JP2004022849A - フレキシブルプリント配線基板並びに無鉛半田付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】銅金属表面の無鉛半田メッキ処理において、前記無鉛半田のリフロー時並びにリワーク時のどちらに対しても良好な半田付け性を有し、かつ使用する無電解金メッキ層をできうる限り薄いものとすることができる、無鉛半田用のフレキシブルプリント配線基板並びにその無鉛半田付け方法を提供することにある。
【解決手段】銅配線端子部に、リン濃度が９．０ｗｔ％以下のニッケル−リン無電解メッキ層、膜厚が０．０５〜０．３μｍの無電解金メッキ層を順次形成した無鉛半田用フレキシブルプリント配線基板とすることによって、解決される。
【選択図】　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は銅金属表面の半田付け性の改良に関するもので、特に無鉛半田を用いる場合に好適なフレキシブルプリント配線基板並びにその半田付け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
銅金属表面の半田付け性の改良に関しては種々行われているが、特にフレキシブルプリント配線基板の銅配線端子部の半田付け性に関しては、環境問題から無鉛半田の使用が望まれている。しかしながら、無鉛半田を用いて部品を実装する場合には、前記銅配線端子部に無電解ニッケル−リンメッキした上に無電解金メッキ層を施している。しかもその際前記無電解金メッキ層は、厚いものとするのが有効とされていた。これはハロゲンを含まないフラックスを用いリフローによって前記無鉛半田付けを行うと、金メッキ層が半田中に拡散して殆ど残らないため、半田付け不良となるためであった。さらに前記無電解金メッキは高価なものであるので、できうれば金メッキ層は薄いものとすることが望まれていた。しかし前記半田付けは実装部品の取付け時のみならず、リフローした後に部品の取替えや修正のためのリワーク時においても、十分に良好な半田付け性を有することが必要であり、単に薄くすれば良いと言うものではない。すなわち、リフロー時の半田付け性とリワーク時の半田付け性の両方に優れていることが、望まれている。そこで、このような両方に優れた無鉛半田付け方法について検討した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
よって本発明が解決しようとする課題は、銅金属表面の無鉛半田メッキ処理において、前記無鉛半田のリフロー時並びにリワーク時のどちらに対しても良好な半田付け性を有し、かつ使用する無電解金メッキ層をできうる限り薄いものとすることができる、無鉛半田用のフレキシブルプリント配線基板並びにその無鉛半田付け方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そして前記課題を解決するためには、請求項１に記載されるように、銅配線端子部に、リン濃度が９．０ｗｔ％以下のニッケル−リン無電解メッキ層、膜厚が０．０５〜０．３μｍの無電解金メッキ層を順次形成した無鉛半田用のフレキシブルプリント配線基板とすることによって、解決される。
【０００５】
さらに請求項２に記載されるように、フレキシブルプリント配線基板の銅配線端子部に、リン濃度が９．０ｗｔ％以下のニッケル−リン無電解メッキ層、膜厚が０．０５〜０．３μｍの無電解金メッキ層を順次施した後、実装部品をノンハロゲンのフラックスを用いて前記銅配線端子部に無鉛半田付けしたことを特徴とする、フレキシブルプリント配線基板の無鉛半田付け方法とすることによって、解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される発明は、銅配線端子部に、リン濃度が９．０ｗｔ％以下のニッケル−リン無電解メッキ層、膜厚が０．０５〜０．３μｍの無電解金メッキ層を順次形成した無鉛半田用のフレキシブルプリント配線基板に関するもので、このようなフレキシブルプリント配線基板とすることによって、この銅配線端子部に無鉛半田付け処理を行うと、半田リフロー時並びに半田リワーク時のどちらに対しても良好な半田付け性を有し、かつ使用する無電解金メッキ層を薄いものとすることができるようになる。すなわち、前記無電解ニッケル−リンメッキ層として、リン濃度が９．０ｗｔ％以下のものを用いることによって、無鉛半田との濡れ性を良好なものとすることができ、また剥離すると言うようなことがなくなり、またその上に施す無電解金メッキ層の厚さを、０．０５〜０．３μｍ程度とすることができるようになる。この厚さは、従来施されていた厚さ０．５μｍのものと比較して、２０％程度薄いものとすることができるようになる。なお、前記無電解金メッキ層の厚さは０．３μｍを大幅に越えると、コスト上の問題が生じるので、前記範囲とすべきである。
【０００７】
つぎにノンハロゲンのフラックス並びに無鉛半田について述べると、通常この種の無鉛半田処理には腐食性の高い例えば、塩素やフッ素を添加したフラックスが使用されるが、環境面、腐食性等の面からノンハロゲンのフラックスが用いられることが望ましい。例えば、ロジンを含むフラックスである。また、無鉛半田についても錫・ビスマス系合金半田、錫・銀系合金半田、錫・銅合金系半田等が使用されるが、特に錫・銀・銅合金半田がフレキシブルプリント配線基板用として、好ましいものである。以上のような無鉛半田付け方法とすることによって、鉛を含まない半田処理とすることができ、半田付け性も良好であると同時に無電解金メッキも従来と比較して薄くすることができるので、コスト的にも有利である。このように無鉛半田付け処理が効率よく行われるために、前記のような銅配線端子部を有するフレキシブルプリント配線基板を用いるものである。
【０００８】
つぎに、請求項２に記載されるフレキシブルプリント配線基板に適用した場合の無鉛半田付け方法について説明すると、前記銅金属表面がフレキシブルプリント配線基板の銅配線端子部である場合、鉛を含まない半田を使用することが望まれることと、前記フレキシブルプリント配線基板が小型化、軽量化等によって、配線スペースは狭く複雑になってきているので、より信頼性の高い接合が要求されているためである。具体的には、半田リフロー時並びに半田リワーク時の両方に対して良好であることが必要である。このため無鉛半田処理を行う場合にはノンハロゲンのフラックスを用いるので、前述の無電解ニッケル−リンメッキ処理した後に無電解金メッキを施す場合に、前記無電解金メッキ層を過剰に厚いものとしている。このことは、過剰な金メッキによるコストアップの問題を生じている。このため特に前記無電解金メッキ層を、できうる限り薄いものとすることが望まれている。
【０００９】
すなわち、フレキシブルプリント配線基板の銅配線端子部に、リン濃度が９．０ｗｔ％以下のニッケル−リン無電解メッキ層、膜厚が０．０５〜０．３μｍの無電解金メッキ層を順次施した後、実装部品をノンハロゲンのフラックスを用いて前記銅配線端子部に無鉛半田付けした、フレキシブルプリント配線基板の無鉛半田付け方法とすることによって、半田フロー時並びに半田リワーク時のどちらに対しても良好な無鉛半田付け性を有し、かつ使用する無電解金メッキ層をかなり薄いものとすることができるようにすることができる。すなわち、前記無電解ニッケル−リンメッキ層を、リン濃度が９．０ｗｔ％以下のものを用いることによって、無鉛半田との濡れ性を良好なものとすることができ、その上に施す無電解金メッキ層を０．０５〜０．３μｍ程度とすることができるようになる。なお、前記無電解金メッキ層の厚さは、０．０５μｍ未満であると半田濡れ性が悪くなりすぎ、また０．３μｍを越えると、フレキシブルプリント配線基板としてのコスト上の問題が生じるため、これを大幅に上回るべきではない。
【００１０】
またノンハロゲンのフラックス並びに無鉛半田については、前述のように環境面、腐食性の面からノンハロゲンのフラックスを用いる。例えば、塩素やフッ素を含まず、ロジンを含むフラックスを使用することができる。具体的には、１０〜４０ｗｔ％のロジンをイソプロピルアルコールに溶解したものとして、入手できる。また、無鉛半田については錫・銀・銅合金系半田が好ましいものである。具体的には、銀を２〜５ｗｔ％、銅を０．２〜１．５ｗｔ％、残部錫のような無鉛半田である。以上のような無鉛半田を用いて無鉛半田付けを行ったフレキシブルプリント配線基板は、当然に鉛を含まないものであり、その半田付け性も前記無鉛半田のリフロー時およびリワーク時に、ニッケルメッキ層と無鉛半田との間に、剥離のない良好なものであり、かつ無電解金メッキ層を前述のように従来のものと比較して薄くすることができるので、フレキシブルプリント配線基板のコストの低減が可能なものとなった。
【００１１】
【実施例】
以下に実験例を示して、本発明の効果を述べる。用いたフレキシブルプリント配線基板は、ポリイミドフィルム（厚さ３０μｍ）に接着剤（厚さ１０μｍ）を用いて銅箔（厚さ２５μｍ）の回路並びに配線端子が形成されたものである。このフレキシブルプリント配線基板の前記配線端子に、次亜リン酸を還元剤とする酸性無電解ニッケルメッキによって、厚さ５μｍのリン濃度が異なる各種ニッケル−リン無電解メッキ層を施した。ついでこの上に、シアン化金めっき浴を用いて各種厚さの金メッキ層を形成した。ついでこのようにして得られたフレキシブルプリント配線基板を用いて、前記配線端子上に０．８×１．６ｍｍのチップ部品を実装した。フラックスはロジン系のノンハロゲンのものを用い、ペースト無鉛半田は、３ｗｔ％銀−０．５ｗｔ％銅−残部錫合金半田である。なお、リフローのピーク温度は２４０℃とした。結果は、１％以上の剥離が見られる場合を、不合格とした。さらに前記の実装部品をリワーク（前記部品を引き剥がした後に、前記リフローと同様に半田付け処理を行った）したものについて、５０％以上剥離したものを、不合格とした。また金メッキ厚さに関しては、コスト面から好ましいものを○印、好ましくないものを×印で表示した。結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】

【００１３】
表１から明らかなとおり、実験例９や１０のものは、リフロー時の剥離、リワーク時に剥離の問題が生じており、実験例６のものは金メッキ層が厚いためにコスト面からの問題があった。すなわち、Ｎｉ−Ｐ無電解メッキのＰ濃度（ｗｔ％）に関して見てみると、９．７ｗｔ％のものはリフロー時並びにリワーク時のいずれにも剥離の問題が生じている。よってＰ濃度（ｗｔ％）については、これ未満の濃度とすべきであるが、具体的には、９ｗｔ％以下とするのが良いことがわかる。またＡｕメッキの厚さに関しては、実験例２に記載されるように、０．０３７μｍ程度になるとリフロー時の剥離が見られる。また実験例６に記載されるように、０．３５μｍ程度になると、コスト的に問題が生じるので好ましくない。よってこのＡｕメッキ厚さは、０．０５〜０．３μｍとすることが望ましい。以上の実験結果を纏めると、無鉛半田を用いて半田処理する場合には、フレキシブルプリント配線基板の銅端子部等に、リン濃度が９．０ｗｔ％以下の無電解ニッケル−リンメッキ層を施し、この上にメッキ厚０．０５〜０．３μｍの無電解金メッキ層を設けたものを用いること、またその無鉛半田付け処理は、ノンハロゲンのフラックスを用い、好ましくは錫−銀−銅合金の無鉛半田を用いて、半田付けを行うのがよいことがわかる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明は、銅配線端子部に、リン濃度が９．０ｗｔ％以下のニッケル−リン無電解メッキ層、膜厚が０．０５〜０．３μｍの無電解金メッキ層を順次形成した無鉛半田用フレキシブルプリント配線基板とすることによって、鉛を含まない半田処理とすることができ、半田リフロー時並びに半田リワーク時のどちらに対しても良好な半田付け性を有し、同時に無電解金メッキも従来と比較して薄くすることができるので、コスト的にも有利なものとなる。さらにフレキシブルプリント配線基板の銅配線端子部に、リン濃度が９．０ｗｔ％以下のニッケル−リン無電解メッキ層、膜厚が０．０５〜０．３μｍの無電解金メッキ層を順次施した後、実装部品をノンハロゲンのフラックスを用いて前記銅配線端子部に無鉛半田付けしたフレキシブルプリント配線基板の無鉛半田付け方法とすることによって、このフレキシブルプリント配線基板の半田付け処理は、当然に鉛を含まないものであり、かつノンハロゲンのフラックスを使用しても無電解金メッキ層を薄いものとすることができ、その半田付け性も前記無鉛半田のリフロー時並びにリワーク時のどちらに対しても良好なものであり、また前記のように金メッキ層を薄くできるので、フレキシブルプリント配線基板のコストの低減が可能なものとなる。

Claims (2)

1. 銅配線端子部に、リン濃度が９．０ｗｔ％以下のニッケル−リン無電解メッキ層、膜厚が０．０５〜０．３μｍの無電解金メッキ層を順次形成したことを特徴とする、無鉛半田用のフレキシブルプリント配線基板。
2. フレキシブルプリント配線基板の銅配線端子部に、リン濃度が９．０ｗｔ％以下のニッケル−リン無電解メッキ層、膜厚が０．０５〜０．３μｍの無電解金メッキ層を順次施した後、実装部品をノンハロゲンのフラックスを用いて前記銅配線端子部に無鉛半田付けしたことを特徴とする、フレキシブルプリント配線基板の無鉛半田付け方法。