特許 7199769 はんだ線

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-23

(45)【発行日】2023-01-06

(54)【発明の名称】はんだ線

(51)【国際特許分類】

   B23K 35/14 20060101AFI20221226BHJP

   B23K 35/26 20060101ALN20221226BHJP

   C22C 13/00 20060101ALN20221226BHJP

【ＦＩ】

B23K35/14 Z

B23K35/26 310A

C22C13/00

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022147076

(22)【出願日】2022-09-15

【審査請求日】2022-09-16

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】506019175

【氏名又は名称】株式会社小島半田製造所

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】小島 昌夫

【審査官】櫛引 明佳

(56)【参考文献】

【文献】特開昭４８－０１９４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭３７－０１９５４２（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特公昭４３－０２５８９６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭５５－００８３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１８４６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２５５７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３１２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０７４５１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２４１３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２７５６８４８（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第９３／０１５８７０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ３５／１４－３５／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

はんだ合金により構成されるはんだ部と、
上記はんだ部の表面に被覆されたフラックス層と、
上記フラックス層の表面に被覆された樹脂層とを備え、
上記樹脂層は、アクリル系樹脂であること
を特徴とするはんだ線。

【請求項2】

上記樹脂層は、任意成分として下記一般式（１）で表されるメタクリル酸エステルに由来する構成単位を６７質量％以下、必須成分として下記一般式（２）で表される（メタ）アクリル酸エステルに由来する構成単位を５質量％以上５０質量％以下、及び必須成分として一般式（３）で表される（メタ）アクリル酸エステルに由来する構成単位を５質量％以上８０質量％以下、含有すること
を特徴とする請求項１記載のはんだ線。

【化1】

（式中、Ｒ¹は、水素又は炭素数１～３の直鎖状又は分岐状アルキル基である。）

【化2】

（式中、Ｒ²は水素又はメチル基であり、Ｒ³は炭素数４～１６の直鎖状又は分岐状アルキル基である。）

【化3】

（式中、Ｒ⁴は水素又はメチル基であり、Ｒ⁵は炭素及び水素からなる環状部分を有する官能基である。）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、各種電子部品をプリント配線基板に実装するために、フラックスを複合化させたはんだ線に関し、特にフラックスの飛散を防止し安定したはんだ付けを実現する上で好適なはんだ線に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、各種電子部品をプリント配線基板に実装するため、はんだが用いられている。こうしたはんだは、錫を主体として様々な金属を添加して溶融、合金化して使用されている。中でもやに入りはんだにはフラックスと呼ばれる樹脂組成物が内包されている。フラックスは、はんだ付け箇所の酸化膜の除去や、はんだ付け箇所や溶融はんだの酸化防止、更には、はんだの濡れ性の向上を図るために用いられる。

【0003】

このようなフラックスを内包したはんだ線は、はんだ合金で構成されるはんだ部の中心部分にフラックスを内包させるやに入りはんだが一般的である。はんだ付けの際には、はんだコテをはんだ部に接触させると、はんだ合金が溶解する前に、中心部分のフラックスが軟化する。

【0004】

次に、軟化し始めたフラックス中に気泡やガスが発生する。その結果、周囲をはんだ部で密閉された中心部分では、発生した気泡やガスに基づいて圧力が高くなる。

【0005】

更に、はんだコテからの熱によりはんだ合金で構成されるはんだ部が溶融するが、このときに中心部分において密閉されているフラックスの圧力が一気に開放される結果、フラックスやはんだを飛散させる。

【0006】

特に最近において非常に短時間においてはんだ付けを完了しなければならない場合には、はんだコテの温度を高くする場合が多いが、これにより中央部分に密閉されるフラックスが急激に膨張する結果、フラックスや、はんだ粒の飛散が顕著になる。この飛散したはんだ粒やフラックス電子部品の誤作動や不良を誘発するという問題点が生じる。また手作業によりはんだ部をはんだ付けする場合、このようなフラックス等が飛散した場合に火傷の危険性もあり、作業の安全性が損なわれるという問題点もある。

【0007】

またフラックスを内包したはんだ線は、フラックスを内包する中心部分の外郭を構成するはんだ部の金属量を制御するためには、その内径と外径の２点を管理する煩雑さもあり、更に表面に直接露出させたはんだ合金が事前に酸化してしまい、性能が低下するという問題点もあった。

【0008】

上記の難点を解決する手段として、はんだ部にコーティングできるフラックスが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

【0009】

ただし、上述した特許文献１、２の開示技術によれば、フラックスを表面に塗布した状態でこれを手で把持すると、手がベタついてしまい、作業性、衛生面、また健康面に支障をきたし、安全性の問題等がある。これに加えて、フラックスの粘着性によるボビン巻き、ほどきの不具合等の問題点も生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】特開昭５５－５４２９８号公報

【文献】特開昭５６－６７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、はんだ部の表面に被膜されたフラックス層に直接触れることないように、フラックス層の表面に樹脂層を被膜するものである。その樹脂層は常温においては下層のフラックスと浸潤、融合しない特性を持ち、表面の粘着性を防止する機能を有する。かつ、樹脂層は、はんだ付け時にフラックスの特性を妨げることなく、フラックスと簡易に融合できる特性も保持していなければならない。はんだ部、その表面に被膜したフラックス部、さらに、その表面に上述した特性を保有した樹脂部の構成をなした、はんだ線を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

第１発明に係るはんだ線は、はんだ合金により構成されるはんだ部と、上記はんだ部の表面に被覆されたフラックス層と、上記フラックス層の表面に被覆された樹脂層とを備え、上記樹脂層は、アクリル系樹脂であることを特徴とする。

【0013】

第２発明に係るはんだ線は、第１発明において、上記樹脂層は、任意成分として下記一般式（１）で表されるメタクリル酸エステルに由来する構成単位を６７質量％以下、必須成分として下記一般式（２）で表される（メタ）アクリル酸エステルに由来する構成単位を５質量％以上５０質量％以下、及び必須成分として一般式（３）で表される（メタ）アクリル酸エステルに由来する構成単位を５質量％以上８０質量％以下、含有することを特徴とする。

【化1】

（式中、Ｒ¹は、水素又は炭素数１～３の直鎖状又は分岐状アルキル基である。）

【化2】

（式中、Ｒ²は水素又はメチル基であり、Ｒ³は炭素数４～１６の直鎖状又は分岐状アルキル基である。）

【化3】

（式中、Ｒ⁴は水素又はメチル基であり、Ｒ⁵は炭素及び水素からなる環状部分を有する官能基である。）

【0015】

【化1】

（式中、Ｒ¹は、水素又は炭素数１～３の直鎖状又は分岐状アルキル基である。）

【0016】

【化2】

（式中、Ｒ²は水素又はメチル基であり、Ｒ³は炭素数４～１６の直鎖状又は分岐状アルキル基である。）

【0017】

【化3】

（式中、Ｒ⁴は水素又はメチル基であり、Ｒ⁵は炭素及び水素からなる環状部分を有する官能基である。）

【発明の効果】

【0018】

上述した構成からなる本発明によれば、はんだ部の表面に被膜されたフラックス層に直接触れることないように、フラックス層の表面に樹脂層を被膜するものである。その樹脂層は常温においては下層のフラックスと浸潤、融合しない特性を持ち、表面の粘着性を防止する機能を有する。かつ、樹脂層は、はんだ付け時にフラックスの特性を妨げることなく、フラックスと簡易に融合できる特性も保持していなければならない。はんだ部、その表面に被膜したフラックス部、さらに、その表面に上述した特性を保有した樹脂部の構成をなした、はんだ線を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、本発明を適用したはんだ線の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を適用したはんだ線について、図面を参照しながら詳細に説明をする。

【0021】

図１は、本発明を適用したはんだ線１の断面図である。はんだ線１は、はんだ合金により構成されるはんだ部２と、はんだ部２の表面に被覆されたフラックス層３と、フラックス層３の表面に被覆された樹脂層４とを備えている。

【0022】

はんだ部２を構成するはんだ合金は、少なくとも錫を含む合金であり、例えばＪＩＳ Ｚ ３２８２：２０１７記載の「４．合金系」、「種類」及び「記号」、表１記載のはんだ合金等に示す鉛を含むはんだ合金や、表２に示す鉛を含有しないはんだ合金等、任意のはんだ合金を用いることができる。このはんだ合金には、錫以外に、例えば、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｉｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｄ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ等の化学成分がそれぞれの含有率をもって添加されている。なお、はんだ合金は、ＪＩＳ Ｚ ３２８２：２０１７記載の４．合金系，種類及び記号表１、表２に示す化学成分の範囲に限定されるものではなく、他のいかなる周知の化学成分の範囲で構成されるものであってもよい。

【0023】

フラックス層３を構成するフラックスは、はんだ部２の表面に塗布され、例えば松脂を主成分とし、樹脂、活性剤、溶剤等を含む、柔軟性と粘着性を兼ね備えた個体である。

【0024】

樹脂層４は、フラックス層３の表面に積層されてなり、例えば、アクリル系樹脂で構成されているがこれに限定されるものではなく、いかなる樹脂材料で構成されるものであってもよい。この樹脂層４は、任意成分として下記一般式（１）で表されるメタクリル酸エステルに由来する構成単位を６７質量％以下、必須成分として下記一般式（２）で表される（メタ）アクリル酸エステルに由来する構成単位を５質量％以上５０質量％以下、及び必須成分として一般式（３）で表される（メタ）アクリル酸エステルに由来する構成単位を５質量％以上８０質量％以下、含有する。

【0025】

フラックス層３の表面にコーティングする樹脂層４は、はんだ付けするときの、フラックスの作用を妨げないものであって、かつ樹脂層４をコーティングした後は、はんだ線１の表面は粘着性を呈しないものであることが前提となる。

【0026】

表面がべたつかないコーティングとして、この樹脂層４において、フッ素系モノマー、シリコン系モノマーを共重合することが考えられる。フッ素は、はんだごてを当てた時の熱でフッ酸を発生する可能性があり、危険を伴い不適である。シリコンは熱によりシロキサンが飛散し電子部品の接点不良を起こす可能性があり不適である。

【0027】

フッ素を含まないアクリル系ポリマー、又はシリコンを含まないアクリル系ポリマーを任意の方法で被覆する。被覆する方法として、アクリル系ポリマーを溶剤に溶解したものをコーティングすることが容易である。その中で溶剤としてはフッ素系溶媒を使用することで、フラックスが樹脂層４へ滲みだすのを防止できる。

【0028】

【化1】

（式中、Ｒ¹は、水素又は炭素数１～３の直鎖状又は分岐状アルキル基である。）

【0029】

【化2】

（式中、Ｒ²は、水素又はメチル基であり、Ｒ³は炭素数４～１６の直鎖状又は分岐状アルキル基である。）

【0030】

【化3】

（式中、Ｒ⁴は、水素又はメチル基であり、Ｒ⁵は炭素及び水素からなる環状部分を有する官能基である。）

【実施例1】

【0031】

以下、本発明を適用したはんだ線の実施例について説明をする。なお本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0032】

＜アクリル系ポリマーの合成＞
メチルメタクリレート（ＭＭＡ）２２．５ｇ、メタクリル酸（ＭＡ）１ｇ、：シクロヘキシルメタクリレート（ＣＨＭＡ）４５ｇ、２－エチルヘキシルメタクリレート（２ＥＨＭＡ）３１．５ｇ、酢酸ブチル７０ｇ（重合溶媒）、２、２－アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）０．３ｇ（重合開始剤）を、内容量１ｌのガラス製の丸底フラスコに入れた。４つの口蓋の中央に撹拌羽根をセットし、スリーワンモーターにセットした。また、この丸底フラスコに対して、冷却管、温度計、窒素配管をセットした。

【0033】

次に丸底フラスコをウォーターバスの中に入れた。常温で回転数を１００ｒｐｍに設定し、窒素を流量計で２５０～３５０ｍｌ／分になるようにフラスコ内の空間部を窒素置換し、２０分放置した。

【0034】

その後ウォーターバスに４０～５０℃の湯を入れて、ウォーターバスの設定温度を８５℃にして、湯温を８５℃まで上昇させた。

【0035】

丸底フラスコ内の温度は徐々に上昇し、反応熱に基づいて、湯投入時から約１時間後に最高温度（８８℃）に達して、その後ゆるやかに８３℃まで下がり、一定の温度を保った。湯投入時から６時間に亘り、ウォーターバスの温度を一定に保持しつつ、窒素を供給し続けた。

【0036】

湯投入時から６時間経過後、丸底フラスコ内は、粘長な液体に変化していたので窒素の供給を停止、窒素配管の口から酢酸ブチル１００ｇを滴下ロートを使用して少しずつ希釈した。

【0037】

次にこの丸底フラスコ内の液体を抽出してこれを原液とした。アルミカップに原液０．２～０．５ｇを精密天秤で秤量し、１５０℃の乾燥炉で４０分乾燥させて溶剤成分を除去することでアクリル系ポリマーを得た。乾燥後の重量からでアクリル系ポリマー原液の固形成分を測定したところ３６．１％（反応率：９７．４％）であった。

【0038】

＜溶液の調製＞
アクリル系ポリマー原液２．８ｇ、酢酸ブチル５．２ｇ、１、３－ビストリフルオロメチルベンゼン９２ｇをマグネチックスターラーで均一に撹拌し、溶液を調製した。

【0039】

＜はんだ線の作製＞
Ｓｎ：９６．５質量％、Ａｇ：３質量％、Ｃｕ：０．５質量％からなる成分のはんだ部に対して、フラックス液に浸漬させる方法により、以下の表１の配合からなるフラックスを塗布させた。その後、アクリルポリマーの溶液にフラックスを塗布したはんだ部を浸漬し、乾燥させる方法により、アクリル系ポリマーからなる樹脂層を積層させた。表２に、樹脂層における一般式（１）で表されるメタクリル酸エステルに由来する構成単位に相当する短鎖の質量％、一般式（２）で表される（メタ）アクリル酸エステルに由来する構成単位に相当する長鎖の質量％、一般式（３）で表される（メタ）アクリル酸エステルに由来する構成単位に相当する環状の質量％にそれぞれ分類して記載している。

【0040】

【表1】

なお、表２に示すモノマーの成分の表記は、以下である。ＭＭＡ：メチルメタクリレート、ＭＡ：メタクリル酸、ＩＢＸＭＡ：イソボルニルメタクリレート、ＩＢＸＡ：イソボルニルアクリレート、ＣＨＭＡ：シクロヘキシルメタクリレート、２ＥＨＭＡ：２－エチルヘキシルメタクリレート、２ＥＨＡ：２－エチルヘキシルアクリレート、ＢＭＡ：ｎ－ブチルメタクリレート、ＳＭＡ：ステアリルメタクリレート（炭素数１８）、Ｍ－９０Ｇ：メトキシポリエチレングリコールメタクリレート（新中村化学製）。

【0041】

【表2】

【0042】

次に、作成した各はんだ線について、以下に説明するＪＩＳ Ｚ ３１９７：２０２１ はんだ付け用フラックス試験方法 ８．５．１ 乾燥度試験に基づいてべたつきの評価試験を行った。

【0043】

この試験では、試験片上のフラックス残さの表面に粉末タルクを十分に振りかける。軟毛ブラシで粉末タルクを振りかけた表面を同一方向に軽く２回払い落とし、その度合いを目視で検査する規定である。本発明のはんだ線表面の評価方法に適しているので、この規定に則して、本発明のはんだ線表面の粘着性の確認に実施した。

【0044】

準備する道具は、直径約８ｍｍの軟毛ブラシ（ラクダの毛又はこれと類似のもの。）、最大粒径０．０１ｍｍの粉末タルクである。

【0045】

評価方法は、粉末タルクがブラッシングによって容易に除去できれば、フラックスは粘着性がないとみなし、これを合格とした。粉末タルクがブラッシングで除去できない場合は、フラックスは粘着性があるとみなし、これを不合格とした。

【0046】

はんだの濡れ性の評価方法は、ＪＩＳ Ｚ ３１９７：２０２１ はんだ付け用フラックス試験方法 ８．３．１．１ はんだ広がり試験、に基づいて行い、６５％以上を合格とした。

【0047】

本発明例１～７は、何れもその樹脂層の成分が、本発明において規定した範囲内に含まれる。このため、べたつき、濡れ性共に良好であった。特に本発明例５は、短鎖が含まれず、環状と長鎖のみからなる樹脂層で構成する例であるが、かかる場合も同様にべたつき、濡れ性共に優れた結果となっていた。

【0048】

これに対して、比較例１は、環状が下限を下回るため、濡れ性が悪化していた。また、比較例２は、長鎖、短鎖、環状何れも本発明において規定した範囲内であるが、長鎖を構成するＳＭＡの炭素数が１６を超えていることから、べたつき、濡れ性共に悪化していた。比較例３は、長鎖が上限を超えており、しかも長鎖を構成するＳＭＡの炭素数が１６を超えていることから、べたつき、濡れ性共に悪化していた。比較例４は、長鎖が上限を超えるため、べたつき、濡れ性共に悪化していた。比較例５は、長鎖が下限を下回るため、樹脂層が剥離し、べたつき、濡れ性共に評価不能であった。また比較例６は、環状が上限を超えていることから、べたつき、濡れ性共に評価不能であった。比較例７は、短鎖が上限を超えていることから、濡れ性が悪化していた。

【符号の説明】

【0049】

１ はんだ線
２ はんだ部
３ フラックス層
４ 樹脂層

【要約】

【課題】はんだ部の表面に被膜されたフラックス層の粘着性の防止また、衛生、健康を考慮して、被膜されたフラックスの上に樹脂を被膜するものであり、被膜する樹脂は下層のフラックスと常温において浸潤、融合せず粘着性がなく、はんだ付け時にはフラックスの作用を妨げない構造のはんだ線を提供すること。
【解決手段】はんだ合金により構成されるはんだ部２と、はんだ部２の表面に被覆されたフラックス層３と、フラックス層３の表面に被覆された樹脂層４とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

【図1】