JP3315273B2 - 電子部品搭載用基板の洗浄方法 - Google Patents

電子部品搭載用基板の洗浄方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロジン系等のフラック
ス中に浸漬して半田濡れ性を向上させたリードフレーム
を、電子部品搭載用基板(以下、単に基板ということも
ある。)中のプリント配線板に半田付けによって電気的
に接続した後、電子部品搭載用基板表面に付着したフラ
ックスの除去を目的として、基板を洗浄する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電子部品搭載用基板の製造工程におい
て、リードフレームと基板中のプリント配線板を電気的
に接続するに際し、半田による接続を確実なものとする
ため、リードフレームの半田濡れ性の向上を目的とし
て、リードフレームをフラックス中に数分間程度浸漬し
た後、半田接続が実施されている。そして、半田付け
後、リードフレームが接続された基板を、例えば超音波
を照射しながら洗浄、水洗して、リードフレーム表面及
びプリント配線板等に付着した、フラックスを除去して
いる。
【0003】従来より、上記洗浄は、洗浄剤として、例
えば水に少量の界面活性剤を配合した洗浄剤、フロン或
いは有機溶剤等を使用して実施されてきた。しかし、水
に界面活性剤を配合した洗浄剤では洗浄効果が十分では
なく、フロンはオゾン層破壊等環境問題のため使用でき
ない状況になりつつあり、また、有機溶剤は人体に対す
る悪影響、火災の危険等、それぞれ問題があり、現在で
は、界面活性剤を主成分とし、これに少量の水等を添加
した洗浄剤が多用されている。
【0004】上記洗浄剤を使用した洗浄方法は特に限定
はされないが、例えばポリオキシアルキレンアルキルエ
ーテル等の非イオン性界面活性剤に、少量の水及び消泡
剤等を添加した洗浄剤を使用して、予備洗浄、超音波洗
浄、洗浄剤を回収除去するための回収水洗、予備水洗及
び超音波水洗等一連の工程を連続的に実施し、その後、
水をイソプロピルアルコール等に置換し、乾燥するなど
の方法により実施されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の洗浄方
法においては、洗浄時間或いは水洗時間によってリード
フレーム表面が変色することがあり、特に超音波を作用
させる工程、更に特に超音波水洗工程において変色を生
じ易く、超音波洗浄工程では白色がかった外観となり、
超音波水洗工程では茶色がかった外観となることがあ
る。しかもこの変色はリードフレームの品種によって、
その状況、変色の程度等が異なり、リードフレームの品
種にかかわりなく温度、時間等一定の条件で洗浄、水洗
した場合は、あるものは変色し、他は変色しないという
ことにもなり、リードフレームの品種それぞれに最適
な、変色を生ずることのない方法で洗浄する必要があ
る。
【0006】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るものであり、特定の洗浄剤を使用し、リードフレーム
の材質、組成等品種によって、超音波洗浄の時間及び超
音波水洗の水温、時間を最適な条件とすることにより、
リードフレームの品種にかかわりなく変色を生ずること
のない洗浄方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1発明は、リードフレ
ームが半田付けによって電気的に接続された電子部品搭
載用基板を、超音波照射下、洗浄剤中に浸漬して洗浄
し、その後超音波照射下で水洗浄を行うことによって、
上記電子部品搭載用基板の表面に付着するフラックスを
除去する電子部品搭載用基板の洗浄方法において、上記
リードフレームは、銅を主成分とし、添加金属に亜鉛を
含まないものであり、上記洗浄剤としては、ポリオキシ
アルキレンアルキルエーテルを主成分とする疎水性の洗
浄剤を用い、上記洗浄剤中で超音波洗浄する時間を30
分以内とし、また、その後の超音波水洗の時間を、温度
を60℃とした場合は4分以内、40℃とした場合は1
0分以内、又は25℃とした場合は30分以内とする場
合においては、上記リードフレームに変色を生ずること
なく洗浄できることを特徴とする。
【0008】また、第2〜3発明の基板の洗浄方法は、
リードフレームの添加金属として亜鉛が含まれる場合
に、その含有量によって、超音波洗浄の時間及び超音波
水洗の温度と、その温度における水洗時間を、それぞれ
特定したことを特徴とする。
【0009】上記「リードフレーム」としては各種のも
のがあるが、いずれも「銅」を主成分とし、これにリー
ドフレーム全量中0.5〜6重量%程度の少量の「添加
金属」が含有されている。添加金属としては、半田の密
着性向上及び酸化膜の性状安定を目的として添加される
亜鉛、防酸剤として作用するリン、珪素等の他、ニッケ
ル、錫、マグネシウムなどが挙げられる。
【0010】また、上記「洗浄剤」としては、通常、非
イオン系界面活性剤の一種である「ポリオキシアルキレ
ンアルキルエーテル」を主成分とし、これに引火燃焼を
防止するため少量の水を加え、更に消泡剤等の補助成分
を微量添加したものであって、且つ「疎水性」のものが
使用される。この洗浄剤は、上記主成分のアルキレン基
及びアルキル基の炭素鎖長により、その性質が変化す
る。炭素鎖長が短く、親水性の洗浄剤では、洗浄後、リ
ードフレーム表面に異物が析出することがあり、また、
リードフレームを変色させないためには、洗浄温度をよ
り低く、洗浄時間をより短くする必要があり、洗浄効果
が低下するとともに、実用性に乏しく好ましくない。
【0011】
【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳しく説
明する。 (1) 洗浄装置 洗浄装置は、図1に示すように、予備洗浄槽1、底部に
超音波発振機Sが取り付けられた本洗浄槽2、第1の回
収水洗槽3a、第2の回収水洗槽3b、水洗槽4、底部
に超音波発振機Sが取り付けられた第1の超音波水洗槽
5a及び同様に超音波発振機Sが取り付けられた第2の
超音波水洗槽5b、以上の7槽からなり、予備洗浄槽1
と本洗浄槽2には洗浄剤の原液が、また、その他の各水
洗槽にはイオン交換水が入っている。尚、水洗槽4と第
1及び第2の超音波水洗槽5a、5bとの3槽は連なっ
ており、第2の超音波水洗槽5bから水洗槽4へとイオ
ン交換水がオーバーフローして流れるようになってい
る。
【0012】図2は、上記洗浄装置における超音波水洗
槽5bの概略を示すものである(本洗浄槽2及び超音波
水洗槽5aも同様である)。ステンレススティール製の
超音波水洗槽5bは、イオン交換水供給源(図示せず)
から連続的に供給されるイオン交換水によって満たされ
ており、イオン交換水はこの槽をオーバーフローして、
超音波水洗槽5aへと常に流入しており、更にこの槽を
オーバーフローして水洗槽4へ流入している。超音波水
洗槽5bは、その底部中央部に、超音波発振機Sが取り
付けられており、超音波発振機Sの上部には、これを跨
ぐようにしてアルミニウム製の架台6が置かれ、この架
台6の上に、リードフレームが接続された電子部品搭載
用基板(図示せず)を挟持して固定するための固定具7
が載置され、発振された超音波が下方から固定具7に挟
持、固定された基板に作用する。尚、超音波発振機は島
田理科株式会社製のULTRASONIC GENERATOR MODEL ET-20
S-7 (仕様:定格出力;最大200W、周波数;28k
Hz)を使用した。
【0013】(2) リードフレームの材質 変色の有無を確認するため用いたリードフレームは下記
の5種類である。 古河電工株式会社製、商品名「FFTEC64T」 主成分:銅;99.25重量% 添加金属:クロム;0.30重量%、錫;0.25重量
%、亜鉛;0.20重量%(全添加金属量;0.75重
量%) ヤマハ・オーリンメタル株式会社製、商品名「OLI
N194」 主成分:銅;97.46重量% 添加金属:鉄;2.35重量%、リン;0.07重量
%、亜鉛;0.12重量%(全添加金属量;2.54重
量%)
【0014】ヤマハ・オーリンメタル株式会社製、商
品名「OLIN7025」 主成分:銅;96.20重量% 添加金属:ニッケル;3.00重量%、珪素;0.65
重量%、マグネシウム;0.15重量%(全添加金属
量;3.80重量%) 三菱電気株式会社製、商品名「MF202」 主成分:銅;97.80重量% 添加金属:ニッケル;0.20重量%、錫;2.00重
量%(全添加金属量;2.20重量%) 株式会社神戸製鋼所製、商品名「KLF125」 主成分:銅;94.55重量% 添加金属:ニッケル;3.20重量%、錫;1.25重
量%、亜鉛;0.30重量%、珪素;0.70重量%
(全添加金属量;5.45重量%)
【0015】(3) 洗浄剤 株式会社花王製、商品名「クリンスルー750H」 組成:ポリオキシアルキレンアルキルエーテル;92重
量%、水;7重量%、消泡剤その他;1重量% 荒川化学工業株式会社製、商品名「パインアルファS
T−100S」 組成:ポリオキシアルキレンアルキルエーテル;95重
量%、水;5重量%、消泡剤その他;極微量
【0016】(4) 電子部品搭載用基板の作製及びその洗
浄 多入出力端子を持つことのできる上記(2) の5種類のリ
ードフレームをロジン系フラックス中に1〜3分間浸漬
した後、半導体素子を搭載するための基板と一体になっ
た電子部品搭載用基板の所要個所に半田付けして、電気
的に接続し、その後、リードフレーム表面及び半田付け
した個所の周縁に付着残留するフラックスを除去するた
め、上記(1) の洗浄装置によって、上記(3) 、の洗浄
剤を中心に、一部条件では(3) 、の洗浄剤も使用して
洗浄、水洗をした。
【0017】リードフレームの変色は、超音波洗浄工程
と超音波水洗工程において生ずるが、変色の状況は両工
程で異なっており、洗浄工程では、洗浄効果を上げるた
め60℃という比較的高温で処理しても、変色に至るま
でに比較的長時間処理することが可能である。一方、水
洗工程では、60℃では短時間で変色するリードフレー
ムが多いため、40℃を中心として60℃及び25℃と
温度を変えて評価した。洗浄工程における変色の結果を
表1に、水洗工程における変色の結果を表2に示す。
尚、表1、表2の○はまったく変色しないことを、×は
僅かではあっても変色を生じたことを表す(僅かな変色
であっても商品にはならない。)。また、表1の洗浄時
間は、本洗浄槽2における処理時間を意味し、表2の水
洗時間は、超音波水洗槽5a及び5bにおける合計処理
時間を意味する(5a、5bそれぞれの槽中での水洗時
間は同じである。)。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】表1の結果によれば、洗浄工程において変
色を生ずるに至るまでの時間は、リードフレームの品種
によって明らかに差があるが、添加金属の種類、配合量
或いは添加金属の全量と、変色との間には一定の相関は
みられない。しかし、亜鉛を比較的多量に含み、且つ添
加金属の全量が多い場合(Zn;0.20重量%、添加
金属全量0.75重量%の「FFTEC64T」及びZ
n;0.30重量%、添加金属全量;5.45重量%の
「KLF125」)に変色し易い結果となっており、亜
鉛はリードフレームを変色し易くするものであることが
分かる。
【0021】また、表2によれば、水洗工程において
は、洗浄工程に比べてより低温であっても、より短時間
で変色を生ずる結果となっており、この工程においては
温度、時間を厳密に管理する必要があることが分かる。
更に、この水洗工程では、変色に至る時間と、イオン交
換水の温度及びリードフレームの添加金属の種類とは、
明らかに相関があり、例えば最も変色し難い「MF20
2」の場合、水洗温度が25℃では30分まで変色しな
いものが、40℃では10分以下、60℃では4分以下
と、高温になるにつれより短時間で変色することが分か
る。また、亜鉛を含まない「MF202」及び「OLI
N7025」では、水洗温度40℃で、変色を生じない
時間が10分であるのに対し、亜鉛を含む他の3品種は
いずれも上記時間が2分となっており、このことからも
亜鉛が大きな影響を及ぼしていることが分かる。
【0022】尚、表2の各実験例において、変色に至る
前の段階の試料(電子部品搭載用基板)について洗浄の
程度を評価した(フラックス成分に含まれているF-
-のイオンをイオンクロマトアナライザーによって定
量した。)。また、前記(3) 、の親水性の洗浄剤で
は、超音波水洗の温度が40℃の場合に、4分の水洗で
5種類のリードフレームがいずれも強く変色して完全に
不良であった。この場合、より低温で水洗するか、水洗
時間を短くすれば変色しない可能性もあるが、この洗浄
剤では、変色の他にリードフレーム表面に異物が析出す
るという問題があり、変色に関してはこれ以上の評価は
しなかった。
【0023】
【発明の効果】本発明の電子部品搭載用基板の洗浄方法
によれば、リードフレームの品種により、最適な洗浄時
間及び最適な水洗温度並びに時間とすることができ、ど
のような添加金属の種類、量のリードフレームであって
も、超音波洗浄或いは超音波水洗いずれの工程において
も変色を生ずることのない条件下に洗浄することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】洗浄及び水洗の工程を示す説明図である。
【図2】超音波水洗槽5bの概略を示す概略図である。
【符号の説明】
1;予備洗浄槽、2;超音波発振機が取り付けられた本
洗浄槽、3a;第1の回収洗浄槽、3b;第2の回収水
洗槽、4;水洗槽、5a;超音波発振機が取り付けられ
た第1の超音波水洗槽、5b;超音波発振機が取り付け
られた第2の超音波水洗槽、S;超音波発振機、6;架
台、7;固定具。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リードフレームが半田付けによって電気
    的に接続された電子部品搭載用基板を、超音波照射下、
    洗浄剤中に浸漬して洗浄し、その後超音波照射下で水洗
    浄を行うことによって、上記電子部品搭載用基板の表面
    に付着するフラックスを除去する電子部品搭載用基板の
    洗浄方法において、 上記リードフレームは、銅を主成分とし、添加金属に亜
    鉛を含まないものであり、上記洗浄剤としては、ポリオ
    キシアルキレンアルキルエーテルを主成分とする疎水性
    の洗浄剤を用い、 上記洗浄剤中で超音波洗浄する時間を30分以内とし、
    また、その後の超音波水洗の時間を、温度を60℃とし
    た場合は4分以内、40℃とした場合は10分以内、又
    は25℃とした場合は30分以内とする場合において
    は、上記リードフレームに変色を生ずることなく洗浄で
    きることを特徴とする電子部品搭載用基板の洗浄方法。
  2. 【請求項2】 リードフレームが半田付けによって電気
    的に接続された電子部品搭載用基板を、超音波照射下、
    洗浄剤中に浸漬して洗浄し、その後超音波照射下で水洗
    浄を行うことによって、上記電子部品搭載用基板の表面
    に付着するフラックスを除去する電子部品搭載用基板の
    洗浄方法において、 上記リードフレームは、銅を主成分とし、添加金属とし
    て亜鉛を0.15重量%未満含むものであり、上記洗浄
    剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを
    主成分とする疎水性の洗浄剤を用い、 上記洗浄剤中で超音波洗浄する時間を90分以内とし、
    また、その後の超音波水洗の時間を、温度を60℃とし
    た場合は1分以内、40℃とした場合は2分以内、又は
    25℃とした場合は5分以内とする場合においては、上
    記リードフレームに変色を生ずることなく洗浄できるこ
    とを特徴とする電子部品搭載用基板の洗浄方法。
  3. 【請求項3】 リードフレームが半田付けによって電気
    的に接続された電子部品搭載用基板を、超音波照射下、
    洗浄剤中に浸漬して洗浄し、その後超音波照射下で水洗
    浄を行うことによって、上記電子部品搭載用基板の表面
    に付着するフラックスを除去する電子部品搭載用基板の
    洗浄方法において、 上記リードフレームは、銅を主成分とし、添加金属とし
    て亜鉛を0.15重量%以上含むものであり、上記洗浄
    剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを
    主成分とする疎水性の洗浄剤を用い、 上記洗浄剤中で超音波洗浄する時間を30分以内とし、
    また、その後の超音波水洗の時間を、温度を60℃とし
    た場合は1分以内、40℃とした場合は2分以内、又は
    25℃とした場合は4分以内とする場合においては、上
    記リードフレームに変色を生ずることなく洗浄できるこ
    とを特徴とする電子部品搭載用基板の洗浄方法。
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