(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロジン系樹脂を基材とするクリームはんだ付け用フラックスにおいて、ポリグリセリンの脂肪酸エステルを含有することを特徴とするクリームはんだ付け用フラックス。
【請求項２】
請求項１記載のクリームはんだ付け用フラックスとはんだ粉末を含有するクリームはんだ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にプリント基板に電子部品などを実装する際に用いられるフラックスおよびそのフラックスを含有するクリームはんだに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板に電子部品などを実装するためのはんだ付けに用いられるフラックスやクリームはんだは、実装技術の進歩に見合う新しい性能が要求されるようになって来た。特に、フラックスとはんだ粉末とを混合したクリームはんだにおいてはその傾向が強い。はんだ付け用のフラックスは、ロジン系の樹脂、活性剤、溶媒などの成分からなるものである。またクリームはんだ用のフラックスには、さらに印刷特性を向上させるために、さらにチクソ剤を含ませることが一般的である。プリント基板に電子部品をはんだ付けした後に、それらの成分の一部がプリント基板に残る。これをフラックス残渣という。フラックス残渣はプリント基板の電気信頼性の点からフロンなどの溶媒により洗浄除去されていたが、フロン規制の後は、洗浄しない傾向にある。すなわち無洗浄タイプが要求されるようになった。したがって、プリント基板上に残渣があっても、電気信頼性は確保する必要がある。いいかえれば、フラックス残渣の電気信頼性が重要となっている。さらに高温高湿下における電気信頼性も要求されている。さらにプリント基板が置かれる環境雰囲気の激しい温度変化、つまり熱衝撃にも耐えて、その電気信頼性が維持される必要がある。
【０００３】
しかるに従来のフラックスやクリームはんだからのフラックス残渣は、そのような温度変化に対応できずクラックを発生しやすかった。クラックが発生すると、クラックから空気中の水分が侵入し、マイグレーションが発生し、電気信頼性がいちじるしく低下する。また残渣が脆く可撓性がないため、インサーキットテストのピンコンタクト時に残渣が割れ、その破片がテスターの針先に付着して、テストが円滑に実施できなくなる。さらに可撓性がないためフレキシブル電子基板に利用され難かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の従来のフラックスやクリームはんだが持っていた欠点を解消しようとするものである。すなわち、本発明の目的は電気信頼性を維持しつつ、きびしい温度変化に対してもクラックが発生せず、しかも可撓性を持つ残渣を与えるフラックスおよびクリームはんだを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前述の目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、ロジン系樹脂を基材とするクリームはんだ付け用フラックスに、ポリグリセリンの脂肪酸エステルを含有させることにより、その目的が達成されることを知り、本発明に到達した。
すなわち、本発明の第１はポリグリセリンの脂肪酸エステルを含有してなるロジン系樹脂を基材とするクリームはんだ付け用フラックスであり、第２は、このフラックスとはんだ粉末とを含有してなるクリームはんだである。
【０００６】
本発明で使用するポリグリセリンの脂肪酸エステルは、通常次のような方法で製造される。
（１）ポリグリセリンと脂肪酸とのエステル反応
（２）ポリグリセリンと油脂とのエステル交換反応
（３）ポリグリセリンと脂肪酸メチルまたはエチルエステルとのエステル交換反応
（４）脂肪酸へのグリシドールの付加重合反応
【０００７】
ここでポリグリセリンは、グリセリンを触媒の存在下で加熱、脱水縮合反応によって得られる高粘度の液体である。縮合反応の条件により、重合度が異なってくる。おおまかな重合度は水酸基価の測定値により求められる。重合度によりジグリセリン、トリグリセリン、テトラグリセリン、ペンタグリセリン、ヘキサグリセリン、ヘプタグリセリン、オクタグリセリンなどと呼ばれるが、実際はそれらの混合物が工業製品として扱われている。このようなポリグリセリンは、前述のとおり脂肪酸との反応によってエステルになる。脂肪酸としては、ステアリン酸、オレイン酸、リシノレイン酸、ラウリン酸、カプリル酸、縮合リシノレイン酸などが挙げられる。ポリグリセリンは多価アルコールであるので、脂肪酸とのモル比に応じ、モノ−、トリ−、ペンタ−、ヘプタ−などいろいろなエステルになる。オレイン酸エステルは常温で液体であるが、ステアリン酸エステルは大部分が固体である。これらは水に分散して界面活性を持つ。たとえば、デカグリセリンモノステアリン酸エステル、デカグリセリンデカステアリン酸エステル、ヘキサグリセリンペンタステアリン酸エステル、テトラグリセリンステアリン酸エステルなどフレーク状の固体である。また、デカグリセリンセスキオレイン酸エステル、ヘキサグリセリンオレイン酸ペンタエステル、デカグリセリンラウリン酸モノエステル、テトラグリセリンラウリン酸モノエステル、デカグリセリンカプリル酸モノエステル、ポリグリセリン縮合リシノレイン酸エステルなどは液体である。
【０００８】
一般に、クリームはんだ付け用のフラックスは、ガムロジン、水添ロジン、重合ロジン、変成ロジンなどのロジン系樹脂などを基材として、さらにアミンのハロゲン化水素酸塩や有機酸などを活性剤として、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、α−テルピネオールなどを溶媒として、それぞれ含んでいる。さらに必要に応じて、硬化ヒマシ油や高級脂肪酸アミドなどをチクソ剤として含むことや、安定剤などを含むこともある。普通、クリームはんだ用のフラックスは、粘ちょうな液体かペースト状のものである。
【０００９】
ロジン系樹脂は、軟化点が７０〜１５０℃の比較的脆い樹脂であり、クリームはんだのフラックス基材が、これらのロジン系樹脂の場合、はんだ付け後の残渣も脆く、特に０℃以下の低温ではプリント基板との熱収縮率の差による歪みを吸収できず、クラックを生じ、そこに大気中の水分が侵入し、電気信頼性を損ねている。
【００１０】
本発明は、このような成分からなるフラックスに、さらに前述のポリグリセリンの脂肪酸エステルを含ませることを特徴とする。ポリグリセリンの脂肪酸エステルの含有量は、通常フラックス全体の０．１〜３０％であり、好ましくは０．５〜２０％である。ポリグリセリンの脂肪酸エステルは前述のフラックスによく混和されるので、クリームはんだの印刷性などに悪い影響を与えず、はんだ付け性を損なうことがない。クリームはんだはステンシルなどを通してプリント基板上に印刷され、その上に電子部品が搭載され、ついで熱風炉などの中ではんだ付けが行われる。はんだ付けの後にフラックスははんだの上や周辺に残る。この残渣は可撓性に富むので、クラックの発生がなく、同時に高い電気信頼性が与えられる。
【００１１】
【実施例】
実施例１〜３および比較例
次に、実施例および比較例によって本発明を説明する。まず、表１に示すような成分を混合加熱し、均一溶液になった後、冷却して、ペースト状のフラックスをつくった。
【００１２】
【表１】
0003812859.tif 000002
【００１３】
次に、このようにして得られたフラックス１０部とはんだ粉末（Ｓｎ／Ｐｂ：６３／３７、球形２５０〜３２５メッシュ）９０部とをよく混合して、クリームはんだを得た。クリームはんだは、ステンシルを通してプリント基板に印刷した。ついでこの印刷されたプリント基板を１５０℃で３０秒間予備加熱し、さらに、２３０℃で４５秒間加熱リフローした。リフロー後のプリント基板を観察し、さらに、電気信頼性やフラックス残渣の性質をみるため、次のような試験を行った。
【００１４】
（絶縁抵抗試験）
ＪＩＳ−Ｚ−３２８４に準じて行った。すなわち次の２条件で試験した。
温度４０±２℃、相対湿度９０〜９５％、１６８時間
温度８５±２℃、相対湿度８５〜９０％、１６８時間
【００１５】
（マイグレーション試験）
ＪＩＳ−Ｚ−３２８４に準じて行った。温度と相対湿度は絶縁抵抗試験と同じ条件の雰囲気に１０００時間入れた。
【００１６】
（電圧印加耐湿性試験）
ＪＩＳ−Ｚ−３１９７に準じて行った。
【００１７】
（熱衝撃試験）
リフロー後のプリント基板を、１２５℃３０分、さらし１０分、−５５℃３０分さらし１０分、合計８０分を１サイクルとする空気中に入れ、１０００時間後の
残渣を観察した。
【００１８】
（ピンコンタクト割れ試験）
リフロー後、プリント基板を２４時間室温で放置後、ランド上にあるはんだの表面に残っているフラックス残渣を、針で突き刺し、フラックス残渣の割れの有無を判定した。
【００１９】
（残渣可撓性試験）
銅板上にクリームはんだを印刷し、同様な条件で予備加熱しついでリフローした。フラックス残渣は、はんだの上と周辺に存在しており、そのまま銅板を約９０度曲げることで可撓性をみた。可撓性がないと、残渣にひびが入り、場合によっては割れ落ちる。
【００２０】
表１に示すフラックスを含むクリームはんだをリフローした後、前述の試験を行った。試験結果を表２に示した。比較例においては、マイグレーションが発生した。また熱衝撃試験でもひびが発生し、ピンコンタクト試験や可撓性試験で割れが起きた。しかし本発明の実施例においては、ひび割れなどの発生は全くなかったと同時に、絶縁抵抗試験、電圧印加耐湿試験、マイグレーション試験などの電気信頼性に関しては全く問題がなかった。
【００２１】
【表２】
0003812859.tif 000003
【００２２】
【発明の効果】
本発明によって得られたクリームはんだは、リフロー後に電気信頼性が高く、しかも可撓性のある残渣を与えるので、フレキシブル基板などに利用できる。また、温度変化が激しい雰囲気下においても、フラックス残渣のひび割れの発生がないので、その適用範囲が広い。