KR100985057B1 - 전자 회로 기판으로의 땜납 분말의 부착방법 및 땜납 부착전자 회로 기판 - Google Patents

Abstract

땜납 분말의 부착방법은 전자 회로 기판의 노출된 금속 표면을 점착성 부여 화합물로 처리함으로써 점착성을 부여하여 점착부를 형성하고, 점착부에 건식 또는 습식 공정으로 땜납 분말을 부착하고, 이어서, 물, 탈산소수 또는 방청제가 첨가된 탈산소수 등의 액체 중에서 과도하게 부착된 땜납 분말을 제거하는 단계를 포함한다.

땜납 분말, 전자 회로 기판, 땜납 부착.

Description

전자 회로 기판으로의 땜납 분말의 부착방법 및 땜납 부착 전자 회로 기판{METHOD FOR ATTACHMENT OF SOLDER POWDER TO ELECTRONIC CIRCUIT BOARD AND SOLDER-ATTACHED ELECTRONIC CIRCUIT BOARD}

본 발명은 전자 회로 기판(인쇄 배선 조립체 포함)의 노출된 미세 금속면에만 땜납 분말을 정밀하게 부착시키는 방법, 상기 땜납 분말을 용융시키고, 상기 전자 회로 기판 상에 전자 부품을 장착시킬 목적으로, 상기 노출된 금속면 상에 땜납 박층을 형성하는 방법, 및 상기 땜납 부착 전자 회로 기판을 사용하는 전자 부품에 관한 것이다.

최근, 플라스틱 기판(필름일 수도 있음), 세라믹 기판 또는 플라스틱으로 코팅한 금속 기판 등의 절연 기판 상에 형성된 전자 회로 패턴을 갖는 전자 회로 기판이 개발되고 있다. IC 장치, 반도체 칩, 레지스터 및 콘덴서 등의 전자 부품을 배선면 상에 땜납함으로써 전자 회로를 구성하는 방법이 널리 채용되고 있다.

이러한 경우, 회로 패턴의 소정 부분에 전자 부품의 납 단자를 접합시키기 위해서, 일반적으로 이어지는 단계는 상기 전자 회로 기판 상에 노출된 도전성 회로 전극의 표면 상에 미리 땜납 박층을 형성하고, 땜납 페이스트 또는 플럭스를 인쇄하고, 소정의 전자 부품을 위치결정하고 장착하며, 상기 땜납 박층을 단독으로 또는 상기 땜납 박층 및 땜납 페이스트가 함께 리플로우되도록 함으로써 상기 땜납과의 접합이 완성되는 것을 포함한다.

최근, 전자 제품의 소형화를 지향하는 경향은 그것의 전자 회로에 미세 피치가 사용되도록 하고 있다. 0.3mm의 피치를 갖는 QFP(Quad Flat Package, 쿼드 플랫 패키지)형의 LSI, 및 CSP(Chip Size Package, 칩 사이즈 패키지), 및 0.15mm의 피치를 갖는 FC(Flip Chip, 플립 칩) 등의 미세 피치의 부품은 작은 면적 내에 많이 장착되어 왔다. 이러한 이유로, 상기 전자 회로 기판은 미세 피치에 따라 미세 땜납 회로 패턴이 요구되어 왔다.

전자 회로 기판 상에 땜납 필름과 함께 땜납 회로를 형성하기 위해서, 플레이팅 방법, HAL(Hot Air Leveler, 핫 에어 레벨러) 방법, 또는 땜납 분말의 페이스트를 인쇄하고 상기 페이스트를 리플로우시키는 방법을 사용할 수 있다. 상기 플레이팅 기술에 의한 땜납 회로의 제조방법은 필요한 두께로 상기 땜납층을 형성하는 것이 곤란하고, 상기 HAL 방법 및 땜납 페이스트의 인쇄를 사용하는 방법은 미세 피치 패턴으로의 응용이 곤란하다.

회로 패턴의 배열 등, 까다로운 공정을 필요로 하지 않는 땜납 회로를 형성하는 방법으로서, 전자 회로 기판의 도전성 회로 전극의 표면에 점착성 부여 화합물을 상기 표면과 반응시킴으로써 점착성을 부여하고, 땜납 분말을 점착부에 부착시키고, 이어서, 상기 전자 회로 기판을 가열함으로써 상기 땜납을 용융시키고, 접합된 회로를 형성하는 것을 포함하는 방법이 기재되어 있다(예를 들면, 일본특허공개 평7-7244 참조).

종래 기술 분야에 게시된 방법으로 인하여, 간단한 절차에 의해 미세한 땜납 회로 패턴이 형성됨으로써 신뢰성이 높은 전자 회로 기판을 제공할 수 있게 되었다. 이러한 방법은 땜납 분말을 건식 상태에서 상기 전자 회로 기판에 부착시키므로, 상기 분말이 불가피하게 정전기에 의해서 필요 부분 이외의 다른 부적절한 부분에 부착되고, 상기 전자 회로 기판의 노출된 금속 표면에도 과도하게 부착된다. 따라서, 후에 상기 과도한 땜납 분말을 효율적으로 제거하는 기술을 개발시키는 것이 바람직하다는 것이 받아들여져 왔다. 그러나, 건식 공정이 사용되는 경우, 분말 등의 비산이 발생되고, 전자 회로 기판에서 미세 피치의 사용을 방해한다. 또한, 과도하게 부착된 땜납 분말은 건식 처리 동안에 다소 산화되고, 회수된 땜납 분말의 재사용에 관한 문제를 지속적으로 일으킨다. 이러한 문제는, 특히 사용되는 땜납 분말이 아주 미세한 입자 크기를 갖는 경우에 현저하게 일어난다.

전자 회로 기판 상의 상기 노출된 금속 표면(도전성 회로 전극의 표면)을 점착성 부여 화합물로 처리하여 그곳에 점착성을 부여하고, 땜납 분말을 상기 점착부에 부착시키고, 이어서, 상기 전자 회로 기판을 가열하여 상기 땜납이 용융되고 땜납 회로가 형성됨으로써 전자 회로 기판을 제조하는 방법에서, 본 발명은 회로 패턴을 가능한 한 미세하게 실현할 수 있는 땜납 분말의 부착방법, 상기 방법에 따라서 부착된 땜납 분말을 리플로우시키는 공정에 의해 땜납 부착 전자 회로 기판을 제조하는 방법, 미세 회로 패턴을 갖고 높은 신뢰성을 나타내는 전자 회로 기판, 높은 신뢰성 및 높은 장착밀도를 실현할 수 있는 전자 부품이 장착된 전자 회로 기판, 및 땜납 분말의 부착 동안에 뚜렷한 열화를 야기하지 않는 땜납 분말의 재사용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 문제를 해결하기 위하여 근면한 노력과 연구를 행한 결과, 본 발명에 이르렀다. 구체적으로, 본 발명은 하기 항목을 개발함으로써 상기의 문제를 해결하였다.

본 발명의 제 1 실시형태는 전기 회로 기판의 노출된 금속 표면을 점착성 부여 화합물로 처리하여 그곳에 점착성이 부여되어 점착부를 형성하는 단계, 상기 점착부에 건식 또는 습식 공정으로 땜납 분말을 부착시키는 단계, 및 액체 중에서 과도하게 부착된 땜납 분말을 제거하는 단계를 포함하는 땜납 분말의 부착방법을 제공한다.

제 1 실시형태를 포함하는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 방법에서, 상기 액체는 물이다.

제 2 실시형태를 포함하는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 방법에서, 상기 물은 탈산소수이다.

제 3 실시형태를 포함하는 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 방법에서, 상기 탈산소수는 방청제가 첨가된 탈산소수이다.

본 발명의 제 5 실시형태는 전자 회로 기판을 점착성 부여 화합물로 처리하여 금속 회로의 노출부에만 점착성을 부여하여 점착부를 형성하는 단계, 상기 점착부에 건식 또는 습식 공정으로 땜납 분말을 부착시키는 단계, 이어서, 진동되는 액체 중에서 과도하게 부착된 땜납 분말을 제거하는 단계, 및 상기 얻어진 기판을 가열 용융하여 회로를 형성하는 단계를 포함하는 땜납 전자 회로 기판의 제조방법을 제공한다.

제 5 실시형태를 포함하는 본 발명의 제 6 실시형태에 따른 방법에서, 상기 전자 회로 기판 상의 금속 회로의 노출부를 점착성 부여 화합물인 나프토트리아졸계 유도체, 벤조트리아졸계 유도체, 이미다졸계 유도체, 벤조이미다졸계 유도체, 메르캅토벤조티아졸계 유도체 및 벤조티아졸 티오 지방산계 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 용액에 침지 처리 또는 도포 처리를 함으로써 점착성을 부여한다.

제 6 실시형태를 포함하는 본 발명의 제 7 실시형태에 따른 방법에서, 상기 점착부는 5초~5분의 처리 시간 동안 30~60℃의 처리 온도에서 형성된다.

제 5 실시형태를 포함하는 본 발명의 제 8 실시형태에 따른 방법에서, 상기 진동되는 액체는 초음파 진동이 부여되는 액체이다.

본 발명의 제 9 실시형태는 제 5~제 8 실시형태 중 어느 하나에 따른 방법을 사용하여 제조되는 땜납 부착 전자 회로 기판을 제공한다.

본 발명의 제 10 실시형태는 제 9 실시형태에 따른 땜납 부착 전자 회로 기판 상에 전자 부품을 장착하는 단계, 및 땜납을 리플로우시켜 상기 기판에 전자 부품을 접합시키는 단계를 포함하는 전자 부품의 장착방법을 제공한다.

본 발명의 제 11 실시형태는 제 10 실시형태에 따른 방법에 의해 제조되는 상기 전자 부품을 장착한 전자 회로 기판을 제공한다.

본 발명의 제 12 실시형태는 점착성 부여 화합물에 의한 처리로 전자 회로 기판 상의 금속 회로의 노출부에만 점착성을 부여하여 점착부를 형성하는 단계, 상기 점착부에 건식 또는 습식 공정으로 땜납 분말을 부착시키는 단계, 액체 중에서 과도하게 부착된 땜납 분말을 제거하는 단계, 제거된 땜납 분말을 회수하는 단계 및 상기 제거된 땜납 분말을 재사용하는 단계를 포함하는 땜납 부착 전자 회로 기판의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의해 고안된, 땜납 분말의 건식 부착 및 그것의 습식 제거에 의한 땜납 분말의 부착방법, 및 그 방법의 사용에 의한 전자 회로 기판의 제조방법 모두로 인하여, 간단한 공정에 의해 미세 땜납 회로 패턴을 형성하고, 회수된 땜납 분말을 재사용할 수 있게 되었다. 특히, 이러한 방법은 미세 회로 패턴이 인접한 회로 패턴 사이에서 땜납 금속에 의해 단락(short circuit)을 감소시키는 효과를 얻게 할 수 있고, 전자 회로 기판의 신뢰성을 현저하게 강화시킨다. 또한, 본 발명에 의해 고안된 전자 회로 기판의 제조방법으로 인하여, 전자 부품이 장착된 회로 기판의 소형화 및 그것에 대한 높은 신뢰성의 부여를 실현하고, 우수한 특성의 전자 기기를 제공할 수 있게 되었다.

본 발명의 대상이 되는 상기 전자 회로 기판은 플라스틱 기판, 플라스틱 필름 기판, 유리 섬유 기판, 페이퍼매트릭스 에폭시 수지 기판, 금속 시트를 세라믹 기판 상에 적층시킴으로써 형성된 기판, 금속 등의 도전성 물질을 사용하여 플라스틱 또는 세라믹으로 코팅된 금속 기재를 갖는 절연 기판 상에 회로 패턴을 형성함으로써 제조된 단면 전자 회로 기판, 양면 전자 회로 기판, 다층 전자 회로 기판, 플렉시블 전자 회로 기판 등이다.

본 발명은 상기 전자 회로 기판 상에 예를 들면, 점착성 부여 화합물로 도전성 회로 전극을 처리하여 전극 표면에 점착성을 부여하고, 상기 점착부에 땜납 분말을 부착시키고, 정전기에 의해 목적으로 하는 도전성 회로 전극 표면 이외의 부분에 부착된 과도한 땜납 분말 및 도전성 회로 전극 표면에 필요 이상의 양으로 부착된 과도한 땜납 분말을 액체 중에서 효율적으로 제거하고, 이어서 상기 전자 회로 기판을 가열하여 부착된 땜납을 용융시키고, 땜납 회로를 형성함으로써 땜납 부착 전자 회로 기판을 제조하는 방법을 포함한다.

상기 회로를 형성하기 위해 의도되는 도전성 물질로서, 대부분의 경우에 구리가 사용된다. 본 발명은 이러한 물질을 구리에 한정하지 않고, 이하에 구체적으로 기재되는 점착성 부여 화합물에 의해 표면 상에 점착성이 얻어지는 것이 가능한 도전성 물질을 사용하도록 한다. 상기 물질의 구체예로서, Ni, Sn, Ni-Au 합금, 땜납 합금 등을 함유하는 물질이 열거되어도 좋다.

본 발명에서 바람직하게 사용되는 상기 점착성 부여 화합물의 구체예로서, 나프토트리아졸계 유도체, 벤조트리아졸게 유도체, 이미다졸계 유도체, 벤조이미다졸계 유도체, 메르캅토벤조티아졸계 유도체, 및 벤조티아졸 티오 지방산계 유도체가 열거되어도 좋다. 이러한 점착성 부여 화합물이 구리에 특별하게 강한 효과를 나타내는 한편, 그것은 다른 도전성 물질에도 점착성을 부여할 수 있다.

상기 벤조트리아졸계 유도체는 일반식(1)로 나타낸어진다.

본 발명에서, 일반식(1)의 R1~R4는 독립적으로 수소 원자, 탄소수가 1~16개의 범위, 바람직하게는 5~16개의 범위 내인 알킬기, 알콕시기, F, Br, Cl, I, 시아노기, 아미노기 또는 OH기를 나타낸다.

일반식(1)에 의해 나타내어지는 벤조트리아졸계 유도체로서, 이러한 화합물은 탄소 원자수가 증가함에 따라서 점착성이 더 얻어진다.

상기 나프토트리아졸계 유도체는 일반식(2)로 나타내어진다.

본 발명에서, 일반식(2)의 R5~R10은 독립적으로 수소 원자, 탄소수가 1~16개의 범위, 바람직하게는 5~16개의 범위 내인 알킬기, 알콕시기, F, Br, Cl, I, 시아노기, 아미노기 또는 OH기를 나타낸다.

상기 이미다졸계 유도체는 일반식(3)으로 나타내어진다.

본 발명에서, 일반식(3)의 R11~R12는 독립적으로 수소 원자, 탄소수가 1~16개의 범위, 바람직하게는 5~16개의 범위 내인 알킬기, 알콕시기, F, Br, Cl, I, 시아노기, 아미노기 또는 OH기를 나타낸다.

상기 벤조이미다졸계 유도체는 일반식(4)로 나타내어진다.

본 발명에서, 일반식(4)의 R13~R17은 독립적으로 수소 원자, 탄소수가 1~16개의 범위, 바람직하게는 5~16개의 범위 내인 알킬기, 알콕시기, F, Br, Cl, I, 시아노기, 아미노기 또는 OH기를 나타낸다.

일반식(3) 및 일반식(4)로 나타내어지는 상기 이미다졸계 유도체 및 상기 벤조이미다졸계 유도체는 일반적으로 탄소 원자수가 증가함에 따라 점착성이 더 얻어진다.

메르캅토벤조티아졸계 유도체는 일반식(5)로 나타내어진다.

본 발명에서, 일반식(5)의 R18~R21은 독립적으로 수소 원자, 탄소수가 1~16개의 범위, 바람직하게는 5~16개의 범위 내인 알킬기, 알콕시기, F, Br, Cl, I, 시아노기, 아미노기 또는 OH기를 나타낸다.

상기 벤조티아졸 티오 지방산계 유도체는 일반식(6)으로 나타내어진다.

본 발명에서, 일반식(6)의 R22~R26은 독립적으로 수소 원자, 탄소수가 1~16개의 범위, 바람직하게는 1 또는 2인 알킬기, 알콕시기, F, Br, Cl, I, 시아노기, 아미노기 또는 OH기를 나타낸다.

일반식(6)으로 나타내어지는 벤조티아졸 티오 지방산계 유도체에서, R22~R26은 각각 탄소수가 1 또는 2개인 것이 바람직하다.

본 발명에서, 전자 회로 기판 상의 도전성 회로 전극의 표면에 도전성을 부여하기 위해서, 상기 점착성 부여 화합물 중 적어도 하나는 물 또는 산성수에 용해되고, 바람직하게는, 약 pH3~pH4의 약산성으로 조절된 후 첨가되어 사용된다. pH 조절을 위해 사용할 수 있는 물질로서, 상기 도전성 물질이 금속인 경우, 염산, 황산, 질산 및 인산 등의 무기산이 열거되어도 좋다. 유기산으로서, 포름산, 아세트산, 프로피온산, 말산, 옥살산, 말론산, 숙신산, 타르타르산 등이 사용될 수 있다. 점착성 부여 화합물의 농도가 엄격하게 한정되지 않더라도, 용해도 및 사용 상황에 맞게 적절하게 조절된다. 바람직하게는, 0.05질량%~20질량%의 범위 내의 농도가 일반적으로 사용하기에 용이하다. 상기 농도가 이러한 범위보다 낮은 경우, 그 부족량은 성능이 바람직하지 않음을 증명하는 사실인 완전히 만족스럽게 점착성 필름이 형성되는 것을 억제한다.

처리 온도가 실온으로부터 다소 증가되는 경우, 상기 점착성 필름은 형성 속도 및 형성량을 개선시킬 수 있다. 상기 처리 온도는 한정되지 않지만, 점착성 부여 화합물의 농도 및 금속의 종류에 따라 변하며, 일반적으로 30℃~60℃의 범위 내가 바람직하다. 처리 시간은 한정되지 않지만 공정의 효율성의 관점으로부터 상기 처리 시간이 약 5초~5분의 범위 내가 될 수 있도록 다른 조건이 조절되는 것이 바람직하다.

이러한 경우, 100~1000ppm의 농도 내의 이온으로서 존재하는 구리(1가 또는 2가)를 갖는 용액은 상기 점착성 필름의 형성 속도 및 형성량 등의 형성 효율성을 향상시키는데 바람직하다.

처리되는 상기 전자 회로 기판은 땜납을 필요로 하지 않는 도전성 회로 부품이 레지스트로 피복된 후, 예를 들면, 회로 패턴의 도전성 회로 전극 부분(기판 상에 노출된 금속 표면)만이 노출되도록 남겨진 후, 점착성 부여 화합물의 용액으로 처리되는 것이 바람직하다.

여기서, 도전성 회로의 표면으로의 점착성의 부여는 전자 회로 기판을 본원에서 사용되는 점착성 부여 화합물 용액에 침지시키거나, 상기 용액으로 코팅하거나, 상기 용액을 분사시킴으로써 이루어진다.

본 발명에 의해서 고안된 전자 회로 기판의 제조방법에서 사용되는 땜납 분말의 금속 조성의 예로서, Sn-Pb계 합금, Sn-Pb-Ag계 합금, Sn-Pb-Bi계 합금, Sn-Pb-Bi-Ag계 합금 및 Sn-Pb-Cd계 합금이 열거될 수 있다. 또한, 산업 폐기물로부터 Pb를 제거하는 최근 관점으로부터, Sn-In계 합금, Sn-Bi계 합금, In-Ag계 합금, In-Bi계 합금, Sn-Zn계 합금, Sn-Ag계 합금, Sn-Cu계 합금, Sn-Sb계 합금, Sn-Au계 합금, Sn-Bi-Ag-Cu계 합금, Sn-Ge계 합금, Sn-Bi-Cu계 합금, Sn-Cu-Sb-Ag계 합금, Sn-Ag-Zn계 합금, Sn-Cu-Ag계 합금, Sn-Bi-Sb계 합금, Sn-Bi-Sb-Zn계 합금, Sn-Bi-Cu-Zn계 합금, Sn-Ag-Sb계 합금, Sn-Ag-Sb-Zn계 합금, Sn-Ag-Cu-Zn계 합금, 및 Sn-Zn-Bi계 합금이 바람직한 예임을 입증한다.

상기 금속 조성의 구체예로서, 중심으로서 Sn 63질량% 및 Pb 37질량%(이하에 63Sn/37Pb로 나타냄)로 이루어지는 공정 땜납(eutectic solder), 및 62Sn/36Pb/2Ag, 62.6Sn/37Pb/0.4Ag, 60Sn/40Pb, 50Sn/50Pb, 30Sn/70Pb, 25Sn/75Pb, 10Sn/88Pb/2Ag, 46Sn/8Bi/46Pb, 57Sn/3Bi/40Pb, 42Sn/42Pb/14Bi/2Ag, 45Sn/40Pb/15Bi, 50Sn/32Pb/18Cd, 48Sn/52In, 43Sn/57Bi, 97In/3Ag, 58Sn/42In, 95In/5Bi, 60Sn/40Bi, 91Sn/9Zn, 96.5Sn/3.5Ag, 99.3Sn/0.7Cu, 95Sn/5Sb, 20Sn/80Au, 90Sn/10Ag, 90Sn/7.5Bi/2Ag/0.5Cu, 97Sn/3Cu, 99Sn/1Ge, 92Sn/7.5Bi/0.5Cu, 97Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag, 95.5Sn/3.5Ag/1Zn, 95.5Sn/4Cu/0.5Ag, 52Sn/45Bi/3Sb, 51Sn/45Bi/3Sb/1Zn, 85Sn/10Bi/5Sb, 84Sn/10Bi/5Sb/1Zn, 88.2Sn/10Bi/0.8Cu/1Zn, 89Sn/4Ag/7Sb, 88Sn/4Ag/7Sb/1Zn, 98Sn/1Ag/1Sb, 97Sn/1Ag/1Sb/1Zn, 91.2Sn/2Ag/0.8Cu/6Zn, 89Sn/8Zn/3Bi, 86Sn/8Zn/6Bi 및 89.1Sn/2Ag/0.9Cu/8Zn이 열거된다. 본원에서 사용되는 땜납 분말로서, 조성이 다른 땜납 분말의 2종류 이상의 혼합물이 고려될 수 있다.

본 발명의 전자 회로 기판이 상기 열거된 다른 땜납 분말 중에서 Pb가 없는 땜납, 특히 바람직하게는 Sn 및 Zn, 또는 Sn 및 Zn, 및 Bi를 함유하는 땜납으로부터 선택되는 합금 조성물을 사용하여 제조되는 경우, 그 제품은 장착 부품의 수명 연장을 촉진하고 부품의 다양성을 포함할 수 있다.

상기 땜납 분말의 입자 직경으로서, 일본 공업 규격(JIS)은 시빙(sieving)에 의해 측정되는 53~22㎛, 45~22㎛, 및 38~22㎛의 범위로 규정된다. 본 발명의 상기 땜납 분말의 입자 평균 직경의 측정을 위해서, JIS에 의해 규정된 표준 시브(sieve) 및 천칭에 의한 방법이 일반적으로 사용되어도 좋다. 또한, 현미경의 화상 분석 및 일렉트로존(electro-zone) 방법에 따른 콜 타르 카운터(coal tar counter)가 측정에 사용될 수 있다. 상기 콜 타르 카운터, "Powder Engineering Handbook"(Powder Engineering Society, second edition, pp.19-10에 따름)에서 발 행된 원리는 분산된 분말을 갖는 용액을 격막 내의 개방된 세공을 통과시키고 상기 세공의 반대측 사이의 전기 저항의 변화를 측정함으로써 분말의 입자 크기 분포를 측정하는 것이 포함되어 있다. 그러므로, 이것은 우수한 재생산성으로 입자 직경의 개수비율을 측정할 수 있다. 본 발명에 의해 고안된 땜납 분말의 입자 평균 직경은 상기 방법을 사용하여 정할 수 있다.

본 발명은 종래 건식 또는 습식 공정에 의해 미리 점착성이 제공된 전자 회로 기판으로의 땜납 분말의 부착을 행하고 액체 중에서 과도하게 부착된 땜납 분말의 제거를 행하는 것을 특징으로 한다. 상기 액체 중에서 과도하게 부착된 땜납 분말의 제거를 행함으로써, 제거 공정 중에 땜납 분말이 정전기에 의해 점착성 결여부에 부착되는 것을 방지하거나, 또는 상기 땜납 분말이 정전기에 의해 응집되는 것을 방지할 수 있게 되어 미세 피치의 회로 기판의 형성 및 미세 땜납 분말의 도입이 실현된다.

상기 땜납 분말의 부착이 건조 공정에 의해 행해지는 경우, 정전기를 띠기 쉬운 플라스틱 기판 등의 상기 전자 회로 기판은 과도하게 부착된 땜납 분말을 제거할 목적으로 플라스틱 표면이 브러시로 마찰될 때 정전기가 발생되는 경우가 있다. 상기 땜납 분말이 미세 크기를 갖는 경우, 점착성이 제공되지 않은 부분 및 부착을 필요로 하지 않는 부분에도 부착되는 경우가 있어 회로 패턴 사이의 단락의 발생을 유도한다. 본 발명은 액체 중에서 과도한 땜납 분말의 제거를 행함으로써 정전기 등에 의한 문제를 해결하였다.

미리 점착성이 제공된 상기 전자 회로 기판으로의 상기 땜납 분말의 부착이 액체 중에서 행해지는 경우, 이러한 부착은 분산된 땜납 분말을 갖는 액체 중에 침지된 인쇄 배선 조립체를 가짐으로써 이루어진다. 상기 땜납 분말의 이러한 부착은 상기 땜납 분말의 분산액에 진동, 바람직하게는 0.1Hz~수kHz의 범위 내의 진동, 특히 바람직하게는 저주파 진동을 부여하여 행하는 것이 바람직하다. 상기 액체 중에서의 땜납 분말의 부착 동안에, 상기 액체 중의 땜납 분말의 농도는 0.5~10겉보기 용적%의 범위 내가 바람직하고, 3~8겉보기 용적%의 범위 내가 보다 바람직하다.

본 발명에서, 땜납 분말의 부착에서 필요한 상기 액체로서 물을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 땜납 분말이 상기 액체 중에 용해된 산소에 의해 상기 땜납 분말이 산화되는 것을 방지하기 위하여 상기 액체로의 방청제의 첨가가 바람직하다.

건식 또는 습식 공정에 의해 과도하게 부착된 땜납 분말을 제거하는 단계에서 사용되는 상기 액체로서, 물 또는 물과 낮은 용융점을 갖는 수용성 유기 용매간에 형성되는 혼합 용매가 사용될 수 있다. 환경 오염 등의 문제를 고려하면, 바람직한 것은 물이다.

땜납 분말의 재활용이 고려되는 경우, 탈산소수 및/또는 방청제가 첨가된 물이 상기 땜납 분말이 상기 액체 중에 용해된 산소에 의해 산화되는 것을 억제하기 위해 바람직하다. 상기 탈산소수로서, 가열에 의해 탈기된 물 또는 이산화 탄소 기체 또는 질소 등의 불활성 기체로 버블링된 물이 사용될 수 있다. 상기 액체는 방청제가 첨가된 물 또는 탈산소수에 방청제가 첨가된 물이어도 좋다. 이러한 탈산소수 및/또는 방청제가 첨가된 물이 사용되는 경우, 상기 물이 회수되는 땜납 분말의 표면이 산화되는 것을 방지할 수 있으므로 회수 및 재사용이 편리하다. 상기 방청제가 사용되는 경우, 상기 방청제를 사용하는 물은 후에 세정 처리를 요구할 수 있을 것이므로, 탈산소수의 사용이 바람직하다.

본 발명에서, 상기 액체 중에서 과도한 땜납 분말의 제거는 상기 전자 회로 기판을 액체 중에 침지시키거나 상기 액체를 분사시킴으로써 행해져도 좋다. 과도한 땜납 분말의 제거는 브러시로 상기 전자 회로 기판의 표면을 털어줌으로써 행해져도 좋으나, 상기 액체에 진동, 바람직하게는 0.1Hz~수백Hz의 범위 내의 진동, 또는 초음파를 부여하는 것이 바람직하다. 상기 액체 중에서 땜납 분말의 제거시에 상기 액체 중의 상기 땜납 분말은 상기 액체의 바닥에 쉽게 침전하므로, 비산을 일으킴없이 용이하게 회수될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 땜납 분말이 산화되는 것을 방지하기 위해서, 상기 땜납 분말의 표면이 코팅되는 것이 바람직하다. 상기 땜납 분말에 사용할 수 있는 코팅제는 예를 들면, 벤조티아졸 유도체, 측쇄에 탄소수가 4~10개인 알킬기를 갖는 아민, 티오우레아, 실란 커플링제, 납, 주석, 금, 무기산염 및 유기산염이 포함된다. 상기 코팅은 상기 열거된 코팅제 중에서 적어도 하나를 사용하여 바람직하게 행해진다. 상기 유기산염으로서, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산 및 스테아르산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의해 고안된 처리 방법은 상기 땜납 프리코팅된 회로 기판(solder-precoated circuit board) 뿐만 아니라 BGA(Ball Grid Array, 볼 그리드 어레이) 접합을 위해 의도되는 범프 형성에도 효과적으로 사용될 수 있다. 물론, 이것은 본 발명에 의해 고안된 상기 전자 회로 기판에 포함된다.

상기 점착부로의 땜납 분말의 부착 및 과도한 땜납 분말의 제거가 행해진 상기 전자 회로 기판은 건조되고, 이어서, 리플로우 공정이 행해져 상기 부착된 땜납 분말의 가열 용융 및 땜납 부착 회로 기판이 형성된다. 본원에 포함된 상기 가열은 점착부에 부착되는 땜납 분말을 용융시키는데에만 요구되므로, 처리 온도 및 처리 시간은 상기 땜납 분말의 용융점 등을 고려하여 용이하게 정할 수 있다.

상기 액체 중에서 상기 전자 회로 기판으로부터 제거된 과도한 땜납 분말은 상기 액체로부터 쉽게 분리될 수 있으므로, 이것은 수집하고, 비산화 분위기 하에서 건조하고, 땜납 분말의 건조 부착 공정에서 재활용된다. 상기 건조 동안에, 환경이 허용하는 경우, 상기 땜납 분말의 표면은 상기 코팅제로 코팅되는 것이 바람직하다. 물 중에서 상기 분말을 부착하는 방법이 도입되는 경우, 상기 침전된 분말은 회수되고 첨가되어 그대로 사용된다.

본 발명에 의해 제조된 땜납 부착 전자 회로 기판은 전자 부품을 장착시키는 단계 및 땜납의 리플로우에 의해 상기 전자 부품을 접합시키는 단계를 포함하는 전자 부품의 장착방법에 이상적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 의해 제조된 땜납 부착 전자 회로 기판에, 상기 전자 부품은 인쇄 기술에 의해 상기 전자 부품이 접합되는 기판부에 땜납 페이스트를 도포하고, 상기 전자 부품을 장착시키고, 이어서 관련 성분을 가열하여 상기 땜납 페이스트의 상기 땜납 분말을 용융시키고, 상기 용융된 땜납 분말을 고체화시킴으로써 접합할 수 있다.

본 발명의 방법에 의해 얻어진 상기 전자 부품 및 땜납 부착 전자 회로 기판 을 접합시키는 방법(장착방법)으로서, 예를 들면, Surface-Mount Technology(SMT)가 사용될 수 있다. 상기 장착방법에서, 우선, 상기 땜납 페이스트는 상기 전자 회로 기판, 예를 들면, 상기 회로 패턴의 임의로 선택된 부분에 인쇄 기술로 도포된다. 그 다음, 칩 부품 및 QFP 등의 전자 부품은 상기 땜납 분말의 도포층 상에 장착되고, 그것은 리플로잉 열원에 의해 땜납과 일괄적으로 접합된다. 상기 리플로잉 열원으로서, 핫 에어 오븐, 적외선 가열로, 증기 축합 땝납 장치 및 광빔 땜납 장치가 사용될 수 있다.

본 발명의 리플로잉 공정은 땜납 합금 조성에 따라 변한다. 91Sn/9Zn, 89Sn/8Zn/3Bi 또는 86Sn/8Zn/6Bi 등의 Sn-Zn계 합금의 합금 조성의 경우, 예열 및 리플로잉으로 이루어지는 2단계 공정이 바람직하다. 이러한 공정의 조건으로서, 상기 예열 온도는 130~180℃의 범위 내이고, 130~150℃가 바람직하고, 상기 예열 시간은 60~120초의 범위 내이고, 60~90초가 바람직하고, 상기 리플로잉 온도는 210~230℃의 범위 내이고, 210~220℃가 바람직하며, 상기 리플로잉 시간은 30~60초의 범위 내이고, 30~40초가 바람직하다. 다른 타입의 합금 조성의 경우의 리플로잉 온도는 20~50℃+사용되는 합금의 용융점의 범위 내이고, 20~30℃+합금의 용융점이 바람직하다. 다른 예열 온도, 예열 시간 및 리플로잉 시간은 상기와 동일한 범위 내이어도 좋다.

상기 리플로잉 공정은 질소 또는 공기 중에서 행해질 수 있다. 상기 질소 리플로잉의 경우, 상기 산소 농도를 5겉보기 용적% 이하, 바람직하게는 0.5겉보기 용적% 이하로 설정함으로써, 공기 리플로잉에 비하여 땜납 부착 회로에 대한 땜납의 젖음성이 향상하고, 땜납 볼의 발생이 억제되어 안정된 처리가 확보될 수 있게 된다.

그 후, 상기 전자 회로 기판은 냉각되어 표면 장착이 완료된다. 이러한 장착 기술에 따른 전자 회로 기판의 제조방법에서, 상기 전자 회로 기판의 반대 표면이 접합에 사용되어도 좋다. 본 발명에 의해 고안된 전자 부품의 장착방법에서 사용될 수 있는 상기 전자 부품의 구체예로는 LSI, 레지스터, 콘덴서, 변압기, 인덕턴스, 필터, 발진기, 변환기가 열거되지만, 이들에 한정되지는 않는다.

실시예:

30㎛의 최소 전극 간격을 갖는 인쇄 배선 조립체가 제조되었다. 구리가 도전성 회로에 사용되었다.

점착성 부여 화합물 용액으로서, R12가 C₁₁H₂₃인 알킬기이고, R11이 수소 원자인 일반식(3)의 이미다졸계 화합물의 2질량% 수용액이 pH가 아세트산에 의해 약 4로 조절된 후에 사용되었다. 상기 수용액은 40℃로 가열되었고, 염산 수용액으로 전처리된 인쇄 배선 조립체는 상기 수용액에 3분 동안 침지되어 구리 회로의 표면 상에 점착 물질이 형성되었다.

이어서, 상기 인쇄 배선 조립체는 건식 방법에 의해 10㎛의 입자 평균 직경을 갖는 96.5Sn/3/5Ag 땜납 분말을 전극에 접촉시켰다. 그 후, 땜납을 필요로 하지 않는 부분에 부착된 상기 분말은 하기 표 1에 나타낸 조건하에서 제거되었다. 이어서, 상기 분말을 건식 방법에 의해 공기 제트로 블로잉하는 방법, 진동되는 탈산소 수 중에서 과도한 땜납 분말을 제거하는 방법, 및 인쇄 배선 조립체에 진동을 부여하면서 탈산소수 샤워로 상기 조립체를 세정하는 방법을 행한다.

얻어진 인쇄 배선 조립체는 240℃의 오븐에 놓여져 땜납 분말의 용융 및 상기 구리 회로의 노출부 상에 약 10㎛의 두께의 96.5Sn/3.5Ag 땜납 박층을 형성하였다. 상기 제조된 땜납 부착 인쇄 배선 조립체는 육안 검사가 행해졌다. 상기 결과는 하기 표 1에 나타내어 진다.

상기 기판 상의 금속 노출부에 점착성을 부여하고, 상기 땜납 분말을 점착부에 부착시키고, 액체 중에서 과도하게 부착된 땜납 분말을 제거하고, 과도한 분말의 제거로 얻어지는 상기 전자 회로 기판을 가열하여 땜납이 용융되어 얻어지고, 땜납 회로가 제공되는 땜납 부착 전자 회로 기판의 제조방법은 미세 크기의 인접하는 회로 패턴 사이에서 땜납 금속에 의한 단락의 발생의 감소 효과를 갖고, 현저하게 향상된 신뢰성을 나타내는 땜납 부착 전자 회로 기판의 제조를 가능하게 한다.

그 결과, 미세 회로 패턴을 갖고 신뢰성이 높은 전자 부품이 장착된 회로 기 판에 높은 신뢰성의 부여 및 소형화가 실현되고 전자 회로 기판, 높은 신뢰성 및 높은 장착 밀도를 실현하는 전자 부품이 장착된 회로 기판, 및 우수한 특성의 전자 기기를 제공할 수 있게 된다.

Claims (12)

1. 전자 회로 기판의 노출된 금속 표면을 점착성 부여 화합물로 처리함으로써 점착성을 부여하여 점착부를 형성하는 단계, 상기 점착부에 건식 또는 습식 공정으로 땜납 분말을 부착시키는 단계, 및 액체 중에서 과도하게 부착된 땜납 분말을 제거하는 단계를 포함하고, 상기 액체가 물인 것을 특징으로 하는 땜납 분말의 부착방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 물이 탈산소수인 것을 특징으로 하는 땜납 분말의 부착방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 탈산소수에 방청제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 땜납 분말의 부착방법.
5. 전자 회로 기판을 점착성 부여 화합물로 처리함으로써 금속 회로의 노출부에만 점착성을 부여하여 점착부를 형성하는 단계, 상기 점착부에 건식 또는 습식 공정으로 땜납 분말을 부착시키는 단계, 이어서, 진동하는 액체 중에서 과도하게 부착된 땜납 분말을 제거하는 단계, 및 상기 얻어진 기판을 가열 용융하여 회로를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 액체가 물인 것을 특징으로 하는 땜납 전자 회로 기판의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 전자 회로 기판 상의 금속 회로의 노출부를 점착성 부여 화합물인 나프토트리아졸계 유도체, 벤조트리아졸계 유도체, 이미다졸계 유도체, 벤조이미다졸계 유도체, 메르캅토벤조티아졸계 유도체 및 벤조티아졸 티오 지방산계 유도체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 용액에 침지 처리 또는 도포 처리를 함으로써 점착성을 부여하는 것을 특징으로 하는 땜납 전자 회로 기판의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 점착부는 5초~5분의 처리 시간 동안 30~60℃의 처리 온도에서 형성되는 것을 특징으로 하는 땜납 전자 회로 기판의 제조방법.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 진동되는 액체는 초음파 진동이 부여된 액체인 것을 특징으로 하는 땜납 전자 회로 기판의 제조방법.
9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 땜납 전자 회로 기판의 제조방법을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 땜납 부착 전자 회로 기판.
10. 제 9 항에 기재된 땜납 부착 전자 회로 기판 상에 전자 부품을 장착하는 단계, 및 땜납을 리플로우시켜 상기 기판에 상기 전자 부품을 접합시키는 단계를 포 함하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 장착방법.
11. 제 10 항에 기재된 전자 부품 장착방법에 의해 제조된 상기 전자 부품을 장착하는 것을 특징으로 하는 전자 회로 기판.
12. 점착성 부여 화합물에 의한 처리로 전자 회로 기판 상의 금속 회로의 노출부에만 점착성을 부여하여 점착부를 형성하는 단계, 상기 점착부에 건식 또는 습식 공정으로 땜납 분말을 부착시키는 단계, 액체 중에서 과도하게 부착된 땜납 분말을 제거하는 단계, 제거된 땜납 분말을 회수하는 단계 및 상기 제거된 땜납 분말을 재사용하는 단계를 포함하고, 상기 액체가 물인 것을 특징으로 하는 땜납 부착 전자 회로 기판의 제조방법.