ハンダ回路基板の製造方法
【課題】 プリント配線板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、ハンダ粉末を付着させ、該ハンダを溶解してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、より微細な回路パターンを実現できるハンダ回路基板の製造方法、電子部品を実装した電子回路部品の提供。
【解決手段】 プリント配線板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内に電極表面に粘着性を付与したプリント配線板を設置し、その容器を傾動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法および該方法により製造されたハンダ回路基板の提供。
【解決手段】 プリント配線板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内に電極表面に粘着性を付与したプリント配線板を設置し、その容器を傾動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法および該方法により製造されたハンダ回路基板の提供。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンダ回路基板の製造方法に関し、更に詳しくは、プリント配線板上の微細な導電性回路電極表面に、ハンダ層を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラスチック基板、セラミック基板、あるいはプラスチック等をコートした金属基板等の絶縁性基板上に、回路パターンを形成したプリント配線板が開発され、その回路パターン上にＩＣ素子、半導体チップ、抵抗、コンデンサ等の電子部品をハンダ接合して電子回路を構成させる手段が広く採用されている。
【０００３】
この場合、電子部品のリード端子を、回路パターンの所定の部分に接合させるためには、基板上の導電性回路電極表面に予めハンダ薄層を形成させておき、ハンダペーストまたはフラックスを印刷し、所定の電子部品を位置決め載置した後、ハンダ薄層またはハンダ薄層及びハンダペーストをリフローさせ、ハンダ接続させるのが一般的である。
【０００４】
また最近では電子製品の小型化のためハンダ回路基板にはファインピッチ化が要求され、ファインピッチの部品、例えば０．３ｍｍピッチのＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプのＬＳＩ、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、０．１５ｍｍピッチのＦＣ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）などが多く搭載されている。このため、ハンダ回路基板には、ファインピッチ対応の精細なハンダ回路パターンが要求されている。
【０００５】
プリント配線板にハンダ膜によるハンダ回路を形成するためには、メッキ法、ＨＡＬ（ホットエアーレベラ）法、あるいはハンダ粉末のペーストを印刷しリフローする方法などが行われている。しかし、メッキ法によるハンダ回路の製造方法は、ハンダ層を厚くするのが困難であり、ＨＡＬ法、ハンダペーストの印刷による方法は、ファインピッチパターンへの対応が困難である。
【０００６】
そのため、回路パターンの位置合わせ等の面倒な操作を必要せずハンダ回路を形成する方法として、プリント配線板の導電性回路電極表面に、粘着性付与化合物を反応させることにより粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶解してハンダ回路を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
特許文献１で開示された方法により、簡単な操作で微細なハンダ回路パターンを形成させ、信頼性の高い回路基板を提供することが可能となったが、この方法では乾式でハンダ粉末を回路基板に付着させるため、静電気により粉末が余分な部分に付着したり、粉末の飛散等が生じて、回路基板のファイン化の妨げとなったり、また粉末を効率に利用できないといった問題点があった。このような問題点は特に微粉のハンダ粉末を用いる場合に顕著となった。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−７２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、これらの問題点を解決し、特開平７−７２４４号公報で開示された、プリント配線板上の導電性回路電極表面を、粘着性付与化合物と反応させることにより粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶解してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、より微細な回路パターンを実現できるハンダ回路基板の製造方法、微細な回路パターンを有し信頼性の高いハンダ回路基板、高信頼性、高実装密度を実現できる電子部品を実装した電子回路部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意努力検討した結果、本発明に到達した。即ち本発明は、
［１］ プリント配線板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内に電極表面に粘着性を付与したプリント配線板を設置し、その容器を傾動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法、
［２］ 容器を左右に傾動させることにより、ハンダ粉末をプリント配線板の両表面上に接触させ、ハンダ粉末を粘着部分に付着させる上記［１］１に記載のハンダ回路基板の製造方法、
【００１１】
［３］ プリント配線板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内にプリント配線板を設置し、その容器を振動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法。
［４］ 容器を振動させることにより、ハンダ粉末をプリント配線板の両表面上に接触させ、ハンダ粉末を粘着部分に付着させる上記［３］に記載のハンダ回路基板の製造方法、
【００１２】
［５］ 容器が、密閉容器である上記［１］〜［４］の何れかに記載のハンダ回路基板の製造方法、
［６］ ハンダ粉末が容器中で液体に分散している上記［１］〜［５］の何れかに記載のハンダ回路基板の製造方法、
［７］ 液体が脱酸素した液体である上記［６］に記載のハンダ回路基板の製造方法、
【００１３】
［８］ 上記［１］〜［７］の何れかに記載のハンダ回路基板の製造方法であって、ハンダ粉末およびプリント配線板を入れる容器、容器にプリント配線板を投入する投入口および容器への配線板の挿入時には容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにする機構を有し、容器を開放または密閉状態で、傾動または振動させる機構を有するハンダ粉末付着装置に、容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにプリント配線板を一定の間隔を置いて垂直に平行に並べて固定した後、容器の傾斜を戻してハンダ粉末に接触させ容器を傾動または振動させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法、
【００１４】
［９］ プリント回線板に、上記［１］〜［８］に記載の方法を用いて製造されたことを特徴とするハンダ回路基板、
［１０Ｃ］ プリント回線板に、上記［１］〜［８］に記載の方法を用いて製造されたハンダ回路基板を組みこんだ電子回路部品、
【００１５】
［１１］ 上記［１］〜［７］の何れかに記載のハンダ回路基板の製造方法に用いられるハンダ粉末付着装置であって、該装置はハンダ粉末およびプリント配線板を入れる容器、容器にプリント配線板を水平方向に投入する投入口を有し、容器への配線板の挿入時には容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにする機構を有し、容器を開放または密閉状態で、傾動または振動させる機構を有することを特徴とするハンダ粉末付着装置を開発することにより上記の課題を解決した。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるハンダ回路基板製造方法により、簡単な操作で微細なハンダ回路パターンを形成することが可能となった。特に、微細な回路パターンにおいても隣接する回路パターン間でのハンダ金属による短絡が減少する効果が得られ、ハンダ回路基板の信頼性が著しく向上した。また本発明のハンダ回路基板の製造方法により、電子部品を実装した回路基板の小型化と高信頼性化が実現でき、優れた特性の電子機器を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の対象となるプリント配線板は、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板、ガラス布基板、紙基質エポキシ樹脂基板、セラミックス基板等に金属板を積層した基板、あるいは金属基材にプラスチックあるいはセラミックス等を被覆した絶縁基板上に、金属等の導電性物質を用いて回路パターンを形成した片面プリント配線板、両面プリント配線板、多層プリント配線板あるいはフレキシブルプリント配線板等である。その他、IC基板、コンデンサ、抵抗、コイル、バリスタ、ベアチップ、ウェーハ等への適用も可能である。
【００１８】
本発明は、例えば上記プリント配線板上の導電性回路電極表面を、粘着性付与化合物と反応させることにより粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法を適用する。
【００１９】
回路を形成する導電性物質としては、ほとんどの場合銅が用いられているが、本発明ではこれに限定されず、後述する粘着性付与物質により表面に粘着性が得られる導電性の物質であればよい。これらの物質として、例えば、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｎｉ−Ａｕ、ハンダ合金等を含む物質が例示できる。
【００２０】
本発明で用いることが好ましい粘着性付与化合物としては、ナフトトリアゾール系誘導体、べンゾトリアゾール系誘導体、イミダゾール系誘導体、べンゾイミダゾール系誘導体、メルカプトべンゾチアゾール系誘導体及びべンゾチアゾールチオ脂肪酸等が挙げられる。これらの粘着性付与化合物は特に銅に対しての効果が強いが、他の導電性物質にも粘着性を付与することができる。
【００２１】
本発明においては、べンゾトリアゾール系誘導体は一般式（１）で表される。
【化１】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、５〜１６のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２２】
ナフトトリアゾール系誘導体は一般式（２）で表される。
【化２】
（但し、Ｒ５〜Ｒ１０は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、５〜１６のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２３】
イミダゾール系誘導体は一般式（３）で表される。
【化３】
（但し、Ｒ１１、Ｒ１２は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、５〜１６のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２４】
べンゾイミダゾール系誘導体は一般式（４）で表される。
【化４】
（但し、Ｒ１３〜Ｒ１７は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、５〜１６のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２５】
メルカプトべンゾチアゾール系誘導体は一般式（５）で表される。
【化５】
（Ｒ１８〜Ｒ２１は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、５〜１６のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２６】
べンゾチアゾールチオ脂肪酸系誘導体は一般式（６）で表される。
【化６】
（但し、Ｒ２２〜Ｒ２６は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、１または２のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２７】
これらの化合物のうち、一般式（１）で示されるべンゾトリアゾール系誘導体としてはＲ１〜Ｒ４は、一般には炭素数が多いほうが粘着性が強い。
一般式（３）及び一般式（４）で示されるイミダゾール系誘導体及びべンゾイミダゾール系誘導体のＲ１１〜Ｒ１７においても、一般に炭素数の多いほうが粘着性が強い。
一般式（６）で示されるべンゾチアゾールチオ脂肪酸系誘導体においては、Ｒ２２〜Ｒ２６は炭素数１または２が好ましい。
【００２８】
本発明では、該粘着性付与化合物の少なくとも一つを水または酸性水に溶解し、好ましくはｐＨ３〜４程度の微酸性に調整して用いる。ｐＨの調整に用いる物質としては、導電性物質が金属であるときは塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸をあげることができる。また有機酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、リンゴ酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸等が使用できる。該粘着性付与化合物の濃度は厳しく限定はされないが溶解性、使用状況に応じて適宜調整して用いるが、好ましくは全体として０．０５質量％〜２０質量％の範囲内の濃度が使用しやすい。これより低濃度にすると粘着性膜の生成が不十分となり、性能上好ましくない。
【００２９】
処理温度は室温よりは若干加温したほうが粘着性膜の生成速度、生成量が良い。粘着性付与化合物濃度、金属の種類などにより変わり限定的でないが、一般的には３０℃〜６０℃位の範囲が好適である。浸漬時間は限定的でないが、作業効率から５秒〜５分間位の範囲になるように他の条件を調整することが好ましい。
【００３０】
なおこの場合、溶液中に銅をイオンとして１００〜１０００ｐｐｍを共存させると、粘着性膜の生成速度、生成量などの生成効率が高まるので好ましい。
【００３１】
処理すべきプリント配線板は、ハンダ不要の導電性回路部分をレジスト等で覆い、回路パターンの部分のみが露出した状態にしておき、粘着性付与化合物溶液で処理するのが好ましい。
【００３２】
ここで使用する前述の粘着性付与化合物溶液にプリント配線板を浸漬するか、または溶液を塗布すると、導電性回路表面が粘着性を示す。
【００３３】
本発明では、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内にプリント配線板を設置し、その容器を傾動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とする。ハンダ粉末を容器内に入れることによりハンダ粉末の飛散を防ぐことが可能となり、また容器を傾動させることでハンダ粉を付着させることにより、一旦付着したハンダ粉が脱離することが少なくなり、安定してハンダ粉を付着させることが可能となる。
【００３４】
また本発明のハンダ回路基板の製造方法では、容器内に設置するプリント配線板を、冶具等を用いて容器から浮かせることにより、両面のプリント配線基板にハンダ粉末を付着させることが可能となる。
【００３５】
本発明のハンダ回路基板の製造方法は、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内にプリント配線板を設置し、その容器を振動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とする。これによりハンダ粉末の飛散を防ぐことが可能となる。
【００３６】
また本発明のハンダ回路基板の製造方法においても、容器内に設置するプリント配線板を、冶具等を用いて容器の底から浮かせることにより、両面のプリント配線基板にハンダ粉末を付着させることが可能となる。また他の方法としてはプリント配線基板をハンダ粉末層またはハンダ懸濁液が容器を傾動するときに流れる方向に一定間隔に平行に垂直に立てて容器内にセットすることにより行うことも出来る。
【００３７】
本発明のハンダ回路基板の製造方法では、容器を密閉容器とすることが好ましい。これによりハンダ粉末の飛散を更に防ぐことが可能となる。
【００３８】
本発明では粘着性を付与したハンダ回路基板へのハンダ粉末の付着を液体中で行うのが好ましい。ハンダ粉末の付着を液体中で行うことにより、ハンダ粉末が静電気により粘着性のない部分に付着したり、またハンダ粉末が静電気により凝集したりするのを防ぎ、ファインピッチの回路基板や、また微粉のハンダ粉を用いることが可能となる。
【００３９】
本発明では、液体中でのハンダ粉末の付着を、ハンダ粉末を液中で液流により流動させて行うことが好ましい。
【００４０】
液体中でハンダ粉末を傾動させ付着させる際の、液体中のハンダ粉末の濃度は、好ましくは０．５体積％〜１０体積％の範囲内、より好ましくは、３体積％〜８体積％の範囲内とする。
【００４１】
本発明では、ハンダ粉末の付着に用いる液体として、水を用いるのが好ましい。また液体によりハンダ粉末が酸化するのを防ぐため、脱酸素した液体を用いたり、液体に防錆剤を添加するのが好ましい。
【００４２】
本発明のハンダ回路基板の製造方法に用いられるハンダ粉末付着装置は、ハンダ粉末およびプリント配線板を入れる容器、容器にプリント配線板を水平方向に投入する投入口を有し、容器への配線板の挿入時には容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにする機構を有し、容器を開放または密閉状態で、傾動または振動させる機構を有することを特徴とする。容器への配線板の挿入時に、容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにするのは、基板を容器内にセットする際に、治具と基板との間にハンダ粉末をはさみこむことが無いようにし、安定した基板のセッティングを可能とするためである。
【００４３】
本発明の処理方法は前述したハンダプリコート回路基板のみならず、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）やＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）接合用等のバンプ形成しても有効に使用できるものであり、これらは本発明のハンダ回路基板に当然含まれるものである。
【００４４】
本発明のハンダ回路基板の製造方法に使用するハンダ粉末の金属組成としては、例えばＳｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｄ系が挙げられる。また最近の産業廃棄物におけるＰｂ排除の観点から、Ｐｂを含まないＳｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｇｅ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｓｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系が好ましい。
【００４５】
上記の具体例としては、Ｓｎが６３質量％、Ｐｂが３７質量％の共晶ハンダ（以下６３Ｓｎ／３７Ｐｂと表す。）を中心として、６２Ｓｎ／３６Ｐｂ／２Ａｇ、６２．６Ｓｎ／３７Ｐｂ／０．４Ａｇ、６０Ｓｎ／４０Ｐｂ、５０Ｓｎ／５０Ｐｂ、３０Ｓｎ／７０Ｐｂ、２５Ｓｎ／７５Ｐｂ、１０Ｓｎ／８８Ｐｂ／２Ａｇ、４６Ｓｎ／８Ｂｉ／４６Ｐｂ、５７Ｓｎ／３Ｂｉ／４０Ｐｂ、４２Ｓｎ／４２Ｐｂ／１４Ｂｉ／２Ａｇ、４５Ｓｎ／４０Ｐｂ／１５Ｂｉ、５０Ｓｎ／３２Ｐｂ／１８Ｃｄ、４８Ｓｎ／５２Ｉｎ、４３Ｓｎ／５７Ｂｉ、９７Ｉｎ／３Ａｇ、５８Ｓｎ／４２Ｉｎ、９５Ｉｎ／５Ｂｉ、６０Ｓｎ／４０Ｂｉ、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ、９９．３Ｓｎ／０．７Ｃｕ、９５Ｓｎ／５Ｓｂ、２０Ｓｎ／８０Ａｕ、９０Ｓｎ／１０Ａｇ、９０Ｓｎ／７．５Ｂｉ／２Ａｇ／０．５Ｃｕ、９７Ｓｎ／３Ｃｕ、９９Ｓｎ／１Ｇｅ、９２Ｓｎ／７．５Ｂｉ／０．５Ｃｕ、９７Ｓｎ／２Ｃｕ／０．８Ｓｂ／０．２Ａｇ、９５．５Ｓｎ／３．５Ａｇ／１Ｚｎ、９５．５Ｓｎ／４Ｃｕ／０．５Ａｇ、５２Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ、５１Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ／１Ｚｎ、８５Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ、８４Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ／１Ｚｎ、８８．２Ｓｎ／１０Ｂｉ／０．８Ｃｕ／１Ｚｎ、８９Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ、８８Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ／１Ｚｎ、９８Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ、９７Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ／１Ｚｎ、９１．２Ｓｎ／２Ａｇ／０．８Ｃｕ／６Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉ、８９．１Ｓｎ／２Ａｇ／０．９Ｃｕ／８Ｚｎなどが挙げられる。また本発明に用いるハンダ粉末として、異なる組成のハンダ粉末を２種類以上混合したものでもよい。
【００４６】
上記のハンダ粉末の中でもＰｂフリーハンダ、特に好ましくはＳｎおよびＺｎ、又はＳｎおよびＺｎおよびＢｉを含有するハンダから選ばれた合金組成を用いて本発明のハンダ回路基板を作製した場合、Ｓｎ−Ｐｂ系のハンダと同等レベルまでリフロー温度が下げられるため、実装部品の長寿命化がはかられ、また部品の多様化にも対応できる。
【００４７】
ハンダ粉末の粒径を変えることで形成されるハンダ膜厚を調整できることから、ハンダ粉末の粒径は形成するハンダコート厚から選定される。たとえば日本工業規格（ＪＩＳ）には、ふるい分けにより６３〜２２μｍ、４５〜２２μｍ及び３８〜２２μｍ等の規格が定められている粉末や、８０μｍ以上のボール等から選択する。本発明のハンダ粉末の平均粒径測定には通常、ＪＩＳにより定められた、標準ふるいと天秤による方法を用いることができる。また、この他にも顕微鏡による画像解析や、エレクトロゾーン法によるコールターカウンターでも行うことができる。コールターカウンターについては「粉体工学便覧」（粉体工学会編、第２版ｐ１９〜ｐ２０）にその原理が示されているが、粉末を分散させた溶液を隔壁にあけた細孔に通過させ、その細孔の両側で電気抵抗変化を測定することにより粉末の粒径分布を測定するもので、粉径の個数比率を再現性良く測定することが可能である。本発明のハンダ粉末の平均粒径は上述の方法を用いて定めることができる。
【００４８】
本発明で作製したハンダ回路基板は、電子部品を載置する工程と、ハンダをリフローして電子部品を接合する工程とを含む電子部品の実装方法に好適に用いることができる。例えば本発明で作製したハンダ回路基板の、電子部品の接合を所望する部分に、印刷法等でハンダペーストを塗布し、電子部品を載置し、その後加熱してハンダペースト中のハンダ粉末を溶融し凝固させることにより電子部品を回路基板に接合することができる。
【００４９】
ハンダ回路基板と電子部品の接合方法（実装方法）としては、例えば表面実装技術（ＳＭＴ）を用いることができる。この実装方法は、まず本発明方法またはハンダペーストを印刷法によりハンダ回路基板を準備する。例えば回路パターンの所望する箇所に塗布する。次いで、本発明方法によりハンダを付着またはリフローしたチップ部品やＱＦＰなどの電子部品を回路パターンハンダペースト上に載置し、リフロー熱源により一括してハンダ接合をする。リフロー熱源には、熱風炉、赤外線炉、蒸気凝縮ハンダ付け装置、光ビームハンダ付け装置等を使用することができる。
【００５０】
本発明のリフローのプロセスはハンダ合金組成で異なるが、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６ＢｉなどのＳｎ−Ｚｎ系の場合、プレヒートとリフローの２段工程で行うのが好ましく、それぞれの条件は、プレヒートが温度１３０〜１８０℃、好ましくは、１３０〜１５０℃、プレヒート時間が６０〜１２０秒、好ましくは、６０〜９０秒、リフローは温度が２１０〜２３０℃、好ましくは、２１０〜２２０℃、リフロー時間が３０〜６０秒、好ましくは、３０〜４０秒である。なお他の合金系におけるリフロー温度は、用いる合金の融点に対し＋２０〜＋５０℃、好ましくは、合金の融点に対し＋２０〜＋３０℃とし、他のプレヒート温度、プレヒート時間、リフロー時間は上記と同様の範囲であればよい。
【００５１】
上記のリフロープロセスを窒素中でも大気中でも実施することが可能である。窒素リフローの場合は酸素濃度を５体積％以下、好ましくは０．５体積％以下とすることで大気リフローの場合よりハンダ回路へのハンダの濡れ性が向上し、ハンダボールの発生も少なくなり安定した処理ができる。
【００５２】
この後、ハンダ回路基板を冷却し表面実装が完了する。この実装方法による電子部品接合物の製造方法においては、プリント配線基板の両面に接合を行ってもよい。なお、本発明の電子部品の実装方法に使用することができる電子部品としては、例えば、ＬＳＩ、抵抗器、コンデンサ、トランス、インダクタンス、フィルタ、発振子・振動子等があげられるが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
最小電極間隔が５０μｍのプリント配線板を作製した。導電性回路には銅を用いた。
【００５４】
粘着性付与化合物溶液として、一般式（３）のＲ１２のアルキル基がＣ１１Ｈ２３、Ｒ１１が水素原子であるイミダゾール系化合物の２質量％水溶液を、酢酸によりｐＨを約４に調整して用いた。該水溶液を４０℃に加温し、これに塩酸水溶液により前処理した前記プリント配線板を３分間浸漬し、銅回路表面に粘着性物質を生成させた。
【００５５】
次いで該プリント配線板を、図１に示すような、容器内部の寸法が２５０ｍｍ×１２０ｍｍ×１２０ｍｍ、該容器にプリント配線板を水平方向に投入する投入口を有するハンダ粉末付着装置に入れた。容器には、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇの、平均粒径２０μｍのはんだ粉末（ハンダ粉末の平均粒径の測定には、マイクロトラックを用いた。）を、約４００ｇ入れた。ハンダ粉末付着装置を傾けて、ハンダ粉末が配線板に触れないようにして入れた。配線板をハンダ粉末付着装置に入れた後、１０秒間、容器を左右に３０°傾動させてハンダ粉末をプリント配線板に付着させた。傾動の周期は５秒／回とした。
【００５６】
その後、装置からプリント配線板を取り出し、純水で軽く洗浄した後、プリント配線板を乾燥させた。
このプリント配線板を２４０℃のオーブンに入れ、ハンダ粉末を溶融し、銅回露出部上に厚さ約２０μｍの９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇハンダ薄層を形成した。なお、ハンダ回路には、ブリッジ等は一切発生しなかった。
【００５７】
（実施例２）
実施例１の粉末付着装置に９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ、平均粒径８０μｍのハンダボール４００ｇと純水（酸素濃度１ｐｐｍ以下）を１．２Ｌ加え、この中に電極径１００μｍφのプリント基板を投入し、容器を左右に３０°傾動させて粉末を付着した。
その後実施例１と同様の処理によりハンダバンプ形成をおこない、銅回路露出部上に厚さ約５０μｍの９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇハンダバンプを形成した。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
基板上の金属露出部に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶解してハンダ回路を形成する電子回路基板の製造方法において、微細な回路パターンにおいても隣接する回路パターン間でのハンダ金属による短絡が減少する効果が得られ、信頼性が著しく向上した電子回路基板を製造することが出来た。この結果、微細な回路パターンを有し信頼性の高い電子部品を実装した回路基板の小型化と高信頼性化が実現でき、電子回路基板、高信頼性、高実装密度を実現できる電子部品を実装した回路基板、優れた特性の電子機器を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例１で使用したハンダ粉末付着装置の傾動容器の断面図。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンダ回路基板の製造方法に関し、更に詳しくは、プリント配線板上の微細な導電性回路電極表面に、ハンダ層を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラスチック基板、セラミック基板、あるいはプラスチック等をコートした金属基板等の絶縁性基板上に、回路パターンを形成したプリント配線板が開発され、その回路パターン上にＩＣ素子、半導体チップ、抵抗、コンデンサ等の電子部品をハンダ接合して電子回路を構成させる手段が広く採用されている。
【０００３】
この場合、電子部品のリード端子を、回路パターンの所定の部分に接合させるためには、基板上の導電性回路電極表面に予めハンダ薄層を形成させておき、ハンダペーストまたはフラックスを印刷し、所定の電子部品を位置決め載置した後、ハンダ薄層またはハンダ薄層及びハンダペーストをリフローさせ、ハンダ接続させるのが一般的である。
【０００４】
また最近では電子製品の小型化のためハンダ回路基板にはファインピッチ化が要求され、ファインピッチの部品、例えば０．３ｍｍピッチのＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）タイプのＬＳＩ、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、０．１５ｍｍピッチのＦＣ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）などが多く搭載されている。このため、ハンダ回路基板には、ファインピッチ対応の精細なハンダ回路パターンが要求されている。
【０００５】
プリント配線板にハンダ膜によるハンダ回路を形成するためには、メッキ法、ＨＡＬ（ホットエアーレベラ）法、あるいはハンダ粉末のペーストを印刷しリフローする方法などが行われている。しかし、メッキ法によるハンダ回路の製造方法は、ハンダ層を厚くするのが困難であり、ＨＡＬ法、ハンダペーストの印刷による方法は、ファインピッチパターンへの対応が困難である。
【０００６】
そのため、回路パターンの位置合わせ等の面倒な操作を必要せずハンダ回路を形成する方法として、プリント配線板の導電性回路電極表面に、粘着性付与化合物を反応させることにより粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶解してハンダ回路を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
特許文献１で開示された方法により、簡単な操作で微細なハンダ回路パターンを形成させ、信頼性の高い回路基板を提供することが可能となったが、この方法では乾式でハンダ粉末を回路基板に付着させるため、静電気により粉末が余分な部分に付着したり、粉末の飛散等が生じて、回路基板のファイン化の妨げとなったり、また粉末を効率に利用できないといった問題点があった。このような問題点は特に微粉のハンダ粉末を用いる場合に顕著となった。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−７２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、これらの問題点を解決し、特開平７−７２４４号公報で開示された、プリント配線板上の導電性回路電極表面を、粘着性付与化合物と反応させることにより粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶解してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、より微細な回路パターンを実現できるハンダ回路基板の製造方法、微細な回路パターンを有し信頼性の高いハンダ回路基板、高信頼性、高実装密度を実現できる電子部品を実装した電子回路部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意努力検討した結果、本発明に到達した。即ち本発明は、
［１］ プリント配線板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内に電極表面に粘着性を付与したプリント配線板を設置し、その容器を傾動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法、
［２］ 容器を左右に傾動させることにより、ハンダ粉末をプリント配線板の両表面上に接触させ、ハンダ粉末を粘着部分に付着させる上記［１］１に記載のハンダ回路基板の製造方法、
【００１１】
［３］ プリント配線板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内にプリント配線板を設置し、その容器を振動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法。
［４］ 容器を振動させることにより、ハンダ粉末をプリント配線板の両表面上に接触させ、ハンダ粉末を粘着部分に付着させる上記［３］に記載のハンダ回路基板の製造方法、
【００１２】
［５］ 容器が、密閉容器である上記［１］〜［４］の何れかに記載のハンダ回路基板の製造方法、
［６］ ハンダ粉末が容器中で液体に分散している上記［１］〜［５］の何れかに記載のハンダ回路基板の製造方法、
［７］ 液体が脱酸素した液体である上記［６］に記載のハンダ回路基板の製造方法、
【００１３】
［８］ 上記［１］〜［７］の何れかに記載のハンダ回路基板の製造方法であって、ハンダ粉末およびプリント配線板を入れる容器、容器にプリント配線板を投入する投入口および容器への配線板の挿入時には容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにする機構を有し、容器を開放または密閉状態で、傾動または振動させる機構を有するハンダ粉末付着装置に、容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにプリント配線板を一定の間隔を置いて垂直に平行に並べて固定した後、容器の傾斜を戻してハンダ粉末に接触させ容器を傾動または振動させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法、
【００１４】
［９］ プリント回線板に、上記［１］〜［８］に記載の方法を用いて製造されたことを特徴とするハンダ回路基板、
［１０Ｃ］ プリント回線板に、上記［１］〜［８］に記載の方法を用いて製造されたハンダ回路基板を組みこんだ電子回路部品、
【００１５】
［１１］ 上記［１］〜［７］の何れかに記載のハンダ回路基板の製造方法に用いられるハンダ粉末付着装置であって、該装置はハンダ粉末およびプリント配線板を入れる容器、容器にプリント配線板を水平方向に投入する投入口を有し、容器への配線板の挿入時には容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにする機構を有し、容器を開放または密閉状態で、傾動または振動させる機構を有することを特徴とするハンダ粉末付着装置を開発することにより上記の課題を解決した。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるハンダ回路基板製造方法により、簡単な操作で微細なハンダ回路パターンを形成することが可能となった。特に、微細な回路パターンにおいても隣接する回路パターン間でのハンダ金属による短絡が減少する効果が得られ、ハンダ回路基板の信頼性が著しく向上した。また本発明のハンダ回路基板の製造方法により、電子部品を実装した回路基板の小型化と高信頼性化が実現でき、優れた特性の電子機器を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の対象となるプリント配線板は、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板、ガラス布基板、紙基質エポキシ樹脂基板、セラミックス基板等に金属板を積層した基板、あるいは金属基材にプラスチックあるいはセラミックス等を被覆した絶縁基板上に、金属等の導電性物質を用いて回路パターンを形成した片面プリント配線板、両面プリント配線板、多層プリント配線板あるいはフレキシブルプリント配線板等である。その他、IC基板、コンデンサ、抵抗、コイル、バリスタ、ベアチップ、ウェーハ等への適用も可能である。
【００１８】
本発明は、例えば上記プリント配線板上の導電性回路電極表面を、粘着性付与化合物と反応させることにより粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法を適用する。
【００１９】
回路を形成する導電性物質としては、ほとんどの場合銅が用いられているが、本発明ではこれに限定されず、後述する粘着性付与物質により表面に粘着性が得られる導電性の物質であればよい。これらの物質として、例えば、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｎｉ−Ａｕ、ハンダ合金等を含む物質が例示できる。
【００２０】
本発明で用いることが好ましい粘着性付与化合物としては、ナフトトリアゾール系誘導体、べンゾトリアゾール系誘導体、イミダゾール系誘導体、べンゾイミダゾール系誘導体、メルカプトべンゾチアゾール系誘導体及びべンゾチアゾールチオ脂肪酸等が挙げられる。これらの粘着性付与化合物は特に銅に対しての効果が強いが、他の導電性物質にも粘着性を付与することができる。
【００２１】
本発明においては、べンゾトリアゾール系誘導体は一般式（１）で表される。
【化１】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、５〜１６のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２２】
ナフトトリアゾール系誘導体は一般式（２）で表される。
【化２】
（但し、Ｒ５〜Ｒ１０は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、５〜１６のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２３】
イミダゾール系誘導体は一般式（３）で表される。
【化３】
（但し、Ｒ１１、Ｒ１２は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、５〜１６のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２４】
べンゾイミダゾール系誘導体は一般式（４）で表される。
【化４】
（但し、Ｒ１３〜Ｒ１７は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、５〜１６のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２５】
メルカプトべンゾチアゾール系誘導体は一般式（５）で表される。
【化５】
（Ｒ１８〜Ｒ２１は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、５〜１６のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２６】
べンゾチアゾールチオ脂肪酸系誘導体は一般式（６）で表される。
【化６】
（但し、Ｒ２２〜Ｒ２６は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６、好ましくは、１または２のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基を表す。）
【００２７】
これらの化合物のうち、一般式（１）で示されるべンゾトリアゾール系誘導体としてはＲ１〜Ｒ４は、一般には炭素数が多いほうが粘着性が強い。
一般式（３）及び一般式（４）で示されるイミダゾール系誘導体及びべンゾイミダゾール系誘導体のＲ１１〜Ｒ１７においても、一般に炭素数の多いほうが粘着性が強い。
一般式（６）で示されるべンゾチアゾールチオ脂肪酸系誘導体においては、Ｒ２２〜Ｒ２６は炭素数１または２が好ましい。
【００２８】
本発明では、該粘着性付与化合物の少なくとも一つを水または酸性水に溶解し、好ましくはｐＨ３〜４程度の微酸性に調整して用いる。ｐＨの調整に用いる物質としては、導電性物質が金属であるときは塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸をあげることができる。また有機酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、リンゴ酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸等が使用できる。該粘着性付与化合物の濃度は厳しく限定はされないが溶解性、使用状況に応じて適宜調整して用いるが、好ましくは全体として０．０５質量％〜２０質量％の範囲内の濃度が使用しやすい。これより低濃度にすると粘着性膜の生成が不十分となり、性能上好ましくない。
【００２９】
処理温度は室温よりは若干加温したほうが粘着性膜の生成速度、生成量が良い。粘着性付与化合物濃度、金属の種類などにより変わり限定的でないが、一般的には３０℃〜６０℃位の範囲が好適である。浸漬時間は限定的でないが、作業効率から５秒〜５分間位の範囲になるように他の条件を調整することが好ましい。
【００３０】
なおこの場合、溶液中に銅をイオンとして１００〜１０００ｐｐｍを共存させると、粘着性膜の生成速度、生成量などの生成効率が高まるので好ましい。
【００３１】
処理すべきプリント配線板は、ハンダ不要の導電性回路部分をレジスト等で覆い、回路パターンの部分のみが露出した状態にしておき、粘着性付与化合物溶液で処理するのが好ましい。
【００３２】
ここで使用する前述の粘着性付与化合物溶液にプリント配線板を浸漬するか、または溶液を塗布すると、導電性回路表面が粘着性を示す。
【００３３】
本発明では、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内にプリント配線板を設置し、その容器を傾動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とする。ハンダ粉末を容器内に入れることによりハンダ粉末の飛散を防ぐことが可能となり、また容器を傾動させることでハンダ粉を付着させることにより、一旦付着したハンダ粉が脱離することが少なくなり、安定してハンダ粉を付着させることが可能となる。
【００３４】
また本発明のハンダ回路基板の製造方法では、容器内に設置するプリント配線板を、冶具等を用いて容器から浮かせることにより、両面のプリント配線基板にハンダ粉末を付着させることが可能となる。
【００３５】
本発明のハンダ回路基板の製造方法は、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内にプリント配線板を設置し、その容器を振動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とする。これによりハンダ粉末の飛散を防ぐことが可能となる。
【００３６】
また本発明のハンダ回路基板の製造方法においても、容器内に設置するプリント配線板を、冶具等を用いて容器の底から浮かせることにより、両面のプリント配線基板にハンダ粉末を付着させることが可能となる。また他の方法としてはプリント配線基板をハンダ粉末層またはハンダ懸濁液が容器を傾動するときに流れる方向に一定間隔に平行に垂直に立てて容器内にセットすることにより行うことも出来る。
【００３７】
本発明のハンダ回路基板の製造方法では、容器を密閉容器とすることが好ましい。これによりハンダ粉末の飛散を更に防ぐことが可能となる。
【００３８】
本発明では粘着性を付与したハンダ回路基板へのハンダ粉末の付着を液体中で行うのが好ましい。ハンダ粉末の付着を液体中で行うことにより、ハンダ粉末が静電気により粘着性のない部分に付着したり、またハンダ粉末が静電気により凝集したりするのを防ぎ、ファインピッチの回路基板や、また微粉のハンダ粉を用いることが可能となる。
【００３９】
本発明では、液体中でのハンダ粉末の付着を、ハンダ粉末を液中で液流により流動させて行うことが好ましい。
【００４０】
液体中でハンダ粉末を傾動させ付着させる際の、液体中のハンダ粉末の濃度は、好ましくは０．５体積％〜１０体積％の範囲内、より好ましくは、３体積％〜８体積％の範囲内とする。
【００４１】
本発明では、ハンダ粉末の付着に用いる液体として、水を用いるのが好ましい。また液体によりハンダ粉末が酸化するのを防ぐため、脱酸素した液体を用いたり、液体に防錆剤を添加するのが好ましい。
【００４２】
本発明のハンダ回路基板の製造方法に用いられるハンダ粉末付着装置は、ハンダ粉末およびプリント配線板を入れる容器、容器にプリント配線板を水平方向に投入する投入口を有し、容器への配線板の挿入時には容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにする機構を有し、容器を開放または密閉状態で、傾動または振動させる機構を有することを特徴とする。容器への配線板の挿入時に、容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにするのは、基板を容器内にセットする際に、治具と基板との間にハンダ粉末をはさみこむことが無いようにし、安定した基板のセッティングを可能とするためである。
【００４３】
本発明の処理方法は前述したハンダプリコート回路基板のみならず、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）やＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）接合用等のバンプ形成しても有効に使用できるものであり、これらは本発明のハンダ回路基板に当然含まれるものである。
【００４４】
本発明のハンダ回路基板の製造方法に使用するハンダ粉末の金属組成としては、例えばＳｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｄ系が挙げられる。また最近の産業廃棄物におけるＰｂ排除の観点から、Ｐｂを含まないＳｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｇｅ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｓｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系が好ましい。
【００４５】
上記の具体例としては、Ｓｎが６３質量％、Ｐｂが３７質量％の共晶ハンダ（以下６３Ｓｎ／３７Ｐｂと表す。）を中心として、６２Ｓｎ／３６Ｐｂ／２Ａｇ、６２．６Ｓｎ／３７Ｐｂ／０．４Ａｇ、６０Ｓｎ／４０Ｐｂ、５０Ｓｎ／５０Ｐｂ、３０Ｓｎ／７０Ｐｂ、２５Ｓｎ／７５Ｐｂ、１０Ｓｎ／８８Ｐｂ／２Ａｇ、４６Ｓｎ／８Ｂｉ／４６Ｐｂ、５７Ｓｎ／３Ｂｉ／４０Ｐｂ、４２Ｓｎ／４２Ｐｂ／１４Ｂｉ／２Ａｇ、４５Ｓｎ／４０Ｐｂ／１５Ｂｉ、５０Ｓｎ／３２Ｐｂ／１８Ｃｄ、４８Ｓｎ／５２Ｉｎ、４３Ｓｎ／５７Ｂｉ、９７Ｉｎ／３Ａｇ、５８Ｓｎ／４２Ｉｎ、９５Ｉｎ／５Ｂｉ、６０Ｓｎ／４０Ｂｉ、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ、９９．３Ｓｎ／０．７Ｃｕ、９５Ｓｎ／５Ｓｂ、２０Ｓｎ／８０Ａｕ、９０Ｓｎ／１０Ａｇ、９０Ｓｎ／７．５Ｂｉ／２Ａｇ／０．５Ｃｕ、９７Ｓｎ／３Ｃｕ、９９Ｓｎ／１Ｇｅ、９２Ｓｎ／７．５Ｂｉ／０．５Ｃｕ、９７Ｓｎ／２Ｃｕ／０．８Ｓｂ／０．２Ａｇ、９５．５Ｓｎ／３．５Ａｇ／１Ｚｎ、９５．５Ｓｎ／４Ｃｕ／０．５Ａｇ、５２Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ、５１Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ／１Ｚｎ、８５Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ、８４Ｓｎ／１０Ｂｉ／５Ｓｂ／１Ｚｎ、８８．２Ｓｎ／１０Ｂｉ／０．８Ｃｕ／１Ｚｎ、８９Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ、８８Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ／１Ｚｎ、９８Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ、９７Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ／１Ｚｎ、９１．２Ｓｎ／２Ａｇ／０．８Ｃｕ／６Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉ、８９．１Ｓｎ／２Ａｇ／０．９Ｃｕ／８Ｚｎなどが挙げられる。また本発明に用いるハンダ粉末として、異なる組成のハンダ粉末を２種類以上混合したものでもよい。
【００４６】
上記のハンダ粉末の中でもＰｂフリーハンダ、特に好ましくはＳｎおよびＺｎ、又はＳｎおよびＺｎおよびＢｉを含有するハンダから選ばれた合金組成を用いて本発明のハンダ回路基板を作製した場合、Ｓｎ−Ｐｂ系のハンダと同等レベルまでリフロー温度が下げられるため、実装部品の長寿命化がはかられ、また部品の多様化にも対応できる。
【００４７】
ハンダ粉末の粒径を変えることで形成されるハンダ膜厚を調整できることから、ハンダ粉末の粒径は形成するハンダコート厚から選定される。たとえば日本工業規格（ＪＩＳ）には、ふるい分けにより６３〜２２μｍ、４５〜２２μｍ及び３８〜２２μｍ等の規格が定められている粉末や、８０μｍ以上のボール等から選択する。本発明のハンダ粉末の平均粒径測定には通常、ＪＩＳにより定められた、標準ふるいと天秤による方法を用いることができる。また、この他にも顕微鏡による画像解析や、エレクトロゾーン法によるコールターカウンターでも行うことができる。コールターカウンターについては「粉体工学便覧」（粉体工学会編、第２版ｐ１９〜ｐ２０）にその原理が示されているが、粉末を分散させた溶液を隔壁にあけた細孔に通過させ、その細孔の両側で電気抵抗変化を測定することにより粉末の粒径分布を測定するもので、粉径の個数比率を再現性良く測定することが可能である。本発明のハンダ粉末の平均粒径は上述の方法を用いて定めることができる。
【００４８】
本発明で作製したハンダ回路基板は、電子部品を載置する工程と、ハンダをリフローして電子部品を接合する工程とを含む電子部品の実装方法に好適に用いることができる。例えば本発明で作製したハンダ回路基板の、電子部品の接合を所望する部分に、印刷法等でハンダペーストを塗布し、電子部品を載置し、その後加熱してハンダペースト中のハンダ粉末を溶融し凝固させることにより電子部品を回路基板に接合することができる。
【００４９】
ハンダ回路基板と電子部品の接合方法（実装方法）としては、例えば表面実装技術（ＳＭＴ）を用いることができる。この実装方法は、まず本発明方法またはハンダペーストを印刷法によりハンダ回路基板を準備する。例えば回路パターンの所望する箇所に塗布する。次いで、本発明方法によりハンダを付着またはリフローしたチップ部品やＱＦＰなどの電子部品を回路パターンハンダペースト上に載置し、リフロー熱源により一括してハンダ接合をする。リフロー熱源には、熱風炉、赤外線炉、蒸気凝縮ハンダ付け装置、光ビームハンダ付け装置等を使用することができる。
【００５０】
本発明のリフローのプロセスはハンダ合金組成で異なるが、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６ＢｉなどのＳｎ−Ｚｎ系の場合、プレヒートとリフローの２段工程で行うのが好ましく、それぞれの条件は、プレヒートが温度１３０〜１８０℃、好ましくは、１３０〜１５０℃、プレヒート時間が６０〜１２０秒、好ましくは、６０〜９０秒、リフローは温度が２１０〜２３０℃、好ましくは、２１０〜２２０℃、リフロー時間が３０〜６０秒、好ましくは、３０〜４０秒である。なお他の合金系におけるリフロー温度は、用いる合金の融点に対し＋２０〜＋５０℃、好ましくは、合金の融点に対し＋２０〜＋３０℃とし、他のプレヒート温度、プレヒート時間、リフロー時間は上記と同様の範囲であればよい。
【００５１】
上記のリフロープロセスを窒素中でも大気中でも実施することが可能である。窒素リフローの場合は酸素濃度を５体積％以下、好ましくは０．５体積％以下とすることで大気リフローの場合よりハンダ回路へのハンダの濡れ性が向上し、ハンダボールの発生も少なくなり安定した処理ができる。
【００５２】
この後、ハンダ回路基板を冷却し表面実装が完了する。この実装方法による電子部品接合物の製造方法においては、プリント配線基板の両面に接合を行ってもよい。なお、本発明の電子部品の実装方法に使用することができる電子部品としては、例えば、ＬＳＩ、抵抗器、コンデンサ、トランス、インダクタンス、フィルタ、発振子・振動子等があげられるが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
最小電極間隔が５０μｍのプリント配線板を作製した。導電性回路には銅を用いた。
【００５４】
粘着性付与化合物溶液として、一般式（３）のＲ１２のアルキル基がＣ１１Ｈ２３、Ｒ１１が水素原子であるイミダゾール系化合物の２質量％水溶液を、酢酸によりｐＨを約４に調整して用いた。該水溶液を４０℃に加温し、これに塩酸水溶液により前処理した前記プリント配線板を３分間浸漬し、銅回路表面に粘着性物質を生成させた。
【００５５】
次いで該プリント配線板を、図１に示すような、容器内部の寸法が２５０ｍｍ×１２０ｍｍ×１２０ｍｍ、該容器にプリント配線板を水平方向に投入する投入口を有するハンダ粉末付着装置に入れた。容器には、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇの、平均粒径２０μｍのはんだ粉末（ハンダ粉末の平均粒径の測定には、マイクロトラックを用いた。）を、約４００ｇ入れた。ハンダ粉末付着装置を傾けて、ハンダ粉末が配線板に触れないようにして入れた。配線板をハンダ粉末付着装置に入れた後、１０秒間、容器を左右に３０°傾動させてハンダ粉末をプリント配線板に付着させた。傾動の周期は５秒／回とした。
【００５６】
その後、装置からプリント配線板を取り出し、純水で軽く洗浄した後、プリント配線板を乾燥させた。
このプリント配線板を２４０℃のオーブンに入れ、ハンダ粉末を溶融し、銅回露出部上に厚さ約２０μｍの９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇハンダ薄層を形成した。なお、ハンダ回路には、ブリッジ等は一切発生しなかった。
【００５７】
（実施例２）
実施例１の粉末付着装置に９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇ、平均粒径８０μｍのハンダボール４００ｇと純水（酸素濃度１ｐｐｍ以下）を１．２Ｌ加え、この中に電極径１００μｍφのプリント基板を投入し、容器を左右に３０°傾動させて粉末を付着した。
その後実施例１と同様の処理によりハンダバンプ形成をおこない、銅回路露出部上に厚さ約５０μｍの９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇハンダバンプを形成した。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
基板上の金属露出部に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶解してハンダ回路を形成する電子回路基板の製造方法において、微細な回路パターンにおいても隣接する回路パターン間でのハンダ金属による短絡が減少する効果が得られ、信頼性が著しく向上した電子回路基板を製造することが出来た。この結果、微細な回路パターンを有し信頼性の高い電子部品を実装した回路基板の小型化と高信頼性化が実現でき、電子回路基板、高信頼性、高実装密度を実現できる電子部品を実装した回路基板、優れた特性の電子機器を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例１で使用したハンダ粉末付着装置の傾動容器の断面図。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内に電極表面に粘着性を付与したプリント配線板を設置し、その容器を傾動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法。
【請求項２】
容器を左右に傾動させることにより、ハンダ粉末をプリント配線板の両表面上に接触させ、ハンダ粉末を粘着部分に付着させる請求項１に記載のハンダ回路基板の製造方法。
【請求項３】
プリント配線板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内にプリント配線板を設置し、その容器を振動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法。
【請求項４】
容器を振動させることにより、ハンダ粉末をプリント配線板の両表面上に接触させ、ハンダ粉末を粘着部分に付着させることを特徴とする請求項３に記載のハンダ回路基板の製造方法。
【請求項５】
容器が、密閉容器であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のハンダ回路基板の製造方法。
【請求項６】
ハンダ粉末が容器中で液体に分散していることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のハンダ回路基板の製造方法。
【請求項７】
液体が脱酸素した液体であることを特徴とする請求項６に記載のハンダ回路基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載のハンダ回路基板の製造方法であって、ハンダ粉末およびプリント配線板を入れる容器、容器にプリント配線板を投入する投入口および容器への配線板の挿入時には容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにする機構を有し、容器を開放または密閉状態で、傾動または振動させる機構を有するハンダ粉末付着装置に、容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにプリント配線板を一定の間隔を置いて垂直に平行に並べて固定した後、容器の傾斜を戻してハンダ粉末に接触させ容器を傾動または振動させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法。
【請求項９】
プリント回線板に、請求項１〜８７およびＡに記載の方法を用いて製造されたことを特徴とするハンダ回路基板。
【請求項１０】
プリント回線板に、請求項１〜７項１〜８およびＡに記載の方法を用いて製造されたハンダ回路基板を組みこんだ電子回路部品。
【請求項１１】
請求項１〜７の何れか１項に記載のハンダ回路基板の製造方法に用いられるハンダ粉末付着装置であって、該装置はハンダ粉末およびプリント配線板を入れる容器、容器にプリント配線板を水平方向に投入する投入口を有し、容器への配線板の挿入時には容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにする機構を有し、容器を開放または密閉状態で、傾動または振動させる機構を有することを特徴とするハンダ粉末付着装置。
【請求項１】
プリント配線板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内に電極表面に粘着性を付与したプリント配線板を設置し、その容器を傾動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法。
【請求項２】
容器を左右に傾動させることにより、ハンダ粉末をプリント配線板の両表面上に接触させ、ハンダ粉末を粘着部分に付着させる請求項１に記載のハンダ回路基板の製造方法。
【請求項３】
プリント配線板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダ粉末を付着させ、次いで該プリント配線板を加熱し、ハンダを溶融してハンダ回路を形成するハンダ回路基板の製造方法において、ハンダ粉末を容器内に入れ、その容器内にプリント配線板を設置し、その容器を振動させることにより、粘着部にハンダ粉末を付着させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法。
【請求項４】
容器を振動させることにより、ハンダ粉末をプリント配線板の両表面上に接触させ、ハンダ粉末を粘着部分に付着させることを特徴とする請求項３に記載のハンダ回路基板の製造方法。
【請求項５】
容器が、密閉容器であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のハンダ回路基板の製造方法。
【請求項６】
ハンダ粉末が容器中で液体に分散していることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のハンダ回路基板の製造方法。
【請求項７】
液体が脱酸素した液体であることを特徴とする請求項６に記載のハンダ回路基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載のハンダ回路基板の製造方法であって、ハンダ粉末およびプリント配線板を入れる容器、容器にプリント配線板を投入する投入口および容器への配線板の挿入時には容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにする機構を有し、容器を開放または密閉状態で、傾動または振動させる機構を有するハンダ粉末付着装置に、容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにプリント配線板を一定の間隔を置いて垂直に平行に並べて固定した後、容器の傾斜を戻してハンダ粉末に接触させ容器を傾動または振動させることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法。
【請求項９】
プリント回線板に、請求項１〜８７およびＡに記載の方法を用いて製造されたことを特徴とするハンダ回路基板。
【請求項１０】
プリント回線板に、請求項１〜７項１〜８およびＡに記載の方法を用いて製造されたハンダ回路基板を組みこんだ電子回路部品。
【請求項１１】
請求項１〜７の何れか１項に記載のハンダ回路基板の製造方法に用いられるハンダ粉末付着装置であって、該装置はハンダ粉末およびプリント配線板を入れる容器、容器にプリント配線板を水平方向に投入する投入口を有し、容器への配線板の挿入時には容器を傾けてハンダ粉末が配線板に触れないようにする機構を有し、容器を開放または密閉状態で、傾動または振動させる機構を有することを特徴とするハンダ粉末付着装置。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２７８６５０（Ｐ２００６−２７８６５０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９４６２２（Ｐ２００５−９４６２２）
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【出願人】（３９００２３２１６）株式会社タイセー (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２９日（２００５．３．２９）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【出願人】（３９００２３２１６）株式会社タイセー (8)
【Ｆターム（参考）】
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