JP2592757B2 - はんだ回路基板及びその形成方法 - Google Patents
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Description
回路(プリント回路板に電子部品を取りつけるため、金
属回路のパッド面にあらかじめはんだ薄層を形成したも
の)を形成する方法及びこのはんだ回路形成に使用する
処理液に関する。
る。)、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基板上に、適当な方法により
電子回路を形成したプリント配線板(プリント基板ある
いは印刷配線板とも言う。)が開発され、その配線面上
にIC素子、半導体チップ、抵抗、コンデンサー等の電
子部品をはんだ付けして電子機器を構成させる手段が広
く採用されている。
は、電子部品のリード端子を所定のパッドにはんだ付け
するためには、前記パッド面にあらかじめはんだ薄層を
形成しておき、所要の電子部品を位置決め配置した後、
はんだ薄層をリフローさせてはんだ付けを行うのが普通
である。
ためには、メッキ法、はんだ浴ディップ法(浸漬法)あ
るいははんだ粉末のペーストを印刷する方法などが行わ
れてきたが、実装密度の向上に伴い、要求されるはんだ
回路のパターンはますます微細となり、作業効率、オン
スペック率の向上と共に回路パターンの縮小の要求のた
めこれらの方法では対応が困難になりつつある。
細パターンのはんだ回路に適用可能な方法としてはメッ
キ法がある。
あるが、実際のプリント回路板のはんだ回路部となる対
象部分が独立したパターンとして存在する場合が多く、
電解メッキの適用は電気導通の点で困難を伴う。一方、
無電解メッキは上記電解メッキにおける電気導通の問題
点は解決されるが、はんだ薄層の厚さが必要な厚さを得
ることが困難であるという技術上の問題がある。
はんだ粉末を静電塗装法により回路部分に塗布する方法
(特開平3−50853号)の提案があるが、この方法
ではまだ高精度の微細パターンを得ることは容易でな
い。
し、その上にはんだ粉末を付着させた後、はんだの融点
以上に加熱して溶融させ、このはんだ溶融面上に気体を
吹きつけてレベリングを行い、はんだ回路を形成する方
法(特開平4−10694号)の提案がある。この方法
においては高精度でもってパッド面にフラックスを印刷
することが困難なだけでなく、はんだ融液のレベリング
の際に微小間隔のパターンのブリッジの危険もあり、高
度の熟練した作業が要求される。
化に伴って、その精度を向上させるため種々検討した結
果、最も精度の高いメッキ法においてもいくつかの問題
があり、作業効率などの点において改良することが要求
されていることが明らかとなった。
性とすることによりはんだ粉末を正確にその部分にのみ
付着させることに成功したことを基礎とするものであ
り、これに基づいて精度の高いはんだ回路基板及びその
形成方法の開発、更に金属露出部に作用して粘着性を発
現する化合物を見いだすと共に、金属露出部に適当な粘
着性を付与するはんだ回路形成用液の開発を目的とする
ものである。
化合物を反応させることにより金属露出部に粘着性を付
与し、該粘着部にはんだ粉末を付着させ、次いで該プリ
ント配線板を加熱し、はんだを溶融してはんだ回路を形
成するはんだ回路基板の形成方法、 (2)プリント配線板を、ナフトトリアゾール系誘導
体、ベンゾトリアゾール系誘導体、イミダゾール系誘導
体、ベンゾイミダゾール系誘導体、メルカプトベンゾチ
アゾール系誘導体及びベンゾチアゾールチオ脂肪酸系誘
導体の少なくとも一種を含む粘着性付与化合物の溶液に
浸漬処理または該粘着性付与化合物の溶液を塗布処理す
ることにより該プリント配線板の金属回路露出部に粘着
性を付与する(1)記載のはんだ回路形成法、 (3)粘着性付与化合物の溶液による浸漬処理が、プリ
ント配線板を温度30〜60℃、処理時間5sec〜5
minで処理する(2)記載のはんだ回路形成法、 (4)プリント配線板の金属回路露出部にはんだ粉末を
付着させるための粘着性付与化合物の溶液であって、ナ
フトトリアゾール系誘導体、ベンゾトリアゾール系誘導
体、イミダゾール系誘導体、ベンゾイミダゾール系誘導
体、メルカプトベンゾチアゾール系誘導体及びベンゾチ
アゾールチオ脂肪酸系誘導体の少なくとも一種を0.0
5〜20重量%を含む粘着性付与化合物の溶液、及び (5)粘着性付与化合物の溶液が、銅イオン100〜1
000ppmを含有し、微酸性の液体である(4)記載
の粘着性付与化合物の溶液を開発することにより上記の
目的を達成した。
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、紙基材エポキシ樹脂基板、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適当
な方法により回路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に適用できる。
合銅が主として用いられており、本発明の粘着性付与化
合物であるナフトトリアゾール系誘導体、ベンゾトリア
ゾール系誘導体、イミダゾール系誘導体、ベンゾイミダ
ゾール系誘導体、メルカプトベンゾチアゾール系誘導体
及びベンゾチアゾールチオ脂肪酸等に対して最も好まし
い金属材料であるが、これに限らず他の金属であっても
よい。他の金属にあっては該粘着性付与化合物との結合
が銅に比して弱い傾向がある。
は金属と作用して粘着性を発現する化合物であれば限定
はないが、例えば一般式(1)で表されるベンゾトリア
ゾール系誘導体、
誘導体
誘導体などを挙げることができる。
されるベンゾトリアゾール系誘導体としてはR1 は水素
原子でもよいが、一般には炭素数の多いアルキル基のほ
うが粘着性が強いようである。
イミダゾール系誘導体及びベンゾイミダゾール系誘導体
のR4 、R5 、R6 およびR7 のアルキル基またはアル
キルチオ基においては一般には炭素数の多いほうが粘着
性が強いので好ましい。
チオ脂肪酸系誘導体においては、R10は炭素数1または
2が好ましい。
に溶解し、酸性、好ましくはpH3〜4程度の微酸性に
調整して用いる。処理に際して回路の金属が銅であると
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重量%乃至
20重量%くらいのものが使用しやすい。
が不十分となり、性能上好ましくない。
粘着性膜の生成速度、生成量もよく、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℃乃至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秒乃至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。
イオンとして100〜1000ppmを共存させるとき
は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。
の金属回路部分をレジスト等で覆い、はんだ回路の部分
の金属のみが露出した状態にしておき、はんだ回路形成
用液で処理する。
含む溶液中に浸漬または塗布すると、金属露出表面に粘
着性付与化合物が付着して粘着性を示す。
のある表面となったプリント回路板が得られる。このプ
リント回路板にはんだ粉末をふりかけ、粘着面に付着さ
せ、余分のはんだ粉末を除いた後加熱し、該はんだ粉末
を溶融しレベリングしてはんだ回路を形成する。この際
に使用するはんだの材質としては共晶、銀入り、ビスマ
ス入り等用途により任意に選択できる。
合より弱いがはんだ面に対しても粘着面を形成するの
で、はんだ層が要求の厚さに達しないとき(特に銅以外
の金属面において)は、二回以上の複数回処理をするこ
とにより目的とする厚さのはんだ回路とすることができ
る。上記から分かるようにはんだプリコートのみなら
ず、バンプ用としても有効に使用できるものであり、本
発明のはんだ回路に当然含まれるものである。
るのに、回路を形成する金属露出部に粘着性を付与し、
そこにはんだ粉末を付着させることにより精確微細なは
んだ回路を形成させるという全く新規な手段を開発した
ものである。
リント回路板を、粘着性付与化合物を含有するはんだ回
路形成用液を用い、浸漬または塗布処理することによ
り、化学的手段でその表面のみに粘着性物質を生成さ
せ、これにはんだ粉末を付着させてはんだ回路を形成す
ることに成功したものである。
が、金属と本発明の粘着性付与化合物がキレート化合物
を作り、これが粘着性を示す物質であろうと考えてい
る。
部分(はんだ回路のパッド部分)のみにしか生成しない
ため、プリント回路板上の粘着性物質析出の位置合わせ
などは不要であり、回路のピッチが微細になってもこれ
に充分追随可能となった。
形式をとるため、はんだ粉末をペーストとしたインキを
使用した印刷法と異なり、はんだ粉末の粒度を越えたブ
リッジの生成はなく、微細なはんだ回路パターンを簡単
に形成することができる。
基がC11H23、R5 が水素原子であるイミダゾール系化
合物の2重量パーセント水溶液を、酢酸によりpHを約
4に調整し、はんだ回路形成用液とした。該水溶液を4
0℃に加温し、これに塩酸水溶液により前処理したピッ
チ0.3mmの銅箔張片面フレキシブルプリント配線板
を3分間浸漬し、粘着性物質を生成させた。
たところ、粘着性物質は精確にパッド部分のみに析出し
ていることが確かめられた。この乾燥プリント配線板に
平均粒径約40ミクロンの共晶はんだ粉末をふりかけ、
軽くブラッシングして粘着性物質部分に選択的に付着さ
せた後、240℃のオーブン中で該はんだ粉末を溶融
し、銅回路露出部上に厚さ約20ミクロンの共晶はんだ
薄層を高精度に形成することができた。
とするように加え、実施例1で用いた粘着性付与化合物
の濃度を0.5重量%とし、浸漬時間を30秒とした以
外はすべて実施例1と同じ操作を行った。実施例1に比
し、イミダゾール系化合物濃度が低く、浸漬時間も短い
にもかかわらず粘着性膜生成は、はんだ粉末の付着に良
好なレベルであり、はんだ薄層の厚さも約20ミクロン
あって、実施例1とほぼ同一の共晶はんだ薄層を高精度
に形成できた。
チル基、R5 として4位にメチル基であるイミダゾール
系化合物0.2重量%水溶液を用い、塩酸水溶液により
前処理したピッチ0.25mmの銅箔張片面フレキシブ
ルプリント配線板を用いた他は実施例1と同様の操作を
行った。得られたはんだ回路は0.25mmのピッチに
充分追随していた。
チルチオ基、R7 として水素原子であるベンゾイミダゾ
ール系化合物を用いたほかは実施例3と同様な操作を行
った。得られたはんだ回路は実施例3と同様に高精細な
0.25mmのピッチ回路を形成していた。
リルベンゾトリアゾール0.5重量%を硫酸及びメチル
アルコールの存在下でpH約3に調整した水溶液を用い
て、処理液とした。該処理液を50℃に加温し、以降実
施例1と同様の操作を行った。得られた回路は実施例1
と同様良好な結果が得られた。
ル−2−メルカプトベンゾチアゾール0.2重量%をメ
チルアルコール及びトリエタノールアミン存在下でpH
約4の水溶液とした。該水溶液を実施例5と同様の操作
を行い、実施例1と同様良好なはんだ回路を得た。
ル−ナフトトリアゾール0.5重量%を硫酸、トリエタ
ノールアミン、メタノール存在下でpH約3の水溶液と
した。該水溶液を実施例5と同様な操作を行い、実施例
1と同様良好な結果を得た。
−(ベンゾチアゾリル)チオ]プロピオン酸0.5重量
%をメタノール存在下でpH約4の水溶液とした。該水
溶液を用いて実施例5と同様に操作を行い実施例1と同
様良好な結果を示した。
来行われていたはんだ回路形成方法と全く異なる原理に
基づくものであって、処理操作はプリント配線板を所定
の粘着性付与化合物を含むはんだ回路形成用液に浸漬
し、または該液を塗布し、該プリント配線板の金属回路
露出部に粘着性を付与した後はんだ粉末をはんだ回路部
分に付着させ、該粉末を溶融、レベリングするだけの簡
単な操作により、位置合わせなどの面倒な操作はせず
に、精密であり、かつ微細なパターンを精確に形成する
ことが可能となった。
は、ブリッジがなく、オフスペックの少ない製品が生産
効率高く得られる。また更に上記はんだ回路形成に好適
なはんだ回路形成用液も開発した。
Claims (5)
- 【請求項1】 プリント配線板の金属回路露出部に、粘
着性付与化合物を反応させることにより金属露出部に粘
着性を付与し、該粘着部にはんだ粉末を付着させ、次い
で該プリント配線板を加熱し、はんだを溶融してはんだ
回路を形成することを特徴とするはんだ回路基板の形成
方法。 - 【請求項2】 プリント配線板を、ナフトトリアゾール
系誘導体、ベンゾトリアゾール系誘導体、イミダゾール
系誘導体、ベンゾイミダゾール系誘導体、メルカプトベ
ンゾチアゾール系誘導体及びベンゾチアゾールチオ脂肪
酸系誘導体の少なくとも一種を含む粘着性付与化合物の
溶液に浸漬処理または該粘着性付与化合物の溶液を塗布
処理することにより該プリント配線板の金属回路露出部
に粘着性を付与する請求項1記載のはんだ回路形成法。 - 【請求項3】 粘着性付与化合物の溶液による浸漬処理
が、プリント配線板を温度30〜60℃、処理時間5s
ec〜5minで処理する請求項2記載のはんだ回路形
成法。 - 【請求項4】 プリント配線板の金属回路露出部にはん
だ粉末を付着させるための粘着性付与化合物の溶液であ
って、ナフトトリアゾール系誘導体、ベンゾトリアゾー
ル系誘導体、イミダゾール系誘導体、ベンゾイミダゾー
ル系誘導体、メルカプトベンゾチアゾール系誘導体及び
ベンゾチアゾールチオ脂肪酸系誘導体の少なくとも一種
を0.05〜20重量%を含むことを特徴とする粘着性
付与化合物の溶液。 - 【請求項5】 粘着性付与化合物の溶液が、銅イオン1
00〜1000ppmを含有し、微酸性の液体である請
求項4記載の粘着性付与化合物の溶液。
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