(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロジン、活性剤、有機溶剤、および炭素数２〜２１のジカルボン酸とジアミンとの重縮合反応によって得られるポリアミド樹脂で、軟化点が８０〜１５０℃のものからなることを特徴とするプリント基板に実装するためのハンダ付け用フラックス組成物。
【請求項２】
ロジン、活性剤、有機溶剤、およびダイマー酸とジアミンとの重縮合反応によって得られるポリアミド樹脂で、軟化点が８０〜１５０℃のものからなることを特徴とするプリント基板に実装するためのハンダ付け用フラックス組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板に電子部品等を実装する際、ハンダ付けに用いられる低粘度液状フラックスおよびソルダーペースト用フラックス組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板に電子部品などを実装するためのハンダ付けに用いられるフラックスには、発泡方式あるいはスプレー方式によりプリント配線板に塗布して用いる低粘度液状タイプと、ハンダ粉末と混ぜ合わせソルダーペーストとして用いるペースト状フラックスがある。
従来の低粘度液状フラックスは、ロジン系樹脂を主成分とし、これに活性力を高めるためにアミンーハロゲン化水素酸塩や有機酸などの活性化剤を、また、場合によっては、ハンダ付け後のハンダ表面の光沢をなくす艶消し剤などを添加し、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）などの低級アルコールに溶解したものである。
【０００３】
ソルダーペースト用フラックスは、ロジン系樹脂を主成分とし、これに活性化剤を、さらに、ペースト状にするためにワックスを加え、２００〜３００℃の沸点範囲を持つ溶剤に溶解後、ペースト状にしたものである。
フロンが全廃され、フロンと同等以上の洗浄力があり、かつ、環境汚染のない洗浄剤がなかなか開発されいない今日、ハンダ付け後のプリント配線板に残るフラックス残さを洗浄しない方向が強まり、ためにプリント配線板に残るフラックス残さの信頼性がより強く要望されている。
【０００４】
プリント配線板に残るフラックス残さの信頼性については、高湿度下での絶縁抵抗試験やマイグレーション試験、また、結露試験などで評価されているが、ほとんど恒温あるいは温度変化の少ない状態下でのものである。
電子機器は恒温下で使用されるものを除き、常に温度変化を受けており、はなはだしい場合は、温度変化が８０℃以上になるものもある。したがって、プリント配線板に残るフラックス残さもまた、常に温度変化を受け、ためにクラックの発生や劣化を生じ、信頼性を損ねている状況であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の低粘度液状フラックスまたソルダペースト用フラックスと比べ、ハンダ付け性を損ねることなく、ハンダ付け後のプリント配線板に残るフラックス残さが温度変化を受けてもクラックや劣化が少なく、かつ、防湿効果により、高湿度環境下でも絶縁不良やマイグレーションが生じない高信頼性低粘度液状フラックスおよびソルダペースト用フラックスを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するための手段について研究の結果、低粘度液状フラックスおよびソルダーペースト用フラックスの主成分であるロジン系樹脂と相溶し、温度変化に対して耐性があり、かつ、防湿効果を付与するポリアミド樹脂、特に炭素数２〜２１のジカルボン酸とジアミンとの重縮合反応によって得られるポリアミド樹脂で、軟化点が８０〜１５０℃のもの、あるいはダイマー酸とジアミンとの重縮合反応によって得られるポリアミド樹脂で、軟化点が８０〜１５０℃のものを添加することにより、上記した問題を解決できることを知り、本発明を完成するに至ったのである。
【０００７】
すなわち、本発明は、ロジン、活性剤、有機溶剤、および炭素数２〜２１のジカルボン酸とジアミンとの重縮合反応によって得られるポリアミド樹脂で、軟化点が８０〜１５０℃のもの、またはダイマー酸とジアミンとの重縮合反応によって得られるポリアミド樹脂で、軟化点が８０〜１５０℃のものからなることを特徴とするプリント基板に実装するためのハンダ付け用フラックス組成物である。
【０００８】
この低粘度液状フラックスを用いてハンダ付けした後の、また、ソルダペースト用フラックスを用いたソルダペーストによりハンダ付けした後のプリント配線板に残るフラックス残さは、従来にみられた温度変化によるクラックなどの発生に伴う信頼性の低下を解消したものである。
従来の低粘度液状フラックス組成物は、ガムロジン、重合ロジン、水添ロジンなどのロジン系樹脂を主成分として含み、これに活性力を高めるために、アミン−ハロゲン化水素酸塩や有機酸など種々の活性化剤が添加され、イソプロピルアルコールなどの低級アルコールに溶解されたものからなっている。
【０００９】
また、ソルダペースト用フラックス組成物は、ガムロジン、重合ロジン、水添ロジンなどのロジン系樹脂を主成分として含み、これに活性力を高めるためにアミン−ハロゲン化水素酸塩や有機酸など種々の活性化剤が、さらに、ペースト状にするために硬化ヒマシ油や高級脂肪酸アミドなどのワックスが添加され、２００〜３００℃の沸点範囲を持つジエチレングリコールモノブチルエーテルやジエチレングリコールモノヘキシルエーテルなどの溶剤に溶融されたものからなっている。
【００１０】
本発明による低粘度液状フラックス組成物およびソルダペースト用フラックス組成物は、上記の各成分のうち、それぞれ主成分であるロジン系樹脂の一部をポリアミド樹脂に変更し、このポリアミド樹脂を一定量含有させたものである。
本発明において、ポリアミド樹脂の含有量は、低粘度液状フラックスにおいては、１重量％以上、１０重量％以下、ソルダペースト用フラックスにおいては、２重量％以上、２０重量％以下が好ましい。この含有量より少ないと効果が弱く、また、この含有量より多いとフラックスとしての活性が弱くなり、種々ハンダ付け不具合が生じると共に粘度が高くなり、ハンダ付け後のハンダ表面にフラックス残さが被り、導通試験などの障害になるためである。
【００１１】
一般に、ロジン系樹脂は軟化点が７０〜１５０℃の比較的脆い樹脂であり、さらに、ハンダ付け時の熱により脆さが増す傾向がある。そのため温度変化を受けた際のプリント配線板およびハンダ接合部との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、信頼性を損ねる要因となっている。
本発明による軟化点８０〜１５０℃のポリアミド樹脂は、ロジン系樹脂との相溶性がよく、ハンダ付け性を損なうことがなく、電機特性に優れ、ロジン系樹脂に適度な柔軟性と防湿性を与えるために、クラックの発生がほとんどなく、高い信頼性が得られるのである。
【００１２】
ポリアミド樹脂の軟化点が８０℃未満では、ハンダ付け後のフラックス残さにベトツキ感が生じるようになり、作業性を著しく損なうとともに、埃などが付着し信頼性に悪影響を及ぼす恐れがあるためである。また、１５０℃を越えると、ハンダ付け性を損なうとともに、フラックス残さの軟化点を却って上昇させることになり、クラック低減効果が薄れてくるためである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、実施例および比較例により本発明を説明する。また、該実施例および比較例によって得られた低粘度液状フラックスとソルダペーストについて試験を行い、その試験結果を示した。
【００１４】
【実施例１〜６】
表１に示す原料配合により、１００ｇの低粘度液状フラックスを得るに当たり、２００ｍｌのビーカに各成分を正確に計量し、吹きこぼれない程度の強さで攪拌を続け、完全に溶解させる。攪拌中、２−プロパノールが多少揮発するので、攪拌、溶解後に２−プロパノールを揮発減量分補填する。
【比較例１〜３】
表１に示す原料配合により、実施例１〜６と同様にして１００ｇの低粘度液状フラックスを得た。
【００１５】
【表１】
0003797763.tif 000002
【００１６】
【実施例７〜１０】
表２に示す原料配合により、１００ｇのソルダペーストを得るに当たり、５００ｍｌのステンレス製ビーカにガムロジン、重合ロジン、水添ロジンのロジン分およびポリアミド樹脂を計量し、ジエチレングリコールモノブチルエーテルを加える。これを１３０〜１４０℃に加熱し溶解させる。次いで、ＤＰＧ・ＨＢｒ塩、アジピン酸、Ｎ，Ｎ' −エチレンビスステアリン酸アミドを加え、手早く攪拌、溶解させた後、加熱を止める。この時、ジエチレングリコールモノブチルエーテルの揮発があれば、揮発分だけ補填し、直ちに水冷する。冷後、ハンダ粉末を加え、十分に攪拌、混合する。
【比較例４〜５】
表２に示す原料配合により、実施例７〜１０と同様にして１００ｇのソルダペーストを得た。
【００１７】
【表２】
0003797763.tif 000003
【００１８】
上記実施例および比較例で得た低粘度液状フラックスおよびソルダペーストについて、次のようにして、ハンダ広がり性、温度サイクル試験、電圧印加耐湿性試験およびマイグレーション試験を行った。なお、ソルダペーストに用いたハンダ粉末は錫−鉛共晶ハンダで、粒径は２０〜４０μｍである。
（１）ハンダ広がり性
低粘度液状フラックスについては、ＪＩＳ  Ｚ  ３１９７に準じる。
ソルダペーストについては、ＪＩＳ  Ｚ  ３２８４の附属書１０に準じる。
評価は、低粘度液状フラックスでは、○：ハンダ広がり率８５％以上、△：ハンダ広がり率７０％以上８５％未満、×：ハンダ広がり率７０％未満とした。ソルダペーストでは、広がり度合いの区分に従った。
ただし、実施例５、６、９、１０、比較例３、５は窒素雰囲気（酸素濃度５００ｐｐｍ以下）で行った。
試験結果を表３に示す。
【００１９】
（２）温度サイクル試験
ＪＩＳ  Ｚ  ３１９７に示されるくし形電極１形を用い、低粘度液状フラックスの場合は、塗布厚が５μｍになるように塗布し、ハンダ付け後、熱衝撃試験機により温度サイクルをかけた後のフラックス残さ中のクラック発生の有無を観察した。また、ソルダペーストの場合は、厚さ０．２ｍｍのメタルマスクにより印刷し、リフロー後、熱衝撃試験機により温度サイクルをかけた後のフラックス残さ中のクラック発生の有無を観察した。
【００２０】
試験は、１試料につき、くし形電極１００枚行い、くし形電極の中央部の１×１ｃｍの面積内のクラック数を数え、クラック発生率をくし形電極単位で算出した。
リフローは温風−遠赤外加熱併用型のリフロー装置で、大気と窒素雰囲気（酸素濃度５００ｐｐｍ以下）で行った。
低粘度液状フラックスでのハンダ付け条件は、予熱・・１２０〜１３０℃×約３０秒、ハンダ付け温度２５０±５℃のフローハンダ付けである。
【００２１】
ソルダペーストでのリフロー条件は、予熱・・１５０〜１６０℃×６０〜８０秒、本加熱・・２００℃以上×３０秒である。
温度サイクル条件は、−３０℃＝８０℃（各１０分間）を１サイクルとし、５００サイクルである。
試験結果を表３に示す。
【００２２】
（３）電圧印加耐湿性試験
低粘度液状フラックスについて行う。ＪＩＳ  Ｚ  ３１９７に示されるくし形電極２形を用い、（２）温度サイクル試験に示されるハンダ付け条件でハンダ付けし、温度サイクル試験を行ったものについて、ＪＩＳ  Ｚ  ３１９７に準じて行う。ただし、試験条件は６０±２℃、相対湿度９０〜９５％、１０００時間である。
試験結果を表４に示す。
【００２３】
（４）マイグレーション試験
ソルダペーストについて行う。ＪＩＳ  Ｚ  ３２８４の附属書１４に準じる。ただし、ハンダの溶融は（２）温度サイクル試験でのリフロー条件で、また、試験条件は温度８０±２℃、相対湿度８５〜９０％、１０００時間である。
試験結果を表５に示す。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
【表４】
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【００２６】
【表５】
0003797763.tif 000006
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、ロジン系樹脂を主成分とする低粘度液状フラックスおよびソルダペースト用フラックスにおいて、ロジン系樹脂と相溶し、温度変化に対して耐性があり、かつ、防湿効果を付与するポリアミド樹脂を添加することにより、ハンダ付け性を損ねることなく、ハンダ付けした後のプリント配線板に残る残さが温度変化を受けても、クラックの発生や劣化がなく、また、高湿環境下でも絶縁不良やマイグレーションが生じない高信頼性の低粘度液状フラックスおよびソルダペースト用フラックスが得られる。