸またはエステルを含有するはんだ用フラックス組成
物。
【請求項２】環状ケトンがシクロヘキサノンおよびそ
の誘導体からなる群から選択される請求項１記載のはん
だ用フラックス組成物。
【請求項３】有機酸またはエステルの炭素原子数が１
０〜３０である第１項記載のはんだ用フラックス組成
物。
【請求項４】有機酸またはエステルが分子内に炭素炭
素二重結合を有する請求項３記載のはんだ用フラックス
組成物。
【請求項５】有機酸またはエステルが分岐を有する化
合物である請求項１記載のはんだ用フラックス組成物。
【請求項６】有機酸またはエステルが飽和酸またはエ
ステルである請求項２記載のはんだ用フラックス組成
物。
【請求項７】有機酸またはエステルが窒素を含有して
いる請求項１記載のはんだ用フラックス組成物。
【請求項８】有機酸またはエステルの炭素原子数が１
２〜２８である請求項１記載のはんだ用フラックス組成
物。
【請求項９】有機酸またはエステルが以下の式で示さ
れる多価カルボン酸：【化１】これらのエステル、およびこれらの混合物からなる群か
ら選択される請求項１記載のはんだ用フラックス組成
物。
【請求項１０】少なくともはんだ、活性化剤および環
状ケトンを単独で、またはビニル化合物、ジエン類、オ
レフィン類およびアミン類からなる群から選択される化
合物の存在下で酸化、開環、重合して得られるカルボン
酸もしくは多価カルボン酸、そのエステルおよびこれら
の混合物からなる群から選択される有機酸またはエステ
ルを含有するはんだ用フラックス組成物を含有するはん
だ製品。
【請求項１１】有機酸またはエステル０.００１〜６
重量％を含有するヤニ入りハンダである請求項１０記載
のはんだ製品。
【請求項１２】有機酸またはエステル０.００１〜２
０重量％を含有するクリームはんだである請求項１１記
載のはんだ製品。