JP6858173B2 - 成形はんだの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形はんだの製造方法に関する。

成形はんだは、はんだ付け部の形状に合わせて、円形、矩形またはワッシャー状など、各種の形状に成形されたものである。この成形はんだの製造は、通常、帯状に成形されたはんだを、プレスで打ち抜くことにより行われている（特許文献１参照）。

特開平９−２９４７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のように、帯状に成形されたはんだを、プレスで打ち抜くことで、成形はんだを製造する場合、成形はんだの種類毎に、プレス用打ち抜き型が必要になる。また、このような場合、複雑な形状の成形はんだや、厚みの薄い成形はんだを製造することは困難であった。

本発明は、複雑な形状や、厚みの薄い成形はんだを、簡易な方法で製造できる成形はんだの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の成形はんだの製造方法は、第１加圧板と、第２加圧板との間で、粉末を圧縮成形できる成形装置を用いた成形はんだの製造方法であって、前記第１加圧板上に、粉末充填部を形成する工程と、前記粉末充填部に、はんだ粉末を含有する導電性粉末を充填する工程と、前記第２加圧板により、前記導電性粉末を圧縮して、成形はんだを成形する工程と、を備えることを特徴とする方法である。

本発明の成形はんだの製造方法においては、前記粉末充填部を形成する工程では、前記第１加圧板上に、感光性樹脂組成物の乾燥塗膜を形成し、次に、前記乾燥塗膜上にフォトマスクを配置して、前記粉末充填部に対応する箇所に紫外光が照射されないよう選択的に紫外光を照射する露光処理を施し、次いで、前記露光処理後の塗膜に現像処理を施して、前記粉末充填部を形成することが好ましい。
本発明の成形はんだの製造方法においては、前記粉末充填部を形成する工程では、前記第１加圧板上に、筒状部材を配置することで、前記粉末充填部を形成することが好ましい。

本発明によれば、複雑な形状や、厚みの薄い成形はんだを、簡易な方法で製造できる成形はんだの製造方法を提供できる。

成形装置における第１加圧板および第２加圧板を示す概略図である。 本発明の第一実施形態の成形はんだの製造方法を説明するための図である。 本発明の第二実施形態の成形はんだの製造方法を説明するための図である。

［第一実施形態］
以下、本発明について実施形態を例に挙げて、図面に基づいて説明する。本発明は実施形態の内容に限定されない。なお、図面においては、説明を容易にするために拡大または縮小をして図示した部分がある。

本実施形態の成形はんだの製造方法は、図１に示すように、第１加圧板１１と、第２加圧板１２との間で、粉末を圧縮成形できる成形装置を用いた成形はんだの製造方法である。この成形装置としては、適宜公知の成形装置を採用することができるが、例えば、ブリケットマシンなどを採用できる。

本実施形態の成形はんだの製造方法は、図２（Ａ）〜（Ｈ）に示すように、第１加圧板１１上に、粉末充填部１３を形成する工程（充填部形成工程）と、粉末充填部１３に、はんだ粉末を含有する導電性粉末３を充填する工程（はんだ粉末充填工程）と、第２加圧板１２により、導電性粉末３を圧縮して、成形はんだ３ａを成形する工程（成形工程）と、を備える。

（充填部形成工程）
充填部形成工程においては、第１加圧板１１上に、粉末充填部１３を形成する。
この充填部形成工程では、まず、図２（Ａ）に示す第１加圧板１１上に、図２（Ｂ）に示す、感光性樹脂組成物の乾燥塗膜２を形成する。
本実施形態に用いる感光性樹脂組成物は、（Ａ）カルボキシル基含有感光性樹脂と、（Ｂ）光重合開始剤と、（Ｃ）希釈剤と、を含有することが好ましい。また、本実施形態に用いる感光性樹脂組成物は、必要に応じて、さらに、（Ｄ）エポキシ化合物と、（Ｅ）フィラーとを含有することがより好ましい。

（Ａ）成分は、例えば、感光性の不飽和二重結合を１個以上有する感光性のカルボキシル基含有樹脂や、感光性の不飽和二重結合を有さないカルボキシル基含有樹脂である。（Ａ）成分としては、例えば、分子中にエポキシ基を２個以上有する脂環式エポキシ樹脂のエポキシ基の少なくとも一部にアクリル酸またはメタクリル酸などのラジカル重合性不飽和モノカルボン酸を反応させた後、生成した水酸基に多塩基酸無水物を反応させたものを用いることができる。

（Ｂ）成分は、公知の光重合開始剤であれば、特に限定されない。この（Ｂ）成分としては、オキシム系開始剤、ベンゾイン、アセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、およびベンゾフェノンなどが挙げられる。
（Ｂ）成分の配合量は、前記（Ａ）成分１００質量部に対して、例えば、５質量部以上２０質量部以下である。

（Ｃ）成分は、公知の光重合性モノマーであれば、特に限定されない。この（Ｃ）成分は、（Ａ）成分の光硬化を十分にして、耐酸性、耐熱性、耐アルカリ性などを有する塗膜を得るために使用する。この（Ｃ）成分としては、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、およびポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、例えば、２質量部以上４０質量部以下である。

（Ｄ）成分は、感光性樹脂組成物において、硬化塗膜の架橋密度を上げるためのものである。（Ｄ）成分としては、エポキシ樹脂などが挙げられる。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂（フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック型など）、ビスフェノールＦ型またはビスフェノールＳ型のエポキシ樹脂（ビスフェノールＦやビスフェノールＳにエピクロルヒドリンを反応させて得られたエポキシ樹脂）、脂環式エポキシ樹脂（シクロヘキセンオキシド基、トリシクロデカンオキシド基、シクロペンテンオキシド基などを有するエポキシ樹脂）、トリグリシジルイソシアヌレート（トリス（２，３−エポキシプロピル）イソシアヌレート、トリグリシジルトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートなど）、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、およびアダマンタン型エポキシ樹脂などが挙げられる。
（Ｄ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、例えば、１０質量部以上５０質量部以下である。

（Ｅ）成分は、無機微粒子であり、感光性樹脂組成物の硬化塗膜の熱などによる変形を抑制するために使用する。この（Ｅ）成分としては、例えば、硫酸バリウム、タルク、およびシリカなどが挙げられる。これらの中でも、加圧による変形を少なくし、所望の厚みの成形はんだを得るという観点から、シリカが特に好ましい。
（Ｅ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、１０質量部以上１２０質量部以下であることが好ましく、３０質量部以上７０質量部であることがより好ましい。（Ｅ）成分の配合量が前記下限以上であれば、感光性樹脂組成物の硬化塗膜の変形を更に抑制できる。他方、（Ｅ）成分の配合量が前記上限以下であれば、感光性樹脂組成物のパターン形成の精度を向上できる。

本実施形態に用いる感光性樹脂組成物には、上記した（Ａ）成分〜（Ｅ）成分の他に、必要に応じて、種々の添加成分、適宜配合してもよい。添加成分としては、消泡剤、着色剤、酸化防止剤、およびカップリング剤などが挙げられる。

感光性樹脂組成物の乾燥塗膜２を形成する方法としては、特に限定されないが、（i）予め感光性樹脂組成物からドライフィルムを作製しておき、このドライフィルムを第１加圧板１１にラミネートする方法、（ii）塗布装置を用いて、第１加圧板１１に感光性樹脂組成物を塗布し、必要に応じて乾燥する方法を採用できる。
このような場合に用いる塗布装置としては、ロールコーター、カーテンコーター、スプレーコーター、ディップコーター、バーコーター、アプリケーター、スクリーン印刷機、ダイコーター、リップコーター、コンマコーター、およびグラビアコーターなどが挙げられる。これらの中でも、作業性の観点から、スクリーン印刷機が好ましい。
乾燥条件としては、例えば、温度７０℃以上８５℃以下にて、１０分間以上３０分間以下である。

この充填部形成工程では、次に、図２（Ｃ）に示すように、乾燥塗膜２上にフォトマスク９を配置して、粉末充填部１３に対応する箇所に紫外光が照射されないよう選択的に紫外光を照射する露光処理を施す。
露光処理における露光量などは、使用する感光性樹脂組成物や露光装置に応じて適宜設定すればよい。

この充填部形成工程では、次いで、露光処理後の塗膜に現像処理を施して、図２（Ｄ）に示すように、粉末充填部１３を形成する。
粉末充填部１３は、２箇所以上形成してもよい。これにより、２以上の成形はんだ３ａを同時に作製できる。
現像処理における現像温度および現像時間などは、使用する感光性樹脂組成物や現像装置に応じて適宜設定すればよい。

また、露光処理後の塗膜には、さらに、熱硬化処理を施してもよい。このような熱硬化処理により、感光性樹脂組成物の硬化塗膜２ａの変形を更に抑制できる。
熱硬化処理における加熱温度および加熱時間などは、使用する感光性樹脂組成物や加熱装置に応じて適宜設定すればよい。

硬化塗膜２ａの厚みとしては、特に限定されないが、通常、１０μｍ以上５００μｍ以下である。この硬化塗膜２ａの厚みの約９０％以上１００％以下の厚みが、得られる成形はんだ３ａの厚みとなる。すなわち、硬化塗膜２ａの厚みを調整することで、得られる成形はんだ３ａの厚みを調整できる。また、硬化塗膜２ａの厚みは、成形はんだ３ａの厚みをより厚くするという観点から、２０μｍ以上であることがより好ましく、３０μｍ以上であることがさらに好ましく、４０μｍ以上であることが特に好ましい。一方で、硬化塗膜２ａの厚みは、作業性の観点、および、成形はんだ３ａの厚みをより薄くするという観点から、３００μｍ以下であることがより好ましく、２００μｍ以下であることがさらに好ましく、１００μｍ以下であることが特に好ましい。

（はんだ粉末充填工程）
はんだ粉末充填工程においては、図２（Ｅ）に示すように、粉末充填部１３に、はんだ粉末を含有する導電性粉末３を充填する。
ここで、導電性粉末３は、粉末充填部１３の容積よりも多めに充填することが好ましい。このようにすれば、導電性粉末３をより確実に圧縮成形できる。
本実施形態に用いるはんだ粉末は、無鉛のはんだ粉末のみからなることが好ましいが、有鉛のはんだ粉末であってもよい。このはんだ粉末におけるはんだ合金としては、スズを主成分とする合金が好ましい。また、この合金の第二元素としては、銀、銅、亜鉛、ビスマス、およびアンチモンなどが挙げられる。さらに、この合金には、必要に応じて他の元素（第三元素以降）を添加してもよい。他の元素としては、銅、銀、ビスマス、アンチモン、アルミニウム、およびインジウムなどが挙げられる。
無鉛のはんだ粉末の合金組成としては、具体的には、Ｓｎ／Ａｇ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ｃｕ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ｓｂや、Ｓｎ／Ｚｎ／Ｂｉ、Ｓｎ／Ｚｎ、Ｓｎ／Ｚｎ／Ａｌ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｂｉ／Ｉｎ、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕ／Ｂｉ／Ｉｎ／Ｓｂ、および、Ｉｎ／Ａｇなどが挙げられる。
これらのはんだ粉末は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

はんだ粉末の平均粒子径は、１μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上３５μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以上２５μｍ以下であることが特に好ましい。なお、平均粒子径は、動的光散乱式の粒子径測定装置により測定できる。

導電性粉末３は、はんだ粉末のみからなる粉末であってもよく、はんだ粉末と、はんだ粉末以外の導電性粉末との混合粉末であってもよい。はんだ粉末以外の導電性粉末としては、無機物粒子（ニッケル、銅、銀、およびカーボンなど）、無機物粒子の表面に導電性の高い金属（銀、金など）をコーティングした粒子、および、有機物粒子の表面に導電性の高い金属（銀、金など）をコーティングした粒子などが挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

（成形工程）
成形工程においては、図２（Ｆ）に示すように、第２加圧板１２により、導電性粉末３を圧縮して、図２（Ｇ）に示すように、成形はんだ３ａを成形する。
成形時の荷重としては、適正な成形はんだを得るという観点から、１００ｋＮ以上１０００ｋＮ以下であることが好ましく、１５０ｋＮ以上５００ｋＮ以下であることがより好ましく、２００ｋＮ以上４００ｋＮ以下であることが特に好ましい。
成形時の時間は、特に限定されないが、通常、１０秒間以上１２０秒間以下である。
成形時の温度は、特に限定されないが、通常、１５℃以上４０℃以下である。

このようにして得られた成形はんだ３ａは、図２（Ｈ）に示すように、取り出して使用できる。なお、成形はんだ３ａを取り出しやすくするという観点から、はんだ粉末充填工程の前に、剥離剤処理を施してもよい。剥離剤としては、フッ素系剥離剤およびシリコーン系剥離剤などが挙げられる。
また、成形はんだ３ａを作製した後には、第１加圧板１１から硬化塗膜２ａを剥離してもよい。これにより、第１加圧板１１上に別のパターンの硬化塗膜２ａを形成し、別の形状の成形はんだ３ａを、別途作製できる。
硬化塗膜２ａを剥離する方法としては、アルカリ水溶液により乾燥塗膜２を溶解させて剥離する方法を採用できる。
アルカリ水溶液は、使用する感光性樹脂組成物に応じて適宜選択すればよい。このようなアルカリ水溶液としては、水酸化カリウム水溶液、および水酸化ナトリウム水溶液などが挙げられる。また、このようなアルカリ水溶液の濃度は、例えば１質量％以上５質量％以下とすることが好ましい。

（第一実施形態の作用効果）
本実施形態によれば、次のような作用効果を奏することができる。
（１）感光性樹脂組成物を用いて粉末充填部１３を形成している。そのため、粉末充填部１３の形状や厚みを自由自在に変更できる。このようにして、複雑な形状や、厚みの薄い成形はんだを、簡易な方法で製造できる。
（２）硬化塗膜２ａは、剥離可能なので、硬化塗膜２ａを剥離し、別のパターンの硬化塗膜２ａを形成できる。これにより、別の形状の成形はんだ３ａを製造できる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態の成形はんだの製造方法は、図３（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、第１加圧板１１上に、粉末充填部１３を形成する工程（充填部形成工程）と、粉末充填部１３に、はんだ粉末を含有する導電性粉末３を充填する工程（はんだ粉末充填工程）と、第２加圧板１２により、導電性粉末３を圧縮して、成形はんだ３ａを成形する工程（成形工程）と、を備える。
なお、本実施形態では、充填部形成工程が異なる以外は第一実施形態と同様の構成であるので、充填部形成工程について説明し、それ以外の説明を省略する。

本実施形態における充填部形成工程では、図３（Ａ）に示す第１加圧板１１上に、図３（Ｂ）に示す筒状部材８を配置することで、粉末充填部１３を形成する。
筒状部材８は、２つ以上用いてもよい。これにより、２以上の成形はんだ３ａを同時に作製できる。
筒状部材８の形状は、特に限定されない。筒状部材８と、第１加圧板１１とにより、粉末充填部１３が形成される。すなわち、筒状部材８の内側の形状が、得られる成形はんだ３ａの形状となる。
筒状部材８の材質は、特に限定されない。筒状部材８の材質は、例えば、アルミニウム、およびステンレスなどである。

筒状部材８の厚みとしては、特に限定されないが、通常、１００μｍ以上５０００μｍ以下である。この筒状部材８の厚みの約７０％以上１００％以下の厚みが、得られる成形はんだ３ａの厚みとなる。また、筒状部材８の材質が、アルミニウムなどの柔らかい材質である場合には、得られる成形はんだ３ａの厚みが薄くなる。すなわち、筒状部材８の厚みおよび材質を調整することで、得られる成形はんだ３ａの厚みを調整できる。また、筒状部材８の厚みは、成形はんだ３ａの厚みをより厚くするという観点から、２００μｍ以上であることがより好ましく、３００μｍ以上であることがさらに好ましく、４００μｍ以上であることが特に好ましい。一方で、筒状部材８の厚みは、作業性の観点、および、成形はんだ３ａの厚みをより薄くするという観点から、１０００μｍ以下であることがより好ましく、５００μｍ以下であることがさらに好ましく、２００μｍ以下であることが特に好ましい。

（第二実施形態の作用効果）
本実施形態によれば、次のような作用効果を奏することができる。
（３）筒状部材８を用いて粉末充填部１３を形成している。そのため、粉末充填部１３の形状や厚みを自由自在に変更できる。このようにして、複雑な形状や、厚みの薄い成形はんだを、簡易な方法で製造できる。
（４）筒状部材８は、取換可能なので、適宜、別の形状の筒状部材８に取り換えられる。これにより、別の形状の成形はんだ３ａを製造できる。

［実施形態の変形］
本発明は前述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれる。
例えば、前述の第一実施形態では、感光性樹脂組成物の硬化塗膜２ａを形成したが、これに限定されない。例えば、感光性樹脂組成物に代えて、熱硬化性樹脂組成物や紫外線硬化性樹脂組成物を用いてもよい。このような場合、例えば、スクリーン印刷機を用いて、パターン形成した硬化塗膜２ａを形成できる。
前述の第一実施形態では、成形はんだ３ａを作製する毎に、硬化塗膜２ａを形成しているが、これに限定されない。硬化塗膜２ａは、２回以上使用可能であり、一度形成した硬化塗膜２ａを繰り返し利用して、同じ形状で同じ厚みの成形はんだ３ａを複数作製してもよい。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
［実施例１］
まず、下記の（Ａ）成分から（Ｅ）成分、およびその他の成分を配合し、３本ロールを用いて室温にて混合分散させて、感光性樹脂組成物を調製した。
（Ａ）カルボキシル基含有感光性樹脂（１００質量部）：「ＺＦＲ−１１２４」、日本化薬社製
（Ｂ）光重合開始剤−１（６質量部）：「イルガキュア３６９」、ＢＡＳＦ社製
（Ｂ）光重合開始剤−２（１質量部）：「ＮＣＩ−８３１」、ＡＤＥＫＡ社製
（Ｃ）希釈剤（２０質量部）：「Ｍ−４００」、東亜合成社製
（Ｄ）エポキシ化合物（２０質量部）：「ＥＰＩＣＬＯＮ ８６０」、ＤＩＣ社製
（Ｅ）フィラー（８０質量部）：主成分が結晶質シリカのフィラー、「Ｍｉｎ−ｕ−ｓｉｌ ５」、エア・ブラウン社製
（その他）消泡剤（１質量部）：「ＫＳ−６６」、信越シリコーン社製
得られた感光性樹脂組成物を用い、スクリーン印刷にて、図２（Ａ）に示す第１加圧板１１上に塗膜を形成し（２回印刷）、予備乾燥（温度８０℃にて２０分間）を施して、図２（Ｂ）に示すように、第１加圧板１１上に乾燥塗膜２を形成した（ｄｒｙ厚み８０μｍ）。その後、図２（Ｃ）に示すように、乾燥塗膜２上に、フォトマスク９を配置して、粉末充填部１３に対応する箇所に紫外光が照射されないよう選択的に紫外光（露光量３００ｍＪ）を照射して露光処理を施した。そして、露光処理後の乾燥塗膜２に現像処理（１％炭酸ナトリウム）を施し、その後、１５０℃にて１０分間の熱硬化処理を施して、図２（Ｄ）に示すように、第１加圧板１１上に、複数の粉末充填部１３が設けられた硬化塗膜２ａを形成した。
次に、図２（Ｅ）に示すように、導電性粉末３（合金組成：Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、平均粒子径：３μｍ）を充填した。その後、図２（Ｆ）に示すように、第２加圧板１２により、荷重約３００ｋＮで３０秒間の条件にて、導電性粉末３を圧縮して、図２（Ｇ）および（Ｈ）に示すように、成形はんだ３ａを形成し、取り出した。
得られた成形はんだ３ａの形状は、粉末充填部１３の形状と同一で、かつ、厚みは８０μｍであった。
なお、硬化塗膜２ａについては、３％水酸化カリウム水溶液（温度５０℃）により溶解させて、第１加圧板１１から除去した。

［実施例２］
導電性粉末３（合金組成：Ｓｎ−５８Ｂｉ、粒子径分布：１５〜２５μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、粉末充填部１３の形状と同一で、かつ、厚みは８０μｍの成形はんだ３ａを作製した。

［実施例３］
導電性粉末３（銅粉末（平均粒子径：３μｍ）５０質量％とはんだ粉末（合金組成：Ｓｎ−５０Ｉｎ、粒子径分布：１５〜２５μｍ）５０質量％との混合粉末）を用いた以外は、実施例１と同様にして、粉末充填部１３の形状と同一で、かつ、厚みは８０μｍの成形はんだ３ａを作製した。

［実施例４］
図３（Ｂ）に示すように、第１加圧板１１上に筒状部材８（ワッシャー、形状：円形、内径：１５ｍｍ、外径：２３ｍｍ、厚み：１３０μｍ）を配置して、粉末充填部１３を形成した。
次に、図３（Ｃ）に示すように、導電性粉末３（合金組成：Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、平均粒子径：３μｍ）を充填した。その後、図３（Ｄ）に示すように、第２加圧板１２により、荷重約３００ｋＮで３０秒間の条件にて、導電性粉末３を圧縮して、図３（Ｅ）および（Ｆ）に示すように、成形はんだ３ａを形成し、取り出した。
得られた成形はんだ３ａの形状は、直径１５ｍｍの円形で、かつ、厚みは１３０μｍであった。

本発明の成形はんだの製造方法は、成形はんだを作製する技術として有用である。

１１…第１加圧板
１２…第２加圧板
１３…粉末充填部
２…乾燥塗膜
２ａ…硬化塗膜
３…導電性粉末
３ａ…成形はんだ
８…筒状部材
９…フォトマスク

Claims (1)

1. 第１加圧板と、第２加圧板との間で、粉末を圧縮成形できる成形装置を用いた成形はんだの製造方法であって、
   前記第１加圧板上に、粉末充填部を形成する工程と、
   前記粉末充填部に、はんだ粉末を含有する導電性粉末を充填する工程と、
   前記第２加圧板により、前記導電性粉末を圧縮して、成形はんだを成形する工程と、を備え、
   前記粉末充填部を形成する工程では、
   前記第１加圧板上に、感光性樹脂組成物の乾燥塗膜を形成し、
   次に、前記乾燥塗膜上にフォトマスクを配置して、前記粉末充填部に対応する箇所に紫外光が照射されないよう選択的に紫外光を照射する露光処理を施し、
   次いで、前記露光処理後の塗膜に現像処理を施して、前記粉末充填部を形成する
   ことを特徴とする成形はんだの製造方法。

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