JPH091388A - 成形はんだ用フラックス - Google Patents

成形はんだ用フラックス

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形はんだをはんだ付け部に強固に保持する
粘着性を有し、それを長時間維持でき、フラックス残渣
が無公害なアルコールで容易に洗浄できるフラックスを
提供する。 【構成】 松脂を主成分とし、N非置換または置換−2
−ピロリドンを3−50重量%添加する。セバシン酸エス
テルやアビエチン酸エステルのような高沸点溶剤および
/またはアミンを含んでいてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、はんだ付けに用いるフ
ラックス、特に、はんだボール、はんだワッシャー、は
んだペレット等の成形はんだをはんだ付けするのに適し
た成形はんだ用フラックスに関する。
【0002】
【従来の技術】近時、電子機器のはんだ付けには、はん
だボール、はんだワッシャー、はんだペレット等の成形
はんだが多く用いられるようになってきた。はんだボー
ルはBGA (Ball Grid Array)のバンプ形成用に、はん
だワッシャーは半導体のリッド接合用に、そしてはんだ
ペレットはIC素子と基板との接合等に用いられる。
【0003】成形はんだのはんだ付けでフラックスを用
いる場合は、先ず、はんだ付け部にフラックスを塗布
し、その上に成形はんだを載置して該フラックスで成形
はんだを仮固定し、次いでリフロー炉のような加熱装置
の中に搬入して加熱を行う。
【0004】従来の成形はんだのはんだ付けに用いられ
ていたフラックスは、イソプロピルアルコール (IP
A) や2エトキシエタノールのような低沸点の溶剤で松
脂や活性剤を溶解したものであった。
【0005】ところで成形はんだを用いてはんだ付けす
る場合、はんだ付け部に載置された成形はんだがはんだ
付け部から位置ずれしたり、脱落したりするようなこと
は絶対にあってはならない。たとえばBGAでは、数百
もあるランドのうちの一つのランドからでもはんだボー
ルが脱落してしまうということがあると、全てのランド
にはんだボールが完全に付着されていないとBGAは機
能を果たすことができなくなることから、高価なBGA
が不良品となってしまうからである。
【0006】しかしながら成形はんだを用いたはんだ付
けは、成形はんだが位置ずれや脱落(以下、位置ずれ等
という) しやすいものであった。特にはんだボールのよ
うに球形の成形はんだをリフロー炉ではんだ付けする場
合に位置ずれ等が多く発生していた。これは、はんだボ
ールが転がりやすいことに加え、リフロー炉では搬送装
置へ保持させるときに基板が傾いてしまったり、基板の
受け渡し時に衝撃があったり、さらには搬送装置の振動
で揺らされたりするからである。
【0007】また成形はんだではんだ付けする多くの電
子部品は、はんだ付け後にフラックス残渣が残っている
と、電子部品の絶縁抵抗を低下させるばかりでなく、腐
食生成物を発生させて機能劣化の原因となる。そのた
め、これらの電子部品は、はんだ付け後にフラックス残
渣を洗浄除去しなければならなかった。
【0008】従来、はんだ付け後の電子部品は松脂をよ
く溶解するフロンやトリクレン等の洗浄液で洗浄を行っ
ていたが、これらの洗浄液はオゾン層の破壊や地下水の
汚染という公害問題を起こすため、現在では公害問題の
少ないアルコールで洗浄をするようになってきた。従っ
て、成形はんだ用フラックスとしてはアルコールで洗浄
できるようなものでなければならない。
【0009】そして成形はんだ用フラックスが、さらに
粘着性を長時間維持できるようなものであると、使用上
の管理も容易となる。つまり、成形はんだを使用する現
場では、はんだ付け部にフラックス塗布後、直ぐに成形
はんだを載置しないことがある。たとえば就業時間終了
直前にフラックス塗布を行ってしまったが、その日のう
ちに成形はんだの載置ができなくなった場合、翌日まで
延期されることがある。このような場合、フラックスの
粘着性が弱まってしまうと、やはり成形はんだの位置ず
れ等が発生してしまうものである。従って、成形はんだ
用のフラックスとしては、強い粘着性を有していること
は勿論であるが、さらに粘着性が長時間維持できるよう
なものであることが好ましい。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来のフラックスは成
形はんだのはんだ付けを行った場合、成形はんだの位置
ずれ等を多く発生させるものであった。その最大の原因
は、従来のフラックスは粘着量が弱く、成形はんだを仮
固定しても基板の傾斜や、リフロー炉での衝撃、振動等
に耐えられなかったからである。
【0011】また従来のフラックスは、リフロー炉で使
用した場合、プリント基板の傾斜やプリント基板に対す
る衝撃・振動等がなくても位置ずれすることがあった。
この位置ずれ現象は、リフロー炉の予備加熱(100〜150
℃) でフラックスが急激に軟化してしまうという所謂
「ダレ」によるものである。このダレもやはり松脂の少
ないことに起因している。
【0012】さらにまた従来の成形はんだ用フラックス
は、はんだ付け後のフラックス残渣がアルコールでは洗
浄しにくいという問題もあった。そしてまた従来の成形
はんだ用フラックスは、塗布後、長時間経過すると粘着
性が弱まり、位置ずれ等を大量に発生させていた。
【0013】本発明は、粘着力が強く、リフロー時にダ
レが起こらず、しかもアルコールに対する洗浄性に優れ
たフラックスであり、さらにまた粘着性を長時間維持で
きるフラックスを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、N非置換
または置換−2−ピロリドンが松脂に対して優れた溶解
性とアルコールに対する相溶性を有していることを見い
出し、またフラックスの粘着性を維持するためにはフラ
ックスを乾燥させないようにすればよいことに着目して
本発明を完成した。
【0015】ここに、本発明は、松脂およびN非置換ま
たは置換−2−ピロリドンを主成分として含有する成形
はんだ用フラックスであって、該N非置換または置換−
2−ピロリドンの含有量が3〜50重量%であることを特
徴とする成形はんだ用フラックスである。
【0016】また、別の面からは、本発明は、松脂、N
非置換または置換−2−ピロリドンおよびエステル系の
高沸点溶剤を主成分として含有する成形はんだ用フラッ
クスであって、該N非置換または置換−2−ピロリドン
の含有量が3〜50重量%、該エステル系の高沸点溶剤の
含有量が30重量%以下であることを特徴とする成形はん
だ用フラックスである。
【0017】前記エステル系の高沸点溶剤は、本発明の
好適態様によれば、セバシン酸エステル、フタル酸エス
テル、アビエチン酸エステル、およびステアリン酸エス
テルから成る群から選んだ少なくとも1種である。
【0018】
【作用】次に、本発明において上述のようにフラックス
組成を規定した理由についてその作用とともに説明す
る。本発明は、松脂を含有する成形はんだ用フラックス
において、該フラックス中に松脂を溶解する溶剤として
N非置換または置換−2−ピロリドンを3〜50重量%添
加する。
【0019】フラックスの粘着性は松脂によるもので、
フラックス中に松脂の占める割合が多いほど粘着性が強
く現れる。成形はんだを十分に保持する粘着力を出させ
るためには松脂は少なくとも50重量%以上は必要である
が、従来のフラックスに用いられていたIPAや2エト
キシエタノール等の溶剤で松脂を溶解した場合、松脂は
これらの溶剤には50重量%よりも多くは溶解できなかっ
た。しかるにN非置換または置換−2−ピロリドンは松
脂を90重量%以上も溶解することができる。
【0020】本発明に使用するN非置換または置換−2
−ピロリドン (以下、単にピロリドンという) は、下記
構造式を有し、毒性が少なく、アルコールに対しても相
溶性がよく、そして沸点も高いため、はんだ付け時に突
沸しにくいというフラックスの溶剤に適した特性を有し
ている。
【0021】
【化1】
【0022】ただし、R : 水素、炭素数1〜10のアルキ
ル基、フェニル基である。好ましくは、上記Rは、炭素
数1〜4の低級アルキル基である。本発明におけるピロ
リドンの添加量は3〜50重量%である。フラックス中に
ピロリドンが3重量%より少ないと松脂を大量に溶解す
ることができず、しかるに50重量%を越えると、松脂の
添加量が少なくなって粘着性の強いフラックスが得られ
なくなる。好ましくは、5〜40%であり、より好ましく
は5〜20%である。
【0023】本発明にかかるフラックスは、さらにエス
テル系高沸点溶剤が30重量%以下添加されていてもよ
い。本発明のフラックスは、ピロリドンだけでもある程
度の粘着性を維持できるが、これに高沸点エステルを添
加すると、さらに粘着性の維持時間を延長することがで
きるからである。しかしながら、エステル系高沸点溶剤
を30重量%を越えて添加するとピロリドンの松脂の溶解
性を妨げるようになってしまう。好ましくは、20%以下
である。下限は特に限定されないが、通常は10%以上あ
れば所期の効果は発揮される。
【0024】ここに、エステル系高沸点溶剤とははんだ
の融点(または200 ℃)以上の高沸点を有する溶剤との
意味であり、その限りにおいて特に制限されない。本発
明の好適態様において使用する高沸点エステルは、セバ
シン酸エステル、フタル酸エステル、アビエチン酸エス
テル、およびステアリン酸エステルからなる群から選ん
だ少なくとも1種である。
【0025】これらのエステル類は毒性が少なく、アル
コールに対する相溶性も有している。その他、本発明に
かかるフラックスは、活性剤、ジエタノールアミンHBr
、アジピン酸等を必要に応じて含有していてもよい。
通常それらの薬剤の量は、3%以下配合される。かくし
て、本発明にかかるフラックスの好適組成例は、次のよ
うに列挙できる。
【0026】組成例I: N非置換または置換−2−ピロリドン: 3〜50重量%、
松脂: 残部 組成例II: N非置換または置換−2−ピロリドン: 3〜50重量%、
活性剤( アミン類) :1.0重量%以下、松脂: 残部 組成例III: N非置換または置換−2−ピロリドン: 3〜50重量%、
エステル系高沸点溶剤:30 重量%以下、松脂: 残部 組成例IV: N非置換または置換−2−ピロリドン: 3〜50重量%、
エステル系高沸点溶剤:30 重量%以下、活性剤( アミン
類) :1.0重量%以下松脂: 残部 次に、本発明の作用効果についてより具体的に実施例に
よって説明する。
【0027】
【実施例】本例では、表1に示す組成を有するフラック
スを用意し、それぞれについて下記の試験を行いその特
性を評価した。実施例および比較例における各種の試験
結果を表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】試験片:BGA基板 (厚さ0.8 mm、大きさ
50mm×50mm、ランド径 0.6mm、ランド数 576個)脱落試験 : (1) BGA基板にディスペンサーでフラックスを塗布
し、塗布直後にはんだボールを載置してからBGA基板
を反転して、BGA基板から脱落するはんだボールの数
を数える。脱落数0が優、1〜10が良、10以上が不良と
する。表1において「直後」としてその結果を示す。
【0030】(2) BGA基板にディスペンサーでフラッ
クスを塗布し、塗布12時間後にはんだボールを載置して
からBGA基板を反転して、BGA基板から脱落するは
んだボールの数を数える。脱落数0が優、1〜10が良、
10以上が不良とする。表1において「12h後」としてそ
の結果を示す。
【0031】位置ずれ試験:BGA基板にディスペンサ
ーでフラックスを塗布し、塗布直後にはんだボールを載
置してからリフロー炉で加熱する。加熱後にランドから
位置ずれした数を数える。位置ずれ数0が優、1〜10が
良、10以上が不良とする。
【0032】洗浄試験:位置ずれ試験後の試験片をアル
コールに5分間浸漬し、フラックス残渣の洗浄状態を観
察する。フラックス残渣が完全に除去されたものを優、
微量付着しているものを良、多量に付着しているものを
不良とする。
【0033】
【発明の効果】以上、説明した如く、本発明のフラック
スは、粘着性に優れているため、成形はんだを載置した
後、基板が傾斜したり、多少の衝撃や振動が加わった
り、リフロー炉で使用したりしても成形はんだの位置ず
れ等をさせることなく、はんだ付け部に確実に保持でき
るものであり、またアルコールとの相溶性がよいため、
洗浄後の信頼性にも優れたものである。さらに本発明の
フラックスは長時間に渡って粘着性を維持することもで
きることから、製造管理も容易となる等、従来にない優
れた効果を合わせ持つものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 松脂およびN非置換または置換−2−ピ
    ロリドンを主成分として含有する成形はんだ用フラック
    スであって、該N非置換または置換−2−ピロリドンの
    含有量が3〜50重量%であることを特徴とする成形はん
    だ用フラックス。
  2. 【請求項2】 松脂、N非置換または置換−2−ピロリ
    ドンおよびエステル系高沸点溶剤を主成分として含有す
    る成形はんだ用フラックスであって、該N非置換または
    置換−2−ピロリドンの含有量が3〜50重量%、該エス
    テル系高沸点溶剤の含有量が30重量%以下であることを
    特徴とする成形はんだ用フラックス。
  3. 【請求項3】 前記エステル系の高沸点溶剤は、セバシ
    ン酸エステル、フタル酸エステル、アビエチン酸エステ
    ル、およびステアリン酸エステルから成る群から選んだ
    少なくとも1種であることを特徴とする請求項2記載の
    成形はんだ用フラックス。
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