JP2008166328A - 導電性回路基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プリント配線板上の導電性回路表面に粘着性付与化合物を用いて粘着性を付与し、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導電性回路基板の製造方法である。この方法において、粘着性を付与した後でハンダ粉末を付着させる前のプリント配線板を、10℃以下の液体中等で保存することを特徴とする。
【選択図】なし
Description
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。
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。
また、特許文献1で開示されたプリント配線板へのハンダ粉末の付着方法は乾式で行うが、ハンダ粉末が静電気により余分な部分に付着したり、ハンダ粉末の飛散等が生ずる場合があるため、プリント配線板を、ハンダ粉末を含むスラリー中に浸漬することにより、粘着性を付与した回路部分にハンダ粉末を湿式プロセスで付着させる方法が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
(1)プリント配線板上の導電性回路表面に粘着性付与化合物を用いて粘着性を付与し、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導電性回路基板の製造方法であって、粘着性を付与した後でハンダ粉末を付着させる前のプリント配線板を、10℃以下で保存することを特徴とする導電性回路基板の製造方法。
(2)プリント配線板上の導電性回路表面に粘着性付与化合物を用いて粘着性を付与し、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導電性回路基板の製造方法であって、粘着性を付与した後でハンダ粉末を付着させる前のプリント配線板を、10℃以下の液中に保存することを特徴とする導電性回路基板の製造方法。
(3)粘着性付与化合物が、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、べンゾチアゾールチオ脂肪酸からなる群から選ばれた何れか一種以上の物質を含むことを特徴とする上記(1)または(2)に記載の導電性回路基板の製造方法。
(5)プリント配線板を保存する液体が水であることを特徴とする上記(2)〜(4)のいずれか1項に記載の導電性回路基板の製造方法。
(6)プリント配線板にハンダ粉末を付着させる工程を、ハンダ粉末を含む液体中で行うことを特徴とする上記(2)〜(5)の何れか1項に記載の導電性回路基板の製造方法。
(7)液体が水である上記(6)に記載の導電性回路基板の製造方法。
(8)液体中のハンダ粉末の濃度が0.5〜10体積%である上記(6)又は(7)に記載の導電性回路基板の製造方法。
(9)プリント配線板にハンダ粉末を付着させる際の、ハンダ粉末を含む液体の液温度が、30℃〜45℃の範囲内であることを特徴とする上記(6)〜(8)の何れか1項に記載の導電性回路基板の製造方法。
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。
この中で、本発明は、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に適用するのが好ましい。
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。
(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。)
(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。)
(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。)
(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。)
(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。)
(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。)
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。
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。
また、本願発明の導電性回路基板の製造方法は、プリント配線板上に形成した例えば円状の微小な電極部分に、ハンダボールを1個だけ付着させる、いわゆる単粒子付着に用いることが好ましい。プリント配線板を単粒子付着により製造する場合は、各電極部分に1個のハンダボールのみを付着させるため、その箇所にハンダボールが付着しなかった場合は、そのプリント配線板は不良品となってしまう。よって、導電性回路表面の粘着力は高度に管理する必要があり、本願発明の製造方法を用いるのに適している。
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。
本願発明では、導電性回路表面に付与された粘着性を、より長い時間持続させるために、粘着性を付与した後でハンダ粉末を付着させる前のプリント配線板を、10℃以下にして保存することを特徴とする。保存は大気中、あるいは窒素雰囲気などの気体中でも可能であるが、液体中が好ましい。このような条件下に粘着性を付与したプリント配線板を保持すると、その粘着力を2時間程度まで維持することが可能となる。すなわち、従来の製造方法では、粘着性を付与したプリント配線板は、10分間程度以内に次工程の、導電性回路表面の粘着部分へのハンダ粉末の付着工程を行う必要があったが、本発明の製造方法を用いた場合は、その処理待ち時間を2時間程度まで拡張できるため、粘着性付与工程、および、ハンダ粉末の付着工程において、より自由度の高い製造条件を設定することが可能となった。さらに、粘着性が低下したプリント配線板を再処理して粘着性を高めるなどの無駄な工程を低減させることが可能となった。
本願発明では、導電性回路表面に付与された粘着性を、より長い時間持続させるために、粘着性を付与した後でハンダ粉末を付着させる前のプリント配線板を、10℃以下で保存するが、その下限の温度は気体の場合は、粘着物の凍結温度、液体の場合は0℃、または、その液および粘着物の凍結温度である。必要以上に液温度を下げても、それほどの粘着性の持続効果は得られず、また、液体の場合、液が凍結しやすくなるなど液温度の管理が難しくなるからである。本願発明では、プリント配線板を液体中で保存する場合、液体としては水が好ましい。
水が好ましい理由は粘着物に影響を与えにくいためであり、また、粘着物の粘着発生機構に水が関与しているからである。
本願発明では、プリント配線板の粘着部分にハンダ粉末を付着させる工程を、ハンダ粉末を含む液体中で行い、またその際の、ハンダ粉末を含む液体の液温度を、30℃〜45℃の範囲内とするのが好ましい。プリント配線板の粘着部分にハンダ粉末を付着させる工程を湿式で行うことにより、ハンダ粉末が静電気により余分な部分に付着すること、また、粉末が飛散等することを防止できる。また、ハンダ粉末を含む液体の液温度を、30℃〜45℃の範囲内とすることにより、粘着部分におけるハンダ粉末の付着力を最も高めることが可能となる。
本発明に用いるハンダ粉末を含む液体は、液体中のハンダ粉末の濃度を、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。
本発明に用いるハンダ粉末を含む液体は、その溶媒として、水を用いるのが好ましい。また水によりハンダ粉末が酸化するのを防ぐため、脱酸素した水を用ること、また、水に防錆剤を添加することが好ましい。
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マイクロトラック法を用いて定めることができる。
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。
(実施例1・比較例)
最小電極間隔が50μm、電極径が80μmの銅箔の電極部を有するプリント配線板を作製した。
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。
この基板を純水中で表に示す諸条件で保管した。これを次のハンダ粉末の付着に使用した。
ハンダ粉末を含むスラリーをタンク内に入れた。その後粘着性を付与した基板上にタンクの吐出口をセットし、開閉バルブを開放しハンダ粉末を含むスラリーを、基板表面を走査することにより、回路が覆われるように吐出した。
その後基板上にある余分なハンダ粉末を純水で洗い流し、基板を乾燥させた。
洗い流した粉末は回収し、再度ハンダ粉末の付着に使用した 保管条件とハンダ粉末の付着状態を表に示した。
実施例1に記載の方法において、粘着性を付与したプリント配線板を10℃、90分間純水中で保管し、このプリント配線板へのハンダ粉末の付着を、プリント配線板をスラリー中に浸漬することにより行った。具体的には、実施例1に記載のスラリーを容器に入れ、スラリーの温度を40℃とした。その後、その容器内に後粘着性を付与し純水中に冷水保管したプリント配線板を水平方向に浸漬した。さらに、スラリーをポンプにより循環させ、スラリーの吐出口でプリント配線板の表面を走査することにより、回路の粘着部分がハンダスラリーにより覆われるようにした。
製造後のプリント配線板の回路部分を実施例1と同様の方法で調べたが、ハンダ粉末が未付着の箇所はなかった。
電極径が70μm、間隔が60μmのエリアアレイのプリント配線板を作製した。プリント配線板には合計で400個の円状電極部が形成されている。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、実施例1と同一のイミダゾール系化合物を用いて、電極部に粘着性を付与した。このプリント配線板を、実施例2と同様の条件で、冷水保存した。
次いで該プリント配線板上に、平均粒径約60μmの96.5Sn/3.5Agハンダ粉末を50体積%の濃度で脱酸素水に分散させたスラリーを供給し、プリント配線板に50Hzの振動を与えた。このプリント配線板を脱酸素水中で軽く揺動した後に乾燥させた。
このプリント配線板にフラックスをスプレーで供給した後、240℃のオーブンに入れ、プリント配線板上のハンダ粉末を溶融した。
プリント配線板上の400個の全ての電極部には、厚さ約40μmの96.5Sn/3.5Agハンダバンプが形成した。また、ハンダバンプには、ブリッジ等は一切発生しなかった。
Claims (9)
- プリント配線板上の導電性回路表面に粘着性付与化合物を用いて粘着性を付与し、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導電性回路基板の製造方法であって、粘着性を付与した後でハンダ粉末を付着させる前のプリント配線板を、10℃以下で保存することを特徴とする導電性回路基板の製造方法。
- プリント配線板上の導電性回路表面に粘着性付与化合物を用いて粘着性を付与し、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導電性回路基板の製造方法であって、粘着性を付与した後でハンダ粉末を付着させる前のプリント配線板を、10℃以下の液中に保存することを特徴とする導電性回路基板の製造方法。
- 粘着性付与化合物が、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、べンゾチアゾールチオ脂肪酸からなる群から選ばれた何れか一種以上の物質を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の導電性回路基板の製造方法。
- プリント配線板を保存する液中の保存温度が10℃以下、液体の凍結温度以上である請求項2又は3に記載の導電性回路基板の製造方法。
- プリント配線板を保存する液体が水であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の導電性回路基板の製造方法。
- プリント配線板にハンダ粉末を付着させる工程を、ハンダ粉末を含む液体中で行うことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の導電性回路基板の製造方法。
- 液体が水である請求項6に記載の導電性回路基板の製造方法。
- 液体中のハンダ粉末の濃度が0.5〜10体積%である請求項6又は7に記載の導電性回路基板の製造方法。
- プリント配線板にハンダ粉末を付着させる際の、ハンダ粉末を含む液体の液温度が、30℃〜45℃の範囲内であることを特徴とする請求項6〜8の何れか1項に記載の導電性回路基板の製造方法。
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