KR20160111958A - 알루미늄박, 이것을 사용한 전자 부품 배선 기판 및 알루미늄박의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은, 땜납에 대한 높은 밀착성을 갖는 알루미늄박을 제공하는 것에 있다. 본 발명의 알루미늄박은, Sn 및 Bi 의 적어도 일방을 함유하는 알루미늄박으로서, 알루미늄박의 전체 질량에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율은 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하이다.

Description

알루미늄박, 이것을 사용한 전자 부품 배선 기판 및 알루미늄박의 제조 방법{ALUMINUM FOIL, ELECTRONIC COMPONENT WIRING BOARD, AND ALUMINUM FOIL MANUFACTURING METHOD}

본 발명은, 알루미늄박, 이것을 사용한 전자 부품 배선 기판 및 알루미늄박의 제조 방법에 관한 것이다.

알루미늄은, 통상, 그 표면에 산화 피막이 형성되어 있다. 이 산화 피막은, 땜납과의 밀착성이 낮기 때문에, 알루미늄에 일반적인 구리용의 땜납을 사용하여 납땜을 할 수 없다. 이 때문에, 알루미늄으로 이루어지는 기재에 납땜하는 경우에는, 산화 피막을 제거할 수 있을 정도로 활성이 높은 특수한 플럭스를 사용하거나, 일본 공개특허공보 2004-263210호 (특허문헌 1) 에 개시된 바와 같이, 표면에 이종 (異種) 금속이 도금된 알루미늄을 기재로서 사용하거나 할 필요가 있다.

일본 공개특허공보 2004-263210호

그러나, 상기 활성이 높은 특수한 플럭스를 사용하는 경우, 납땜 후의 기재에 대하여 세정 처리 등을 실시함으로써, 플럭스를 제거할 필요가 있다. 이것은, 납땜 후에 남은 플럭스가 알루미늄을 부식시키는 경향이 있기 때문이다. 또, 이종 금속이 도금된 알루미늄을 사용하기 위해서는, 미리 알루미늄에 대하여 도금 처리를 실시할 필요가 있다. 이 때문에, 종래, 알루미늄에 납땜을 하기 위해서는, 구리, 은 등의 다른 금속에 비해 처리에 요하는 공정수나 시간이 증가하는 경향이 있었다.

또, 알루미늄박을 전자 부품의 배선 등으로서 이용하는 것이 기대되는데, 예를 들어 상기 알루미늄용의 활성이 높은 특수한 플럭스를 사용한 경우, 전자 부품의 실장 후에 세정 공정이 필요하게 되고, 이것에 의해 공정이 복잡해짐과 함께, 전자 부품의 문제를 일으키는 것이 우려된다.

본 발명은, 상기와 같은 현상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 일반적인 구리용의 땜납에 대해서도 높은 밀착성을 갖는 알루미늄박, 이것을 사용한 전자 부품 배선 기판 및 알루미늄박의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은, 일반적인 알루미늄용으로 개발된 활성이 높은 특수한 플럭스를 사용하거나, 알루미늄박에 도금 처리를 실시하거나 하지 않고, 알루미늄박 그 자체가 땜납에 대하여 높은 밀착성을 가질 수 있도록, 그 조성에 대하여 예의 검토를 거듭하였다.

그리고, 알루미늄박을 제조할 때에, 알루미늄 용탕 내에 Sn 및 Bi 의 적어도 일방을 혼합시킴으로써, 제조되는 알루미늄박의 땜납에 대한 밀착성이 향상될 수 있는 것을 지견하고, 더욱 예의 검토를 거듭함으로써, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명의 일 양태에 관련된 알루미늄박은, Sn 및 Bi 의 적어도 일방을 함유하는 알루미늄박으로서, 알루미늄박의 전체 질량에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율은 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하이다.

상기 알루미늄박에 있어서, 알루미늄박의 전체 표면적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 표면적의 비율은 0.01 ％ 이상 65 ％ 이하이고, 또한 합계 표면적의 비율은 Al 의 체적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 체적의 비율의 5 배 이상인 것이 바람직하다.

또, 상기 알루미늄박은 JIS-H0001 에서 규정되는 O 에서 1/4H 의 범위로 조질 (調質) 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 알루미늄박은 납땜용의 알루미늄박으로 사용할 수 있다.

또, 본 발명의 일 양태는, 상기 알루미늄박을 사용하여 제조된 전자 부품 배선 기판에도 미친다.

본 발명의 일 양태에 관련된 알루미늄박의 제조 방법은, 알루미늄 용탕을 준비하는 공정과, 알루미늄 용탕에 Sn 및 Bi 의 적어도 일방을 첨가함으로써, Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율이 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하인 혼합 용탕을 제조하는 공정과, 혼합 용탕을 사용하여 주괴 또는 주조판을 형성하는 공정과, 주괴 또는 주조판을 압연함으로써, Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율이 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하이고, 또한 JIS-H0001 에서 규정되는 3/4H 에서 H 의 범위로 조질된 알루미늄박을 제조하는 공정과, 그 조질된 알루미늄박에 대하여 230 ℃ 이상의 온도에서 열처리를 실시하여 조질하는 공정을 구비한다.

본 발명에 의하면, 일반적인 구리용의 땜납에 대해서도 높은 밀착성을 갖는 알루미늄박을 제공할 수 있다.

＜알루미늄박＞

본 실시형태에 관련된 알루미늄박은, Sn 및 Bi 의 적어도 일방을 함유하는 알루미늄박으로서, 알루미늄박의 전체 질량에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율은 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하이다.

여기서「알루미늄」이란, 99.0 질량％ 이상이 Al 로 이루어지는「순알루미늄」과, 99.0 질량％ 미만의 Al 과, 1.0 질량％ 이상의 임의의 첨가 원소로 이루어지는「알루미늄 합금」을 포함한다. 임의의 첨가 원소로는, 규소 (Si), 철 (Fe), 구리 (Cu) 등을 들 수 있고, 임의의 첨가 원소의 전체량의 상한값은 2.0 질량％ 이다.

따라서, 본 발명의「알루미늄박」에는「알루미늄 합금박」이 포함되며, 상기와 같은 함유량의 Sn 또는 Bi 또는 그 양방을 함유한다는 관점에서는,「알루미늄 합금박」이라고 할 수도 있다.

알루미늄박 중의 Sn, Bi, 임의의 첨가 원소 및 불가피 불순물의 함유량 (질량) 은, 전반사 형광 X 선 (TXRF) 법, ICP 발광 분광 분석 (ICP) 법, 유도 결합 플라즈마 질량 분석 (ICP-MS) 법 등에 의해 측정할 수 있다.

본 실시형태에 관련된 알루미늄박은, 땜납에 대한 밀착성이 종래의 알루미늄박과 비교하여 높기 때문에, 납땜하는 경우에, 일반적인 알루미늄용으로 개발된 활성이 높은 특수한 플럭스를 사용하거나, 알루미늄박에 도금 처리를 실시하거나 할 필요가 없다. 이 때문에, 높은 정밀도에서의 납땜이 가능해진다.

또한, 본 실시형태에 관련된 알루미늄박의 납땜에 사용하는「땜납」은 특별히 제한되지 않으며, 일반적으로 구리용으로서 사용되고 있는 공지된 땜납을 사용할 수 있고, 납 (Pb) 과 Sn 을 주성분으로 한 유연 (有鉛) 땜납, 납 프리의 땜납 등이 예시된다. 환경 보전의 관점에서는, 납 프리의 무연 땜납을 사용하여, 본 실시형태에 관련된 알루미늄박의 납땜이 실시되는 것이 바람직하다.

본 실시형태에 관련된 알루미늄박에 있어서, 알루미늄박의 전체 질량에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율이 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하인 경우에, 땜납과의 밀착성이 향상되는 이유는 명확하지는 않지만, 본 발명자들은 다음과 같이 추찰한다.

알루미늄박이 Sn 및 Bi 의 적어도 일방을 함유함으로써, 알루미늄박의 표면 근방에 Sn, 또는 Bi, 또는 그 양방이 존재하게 된다. 이것들이 존재하는 부분과 땜납의 밀착성이, 존재하지 않는 부분 (즉 종래의 알루미늄박) 과 땜납의 밀착성보다 양호하기 때문에, 결과적으로 알루미늄박과 땜납의 밀착성이 향상된다. 이와 같은 밀착성의 향상은, Sn 이 일반적인 유연 땜납의 성분이고, Sn 및 Bi 가 납 프리 땜납의 성분인 것이 관계되어 있다고 생각된다.

본 실시형태에 관련된 알루미늄박에 있어서, 상기 합계 질량의 비율은, 0.01 질량％ 이상 10 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 알루미늄박이 Sn 을 함유하고 Bi 를 함유하지 않는 경우에는, 상기 합계 질량은, 알루미늄박에 함유되는 Sn 의 질량에 상당하고, 알루미늄박이 Sn 을 함유하지 않고 Bi 를 함유하는 경우에는, 상기 합계 질량은, 알루미늄박에 함유되는 Bi 의 질량에 상당한다. 후술하는 합계 표면적 및 합계 체적에 대해서도 동일하다.

본 실시형태에 관련된 알루미늄박에 있어서, 알루미늄박의 전체 표면적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 표면적의 비율은, 0.01 ％ 이상 65 ％ 이하이고, 또한 이 합계 표면적의 비율은, Al 의 체적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 체적의 비율의 5 배 이상인 것이 바람직하다. 상기 합계 표면적의 비율이 0.01 ％ 미만인 경우에는, 땜납과의 밀착성이 낮아지는 경향이 있고, 65 ％ 를 초과하는 경우에는, 납땜된 알루미늄박으로부터 Sn 및 Bi 가 탈락하기 쉬워지는 경향이 있다. 또, 상기 합계 표면적의 비율이, 상기 합계 체적의 비율의 5 배 미만인 경우에는, 땜납과의 밀착성이 낮아지는 경향이 있다.

여기서,「알루미늄박의 전체 표면적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 표면적의 비율」이란, 육안에 의해, 또는 광학 현미경을 사용하여 알루미늄박을 관찰한 경우에, 관찰되는 화상의 면적 중에서 차지하는 Sn 및 Bi 의 각 면적의 합계인 합계 표면적의 비율을 의미한다. 구체적으로는, 알루미늄박을 광학 현미경을 사용하여 관찰했을 때에, 육안으로 보이는 화상 중에 종횡으로 펼쳐지는 2 차원의 면적을 알루미늄박의 표면으로 하고, 이 표면의 면적 중에서 차지하는 Sn 및 Bi 의 합계 표면적의 비율이, 알루미늄박의 전체 표면적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 표면적의 비율이 된다. 이와 같은 합계 표면적의 비율은, 육안 또는 광학 현미경에 의해 관찰되는 정도의 깊이까지를 주사형 전자 현미경 (SEM) 을 사용하여 촬상하고, 얻어진 화상의 콘트라스트에 기초한 2 치화 처리에 의해 산출할 수 있다.

또, 알루미늄박에 있어서의「Al 의 체적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 체적의 비율」이란, 다음과 같이 규정된다. 알루미늄박에 Sn 이 함유되고 Bi 가 함유되지 않는 경우, 알루미늄박에 함유되는 Al 의 질량에 대한 Sn 의 질량의 비율 (Sn/Al × 100) (％) 에 Al 의 비중 (2.7) 을 곱하고, Sn 의 비중 (7.3) 으로 나눈 수치가 상기 합계 체적의 비율이 된다. 알루미늄박에 Sn 이 함유되지 않고 Bi 가 함유되는 경우, 알루미늄박에 함유되는 Al 의 질량에 대한 Bi 의 질량의 비율 (Bi/Al × 100) (％) 에 Al 의 비중을 곱하고, Bi 의 비중 (9.8) 으로 나눈 수치가 상기 합계 체적의 비율이 된다. 알루미늄박에 Sn 및 Bi 가 함유되는 경우, 알루미늄박에 함유되는 Al 의 질량에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율 {(Sn ＋ Bi)/Al × 100} (％) 에 Al 의 비중을 곱하고, Sn 및 Bi 의 혼합물의 비중 (7.3 내지 9.8 사이에서, Sn 과 Bi 의 혼합 비율에 따라 변화된다) 으로 나눈 수치가 상기 합계 체적의 비율이 된다.

또,「알루미늄박의 전체 표면적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 표면적의 비율이, Al 의 체적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 체적의 비율의 5 배 이상」이란,「합계 표면적의 비율」을「합계 체적의 비율」로 나눈 수치 (표면적/체적) 가 5 배 이상인 것을 의미한다.

본 실시형태에 관련된 알루미늄박에 있어서, 상기 합계 표면적의 비율은, 0.1 질량％ 이상 63.5 질량％ 이하인 것이 바람직하다. 또, 상기 합계 표면적의 비율을 상기 합계 체적의 비율로 나눈 수치는, 30 배 이하인 것이 바람직하고, 10 배 이상 20 배 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 실시형태에 관련된 알루미늄박의 질별 (質別) 은, JIS-H0001 에서 규정되는 O 에서 1/4H 의 범위로 조질되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명자들은, 이와 같이 조질된 경우에, 땜납에 대한 밀착성이 충분히 높은 것을 확인하였다.

여기서, JIS-H0001 에서 규정되는「1/4H」및「O」등의 기호 (알파벳, 또는 알파벳과 숫자를 병기한 것) 는, 알루미늄박의 조질의 정도를 나타내는 것이며, 이것에 의해 알루미늄박의 경도를 알 수 있다. 본 실시형태에 관련된 알루미늄박은, 알루미늄박의 원료가 되는 주괴 또는 주조판을 압연하고, 이것을 열처리함으로써 제조되는데, 이 열처리의 온도 조건에 따라, 조질의 정도를 변경할 수 있고, 그것에 의해 그 경도를 조정할 수 있다.

「O 에서 1/4H 의 범위」로 조질된 알루미늄박이란, O 로 조질된 연질의 알루미늄박, 1/4H 로 조질된 알루미늄박, 및 조질의 정도가 O 에서 1/4H 의 범위 내에 포함되는 알루미늄박을 포함하는 의도이다. 또,「3/4H 에서 H 의 범위」로 조질된 알루미늄박이란, 3/4H 로 조질된 알루미늄박, H 로 조질된 경질 알루미늄박, 및 조질의 정도가 3/4H 에서 H 의 범위 내에 포함되는 알루미늄박을 포함하는 의도이다.

본 실시형태에 관련된 알루미늄박은, 땜납에 대한 밀착성이 높기 때문에, 납땜에 바람직하게 이용할 수 있다. 특히, 알루미늄박의 두께가 3 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하인 경우, 정밀한 전자 부품 등에 대한 납땜에 바람직하게 이용할 수 있다. 구체적인 이용 방법으로는, 알루미늄박을 전자 디바이스나 반도체 디바이스의 부품이나 배선으로서 이용하는 방법을 들 수 있다. 본 실시형태에 관련된 알루미늄박의 두께는, 보다 높은 밀착성을 발휘하는 점에서, 30 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하가 보다 바람직하고, 30 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다.

＜알루미늄박의 제조 방법＞

본 실시형태에 관련된 알루미늄박의 제조 방법은, 알루미늄 용탕을 준비하는 공정 (알루미늄 용탕 준비 공정) 과, 알루미늄 용탕에 Sn 및 Bi 의 적어도 일방을 첨가함으로써, Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율이 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하인 혼합 용탕을 제조하는 공정 (혼합 용탕 제조 공정) 과, 혼합 용탕을 사용하여 주괴 또는 주조판을 형성하는 공정 (주조 공정) 과, 주괴 또는 주조판을 압연함으로써, Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율이 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하이고, 또한 JIS-H0001 에서 규정되는 3/4H 에서 H 의 범위로 조질된 알루미늄박을 제조하는 공정 (압연 공정) 과, 그 조질된 알루미늄박을 열처리하는 공정 (열처리 공정) 을 구비한다. 이하, 각 공정에 대하여 순서대로 설명한다.

(알루미늄 용탕 준비 공정)

먼저, 알루미늄 용탕을 준비한다. 알루미늄 용탕은, 상기 서술한 순알루미늄 또는 알루미늄 합금의 융액으로 이루어진다.

(혼합 용탕 준비 공정)

다음으로, 알루미늄 용탕에 Sn 및 Bi 의 적어도 일방을 첨가함으로써, Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율이 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하인 혼합 용탕을 제조한다. 구체적으로는, 알루미늄 용탕에 대하여, 알루미늄 용탕의 질량과 Sn 및 Bi 의 합계 질량의 합에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율이 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하가 되도록, 알루미늄 용탕 내에 Sn 또는 Bi 또는 그 양방의 분말 또는 덩어리 또는 모합금을 투입하고, Sn 또는 Bi 또는 그 양방을 용해시킨다. 이 때, 알루미늄 용탕은 교반되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이 혼합 용탕 준비 공정은, 상기 알루미늄 용탕 준비 공정과 동시에 실시할 수도 있다.

(주조 공정)

다음으로, 혼합 용탕을 사용하여 주괴 또는 주조판을 형성한다. 구체적으로는, 혼합 용탕을 주형에 흘려 넣고, 이것을 냉각시킴으로써 직방체의 덩어리로서의 주괴를 제조하거나, 또는 혼합 용탕을 2 개의 냉각 롤 사이를 통과시키는 방법 등으로 급속 냉각시키고, 이것에 의해 주조판을 제조한다. 주괴 또는 주조판을 형성하기 전에, 혼합 용탕의 탈가스 처리, 필터 처리 등을 실시함으로써, 균질한 주괴 또는 주조판을 형성할 수 있다.

(압연 공정)

다음으로, 주괴 또는 주조판을 압연함으로써, Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율이 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하이고, 또한 JIS-H0001 에서 규정되는 3/4H 에서 H 의 범위로 조질된 알루미늄박을 제조한다. 구체적으로는, 상기 공정을 거쳐 얻어진 주괴의 표면을 절삭 제거한 후에 이것을 압연하거나, 또는 상기 공정을 거쳐 얻어진 주조판을 압연하고, 상기 JIS-H0001 에서 규정되는 3/4H 에서 H 의 범위로 조질된 알루미늄박을 제조한다.

(열처리 공정)

다음으로, 이상의 공정을 거친, 조질된 알루미늄박에 대하여 230 ℃ 이상의 온도에서 열처리를 실시하여, O 에서 1/4H 로 조질한 알루미늄박을 제조한다. 구체적으로는, 먼저, 조질된 알루미늄박을 노 중에 배치하고, 노 내의 온도를 실온 (25 ℃) 에서부터 230 ℃ 이상의 목적 온도까지 승온시킨다. 이 승온 속도는 특별히 제한되지 않지만, 1 시간 ∼ 24 시간 정도의 시간을 들여서 서서히 목적 온도까지 승온시키는 것이 바람직하다. 승온 후, 목적 온도를 10 분 ∼ 168 시간 유지하고, 그 후, 자연 냉각에 의해 노 내 온도를 실온 (25 ℃) 까지 저하시킨다. 단, 반드시 조질된 알루미늄박이 배치된 노의 노 내 온도를 실온까지 낮출 필요는 없고, 목적 온도를 소정 시간 유지한 직후에, 노 내로부터 알루미늄박을 꺼내도 된다.

상기 열처리에 의해, JIS-H0001 에서 규정되는 3/4H 에서 H 의 범위로 조질된 알루미늄박이 조질되고, 그 경도가 O 에서 1/4H 의 범위로 조질된 것이 된다. 즉, 본 발명의 알루미늄박이 된다.

상기 열처리에 있어서, 열처리의 온도가 230 ℃ 미만인 경우, 얻어지는 알루미늄박의 땜납에 대한 밀착성은, 상기 열처리 후의 알루미늄박과 비교하여 낮아진다. 그 이유는 명확하지는 않지만, 본 발명자들은 이하와 같이 추측한다.

본 발명자들은, 여러 가지 검토에 의해, 열처리의 온도가 230 ℃ 미만인 경우에는, 열처리 후의 알루미늄박 표면에 대한 Sn 또는 Bi 또는 그 양방의 편석이 적고, 열처리 후의 알루미늄박의 전체 표면적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 표면적의 비율이 0.01 ％ 이상 65 ％ 이하가 되기 어렵고, 또한 이 합계 표면적의 비율이, 상기 합계 체적의 비율의 5 배 이상이 되기 어려운 것을 확인하였다. 이것으로부터, 알루미늄박의 표면적에 있어서의 상기 합계 표면적의 비율이나, 표면에서의 Sn 또는 Bi 또는 그 양방의 분포 상태 등이, 알루미늄박의 땜납에 대한 밀착성에 관여하고 있고, 이것들은 열처리의 온도에 따라 변화된다고 추찰된다. 또한, 열처리의 온도가 500 ℃ 를 초과하는 경우에는, 설비 투자나 에너지 비용이 높아지기 때문에 추장되지 않는다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다.

＜실시예 1＞

이하와 같이 하여 알루미늄박을 제조하였다. 먼저, JIS-A1N90 재로 이루어지는 알루미늄 (순도 99.98 질량％ 이상) 을 용융시킨 알루미늄 용탕을 준비하였다 (알루미늄 용탕 준비 공정). 다음으로, 알루미늄 용탕에 Sn 을 투입하고, Sn 의 함유량이 10 질량％ 인 혼합 용탕을 제조하였다 (혼합 용탕 제조 공정). 그리고, 이 혼합 용탕을 사용하여 주괴를 형성하였다 (주조 공정). 다음으로, 주괴의 표면을 절삭 제거한 후, 이것을 실온 (25 ℃) 에서 냉간 압연하고, 두께 30 ㎛, 50 ㎛, 100 ㎛ 각각의 알루미늄박을 제조하였다 (압연 공정). 다음으로, 알루미늄박을 공기 분위기 중에서 400 ℃ 에서 열처리를 실시하였다. 또한, 이 알루미늄박은, 그 질별이 O 로 조질된 것이었다.

＜실시예 2 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 5＞

실시예 2 ∼ 7, 비교예 1 및 2 는, 혼합 용탕에 있어서의 Sn 의 혼합 비율을 표 1 에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 두께 30 ㎛, 50 ㎛, 100 ㎛ 의 각각의 알루미늄박을 제조하였다.

비교예 3 은, Sn 을 혼합하지 않았던 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 두께 30 ㎛, 50 ㎛, 100 ㎛ 각각의 알루미늄박을 제조하였다. 또, 비교예 4 및 비교예 5 는, 각각 JIS-A1N30 재로 이루어지는 알루미늄 (순도 99.3 질량％) 및 JIS-A8079 재로 이루어지는 알루미늄 합금 (순도 98.9 질량％) 을 사용하고, 또한 Sn 을 혼합하지 않았던 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 두께 30 ㎛, 50 ㎛, 100 ㎛ 의 각각의 알루미늄박을 제조하였다. 또한, 실시예 2 ∼ 7, 비교예 1 ∼ 5 의 알루미늄박은, 그 질별이 O 로 조질된 알루미늄박이었다.

실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 5 에서 사용한 원료가 되는 알루미늄의 종류, 알루미늄박에 있어서의 Sn 의 함유 비율, 조질의 정도, 두께에 대하여 표 1 에 나타낸다. 또한, 표 1 에 있어서 해당하는 것을 함유하지 않는 경우에는「-」를 표기하였다.

＜평가＞

실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 5 의 알루미늄박에 대하여 칩 저항을 납땜하고, 알루미늄박과 칩 저항의 밀착성을 평가하였다.

구체적으로는, 땜납 페이스트 (상품명 :「BI57 LRA-5 A M Q」, 주식회사 니혼 슈페리어사 제조) 를 준비하였다. 이 땜납 페이스트를, 알루미늄박 상에, 중심간 거리 3.5 ㎜, 각각의 직경이 2 ㎜, 각각의 중량이 1.5 ㎎ 이 되도록 도포하고, 2 점에 균일하게 걸치도록 3216 형 칩 저항을 배치하였다. 이것을, 근적외선 이미지로 (「IR-HP2-6」, 주식회사 요네쿠라 제작소 제조) 를 사용하여 가열하고 납땜을 실시하였다. 가열시의 조건은, 질소 유량을 1 ℓ/분, 최고 도달 온도를 175 ℃ ±1 ℃, 50 ℃ 에서 최고 도달 온도까지의 설정 시간을 2 분 31 초로 하였다. 또 가열 후에는 땜납이 응고될 때까지 자연 냉각으로 했지만, 약 -13 ℃/분의 냉각 속도였다.

계속해서, 알루미늄박 상에 납땜된 칩 저항에 대하여, 쉐어 강도 측정을 실시하고, 알루미늄박과 땜납을 개재하여 접합된 칩 저항의 밀착성을 평가하였다. 평가 방법은, 본드 테스터 (Nordson dage 시리즈 4000) 를 사용하여 쉐어 강도를 측정하였다. 구체적으로는, 칩 저항을 납땜한 알루미늄박을 평활한 기판에 양면 테이프로 고정시키고, 툴 이동 거리 0.3 ㎜/초로 측정을 실시하였다.

쉐어 강도는 각 샘플로 3 회 측정하여 그 평균값이 30 N 이상인 것을「A」로 하고, 또 쉐어 강도 측정 중에 칩 저항과 납땜과 알루미늄박이 각각 박리되지 않고 알루미늄박이 파단된 것을「B」로 하고, 알루미늄박이 파단되지 않고, 또한 쉐어 강도의 평균값이 30 N 미만이었던 것을「C」로 하였다. 즉, A 는 밀착성이 우수하고, B 는 알루미늄박이 파단될 정도로 충분한 강도이고 밀착성이 우수하고, C 가 가장 밀착성이 낮은 것이 된다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

또, 실시예 1 ∼ 7 및 비교예 1 ∼ 5 의 알루미늄박에 대하여, 그 표면적에서 차지하는 Sn 의 비율 (％) 을 측정하였다. 표면적에서 차지하는 Sn 의 비율에 관해서는, 주사형 전자 현미경을 사용하여 100 배의 배율로 알루미늄박의 표면을 촬상하고, 얻어진 화상의 콘트라스트에 기초한 2 치화 처리를 실시하였다. 또한, 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하는 알루미늄박의 두께 (깊이) 는, 광학 현미경에 의해 관찰되는 정도의 깊이까지로 하였다. 그리고, 백색 또는 명회색의 영역을 Sn 이 차지하는 면적으로 하고, 암회색 또는 흑색의 영역을 알루미늄이 차지하는 면적으로 하여, 알루미늄박의 표면적에서 차지하는 Sn 의 비율 (％) 을 산출하였다. 또한, 얻어진 화상에 포함되는 알루미늄박의 실제 면적은, 1.28 ㎜ × 0.96 ㎜ 이다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 을 참조하여, 실시예 1 ∼ 7 에 있어서, 알루미늄박과 칩 저항이 땜납을 개재하여 충분한 강도로 접합되어 있었던 것에 반하여, 비교예 1 ∼ 5 에 있어서, 칩 저항은 알루미늄박과 충분한 강도로 접합되어 있지 않았다. 또, 알루미늄박 상에 납땜된 땜납을 육안에 의해 관찰한 결과, 비교예 1 ∼ 5 에 있어서, 땜납은 칩 저항의 측면에만 부착되어 있었던 것에 반하여, 실시예 1 ∼ 7 에 있어서는, 땜납은 알루미늄박면 및 칩 저항의 쌍방으로 확산되어서 밀착되어 있었다. 또, 알루미늄박의 표면적에서 차지하는 Sn 의 비율 (％) 은, 비교예 1 에서는 65 ％ 를 초과하고 있고, 비교예 2 에서는 0.01 ％ 미만인 것이 확인되었다.

＜실시예 8＞

알루미늄 용탕 준비 공정에 있어서, 알루미늄에 대하여 추가로 1 질량％ 의 Cu 를 첨가한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 두께 30 ㎛, 50 ㎛, 100 ㎛ 의 알루미늄박을 제조하여, 실시예 8 의 알루미늄박을 제조하였다.

＜평가＞

실시예 8 의 알루미늄박에 대하여, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 칩 저항을 납땜하고, 쉐어 강도를 측정하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다. 또, 실시예 8 의 알루미늄박에 대하여, 그 표면적에서 차지하는 Sn 의 비율 (％) 을 측정하였다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.

표 2 를 참조하여, 실시예 8 에 있어서, 알루미늄박과 칩 저항이 땜납을 개재하여 충분한 강도로 접합되어 있었다. 또, 알루미늄박 상에 납땜된 땜납을 육안에 의해 관찰한 결과, 실시예 8 에 있어서는, 땜납은 알루미늄박면 및 칩 저항의 쌍방으로 확산되어 밀착되어 있었다.

＜실시예 9＞

혼합 용탕 제조 공정에 있어서, Sn 대신에 알루미늄에 대하여 5 질량％ 의 Bi 를 첨가한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일한 방법에 의해, 두께 30 ㎛, 50 ㎛, 100 ㎛ 의 알루미늄박을 제조하여, 실시예 9 의 알루미늄박을 제조하였다.

＜평가＞

실시예 9 의 알루미늄박에 대하여, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 칩 저항을 납땜하고, 쉐어 강도를 측정하였다. 그 결과를 표 3 에 나타낸다. 또, 실시예 9 의 알루미늄박에 대하여, 그 표면적에서 차지하는 Bi 의 비율 (％) 을 측정하였다. 그 결과를 표 3 에 나타낸다. 또한, 주사형 전자 현미경에 의해 촬상된 화상에 있어서, 백색 또는 명회색의 영역을 Bi 가 차지하는 면적으로 하고, 암회색 또는 흑색의 영역을 알루미늄이 차지하는 면적으로 하여, 알루미늄박의 표면적에서 차지하는 Bi 의 비율 (％) 을 산출하였다.

표 3 을 참조하여, 실시예 9 에 있어서, 알루미늄박과 칩 저항이 땜납을 개재하여 충분한 강도로 접합되어 있었다. 또, 알루미늄박 상에 납땜된 땜납을 육안에 의해 관찰한 결과, 실시예 9 에 있어서는, 땜납은 알루미늄박면 및 칩 저항의 쌍방으로 확산되어 밀착되어 있었다.

＜실시예 10, 11 및 비교예 6＞

열처리 공정에 있어서, 어닐링 온도를 250 ℃ 로 변경한 것 이외에는, 실시예 3 과 동일한 방법에 의해, 두께 30 ㎛, 50 ㎛, 100 ㎛ 의 알루미늄박을 제조하여, 실시예 10 의 알루미늄박을 제조하였다. 또, 열처리 공정에 있어서, 어닐링 온도를 300 ℃ 로 변경한 것 이외에는, 실시예 3 과 동일한 방법에 의해, 두께 30 ㎛, 50 ㎛, 100 ㎛ 의 알루미늄박을 제조하여, 실시예 11 의 알루미늄박을 제조하였다. 또, 열처리 공정에 있어서, 어닐링 온도를 200 ℃ 로 변경한 것 이외에는, 실시예 3 과 동일한 방법에 의해, 두께 30 ㎛, 50 ㎛, 100 ㎛ 의 알루미늄박을 제조하여, 비교예 6 의 알루미늄박을 제조하였다.

＜평가＞

실시예 10, 11 및 비교예 6 의 알루미늄박에 대하여, 실시예 1 과 동일한 방법에 의해, 칩 저항을 납땜하고, 쉐어 강도를 측정하였다. 그 결과를 표 4 에 나타낸다. 또, 실시예 10, 11 및 비교예 6 의 알루미늄박에 대하여, 그 표면적에서 차지하는 Sn 의 표면적의 비율 (％) 과, Al 의 체적에 대한 Sn 의 체적의 비율 (％) 을 산출하고, Sn 의 표면적의 비율이, Al 의 체적에 대한 Sn 의 체적의 비율 (％) 의 5 배 이상인지의 여부를 평가하였다. 그 결과를 표 4 에 나타낸다. Sn 의 표면적의 비율이, Al 의 체적에 대한 Sn 의 체적의 비율 (％) 의 5 배 이상인 것에 대하여 X 라고 표기하고, 5 배 미만인 것을 Y 라고 표기하였다.

표 4 를 참조하여, 실시예 10 및 11 에 있어서, 알루미늄박과 칩 저항이 땜납을 개재하여 충분한 강도로 접합되어 있었던 것에 반하여, 비교예 6 에 있어서, 칩 저항은 알루미늄박과 충분한 강도로 접합되어 있지 않았다. 또, 알루미늄박 상에 납땜된 땜납을 육안에 의해 관찰한 결과, 비교예 6 에 있어서, 땜납은 칩 저항의 측면에만 부착되어 있었던 것에 반하여, 실시예 10 및 11 에 있어서는, 땜납은 알루미늄박면 및 칩 저항의 쌍방으로 확산되어 밀착되어 있었다. 또, 알루미늄박의 표면적에서 차지하는 Sn 의 표면적의 비율 (％) 과, 알루미늄박의 Al 의 체적에서 차지하는 Sn 의 체적의 비율 (％) 을 비교한 결과, 비교예 6 에서는 Sn 의 표면적의 비율 (％) 이, Al 의 체적에서 차지하는 Sn 의 체적의 비율 (％) 의 5 배 미만인 것이 확인되었다.

＜실시예 12＞

실시예 6 의 두께 30 ㎛ 의 알루미늄박을, 두께 35 ㎛ 의 폴리이미드 필름에 접착제를 개재하여 첩합 (貼合) 을 실시하고, 나아가 알루미늄박의 표면에 레지스트 패턴을 인쇄하였다. 레지스트 패턴은, 선폭 1 ㎜, 선간 2 ㎜ 로 하였다. 인쇄한 알루미늄박과 폴리이미드 필름의 첩합품을 산계 에칭액에 침지하고, 레지스트 인쇄가 없는 부분의 알루미늄박을 에칭에 의해 제거한 후에 수세하여 건조시키고, 실시예 12 의 알루미늄박 구성체를 제조하였다.

＜평가＞

실시예 12 의 알루미늄박 구성체에 대하여, 에칭에 의해 남은 알루미늄의 2 개의 선에 각각 상기 땜납 페이스트를 1.5 ㎎ 씩 도포하고, 상기의 칩 저항을 배치하였다. 추가로, 실시예 1 과 동일한 방법으로 칩 저항을 납땜하고, 쉐어 강도를 측정하였다. 그 결과를 표 5 에 나타낸다.

표 5 를 참조하여, 실시예 12 에 있어서, 알루미늄박 구성체와 칩 저항이 땜납을 개재하여 충분한 강도로 접합되어 있었다. 또, 알루미늄박 구성체 상에 납땜된 땜납을 육안에 의해 관찰한 결과, 실시예 12 에 있어서는, 땜납은 알루미늄박면 및 칩 저항의 쌍방으로 확산되어 밀착되어 있었다.

이상과 같이 본 발명의 실시형태 및 실시예에 대하여 설명을 실시했지만, 상기 서술한 각 실시형태 및 실시예의 구성을 적절히 조합하는 것도 당초부터 예정하고 있다.

이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아닌 청구의 범위에 의해 나타내며, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (6)

1. Sn 및 Bi 의 적어도 일방을 함유하는 알루미늄박으로서,
   상기 알루미늄박의 전체 질량에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율은 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하인 알루미늄박.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 알루미늄박에 있어서, 상기 알루미늄박의 전체 표면적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 표면적의 비율은 0.01 ％ 이상 65 ％ 이하이고, 또한 상기 합계 표면적의 비율은 Al 의 체적에 대한 Sn 및 Bi 의 합계 체적의 비율의 5 배 이상인 알루미늄박.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 알루미늄박은 JIS-H0001 에서 규정되는 O 에서 1/4H 의 범위로 조질되어 있는 알루미늄박.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 알루미늄박은 납땜용의 알루미늄박인 알루미늄박.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 알루미늄박을 사용하여 제조된 전자 부품 배선 기판.
6. 알루미늄 용탕을 준비하는 공정과,
   상기 알루미늄 용탕에 Sn 및 Bi 의 적어도 일방을 첨가함으로써, Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율이 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하인 혼합 용탕을 제조하는 공정과,
   상기 혼합 용탕을 사용하여 주괴 또는 주조판을 형성하는 공정과,
   상기 주괴 또는 주조판을 압연함으로써, Sn 및 Bi 의 합계 질량의 비율이 0.0075 질량％ 이상 15 질량％ 이하이고, 또한 JIS-H0001 에서 규정되는 3/4H 에서 H 의 범위로 조질된 알루미늄박을 제조하는 공정과,
   상기 조질된 알루미늄박에 대하여 230 ℃ 이상의 온도에서 열처리를 실시하여 조질하는 공정을 구비하는 알루미늄박의 제조 방법.