(57)【要約】【課題】ロジンを主剤とするはんだ付け用のフラックスに対し、前記エステルを添加することにより結晶性、腐食性、濡れ性、溶融粘度、割れ性等の諸要件を良好に充足させる。【解決手段】ロジンを主剤とするはんだ付け用のフラックスにおいて、炭素数１４以上３０以下の直鎖飽和一塩基脂肪酸と、２〜６価の多価アルコールとの縮合反応により得られ、示差熱曲線における極大ピークの温度が７０℃〜８５℃の範囲にあり、酸価が３mgKOH/g以下かつ水酸基価が５mgKOH/g以下であるエステルを含有させる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロジンを主剤とするはんだ付け用のフラックスであり、炭素数１４以上３０以下の直鎖飽和一塩基脂肪酸と、２〜６価の多価アルコールとの縮合反応により得られ、示差熱曲線における極大ピークの温度が７０℃〜８５℃の範囲にあり、酸価が３mgKOH/g以下かつ水酸基価が５mgKOH/g以下であるエステルを含有することを特徴とするはんだ付け用フラックス。
【請求項２】
質量百分率のもとでのエステルの含有量が5%〜30%であることを特徴とする請求項１記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項３】
直鎖飽和一塩基脂肪酸がパルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸から選ばれた一種を主成分とし、当該主成分と主成分の炭素数±２の直鎖飽和一塩基脂肪酸との含有量の合計が８０質量％以上であり、多価アルコールがペンタエリスリトールであり、示差熱曲線における極大ピークの温度が７０℃〜８０℃であることを特徴とする請求項１または２記載のはんだ付け用フラックス。
【請求項４】
フラックスが請求項１〜３何れか記載のはんだ付け用フラックスであることを特徴とするヤニ入りはんだ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ付け用の固形フラックスに関し、無洗浄ヤニ入りはんだのフラックスとし有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
はんだ付け用の固形フラックスは、ロジンを主剤とし、活性剤並びにその他の添加剤を配合して成り、ヤニ入りはんだにおいては、ロジン、活性剤並びにその他の添加剤を加熱溶融下で混合し、この混合物をはんだ管状体に充填し、各種線径に伸線することにより製造される。
ヤニ入りはんだは、例えば回路基板への電子部品の実装に使用される。
【０００３】
前記フラックスの調製上、添加剤に要求される要件の一つとしてロジンとの相溶性が求められる。すなわち、調製中に添加物が結晶化し析出するようなことがあれば、フラックスの不均質化が余儀なくされ、所定のフラックス作用が担保され得ないから、相溶性に優れていることが要求される(結晶性要件)。
フラックスの調製上、添加剤に要求される他の要件として、加熱溶融下での混合中、溶融粘度の低いことが求められる（溶融粘度要件）。  
また、フラックスの使用上、添加剤に要求される要件の一つとして、はんだ付け速度が濡れ性に依存するので、まず濡れ性に優れていることが要求される（濡れ性要件）。
はんだ付け後、フラックス残渣が生成され、旧来では、この残渣を洗浄除去していたが、近来では、環境保全のために、無洗浄とすることが一般的である。これを担保するための要件として、フラックス残渣に対する電極、端子（銅）の耐腐食性が要求される（銅腐食性要件）。更に、フラックス残渣にクラックが生じると、銅腐食の危険性が増長されるので、クラックを生じ難いことが求められる（割れ性要件）。
このように、はんだ付け用フラックスにおいては、結晶性、腐食性、濡れ性、溶融粘度、割れ性等の諸要件が求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フラックスの主剤であるロジンだけでは、これらの要件を充足させ得ず、これに対する対策が多々提案され、特許文献１〜４には、その対策として、特定のカルボン酸とアルコールとのエステルを添加することが開示されている。
【特許文献１】特公０４−０５３６３４号公報
【特許文献２】特開平０７−２３６９９１号公報
【特許文献３】特開２０００−４２７８６号公報
【特許文献４】特開平０５−１８５２８５号公報
【０００５】
すなわち、特許文献１には、ヒドロキシステアリン酸誘導体をフラックスに含有させることが開示されている。
しかしながらヒドロキシステアリン酸を初めとする一塩基脂肪酸の多くは、銅版腐食試験時にロジンだけの時と比較し緑色の銅との反応生成物を多く生成し、ヒドロキシステアリン酸の前駆体であるリシノール酸のトリグリセリドは液状のために軟化点を下げ、高温時の信頼性の低下が避けられない。ヒドロキシステアリン酸トリグリセリドは溶融粘度が高くはんだ付け性の低下も招来される。また、アミド系の物質ははんだ表面からフラックスを弾き、ツノやブリッジの原因となり、はんだ付け性に問題がある。
特許文献２には、沃素価８０〜８５の常温で液体のヒマシ油、グリセリルトリアセチルリジレート等のカルボン酸−ポリヒドロキシ化合物エステルを添加することが開示されている。しかし、これは常温で液体であり、固形フラックスの固形性を保証できず、固形フラックスの添加剤としては使用できない。
特許文献３には、有機酸と多価アルコールとの水溶性エステルを添加してフラックス残渣の完全な水洗除去を確保することが開示されている。而して、フラックス残渣を残存させることは許されず、前記腐食性を担保できない。
特許文献４には、ソルビタントリステアレートやショ糖のモノステアレート等のエステルを添加することが開示されているが、これらのエステルはＯＨ基を多数有するから、フラックス残渣の耐水性が弱く腐食が生じ易く、フラックス残渣の絶縁性、機械的強度を担保できない。
【０００６】
本発明者は、ロジンを主剤とするはんだ付け用のフラックスに対し、炭素数１４以上３０以下の直鎖飽和一塩基脂肪酸と、２〜６価の多価アルコールとの縮合反応により得られ、示差熱曲線における極大ピークの温度が７０℃〜８５℃の範囲にあり、酸価が３mgKOH/g以下かつ水酸基価が５mgKOH/g以下であるエステルを含有させれば、前記の結晶性、腐食性、濡れ性、溶融粘度、割れ性等の諸要件を良好に充足できることを知った。
エステルの酸価を３mgKOH/g以下、水酸基価を５mgKOH/g以下とすることにより、塩基酸原料またはアルコール原料の残存量を可及的に少なくして塩基有機酸またはアルコールの酸化劣化、加熱昇華による変質を防止し得、またフラックス残渣の残存活性基による銅腐食、絶縁低下を排除できる。
エステルの極大ピーク温度を７０℃〜８５℃とすることにより、ロジンの軟化温度７０℃〜８５℃のもとでのフラックスの溶融挙動をシャープにし、濡れを迅速化することができる。好ましくは、７０℃〜８０℃である。
直鎖飽和一塩基脂肪酸の炭素の数を１４以上とすることにより極大ピーク温度を容易に７０℃以上にでき、３０以下とすることにより極大ピーク温度を容易に８５℃以下にできる。
アルコールを多価アルコールとすることにより、アルコールに対する直鎖飽和脂肪酸の量を多くして直鎖飽和炭化水素による前記７０℃〜８５℃極大ピーク温度の発現を効率よく行わせることができる。
【０００７】
本発明の目的は、ロジンを主剤とするはんだ付け用のフラックスに対し、前記エステルを添加することにより結晶性、腐食性、濡れ性、溶融粘度、割れ性等の諸要件を良好に充足させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係るはんだ付け用フラックスは、ロジンを主剤とするはんだ付け用のフラックスであり、炭素数１４以上３０以下の直鎖飽和一塩基脂肪酸と、２〜６価の多価アルコールとの縮合反応により得られ、示差熱曲線における極大ピークの温度が７０℃〜８５℃の範囲にあり、酸価が３mgKOH/g以下かつ水酸基価が５mgKOH/g以下であるエステルを含有することを特徴とする。
請求項２に係るはんだ付け用フラックスは、請求項１のはんだ付け用フラックスにおいて、質量百分率のもとでのエステルの含有量が5%〜30%であることを特徴とする。
請求項３に係るはんだ付け用フラックスは、請求項１または２のはんだ付け用フラックスにおいて、直鎖飽和一塩基脂肪酸がパルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸から選ばれた一種を主成分とし、当該主成分と主成分の炭素数±２の直鎖飽和一塩基脂肪酸との含有量の合計が８０質量％以上であり、多価アルコールがペンタエリスリトールであり、示差熱曲線における極大ピークの温度が７０℃〜８０℃であることを特徴とする。
請求項４に係るヤニ入りはんだは、フラックスが請求項１〜３何れかのはんだ付け用フラックスであることを特徴とする。
示差熱曲線は、リガク社製の示差走査熱量分析計Thermo plus TG8120を使用し、レファレンス材料としてアルミナを用い、昇温速度１０℃／分のもとで測定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
エステルの酸価を３mgKOH/g以下、水酸基価を５mgKOH/g以下としているから、有機酸原料またはアルコール原料の残存量を可及的に少なくして有機酸またはアルコールの酸化劣化、加熱昇華による変質を防止し得、またフラックス残渣の残存活性基による銅腐食、絶縁低下を排除できる。
エステルの極大ピーク温度を７０℃〜８５℃としているから、ロジンの軟化温度７０℃〜８５℃に近くフラックスの溶融挙動をシャープにし、濡れを迅速化することができる。
直鎖飽和一塩基脂肪酸炭素の数を１４以上としているから、エステルの極大ピーク温度を容易に７０℃以上にでき、３０以下とすることにより極大ピーク温度を容易に８５℃以下にできる。
アルコールを多価アルコールとしているから、アルコールに対する直鎖飽和一塩基脂肪酸の量を多くして直鎖飽和炭化水素鎖による前記７０℃〜８５℃極大ピーク温度の発現を効率よく行わせることができる。
これら効果の相乗により、前記した結晶性、腐食性、濡れ性、溶融粘度、割れ性等の諸要件を良好に充足させ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る固形フラックスにおいては、ロジンまたはそれらの誘導体の1種類または2種類以上を主成分とし、炭素数１４以上３０以下の直鎖飽和一塩基脂肪酸と、２〜６価の多価アルコールとの縮合反応により得られ、示差熱曲線における極大ピークの温度が７０℃〜８５℃の範囲にあり、酸価が３mgKOH/g以下かつ水酸基価が５mgKOH/g以下であるエステルの外、活性剤としてアミン有機酸塩や、アミンハロゲン塩、ハロゲン化物を含有し、その他酸化防止剤など添加剤を加えることができる。
【００１１】
前記炭素数１４以上３０以下の直鎖飽和一塩基脂肪酸としては、例えばミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、べへン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸等が挙げられ、これらの一種以上が含まれている。ここで、主成分とは、他の直鎖飽和一塩基脂肪酸に比べて最も含有量の多いことを意味する。当該主成分と主成分の炭素数±２の直鎖飽和一塩基脂肪酸との含有量の合計が８０％以上であることが好ましい。
【００１２】
２〜６価の多価アルコールとしては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，１０−デカンジオール、１，１２−ドデカンジオール、１，１４−テトラデカンジオール、１，１６−へキサデカンジオール、１，１８−オクタデカンジオール、１，２０−エイコサンジオール、１，３０−トリアコンタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、１，４−フェニレングリコール、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、２−メチル−１，２，４−ブタントリオール、グリセリン、２−メチルプロパントリオール、トリメチロールエタン、トリエチロールエタン、トリメチロールプロパン、１，３，５−トリヒドロキシメチルベンゼン、１，２，３，６−へキサンテトロール、ペンタエリスリトール、グルコース、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。
【００１３】
ロジンとしては、ウッドロジン、ガムロジン、トールロジン、不均化ロジン、水添ロジン、完全水添ロジン、マレイン酸変性ロジン、ロジンエステルなどが挙げられる。
【００１４】
アミンとしては、エチルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミンなどの1級アミン、ジエチルアミン、ジエタノールアミン、ジフェニルアミンなどの2級アミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、などの3級アミンが挙げられ、これらを単体で、またはその有機酸塩やハロゲン化水素酸塩として用いることができる。他のアミン類としてテトラエチルアンモニウムなどの4級アミンの塩、ジフェニルグアニジンやジフェニル尿素などが挙げられる。
【００１５】
有機酸としては、ジグリコール酸、アジピン酸、グルタル酸、ドデカン二酸、プロピオン酸、コハク酸、マレイン酸などが挙げられる。
【００１６】
ハロゲン化物としては、2,3-ジブロモプロパノール、1,3-ジブロモプロパノール、2,2,2-トリブロモエタノール、トリブロモメチルフェニルスルホン、trans-2,3-ジブロモブテンジオール、ペンタエリスリトールトリブロミド、イソシアヌル酸トリス(2,3-ジブロモプロピル)、2,2-ビス[3,5-ジブロモ-4-(2,3-ジブロモプロポキシ)フェニル]プロパンなどが挙げられる。
【００１７】
また、ヒートサイクルでの対割れ性を向上させるためにロジン成分に添加、または代わる材料として熱可塑性樹脂、例えばブタジエン、イソプレン、スチレン、アクリル酸またはそのエステル、メタクリル酸またはそのエステル、エチレン等の重合体、または2種以上の共重合体を用いることもできる。
【実施例】
【００１８】
〔実施例１〕
炭素数１４以上３０以下の直鎖飽和一塩基脂肪酸と、２〜６価の多価アルコールとの縮合反応により得られ、示差熱曲線における極大ピークの温度が７０℃〜８５℃の範囲にあり、酸価が３mgKOH/g以下かつ水酸基価が５mgKOH/g以下であるエステルとして、直鎖飽和一塩基脂肪酸の組成がパルミチン酸９６％、ステアリン酸３％、ミリスチン酸１％であり、多価アルコールがペンタエリスリトールであり、示差熱曲線における極大ピークの温度が７０℃であり、酸価が０．２mgKOH/gであり、水酸基価が０．８mgKOH/gであるもの（エステルワックスAと称す）を使用した。
このエステルワックスA１５％（質量％、以下同じ）、wwロジン８２．７％、trans-2,3-ジブロモブテンジオール２％、トリエチルアミン臭化水素酸塩０．３％を加熱溶融下で混合し、冷却固化して固形フラックスを得た。この固形フラックスを再度加熱溶融してSn-3.0Ag-0.5Cuはんだの中空管に導入し外径1.0mmに伸線してヤニ入りはんだを作製した。
【００１９】
このヤニ入りはんだ及びフラックスについて次の試験を行った。
結晶性試験：フラックス300gを調製し、100℃設定のマントルヒーター上で20時間加熱しつづけ、析出なしのものを○、わずかに析出したものを△、それ以上に析出したものを×と評価した。
腐食性試験：JISZ
3197の銅版腐食に準じて行い、腐食なしのものを○、腐食は無いが初期にフラックスの一部が緑化したものを△、腐食ありのものを×と評価した。
ぬれ性試験：はんだ付けロボットによりこて温度３５０℃で片面ユニバーサル基盤に１００点、１点当りのはんだ付け時間を０．１秒として実施例品はんだではんだ付けを行い、全て外観上異常なくはんだ付けできたものを○、異常個数１０％未満のものを△、異常個数１０％以上のものを×と評価した。
溶融粘度試験：フラックスを160℃まで加熱し徐冷しながら100℃までの溶融粘度(動粘度)を測定し、低いものを○、中のものを△、高いものを×と評価した、。
割れ性試験：試験用基板に実施例ヤニ入りはんだを使用して３５０℃のはんだこてではんだ付けし、30分常温に曝した後、拡大鏡にてクラックの発生の有無を確認し、割れなしのものを○、割れ個数１０以下のものを△、割れ個数１０％を超えるものを×と評価した。
実施例１の評価結果は表２に示す通りである。
【００２０】
〔実施例２〕
炭素数１４以上３０以下の直鎖飽和一塩基脂肪酸と、２〜６価の多価アルコールとの縮合反応により得られ、示差熱曲線における極大ピークの温度が７０℃〜８５℃の範囲にあり、酸価が３mgKOH/g以下かつ水酸基価が５mgKOH/g以下であるエステルとして、直鎖飽和一塩基脂肪酸の組成がステアリン酸９８％、パルミチン酸２％であり、多価アルコールがペンタエリスリトールであり、示差熱曲線における極大ピークの温度が８０℃であり、酸価が０．２mgKOH/gであり、水酸基価が１．６mgKOH/gであるもの（エステルワックスＢと称す）を使用した。
このエステルワックスＢ１５％（質量％、以下同じ）、wwロジン８２．７％、trans-2,3-ジブロモブテンジオール２％、トリエチルアミン臭化水素酸塩０．３％を加熱溶融下で混合し、冷却固化して固形フラックスを得た。この固形フラックスを再度加熱溶融してSn-3.0Ag-0.5Cuはんだの中空管に導入し外径1.0mmに伸線してヤニ入りはんだを作製した。
このヤニ入りはんだ及びフラックスについて、実施例１と同様にして結晶性試験、腐食性試験、  ぬれ性試験、溶融粘度試験、割れ性試験を行った。、その結果は表２に示す通りである。
【００２１】
〔比較例１〜６〕
表１に示す通り、実施例１または２に対し、エステルワックスＡまたはＢに代え、重合ロジン（比較例１）、12-ヒドロキシステアリン酸（比較例２）、硬化ヒマシ油（比較例３）、パラフィンワックス（比較例４）、ステアリン酸アミド（比較例５）、ベヘン酸ベヘニル（比較例６）、ペンタステアリン酸ヘキサグリセリン（比較例７）を使用した以外、実施例１または２に同じとした。
これら比較例のヤニ入りはんだ及びフラックについて、実施例１または２と同様にして結晶性試験、腐食性試験、ぬれ性試験、溶融粘度試験、割れ性試験を行った。その結果は表２に示す通りである。
【００２２】
【表１】
2010046687.tif 000002
【００２３】
【表２】
2010046687.tif 000003
【００２４】
表２から明らかな通り、比較例に用いたワックス類は、一部の特性は良好となるが、どれもその他の試験で悪影響がでることが確認できる。これに対し本発明によれば、結晶性試験、腐食性試験、  ぬれ性試験、溶融粘度試験、割れ性試験の何れにおいても、良好な結果となる。