(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メルトフロ−レ−ト５００g／10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体１〜５０重量％、ロジンまたは／および変性ロジン、活性剤を含有するフラックスを内蔵させたことを特徴とするやに入りはんだ。
【請求項２】
メルトフロ−レ−ト５００g／10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体１〜５０重量％、脂肪酸アミドまたは／および脂肪酸ビスアミド５〜４０重量％、ロジンまたは／および変性ロジン、活性剤を含有するフラックスを内蔵させたことを特徴とするやに入りはんだ。
【請求項３】
請求項１または２記載のやに入りはんだを用いてはんだ付けを行い、はんだ付け後のフラックス残渣を絶縁皮膜として残すことを特徴とするはんだ付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はやに入りはんだ及びそのやに入りはんだを用いたはんだ付け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
はんだ付けには、フラックスが不可欠であり、電子・電気機器、特に民生用電子機器や精密電子機器のはんだ付けには、フラックスを内蔵させた線状はんだ、すなわち、やに入りはんだが多用されている。
このフラックスの作用は、母材表面の酸化膜を除去して清浄にすること、母材表面やはんだ表面に空気遮断膜を形成して酸化を防止すること、はんだの界面張力を減少して濡れ性を高めること等にある。
【０００３】
従来のやに入りはんだにおけるフラックスには、主成分のロジンのみでは、活性力が弱く、上記の作用を充分に達成し難いので、有機アミンのハロゲン化水素酸塩、有機酸、有機酸と有機アミンの塩等の活性剤を添加している。
【０００４】
しかし、活性剤添加のもとでは、はんだ付け後のフラックス残渣と母材との錯化物生成反応による導体侵食が発生し易い。
そこで、フラックス残渣による母材（導体）の腐食を防止し得る耐腐食性フラックスの提案（特開平３−２３８１９５号公報、特公４−３３５５７号公報等）、インサ−キットテスタのプロ−ブピン接触不良回避のための低固形分化フラックスの提案等がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者においては、上記フラックス残渣に伴う問題として、回路基板使用中でのヒ−トサイクルに基づくフラックス残渣のクラックに起因して発生するマイグレ−ションが重要であることを知った。
【０００６】
すなわち、回路基板使用中でのヒ−トサイクルによりフラックス残渣に熱応力クラックが発生し、このクラックで吸湿水分とフラックス残渣からの溶出イオン（例えば、ハロゲンイオン）のために電解質溶液が生成され、回路基板の電圧印加下、この電解質溶液に微弱電流が流れ、その結果、陽極側の導体が電気分解反応により溶出され、この溶出導体材イオンが陰極側導体において放電し析出し、この導体材原子が陽極側に向い樹枝状に成長し、遂には、両導体間が短絡するに至る場合がある
【０００７】
而るに、上記耐腐食性フラックスでは、かかるマイグレ−ションの効果的な防止が困難である。
そこで、本発明者においては、かかるフラックス残渣のヒ−トサイクル下でのクラックの発生を防止するための手段を鋭意究明した結果、メルトフロ−レ−トが５００g／10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体をフラックスに含有させることが有効であることを知った。
【０００８】
従来、メルトフロ−レ−トが低い高分子量のエチレン・酢酸ビニル共重合体をフラックスの一成分として使用することは公知である。例えば、特開昭５５−５４２９８号公報や特開昭５６−６７９８号公報には、「やに入りはんだ（フラックス内蔵線状はんだ）のフラックスの熱膨張による爆裂飛散を防止するためにフラックス層をはんだ表面に被覆したフラックス被覆線状はんだにおいて、フラックスにエチレン・酢酸ビニル共重合体を添加すること」が開示されている。
【０００９】
しかしながら、この場合は、フラックス被覆線状はんだにある程度の耐接触摩耗性を付与する必要があり、メルトフロ−レ−トが５００g/10min以上の超低分子量の低強度のエチレン・酢酸ビニル共重合体では機械的強度が弱く不適当である。
【００１０】
ところが、本発明者においてはメルトフロ−レ−トが５００g/10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体を通常のフラックスに添加すれば、上記フラックス残渣のヒ−トサイクルによるクラックの発生を充分に防止し得てマイグレ−ションを排除でき、しかもフラックス残渣をその絶縁性を安定に維持させ得て有効な絶縁皮膜として利用できること知った。
また、従来のやに入りはんだでは、はんだ付け作業時でのフラックス飛散が避けられないが、メルトフロ−レ−ト５００g/10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体の添加のもとでは、その飛散をよく防止して上記絶縁皮膜としての利用を効果的に達成できることを知った。
【００１１】
本発明の目的は、かかる知見を基礎とし、やに入りはんだによるはんだ付けにおいて、マイグレ−ションを充分に防止でき、かつフラックス飛散をよく防止してフラックス残渣を絶縁皮膜として有効に利用できるやに入りはんだ及びそのやに入りはんだを使用してのはんだ付け方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るやに入りはんだは、メルトフロ−レ−ト５００g／10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体１〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％とロジンまたは／および変性ロジンと活性剤を含有するフラックス、またはメルトフロ−レ−ト５００g／10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体１〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％と脂肪酸アミドまたは／および脂肪酸ビスアミド５〜４０重量％、好ましくは１０〜２５重量％とロジンまたは／および変性ロジンと活性剤を含有するフラックスを内蔵させたことを特徴とする構成であり、メルトフロ−レ−ト５００g／10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体１〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％と残部がロジンまたは／および変性ロジンと活性剤である組成を主成分とするフラックス、またはメルトフロ−レ−ト５００g／10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体１〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％と脂肪酸アミドまたは／および脂肪酸ビスアミド５〜４０重量％、好ましくは１０〜   ２５重量％と残部がロジンまたは／および変性ロジンと活性剤である組成を主成分とするフラックスを内蔵させた態様で実施することができる。
【００１３】
本発明に係るはんだ付け方法は、上記のやに入りはんだを用いてはんだ付けを行い、はんだ付け後のフラックス残渣を絶縁皮膜として残すことを特徴とする構成である。
【００１４】
上記メルトフロ−レ−トは、ＪＩＳＫ７２１０−１９７６に基づき測定され、内径φ９．５０±０．０３ｍｍの貫通孔を有し、その孔の下端に内径φ２．０９５±０．００５ｍｍのダイを装着したヒ−タ付きシリンダ−の孔に試料を充填し、上端に錘を取り付けたピストンの下端部を上記の孔に挿入する試験装置にを使用して、錘の重量３２５ｇｆ｛３．１８５N｝とし、試験温度を１２５℃としたときの１０分間における押出量Ｘ（ｇ）を測定し、Ｘｇ／１０分から求められる。
【００１５】
上記の脂肪酸アミド／脂肪酸ビスアミドは、フラックス残渣の粘着性を抑制すると共にフラックス切れ（やに入りはんだ内でのフラックス欠在箇所の発生）を防止するために用いられ、例えば、ステアリン酸アミド／ステアリン酸ビスアミド、パルミチン酸アミド等の一種または二種以上を使用できる。
【００１６】
上記ロジンまたは／および変性ロジンには、天然ロジン、重合ロジン、フェノ−ル変性ロジン、マレイン化ロジン、水素添加ロジン等を使用できる。
【００１７】
上記活性剤としては、有機アミンのハロゲン化水素酸塩、有機酸、有機酸と有機アミンの塩等を使用できる。例えば、ジエチルアミン塩酸塩、シクロヘキシルアミン塩酸塩、ジオクチルアミン塩酸塩、プロピルアミン塩酸塩、ジエチルアミン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジオクチルアミン臭化水素酸塩、プロピルアミン臭化水素酸塩、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、メチルマレイン酸、アジピン酸シクロヘキシルアミン塩等を使用できる。
【００１８】
上記メルトフロ−レ−ト５００g／10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体１〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％とロジンまたは／および変性ロジンと活性剤を含有するフラックス、またはメルトフロ−レ−ト５００g／10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体１〜５０重量％、好ましくは５〜３０重量％と脂肪酸アミドまたは／および脂肪酸ビスアミド５〜４０重量％とロジンまたは／および変性ロジンと活性剤を含有するフラックスには、必要に応じ添加剤を添加することもできる。たとえば、フラックス残渣による導体腐食を抑制するための腐食抑制剤（例えば、フタル酸、ベンゾトリアゾ−ル化合物、没食子酸エステル例えば没食子酸ｎ−プロピル等）、酸化防止剤（例えば、ジブチルクレゾール等）等を添加することもでき、その添加量は前記主成分１００重量部に対し1〜３重量部とされる。
【００１９】
本発明に係るやに入りはんだのはんだは、特に限定されることがなく、Ｓｎ６３重量％−残部Ｐｂの外、例えばＳｎ６０重量％−残部Ｐｂ、Ｓｎ５０重量％−残部Ｐｂ、Ｓｎ４５重量％−残部Ｐｂ、Ｓｎ４０重量％−残部Ｐｂ、Ｓｎ６２重量％−Ａｇ２重量％−残部Ｐｂ、Ｓｎ６０重量％−Ａｇ４重量％−残部Ｐｂ、Ｓｎ４６重量％−Ｂｉ８重量％−残部Ｐｂ、Ｓｎ５７重量％−Ｂｉ３重量％−残部Ｐｂ、Ａｇ３．５重量％−Ｃｕ０．７５重量％−残部Ｓｎ、Ｓｂ５重量％−残部Ｓｎ等も使用できる。
【００２０】
本発明に係るやに入りはんだの形状は、フラックスを内蔵するものであれば、特に限定されず、また、いわゆるＶカットを形成することもできる。また、フラックス量は、通常１．０重量％〜４．０重量％とされ、標準品は２〜３重量％とされる。
【００２１】
本発明に係るやに入りはんだは、主に、鏝を用いての電子機器のいわゆる後付けに使用され、フラックス残渣が絶縁皮膜として残される。
【００２２】
本発明に係るやに入りはんだにおけるフラックスに添加しているメルトフロ−レ−ト５００g／10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体は、分子量が極めて低いために機械的強度が極めて低いが、酢酸ビニル基のためにゴム弾性を呈して応力を吸収する機能を有するから、機械的強度が極めて低いにもかかわらず、応力に対し分子鎖が破断し難く、繰返し加熱に対しクラックの発生をよく防止できる。従って、ヒ−トサイクルに曝されても、フラックス残渣の熱応力クラックの発生を充分に防止でき、マイグレ−ションをよく排除できる。
【００２３】
本発明に係るやに入りはんだを使用してはんだ付けすると、はんだ付けの際でのフラックスの飛散をよく防止できる。その理由は、フロ−レ−ト５００g／10min以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体が、分子量が極めて低いために融点が低いが、酢酸ビニル基のためにゴム弾性を呈し粘弾性を有するためと推定される。
【００２４】
上記エチレン・酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量は２０〜４０％とすることが好ましい（２０％以下ではゴム的性質が不足しクラック発生防止に適合せず、４０％以上では粘着性が増してフラックス残渣に埃が付着し易くなる）。
【００２５】
本発明に係るやに入りはんだにおけるフラックスは、エチレン・酢酸ビニル共重合体を添加しているにもかかわらず、メルトフロ−レ−トが５００g／10min以上の流動性のエチレン・酢酸ビニル共重合体を使用しているから、はんだの濡れをよく促進でき、はんだ付けに要求される濡れ性も充分に保証できる。このエチレン・酢酸ビニル共重合体のメルトフロ−レ−トの好ましい範囲は、８００〜２０００g／10min以下である（２０００g／10min以上ではフラックス残渣に埃が付着し易くなる）。
【００２６】
上記フラックスのエチレン・酢酸ビニル共重合体の添加量を１〜５０重量％とする理由は、１％未満ではフラックス残渣のクラック発生防止を満足に達成し難く、５０重量％を越えるとフラックス残渣に埃が付着し易くこの付着埃の吸湿によるフラック残渣の表面抵抗の低下が過大となるからである。
【００２７】
本発明に係るやに入りはんだにおけるフラックスの残渣は、ロジン等に較べて絶縁抵抗に優れたエチレン・酢酸ビニル共重合体を含有しているから、上記クラックレスのもとで充分に絶縁皮膜として機能させ得、はんだ付け部を電解腐食等の発生無く安定に保持できる。従って、フラックス残渣を絶縁皮膜として有効に使用してはんだ付けの信頼性を向上できる。
【００２８】
【実施例】
〔実施例１〕
天然ロジン２４重量％、水添ロジン２３重量％、ステアリン酸アミド３０重量％、メルトフロ−レ−ト１０００g／10minのエチレン・酢酸ビニル共重合体２０重量％、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩２重量％（活性剤）、ジブロモプロパノ−ル１重量％（活性剤）の組成のフラックスをはんだロッド（Ｓｎ６３重量％−残部Ｐｂ）中に充填し、線引きによって線径１．６ｍｍφ、フラックス内蔵量２重量％のやに入りはんだを製作した。
【００２９】
〔比較例１〕
エチレン・酢酸ビニル共重合体としメルトフロ−レ−ト４００g/10minのものを使用した以外、実施例１に同じとした。
【００３０】
〔比較例２〕
実施例１に対し、天然ロジンの配合量を３４重量％、水添ロジンの配合量を３３重量％とし、エチレン・酢酸ビニル共重合体を無配合とした以外、実施例１に同じとした。
【００３１】
これらの実施例及び比較例につき、ＪＩＳ  Ｚ  ３１９７−１９８６はんだ付け用樹脂系フラックス試験方法  ６．１０広がり試験に基づき広がり率を測定したところ（各試料数は２０個とした）、実施例品１は９２％、比較例２は９３％、比較例１は８７％であり、実施例１ではフラックスにエチレン・酢酸ビニル共重合体を添加しているにもかかわらず、メルトフロ−レ−トを５００g／10min以上としているので、通常のフラックス（比較例２）使用の場合と同程度の優れた濡れ性を保証できた。
【００３２】
また、上記やに入りはんだ（何れも、Ｖカットなし）を用いて３５０℃のはんだ鏝で回路基板の銅ランド上にはんだ付けしたところ（各試料数は２０個とした）、実施例１、比較例１ではフラックス飛散が全く生じなかった。これに対し、比較例２では２０箇中１４箇にフラックス飛散が生じた。
【００３３】
更に、これらのはんだ付け試料について、−３０℃３０分間，＋６０℃３０分間を１サイクルとするヒ−トサイクル試験を１０００回行ったところ（各試料数は２０個とした）、実施例１並びに比較例１のものではフラックス残渣にクラック発生が全く観察されなかったのに対し、比較例２のものでは多数のクラックの発生が観られた。
【００３４】
また、上記の実施例１及び比較例１、２の各やに入りはんだを用いてはんだ付けしたものについて（各試料数は２０個とした）、フラックス残渣を付けたままで温度４０℃×相対湿度９２％×２０００時間放置したのち、表面絶縁抵抗値を測定したところ、実施例１及び比較例１のものでは初期表面絶縁抵抗値に対し１桁以内の低下にとどまっていたが、比較例２のものでは３桁以上の低下であった。
【００３５】
また、間隔が０．５ｍｍの厚膜法による銀電極間に、上記の実施例１及び比較例１、２で使用した各フラックスを塗布し、温度４０℃、相対湿度９２％のもとで、直流電圧１００ボルトを１０００時間印加後観察したところ、実施例１及び比較例１でのフラックスではマイグレ−ションの発生が観られなかったが、比較例２のものではマイグレ−ションの発生が認められた。
【００３６】
〔実施例２〕
天然ロジン１４重量％、水添ロジン１３重量％、ステアリン酸アミド３０重量％、メルトフロ−レ−ト１０００g／10minのエチレン・酢酸ビニル共重合体４０重量％、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩２重量％（活性剤）、ジブロモプロパノ−ル１重量％（活性剤）の組成のフラックスをはんだロッド（Ｓｎ６３重量％−残部Ｐｂ）中に充填し、線引きによって線径１．６ｍｍφ、フラックス内蔵量２重量％のやに入りはんだを製作した。
この実施例品につき上記と同様にして試験を行ったところ、広がり率が９０％、溶融フラックス飛散個数が０、フラックス残渣のクラック発生個数が０、温度４０℃×相対湿度９２％×２０００時間放置後の表面絶縁抵抗値率１桁以内であり、実施例１に充分に匹敵する結果であった。
【００３７】
〔実施例３〕
天然ロジン３２重量％、水添ロジン３０重量％、ステアリン酸アミド３０重量％、メルトフロ−レ−ト１０００g／10minのエチレン・酢酸ビニル共重合体５重量％、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩２重量％（活性剤）、ジブロモプロパノ−ル１重量％（活性剤）の組成のフラックスをはんだロッド（Ｓｎ６３重量％−残部Ｐｂ）中に充填し、線引きによって線径１．６ｍｍφ、フラックス内蔵量２重量％のやに入りはんだを製作した。
この実施例品につき上記と同様にして試験を行ったところ、広がり率が９５％、フラックス飛散個数が２０箇中２個、フラックス残渣のクラック発生個数が２０個中１個、温度４０℃×相対湿度９２％×２０００時間放置後の表面絶縁抵抗値率１桁以内であり、実施例１に充分に匹敵する結果であった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明にやに入りはんだよれば、優れたフラックスの濡れ性のために濡れ不良なく良好にはんだ付けでき、また、はんだ付け後でのフラックス残渣がヒ−トサイクルに曝されても、その残渣のクラック発生を防止してマイグレ−ションを排除でき、しかも、そのフラックス残渣が絶縁性に優れ、かつ、はんだ付けの際にフラックスの飛散をよく抑えて行い得そのフラックス残渣をはんだ付け箇所に残存させてその残渣の絶縁性をはんだ付け箇所の絶縁に有効に利用できるから、優れた作業性、安全性のもとでやに入りはんだによるはんだ付けを行うことができる。