はんだ付けの立役者！フラックスとは

はじめに

実装工程のはんだ付け(半田付け)でよく耳にする「フラックス」とは、はんだ付けの補助剤であり、はんだ付けを可能にする役割を担うものです。

今回はフラックスとは何なのか、その役割や成分、種類などを解説し、はんだ粉とフラックスで構成されるはんだペーストではんだ付けした後に残ったフラックス残渣(ざんさ)によるトラブルとその対策ついて解説します。

はんだ付け中のフラックスの役割

まず、はんだ付けとは、「はんだ」と呼ばれる450℃以下で溶融する合金を熱によって溶かし、接合したい材料同士の界面で固めることによって、ごく薄い反応層を形成して接合する技術のことをいいます。
はんだ付けは電子分野では一番多く使用されている接合方法です。
私たちの身の回りにあるスマートフォンやゲーム機、タブレット、PCなどの電子機器においても様々な電子部品がプリント配線板にはんだ付けされています。
写真1は、こて(はんだごて)による はんだ付けのイメージを示しています。

写真1：はんだ付けのイメージ

通常、金属の表面には酸化被膜が存在するため、単純にはんだを熱によって溶かしただけでは母材^*1と接合できません。
しかも、酸化被膜は一度除去しても、空気中の酸素と結びついてすぐにまた酸化被膜ができてしまいます。
そこで活躍するのがフラックスです。

フラックスとしては天然由来の「松やに(ロジン)」がよく知られています。写真2は「松やに」のかたまりです。

写真2：松やにのかたまり

フラックスを使うことで、
✓ はんだ粉の表面と母材の金属表面の酸化被膜や表面皮膜を除去し、はんだがつく状態にする(これを「ぬれる」と表現します。)
✓ 金属表面の再酸化を防止し清潔な金属表面を保つ
などの作用があり、はんだ付けを可能にする役割を担っています。

*1 母材：接合するもの。実装工程のはんだ付けの場合、部品電極や、配線板の電極パッドなど。

フラックスの成分

ここでは、通常の実装工程で多く使用されている「樹脂系」に区分されるフラックスについて解説しています。
フラックスの種類については下記「フラックスの種類」を参照ください。
樹脂系フラックスは、天然樹脂である松ヤニ(以下、ロジンと表記)に代表される主剤に、活性剤や必要に応じて溶媒が配合されています。
１つづつ詳しく紹介していきます。

フラックス洗浄

フラックス残渣が引き起こすトラブルの解決や予防には洗浄(フラックス洗浄と呼ばれます)が極めて有効です。

低残渣タイプのフラックスを使用する場合、フラックス洗浄の工程を省略して無洗浄とするケースもありますが、車載モジュールや宇宙関連機器など高い信頼性が要求される分野では上述のようなトラブルを避けるためフラックス残渣の洗浄工程は欠かせません。

それ以外にも最近では、ITなど高密度実装化が加速する分野において、わずかなフラックス残渣でも その中に残存する樹脂等による誘電損失(回路特性への悪影響)を引き起こす懸念があり、フラックス洗浄が求められています。

では具体的にはどんな洗浄方法があるのでしょうか。

その内容は次回に続きます！

参考文献

標準 マイクロソルダリング技術 第3版
社団法人 日本溶接協会 マイクロソルダリング教育委員会[編]
日刊工業新聞社