JP4853065B2 - 電解めっき皮膜 - Google Patents

Description

本発明は、めっきに関するものである。

近年の携帯端末をはじめとする電子機器の高機能化、高性能化に伴い、内蔵する電子部品や配線板の小型化や高密度化が高まっており、これらの電気的接続部である電子部品や配線板の電極面積はますます微細化されてきている。

通常、これらの電気的接続には錫をベースとしたはんだ合金が用いられる。特に高密度な実装を得るためには表面実装と呼ばれる実装方法がとられる。これは配線板上の電極部にペースト状のはんだをマスク印刷し、そのはんだペースト上に電子部品をマウントし、リフローによってはんだペーストを溶融、金属接合する方法である。このとき、はんだペーストが確実に配線板上の電極部と確実に金属接合するように電極部は事前に表面処理されるが、なかでも溶解性を示す錫、錫合金めっきがはんだペーストの濡れ性、接合性に優れている。また、はんだペーストにはフラックス成分が含まれておりリフロー時の熱で活性化し電極部の酸化膜を除去し、はんだペーストの濡れ性や接合性を向上させる働きを持っている（例えば特許文献１）。

しかし、電子部品の小型化に伴って、電極面積が微細化し、電極の間隔が狭まると、リフロー時の溶融によるはんだブリッジがおこりやすくなるため、はんだペーストの印刷量を多くできず、微小電極に対しフラックス成分が十分供給できない問題があった。また、より活性力の高いフラックス成分を用いる場合でも、微小電極間にはフラックス残渣が残りやすいため、洗浄不足による腐食やリークの問題があった。さらに、近年の鉛フリー化によって、さらに濡れ性を改善する方法が必要とされてきている。
特開平０８−０６４９４６号公報

本発明の目的は、電子部品、配線板において、はんだの濡れ性がよい表面処理を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（４）に記載の本発明により達成される。
（１）錫または錫に、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、インジウム、金、銀、銅、ニッケルからなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む合金中に、フラックス活性を有する化合物を含有していることを特徴とする電解めっき皮膜。
（２）前記フラックス活性を有する化合物は、分子中にカルボキシル基とフェノール性ヒドロキシル基が少なくとも１つ以上有している上記（１）に記載の電解めっき皮膜。
（３）前記フラックス活性を有する化合物が、めっき皮膜中に５〜３０％含有することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の電解めっき皮膜。
（４）前記フラックス活性を有する化合物が０．０１〜１０μｍの粒子としてめっき層中に分散している上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の電解めっき皮膜。

本発明により、はんだ接合時にめっき表面が活性化されるため、微小な面積や鉛フリーはんだペーストに対しても濡れ性のよい表面処理を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。

本発明のめっきは錫または、錫をベースとして、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、インジウム、金、銀、銅、ニッケルから少なくとも一種類の金属からなる合金中にフラックス活性機能を有する化合物を含有している複合めっきである。

ここで用いるフラックス活性機能付き化合物は、金属表面の清浄化機能、例えば、金属表面に存在する酸化膜の除去機能や、酸化膜の還元機能を有した化合物であり、好ましい化合物の構成としては、分子中にカルボキシル基とフェノール性ヒドロキシル基が少なくとも１つ以上存在するもので、特に限定されるものでは無いが、本発明で用いることが出来る化合物として以下のものが挙げられる。例えば、サリチル酸、シキミ酸、バニリン酸、フェノールフタリン、センダ−クロムＡＬ、１，２−ジカルボキシ−ｃｉｓ−４，５−ジヒドロキシシクロヘキサ−２，６−ジエン等が使用可能である。中でもシキミ酸、フェノールフタリン、１，２−ジカルボキシ−ｃｉｓ−４，５−ジヒドロキシシクロヘキサ−２，６−ジエン等、フェノール性ヒドロキシル基が２個以上あるものが好ましい。これらの化合物は粒径が０．０１〜１０μｍの微粒子としてめっき皮膜中に均一に分散しているものが好ましく、特に処理されるめっきの厚みや平滑性から考慮すると、０．０１〜１μｍであることが好ましい。また、この化合物の含有量はめっきの析出量の内、５〜３０％が好ましい。５％未満であるとめっき表面の酸化膜を還元しはんだ濡れが不充分となり、３０％を超えるとめっき皮膜中に残留しやすくなり接合強度が低下する。

本めっき皮膜を得るためのめっき液は、硫酸、硼酸または有機酸からなる錫めっき液または、錫に鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、インジウム、金、銀、銅、ニッケルから少なくとも一種類の金属を含む錫合金めっき液であり、必要に応じて錯化剤、緩衝材、還元剤、安定剤、界面活性剤、光沢剤、ＰＨ調整剤などの添加剤を添加しても差し支えなく、電解めっき、無電解めっきのいずれでもよい。また、特に液組成に限定されず市販される液から選択しても差し支えない。そして、これらの液にフラックス活性機能を有する化合物を複合剤として添加する。このとき化合物は粒径が０．０１〜１０μｍの微粒子であり、めっき液中に１〜８ｇ／Ｌ添加していることが好ましい。１ｇ／Ｌ未満はフラックス活性機能を有する化合物がめっき皮膜中に十分取り込まれず、また、１０ｇ／Ｌを超えると化合物が凝集しやすく、また、めっき皮膜中の含有量が多くなる。特に電解めっきの場合は分極による電流効率の低下が発生するため好ましくない。

次に、本めっき皮膜を得るためのめっき条件についても特に限定されるものではなく、市販される液においてはその液の推奨される浴温度、電流密度、処理時間を用いても差し支えないが、複合剤であるフラックス機能を有する化合物が沈降せずめっき液中に均一に分散し、かつ、めっき皮膜中に取り込まれるように、ろ過フィルターを通さないゆるやかな攪拌をおこなうことが好ましい。以上の方法によって得られたフラックス活性機能を有する化合物を含有している錫または錫合金の複合めっきは、リフロー時の熱によって溶解しフラックス活性を発現させる。このとき同時に溶解しためっき皮膜の金属表面の酸化膜を還元、除去しつつはんだの外に押し出されるため、はんだペースととの濡れ性がよく、接合性のよいはんだフィレットが形成される。

（実施例１）
１０μｍのフラックス活性を有するサリチル酸粉末を８ｇ／Ｌ含むめっき液中で銅上にめっき条件が２Ａ／ｄｍ²、攪拌条件が２００ｒｐｍで行ない、皮膜中のサリチル酸粉末の含有量が２５％の錫めっきをえた。

（実施例２）
１μｍのフラックス活性を有するフェノールフタリン粉末を４ｇ／Ｌ含むめっき液中で銅上にめっき条件が３Ａ／ｄｍ²、攪拌条件が２Ｌ／分で行ない、皮膜中のフェノールフタリン粉末の含有量が２５％の錫銀合金めっきをえた。

（比較例１）
フラックス活性を有するサリチル酸粉末を含まないめっき液中で銅上にめっき条件が２Ａ／ｄｍ²、攪拌条件が２００ｒｐｍで行ない、錫めっきをえた。

（比較例２）
フラックス活性を有するフェノールフタリン粉末を含まないめっき液中で銅上にめっき条件が３Ａ／ｄｍ²、攪拌条件が２Ｌ／分で行ない、錫銀合金めっきをえた。

以上の例で得られためっき皮膜について、はんだの濡れ性の評価として、２５０℃に保持した共晶組成のはんだ浴にフラックスを塗布しない状態で３秒間浸漬し、共晶はんだが均一に濡れていて、テープテストにより剥離を生じないものを合格とした。評価結果を表１に示す。

Claims (4)

1. 錫または錫に、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、インジウム、金、銀、銅、ニッケルからなる群より選択される少なくとも一種の金属を含む合金中に、フラックス活性を有する化合物を含有していることを特徴とする電解めっき皮膜。
2. 前記フラックス活性を有する化合物は、分子中にカルボキシル基とフェノール性ヒドロキシル基が少なくとも１つ以上有していることを特徴とする請求項１に記載の電解めっき皮膜。
3. 前記フラックス活性を有する化合物が、めっき皮膜中に５〜３０％含有することを特徴とする請求項１または２に記載の電解めっき皮膜。
4. 前記フラックス活性を有する化合物が０．０１〜１０μｍの粒子としてめっき層中に分散している請求項１ないし３のいずれかに記載の電解めっき皮膜。