JPH04162990A - はんだクラッド材，その製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プリント基板やフレキシブルシートの導電部
、半導体のリッド、電子部品の蓋、等の電子部品に使用
されるはんだクラッド材、特にはんだ箔と銅箔から成る
はんだクラッド材、その製造方法及び製造装置に間する
。

〔従来の技術〕

プリント基板やフレキシブルシートと電子部品のはんだ
付け、半導体の素子のリッドでの密封、トランジスター
の金属製蓋への格納等における接合には、はんだが用い
られる。これらのはんだ付は方法としては、はんだ付は
時に、その都度はんだを供給してはんだ付けする方法と
、はんだ付は部に予めはんだを付着させておいたはんだ
クラッド材ではんだ付けする方法とがある。

はんだを供給してはんだ付けする方法とは、クリームは
んだや成形はんだをはんだ付は部に置いて加熱したり、
被はんだ付は部を溶融はんだ中に浸漬したり、あるいは
線はんだをはんだ鏝て溶融させたりしてはんだ付けする
方法である。また、はんだクラッド材ではんだ付けする
方法とは、はんだ付は部がはんだクラッド材から形成さ
れており、はんだ付は時、加熱するだけてはんだ付けを
行う方法である。

はんだを供給する方法では、はんだ付けの都度、はんだ
付は部にはんだを供給しなければならないため、はんだ
の供給に手間がかかるばかりでなく、はんだの微量供給
が難しいため、近時のようにリード間隔の狭い電子部品
のはんだ付けては、隣接したリード間にはんだが跨がっ
て付着するというブリッジを起こしてしまうことがあっ
た。

一方、はんだクラッド材ではんだ付けする方法は、はん
だ付は部に予めはんだを付着させであるため、はんだ供
給の手間が全くなく、しかも微細な部分でも微量のはん
だを付着させておくことができることから、はんだ付は
時にブリッジを形成させることがないという特長を有し
ており、近時注目されてきている方法である。

はんだクラッド材を製造する方法としては次のようなも
のがある。

■圧着法 はんだ板と銅板を圧着して圧延する。

半導体のリッドやトランジスターの蓋等に多く用いられ
ている。

■溶融めっき法 銅箔を溶融はんだ中に浸漬して溶融めっきをする。プリ
ント基板では、プリント基板を溶融はんだ中に浸漬して
プリント基板上に形成された銅箔の回路にはんだを付着
させるというはんだコートが行われている。

■湿式めっき法 電解めっき液や無電解めっき液で銅箔にはんだのめっき
を行う。

熱に弱いフレキシブルシートの銅箔回路にはんだめっき
する時に多く用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

圧着法は、銅とはんだとを圧延機で圧着してから圧延す
るものであるが、硬さの異なる材料を圧着して圧延する
と、軟らかいはんだの方が優先的に圧延されてしまい、
銅とはんだが均等に圧延されないため、それぞれ厚さを
所定の厚さにすることが困難である。また、その結果、
銅とはんだを張り合わせたものが圧下量の少ない銅の方
に反ってしまうという変形の問題もある。

溶融めっき法は、銅に付着した溶融はんだの付着量を少
なくするため、プリント基板や銅箔を立てて溶融はんだ
に浸漬し、そのまま溶融はんだから引き上げて、過剰の
はんだをエアーナイフで除去するものであるが、過剰の
はんだをエアーナイフで除去しても溶融はんだが重力で
下方に厚く付着してしまうことがある。また、はんだの
付着量が少な過ぎると、その部分は、はんだ付けの困難
な銅と錫の金属間化合物が生成し、その後のはんだ付け
に支障をきたすようになってしまうことがある。

湿式めっき法は、圧着法や溶融めっき法における欠点は
ないが、所定の組成のはんだを付着させることができな
いという問題がある。つまり、湿式めっき法では、めっ
き液中の錫と鉛成分が選択的に銅面に析出して付着する
ものであるが、めっき液中の錫と鉛成分の析出量が随時
変化するため、銅に付着するはんだの組成が一定となら
ないものである。また、湿式めっき法では錫・鉛以外の
成分を含んだはんだのめっきが非常に難しいものでる。

本発明は、はんだと銅の厚さを所定の割合にすることが
でき、しかもはんだの組成が不均一とならないばかりか
、どのような成分のはんだでも使用できる銅とはんだか
らなるクラッド材及びその製造方法、製造装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、はんだと銅から成るクラッド材を製造す
るうえで、湿式めっき法が圧着法や溶融めっき法に比へ
て優れた点が多いことから、湿式めっき法の欠点を改良
すべく鋭意検討を重ねてきた。その結果、はんだは二種
以上の金属成分からなる合金であるために、はんだを銅
にめっきにすることは、如何にめっき液やめっき条件の
管理を行っても均一組成のめっきを得ることは困難であ
るが、めっきをするものが単一金属であれば組成は全く
問題にならないことに着目して本発明を完成させた。　
本発明は、錫０．５重量％以上、又はインジュウム５重
量％以上からなる厚さ２０〜１００μｍのはんだ箔の片
面に湿式めっき法で銅を２０〜１００μｍ付着させてあ
ることを特徴とするはんだクラッド材であり、また錫０
．５重量％以上、又はインシュウムロ重量％からなる厚
さ２０〜１００μｍのはんだ箔の片面にｐＨ６〜８の銅
のめっき液で銅を０．１〜２μｍの厚さにめっきし、そ
の後、該銅のめっき面に酸性の銅のめっき液で、銅を２
０〜１００μｍの厚さにめっきすることを特徴とするは
んだクラット材の製造方法であり、さらにまた錫０．５
重量％以上、又はインジュウム５重量％以上からなる厚
さ２０〜１００μｍの帯状のはんた箔の一方の面にマス
ク剤を塗布した後、該はんだ箔をｐＨ６〜８の銅の無電
解めっき液中に浸漬通過させてもう一方の面に厚さ０．
１〜２μｍの銅のめっきを行い、該はんだ箔を水洗後、
Ｗｉ性の銅の電解めっき液中に浸漬してはんだ箔を陰電
極とし、電解めっき液中に浸漬した極板を陽電極として
これらの電極に直流電圧をかけることにより、はんだ箔
の前記鋼めっき面に２０〜１００μｍの銅めっきを施す
ことを特徴とするはんだクラッド材の製造方法であり、
そしてまたはんだ箔を巻回してあるアンローダ；走行す
るはんだ箔の片面にマスク剤を塗布するマスク剤塗布装
置；ｐＨ６〜８の銅の無電解めっき液を入れてある無電
解めっき槽；無電解めっき液が付着したはんだ箔を水洗
する一次水洗装置；酸性の銅の電解めっき液を入れてあ
り、極板が設置された電解めっき槽；走行するはんだ箔
と電気的に接している通電装置；電解めっき液が付着し
たはんだ箔を水洗する二次水洗装置；及び銅めっきされ
たはんだ箔を巻きとるローダが順次設置されていること
を特徴とするはんだクラッド材の製造装置である。

本発明のはんだクラッド材で錫を０．５重量％以上、又
はインジュウムを５重量％以上としたのは、錫が０．５
重量％より少なかったり、インジュウムが５重量％より
少ないとはんだとしての機能、すなわちはんだ付は時の
はんだ付は性がほとんどないからである。錫又はインジ
ュウムからなるはんだは、それぞれＩｎ、Ｓｎ、Ａｇ、
Ｂｉ、Ｃｄ。

ｓｂ等と合金したものであり、これらを合金したはんだ
は融点がはんだとして定義された４５０℃以下となるも
のである。錫を含むはんだとしては。

Ｓｎ−Ｐｂ、　Ｓｎ−Ａｇ　、　、５ｎ−５ｂ　、５ｎ
−Ｃｄ　、Ｓｎ−Ｂ　ｉ　、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ、　５ｎ
−Ｐｂ−Ｂｉ　、５ｎ−Ｐｂ−５ｂ、５ｎ−Ｐｂ−Ｃｃ
ｌ等であり、インジュウムを含むはんだとしては、　Ｉ
ｎ−Ｐｂ、Ｉｎ−Ａｇ、Ｉｎ−５ｎ、Ｉｎ−Ｐｂ−５ｎ
、　Ｉｎ−Ｐｂ−Ａｇ、　Ｉｎ−Ｐｂ−Ｃｄ等である。

はんだクラッド材のはんだ箔が２０μｍよりも薄いと、
はんだ付は時、はんだ量が少なくはんだ付は不良となる
が、１００μｍを越えるとかえってはんだ量が多過ぎて
ブリッジ形成の原因になってしまう。

はんだ箔に付着させる銅が２０μｍよりも少ないと、導
電部に使用した時に導電性が悪くなるし。

はんだ付は時に溶融したはんだ中に拡散しやすくなって
しまうしばかりでなく、リッドや蓋材としては強度が十
分てない。しかしながら銅の付着量が１００μｍを越え
ると厚くなり過ぎてプリント基板やフレキシブルシート
に用いるには適さなくなってしまう。

本発明のはんだクラット材には、銅のめっき面に感圧接
着剤やホットメルト型接着剤を塗布しておくこともてき
る。銅のめつき面に接着剤を塗布したはんだクラッド材
は、接着剤塗布面を硬質や軟質の樹脂板乙ご貼り付けた
後、はんだの面にエツチングレジストで所望の回路を描
き、エツチング液でエツチングレジストの被覆部以外の
箇所のはんだ箔と銅めっきを除去すると２回路にはんだ
の付着したプリント基板やフレキシブルシートを容易に
作ることができる。

一般に銅のめっき液としては、ｐｌ（８〜１１のアルカ
リ性のめっき液と酸・性のめっき液がある。アルカリ性
のめつき液は、高価であり、厚めつきを施すには時間が
かかって生産性が悪く、しかもめっき液の排液処理も困
難で多大な費用を要するという欠点がある。しかしなが
ら、アルカリ性のめっき液でもｐＨを６〜８にすると、
錫やインジュウムを溶解しないという特長を有するよう
になる。

一方、酸性のめっき液は、安価で厚めつきが短時間で行
え、排液処理も割合容易に行えるという特長を有してい
るが、め）き液中に錫や−インジュウムを溶解してしま
うという性質がある。

そこで、本発明は、アルカリ性の銅のめつき液をｐＨ６
〜８の銅のめつき液にして錫やインジュウムを溶解させ
ないようにするとともに酸性の銅のめっき掖の特長だけ
を生がしたものである。

本発明のはんだクラッド材を製造する方法は、先ず錫を
溶解しないｐＨ６〜８の銅のめつき液ではんだに０．１
〜２μｍの銅めっきを行うが、銅めっきの厚さが０．１
　μｍより薄いと、その後に行う酸性めっき液に対して
のバリヤー効果がない。また、二〇銅めっきの厚さを２
μｍより厚くしても酸性めっき液に対するバリヤー効果
は変わらず、高価なめっき液と時間の無駄となってしま
う。

なお、本発明に用いる湿式めっきは電解めっきや無電解
めっきである。

〔実施例〕

Ｏはんだ箔 組成６３Ｓｎ−Ｐｂ 厚さ　５０μｍ ０ｐＨ６〜８の銅のめっき液およびめっき条件ビロリン
酸鋼　　　　　８０ｇ／ｌ ビロリン酸カリウム　　３００ｇ／ｌ アンモニア水　　　　　３１／１ ｐＨｓ 温度　　　　　　　　　６０℃ 陰極電流密度　　　　　３Ａ／ｄｒａ Ｏ酸性の銅のめっき液およびめっき条件硫酸銅５水塩　
　　　　９０ｇ／ｌ 硫酸　　　　　　　　　２７０ｇ／ｌ 塩業イオン　　　　　　７０ｍｇ／　１ｐＨを以下 陰極電流密度　　　　　２Ａ／ｄ＋ｕ 上記はんだ箔の片面にｐＨ８の銅のめつき液で１μｍの
銅めつきを行った後、酸性の銅のめつき液で３５μｍの
銅めっきを行った。

ここで得られたはんだクラッド材の銅の面にホットメル
ト型接着剤を塗布し、硬質のフェノール板に合わせてか
ら加熱圧着する。そしてリート幅０．５ｍｍ、ピッチ間
隔０．５ｍｍのＱＦＰが搭載できる回路をエツチングレ
ジストで描き、エツチング液でエツチングレジスト以外
の部分をエツチングした後、エツチングレジストを除去
してプリント基板を作製した。該プリント基板に松脂主
成分の液状フラックスを塗布し、所定の実装部に前記Ｑ
ＦＰを搭載して液状フラックスで仮固定後、プリント基
板をリフロー炉で加熱したところ、ＱＦＰはブリッジや
未はんだが発生することなくプリント基板とはんだ付け
されていた。

次に、はんだクラッド材を連続して製造する装置及び方
法について説明する。

はんだクラッド材の製造装置は、アンローダ１゜マスク
剤塗布装置２．無電解めつき槽３．−次水洗装置４．電
解めっき槽５９通電装置６．二次水洗装置゛７．ローダ
８から構成されでいる。

アンローダ１には厚さ２０〜１００μｍの帯状のはんだ
箔９が巻回されており、矢印方向に回転してはんだ箔を
送り出すようになっている マスク剤塗布装置２には２回転ブラシ１０が設置されて
おり、該回転ブラシを部分的に浸漬する状態にマスク材
料１１が投入されている。マスク材料としては、後工程
のめっき液が浸透しないものであれば如何なる材料でも
使用できるが、松脂をアルコールで溶解したものがめつ
き液の浸透を防止するとともに、はんだクラッド材の使
用時。

フラックスを別途供給する手間がなくなるため好適であ
る。

無電解めっき槽３内にはｐＨ６〜８の銅の無電解めっき
液１２が入れられており、はんだ箔が無電解めっき液に
浸漬される時間を長くするために上下部に多数のローラ
１３・・・が設置されていて。

上下のローラ間をはんだ箔が蛇行するようになっている
。

一次水洗装置４には、走行するはんた箔を挟む位置に多
数の噴出口を有するノズル１４．１４が設置されている
。

電解めっき槽５には酸性の銅のめっき液１５が入れられ
ており、前記無電解めっき種間様、はんだ箔を上下に蛇
行させて浸漬時間を長くするためのローラが設置されて
いる。また該電解めっき槽には蛇行するはんだ箔のめつ
き面と向かうところに陰極板１日が設置されている。

走行するはんだ箔には電気的に接している通電装置６が
設置されている。

電解めっき槽５に隣接して二次水洗装置７が設置されて
いる。

そして工程の最後には、はんだ箔に銅めっきされたはん
だクラッド材を巻きとることのできるローダ８がある。

マスク塗布装置２と無電解めつき槽３の間、及び二次水
洗装置７とローダ８の間には乾燥装置１７．１７が設置
されている。

二こで上記装置を用いたはんだクラッド材の製造方法に
ついて説明する。

アンローダｌに巻回されている厚さ２０〜１００μｍの
帯状のはんだ箔は、矢印入方向に繰り出されてマスク剤
塗布装置２上を走行し、ブラシ１０で下面にマスク剤１
１が塗布される。マスク剤は乾燥装置１７て乾燥させら
れた後、ｐＨ６〜８の銅のめっき液１２が入っている無
電解めフき槽３内に導入される。ここで用いられるｐＨ
６〜８の無電解めηき掖及びめっき条件としては次のよ
うなものがある。

Ｃｕ５Ｏ４ｈ５Ｈ２０７ｇ／Ｉ ＥＤＴＡφ２Ｎａ　　　　　　　　１５ｇ／ｌホルムア
ルデヒド（３７％）　　１０ｍ１／１水酸化ナトリウム
　　　　　　　　５ｇ／ｌシアン化カリウム　　　　　
　　　５ｐｐｍ湿潤剤　　　　　　　　　　０．２ｍｌ
／１柔軟化剤（添加剤）　　　　　　１１００ｐｐ浴温
　　　　　　　　　　　　　　　６０℃ｐＨ８ 無電解めっき槽３内では上下に蛇行するうちにマスクが
塗布されていない面に銅のめっきがなされる。ここでの
銅めっきは帆１〜２μｍの薄めつきである。銅の薄めつ
きがなされたはんだ箔は。

−次水洗装置４て無電解めっき液が水洗除去された後、
酸性の電解めっき液１５が入っている電解めっき槽５に
導入される。ここで用いられる電解めっき液及びめっき
条件は前述はんだクラッド材の製造に用いたものと同一
である。電解めつき槽内では極板１６に陽電圧、はんだ
箔に陽電圧がかけられて先に銅の薄めつきがされた面に
２０〜１００μｍの銅の電解めっきが行われる。そして
二次水洗装置７て電解めっき液が水洗除去され、乾燥装
置１７で乾燥ささせられた後、ローダ８で巻きとられる
。

〔発明の効果〕

本発明のはんだクラッド材は、均一組成のはんだと銅か
ら構成されているため、はんだクラッド材を用いたはん
だ付けがブリッジや未はんだを発生させることなく行え
るものである。

また、本発明のはんだクラット材の製造方法は、はんだ
箔に銅の厚めつきを可能としたことから、圧着法や溶融
法では得られない優れた特性の接合材料を製造できるも
のである。

さらにまた９本発明のはんだクラッド材の製造装置は、
帯状のはんだ箔に対して連続して安定した銅めっきが行
えるという優れた特長を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明はんだクラッド材の製造装置である。 １・・・アンローダ　２・・・マスク塗布装置３・・・
無電解めっき槽　４・・・−次水洗装置５・・・電解め
っき槽　６・・・通電装置７・・・二次水洗装置　８・
・・ローダ　９・・・はんだ箔１１・・・マスク材料　
１２・・・無電解銅めっき液１５・・・電解銅めっき液

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）錫０．５重量％以上、又はインジュウム５重量％
   以上からなる厚さ２０〜１００μｍのはんだ箔の片面に
   湿式めっき法で銅を２０〜１００μｍ付着させてあるこ
   とを特徴とするはんだクラッド材。
2. （２）銅のめっき面には接着剤が塗布されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のはんだクラ
   ッド材。
3. （３）錫０．５重量％以上、又はインジュウム５重量％
   以上からなる厚さ２０〜１００μｍのはんだ箔の片面に
   ｐＨ６〜８の銅のめっき液で銅を０．１〜２μｍの厚さ
   にめっきし、その後、該銅のメッキ面に酸性の銅のめっ
   き液で銅を２０〜１００μｍの厚さにめっきすることを
   特徴とするはんだクラッド材の製造方法。
4. （４）錫０．５重量％以上，又はインジュウム５重量％
   以上からなる厚さ２０〜１００μｍの帯状のはんだ箔の
   一方の面にマスク剤を塗布した後，該はんだ箔をｐＨ６
   〜８の銅の無電解めっき液中に浸漬通過させてもう一方
   の面に厚さ０．１〜２μｍの銅のめっきを行い，該はん
   だ箔を水洗後，酸性の銅の電解めっき液中に浸漬しては
   んだ箔を陰電極とし，電解めっき液中に浸漬した極板を
   陽電極としてこれらの電極に直流電圧をかけることによ
   り，はんだ箔の前記銅めっき面に２０〜１００μｍの銅
   めっきを施すことを特徴とするはんだクラッド材の製造
   方法。
5. （５）はんだ箔を巻回してあるアンローダ；走行するは
   んだ箔の片面にマスク剤を塗布することができるマスク
   剤塗布装置； ｐＨ６〜８の銅の無電解めっき液を入れてある無電解め
   っき槽； 無電解めっき液が付着したはんだ箔を水洗する一次水洗
   装置； 酸性の銅の電解めっき液を入れてあり，極板が設置され
   た電解めっき槽； 走行するはんだ箔と電気的に接している通電装置； 電解めっき液が付着したはんだ箔を水洗する二次水洗装
   置； 及び銅めっきされたはんだ箔を巻きとるローダが順次設
   置されていることを特徴とするはんだクラッド材の製造
   装置。