JP2010171153A - 電子部品接合用外部端子の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端子間が短絡することなく確実にはんだ層を形成できる電子部品接合用外部端子の形成方法。
【解決手段】電極が形成されたプリント基板１上に、刺激により気体を発生する気体発生剤を含有するレジスト組成物を塗工して、電極１２の高さよりも厚いレジスト層２を形成するレジスト塗工工程と、レジスト層に、マスク３を介して紫外線を照射する紫外線照射工程と、紫外線照射後のレジスト層を現像して、プリント基板の電極上のレジスト層を除いて凹部２１を形成する現像工程と、プリント基板の電極上に形成されたレジスト層の凹部に、はんだペースト４を充填するはんだペースト充填工程と、レジスト層中の気体発生剤に刺激を与えて気体を発生させ、該気体の圧力によりレジスト層を剥離するレジスト層除去工程と、レジスト層を除去したプリント基板をリフローしてはんだ層５を形成するリフロー工程とを有する電子部品接合用外部端子の形成方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子間の距離が近接した高密度実装用プリント基板であっても、端子間が短絡（ショート）することなく確実にはんだ層を形成できる電子部品接合用外部端子の形成方法に関する。

プリント基板上にＩＣ素子、半導体チップ、抵抗、コンデンサー等の電子部品を導電接続した電子機器の製造方法では、まず、プリント基板の電極端子上にはんだ層を付着させた電子部品接合用外部端子を形成しておき、所要の電子部品を位置決め配置した後、はんだ層をリフローさせてはんだ付けを行うことが行われる。

プリント基板に電子部品接合用外部端子を形成する方法としては、メッキ法、浸漬法、印刷法等が知られていた。しかしながら、近年の実装密度の向上に伴い、回路のパターンはますます微細となってきている。これらの従来の方法では、微細な電極上にはんだ層を設けて外部端子を形成するのは困難であった。

これに対して、特許文献１には、連続したシート状支持体上に設けられたそれぞれが独立したプリント配線板の金属回路露出部に対して選択的に粘着性を付与した後、該粘着性付与部にはんだ粉末を付着させ、次いで該粉末を溶融することにより、金属露出部表面にはんだコート皮膜を形成させる連続的はんだ回路形成法が開示されている。特許文献１に記載された方法は、電子部品接合用外部端子の形成方法として広く普及している。

しかしながら、近年更に実装密度の向上が求められるのに従い、特許文献１に記載された方法の限界も明らかになってきている。特許文献１に記載された方法では、端子上に付着させたはんだ粉末を溶融させ、溶融したはんだの表面張力を利用して端子上にはんだ層を形成させる。ところが、実装密度が高くなり端子間の距離が４０μｍ以下にまで極めて近接すると、溶融したはんだ同士が接合して、端子間が短絡（ショート）してしまうことがある。また、特許文献１に記載された方法では、はんだ粉末を付着させるために端子の表面に粘着性を付与することが必要であるが、この粘着性被膜が端子の導電性を低下させてしまうという問題もあった。

特開平６−３２６４５３号公報

本発明は、端子間の距離が近接した高密度実装用プリント基板であっても、端子間が短絡（ショート）することなく確実にはんだ層を形成できる電子部品接合用外部端子の形成方法を提供することを目的とする。

本発明は、電極が形成されたプリント基板上に、刺激により気体を発生する気体発生剤を含有するレジスト組成物を塗工して、前記電極の高さよりも厚いレジスト層を形成するレジスト塗工工程と、前記レジスト層に、マスクを介して紫外線を照射する紫外線照射工程と、前記紫外線照射後のレジスト層を現像して、前記プリント基板の電極上のレジスト層を除いて凹部を形成する現像工程と、前記プリント基板の電極上に形成されたレジスト層の凹部に、はんだペーストを充填するはんだペースト充填工程と、前記レジスト層中の気体発生剤に刺激を与えて気体を発生させ、該気体の圧力によりレジスト層を剥離するレジスト層除去工程と、前記レジスト層を除去したプリント基板をリフローしてはんだ層を形成するリフロー工程とを有する電子部品接合用外部端子の形成方法である。
以下に本発明を詳述する。

図１に本発明の電子部品接合用外部端子の形成方法の概略を説明する模式図を示した。以下、図１に従って、本発明の電子部品接合用外部端子の形成方法を説明する。なお、図１は、レジストとしてネガ型レジストを用いた場合を示した。

本発明の電子部品接合用外部端子の形成方法では、まず、電極が形成されたプリント基板上に、刺激により気体を発生する気体発生剤を含有するレジスト組成物を塗工して、上記電極の高さよりも厚いレジスト層を形成するレジスト塗工工程を行う。
上記電極が形成されたプリント基板は特に限定されず、例えば、イミド樹脂等からなる樹脂基板上に、銅等からなる電極が形成された一般的なプリント基板等が挙げられる。
図１（ａ）に、樹脂基板１１上に銅からなる電極１２が形成されたプリント基板１を示した。

上記刺激により気体を発生する気体発生剤を含有するレジスト組成物は、例えば、ネガ型レジスト組成物又はポジ型レジスト組成物中に刺激により気体を発生する気体発生剤を配合したレジスト組成物が挙げられる。このようなレジスト組成物は、通常のレジストとしての性能を発揮することができることに加え、刺激を与えることにより容易に不要になったレジスト層を剥離して除去することができる。即ち、通常のレジスト処理後に、気体発生剤から気体を発生させる刺激を与えると、気体発生剤から発生した気体がレジスト層と被着体（プリント基板）との接着面に放出され、該気体の圧力によって容易にレジスト層が剥離される。

上記ネガ型レジスト組成物は特に限定されず、例えば、アルカリ可溶性樹脂、重合性不飽和化合物、光反応開始剤を含有するもの等が挙げられる。
上記ポジ型レジスト組成物は特に限定されず、例えば、アルカリ可溶性樹脂、光酸発生剤を含有するもの等が挙げられる。

上記刺激により気体を発生する気体発生剤は特に限定されないが、例えば、アゾ化合物、アジド化合物が好適に用いられる。上記アゾ化合物は、光、熱等による刺激により窒素ガスを発生する。上記アジド化合物は、光、熱及び衝撃等による刺激により窒素ガスを発生する。

上記アゾ化合物としては、例えば、２，２’−アゾビス（Ｎ−シクロヘキシル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−メチルプロピル）−２−メチルプロピオンアミド］、２，２’−アゾビス（Ｎ−ブチル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−メチルエチル）−２−メチルプロピオンアミド］、２，２’−アゾビス（Ｎ−ヘキシル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス（Ｎ−プロピル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス（Ｎ−エチル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル］プロピオンアミド｝、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［２−（１−ヒドロキシブチル）］プロピオンアミド｝、２，２’−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−プロペニル）−２−メチルプロピオンアミド］、２，２’−アゾビス［２−（５−メチル−２−イミダゾイリン−２−イル）プロパン］ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾイリン−２−イル）プロパン］ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾイリン−２−イル）プロパン］ジサルフェイトジハイドロレート、２，２’−アゾビス［２−（３，４，５，６−テトラハイドロピリミジン−２−イル）プロパン］ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス｛２−［１−（２−ヒドロキシエチル）−２−イミダゾイリン−２−イル］プロパン｝ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾイリン−２−イル）プロパン］、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミダイン）ハイドロクロライド、２，２’−アゾビス（２−アミノプロパン）ジハイドロクロライド、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−カルボキシアシル）−２−メチル−プロピオンアミダイン］、２，２’−アゾビス｛２−［Ｎ−（２−カルボキシエチル）アミダイン］プロパン｝、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミドオキシム）、ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、ジメチル２，２’−アゾビスイソブチレート、４，４’−アゾビス（４−シアンカルボニックアシッド）、４，４’−アゾビス（４−シアノペンタノイックアシッド）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）等が挙げられる。

上記アジド化合物としては、例えば、３−アジドメチル−３−メチルオキセタン、テレフタルアジド、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルベンズアジド等や、３−アジドメチル−３−メチルオキセタンを開環重合することにより得られるグリシジルアジドポリマー等のアジド基を有するポリマー等が挙げられる。

上記刺激により気体を発生する気体発生剤の含有量は特に限定されないが、上記レジスト組成物を構成する樹脂成分１００重量部に対して、好ましい下限は１重量部、好ましい上限は５０重量部である。上記気体発生剤の含有量が１重量部未満であると、気体を発生させても充分な剥離圧力が得られないことがあり、５０重量部を超えると、レジストとしての性能が劣ることがある。上記気体発生剤の含有量のより好ましい下限は３重量部、より好ましい上限は３５重量部である。

上記レジスト塗工工程においては、上記電極が形成されたプリント基板上に、上記刺激により気体を発生する気体発生剤を含有するレジスト組成物を塗工する。上記レジスト組成物を塗工した後、乾燥等を行うことにより、レジスト層が形成される。
上記塗工の方法は特に限定されず、例えば、スピンコーター等を用いた公知の塗工方法を用いることができる。

上記塗工は、得られるレジスト層が上記プリント基板上の電極の高さよりも厚くなるように行う。上記レジスト層の厚みの好ましい下限は、上記プリント基板上の電極の高さより５μｍ厚い厚みであり、好ましい上限は上記プリント基板上の電極の高さより２００μｍ厚い厚みである。上記レジスト層の厚みが上記プリント基板上の電極の高さより５μｍ厚い厚みよりも薄いと、電極上に充分な厚みのはんだ層を形成することができず、電子部品との導電接続安定性が低下することがある。上記レジスト層の厚みが上記プリント基板上の電極の高さより２００μｍ厚い厚みよりも厚いと、電極上に形成されるはんだ層の厚みが厚くなりすぎて、電極間での短絡（ショート）の原因となることがある。上記レジスト層の厚みのより好ましい下限は、上記プリント基板上の電極の高さより１０μｍ厚い厚みであり、より好ましい上限は上記プリント基板上の電極の高さより１００μｍ厚い厚みである。
図１（ｂ）に、プリント基板１の表面にレジスト層２が形成された状態を示した。

本発明の電子部品接合用外部端子の形成方法は、次いで、上記レジスト層に、マスクを介して紫外線を照射する紫外線照射工程を行う（図１（ｃ））。
マスクは、レジスト層がネガ型レジスト層である場合には、上記プリント基板上の電極以外の部分に紫外線が照射される開口部を有するマスクを用いる。また、レジスト層がポジ型レジスト層である場合には、上記プリント基板上の電極の部分に紫外線が照射される開口部を有するマスクを用いる。
図１（ｃ）は、レジスト層がネガ型レジスト層である場合を示している。

上記紫外線の照射量は、上記レジスト層の種類に応じて、定法に従えばよい。一般的には、２５〜５００ｍＪ（ａｔ３６５ｎｍ）程度の照射量の紫外線を照射する。
なお、上記気体発生剤としてアゾ化合物又はアジド化合物を用いる場合には、紫外線照射工程においてレジスト層の剥離が発生しないように、紫外線照射工程における紫外線照射量では気体が発生しない気体発生剤を選択して用いることが好ましい。

本発明の電子部品接合用外部端子の形成方法は、次いで、上記紫外線照射後のレジスト層を現像して、上記プリント基板の電極上のレジスト層を除いて凹部を形成する現像工程を行う。図１（ｄ）に、上記プリント基板の電極上のレジスト層が除かれて凹部２１が形成された状態を示した。

上記現像は、上記レジスト層の種類に応じて、定法に従えばよい。例えば、レジスト層として、アルカリ可溶性樹脂、重合性不飽和化合物、光反応開始剤を含有するネガ型レジスト組成物からなるものを用いた場合には、アルカリ溶液により現像を行うことができる。
上記現像工程により、上記プリント基板の電極上のレジスト層のみが除去される。その結果、レジスト層に電極に対応した凹部が形成される。

本発明の電子部品接合用外部端子の形成方法は、次いで、上記プリント基板の電極上に形成されたレジスト層の凹部に、はんだペーストを充填するはんだペースト充填工程を行う。
図１（ｅ）に、上記はんだペースト４がレジスト層の凹部に充填された状態を示した。

上記はんだペーストは特に限定されず、例えば、エコソルダーＭ７０５−ＧＲＮ３６０−Ｋ２−Ｖ（千住金属工業社製）、ＬＦ−２０４−１３（タムラ化研社製）等が挙げられる。

上記はんだペーストは、上記電極との接着性を向上させる目的で、粘接着成分を含有してもよい。上記はんだペーストが粘接着成分を含有する場合、該粘接着成分によってはんだの導電性が低下しないように、後述するリフロー工程にて分解するような粘接着成分を選択することが好ましい。即ち、２６０℃以下で揮発、熱分解する粘接着成分が好適である。

このような粘接着成分は、例えば、特開平１０−２３３１６３号公報、特開２０００−１１８８７号公報、特開２００８−０５０５９４号公報に記載されているような粘接着成分を用いることができる。具体的には、例えば、重合松脂（ロジン）、有機酸、有機アミン化合物等のフラックス、アルケニルフェノール化合物、マレイミド類、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリ（メタ）アクリル樹脂、ポリエーテル樹脂、重合松脂（ロジン）、有機酸、有機アミン化合物、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エチルセルロース等のセルロース系樹脂、グリセリン、分子量が２００未満のポリエチレングリコール、各種アルコール（プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等）、ポリブテン、ポバール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリスチレン、ブタジエン／スチレンコポリマー、ポリスチレン、ポリビニルピロリドン、ポリアミド等が挙げられる。

上記プリント基板の電極上に形成されたレジスト層の凹部にはんだペーストを充填する方法は特に限定されず、例えば、上記レジスト層上に上記はんだペーストを塗工する方法、上記はんだペーストを印刷する方法等が挙げられる。

本発明の電子部品接合用外部端子の形成方法は、次いで、上記レジスト層中の気体発生剤に刺激を与えて気体を発生させ、該気体の圧力によりレジスト層を剥離するレジスト層除去工程を行う。上述のようにレジスト層中には気体発生剤が含まれていることから、気体を発生させる刺激を与えると、気体発生剤から発生した気体がレジスト層とプリント基板との接着面に放出され、該気体の圧力によって容易にレジスト層が剥離される。
図１（ｆ）に、レジスト層が除去された状態を示した。図１（ｆ）では、電極２上のみにはんだペーストが積層された状態となっている。

上記気体発生剤から気体を発生させる刺激は、気体発生剤の種類等により適宜選択すればよいが、上記気体発生剤がアゾ化合物又はアジド化合物である場合には、熱による刺激が好適である。熱による刺激を選択する場合には、後述するリフロー工程とレジスト層除去工程とを同時に行うこともできる。

本発明の電子部品接合用外部端子の形成方法は、次いで、上記レジスト層を除去したプリント基板をリフローしてはんだ層を形成するリフロー工程を行う。リフロー工程を行うことにより、はんだペースト中に含まれる溶剤等の成分が除去され、電子部品との接合が可能な状態となる。
図１（ｇ）に、電極２上のみにはんだ層５が形成された状態を示した。

本発明によれば、端子間の距離が近接した高密度実装用プリント基板であっても、端子間が短絡（ショート）することなく確実にはんだ層を形成できる電子部品接合用外部端子の形成方法を提供することができる。また、本発明の電子部品接合用外部端子の形成方法では、電極と端子との間に粘着性被膜を形成させる必要もないことから、端子の導電性が低下することもない。

本発明の電子部品接合用外部端子の形成方法の概略を説明する模式図である。

以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。

（実施例１）
（１）アルカリ可溶性樹脂の合成
攪拌装置、滴下ロート、コンデンサー、温度計、ガス導入管を備えたフラスコにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１５０重量部を入れ、窒素置換しながら攪拌し１１０℃に昇温した。
次に、メタクリル酸３２．６重量部（０．３８モル）、メチルメタクリレート３１．１重量部（０．３１モル）からなるモノマー混合物に、ｔ−ブチルヒドロパーオキサイド（日油社製、パーブチルＯ）３．６重量部を滴下ロートから２時間かけてフラスコに滴下し、更に１１０℃で３時間攪拌し続けエージングを行った。
次に、３、４−エポキシシクロへキシルメタクリレート３６．４重量部（０．２０モル）、トリフェニルフォスフィン０．３６重量部及びメチルハイドロキノン０．１５重量部を加えて、１００℃で１０時間反応させた。反応は、空気／窒素雰囲気下で行った。これにより、酸価１００ｍｇＫＯＨ／ｇ、二重結合当量（不飽和基１モルあたりの樹脂のｇ重量）５００、重量平均分子量１５０００のアルカリ可溶性樹脂溶液（固形分４０％）を得た。

（２）気体発生剤を含有するネガ型レジスト組成物の調製
得られたアルカリ可溶性樹脂６０重量部、ペンタエリスリトールトリアクリレート（ＰＥ−３Ａ、共栄社化学社製）１２重量部、ＩＲＧＣＵＲＥ８１９（チバスペシャリティケミカルズ社製）１重量部、ＩＲＧＣＵＲＥ９０７（チバスペシャリティケミカルズ社製）１重量部、ニトロベンズアルデヒド１重量部、ジエチレングリコールジメチルエーテル６４重量部、及び、２，２’−アゾビス−（Ｎ−ブチル−２−メチルプロピオンアミド）１５重量部を混合して、気体発生剤を含有するネガ型レジスト組成物を調製した。

（３）電子部品接合用外部端子の形成方法の形成
高さ３０μｍの銅からなる電極が４０μｍの間隔で形成されたプリント基板を準備した。
このプリント基板の電極が形成された側の面に、スピンコーターを用いて乾燥後の厚さが６０μｍとなるように気体発生剤を含有するネガ型レジスト組成物を塗工した後、８０℃で２分間乾燥させてレジスト層を形成した。

次いで、該レジスト層に、上記プリント基板上の電極以外の部分に紫外線が照射されるように開口部を有するマスクを介して、１５０ｍＪ（ａｔ３６５ｎｍ）の強度で紫外線を照射した。その後、紫外線照射後のレジスト膜を０．１％炭酸ナトリウム水溶液により６０秒間現像し、純水にて３０秒間洗浄した。これにより、プリント基板の電極上のレジスト層のみが除かれ、凹部が形成された。

レジスト層上に、はんだペースト（ＬＦ−２０４−１３、タムラ化研社製）を塗工することにより、上記レジスト層の凹部にはんだペーストを充填した。
その後、２８０℃、３分の条件により加熱してリフロー処理を行った。リフロー処理により、残ったレジスト層は全て容易に除去できた。そして、全ての電極上に、はんだ層が形成されていた。電極間の短絡（ショート）は全く認められなかった。

本発明によれば、端子間の距離が近接した高密度実装用プリント基板であっても、端子間が短絡（ショート）することなく確実にはんだ層を形成できる電子部品接合用外部端子の形成方法を提供することができる。

１ プリント基板
１１ 樹脂基板
１２ 電極
２ レジスト層
２１ レジスト層に形成された凹部
３ マスク
４ はんだペースト
５ はんだ層

Claims (1)

1. 電極が形成されたプリント基板上に、刺激により気体を発生する気体発生剤を含有するレジスト組成物を塗工して、前記電極の高さよりも厚いレジスト層を形成するレジスト塗工工程と、
   前記レジスト層に、マスクを介して紫外線を照射する紫外線照射工程と、
   前記紫外線照射後のレジスト層を現像して、前記プリント基板の電極上のレジスト層を除いて凹部を形成する現像工程と、
   前記プリント基板の電極上に形成されたレジスト層の凹部に、はんだペーストを充填するはんだペースト充填工程と、
   前記レジスト層中の気体発生剤に刺激を与えて気体を発生させ、該気体の圧力によりレジスト層を剥離するレジスト層除去工程と、
   前記レジスト層を除去したプリント基板をリフローしてはんだ層を形成するリフロー工程とを有する
   ことを特徴とする電子部品接合用外部端子の形成方法。
   

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