JP2008041867A - ハンダ回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の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するハンダ回路形成方法において、通常のハンダ粉を用いた場合、接触が点状となるためハンダ粉が回路基板より脱落しやすいこと、形成したハンダ層の厚さはハンダ粉の粒径で制御する必要があったため、ハンダ層の厚さの制御が難しかった問題点を解決し、ハンダ層厚さのバラツキが少なく、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の提供。
【解決手段】電子回路基板の回路表面に粘着性を付与し、該粘着部に、シート状のハンダをパンチによって打ち抜いたハンダ粒子、またはワイヤー状のハンダを所定長さに切断した棒状のハンダ粒子等の一定の形状に加工したハンダ粒子を付着させ、次いで該電子回路基板を加熱し、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。
【選択図】なし

Description

本発明は、ハンダ粉末の使用でなく、特定の形状、サイズのハンダ粒子を使用するハンダ回路基板の製造方法に関し、更に詳しくは、電子回路基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。

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電子回路基板が開発され、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。

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。

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。

電子回路基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。

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、電子回路基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、次いで該電子回路基板を加熱し、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。）。

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、この方法に用いられるハンダ粉は、その粒度分布がシャープであるものが好ましいため、その値段は極めて高価であった。また、一般的な球状のハンダ粉を用いた場合、粘着性を付与した回路基板とハンダ粉との接触部が点状となるため、ハンダ粉が回路基板より脱落しやすかった。さらに、形成した回路基板のハンダ層の厚さは付着させるハンダ粉の粒径のみで制御する必要があったため、ハンダ層の厚さの制御が難しかった。
特に通常のハンダ粉末では篩別されたものであっても、微粉末はまだ少量残っているため、埃を極度に嫌う電子回路分野においてはあまり好適な原材料とは言えなかった。

特開平７−７２４４号公報

本発明は、これらの問題点を解決し、特に、特許文献１で開示された、ハンダ回路基板の製造方法に好ましい特定の形状に加工されたハンダ粒子を使用したハンダ回路基板の製造方法を提供し、より経済性に優れたハンダ回路基板の製造方法、より微細で加工精度の高い回路パターンを実現できるハンダ回路基板の製造方法、微細で加工精度の高い回路パターンを有し、ハンダ層厚さのバラツキが少なく、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。

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、以下に関する。
［１］ 電子回路基板の回路表面に粘着性を付与し、該粘着部に、一定の形状に加工したハンダ粒子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］ 電子回路基板の回路表面に粘着性を付与し、該粘着部に、シート状のハンダをパンチによって打ち抜いたハンダ粒子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、
［３］ 電子回路基板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダを付着させ、次いで該電子回路基板を加熱し、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、ハンダとして、シート状のハンダをパンチで打ち抜いたときのハンダ粒子の平均幅を、粘着性を付与した電極部の幅（レジスト開口部の内径）の３０〜９０％の範囲とする上記［２］に記載のハンダ回路基板の製造方法、
［４］ パンチで打ち抜くハンダシートの平均厚さを、形成したいハンダ回路の厚さの１００〜３００％の範囲とする上記［２］または［３］に記載のハンダ回路基板の製造方法、

［５］ 電子回路基板の回路表面に粘着性を付与し、該粘着部に、ワイヤー状のハンダを所定長さに切断した棒状のハンダ粒子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、
［６］ ワイヤー状のハンダの太さが、電極部の幅（レジスト開口部の内径）に対し、５０〜９０％の太さのワイヤー状ハンダである上記［５］に記載のハンダ回路基板の製造方法、

［７］ 電子回路基板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、ハンダを付着させ、次いで該電子回路基板を加熱し、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、ハンダとして上記［１］〜［６］の何れかに記載のハンダ粒子を用いることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法、

［８］ 電子回路基板の回路表面に粘着性を付与するとともに加工したハンダを液体中に分散させ、該粘着部に液体中でハンダ粒子を粘着部に付着させることを特徴とする上記［１］〜［６］の何れかに記載のハンダ回路基板の製造方法、
［９］ 液体が脱酸素した液体であることを特徴とする上記［８］に記載のハンダ回路基板の製造方法、及び
［１０］ 加工したハンダ粒子を、大気中で振動または吸着治具若しくはマウンターにより電子回路基板の粘着部に付着させる特徴とする上記［１］〜［６］の何れかに記載のハンダ回路基板の製造方法、を開発することにより上記の課題を解決した。

本発明による特定の形状に加工したハンダ粒子を用い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、ハンダ層厚みのバラツキを小さく形成することが可能となった。また、従来、特定サイズの粒子を製造することが困難であった合金組成のハンダについても、簡便に形状、サイズの揃ったハンダ粒子を製造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し、また回路パターンのハンダ層の厚さが均一となる効果が得られ、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。

（１）回路に比較的大きな粒子を一個搭載して過熱溶融させる方法は、その粒子を製造するために加工精度をあげたハンダを溶融させて製造するため非常に高価な粉末を使用していた。
（２）また、従来技術は上記（１）で製造された精度の高い粒子を吸引治具に吸引して回路形成に使用するため、非常に真球度の高い粒子が必要であった。
（３）また、吸引治具は回路と同じ形状にしなくてはならないため回路が変わるとその都度製造する必要があった。
（４）吸引治具を使用するため吸引口に異物が吸引することを防止するため極めて高度のクリーンルームでの作業が必要であった。
（５）この発明は、従来の印刷技術では対応できない２００μｍピッチ以下に対応できる技術である。これにより、ＣＳＰやエリアタイプのフリップチップ、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）に最適なハンダ回路を提供する事が可能となった。

本発明は、電子回路基板の回路形成に用いるハンダ粒子の製造方法において、シート状のハンダ合金をパンチによって打ち抜いてハンダを使用するかあるいは電子回路基板の回路形成に用いるハンダにおいて、ワイヤー状のハンダ合金を一定長さに切断しハンダ粒子を製造し、さらに、その一定長さに切断したハンダを回路の粘着部に付着させて、溶解してハンダ回路基板を製造することことにより行うことができる。

本発明のハンダ粒子の製造に使用するハンダ粒子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。

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。

通常、ハンダ粉末の製造には、アトマイズ法が用いられる。アトマイズ法とは、溶解したハンダ合金を、霧状にスプレーし、その霧を、例えば不活性ガス雰囲気の空間で凝固させ、粉末を製造する方法である。この方法で製造したハンダ粉末は、凝固雰囲気中に含まれるわずかな酸素等により、その表面が酸化されやすい。特に、ＡｇやＺｎを含む鉛フリーハンダでは、その粉体の表面に形成した酸化膜の影響によりリフロー特性が悪化していた。また、アトマイズ法では粉体の製造が困難な合金系も多かった。

従来は、通常アトマイズ法（スプレー）によりハンダ合金を微粉化しているため、広い範囲のサイズの粉末が生成する。従ってその後に篩別することが必要となるが、篩別してもなお完全に微粉末を除くことが困難であり、場合によっては回路基板にいたずらすることが避けられない。

また精密かつ微細な回路には、ハンダ粒子の製造の原料として、製造を行いやすいシート状やワイヤー状のハンダを溶融した真球度の極めて高い粉末を用いるため、その著しく高価な粉末を使用していた。
本発明では、そのシート状やワイヤー状のハンダを小さく切断するプロセスを室温で付着させるため、高価な粉末を使用しないことが可能となる。さらにアトマイズ法を用いないため、均一な粒度のハンダ粉末として使用できる合金系の範囲が広がった。

本発明では、シート状のハンダをパンチにより打ち抜くことにより製造が可能である。その打ち抜き形状は、正方形、長方形、多角形、円形、楕円形等が自由に選択可能である。この中で形成されるレジスト開口部形状の関係から、円形状が好ましい。またシートの厚さは、そのまま、製造されるハンダ粉の厚さとなるが、その厚さは製造したいハンダ粉の厚さに応じて自由に選択することが可能である。
また本発明のハンダ粒子としては、ワイヤー状のハンダをカッター等で一定の長さに切断し、ハンダ粒子を製造しても良い。切断するワイヤーの太さや長さは、製造したいハンダ粉の大きさ（レジスト開口部に対応する。）に応じて自由に選択することが可能である。

ハンダ粒子は、次ぎに示す電子回路基板の回路形成に用いることが特に好ましいが、本発明においては、電子回路基板の回路形成の概念に、本発明のハンダ粒子のＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）用ボール、ＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）用ボールとしての使用が含まれることは明らかである。

本発明の対象となる電子回路基板としては、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電子回路基板、両面電子回路基板、多層電子回路基板あるいはフレキシブル電子回路基板等である。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。

本発明は、例えば上記電子回路基板上の導電性回路電極表面あるいは回路基板をレジストで被覆し、電極対応部分を開口させて露出した導電性回路基板の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、該粘着部に一定の形状に加工したハンダ粒子を付着させ、次いで該電子回路基板を加熱し、ハンダ粒子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である。

電子回路基板の導電性回路電極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からなる回路であって良い。

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。

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。

（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。）

ナフトトリアゾール系誘導体は一般式（２）で表される。

（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。）

イミダゾール系誘導体は一般式（３）で表される。

（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。）

べンゾイミダゾール系誘導体は一般式（４）で表される。

（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。）

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。

（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。）

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。

（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。）

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。

本発明では、上記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。

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。

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。

処理すべき電子回路基板は、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。

この粘着性付与化合物溶液の処理は、ハンダ回路を形成させる電子回路基板を前述の粘着性付与化合物溶液に浸漬するか、または粘着性付与化合物溶液を塗布すると、露出している導電性回路基板の電極表面に粘着性が付与される。

本発明では、この粘着性を付与した導電性回路基板の電極表面に前述の方法で製造したハンダ粒子をハンダ粒子付着装置に入れ、その装置内に電子回路基板を設置し、その容器を傾動させることにより、粘着部に一定形状に加工したハンダ粒子を付着させるのが好ましい。ハンダ粒子をハンダ粒子付着装置内に入れることにより、ハンダ粒子の飛散を防ぐことが可能となり、またハンダ粒子付着装置を傾動させることでハンダ粉を付着させる。付着面積を拡大したハンダ粒子は、一旦付着した後は脱離することが少なく、安定してハンダ粒子を付着させることが可能となる。

ハンダ金属は、一般的には、展延性に優れているため、細線加工を行いやすい。よって本願発明のハンダ粒の製造に用いるワイヤーを容易に製造することが可能である。
従来、ハンダ粒子付着処理には、球状のハンダ粉を用いる場合が多かったが、本発明のように、シート状のハンダ箔をパンチで打ち抜いた扁平形状のハンダ粒子あるいはワイヤー状のハンダ線を所定の長さに切断したハンダ粒子を用いることにより粘着部分とハンダ粉との接触面積が多くなり、安定的にハンダ粉を付着させることが可能となった。これらのハンダ粒子は、その粒度分布が非常にシャープであるため、従来のハンダ粉末を使用した方法より安定して、精度の高いハンダ回路基板の製造が可能となった。

本発明では、ハンダ粒子の大きさを、ハンダシートの厚さ、打ち抜くパンチの大きさ、ハンダワイヤーの太さ、ワイヤーを切断する長さにより自由に制御することが可能であるが、パンチで打ち抜いたハンダ粒子の平均幅を、粘着性を付与した電極部の幅の３０〜９０％、好ましくは４０〜８０％、より好ましくは５０〜７５％の範囲内の幅とすると、電極部開口部１個に対して１個のハンダ粒子が付着することになり、ハンダ粉の付着を安定させ、また、ハンダ粉を溶解した後の、回路部におけるハンダ層の厚さを均一にすることができる。

ハンダ粒子の平均幅を９０％より大きくすると、ハンダ粒子が粘着部に付着しなかったり、脱落しやすくなり、また、ハンダの平均幅を３０％より小さくすると、電極部開口部に複数個のハンダ粉が付着するため、ハンダ粉の溶解後のハンダ層の厚さが不安定になる。
本発明では、パンチで打ち抜いたハンダ粒子の平均厚さを、形成したいハンダ回路の厚さの１００〜３００％の範囲内の厚さとするのが好ましい。

ハンダ金属は前記したように展延性に優れているため、細いワイヤーとすることができる。この様にして製造されたワイヤーを、所定の長さに切断し手ハンダ粒子とすることもできるし、切断の前または切断後にローラーの間を通して扁平な粒子とすることもできる。
この場合のワイヤーの太さは、電極部の幅（レジスト開口部の内径）の５０〜９０％、好ましくは５５−８０％、切断長さは電極部の幅（レジスト開口部の内径）の５０〜９０％、好ましくは５５−８０％である。もし扁平な粒子とする場合には電極部の幅の３０〜９０％、好ましくは４０〜８０％、より好ましくは５０〜７５％の範囲内の幅とすることが好ましい。

従来、粘着性付与化合物溶液を使用するハンダ回路の形成においてハンダ回路部のハンダ層を厚くする場合は、ハンダ粉末の粒径を大きくしたり、処理回数を増やすこと、すなわち、回路部に粘着性を付与してハンダ粉を付着させ、そのハンダ粉を溶解して回路を形成後、再度、その回路に粘着性を付与し、その箇所にハンダ粉を付着させ、そのハンダ粉を溶解する操作を行っていた。前者の方法では、ハンダ粉の質量が増してハンダ粉の脱落確率が高まり、ハンダ層の厚さが不安定になりやすかった。また後者の方法では、回路基板の生産性が低下し、また、回路基板に複数の熱履歴が加わることにより、回路基板の信頼性が低下しやすかった。

本発明のハンダ回路基板の製造方法は、ハンダ粒子をハンダ粒子付着装置内に入れ、次いで該装置内に電子回路基板を設置し、その容器を振動させることにより、粘着部にハンダ粒子を付着させるのが好ましい。これによりハンダ粒子の飛散を防ぐことが可能となる。

また本発明のハンダ回路基板の製造方法においても、ハンダ粒子付着装置内に設置する電子回路基板を、治具等を用いてハンダ粒子付着装置底部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粒子を付着させることが可能となる。
本発明のハンダ回路基板の製造方法では、ハンダ粒子付着装置を密閉容器とすることが好ましい。これによりハンダ粒子の飛散を更に防ぐことが可能となる。

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粒子の付着を液体中で行うのが特に好ましい。ハンダ粒子の付着を液体中で行うことにより、ハンダ粒子が静電気により粘着性のない部分に付着したり、またハンダ粒子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。

本発明では、液体中でのハンダ粒子の付着を、ハンダ粒子を液中で液流により流動させて行うことが好ましい。その際に供給するハンダ粒子の量は、付着させるハンダ粒子の量の１１０％以上であることが好ましい。

本発明では、ハンダ粒子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粒子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。

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粒子付着装置は、ハンダ粒子および電子回路基板を入れる容器、容器に電子回路基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粒子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のが好ましい。容器への配線板の挿入時に、容器を傾けてハンダ粒子が配線板に触れないようにするのは、基板をハンダ粒子付着装置内にセットする際に、治具と基板との間にハンダ粒子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。

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やＣＳＰ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。

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粒子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。

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、ハンダ回路基板の所望する箇所にハンダペーストを塗布する。次いで、チップ部品やＱＦＰなどの電子部品を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。

上記のリフロープロセス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、プレヒート温度は１３０〜１８０℃、好ましくは１３０〜１５０℃、プレヒート時間は６０〜１２０秒、好ましくは６０〜９０秒、リフロー時間は３０〜６０秒、好ましくは３０〜４０秒とする。

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。

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。

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）
５０μｍのＳｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕハンダ合金の箔を一片５０μｍの正方形に打ち抜いた。また、線径８０μｍのＳｎ−３．０％Ａｇ−０．５％Ｃｕハンダ合金のワイヤーを幅５０μｍに切断した。この２種類をハンダ粒子として使用した。
電極径が８０μｍで電極ピッチ１８０μｍピッチのエリア状に配列した電子回路基板を作製した。導電性回路には銅を用いた。

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電子回路基板を３分間浸漬し、銅回路表面に粘着性物質を生成させた。

次いで該電子回路基板を、ハンダ粒子付着装置内部の寸法が２５０ｍｍ×１２０ｍｍ×１２０ｍｍ、該容器に電子回路基板を水平方向に投入する投入口を有するハンダ粒子付着装置に入れた。容器には、実施例１で作成したハンダ箔加工品を、約１０，０００個入れた。ハンダ粒子付着装置を傾けて、ハンダ粒子が配線板に触れないようにして入れた。配線板をハンダ粒子付着装置に入れた後、１０秒間、容器を左右に３０ー傾動させてハンダ粒子を電子回路基板に付着させた。傾動の周期は５秒／回とした。

その後、装置から電子回路基板を取り出し、純水で軽く洗浄した後、電子回路基板を乾燥させた。
この電子回路基板にフラックスを全面に塗布した後に２４０℃のオーブンに入れ、ハンダ粒子を溶融し、フラックスをみずにより洗浄した。銅回露出部上に厚さ約５５μｍのハンダバンプを形成した。なお、ハンダ回路には、ブリッジ等は一切発生しなかった。

（実施例２）
ワイヤーから加工したハンダ加工品（８０μｍ×５０μｍφ）を部品マウンター（部品搭載機）を使用して粘着膜を形成した各電極部に搭載した。実施例と同じ条件でハンダを溶融させ厚さ７０μｍのハンダバンプを形成した。なお、ハンダ回路にはブリッジ等は一切なかった。

本発明は、ハンダ粉末の使用でなく、特定の形状、サイズのハンダ加工品を使用することにより、より経済性に優れたハンダ回路基板の製造、より微細で加工精度の高い回路パターンを実現できるハンダ回路基板の製造、微細で加工精度の高い回路パターンを有し、ハンダ層厚さのバラツキが少なく、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ができた。この結果、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し、また回路パターンのハンダ層の厚さが均一となる効果が得られ、ハンダ回路基板の信頼性が著しく向上し、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。

Claims (10)

1. 電子回路基板の回路表面に粘着性を付与し、該粘着部に、一定の形状に加工したハンダ粒子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. 電子回路基板の回路表面に粘着性を付与し、該粘着部に、シート状のハンダをパンチによって打ち抜いたハンダ粒子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。
3. 電子回路基板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にハンダを付着させ、次いで該電子回路基板を加熱し、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、ハンダとして、シート状のハンダをパンチで打ち抜いたときのハンダ粒子の平均幅を、粘着性を付与した電極部の幅（レジスト開口部の内径）の３０〜９０％の範囲とする請求項２に記載のハンダ回路基板の製造方法。
4. パンチで打ち抜くハンダシートの平均厚さを、形成したいハンダ回路の厚さの１００〜３００％の範囲とする請求項２または３に記載のハンダ回路基板の製造方法。
5. 電子回路基板の回路表面に粘着性を付与し、該粘着部に、ワイヤー状のハンダを所定長さに切断した棒状のハンダ粒子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。
6. ワイヤー状のハンダの太さが、電極部の幅（レジスト開口部の内径）に対し、５０〜９０％の太さのワイヤー状ハンダである請求項５に記載のハンダ回路基板の製造方法。
7. 電子回路基板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、ハンダを付着させ、次いで該電子回路基板を加熱し、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、ハンダとして請求項１〜６の何れか１項に記載のハンダ粒子を用いることを特徴とするハンダ回路基板の製造方法。
8. 電子回路基板の回路表面に粘着性を付与するとともに加工したハンダを液体中に分散させ、該粘着部に液体中でハンダ粒子を粘着部に付着させることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のハンダ回路基板の製造方法。
9. 液体が脱酸素した液体であることを特徴とする請求項８に記載のハンダ回路基板の製造方法。
10. 加工したハンダ粒子を、大気中で振動または吸着治具若しくはマウンターにより電子回路基板の粘着部に付着させる特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載のハンダ回路基板の製造方法。