JP3278903B2

JP3278903B2 - はんだ粉末およびはんだ回路形成方法

Info

Publication number: JP3278903B2
Application number: JP14590792A
Authority: JP
Inventors: 武夫倉本; 正孝渡部; 佐登史野田
Original assignee: 昭和電工株式会社
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 2002-04-30
Anticipated expiration: 2017-04-30
Also published as: JPH05337687A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回路基板にはんだを塗布
するのに好適なはんだ粉末およびそれを用いたはんだ回
路形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリント配線板、セラミック基
板、金属基板等の電子回路基板では、さまざまな電子部
品を搭載して実装密度は飛躍的に向上している。これら
電子部品の搭載方法は、主として回路上にはんだづけに
より接合されている。はんだの塗布方法としてははんだ
メッキ法やはんだディップ（浸漬）法があり、はんだ粉
末を分散させたペーストを印刷する方法も行われてい
る。（特開平４−３９９２）。

【０００３】実装密度の向上に伴い、はんだパターンは
ますます精細となり、かつ作業能率の向上が求められ湿
式工程の処理を省略する手段が検討されている。例えば
特開平３−５０８５３には表面にフラックスコートした
はんだ粉末を静電塗装法により塗布する方法が開示され
ている。また、特開平４−１０６９４には回路部分にフ
ラックスを印刷塗布し、その上に粉末はんだを付着させ
た後、はんだの融点以上に加熱して溶融面に気体を吹き
付けてレベリングを行い、はんだパターンを形成する方
法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法ではフラッ
クスの使用量が多く、回路形成後の湿式クリーニング処
理が欠かせない。フラックスコートはんだ粉末を用いた
静電塗装法では特別の通電装置が必要であるばかりでな
く、特定部への選択的付着が困難である。また、残留フ
ラックスに起因する接続回路の安定性の欠如が避けられ
ない欠点を有する。例えば、はんだペースト法でははん
だ粉末とフラックスが一体になっているため、はんだ表
面の安定性に問題があり、酸化されるとはんだ溶融に支
障が生じる。また、フラックスパターン上にはんだ粉末
を付着させる方法ではリフローが円滑に行えず、再度フ
ラックスを基板全体に塗布せねばならず、フラックス使
用量が増加しはんだパターン部の残留イオンが増え、は
んだ回路の安定性と接合の信頼性が充分に発揮されず、
特に精細な回路基板には不適当なものである。

【０００５】本発明は前記状況に鑑み、フラックス使用
量を極力少なくしてリフローが完全になされ、リフロー
後の残留イオンを少なくして電気的接続の信頼性を向上
させる手段を提供しようとするものである。まず特定の
樹脂に対して強い付着力を有しかつ溶融が円滑であり、
溶融後のクリーニングが不要で残留イオンが少ない粉末
はんだを提供することである。次にこの特定のはんだ粉
末を使用し、付着力の優れた粘着樹脂との組合せによ
り、精細で信頼性の高いはんだパターンを得ようとする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のはんだ粉末は、
表面をロジンを必須成分としこれにカルボン酸、アミ
ン、ワックスのうち少なくとも１種を配合した樹脂によ
りコーティングしたものとした。また、はんだ回路の形
成方法としては、所定回路部に酸価５０以上のロジン又
はロジン誘導体又はアクリル酸共重合物を含む樹脂を塗
布し、該樹脂塗布部に上記はんだ粉末を選択的に付着さ
せ、リフロー炉で加熱してはんだ回路を形成する方法を
採用した。

【０００７】はんだ表面を被覆する樹脂組成物を構成す
るのは、まずロジン又はロジン誘導体が必須成分として
あげられる。ロジン誘導体としては水添ロジン、不均化
ロジン、重合ロジン、マレイン化ロジン、アルデヒド変
性ロジン、ロジンエステル、ロジン変性フェノール樹脂
等があげられる。ロジン又はロジン誘導体は付着時の粘
性を発揮させるための必須成分であり、ロジン量が少な
いと粘性が発揮されず、またロジン単独ではリフローが
円滑に進行しない。

【０００８】リフロー特性を改善するため、本発明では
ロジン中にカルボン酸、アミン、ワックスのうち少なく
とも１種を添加する。カルボン酸はカルボキシル基を有
するもので、炭素数等に特に制限はなく、例えばプロピ
オン酸、カプリル酸、ラウリル酸、ステアリン酸、酢
酸、アジピン酸、クエン酸、リンゴ酸、マレイン酸、修
酸等が利用できる。添加量は１〜１０％が適当である。
１０％を超えると回路導体の腐食の原因となるので好ま
しくない。

【０００９】アミン又はアミン塩としては、イソプロピ
ルアミン、シクロヘキシルアミン、トリエタノールアミ
ン又はそれらの塩酸塩や臭素酸塩が利用できる。添加量
は０．１〜５％が適当である。５％を超えるとリフロー
後のイオン残渣が多くなる。

【００１０】ワックスとしてはカルナウバワックス、合
成ワックス、木ろう等が利用でき、添加量は０．５〜５
％が適当である。５％を超えると付着効果が悪くなる。

【００１１】これらカルボン酸、アミン、ワックスは単
独で使用しても良いし、２種以上併用しても良い。これ
らを使用することにより、ロジンの粘着性を維持すると
共に、リフロー特性を改良することができ、精細なパタ
ーンの形成が可能となる。好ましい樹脂組成物の特性
は、軟化点１５０℃以下、酸価５０以上になるように調
整すると良い。軟化点が１５０℃以上ではリフローが円
滑にいかない。酸価が５０未満でもリフローが円滑にい
かない。好ましい組成物の例としてはロジン成分８９〜
９７％、カルボン酸２〜８％、アミン類０．１〜１．５
％、ワックス類０．５〜１．５％である。

【００１２】上記のように調整した樹脂組成物をはんだ
粉末の表面に被覆する。はんだは共晶はんだ等特に制限
はなく、好ましい粒径は１〜５００μｍである。はんだ
粉末の表面に０．０５〜１０μｍの厚さで被覆する。被
覆方法は例えばスプレードライヤー法等通常の方法が使
用できる。樹脂組成物の量が多くなるとイオン残渣が多
くなるので好ましくない。

【００１３】次にこのはんだ粉末を使用したはんだ回路
の形成方法について説明する。まず、基板上に液状の粘
着性樹脂を使用して所定の回路パターンを形成する。液
状の粘着性樹脂とはロジン又はロジン誘導体を有機溶剤
に溶解したものである。ロジン又はロジン誘導体は前述
したはんだ粉末表面に被覆するものと同じである。溶剤
は沸点が１００℃以上のものが好ましく、樹脂組成物を
１wt％以上溶解又は膨潤するように選定する。例えばブ
チルセロソルブのようなセロソルブ類、メチルエチルケ
トンのようなケトン類が使用できる。これらの溶剤を使
用して適度な粘度とする。回路パターンの形成方法は通
常のスクリーン印刷法を利用すれば良い。

【００１４】基板上に形成した液状樹脂組成物の所定回
路パターン上に、前記樹脂被覆したはんだ粉末を選択的
に付着させる。付着方法は、開口部を有するマスクを通
して付着させるマスク法、基板全面に粉末を噴霧した後
不要部分を取り除く噴霧法、粉末を浮遊させた槽中を通
過させる流動槽法、粘着ローラー又はメッシュローラー
上に形成された粉末層を該基板と接触させるローラー法
等により、選択的に付着させることができる。

【００１５】所定部分にはんだ粉末を付着させた後、は
んだが溶融する温度以上に加熱してリフローさせてはん
だパターンを形成する。

【００１６】

【作用】本発明は特定組成の樹脂組成物を選択し、はん
だ粉末および回路パターン部に付着させることにより、
回路部へのはんだの付着力の向上をはかったものであ
る。付着力が向上する結果、樹脂組成物の使用量が少な
くてすみ、残留イオンが少なくなり強固に接合できると
同時に電気的信頼性も向上する効果をもたらす。

【００１７】

【実施例】

実施例１軟化点１００℃、酸価１２０のロジン９３％、カプリル
酸５％、シクロヘキシルアミン臭素酸塩１％、カルナウ
バワックス１％を混合して樹脂組成物とした。この樹脂
組成物を平均粒径５０μｍの共晶はんだ粉末表面にスプ
レードライヤ法によって約１μｍの厚さに被覆した。

【００１８】次に、前記ロジン９０部をブチルセロソル
ブ１００部に溶解し、セルロース誘導体によってチキソ
トロピー性を付与した酸価８０の液状樹脂組成物を作
り、スクリーン印刷用インキとした。３５０メッシュポ
リエステル紗のスクリーンを使用し、基板上の所定回路
部分に上記インキをスクリーン印刷し、厚さ約２０μｍ
のインキパターンを得た。

【００１９】上記インキパターンに対応した厚さ２０μ
ｍのメタルマスクを準備し、インキパターンと位置合わ
せをして重ね合わせた後、前述の樹脂被覆したはんだ粉
末をメタルマスク開口部に滴下し、過剰なはんだ粉末を
軟らかいブラシで除去した後、メタルマスクを取外し、
良好なはんだ粉末パターンを得た。

【００２０】このはんだ粉末パターンを搭載した基板を
２５０℃のコンペヤーオーブン中で加熱し、はんだを溶
融リフローさせて良好なはんだ回路パターンを得た。こ
のはんだ回路パターンは導体幅１５０μｍ、導体間１５
０μｍであり、はんだのダレもなく、厚さ３０μｍの均
一なはんだ膜厚を得た。また、残留イオン残渣は無洗浄
で７μｇＮａＣｌ／ｌと従来の１／４以下であった。

【００２１】実施例２メタルマスクを使用するかわりに、空気流を利用したス
プレーノズルよりはんだ粉末を基板上に散布し、過剰の
はんだ粉末をバキュームを使用して吸取る以外は、実施
例１と全く同様にしてはんだ回路パターンを得た。得ら
れたパターンは実施例１と同様良好なものであった。

【００２２】実施例３メタルマスクを使用するかわりに、はんだ粉末を浮遊さ
せた流動床中に基板を保持してはんだを付着させる以外
は、実施例１と全く同様にしてはんだパターンを得た。
得られたはんだパターンは実施例１と同様良好なもので
あった。

【００２３】実施例４メタルマスクを使用するかわりに、ローラー法によりは
んだ粉末を付着させる以外は、実施例１と全く同様にし
てはんだパターンを得た。ローラー法とは粘着性樹脂を
介してローラー表面上に前記樹脂被覆したはんだ粉末を
付着させ、該ローラーをインキパターンが形成された基
板表面を接触通過させ、インキパターン部にはんだ粉末
を転写させる方法をとった。得られたはんだパターンは
実施例１と同様に良好であった。

【００２４】比較例樹脂組成物を被覆したはんだ粉末にかえて、何の表面処
理も施さないはんだ粉末を使用した以外は、実施例１と
全く同様の方法ではんだ回路パターンを得た。得られた
はんだパターンは溶融が不完全であった。また、はんだ
粉末パターンを作った後、市販のＲＭＡタイプのフラッ
クスを約５ｇ／ｍ² で全面に塗布後、同一条件で溶融す
る方法も試みたところ、はんだの溶融は完全に進行した
が残留イオン量は３０μｇＮａＣｌ／ｌと高くなってい
た。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、はんだのリフローが容
易に進行し、残留イオン残渣が極めて少なくなるので、
高信頼性のはんだパターンが得られる。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−85157（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−145345（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−52588（ＪＰ，Ａ) 特開平３−13293（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 35/363 H05K 3/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】はんだ粉末表面を、ロジン又はロジン誘導
体を必須成分として含み、さらにカルボン酸１〜１０
％、アミン又はアミン塩０．１〜５％、ワックス０．５
〜５％の少なくとも１種を含む、軟化点が１５０℃以
下、酸価が５０以上の樹脂組成物によって、厚さ０．０
５〜１０μｍに被覆したことを特徴とするはんだ粉末。
【請求項２】樹脂組成物が、ロジン８９〜９７％、カプ
リル酸２〜８％、シクロヘキシルアミン臭素酸塩０．５
〜１．５％、カルナウバワックス０．５〜１．５％の組
成を有するものであることを特徴とする請求項１に記載
のはんだ粉末。
【請求項３】回路基板の所定の導体回路部に液状の粘着
性樹脂パターンを形成し、該パターン部に請求項１記載
のはんだ粉末を選択的に付着させ、該はんだ粉末が溶融
する温度以上に加熱することを特徴とするはんだ回路形
成方法。
【請求項４】液状粘着性樹脂が、酸価５０以上のロジン
又はロジン誘導体又はアクリル酸共重合物を有機溶剤に
溶解したものであることを特徴とする請求項３に記載の
はんだ回路形成方法。
【請求項５】はんだ粉末の選択的付着方法が、マスク
法、噴霧法、流動床法、ローラー法のいずれかであるこ
とを特徴とする請求項３記載のはんだ回路形成方法。