(57)【要約】【課題】鉛フリー半田を用いた半田付けの際に、飛散防止とぬれ広がり性の優れたフラックスを提供する。【解決手段】フラックスと半田の飛散防止とぬれ広がり性を両立させる為に、高密度酸化型ポリエチレンを１質量％以上１０質量％未満、フェノール系酸化防止剤０．５質量％以上５質量％以下を添加する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛フリー半田に使用する鉛フリー半田用フラックスにおいて、少なくとも高密度酸化型ポリエチレンおよびフェノール型酸化防止剤を含有せしめたことを特徴とする半田付け用フラックス。
【請求項２】
ロジンおよび活性剤を含む鉛フリー半田用フラックスにおいて、高密度酸化型ポリエチレンおよびフェノール型酸化防止剤を含有せしめたことを特徴とする半田付け用フラックス。
【請求項３】
高密度酸化型ポリエチレンの密度は、０．９７〜１．００ｇ／ｃｍ３、酸価が１０〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇである請求項２記載の半田付け用フラックス。
【請求項４】
高密度酸化型ポリエチレンを１質量％以上１０質量％未満含有する請求項２記載の半田付け用フラックス。
【請求項５】
好ましくは、高密度酸化型ポリエチレンを３質量％以上９質量％未満含有する請求項２に記載の半田付け用フラックス。
【請求項６】
更に好ましくは、高密度酸化型ポリエチレンを５質量％以上８質量％以下含有する請求項２に記載の半田付け用フラックス。
【請求項７】
フェノール型酸化防止剤を０．５質量％以上５質量％以下含有する請求項２記載の半田付け用フラックス。
【請求項８】
好ましくは、フェノール型酸化防止剤を１質量％以上から３質量％以下含有する請求項２に記載の半田付け用フラックス。
【請求項９】
やに入り半田に含有するフラックス量は、１質量％から７質量％の範囲とすることを特徴とする請求項２に記載の半田付け用フラックス。
【請求項１０】
活性剤として有機臭化物を含有することを特徴とする請求項２或いは３に記載の半田付けフラックス。
【請求項１１】
有機臭化物を０．５質量％以上５％未満含有することを特徴とする請求項１０に記載の半田付けフラックス。
【請求項１２】
好ましくは、有機臭化物を約３質量％程度含有することを特徴とする請求項１０に記載の半田付けフラックス。
【請求項１３】
活性剤として更に、ハロゲン化水素酸塩を１％未満含有することを特徴とする請求項１０に記載の半田付けフラックス。
【請求項１４】
好ましくは、ハロゲン化水素酸塩を約０．５％程度含有することを特徴とする請求項１３に記載の半田付け用フラックス。
【請求項１５】
鉛フリー半田に使用する鉛フリー半田用フラックスにおいて、飛散を防止するために高密度酸化型ポリエチレン、酸化を防止してぬれ広がり性を確保するためにフェノール型酸化防止剤、活性剤として有機臭化物とハロゲン化水素酸塩を含有することを特徴とする半田付け用フラックス。
【請求項１６】
ロジンが７９質量％から９８質量％含有することを特徴とする請求項１５に記載の半田付け用フラックス。
【請求項１７】
請求項２に記載の半田付け用フラックスを含有する鉛フリー半田。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、やに入り半田に用いられるフラックスに関するものであり、特に鉛フリー半田に好適に利用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器の実装や電子部品の半田付けには、鉛を含有した錫―鉛共晶半田（以下、鉛入り半田という。）が用いられ、その際使用されるフラックスには、やに入り半田のフラックスとして、ロジン（松脂）を主体とし、これに活性剤として、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、ジエチルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸等を少量配合したものが使用されている。
【０００３】
最近、環境汚染の問題から、従来の鉛入り半田から鉛を含まない鉛フリー半田へ転換が進んでいる。鉛フリー半田は、錫（Ｓｎ）を主成分としており、鉛入り半田より融点が高いのが一般的である。このため、やに入り半田で半田付け作業すると、融点の高くなった分、ロジンや活性剤が分解し易くガス圧が高くなり、半田溶融した途端に、フラックスと半田粒が多量に飛散する。
【０００４】
飛散防止として、従来、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンワックス、ポリプロピレン樹脂、ポリプロピレンワックスや特開平９―１２２９７５号公報にはエチレン−アクリル共重合体およびプロピレン−アクリル共重合体等を添加することが開示されている。しかし、飛散防止の為にこれらの添加物を添加するとぬれ広がり性が阻害されることになる。
また、特開２００３−１０９９６号公報には、鉛フリー半田のぬれ広がり性に対し、半田ペーストの活性剤の記載されている。（特許文献３参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２８１４７０号公報
【特許文献２】
特開平９−１２２９７５号公報
【特許文献３】
特開２００３−１０９９６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
鉛フリー半田は、鉛入り半田より合金自体の表面張力が大きく、ぬれ広がり性が悪いので、飛散防止とぬれ広がり性の両立が困難であった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点を解消し、鉛フリーやに入り半田を使用して、飛散防止を実現するとともに、ぬれ広がり性等の優れたフラックスを提供して、半田付け作業の作業性を向上するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のやに入り半田用フラックスは、鉛フリー半田に使用する鉛フリー半田用フラックスにおいて、少なくとも高密度酸化型ポリエチレンおよびフェノール型酸化防止剤を含有せしめたことを特徴としたものである。
【０００９】
また、本発明は、ロジンおよび活性剤を含む鉛フリー半田用フラックス組成物において、高密度酸化型ポリエチレンおよびフェノール型酸化防止剤を含有せしめたことを特徴としたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
本発明に係わるフラックスは、Ｓｎを主成分とした鉛フリー半田、たとえばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ系のやに入り半田のフラックスとして用いることができる。
【００１２】
本発明のフラックスは、不均化ロジン、重合ロジン、水素添加ロジン等をベースとし、高密度酸化型ポリエチレンを添加する。
【００１３】
特に飛散防止用に添加する高密度酸化型ポリエチレン添加物の密度が０．９７〜１．００ｇ／ｃｍ３、溶融粘度（温度１５００Ｃにて）が２０００〜２００００Ｐａ・Ｓ、酸価が１０〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇが適している。たとえば、アライドシグナル社のＡ−Ｃポリエチレン、Ａ−Ｃ３９５、Ａ−Ｃ３９２、Ａ−Ｃ３３０、Ａ−Ｃ３２５、Ａ−Ｃ３１６Ａ、Ａ−Ｃ３１６などがある。
【００１４】
上述の高密度酸化型ポリエチレンを１％以上１０％未満添加する。（単に「％」は質量％を示す。以下同様）好ましくは３％〜９％である。更に好適には５％〜８％である。１％未満では飛散防止の効果が得られず、１０％以上では、粘度が上がりすぎ、半田のぬれ広がり性が悪くなる。
【００１５】
次に、酸化を防止して良好なぬれ広がり性を確保するために添加するフェノール型酸化防止剤は、たとえば、２，６−ジ−ターシャリー−ブチル−４−メチルフェノール、ｎ−オクタデシル３−（３，５−ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、４，４’−ブチリデンビス（３−メチル−６−ターシャリー−ブチルフェノール）があり、０．５％〜５％添加する。好ましくは１％〜３％である。０．５％未満では、酸化分解防止に効果がなく、５％を超えるとフラックス粘度が下がり、効果が認められなくなる。
【００１６】
さらに、本発明のフラックスは、活性剤として、シクロヘキシルアミン、１，３ジフェニルグアニジン、Ｎ，Ｎ’−ジエチルアニリン、ジエチルアミンなどのハロゲン化水素酸０〜１％の添加以外に、半田付け温度で臭化水素酸を発生する有機臭化物、たとえば、２，３ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレート、２，２−ビス（４ブロモメチル）−１，３−プロパンジオールを０．５〜５％の併用が好ましい。０．５％未満ではぬれ広がりが悪く、５％を超えると多量のハロゲンがフラックスに残存し、腐食性、信頼性に問題が発生する可能性がある。
【００１７】
本発明に係わるやに入り半田の形状は、フラックスを内蔵するものであれば特に限定されない。また半田に対するフラックス量は、１％〜７％とすることができる。手半田付け用は、２％〜４％、自動半田付け用は３〜６．５％が好ましい。
【００１８】
（実施例１）
フラックス組成は、水素添加ロジン８６．５％、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３９５）８．０％、酸化防止剤（ｎ−オクタデシル３−（３，５―ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）２．０％、有機臭化物（２，３ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール）３．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０．５％とする。半田合金はＳｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）でフラックス量３．０％のやに入り半田を製造した。
【００１９】
（実施例２）
フラックス組成は、水素添加ロジン９０．０％、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３３０）７．０％、酸化防止剤（ｎ−オクタデシル３−（３，５−ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）２．０％、有機臭化物（１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン）１．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０％（添加せず）とする。半田合金はＳｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）でフラックス量６．０％のやに入り半田を製造した。
【００２０】
（実施例３）
フラックス組成は、水素添加ロジン８９．５％、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３２５）５．０％、酸化防止剤（ｎ−オクタデシル３−（３，５−ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）２．０％、有機臭化物（１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン）３．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０．５％とする。半田合金はＳｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）でフラックス量３．０％のやに入り半田を製造した。
【００２１】
（実施例４）
フラックス組成は、水素添加ロジン８９．５％、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３１６）５．０％、酸化防止剤（ｎ−オクタデシル３−（３，５−ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）２．０％、有機臭化物（トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレート）３．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０．５％とする。半田合金はＳｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）でフラックス量６．０％のやに入り半田を製造した。
【００２２】
（実施例５）
フラックス組成は、水素添加ロジン９０．５％、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３２５）５．０％、酸化防止剤（ｎ−オクタデシル３−（３，５−ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）１．０％、有機臭化物（１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン）３．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０．５％とする。半田合金はＳｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）でフラックス量６．０％のやに入り半田を製造した。
【００２３】
（実施例６）
フラックス組成は、水素添加ロジン８８．５％、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３２５）５．０％、酸化防止剤（ｎ−オクタデシル３−（３，５−ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）３．０％、有機臭化物（１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン）３．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０．５％とする。半田合金はＳｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）でフラックス量６．０％のやに入り半田を製造した。
【００２４】
（実施例７）
フラックス組成は、水素添加ロジン８８．５％、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３２５）５．０％、酸化防止剤（ｎ−オクタデシル３−（３，５−ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）３．０％、有機臭化物（１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン）３．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０．５％とする。半田合金はＳｎ（９６．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｃｕ（０．５％）でフラックス量６．０％のやに入り半田を製造した。
【００２５】
（比較例１）
フラックス組成は、水素添加ロジン７４．５％、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３９５）２０．０％、酸化防止剤（ｎ−オクタデシル３−（３，５−ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）２．０％、有機臭化物（トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレート）３．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０．５％とする。半田合金はＳｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）でフラックス量３．０％のやに入り半田を製造した。
【００２６】
（比較例２）
フラックス組成は、水素添加ロジン９１．５％、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３３０）５．０％、有機臭化物（１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン）３．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０．５％とする。半田合金はＳｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）でフラックス量３．０％のやに入り半田を製造した。
【００２７】
（比較例３）
フラックス組成は、水素添加ロジン９２．５％、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３２５）５．０％、酸化防止剤（ｎ−オクタデシル３−（３，５−ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）２．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０．５％とする。半田合金はＳｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）でフラックス量３．０％のやに入り半田を製造した。
【００２８】
（比較例４）
フラックス組成は、水素添加ロジン８１．５％、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３１６）５．０％、酸化防止剤（ｎ−オクタデシル３−（３，５−ジ−ターシャリー−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）１０．０％、有機臭化物（２，３ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール）３．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０．５％とする。半田合金はＳｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）でフラックス量３．０％のやに入り半田を製造した。
【００２９】
（比較例５）
フラックス組成は、水素添加ロジン９６．５％、有機臭化物（トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレート）３．０％、ジエチルアミン臭化水素酸塩０．５％とする。半田合金はＳｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）でフラックス量３．０％のやに入り半田を製造した。
【００３０】
これらの実施例のサンプル１〜７、比較例サンプル１〜５のやに入り半田を評価するのに、広がり率、飛散率、半田付け性の試験を行った。広がり率、飛散率は線径０．８ｍｍ品でＪＩＳ−Ｚ−３１９７に従った。半田付け性は、こてロボットで、１ｍｍピッチ７ピンのコネクター、５個を引き半田で半田付けし、ブリッジの合計数を調べた（最大３０個）。実施例１〜７の評価は（表１）に、示す。
【００３１】
【表１】
2004283905.tif 000002
【００３２】
また、比較例１〜５の広がり率、飛散率、ブリッジ数の評価は（表２）に示す。
【００３３】
【表２】
2004283905.tif 000003
【００３４】
表１には、高密度酸化型ポリエチレンを５質量％から８質量％、酸化防止剤を１質量％から３質量％含有する場合の実施例のフラックスを使用した場合のデータをのせており、表２の比較サンプルと比べ、広がり率、飛散率、ブリッジ数などの全体的に評価すると半田付け特性が、向上していることが分かる。
【００３５】
実施例のサンプル２において、活性剤としてアミン臭化水素酸塩（ジエチルアミンＨＢｒ）を添加せず、且つ有機臭化物を１％とすると、若干、半田のぬれ広がり性が悪くなりブリッジ数が増加し、他の実施例サンプルと比較すると有機臭化物との併用の効果が認められる。
【００３６】
比較サンプル１において、高密度酸化型ポリエチレン（Ａ−Ｃ３９５）を２０％と多く含ませると、飛散率は良好（飛散を防止する）だが、粘度が上がりすぎ、半田のぬれ広がり性の悪化とブリッジ数が増加する。
【００３７】
比較サンプル５においては、飛散防止のための高密度酸化型ポリエチレン及び酸化防止剤を含ませないと、広がり率は良好だが、飛散率、ブリッジ数とも悪化する。ロジン自体にも、半田の流動性を良くし、酸化を防止する働きを有するのでロジンの含有率を９６．５％と高めても、飛散率、ブリッジ数の特性が悪く高密度酸化型ポリエチレン及び酸化防止剤が有効であることが分かる。
【００３８】
以上、上述したように、鉛フリー半田は、一般的には、鉛入り半田より融点が高く、やに入り半田の鉛フリー半田を使用すると、融点が高くなった分、高い融点での半田付け作業においては、ロジンや活性剤が分解し易くガス圧が高くなり、半田溶融した途端に、フラックスと半田粒が多量に飛散する。
【００３９】
この飛散防止として、本発明のフラックスは、フラックスの溶融粘度を上げるために、高密度酸化型ポリエチレンを添加する。更に、ロジン類は活性剤の酸化分解によるガス発生を抑制するため、フェノール型酸化防止剤を併用することに特徴を有する。
【００４０】
尚、本発明の鉛フリー半田合金は、Ｓｎ（９３．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｂｉ（０．５％）−Ｉｎ（３．０％）とＳｎ（９６．５％）−Ａｇ（３．０％）−Ｃｕ（０．５％）の２種類の半田合金の例を挙げているが、含有成分の比率は、これ以外の比率のものでもよく、また、他の鉛フリー半田合金でもほぼ同様な効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明のフラックスを鉛フリーやに入り半田に使用すると、従来のフラックス使用に比べ飛散防止やぬれ広がり性に優れた半田付け作業が実現でき、信頼性の高いやに入り半田用フラックスを提供することができる。