JPH1085985A - クリ−ムはんだ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】連続印刷性、印刷後の形状保持性に優れ、かつ
はんだ付け後のフラックス残渣を水で確実に洗浄できる
クリ−ムはんだを提供する。 【解決手段】水溶性ベ−ス材と水と活性剤とを主成分と
するフラックスと粉末はんだとからなるクリ−ムはんだ
において、水溶性ベ−ス材にポリグリセリンを用いた。
水の含有量はポリグリセリンに対し、５〜３０重量％と
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクリ−ムはんだに関
し、特に回路基板に電子部品をリフロ−法により実装す
る場合に好適に使用されるクリ−ムはんだに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】スモ−ル・アウトライン・パッケ−ジや
クォッド・フラット・パッケ−ジ等の表面実装型電子部
品を回路基板に実装する場合、リフロ−法が用いられて
いる。すなわち、回路基板にクリ−ムはんだを実装パタ
−ンに応じたパタ−ンで印刷し、この印刷クリ−ムはん
だで電子部品を仮固定し、更に、赤外線加熱炉や蒸気凝
縮槽に通して前記印刷したクリ−ムはんだを溶融させ、
次いで冷却によりはんだを凝固させる方法が使用されて
いる。この場合、クリ−ムはんだ中のフラックスは、酸
化膜除去や酸化防止や濡れ促進等の作用を営むと共に前
記仮固定のための粘着性を呈する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】旧来、上記クリ−ムは
んだのフラックスには、ロジンをベ−スとし、これに活
性剤を添加した固形分を有機溶剤、例えば、ブチルカル
ビト−ル等で溶解したものが伝統的に使用されてきた。
かかる樹脂系のフラックスを用いたクリ−ムはんだで
は、リフロ−後のフラックス残渣に起因する腐食や絶縁
特性劣化の問題があり、リフロ−後、フロンによる洗浄
が必要である。しかしながら、近来、フロンによる大気
のオゾン層破壊が地球規模で問題とされ、フロン使用の
全廃が国際的に決定されるに至り、クリ−ムはんだにお
いては、（ａ）水溶性ベ−ス材と有機溶剤（例えば、ヘ
キシレングリコ−ル）と活性剤とを主成分とするフラッ
クスとクリ−ムはんだとからなる水溶性クリ−ムはんだ
を使用し、リフロ−後のフラックス残渣を水で洗浄する
方法、（ｂ）リフロ−のフラックス残渣で腐食が生じな
い弱活性化クリ−ムはんだを使用し、リフロ−後の洗浄
を省略する方法に移行しつつある。

【０００４】而るに、（ｂ）の方法では、活性力不足の
ために、はんだ付け欠陥が生じ易い。（ａ）の方法で
は、活性剤を添加しているので、かかる不具合は排除で
きる。従来、（ａ）の方法で使用する水溶性ベ−ス材と
して、グリセリンやポリエチレングリコ−ルが提案され
ている。しかしながら、これらグリセリン等を水溶性ベ
−ス材とするクリ−ムはんだについての本発明者の検討
結果に寄れば、水溶性ベ−ス材の吸湿性に起因してクリ
−ムはんだ印刷中での吸湿による流動特性変化が惹起さ
れ、ブリッジ等の印刷不良が発生して印刷を継続し得な
くなる、印刷後のクリ−ムはんだの形状を保持し難くソ
ルダ−ボ−ル等が発生し易い、リフロ−中に金属化合物
を生成しこの生成物が基板に固着してリフロ−後での水
洗性が低下することがある、等の不利がある。

【０００５】かかる現況下、本発明者において、水溶性
クリ−ムはんだについて鋭意検討した結果、上記水溶性
ベ−ス材にポリグリセリンを、溶剤として水をそれぞれ
使用すれば、ポリグリセリンが吸湿性であるにもかかわ
らず優れた連続印刷性、印刷後の形状保持性が得られる
ことを知った。ポリグリセリンが吸湿性であるにもかか
わらず、かかる結果が得られる理由は、ポリグリセリン
の平衡水分量がポリグリセリンを印刷及び形状保持に適
した流動性とするのに必要な水分量に近く、かかる水分
量でポリグリセリンを溶解したフラックスでは、含水状
態が平衡状態にあるために吸湿を生じ難く、従って、流
動特性を実質的に変化なくほぼ一定に保持し得、かかる
一定の流動特性のために、印刷の連続性、印刷後の形状
保持性を充分に保証し得るためと推定される。また、上
記水溶性ベ−ス材にポリグリセリンを使用すれば、リフ
ロ−中での不溶性物質の生成がなく、リフロ−後のフラ
ックス残渣の水による洗浄も容易に行えることを知見し
た。

【０００６】本発明の目的は、上記の検討結果に基づ
き、連続印刷性、印刷後の形状保持性に優れ、かつはん
だ付け後のフラックス残渣を水で確実に洗浄できるクリ
−ムはんだを提供することにある。本発明の更なる目的
は、上記目的に加え、揮発性有機化合物の含有を排除
し、フロンのみならず有機性物質の揮発も排除して環境
保護を完遂できるクリ−ムはんだを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るクリ−ムは
んだは、水溶性ベ−ス材と水と活性剤とを主成分とする
フラックスと粉末はんだとからなるクリ−ムはんだにお
いて、水溶性ベ−ス材にポリグリセリンを用いたことを
特徴とする構成であり、水の含有量はポリグリセリンに
対し、５〜３０重量％、好ましくは１０〜１５重量％と
される。このクリ−ムはんだにおいては、有機溶剤等の
はんだ付け工程においての揮発性有機化合物の使用を排
除でき、溶剤には水のみを使用できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係るクリ−ムはんだは、
ポリグリセリンと活性剤とポリグリセリンに対し５〜３
０重量％の水と、更に必要に応じ、ゲル化剤とを混合し
てフラックスを調整し、このフラックスと粉末はんだと
を混練して製作される。ポリグリセリンは、次に示すよ
うに、両端のグリセリン単鎖に隣接水酸基を、中間単鎖
にｍ個の水酸基を有し、かつ単鎖がエ−テル結合で結ば
れた構造を有し、分子量３００〜８００のものが使用さ
れる。

【０００９】

【化１】

【００１０】上記水の含有量を、ポリグリセリンに対し
５〜３０重量％とする理由は、５％以下では、印刷に必
要な流動性を得難く、たとえ、印刷が可能であっても、
ポリグリセリンの平衡水分量に較べ相当に低い含水量で
あって、吸湿による流動性変動が避け難いため、ブリッ
ジ等を排除しての良好な連続印刷が困難になり、他方３
０重量％以上では、ポリグリセリンの平衡水分量よりも
かなり多い水分量となり、ソルダ−ボ−ル発生量が増加
すると共に水の分離によるクリ−ムはんだの径時変化が
生じ易く成るからである。

【００１１】上記ゲル化剤としては、ジベンジリデンソ
ルビト−ル、ヒドロキシプロピルセルロ−ス、有機ベン
トナイト等を使用できる。上記活性剤としては、クエン
酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、サル
チル酸、安息香酸、乳酸、グルコン酸等の有機酸やプロ
ピルアミン、エタノ−ルアミン、エチルアミン、シクロ
ヘキシルアミン等のハロゲン化水素酸塩を使用できる。
上記フラックスの組成は、通常、ポリグリセリン１００
重量部、水５〜３５重量部、ゲル化剤１〜４重量部、活
性剤５〜１４重量部とされる。上記粉末はんだには、通
常、粒径４５μｍ以下のものが使用される。クリ−ムは
んだの粉末はんだとフラックスとの割合は、粉末はんだ
９５重量％〜７０重量％、フラックス５重量％〜３０重
量％とされる。

【００１２】本発明に係るクリ−ムはんだは、電子部品
のリフロ−法による実装に好適に使用される。電子部
品、通常表面実装型電子部品をこのリフロ−法により実
装するには、回路基板に本クリ−ムはんだをスクリ−ン
印刷法等により印刷し、更に、電子部品を印刷クリ−ム
はんだを粘着剤として仮固定し、次いで、赤外線加熱炉
または蒸気凝縮槽に通してクリ−ムはんだを溶融させ、
而るのち、冷却によりはんだを凝固し、最終的に水で洗
浄しフラックス残渣を除去して実装を終了する。

【００１３】上記の実装工程において、本発明に係るク
リ−ムはんだでは吸湿による流動性特性の変動が実質的
に無であり、安定な流動性特性を保持できるから、長期
にわたりブリッジ等の発生なく良好に連続印刷でき、更
に印刷したクリ−ムはんだの形状を安定に維持でき、ソ
ルダボ−ル等の不良発生を防止できる。さらに、フラッ
クスは加熱されても不水溶性物質を生成せず、主成分で
あるポリグリセリンが水溶性であるために水による洗浄
でフラックス残渣を良好に除去できる。これらの効果は
次の実施例についての連続印刷試験やマイグレ−ション
試験からも確認できる。

【００１４】

【実施例】

〔実施例１〕フラックスの配合は次の通りとした。 デカポリグリセリン（坂本薬品社製無水ポリグリセリン＃750） ８０重量％ 水 １１重量％ ジベンジリデンソルビト−ル（ゲル化剤） ２重量％ クエン酸（活性剤） ３重量％ リンゴ酸（活性剤） １重量％ 尿素（活性剤） ３重量％ この配合において、ポリグリセリンに対する水の含水量
は１４重量％である。上記の配合でフラックスを調整
し、このフラックス１２重量％と粒径４５以下のＨ６３
Ａはんだ粉末８８重量％とを混練してクリ−ムはんだを
製作した。

【００１５】〔実施例２〕フラックスの配合は次の通り
とした。 ヘキサポリグリセリン（坂本薬品社製無水ポリグリセリン＃500） ８３重量％ 水 ８重量％ ジベンジリデンソルビト−ル（ゲル化剤） ２重量％ クエン酸（活性剤） ３重量％ リンゴ酸（活性剤） １重量％ 尿素（活性剤） ３重量％ この配合において、ポリグリセリンに対する水の含水量
はほぼ１０重量％である。上記の配合でフラックスを調
整し、このフラックス１２重量％と粒径４５以下のＨ６
３Ａはんだ粉末８８重量％とを混練してクリ−ムはんだ
を製作した。

【００１６】〔比較例１〕フラックスは、水溶性ベ−ス
材としてグリセリンを、有機溶剤としてヘキシレングリ
コ−ルをそれぞれ使用した次の配合とした。 グリセリン ６１重量％ ヘキシレングリコ−ル ２５重量％ ジベンジリデンソルビト−ル ２重量％ ポリビニルピロリドンＫ３０ ６重量％ クエン酸（活性剤） ３重量％ リンゴ酸（活性剤） １重量％ 尿素（活性剤） ３重量％ この配合でフラックスを調整し、このフラックス１２重
量％と粒径４５以下のＨ６３Ａはんだ粉末８８重量％と
を混練してクリ−ムはんだを製作した。

【００１７】〔比較例２〕フラックスは、水溶性ベ−ス
材としてポリエチレングリコ−ルを、有機溶剤としてヘ
キシレングリコ−ルをそれぞれ使用した次の配合とし
た。 ポリエチレングリコ−ル＃３００ ５０重量％ ポリエチレングリコ−ル＃６０００ １０重量％ ヘキシレングリコ−ル ２５重量％ ジベンジリデンソルビト−ル ２重量％ ポリビニルピロリドンＫ３０ ６重量％ クエン酸（活性剤） ３重量％ リンゴ酸（活性剤） １重量％ 尿素（活性剤） ３重量％ この配合でフラックスを調整し、このフラックス１２重
量％と粒径４５以下のＨ６３Ａはんだ粉末８８重量％と
を混練してクリ−ムはんだを製作した。

【００１８】これらの実施例品及び比較例品のそれぞれ
について、連続印刷試験とマイグレ−ション試験を行っ
たところ、次の通りであった。 〔連続印刷試験〕回路基板に、０．５ｍｍピッチクォッ
ド・フラット・パッケ−ジ実装用のものを用いてクリ−
ムはんだをスクリ−ン印刷法により連続印刷した。実施
例品１及び２については、印刷開始後約１時間経過（約
８０枚印刷）後でも良好に印刷を行い得た。これに対
し、比較例１では、印刷開始後約３０分経過頃からブリ
ッジの発生が観られ、それ以後は良好な印刷を行えなか
った。なお、比較例２については、実施例とほぼ同等の
印刷性であった。

【００１９】〔マイグレ−ション試験〕メタル厚み１０
０μｍのメタルマスクを用い、くし型電極基板の電極側
面にクリ−ムはんだを約１００μｍ厚みで塗布し、乾燥
器で１５０℃×２分加熱し、更に２６０℃のホットプレ
−ト上で３０秒間クリ−ムはんだを溶融させ、而るの
ち、放冷却して試験片を作成し、この試験片を６０℃の
流水で３分間洗浄し、くし型電極間に直流４５〜５０V
印加、温度８５±２℃、相対湿度８５〜９０％のもとで
１０００時間放置した（この試験は、ＪＩＳ Ｚ ３２８
４ 条件ｂのマイグレ−ション試験に準拠している）。
実施例１及び２については、絶縁抵抗が１×１０¹⁰Ω以
上であり、マイグレ−ションは観察されなかった。これ
に対し、比較例２では、絶縁抵抗が１×１０⁷Ω程度と
低く、マイグレ−ションが観察された。このマイグレ−
ション試験から、実施例品においては、水による洗浄で
フラックス残渣を良好に除去できたのに対し、比較例２
では、フラックス残渣を満足に水洗除去し得なかったこ
とが明らかである。なお、比較例１については、実施例
とほぼ同等の絶縁抵抗値を示し、フラックス残渣を良好
に除去できたものと推定される。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係るクリ−ムはんだにおいて
は、流動特性を時間的に一定に保持でき、電子部品のリ
フロ−法による実装において、ブリッジ等の発生なく良
好に連続印刷でき、印刷後での形状を安定に保持でき、
ソルダボ−ル等の不良を防止できる。また、リフロ−後
の水による洗浄でフラックス残渣を確実に除去でき、回
路のマイグレ−ションを排除して信頼性に優れた実装を
保証できる。さらに、フラックス残渣の洗浄除去を水で
行うことができてフロンの使用を排除できるのみなら
ず、有機溶剤を使用しないので、リフロ−時での有機物
の気化を排除し得、更には、水溶性ベ−ス材に比較的高
沸点のグリセリンを使用する場合とは異なりリフロ−時
での水溶性ベ−ス材の気化もよく排除できるから、光化
学スモッグや地球温暖化の原因となる揮発性有機化合物
の効果的な排除により環境保護を完遂できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水溶性ベ−ス材と水と活性剤とを主成分と
   するフラックスと粉末はんだとからなるクリ−ムはんだ
   において、水溶性ベ−ス材にポリグリセリンを用いたこ
   とを特徴とするクリ−ムはんだ。
2. 【請求項２】水の含有量がポリグリセリンに対し、５〜
   ３０重量％である請求項１記載のクリ−ムはんだ。
3. 【請求項３】はんだ付け工程においての揮発性有機化合
   物を含有していない請求項１または２記載のクリ−ムは
   んだ。