JPH0647189B2

JPH0647189B2 - クリームはんだ

Info

Publication number: JPH0647189B2
Application number: JP2180189A
Authority: JP
Inventors: 健一大沢; 宏夫長井; 久男池田; 稔孫田口; 省三浅野
Original assignee: Nissan Chemical Corp; Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Nissan Chemical Corp; Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH02205296A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電気・電子分野において特にプリント基板等
のはんだ付けに多用されるクリームはんだに関する。

（従来の技術）クリームはんだは主として基板と電子部品の接続に使用
されるもので、そのはんだ付けは、先ずクリームはんだ
を基板上の所定領域に印刷やディスペンサー等で適量塗
布後、該クリームはんだ上に電子部品を搭載し、リフロ
ー炉、ホットプレート、熱風、レーザー光線、高温蒸気
等で加熱することにより、はんだを溶融させてはんだ付
けを行う。

また、クリームはんだに要求される一般的な特性として (1)適度な粘稠性を有し、印刷性が良好であること (2)はんだ付け性が良いこと (3)毒性や臭気がないこと (4)長期間粘度変化がなく、表面の皮はりがないこと等があげられる。

近年、電子機器の小型化、高密度化が進むなかで、基板
回路のランドパターンは微小化しランド間隔も狭小化し
てきており、これらに使用されるクリームはんだも印刷
性、洗滌性、信頼性等の向上が要求されている。

ところで、クリームはんだは、ロジンをベースとした油
溶性クリームはんだと、グリセリン、ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、ジエチレングリコ
ール等水に溶ける組成物をベースとした水溶性クリーム
はんだとに大別される。

これらクリームはんだは、はんだ付け終了後、フラック
ス残渣を除去する場合、後者では水で洗滌することがで
きるが、前者ではクロロセンやフレオン等の有機溶剤を
使用しなければならない。

しかし、近年環境破壊や労働衛生上の面から有機溶剤の
使用を規制する動きが強まってきており、有機溶剤洗滌
から水洗滌への移行が強く求められている。

水洗滌は、有機溶剤洗浄と比較した場合次の利点があ
る。

(1)水は溶剤として不燃性で取扱が極く簡便である。

(2)水は環境破壊がない。

(3)水はいずれの有機溶剤より安価である。

(4)水は最良の溶媒といわれ、特にクリームはんだに使
われる活性剤等のイオン性物質にとっては最良である。

ところで、油溶性クリームはんだにおいては、前記の性
能をほぼ満足するものが製品化されているが、水溶性ク
リームはんだの場合は、まだ不十分で特に印刷性、洗滌
性が問題となっている。

この原因の一つは、フラックスのベースキャリアに求め
ることができる。

すなわち、油溶性クリームはんだではフラックスのベー
スキャリアにロジンが使用されているのに対し、水溶性
クリームはんだのフラックスでは、ロジンに代わる水に
溶けるベースキャリアとなる適当な材料がない。

現在の水溶性クリームはんだでは、ポリエチレングリコ
ールやポリプロピレングリコールが常用されているが、
しかし、これらをベースキャリアとしてクリームはんだ
は、スキージでスクリーンマスク上を移動させた場合、
粘稠性並びに粘着力に欠けるため、十分にローリングせ
ず、横すべりして、スクリーン開口部へのはんだの充填
が不十分となり、基板への印刷塗布性を悪くしている。

（発明が解決しようとする課題）本発明の目的は、はんだ付け終了後フレオン等の有機溶
剤を一切用いず、水によってフラックス成分を洗浄・除
去することのできるクリームはんだを提供することであ
る。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、かかる目的を達成すべく、種々検討を重
ねたところ、トリス−（2,3−エポキシプロピル）−イ
ソシアヌレート（以下、「TEPIC」と略す）とカルボキ
シル基含有化合物との反応生成物がそのような特性を有
することを知り、本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨とするところは、炭素数が８以下
のモノカルボン酸、ポリカルボン酸およびヒドロキシル
カルボン酸から成る群から選ばれた１種または２種以上
のカルボキシル基含有化合物とトリス−（2,3−エポキ
シプロピル）−イソシアヌレートとの反応生成物である
樹脂状物質を含有するフラックスとはんだ粉とを配合し
てなるクリームはんだである。

（作用）本発明によれば、はんだ付け終了後、水によってフラッ
クス成分を洗浄・除去することのできるクリームはんだ
とすべく、フラックス成分に使用する樹脂状物質は、水
溶性であることはもちろんのこと、クリームはんだに使
用する有機溶剤にも溶解するという、両親媒性でなけれ
ばならず且つ、はんだの溶融加熱時に分解することのな
いものでなければならない。

従って、本発明にて使用する樹脂状物質は、 (a)炭素数が８以下のモノカルボン酸、 (b)同じく炭素数が８以下でヒドロキシル基を有するヒ
ドロキシルカルボン酸、および (c)同じく炭素数が８以下で分子内に２個以上のカルボ
キシル基を有するポリカルボン酸、の中から選ばれた１種または２種以上のカルボキシル基
含有化合物（以下、単に「カルボン酸」ともいう）とト
リス−（2,3−エポキシプロピル）−イソシアヌレート
とを反応させることによって得られるものが望ましい。

すなわち、ヒドロキシルカルボン酸(b)の如く、ヒドロ
キシル基を有するものはもちろんのこと、モノあるいは
ポリカルボン酸(a)及び(c)の如く、ヒドロキシル基を有
しないものでも、TEPICの有するエポキシ基との付加反
応によって、エステル基とヒドロキシル基を生じる反応
生成物は、このヒドロキシル基が水溶性を生成物に付与
する。

又、これらカルボキシル基含有化合物の有するアルルキ
ル基が溶剤溶解性を付与する。

しかし、炭素数が８を超えるカルボキシル基含有化合物
を使用すると溶剤に対する溶解性はよいが、水溶性が極
度に低下するため、本発明においては炭素数は８以下に
制限する。

このようなモノカルボン酸(a)の具体例としては、蟻
酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イ
ソ吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸等が挙
げられる。

又ヒドロキシルカルボン酸(b)の具体例としては、グリ
コール、乳酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸等が
挙げられる。

更に、ポリカルボン酸(c)の具体例としては、しゅう
酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピ
メリン酸、スベリン酸等が挙げられる。

又ヒドロキシカルボン酸(b)でありポリカルボン酸(c)で
ある具体例としては、りんご酸、クエン酸、酒石酸、ヒ
ドロキシマロン酸等が挙げられる。

しかし、本発明において使用するカルボン酸は特にそれ
らにのみ制限されるものではなく、本発明の目的、効果
を発揮するものであれば、前記のカルボン酸(a)、(b)、
(c)のいずれのカルボキシル基含有化合物であっても使
用してよい。

このようなカルボン酸は、下記一般式で示されるトリス
−（2,3−エポキシプロピル）−イソシアヌレートと反
応させ、樹脂状物質を得る。

この化合物および前記カルボン酸（便宜上RCOOHと表わ
す）との反応生成物は次のような一般式で表示すること
ができる。

式中、Ｘ₁およびＸ₂のうちどちらか一方はカルボン酸残
基RCOO-）であり、他方はOH基であり、Ｙ₁およびＹ₂の
うちどちらか一方はカルボン酸残基（RCOO-）であり、
他方はOH基であり、更にＺ₁およびＺ₂のうちどちらか一
方はRCOO基であり、他方はOH基であるイソシアヌレート
誘導体であり、反応生成物はこれらの混合物より成ると
推察される。なお、ポリカルボン酸を使用する場合、あ
る程度オリゴマー化した成分も存在するものと考えられ
る。

これら樹脂状物質の製造条件としては、TEPICを130℃以
上に加熱して溶融後、前述のカルボン酸を加えて反応さ
せてもよいし、適切なる溶剤及び３級アミン等の反応促
進剤を加えて行ってもよい。又、これらの反応時間は通
常１〜10時間程度であり、カルボン酸の添加は各成分を
予め混合してから行ってもよいし、別々に、段階的に加
えてもよい。

なお、反応のモル比はTEPIC １モル当たりカルボン酸
類の合計量で１〜６モルあり、さらに望ましくは１〜３
モルである。要するに残留エポキシ量を可及的少量とす
ることが好ましい。

このようにしてられた樹脂状物質をフックスとして使用
し、これにはんだ粉を配合するのであるが、本発明にお
いて使用するはんだ粉は特に制限されず、通常クリーム
はんだにおいて使用されると同様の種類、粒度のものを
使用すればよい。好ましくは、次のような種類の合金を
例示できる。すなわち、Sn−Pb、Sn−Pb−Ag、Sn−Ag、
Sn−Pb−Bi、Pb−In等である。これらのはんだ合金の粒
度は200〜400メッシュであるのが好ましい。

以下、実施例を示し、本発明について更に詳細に説明す
る。

実施例＜反応例１＞撹拌機、温度計、冷却管のついた四つ口フラスコに、TE
PIC-S（日産化学工業(株)、トリス−（2,3−エポキシプ
ロピル）−イソシアヌレートの高純度品。エポキシ当量
100g/EQ、すなわち100g当りエポキシ基を１グラム当量
含む）300重量部を加えて、140℃にて溶融後、温度を13
0℃に調節してて撹拌した。ここに、酢酸180重量部を少
しずつ加えながら、２時間反応させ、次いで、140℃に
て１時間反応させた。

その後、この反応系をゆっくり冷却し、水あめ状の生成
物を得た。

生成物の過塩素酸滴定法によるエポキシ価の測定結果か
ら、残留エポキシ量は滴定法の検出限界以下であった。
また、酸価は0.22モル／kgであった。

＜反応例２＞反応例１と同様の方法で、TEPIC-S 300重量部に対し、
酢酸162重量部を少しずつ加えながら130℃で２時間反応
させ、次いで、乳酸27重量部を少しずつ加えた後140℃
にて１時間反応させた。その後、この反応系をゆっくり
冷却し、水あめ状の生成物を得た。

生成物のエポキシ価は検出限界以下であり、酸価は0.47
モル／kgであった。

＜反応例３＞反応例１と同様の方法で、酢酸150重量部を少しずつ加
えた後、130℃にて1.5時間反応させ、次いでアジピン酸
73重量部を加えた後140℃にて1.5時間反応させる。その
後、系をゆっくり冷却し、水あめ状の生成物を得た。

生成物のエポキシ価は検出限界以下であり、酸価は0.97
モル／kgであった。

＜反応例４＞反応例１と同様の方法で、乳酸180重量部を少しずつ加
えた後、アジピン酸146重量部を加え、130℃にて15時間
反応させ、次いで140℃にて２時間反応させる。その
後、この反応系をゆっくり冷却し、水あめ状の生成物を
得た。

生成物のエポキシ価は検出限界以下であり、酸価は2.08
モル／kgであった。

以上の反応例についての条件と結果を第１表に示した。

実施例および比較例粉末はんだ（Sn 63％−Pb、200メッシュ、球状粉）90wt
％と第２表の配合の各フラックスとを混和してクリーム
状に調整し、その得られたクリームはんだについて印刷
性、はんだ付け性、洗浄性、そして経時的粘度変化を試
験した。その結果を第３表にまとめて示す。

従来例は従来の水溶性クリームはんだの例を示す。

ここに、上記特性試験における印刷性の評価試験は、次
の要領で行った。

印刷性試験：基板上にクリームはんだをメタルマスク（0.2t）で印刷
し、印刷状態（ニジミ、カスレ、ブリッジなど）を目視
で観察し、３段階評価を行った。

はんだ付け性試験：基板上に印刷したクリームはんだをリフローしはんだの
ヌレ性、はんだボールの発生量を調べ、同じく３段階評
価を行った。

洗浄性試験：基板上に印刷したクリームはんだをリフローした後、60
℃の温水にに５分間浸漬してからすすぎ洗いを行い、フ
ラックス残渣の有無を調べた。この場合も３段階で評価
した。

なお、粘度変化は、クリームはんだ製造直後と製造後一
ヵ月後の粘度をそれぞれ測定し、これについても３段階
で評価した。

第３表の結果から、本発明にかかるクリームはんだの場
合、印刷性、はんだ付け性、洗浄性、そして粘度変化の
いずれにおいても比較例のそれからは優れていることが
分かる。特に洗浄性および印刷性については比較例のい
ずれよりも優れており、本発明のすぐれた作用効果が明
らかである。特に、従来のものと比較すると従来問題と
なっていた印刷性、洗浄性の双方方が満足する程度に改
善されているのが分かる。

（発明の効果）以上詳述してきたように、本発明にかかるクリームはん
だは、良好なはんだ付け性、優れた印刷性を有し、かつ
はんだ付け後のフラックス残渣は、水のみで容易に洗滌
除去することができるので、有機溶剤洗滌タイプのクリ
ームはんだのような環境破壊の心配もなく、労働衛生上
の面からも安全であるという従来にない優れた効果を有
している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田久男千葉県船橋市坪井町722番地１日産化学工業株式会社中央研究所内 (72)発明者田口稔孫埼玉県草加市谷塚町405番地千住金属工業株式会社草加事業所内 (72)発明者浅野省三埼玉県草加市谷塚町405番地千住金属工業株式会社草加事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素数が８以下のモノカルボン酸、ポリカ
ルボン酸およびヒドロキシルカルボン酸から成る群から
選ばれた１種または２種以上のカルボキシル基含有化合
物とトリス−（2,3−エポキシプロピル）−イソシアヌ
レートとの反応生成物である樹脂状物質を含有するフラ
ックスとはんだ粉とを配合してなるクリームはんだ。