KR20230116963A

KR20230116963A - 땜납 제품의 제조 방법, 땜납, 납땜 부품, 땜납 제품,프린트 배선판, 프린트 회로판, 선재, 납땜 제품, 플렉시블 프린트 기판, 전자 부품, 주석 성형품의 제조 방법, 주석 중간제품의 제조 방법, 주석 성형품, 주석 중간제품 및 도전부재

Info

Publication number: KR20230116963A
Application number: KR1020237025541A
Authority: KR
Inventors: 아키라 오기하라; 히사오 이시카와; 마사오 카야바
Original assignee: 이시카와 테크놀로지 라보라토리 컴퍼니 리미티드; 가부시키가이샤 카야바 오피스; 아키라 오기하라
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2020-04-09
Publication date: 2023-08-04
Also published as: US20240002979A1; MX2021012401A; EP3954794B1; CA3132711A1; EP3954794A4; CN113748221A; KR20210150453A; MX2023006895A; EP3954794A1; WO2020209330A1; MY191069A; EP3954794C0; CA3132711C; IL286988B; KR102561654B1; IL286988A; US20220025484A1; US11802322B2; MX2023006894A; SG11202111303WA

Abstract

주석을 주성분으로 하고 또한 부성분으로서 납 이외의 금속 원소로 이루어지는 무납 땜납부(21)와, 표면측에 주로 분포되어서 표면층(22)을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함하는 땜납 제품(20). 카르복실산은 탄소수가 12 이상 16 이하인 지방산인 것이 바람직하고, 팔미트산인 것이 더욱 바람직하다.

Description

땜납 제품의 제조 방법, 땜납, 납땜 부품, 땜납 제품, 프린트 배선판, 프린트 회로판, 선재, 납땜 제품, 플렉시블 프린트 기판, 전자 부품, 주석 성형품의 제조 방법, 주석 중간제품의 제조 방법, 주석 성형품, 주석 중간제품 및 도전부재 {METHOD FOR MANUFACTURING SOLDER PRODUCT, SOLDER, SOLDERED COMPONENT, SOLDER PRODUCT, PRINTED WIRING BOARD, PRINTED CIRCUIT BOARD, WIRE, SOLDERED PRODUCT, FLEXIBLE PRINTED BOARD, ELECTRONIC COMPONENT, METHOD FOR MANUFACTURING TIN MOLDED ARTICLE, METHOD FOR MANUFACTURING TIN INTERMEDIATE PRODUCT, TIN MOLDED ARTICLE, TIN INTERMEDIATE PRODUCT, AND CONDUCTIVE MEMBER}

본 발명은 땜납 제품의 제조 방법, 땜납, 납땜 부품, 땜납 제품, 프린트 배선판, 프린트 회로판, 선재, 납땜 제품, 플렉시블 프린트 기판, 전자 부품, 주석 성형품의 제조 방법, 주석 중간제품의 제조 방법, 주석 성형품, 주석 중간제품, 도전부재에 관한 것이다.

특허문헌 1에는 Sn, Ag, Cu, Ni, Sn-P 합금으로 이루어지는 각 원료를 전기로 중에서 용해해서 조정하고, 은(Ag)을 1.0∼4.0중량%, 구리(Cu)를 2.0중량% 이하, 니켈(Ni)을 0.5중량% 이하, 인(P)을 0.2중량% 이하 함유하고, 잔부는 주석(Sn) 및 불가피적 불순물로 이루어지는 (납 프리)땜납 합금을 제조하는 것이 기재되어 있다.

일본 특허 제 3296289호 공보

종래에 있어서는 납땜을 행해서 얻어진 땜납에 돌기나 혹 등의 외관문제가 생기는 일이 있었다. 또한, 특정 부위에 부착시킨 땜납과 별도의 부위에 부착시킨 다른 땜납이 일체화하는 「땜납 브리지」라고 불리는 현상이 발생하는 일이 있고, 이 경우에는 일체화한 땜납끼리의 사이에서 단락이 생기게 되어 버린다.

또한, 최근에서는 전자회로부품의 정밀화에 따라 미소한 부품을 납땜할 수 있도록 하는 것이 요구되고 있다. 구체예로서, 차세대 디스플레이의 부품 등으로서 유망한 마이크로 발광 다이오드(LED:light emitting diode)의 폭은 150㎛ 정도이다. 이 때문에 마이크로 LED 디스플레이를 제작하기 위해서는 폭이 50㎛ 정도이며 깊이가 10㎛∼15㎛ 정도의 다수의 땜납 포켓을 기판에 형성하고, 기판에 형성한 땜납 포켓에 땜납을 충전해서 다수의 마이크로 LED를 납땜하지 않으면 안된다. 이 경우, 용융한 땜납에 고형물이 포함되어 있으면, 고형물이 땜납 포켓으로부터 돌출하고, 마이크로 LED가 경사진 상태로 기판에 부착되어 버린다.

또한, 종래의 땜납 제품에 의해 납땜을 행한 경우, 유동성이 부족하기 쉽고, 이것에 의해, 땜납의 사용량이 많아지는 일이 있다. 이 경우, 예를 들면, CO₂를 보다 많이 발생하게 되어 환경부하가 커지기 쉽다.

그리고, 주석 성형품을 제조할 때의 용탕에 금속산화물 등의 산화물 등으로 이루어지는 고형물이 혼입하는 일이 있다. 이 경우, 주석 성형품을 작성할 때에 예를 들면, 굽힘 가공할 때에는 구부리기 어려워지고, 또 절삭 가공할 때에는 절삭흔인 자른 자국이 생기기 쉽다. 그 결과, 주석 성형품의 미관을 손상시키는 경우가 있다. 또한, 고형물이 혼입하면, 구부리기 어려워지고, 균열도 생기기 쉬워진다.

본 발명은 보다 미세한 납땜에 적합한 땜납 제품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 납땜을 행할 때에 땜납의 유동성이 보다 좋은 땜납 제품을 제조할 수 있는 땜납 제품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 보다 미세한 납땜을 고품질로 행할 수 있는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 경사진 상태로 접합되어 버리는 문제를 억제할 수 있는 납땜 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 납땜을 행할 때에 땜납의 유동성이 보다 좋은 땜납 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

*또한, 본 발명은 프린트 기판과 전자 부품의 접합부의 밀착도가 향상되고, 접합 강도가 향상되기 쉬운 프린트 배선판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 니켈 도금이나 금 도금이 불필요해지는 프린트 회로판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 경시 변화가 생기기 어려운 도전부재, 선재, 납땜 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 단자에 금박을 도금할 필요가 없는 플렉시블 프린트 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 부품 들뜸이나 크랙 발생을 억제할 수 있는 전자 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 산화물 등으로 이루어지는 고형물의 혼입이 보다 적고, 주석 성형품의 미관을 손상시키기 어려움과 아울러, 구부리기 쉽고, 균열도 생기기 어려운 주석 성형품의 제조 방법이나 주석 중간제품의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 미관이 우수한 주석 성형품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 구부리기 쉽고, 균열도 생기기 어려운 주석 중간제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 땜납 제품의 제조 방법은 주석을 주성분으로 하고 또한 부성분으로서 납 이외의 금속 원소를 포함하는 원재료를 가열에 의해 융해시켜서 용탕으로 하는 가열 공정과, 상기 용탕을 메시 크기가 10㎛ 이하로 설정된 필터로 여과하는 여과 공정과, 여과된 상기 용탕을 냉각에 의해 응고시키는 냉각 공정을 포함하고 있다.

이러한 땜납 제품의 제조 방법에 있어서, 상기 여과 공정에서는 상기 필터를 가열하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 여과 공정에서는 상기 필터로서 스텐레스제의 철망을 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 가열 공정에서는 상기 원재료가 상기 부성분이 되는 상기 금속 원소로서 구리를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 다른 관점에서 포착하면, 본 발명의 땜납 제품의 제조 방법은 주석을 주성분으로 하고 또한 부성분으로서 납 이외의 금속 원소를 포함하는 원재료를 가열에 의해 융해시켜서 용탕으로 하는 가열 공정과, 230℃∼260℃로 설정된 상기 용탕으로부터 10㎛ 초과가 되는 직경을 갖고 또한 상기 용탕 중에 존재하는 고형물을 취출하는 취출 공정과, 상기 고형물이 취출된 상기 용탕을 냉각에 의해 응고시키는 냉각 공정을 포함하고 있다.

이러한 땜납 제품의 제조 방법에 있어서 상기 취출 공정에서는 상기 용탕을 235℃∼250℃로 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 취출 공정에서는 상기 용탕으로부터 5㎛ 초과가 되는 상기 고형물을 취출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따른 땜납은 복수의 금속 원소를 혼합한 합금으로 이루어지는 땜납으로서, 상기 합금을 융해시킨 경우에 상기 합금의 용탕 중에 잔류하는 상기 합금 유래의 고형물 중 입경이 5㎛를 초과하는 고형물의 상기 융해 전에 있어서의 상기 합금에 대한 함유량이 0.03중량% 이하가 되는 것이다.

또한, 본 발명의 실시형태에 따른 납땜 부품은 상술한 땜납으로 접합된 것이다.

또한, 본 발명의 실시형태에 따른 땜납의 제조 방법은 복수의 금속 원소를 혼합한 합금을 융해시켜서 용탕으로 하는 공정과, 입경이 10㎛를 초과하는 상기 합금 유래의 고형물을 상기 용탕으로부터 제거하는 공정과, 상기 고형물이 제거된 후의 상기 용탕을 응고시키는 것에 의해 땜납을 제조하는 공정을 갖는 것이다.

본 발명의 땜납 제품은 주석을 주성분으로 하고 또한 부성분으로서 납 이외의 금속 원소와, 표면측에 주로 분포되어서 표면층을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함한다.

여기에서, 카르복실산은 탄소수가 12 이상 16 이하인 지방산으로 할 수 있다.

또한, 카르복실산은 팔미트산으로 할 수 있다.

또한, 부성분으로서 구리를 포함하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 땜납 제품의 제조 방법은 주석을 주성분으로 하고 또한 부성분으로서 납 이외의 금속 원소와, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함하는 원재료를 가열에 의해 융해시켜서 용탕으로 하는 가열 공정과, 용탕을 냉각에 의해 응고시킴과 아울러 카르복실산을 표면측에 석출시키는 냉각 공정을 포함한다.

여기에서, 용탕을 메시 크기가 10㎛ 이하로 설정된 필터로 여과하는 여과 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 프린트 배선판은 기판과, 기판에 땜납에 의해 납땜된 전자 부품을 구비하고, 땜납은 주석을 주성분으로 하고 또한 부성분으로서 납 이외의 금속 원소와, 표면측에 주로 분포되어서 표면층을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함한다.

또한, 본 발명의 프린트 회로판은 기판과, 기판 상에 박막형상으로 형성되고, 배선 패턴을 이루는 배선 패턴층과, 배선 패턴층 상에 박막형상으로 형성되고, 땜납을 포함하는 층인 땜납층을 구비하고, 땜납층의 땜납은 주석을 주성분으로 하고 또한 부성분으로서 납 이외의 금속 원소와, 표면측에 주로 분포되어서 표면층을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함한다.

여기에서, 땜납층에 접합한 전자 부품을 더 구비하도록 할 수 있다.

또한, 전자 부품은 땜납층에 납땜에 의해 접합하고, 납땜을 하는 땜납은 주석을 주성분으로 하고 또한 부성분으로서 납 이외의 금속 원소와, 표면측에 주로 분포되어 표면층을 형성하는 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함하도록 할 수 있다.

또한, 배선 패턴층은 구리를 포함하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 선재는 상기 땜납 제품을 적어도 일부에 포함한다.

또한, 선형상의 도체에 상기 땜납 제품이 코팅되어 있도록 할 수 있다.

그리고, 본 발명의 납땜 제품은 상기 땜납 제품을 통해 피접속부재끼리가 납땜되어 있다.

또한, 본 발명의 플렉시블 프린트 기판은 단자를 갖는 플렉시블 프린트 기판이며, 단자의 표면에 상기 땜납 제품을 피복한 것이다.

또한, 본 발명의 전자 부품은 단자를 갖는 전자 부품이며, 단자의 표면에 상기 땜납 제품을 피복한 것이다.

본 발명의 주석 성형품의 제조 방법은 주성분인 주석을 포함하는 원재료를 가열에 의해 융해시켜서 용탕으로 하는 가열 공정과, 용탕을 메시 크기가 10㎛ 이하로 설정된 필터로 여과하는 여과 공정과, 용탕을 냉각에 의해 응고시키는 냉각 공정과 주석 성형품의 형상으로 하는 성형 공정을 포함한다.

여기에서, 원재료는 주성분인 주석 외에 부성분으로서 납 및 카드뮴 이외의 금속 원소를 더 포함하도록 할 수 있다.

또한, 부성분은 은, 구리, 안티몬, 비스무트 중 적어오 하나로 할 수 있다.

또한, 성형 공정 후에 표면측에 주석 성형품을 착색하기 위한 착색층을 형성하는 착색 공정을 더 포함하도록 할 수 있다.

또한, 착색층은 금박으로 할 수 있다.

그리고, 주석 성형품은 식기로 할 수 있다.

또한, 원재료는 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 더 포함하도록 할 수 있다.

또한, 카르복실산은 팔미트산으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 주석 성형품의 제조 방법은 주성분인 주석과, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함하는 원재료를 가열에 의해 융해시켜서 용탕으로 하는 가열 공정과, 용탕을 냉각에 의해 응고시킴과 아울러 카르복실산을 표면측에 석출시키는 냉각 공정과 주석 성형품의 형상으로 하는 성형 공정을 포함한다.

여기에서, 카르복실산은 탄소수가 12 이상 16 이하인 지방산인 것으로 할 수 있다.

또한, 카르복실산은 팔미트산으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 주석 중간제품의 제조 방법은 주성분인 주석을 포함하는 원재료를 가열에 의해 융해시켜서 용탕으로 하는 가열 공정과, 용탕을 메시 크기가 10㎛ 이하로 설정된 필터로 여과하는 여과 공정과, 용탕을 냉각에 의해 응고시키는 냉각 공정을 포함한다.

또한, 본 발명의 주석 중간제품의 제조 방법은 주성분인 주석과, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함하는 원재료를 가열에 의해 융해시켜서 용탕으로 하는 가열 공정과, 용탕을 냉각에 의해 응고시킴과 아울러 카르복실산을 표면측에 석출시키는 냉각 공정을 포함한다.

그리고, 본 발명의 주석 성형품은 주성분인 주석과, 표면측에 주로 분포되어서 표면층을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함한다.

여기에서, 표면측에 주석 성형품을 착색하기 위한 착색층을 더 포함하도록 할 수 있다.

또한, 주성분인 주석 외에 부성분으로서 납 및 카드뮴 이외의 금속 원소를 더 포함하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 주석 중간제품은 주성분인 주석과, 표면측에 주로 분포되어서 표면층을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함한다.

또한, 본 발명의 도전부재는 주성분인 주석과, 표면측에 주로 분포되어서 표면층을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함한다.

또한, 본 발명의 선재는 선형상의 도체와, 선형상의 도체에 피복되고, 주성분인 주석과, 표면측에 주로 분포되어서 표면층을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함하는 피복층을 갖는다.

또한, 본 발명의 플렉시블 프린트 기판은 단자를 갖는 플렉시블 프린트 기판이며, 단자의 표면에 주성분인 주석과, 표면측에 주로 분포되어서 표면층을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 피복한 것이다.

또한, 본 발명의 전자 부품은 단자를 갖는 전자 부품이며, 단자의 표면에 주성분인 주석과, 표면측에 주로 분포되어서 표면층을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 피복한 것이다.

본 발명에 따르면, 보다 미세한 납땜에 적합한 땜납 제품의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 납땜을 행할 때에 땜납의 유동성이 보다 좋은 땜납 제품을 제조할 수 있는 땜납 제품의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 보다 미세한 납땜을 고품질로 행할 수 있다.

또한, 본 발명은 경사진 상태로 접합되어 버리는 문제를 억제할 수 있는 납땜 부품을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 납땜을 행할 때에 땜납의 유동성이 보다 좋은 땜납 제품 등을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 프린트 기판과 전자 부품의 접합부의 밀착도가 향상되고, 접합 강도가 향상되기 쉬운 프린트 배선판을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 니켈 도금이나 금 도금이 불필요하게 되는 프린트 회로판을 제공할 수 있다.

그리고, 본 발명은 경시 변화가 생기기 어려운 도전부재, 선재, 납땜 제품을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 단자에 금박을 도금할 필요가 없는 플렉시블 프린트 기판을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 부품 들뜸이나 크랙 발생을 억제할 수 있는 전자 부품을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 산화물 등으로 이루어지는 고형물의 혼입이 보다 적고, 주석 성형품의 미관을 손상시키기 어려움과 아울러, 구부리기 쉽고, 균열도 생기기 어려운 주석 성형품의 제조 방법이나 주석 중간제품의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 미관이 우수한 주석 성형품을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 구부리기 쉽고, 균열도 생기기 어려운 주석 중간제품을 제공할 수 있다.

도 1의 (a)∼(b)는 본 실시형태의 땜납 제품을 나타낸 도이다.
도 2의 (a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 1 예이다. (b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 1 예이다.
도 3의 (a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 2 예이다. (b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 2 예이다.
도 4의 (a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 3 예이다. (b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 3 예이다.
도 5의 (a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 4 예이다. (b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 4 예이다.
도 6의 (a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 5 예이다. (b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 5 예이다.
도 7의 (a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 6 예이다. (b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 6 예이다.
도 8의 (a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 7 예이다. (b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 7 예이다.
도 9의 (a)∼(b)는 기판에 납땜하기 전의 전자 부품을 나타내고 있다.
도 10의 (a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 8 예이다. (b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 8 예이다.
도 11은 전자 부품을 실장한 프린트 기판을 나타낸 도이다.
도 12는 본 실시형태의 땜납 제품의 제조 순서를 나타내는 플로우챠트이다.
도 13은 스텝 30의 여과 공정의 개요를 설명하기 위한 도이다.
도 14의 (a)는 제 1 실시형태의 주석 성형품의 제조 순서를 나타내는 플로우챠트이다. (b)는 제 2 실시형태의 주석 성형품의 제조 순서를 나타내는 플로우챠트이다.
도 15의 (a)∼(b)는 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함한 주석 성형품을 나타낸 도이다.
도 16의 (a)∼(c)는 땜납 브리지의 평가에 사용한 평가 기판의 구성을 설명하기 위한 도이다.
도 17은 실시예 1 및 비교예 3의 땜납 제품을 융해시켜서 얻은 땜납 융액에 있어서의, 온도와 점도의 관계를 나타내는 도이다.
도 18의 (a)는 실시예 1 및 비교예 3의 땜납 제품을 납땜해서 얻은 땜납에 있어서의 깊이 방향의 산소 농도 분포를 나타내는 도이며, (b)는 각 땜납 내에 있어서의 평균 산소 농도를 나타내는 도이다.
도 19는 실시예 1의 땜납 제품의 제조에 있어서, 여과 공정 후의 필터 상에 남은 잔사의 광학사진이다.
도 20은 도 19에 나타내는 잔사의 SEM사진이다.
도 21은 도 20에 나타내는 잔사에 존재하는 바늘형상체의 SEM사진이다.
도 22는 땜납 제품으로 접합된 납땜 부품의 예를 나타내는 도이다.

이하, 첨부 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 참조하는 도면에 있어서의 각 부의 크기나 두께 등은 실제의 치수와는 다른 경우가 있다.

[용어의 정의]

처음에, 본 실시형태에서 사용하는 몇개의 용어의 정의에 대해서 설명을 행한다.

(무납 땜납)

본 실시형태에 있어서의 「무납 땜납」이란 주석(Sn)을 주성분으로 함과 아울러, 납(Pb) 이외의 금속 원소를 부성분으로서 포함하는 복수의 금속 원소의 혼합물을 말한다.

여기에서, 부성분이 되는 금속 원소는 납 이외이면, 어떠한 금속 원소이어도 좋고, 예를 들면 구리(Cu), 은(Ag), 비스무트(Bi), 아연(Zn) 등을 들 수 있다. 그리고, 이들 중에서도, 저렴하게 입수하는 것이 가능한 구리를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 부성분이 되는 금속 원소는 1종류 뿐만 아니라 2종류 이상(예를 들면 은 및 구리 등)을 포함하는 것이어도 좋다.

또한, 본 실시형태의 「무납 땜납」은 「무납」이라고 칭하고는 있지만, 실제로는 불가피 불순물로서 납을 포함하고 있는 일이 있을 수 있다.

(땜납 제품)

본 실시형태에 있어서의 「땜납 제품」이란 상술한 「무납 땜납」에 의해 대상이 되는 금속재료를 접합하는 납땜에서 사용되는 것을 말한다.

여기에서, 「땜납 제품」으로서는 판형상이나 봉형상의 것(잉곳, 판, 봉), 선형상의 것(와이어), 구형상의 것(볼) 등을 들 수 있다. 또한, 땜납 제품은 플럭스를 포함하고 있어도 좋다. 따라서, 예를 들면, 미세한 땜납 분말을 플럭스로 혼련한 페이스트형상의 크림 땜납, 플럭스를 심형상으로 내포한 실형상의 실 땜납 등도 땜납 제품에 포함된다.

(땜납 원료)

본 실시형태에 있어서의 「땜납 원료」란 상술한 「땜납 제품」을 제조할 때에 그 원재료로서 사용되는 것을 말한다.

여기에서, 「땜납 원료」로서는 상술한 주성분 및 부성분을 구성하는 금속 원소 단체나, 이들의 합금 등을 들 수 있다. 또한, 「땜납 원료」로서는 상술한 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 들 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 「땜납 원료」로서 상술한 「땜납 제품」을 사용해서 납땜을 행하는 것에 따라 발생한 땜납 찌꺼기를 사용하는 일도 있다. 그리고, 이들의 「땜납 원료」(특히 땜납 찌꺼기)에는 각종 금속의 산화물이나 각종 불순물이 혼입되어 있는 일이 있을 수 있다.

(땜납)

본 실시형태에 있어서의 「땜납」이란 상술한 「땜납 제품」이 납땜에 의한 접합에 따라, 접합의 대상이 되는 금속재료측에 전이·부착된 것을 말한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 납땜 전에 있어서의 금속의 혼합물인 「땜납 제품」과 구별하기 위해서, 납땜 후에 있어서의 금속의 혼합물을 「땜납」이라고 칭하지만, 실제의 「땜납」이란 물체를 접합하기 위한 합금을 의미하고, 납땜 전의 합금인지, 납땜 후의 합금인지를 묻지 않는다.

(선재)

본 실시형태에 있어서의 「선재」란 상술한 「땜납 제품」을 적어도 일부에 포함하는 전선이다. 선재는 전체가 상술한 「땜납 제품」으로 이루어져 있어도 좋고, 일부에 상술한 「땜납 제품」을 사용하고 있어도 좋다. 일부에 사용하는 예로서는 선형상의 도체에 상술한 「땜납 제품」이 피복되어 있는 전선을 들 수 있다. 선형상의 도체는 예를 들면, 구리선이다. 즉, 이 경우, 선재는 구리선의 외표면에 상술한 「땜납 제품」이 코팅되어 있는 것이 된다. 또한, 선재로서는 피복된 「땜납 제품」의 외표면을 더욱 절연성의 피막에 의해 덮도록 해도 좋다. 절연성의 피막은 예를 들면, 수지 등으로 이루어진다. 즉 절연 전선으로 해도 좋다.

(납땜 제품)

본 실시형태에 있어서의 「납땜 제품」이란 상술한 「땜납 제품」을 통해 피접속부재끼리가 납땜되어 있는 것을 포함하는 제품을 말한다. 여기서 피접속부재는 납땜에 의해 접속되는 복수의 부재이며, 납땜할 수 있는 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 피접속부재는 예를 들면, 금속으로 이루어지는 부재, 도자기나 유리 등의 세라믹스로 이루어지는 부재 등이다. 피접속부재끼리를 납땜한 것은 예를 들면, 프린트 기판, 이 프린트 기판을 사용한 전기 제품, 펜던트나 브로치 등의 장식품, 스텐드 글라스, 금속판끼리를 납땜한 하우징 등을 들 수 있다.

(「무납 땜납」, 「땜납 제품」, 「땜납 원료」 및 「땜납」의 관계)

따라서, 본 실시형태에서는 「땜납 원료」를 사용해서 「무납 땜납」으로 구성된 「땜납 제품」을 제조하고, 또한, 이 「땜납 제품」을 사용해서 대상이 되는 금속재료에 납땜을 행하는 것에 의해, 금속재료에 「땜납」이 전이·부착하게 된다. 그리고, 이 「땜납 제품」을 사용하여 납땜되어서 제조된 제품이 「납땜 제품」이 된다.

(플렉시블 프린트 기판)

본 실시형태에 있어서의 「플렉시블 프린트 기판(FPC(Flexible Printed Circuits))」이란 가요성이 있는 프린트 기판이다. 「플렉시블 프린트 기판」은 예를 들면, 박막형상이며, 절연체의 베이스 필름 상에 접착층을 형성하고, 또한 그 위에 도체박이 접합된 구조를 이룬다. 이 「플렉시블 프린트 기판」은 커넥터 등과 접속하는 단자를 구비한다. 이 단자는 전극이라고 할 수도 있다. 그리고 이 단자는 종래는 도전박에 금박 등이 피복되는 형태가 일반적이다. 한편, 본 실시형태의 「플렉시블 프린트 기판」의 단자는 도전박의 표면에 상술한 「땜납 제품」이 피복되어 있다. 도전박은 예를 들면, 구리로 이루어지는 동박이다. 즉, 이 경우, 「플렉시블 프린트 기판」의 단자는 동박의 표면에 상술한 「땜납 제품」이 코팅되어 있는 것이 된다. 종래는 금박을 도금하기 위해서, 도금 착상부를 세정할 필요가 있고, 세정할 때에 사용하는 세정제가 세정 후에 잔존하는 경우가 있었다. 그리고 잔존한 세정제가 접촉 불량, 균열, 접합부의 열화 등의 문제의 원인이 되고 있었다. 본 실시형태에서는 단자를 미리 세정할 필요는 없이 「땜납 제품」을 피복할 수 있다. 그 때문에 세정제가 잔존하는 일이 없다. 따라서, 이러한 문제가 생기기 어렵고, 또한 CO₂삭감 효과도 기대할 수 있다. 그리고, 상세하게는 후술하지만, 본 실시형태의 「땜납 제품」을 사용한 땜납의 경우, 좁은 갭으로 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 마찬가지로 「플렉시블 프린트 기판」의 복수의 단자간의 갭에 대해서도 보다 좁게 할 수 있다.

(전자 부품)

본 실시형태에 있어서의 「전자 부품」이란 전자회로의 부품이며, 기판이나 다른 전자 부품 등과 전기적으로 접속하는 단자를 갖는다. 「전자 부품」은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 콘덴서, 저항, 센서, 반도체, 집적 회로, 커넥터, 마이크로 LED(Micro LED Display) 패널 등이다. 이 단자는 전극이라고 할 수도 있다. 그리고 이 단자는 단자의 표면에 상술한 「땜납 제품」이 피복되어 있다. 도선은 구리로 이루어지는 구리선이다. 즉, 이 경우, 「전자 부품」의 단자는 구리선의 표면에 상술한 「땜납 제품」이 코팅되어 있는 것이 된다. 그리고, 상세하게는 후술하지만, 본 실시형태의 「땜납 제품」을 사용한 땜납의 경우, 부품 들뜸이나 크랙 발생을 억제할 수 있다. 또한, 유동성이나 젖음성의 향상이나 균질한 도포량을 실현할 수 있다. 따라서, 마찬가지로 「전자 부품」의 단자에 본 실시형태의 「땜납 제품」을 피복한 경우도, 부품 들뜸이나 크랙 발생의 억제, 유동성이나 젖음성의 향상, 균질한 도포량의 실현에 효과적이다.

(용탕)

본 실시형태에 있어서의 「용탕」은 「땜납 제품」의 원재료가 되는 「땜납 원료」를 가열에 의해 융해시킨 것을 말한다.

(땜납 융액)

본 실시형태에 있어서의 「땜납 융액」은 「땜납」의 원재료가 되는 「땜납 제품」을 가열에 의해 융해시킨 것을 말한다.

[땜납 제품]

다음에 본 실시형태에 있어서의 땜납 제품에 대해서 설명을 행한다.

도 1(a)∼(b)는 본 실시형태의 땜납 제품을 나타낸 도이다.

이 중, 도 1(a)는 땜납 제품(20)을 나타내고, 도 1(b)는 도 1(a)에 나타낸 땜납 제품(20)의 표면부의 단면 확대도를 나타내고 있다.

도 1(b)에 도시하듯이, 본 실시형태의 땜납 제품(20)은 무납 땜납부(21)와, 표면층(22)을 포함한다.

무납 땜납부(21)는 주로 상술한 무납 땜납으로 이루어진다. 즉, 주석(Sn)을 주성분으로 함과 아울러, 납(Pb) 이외의 금속 원소를 부성분으로서 포함한다. 또한, 본 실시형태의 무납 땜납부(21)에는 산화물 등의 고형물이나 바늘형상 결정의 함유량이 종래보다 적다.

표면층(22)은 주로 상술한 카르복실산으로 이루어진다. 즉, 카르복실산은 땜납 제품(20)의 표면측에 주로 분포되어서 표면층(22)을 이룬다. 표면층(22)은 땜납 제품(20)의 표면 전체를 덮는다. 카르복실산은 예를 들면, 땜납 제품(20)의 표면측에 편재함으로써 표면층(22)을 형성한다.

그리고 이것에 의해, 표면층(22)은 무납 땜납부(21)의 보호층으로서의 역할을 한다. 즉, 표면층(22)은 공기 중의 산소나 수분이 무납 땜납부(21)에 도달하는 것을 억제한다. 따라서, 표면층(22)은 내산화막이나 내수막이라고 할 수도 있다. 따라서, 땜납 제품(20)이 예를 들면, 크림 땜납인 경우, 상온에서의 보존이 가능해진다. 종래는 크림 땜납은 산화나 흡습이 생기기 쉬운 점에서 냉장고 등을 사용한 저온 보존이 일반적이었다. 한편, 본 실시형태의 크림 땜납은 이것에 포함되는 땜납 분말에 표면층(22)이 존재하므로, 산화나 흡습이 생기기 어렵다. 그 때문에 상온 보존이 가능해진다. 또한, 보존 가능 기간도 길고, 로스가 발생하기 어려운 점에서 환경성능이 우수하고, CO₂삭감 효과도 기대할 수 있다.

또한, 카르복실산은 상술한 바와 같이 탄소수가 10 이상 20 이하이다. 탄소수가 10 미만이면 카르복실산이 표면층(22)을 형성하기 어려워진다. 또한, 탄소수가 20을 초과하면, 용탕 중에서 분산되기 어려워진다. 이 경우도 카르복실산이 표면층(22)을 형성하기 어려워진다.

단, 카르복실산은 탄소수가 12 이상 16 이하인 지방산인 것이 보다 바람직하다. 그리고 이 중에서도, 탄소수가 12 이상 16 이하인 1가의 지방산인 것이 더욱 바람직하다. 더욱 이 중에서도, 탄소수가 12 이상 16 이하인 1가의 포화 지방산인 것이 특히 바람직하다.

1가의 포화 지방산으로서는 탄소수 12의 라우린산(CH₃-(CH₂)₁₀-COOH), 탄소수 14의 미리스틴산(CH₃-(CH₂)₁₂-COOH), 탄소수 15의 펜타데실산(CH₃-(CH₂)₁₃-COOH), 탄소수 16의 팔미트산(CH₃-(CH₂)₁₄-COOH) 등을 들 수 있다.

그리고, 1가의 지방 중에서도, 탄소수가 16인 팔미트산인 것이 특히 바람직하다. 팔미트산은 융점 62.9℃, 비점 351℃∼352℃이며, 납땜 온도범위의 200℃∼300℃에 있어서, 용융 액상으로서 존재하고, 땜납이 고형화한 후에 표면에 고착되기 쉽다. 이 경우, 팔미트산은 무납 땜납과의 상성이 좋다라고 할 수도 있다. 또한, 납땜할 때의 땜납의 유동성이 향상된다. 탄소수가 16을 초과하는 경우, 및 탄소수가 16 미만이면 납땜 온도범위에서 용융 액상이 안되는 경우가 있다. 또한, 납땜할 때의 땜납의 유동성이 팔미트산에 비해서 낮아지기 쉽다.

팔미트산은 예를 들면, 야자유나 야자유 폐기물 중에 포함되고, 이들로부터 추출할 수 있다. 따라서, 이 점에서, 팔미트산은 식물제 재료이며, 재생 가능한 원료라고 할 수 있다. 또한, 팔미트산은 인체피부에의 영향이 적고, 안전성이 우수하다. 또한, 팔미트산은 야자유 등으로부터 추출하지 않고, 다른 원료로부터 추출해도 좋고, 화학합성에 의해 작성해도 좋다.

또한, 1가의 포화 지방산이 아닌 1가의 지방산으로서는 1가의 불포화 지방산을 들 수 있다. 이것은 예를 들면, 탄소수가 18인 올레인산(CH₃-(CH₂)₇-CH=CH-(CH₂)₇-COOH), 리놀산(CH₃-(CH₂)₄-CH=CH-CH₂-CH=CH-(CH₂)₇-COOH), 리놀렌산(CH₃-CH₂-CH=CH-CH₂-CH=CH-CH₂-CH=CH-(CH₂)₇-COOH) 등이다.

또한, 1가의 지방산이 아닌 지방산으로서는 디카르복실산인 2가의 지방산을 들 수 있다. 이것은 예를 들면, 탄소수가 10인 세바신산(HOOC-(CH₂)₈-COOH), 탄소수가 13인 트리데칸2산(HOOC-(CH₂)₁₁-COOH) 등이다.

또한, 탄소수가 12 이상 16 이하가 아니고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산으로서는 탄소수가 10인 세바신산(CH₃-(CH₂)₈-COOH), 탄소수가 18인 스테아린산(CH₃-(CH₂)₁₆-COOH), 탄소수가 20인 아라키딘산(CH₃-(CH₂)₁₈-COOH) 등을 들 수 있다.

표면층(22)의 두께는 예를 들면, 1nm 이상 1㎛ 이하이다. 또한, 표면층(22)은 예를 들면, 카르복실산의 단분자막이다. 표면층(22)이 카르복실산의 단분자막이었던 경우, 표면층(22)의 두께는 예를 들면, 1nm 이상 4nm 이하이다. 단, 단분자막으로 되지 않고, 그 결과, 이것보다 두껍게 되어도 좋다. 또한, 표면층(22)이 팔미트산의 단분자막이었을 때는 표면층(22)의 두께는 약 2.5nm이다.

[땜납]

다음에 본 실시형태에 있어서의 땜납에 대해서 설명을 행한다. 여기에서는 본 실시형태의 땜납이 사용된 프린트 기판에 대해서 설명을 행한다.

또한, 이하에서 설명하는 종래의 땜납은 구리를 0.7wt.%로 하고 잔부를 주석으로 한 조성을 갖는 무납 땜납이다. 그리고, 본 실시의 땜납은 이것에 상기 카르복실산을 포함하는 무납 땜납이다.

도 2(a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 1 예이다. 또한, 도 2(b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 1 예이다.

여기에서는 프린트 배선판 상에서 땜납에 의해 소정의 전극폭(F) 및 소정의 갭(G)으로 복수의 패턴(P)을 형성한 경우를 나타내고 있다. 이 경우, 전극폭(F)은 10㎛이다. 또한, 소정의 갭(G)은 5㎛, 10㎛, 20㎛, 40㎛, 80㎛, 160㎛, 320㎛로 하고 있다. 그리고, 도 2(a)는 종래의 땜납(20a)에 의해, 각 패턴(P)을 형성한 경우를 나타내고, 도 2(b)는 본 실시형태의 땜납 제품(20)을 사용한 땜납(20b)에 의해, 각 패턴(P)을 형성한 경우를 나타내고 있다.

도 2(a) 및 도 2(b)를 비교하면, 도 2(a)의 땜납(20a)은 갭(G)이 20㎛ 이하에서는 인접하는 패턴(P)끼리가 단락된다. 즉, 소위 땜납 브리지(Br)가 발생한다. 그것에 비해, 도 2(b)의 땜납(20b)은 모든 패턴(P)을 형성할 수 있다. 즉, 예를 들면, 전자 부품의 전극을 납땜하는 경우 등은 전극끼리의 간격이 좁아도, 단락되지 않고 납땜할 수 있는 것을 의미한다. 이것은 종래의 땜납(20a)에는 산화물 등의 고형물이나 바늘형상 결정이 포함되고, 본 실시형태의 땜납(20b)에는 이 고형물이나 바늘형상 결정이 소량인 점에 기인한다. 즉, 종래의 땜납(20a)에서는 고형물이나 바늘형상 결정이 보다 많이 포함됨으로써, 좁은 갭(G)으로 패턴(P)을 형성하는 것이 곤란하다. 한편, 본 실시형태의 땜납(20a)에서는 고형물이나 바늘형상 결정이 소량인 것에 의해, 좁은 갭(G)으로 패턴(P)을 형성하는 것이 보다 용이하게 된다.

또한, 본 실시형태의 땜납 제품(20)의 특징점의 하나로서, 땜납 제품(20)을 사용한 땜납은 유동성이 좋고, 프린트 배선에의 젖음성이 종래보다 좋은 것을 들 수 있다. 그 때문에 땜납이 패턴(P)으로부터 돌출되는 것이 발생하기 어렵다.

도 3(a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 2 예이다. 또한, 도 3(b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 2 예이다.

여기에서는 기판(111)의 패드(111a)에 전자 부품(112)의 전극(112a)을 납땜한 경우를 나타내고 있다. 그리고, 도 3(a)는 종래의 땜납(20a)에 의해 납땜을 한 경우를 나타내고, 도 3(b)는 본 실시형태의 땜납 제품(20)을 사용한 땜납(20b)에 의해 납땜을 한 경우를 나타내고 있다. 또한, 땜납(20a, 20b)의 부착을 방지하기 위한 솔더레지스트(250)가 형성되어 있다. 솔더레지스트(250) 이외의 개소에 땜납(20a, 20b)이 부착된다. 또한, 솔더레지스트(250)의 작용에 대해서는 이후 설명하는 예에서도 동일하다.

또한, 본 실시형태의 땜납 제품(20)은 도 2의 경우와 마찬가지로, 유동성이 좋고, 패드(111a)나 전극(112a)에의 젖음성이 종래보다 좋다. 따라서, 도 3(a) 및 도 3(b)를 비교하면, 도 3(a)의 땜납(20a)은 유동성이 나쁘고, 패드(111a)나 전극(112a)에의 젖음성이 나쁘기 때문에, 땜납(20a)의 부착량을 많게 하지 않으면, 이들이 접합하지 않는다. 그것에 반해, 도 3(b)의 땜납(20b)은 유동성이 좋고, 패드(111a)나 전극(112a)에의 젖음성이 좋기 때문에, 땜납(20b)의 부착량이 적어도 이들이 접합한다. 따라서, 납땜시의 땜납(20b)의 사용량이 저감된다. 그 때문에 CO₂ 삭감 효과도 기대할 수 있다.

도 4(a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 3 예이다. 또한, 도 4(b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 3 예이다.

여기에서는 기판(111)의 패드(111a) 상에 땜납을 코팅한 경우를 나타내고 있다. 도 4(a) 및 도 4(b)를 비교하면, 도 4(a)는 종래의 땜납(20a)에 의해 코팅을 한 경우를 나타내고, 도 4(b)는 본 실시형태의 땜납 제품(20)을 사용한 땜납(20b)에 의해 코팅한 경우를 나타내고 있다.

도 4(a) 및 도 4(b)를 비교하면, 도 4(a)의 땜납(20a)보다 도 4(b)의 땜납(20b)의 쪽이 표면이 매끄럽게 된다. 이것은 땜납(20a)보다 땜납(20b)의 쪽이 유동성이 좋고, 패드(111a)에의 젖음성이 좋은 것, 또한, 산화물 등의 고형물이나 바늘형상 결정이 소량인 것에 기인한다.

도 5(a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 4 예이다. 또한, 도 5(b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 4 예이다.

여기에서는 기판(111)의 패드(111a)에 전자 부품(112)의 전극(112a)을 납땜함과 아울러, 패드(111a) 및 전극(112a)을 땜납으로 코팅한 경우를 나타내고 있다. 그리고, 도 5(a)는 종래의 땜납(20a)에 의해 납땜을 한 경우를 나타내고, 도 5(b)는 본 실시형태의 땜납 제품(20)을 사용한 땜납(20b)에 의해 납땜을 한 경우를 나타내고 있다.

도 5(a) 및 도 5(b)를 비교하면, 도 5(a)의 땜납(20a)은 유동성이 나쁘고, 패드(111a)나 전극(112a)에의 젖음성이 나쁘기 때문에, 땜납(20a)의 부착량을 많게 하지 않으면, 이들이 접합하고, 또한, 코팅할 수 없다. 그것에 반해, 도 5(b)의 땜납(20b)은 유동성이 좋고, 패드(111a)나 전극(112a)에의 젖음성이 좋기 때문에, 땜납(20b)의 부착량이 적어도 이들이 접합하고, 또한 코팅된다.

도 6(a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 5 예이다. 또한, 도 6(b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 5 예이다.

여기에서는 기판(111)의 패드(111a)에 전자 부품(112)의 전극(112a)을 납땜한 상태를 나타내고 있다. 그리고, 도 6(a)는 종래의 땜납(20a)에 의해 납땜을 한 경우를 나타내고, 도 6(b)는 본 실시형태의 땜납 제품(20)을 사용한 땜납(20b)에 의해 납땜을 한 경우를 나타내고 있다.

도 6(a) 및 도 6(b)를 비교하면, 도 6(a)의 땜납(20a)은 그 양이 보다 많기 때문에, 산화물 등의 고형물, 바늘형상 결정, 보이드(Df)가 포함되기 쉽다. 이에 반해, 도 6(b)의 땜납(20b)은 그 양이 도 6(a)의 경우에 비해 적기 때문에, 산화물 등의 고형물, 바늘형상 결정, 보이드(Df)가 포함되기 어렵다.

또한, 산화물 등의 고형물, 바늘형상 결정, 보이드(Df)가 포함되기 어려운 점에서 접합 강도에 대해서도 땜납(20a)보다 땜납(20b)의 쪽이 높아진다.

도 7(a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 6 예이다. 또한, 도 7(b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 6 예이다.

여기에서는 기판(111)의 패드(111a)에 전자 부품(112)의 전극(112a)을 납땜한 상태를 나타내고 있다. 이 경우, 납땜 후의 경시 변화에 대해서 도시하고 있다. 그리고, 도 7(a)는 종래의 땜납(20a)에 의해 납땜을 한 경우를 나타내고, 도 7(b)는 본 실시형태의 땜납 제품(20)을 사용한 땜납(20b)에 의해 납땜을 한 경우를 나타내고 있다.

도 7(a) 및 도 7(b)를 비교하면, 도 7(a)의 땜납(20a)은 크랙(Kr)이 생기기 쉽다. 이것은 땜납(20a)에 진동이 가해지거나, 온도변화에 의한 팽창, 수축이 생겼을 때에 산화물 등의 고형물, 바늘형상 결정, 보이드(Df)가 포함되면, 크랙(Kr)이 발생하기 쉬운 것에 기인한다. 즉, 프린트 기판 등에 교대 하중이 발생하고, 장기적으로 열화가 생긴 결과, 땜납의 도체환경이 파단에 일러 도통기능이 소실하는 것이 우려된다. 그리고, 크랙(Kr)이 발생함으로써, 땜납(20a)이 산화되기 쉽다. 이에 반해, 도 7(b)의 땜납(20b)은 산화물 등의 고형물, 바늘형상 결정, 보이드(Df)가 포함되기 어렵다. 따라서, 크랙(Kr)이 생기기 어렵고, 그 결과, 경시 변화가 생기기 어렵다. 그리고, 크랙(Kr)이 생기기 어렵기 때문에, 땜납(20b)이 산화되기 어렵다. 또한, 땜납(20b)의 표면에서는 도 1(b)에서 설명한 경우와 마찬가지로 카르복실산이 표면층(22)을 형성한다. 따라서, 표면층(22)이 내산화막이 되고, 땜납(20b)의 산화가 억제되고, 땜납(20b)에 경시 변화가 더욱 생기기 어렵다.

종래, 납땜시에, 산소를 배제한 질소 환경하에서 행하는 질소 리플로우 장치로 행하는 경우가 있다. 이 방법에서는 납땜시에, 땜납의 산화물인 드로스의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 도 2에 설명한 바와 같은 좁은 피치(P)로 납땜을 하는 경우에 개선을 기대할 수 있다. 그러나, 본 실시형태의 땜납(20b)의 수준까지 개선하는 것은 곤란하다. 또한, 종래의 땜납에는 고형물이나 바늘형상 결정이 포함되는 점에서 상기 크랙(Kr)의 억제에는 효과가 없다. 또한, 표면층(22)이 없기 때문에, 산화에 의한 경시 변화의 억제에도 효과가 없다.

또한, 본 실시형태의 땜납(20b)을 형성하는데에 질소 리플로우 장치로 행하는 것을 배제하는 것은 아니고, 이 장치를 사용하지 않는 경우에 비해서 드로스의 발생의 추가적인 억제를 기대할 수 있다.

도 8(a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 7 예이다. 또한, 도 8(b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 7 예이다.

여기에서는 기판(111)의 패드(111a)에 전자 부품(112)의 전극(112a)을 납땜한 상태를 나타내고 있다. 그리고, 도 8(a)는 종래의 땜납(20a)에 의해 납땜을 한 경우를 나타내고, 도 8(b)는 본 실시형태의 땜납 제품(20)을 사용한 땜납(20b)에 의해 납땜을 한 경우를 나타내고 있다.

도 8(a) 및 도 8(b)를 비교하면, 도 8(a)의 땜납(20a)은 산화물 등의 고형물, 바늘형상 결정, 보이드(Df)가 포함된다, 따라서, 이것에 기인해서 전자 부품(112)이 기판(111)으로부터 떠오르는 부품 들뜸이 발생하기 쉽다. 이에 반해, 도 8(b)의 땜납(20b)은 산화물 등의 고형물, 바늘형상 결정, 보이드(Df)가 포함되기 어렵다. 따라서, 부품 들뜸이 발생하기 어렵다.

또한, 도 9(a)∼(b)는 기판(111)에 납땜하기 전의 전자 부품(112)을 나타내고 있다.

여기에서는 전자 부품(112)은 전극(112a)에 미리 땜납을 코팅한 경우를 나타내고 있다. 그리고 이 상태로부터, 전자 부품(112)을 도 8에서 나타낸 바와 같이 더욱 납땜하여 기판(111)과 접합시키는 경우가 있다.

이 중, 도 9(a)는 종래의 땜납(20a)에 의해 코팅을 한 경우를 나타내고, 도 9(b)는 본 실시형태의 땜납 제품(20)을 사용한 땜납(20b)에 의해 코팅을 한 경우를 나타내고 있다.

도 9(a) 및 도 9(b)를 비교하면, 도 9(a)의 땜납(20a)보다 도 9(b)의 땜납(20b)의 쪽이 표면이 매끄러워진다. 이것은 땜납(20a)보다 땜납(20b)의 쪽이 유동성이 좋고, 패드(111a)에의 젖음성이 좋은 것에 기인한다.

그리고, 도 9(b)의 땜납(20b)의 쪽이 도 9(a)의 땜납(20a)보다, 보다 균질하게 땜납(20b)이 코팅되므로, 부품 들뜸이 발생하기 어렵고, 보이드(Df)나 크랙(Kr)이 생기기 어려워진다.

도 10(a)는 종래의 땜납의 상태를 나타낸 제 8 예이다. 또한, 도 9(b)는 본 실시형태의 땜납의 상태를 나타낸 제 8 예이다.

여기에서는 전자 부품을 실장하기 전의 프린트 기판에 대해서 나타내고 있다. 이 프린트 기판은 프린트 회로판이라고도 한다. 그리고, 도 10(a)는 종래의 프린트 기판(200)을 나타내고, 도 10(b)는 본 실시형태의 땜납 제품(20)을 사용한 프린트 기판(200)을 나타내고 있다.

도 10(a)에 나타낸 종래의 프린트 기판(200)은 기판(210) 위에 배선 패턴으로서 구리 패턴(220)이 실시된다. 이 구리 패턴(220)은 기판(210) 상에 박막형상으로 형성되고, 배선 패턴을 이루는 배선 패턴층의 일례이다. 그리고, 구리 패턴(220) 상에 니켈 도금(230)과, 금 도금(메시 크기)이 적층한다. 또한, 땜납(20a)의 부착을 방지하기 위한 솔더레지스트(250)가 형성되어 있다. 니켈 도금(230) 및 금 도금(240)은 프린트 기판(200)의 내구성 향상을 위해서 형성된다.

도 10(b)에 나타낸 본 실시형태의 프린트 기판(200)은 기판(210) 위에 회로 패턴으로서 구리 패턴(220)이 실시되고, 솔더레지스트(250)가 형성되는 점에서는 도 10(a)와 동일하다. 이에 반해, 본 실시형태의 프린트 기판(200)은 구리 패턴(220) 상에 땜납 코트(260)가 코팅되는 점에서 다르다. 땜납 코트(260)는 땜납(20b)으로 이루어진다. 땜납 코트(260)는 구리 패턴(220) 상에 박막형상으로 형성되고, 땜납을 포함하는 층인 땜납층의 일례이다.

즉, 본 실시형태의 프린트 기판(200)은 니켈 도금(230) 및 금 도금(240)이 불필요하며, 이들보다 저렴한 땜납 코트(260)로 대용할 수 있다. 본 실시형태의 땜납 코트(260)는 땜납(20b)으로 이루어지므로, 산화물 등의 고형물, 바늘형상 결정, 보이드(Df)가 포함되기 어렵다. 또한, 땜납 코트(260)에는 표면층(22)이 보호층으로서 형성되는 점에서 경시 변화가 생기기 어렵고, 프린트 기판(200)의 경시 변화가 생기기 어렵다. 따라서, 니켈 도금(230) 및 금 도금(240)이 불필요하게 된다.

또한, 본 실시형태의 프린트 기판(200)은 전자 부품(112)을 더 실장한 것이어도 좋다. 이 프린트 기판은 프린트 배선판이라고도 한다.

도 11은 전자 부품(112)을 실장한 프린트 기판(200)을 나타낸 도이다.

이 경우, 전자 부품(112)은 땜납 코트(260)에 납땜에 의해 접합하는 경우를 나타내고 있다. 구체적으로는 전자 부품(112)의 전극(112a)이 땜납(20b)에 의해 납땜되고, 땜납 코트(260)에 접합한다. 또한 이 경우, 땜납(20b)에 의한 납땜시에, 땜납(20b)과 땜납 코트(260)는 쌍방 모두 일단 용융한 후, 일체화해서 고형화한다. 따라서, 도시하듯이, 이들의 구별은 되지 않게 된다. 또한 이 경우, 땜납 코트(260)를 구성하는 땜납(20b)과 납땜하는 땜납(20b)은 같은 조성이어도 좋고, 상술한 범위내이면, 다른 조성이어도 좋다. 단, 조성에 관계없이 조대화한 고형물이나 바늘형상 결정을 포함하지 않는 땜납 코트(260)나 땜납(20b)의 쪽이 접합 강도가 향상되기 쉽다.

또한, 도 10(a)에 나타낸 종래의 프린트 기판(200)에 대해서, 전자 부품(112)을 땜납(20b)에 의해 접합하도록 해도 좋다. 이 경우, 전자 부품(112)을 장착하기 전의 프린트 기판(200)은 종래와 같지만, 납땜시에, 본 실시형태의 땜납(20b)을 사용함으로써, 접합 강도가 향상되고, 경시 변화가 생기기 어려워진다. 즉, 땜납(20b)은 종래의 땜납(20a)에 대해서, 산화물 등의 고형물, 바늘형상 결정, 보이드(Df) 등이 포함되기 어렵다. 그 때문에 프린트 기판(200)과 전자 부품(112)의 접합부의 밀착도가 향상되고, 접합 강도가 향상되기 쉽다. 그리고 그 결과, 경시 변화가 생기기 어렵다.

[땜납 제품(20)의 제조 방법]

다음에 본 실시형태에 있어서의 땜납 제품(20)의 제조 방법에 대해서 설명을 행한다.

도 12는 본 실시형태의 땜납 제품(20)의 제조 순서를 나타내는 플로우챠트이다.

여기에서는 우선, 땜납 제품(20)의 원재료가 되는 땜납 원료를 준비하는 준비 공정을 실행한다(스텝 10).

스텝 10에서는 땜납 원료로서 주석을 주성분으로 하고, 납 이외의 금속 원소를 포함하는 땜납 원료를 준비한다. 이 때, 각 금속 원소의 조성비는 기본적으로, 목표로 하는 땜납 제품(20)에서의 조성비와 같게 하는 것이 바람직하다. 또한, 스텝 10에서 준비되는 땜납 원료에는 실제로는 불가피 불순물로서 납이 포함되어 있을 수 있다. 또한, 스텝 10에서는 땜납 원료로서 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 준비한다.

다음에 스텝 10에서 준비한 땜납 원료를 가열하고, 땜납 원료를 융해시켜서 용탕으로 하는 가열 공정을 실행한다(스텝 20).

스텝 20에서는 상술한 땜납 원료가 융해되는 것이라면, 그 온도에 대해서는 적당히 설정해도 상관없지만, 소위 무납 땜납으로 이루어지는 땜납 제품(20)을 제조하는 경우에는 300℃∼400℃ 정도로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 팔미트산 등의 상기 카르복실산은 용탕 중에서 산소를 흡착하는 효과가 있다. 그 때문에 땜납 제품 중에 산화물 등의 고형물이나 바늘형상 결정이 혼입되는 것이 억제된다. 또한, 땜납 제품(20) 중의 산소가 저감된다. 또한, 납땜의 프로세스에서 땜납(20b)이 보다 산화되기 어려워진다. 그 결과, 본 실시형태에 땜납(20b)을 사용한 경우, 보이드(Df)가 생기기 어려워진다.

또한, 카르복실산으로서 팔미트산을 사용한 경우, 이 산소의 흡착 능력이 특히 우수하다.

계속해서, 스텝 20에서 얻어진 용탕을 필터(상세는 후술한다)에 의해 여과하는 여과 공정을 실행한다(스텝 30). 이하의 설명에 있어서는 스텝 20을 실행함으로써 얻어진 용탕을 「여과전의 용탕」이라고 칭하는 일이 있고, 스텝 30을 실행함으로써 얻어진 용탕을 「여과후의 용탕」이라고 칭하는 일이 있다. 또한, 스텝 30의 상세에 대해서는 후술한다.

그리고, 스텝 30에서 얻어진 여과후의 용탕을 냉각하고, 여과후의 용탕을 응고시킴으로써 땜납 제품(20)으로 하는 냉각 공정을 실행한다(스텝 40). 또한 이 때, 상기 카르복실산이 땜납 제품(20)의 표면측에 석출되어 표면층(22)을 형성한다.

스텝 40에서는 얻고 싶은 땜납 제품(20)의 형상(잉곳, 와이어, 볼 등)에 따라 적당히 냉각 방법을 선택하는 것이 가능하다. 예를 들면 잉곳형상의 땜납 제품(20)을 얻고 싶은 경우에는 상술한 여과후의 용탕을 산화철 등으로 구성된 형 프레임에 흘려 넣어서 굳히면 좋다.

[여과 공정의 상세에 대해서]

도 13은 스텝 30의 여과 공정의 개요를 설명하기 위한 도이다.

여기에서, 도 13(a)는 여과 공정에서 사용하는 여과 장치(10)의 개요를 설명하기 위한 도이다. 또한, 도 13(b)는 여과 장치(10)에 설치된 필터(12)(상세는 후술한다)의 구성예를 설명하기 위한 도이다. 또한, 도 13(c)는 필터(12)의 다른 구성예를 설명하기 위한 도이다.

(여과 장치의 구성)

여과 장치(10)는 여과전의 용탕(1)이 공급됨과 아울러 여과전의 용탕(1)을 수용하는 용기(11)와, 용기(11)에 부착되고 또한 여과전의 용탕(1)을 여과함으로써 여과후의 용탕(2)을 배출하는 필터(12)와, 필터(12)를 가열하는 히터(13)를 구비하고 있다. 여기에서, 도 13(a)에 나타내는 예에서는 여과전의 용탕(1)의 온도가 여과전 온도(T1)로 되어 있고, 여과후의 용탕(2)의 온도가 여과후 온도(T2)로 되어 있는 것으로 한다.

〔용기〕

용기(11)는 예를 들면 통형상(원통형상)을 나타내고 있고, 용기(11)에 형성된 2개의 개구부가 연직 방향(상하 방향)을 향하도록 배치되어 있다. 이 용기(11)는 어떠한 재료로 구성해도 상관없지만, 여과전의 용탕(1)에 대한 산화물 등의 혼입을 억제한다고 하는 관점에서 보면, 세라믹스 재료보다 금속재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 각종 금속재료 중에서도, 여과전의 용탕(1)에 대한 녹여 넣기를 적게 한다고 하는 관점에서 보면, 스텐레스 재료, 특히, SUS316L을 사용하는 것이 바람직하다.

〔필터〕

필터(12)는 예를 들면 판형상(원판형상)을 나타내고 있고, 상술한 용기(11)의 저부를 막도록 부착되어 있다. 그리고, 본 실시형태의 필터(12)의 메시 크기(s)는 10㎛ 이하, 보다 바람직하게는 5㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 3㎛ 이하로 설정되어 있다. 또한, 특히 바람직하게는 1㎛ 이하로 설정되어 있다. 이 필터(12)도 어떠한 재료(예를 들면 무기재료, 금속재료, 유기재료)로 구성해도 상관없지만, 여과전의 용탕(1)에 대한 산화물 등의 혼입을 억제한다고 하는 관점에서 보면, 세라믹스 재료보다 금속재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 각종 금속재료 중에서도, 여과전의 용탕(1)에 대한 녹여 넣기를 적게 한다고 하는 관점에서 보면, 스텐레스 재료, 특히, SUS316L을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 금속재료로 이루어지는 필터(12)를 채용하는 경우, 상술한 메시 크기(s)를 얻는 것이 가능하면, 금속선을 편성해서 이루어지는 철망 또는 금속판에 구멍을 뚫어서 이루어지는 펀칭 메탈 중 어느 쪽을 채용해도 상관없다. 단, 필터(12)로서는 보다 작은 메시 크기(s)를 용 이하게 얻는 것이 가능한 철망을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 필터(12)로서 철망을 사용하는 경우, 메시 크기(s)의 차이를 억제한다고 하는 관점에서 보면, 소결 처리를 실시한 철망을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 필터(12)로서 사용하는 것이 가능한 유기재료로서는 각종 아라미드 수지나 탄소섬유(카본 섬유) 등을 들 수 있다.

또한, 필터(12)로서 철망을 사용하는 경우, 그 편성법에 대해서는 평직, 능직, 평첩직 및 능첩직 등, 각종 방법을 채용해도 상관없다. 여기에서, 도 13(b)는 평직을 채용한 필터(12)를, 또한, 도 13(c)는 능직을 채용한 필터(12)를 각각 예시하고 있다. 이들에 나타내듯이, 각각에서 사용되는 금속선(와이어)의 지름(폭)을 와이어폭(w)으로 했을 때, 인접하는 2개의 와이어끼리의 갭이 메시 크기(s)가 된다. 또한, 도 13(b), (c)에 나타내는 예에서는 메시 크기(s)가 와이어폭(w)보다 크게 되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 메시 크기(s)와 와이어폭(w)이 같아지는 경우나, 메시 크기(s)가 와이어폭(w)보다 작아지는 경우도 있을 수 있다.

〔히터〕

히터(13)는 여과전의 용탕(1) 이외의 가열원을 사용해서 필터(12)를 가열하는 것이다. 따라서, 히터(13)는 통전 등에 의해 필터(12)를 직접 가열하는 것이어도 좋고, 용기(11)나 도시하지 않는 다른 부재를 통해 열전도에 의해 필터(12)를 간접적으로 가열하는 것이어도 좋다.

〔여과전 온도와 여과후 온도의 관계〕

여기에서, 여과전 용탕(1)의 여과전 온도(T1)와, 여과후 용탕(2)의 여과후 온도(T2)의 관계에 대해서 설명해 둔다.

상술한 바와 같이 스텝 20의 가열 공정에서는 땜납 원료가 300℃∼400℃ 정도로 가열됨으로써 융해된다. 단, 여과전 용탕(1)의 여과전 온도(T1)는 230℃∼260℃, 보다 바람직하게는 235℃∼250℃ 정도이며, 최고온도가 융해시와 비교해서 약간 내려가 있다.

한편, 여과후 용탕(2)의 여과후 온도(T2)는 230℃∼260℃ 정도로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 여과후 온도(T2)가 지나치게 낮으면, 여과 공정의 실행 중 또는 여과 공정의 실행 직후에 여과후의 용탕(2)이 응고되기 시작해 버려, 땜납 제품(20)의 생산 효율이 현저하게 저하되게 되어 버린다.

(여과 장치의 동작)

그러면, 스텝 30의 여과 공정에 있어서의 여과 장치(10)의 동작에 대해서, 보다 구체적으로 설명을 행한다.

우선, 스텝 20의 가열 공정에서 땜납 원료를 300℃∼400℃로 가열함으로써 얻은 여과전 용탕(1)을 여과전 온도(T1)(230℃∼260℃)가 되도록 온도 조정해 둔다. 또한, 사전에 히터(13)를 사용해서 필터(12)를 가열해 둔다.

다음에 여과전 온도(T1)로 온도 조정된 여과전 용탕(1)을 필터(12)가 부착된 용기(11) 내에 상방으로부터 투입한다. 그러면, 용기(11) 내에 투입된 여과전 용탕(1)은 중력의 작용에 의해, 그 대부분이 필터(12)를 통과해서 하방으로 낙하하여 여과후의 용탕(2)이 된다. 또한, 이 때, 용기(11) 내 또한 필터(12) 상에 존재하는 여과전의 용탕(1)에 대해서, 필요에 따라 압력을 가하도록 해도 좋다. 그리고, 압력을 가하는 경우에 있어서는 여과전의 용탕(1)을 산화시키기 어렵고, 또한, 여과전의 용탕(1)에 대해서 등방적으로 압력을 가하는 것이 가능한 질소 등의 기체(여과전의 용탕(1)에 대해서 불활성인 기체)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 필터(12)는 여과전의 용탕(1)을 여과하는 동안, 히터(13)에 의해 가열되어 있고, 필터(12) 내에서 용탕이 응고하는 것을 억제하고 있다. 또한, 히터(13)는 어디까지나, 필터(12) 내를 용탕이 통과하는 것을 보조하기 위한 기능을 하는 것에 지나지 않고, 용기(11) 내의 여과전의 용탕(1)의 여과전 온도(T1)가 설정 온도(230℃∼260℃)를 초과하는, 과잉이 되는 가열을 행하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 여과는 1회 뿐만 아니라 복수회 행해도 좋다.

그리고, 필터(12)를 통과함으로써 얻어진 여과후의 용탕(2)은 상술한 냉각 공정에 의해 땜납 제품(20)으로 된다. 한편, 필터(12)를 통과할 수 없었던 잔사(도시 생략)는 필터(12) 상에 남는다. 그리고, 여과 공정이 실행된 후, 히터(13)에 의한 가열이 종료되면, 잔사가 부착된 필터(12)는 용기(11)로부터 분리되어 폐기된다. 또한, 용기(11)에는 그 후, 새로운 필터(12)가 부착된다.

이상 상술한 형태에서는 땜납 제품(20)은 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함한다. 이것에 의해, 땜납 제품(20)의 제조 공정에 있어서는 산소를 흡착하고, 산화물 등의 고형물이나 바늘형상 결정의 발생을 억제한다. 이것에 의해, 도 2에 나타낸 바와 같이, 땜납의 패턴을 미세화할 수 있다. 또한, 도 3 등에 나타내듯이, 유동성이 좋음과 아울러, 전극이나 기판에 대한 젖음성이 좋고, 부착량을 저감할 수 있다. 그리고, 도 6 등에 나타낸 바와 같이, 고형물, 바늘형상 결정, 보이드(Df)가 적어지고, 크랙(Kr)이 생기는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 경시 변화가 생기기 어렵고, 내구성이 우수하다.

또한, 땜납 제품(20)으로 된 후에는 카르복실산은 표면층(22)으로서 땜납 제품(20)의 표면에 존재하고, 보호층으로서의 역할을 담당한다. 이것에 의해, 땜납(20b)은 산화나 흡습에 의한 경시 변화가 생기기 어렵고 내구성이 우수하다.

그리고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 프린트 기판(200)에 땜납(20b)을 사용한 경우는 니켈 도금(230) 및 금 도금(240)이 불필요해진다. 또한 이것에 의해, CO₂ 삭감 효과도 기대할 수 있다.

또한, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함함으로써, 산화물 등의 고형물이나 바늘형상 결정의 발생을 억제할 수 있으므로, 땜납 제품(20)에 요구되는 성능에 따라 상술한 스텝 30의 여과 공정을 행하지 않아도 되는 경우가 있다.

또한, 상술한 스텝 30의 여과 공정에 의해, 산화물 등의 고형물이나 바늘형상 결정을 제거할 수 있으므로, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 넣지 않아도 되는 경우가 있다. 즉, 여과 공정이 있음으로써, 땜납 제품(20)에 산화물 등의 고형물이나 바늘형상 결정이 포함되지 않거나, 거의 포함되지 않게 되므로, 상술한 효과와 같은 효과가 생긴다. 따라서, 땜납 제품(20)으로서는 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 넣거나, 스텝 30의 여과 공정이거나 중 어느 한쪽을 행하면 되는 경우가 있다.

[주석 성형품의 제조 방법]

다음에 본 실시형태에 있어서의 주석 성형품의 제조 방법에 대해서 설명을 행한다. 여기에서는 우선 주석 성형품의 제조 방법의 제 1 실시형태에 대해서 설명한다.

{제 1 실시형태}

도 14(a)는 제 1 실시형태의 주석 성형품의 제조 순서를 나타내는 플로우챠트이다.

여기에서는 우선, 주석 성형품의 원재료를 준비하는 준비 공정을 실행한다(스텝 110).

스텝 110에서는 주성분인 주석을 원재료로서 준비한다. 또한, 주석 성형품에 요구되는 특성에 따라 주성분인 주석 외에 부성분으로서 납 및 카드뮴 이외의 금속 원소를 더 포함하도록 해도 좋다. 부성분은 은, 구리, 안티몬, 비스무트 중 적어오 하나로 할 수 있다. 주석 성형품에 요구되는 특성으로서는 가공의 용이함, 주석 성형품으로 했을 때의 강성, 주석 성형품으로 했을 때의 반짝임이나 칙칙함 등의 미관 등을 들 수 있다. 이 때, 각 금속 원소의 조성비는 기본적으로 목표로 하는 주석 성형품에서의 조성비와 같게 하는 것이 바람직하다. 또한, 스텝 110에서 준비되는 원재료에는 실제로는 불가피 불순물로서 납이 포함되어 있을 수 있다.

다음에 스텝 110에서 준비한 원재료를 가열하고, 원재료를 융해시켜서 용탕으로 하는 가열 공정을 실행한다(스텝 120).

스텝 120에서는 상술한 원재료가 융해되는 것이라면, 그 온도에 대해서는 적당히 설정해도 상관없지만, 예를 들면, 300℃∼400℃ 정도로 하는 것이 바람직하다.

계속해서, 스텝 120에서 얻어진 용탕을 필터(상세는 후술한다)에 의해 여과하는 여과 공정을 실행한다(스텝 130). 이하의 설명에 있어서는 스텝 120을 실행함으로써 얻어진 용탕을 「여과전의 용탕」이라고 칭하는 일이 있고, 스텝 130을 실행함으로써 얻어진 용탕을 「여과후의 용탕」이라고 칭하는 일이 있다. 또한, 스텝 130의 상세하게 대해서는 후술한다.

그리고, 스텝 130에서 얻어진 여과후의 용탕을 주석 성형품의 형상으로 한 형 프레임 내에 흘려 넣고, 주석 성형품의 형상으로 하는 성형 공정을 실행한다(스텝 140). 형 프레임은 산화철 등으로 구성된다.

그리고, 스텝 130에서 얻어진 형상의 용탕을 냉각하고, 여과후의 용탕을 응고시킴으로써 주석 성형품으로 하는 냉각 공정을 실행한다(스텝 150).

다음에 주석 성형품의 제조 방법의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다.

{제 2 실시형태}

도 14(b)는 제 2 실시형태의 주석 성형품의 제조 순서를 나타내는 플로우챠트이다.

도 14(b)에서, 스텝 210∼스텝 230은 도 14(a)의 스텝 110∼스텝 130과 동일하므로, 설명을 생략한다.

스텝 240 이후는 스텝 230에서 얻어진 여과후의 용탕을 냉각하고, 여과후의 용탕을 응고시킴으로써 주석 중간제품으로 하는 냉각 공정을 실행한다(스텝 240). 이 경우, 주석 중간제품이란 주석 성형품을 작성할 때의 재료가 되는 제품이다. 주석 중간제품은 주석 성형품을 작성함에 있어서, 필요한 형상으로 할 수 있는 형상으로서는 예를 들면, 잉곳형상, 판형상, 봉형상, 와이어형상, 볼형상 등을 들 수 있다.

스텝 240에서는 얻고 싶은 주석 중간제품의 형상에 따라 적당히 냉각 방법을 선택하는 것이 가능하다. 예를 들면 잉곳형상의 주석 중간제품을 얻고 싶은 경우에는 상술한 여과후의 용탕을 산화철 등으로 구성된 형 프레임에 흘려 넣고 굳히면 좋다. 또한, 판형상의 주석 중간제품을 얻고 싶은 경우에는 상술한 여과후의 용탕을 롤러 등으로 끼워 프레스하면서 굳히면 좋다. 또한, 스텝 210∼스텝 240의 공정은 주석 중간제품의 제조 방법이라고 파악할 수도 있다.

그리고, 스텝 240에서 얻어진 주석 중간제품을 가공하고, 주석 성형품의 형상으로 하는 성형 공정을 실행한다(스텝 250). 주석 중간제품의 가공은 금속재료에 대한 가공이면, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 프레스 가공, 두드림 가공, 구부림 가공, 비틀기 가공, 절단 가공, 절삭 가공, 연마 가공, 에칭 가공, 표면 처리 가공, 샌드 블라스트 가공 등을 들 수 있다.

또한, 스텝 150의 냉각 공정, 스텝 250의 성형 공정 후에 다른 공정을 포함시켜도 좋다. 예를 들면, 금박 등을 표면에 실시하거나, 채색을 실시할 수 있다. 이 경우, 주석 성형품의 표면측에 착색층이 형성된다. 이것은 표면측에 주석 성형품을 착색하기 위한 착색층을 형성하는 착색 공정이라고 파악할 수 있다.

도 14(a)∼(b)에 의해 제조되는 주석 성형품은 성형함으로써 형성되는 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 주석 성형품으로서는 예를 들면, 컵, 찻잔, 밥공기, 접시, 볼, 사발, 스푼, 젓가락 받침 등의 식기를 들 수 있다. 또한, 주석 성형품으로서는 예를 들면, 펜던트나 브로치 등의 장식물을 들 수 있다. 또한, 주석 성형품으로서는 예를 들면, 화병, 화분, 물통, 세면기 등의 일용품이어도 좋다.

또한, 여과 공정에 있어서 사용하는 장치는 땜납 제품(20)의 경우와 동일하며, 여과 장치(10)를 사용할 수 있다. 여과 장치(10)의 동작에 대해서도 동일하다.

[원재료에 대해서]

또한, 원재료로서 상기 금속 원소 이외에 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함시킬 수 있다.

도 15(a)∼(b)는 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함한 주석 성형품을 나타낸 도이다.

이 중, 도 15(a)는 주석 성형품(30)을 나타내고, 도 15(b)는 도 15(a)에 나타낸 주석 성형품(30)의 표면부의 단면 확대도를 나타내고 있다.

도 15(b)에 도시하듯이, 본 실시형태의 주석 성형품(30)은 주석 기체부(31)와, 표면층(32)을 포함한다. 따라서, 이 주석 성형품(30)은 주성분인 주석으로 구성되는 주석 기체부(31)와, 표면측에 주로 분포되어서 표면층(32)을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함한다고 할 수 있다.

주석 기체부(31)는 주로 상술한 주석 성형품으로 이루어진다. 즉, 주석(Sn)을 주성분으로 한다. 또한, 주석 성형품에 요구되는 특성에 따라 주성분인 주석 외에 부성분으로서 납 및 카드뮴 이외의 금속 원소를 더 포함하도록 해도 좋다.

표면층(32)은 주로 상술한 카르복실산으로 이루어진다. 즉, 카르복실산은 주석 성형품(30)의 표면측에 주로 분포해서 표면층(32)을 이룬다. 표면층(32)은 주석 성형품(30)의 표면 전체를 덮는다. 카르복실산은 예를 들면, 주석 성형품(30)의 표면측에 편재함으로써 표면층(32)을 형성한다.

그리고 이것에 의해, 표면층(32)은 주석 기체부(31)의 보호층으로서의 역할을 한다. 즉, 표면층(32)은 공기 중의 산소나 수분이 주석 기체부(31)에 도달하는 것을 억제한다. 따라서, 표면층(32)은 내산화막이나 내수막이라고 할 수도 있다.

카르복실산에 대해서는 상술한 땜납 제품(20)과 동일한 것이 바람직하다. 즉, 카르복실산은 탄소수가 12 이상 16 이하인 지방산인 것이 보다 바람직하다. 그리고 이 중에서도, 탄소수가 12 이상 16 이하인 1가의 지방산인 것이 더욱 바람직하다. 또한 이 중에서도, 탄소수가 12 이상 16 이하인 1가의 포화 지방산인 것이 특히 바람직하다. 그리고, 1가의 지방 중에서도, 탄소수가 16인 팔미트산인 것이 특히 바람직하다.

다음에 상술한 주석 성형품의 변형예로서 도전부재에 대해서 설명한다.

{도전부재}

본 실시형태에 있어서의 「도전부재」란 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)을 적어도 일부에 포함하는 부재이다. 도전부재로서는 선재, 기판, 단자 등을 들 수 있다. 도전부재는 전체가 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)으로 이루어져 있어도 좋고, 일부에 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)을 사용하고 있어도 좋다. 일부에 사용하는 예로서는 판형상의 도체에 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)이 피복되어 있는 판형상의 전자 부품을 들 수 있다. 판형상의 도체는 예를 들면, 구리판이다.

이 중, 「선재」란 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)을 적어도 일부에 포함하는 전선이다. 선재는 전체가 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)으로 이루어져 있어도 좋고, 일부에 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)을 사용하고 있어도 좋다. 일부에 사용하는 예로서는 선형상의 도체에 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)이 피복되어 있는 전선을 들 수 있다. 선형상의 도체는 예를 들면, 구리선이다. 즉, 이 경우, 선재는 구리선의 외표면에 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)이 코팅되어 있는 것으로 된다. 또한, 선재로서는 피복된 주석 기체부(31)와 표면층(32)의 외표면을 절연성의 피막에 의해 더 덮도록 해도 좋다. 절연성의 피막은 예를 들면, 수지 등으로 이루어진다. 즉 절연 전선으로 해도 좋다.

또한, 상술한 주석 성형품의 변형예로서 플렉시블 프린트 기판에 대해서 설명한다.

{플렉시블 프린트 기판}

본 실시형태에 있어서의 「플렉시블 프린트 기판(FPC(Flexible Printed Circuits))」이란 가요성이 있는 프린트 기판이다. 「플렉시블 프린트 기판」은 예를 들면, 박막형상이며, 절연체의 베이스 필름 상에 접착층을 형성하고, 또한 그 위에 도체박이 접합된 구조를 이룬다. 이 「플렉시블 프린트 기판」은 커넥터 등과 접속하는 단자를 구비한다. 이 단자는 전극이라고 할 수도 있다. 그리고 이 단자는 종래는 도전박에 금박 등이 피복되는 형태가 일반적이다. 한편, 본 실시형태의 「플렉시블 프린트 기판」의 단자는 도전박의 표면에 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)이 피복되어 있다. 도전박은 예를 들면, 구리로 이루어지는 동박이다. 즉, 이 경우, 「플렉시블 프린트 기판」의 단자는 동박의 표면에 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)이 코팅되어 있는 것으로 된다. 종래는 금박을 도금하기 위해서, 도금 착상부를 세정할 필요가 있고, 세정할 때에 사용하는 세정제가 세정 후에 잔존하는 경우가 있었다. 그리고 잔존한 세정제가 접촉 문제, 균열, 접합부의 열화 등의 문제의 원인으로 되고 있었다. 본 실시형태에서는 단자를 미리 세정할 필요는 없이 주석 기체부(31)와 표면층(32)을 피복할 수 있다. 그 때문에 세정제가 잔존하는 일이 없다. 따라서, 이러한 문제가 생기기 어렵고, 또한 CO₂삭감 효과도 기대할 수 있다. 그리고, 본 실시형태의 주석 기체부(31)와 표면층(32)을 사용한 경우, 좁은 갭으로 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 「플렉시블 프린트 기판」의 복수의 단자간의 갭에 대해서도 보다 좁게 할 수 있다.

또한, 상술한 주석 성형품의 변형예로서 전자 부품에 대해서 설명한다.

{전자 부품}

본 실시형태에 있어서의 「전자 부품」이란 전자회로의 부품이며, 기판이나 다른 전자 부품 등과 전기적으로 접속하는 단자를 갖는다. 「전자 부품」은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 콘덴서, 저항, 센서, 반도체, 집적 회로, 커넥터, 마이크로 LED(Micro LED Display) 패널 등이다. 이 단자는 전극이라고 할 수도 있다. 그리고 이 단자는 단자의 표면에 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)이 피복되어 있다. 도선은 구리로 이루어지는 구리선이다. 즉, 이 경우, 「전자 부품」의 단자는 구리선의 표면에 상술한 주석 기체부(31)와 표면층(32)이 코팅되어 있는 것이 된다. 그리고, 본 실시형태의 「전자 부품」의 단자에 본 실시형태의 주석 기체부(31)와 표면층(32)을 피복한 경우, 부품 들뜸이나 크랙 발생의 억제, 유동성이나 젖음성의 향상, 균질한 도포량의 실현에 효과적이다.

실시예

이하, 실시예에 의거해서 본 발명의 땜납 제품을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 그 요지를 초월하지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명자는 여과 공정의 유무 및 여과 공정에서 사용하는 필터(12)의 메시 크기(s)가 상이한 제조 조건으로, 복수 종류의 땜납 제품을 제조하고, 얻어진 각 땜납 제품의 성능에 관한 평가를 행했다.

[각 실시예 및 각 비교예의 설명]

여기에서, 표 1은 실시예 1∼3 및 비교예 1∼3의 땜납 제품의 제조에 있어서의 스텝 30의 여과 공정의 설정 조건을 나타내고 있다.

여기에서, 실시예 1∼3 및 비교예 1∼3의 각각에 있어서는 땜납 원료로서 구리를 0.7wt.%으로 하고 잔부를 주석으로 한 주석의 덩어리와 구리의 덩어리의 혼합물을 사용하고, 일반적으로 『Sn0.7Cu』라고 칭해지는 땜납 제품의 제조를 행했다. 따라서, 실시예 1∼3 및 비교예 1∼3의 각각에 있어서, 땜납 원료는 드로스 등의 땜납 찌꺼기를 포함하지 않는 것으로 했다.

(실시예 1)

실시예 1에서는 필터(12)에 의한 여과 공정을 실행함으로써 땜납 제품의 제조를 행했다(필터: 있음). 보다 구체적으로 설명하면, 실시예 1에서는 상기 땜납 원료를 가열해서 얻은 여과전 용탕(1)을 메시 크기(s)가 3㎛로 설정된 필터(12)로 여과하고, 얻어진 여과후 용탕(2)을 냉각함으로써 땜납 제품을 얻었다.

(실시예 2)

실시예 2에서는 필터(12)에 의한 여과 공정을 실행함으로써 땜납 제품의 제조를 행했다(필터: 있음). 보다 구체적으로 설명하면, 실시예 2에서는 상기 땜납 원료를 가열해서 얻은 여과전 용탕(1)을 메시 크기(s)가 5㎛로 설정된 필터(12)로 여과하고, 얻어진 여과후 용탕(2)을 냉각함으로써 땜납 제품을 얻었다.

(실시예 3)

실시예 3에서는 필터(12)에 의한 여과 공정을 실행함으로써 땜납 제품의 제조를 행했다(필터: 있음). 보다 구체적으로 설명하면, 실시예 3에서는 상기 땜납 원료를 가열해서 얻은 여과전 용탕(1)을 메시 크기(s)가 10㎛로 설정된 필터(12)로 여과하고, 얻어진 여과후 용탕(2)을 냉각함으로써 땜납 제품을 얻었다.

(비교예 1)

비교예 1에서는 필터(12)에 의한 여과 공정을 실행함으로써 땜납 제품의 제조를 행했다(필터: 있음). 보다 구체적으로 설명하면, 비교예 1에서는 상기 땜납 원료를 가열해서 얻은 여과전 용탕(1)을 메시 크기(s)가 20㎛로 설정된 필터(12)로 여과하고, 얻어진 여과후 용탕(2)을 냉각함으로써 땜납 제품을 얻었다.

(비교예 2)

비교예 2에서는 필터(12)에 의한 여과 공정을 실행함으로써 땜납 제품의 제조를 행했다(필터: 있음). 보다 구체적으로 설명하면, 비교예 2에서는 상기 땜납 원료를 가열해서 얻은 여과전 용탕(1)을 메시 크기(s)가 100㎛로 설정된 필터(12)로 여과하고, 얻어진 여과후 용탕(2)을 냉각함으로써 땜납 제품을 얻었다.

(비교예 3)

비교예 3에서는 필터(12)에 의한 여과 공정을 실행하지 않고, 땜납 제품의 제조를 행했다(필터:없음). 보다 구체적으로 설명하면, 비교예 3에서는 여과전 용탕(1)을 그대로 냉각함으로써 땜납 제품을 얻었다.

[땜납 제품의 평가]

여기에서는 각 실시예 및 각 비교예의 땜납 제품을 평가하기 위한 척도로서, 각종 땜납 제품을 납땜에 사용해서 얻은 땜납에 있어서의 브리지(땜납 브리지)의 발생 상황과, 각종 땜납 제품을 융해시켜서 얻은 땜납 융액의 점도와, 각종 땜납 제품을 납땜에 사용해서 얻은 땜납에 있어서의 산소 농도를 사용했다.

(땜납 브리지)

처음에, 땜납 브리지의 평가에 대해서 설명을 행한다. 또한, 여기에서는 실시예 1∼3 및 비교예 1∼3의 모든 땜납 제품에 대해서 땜납 브리지에 관한 평가를 행했다.

〔평가 기판〕

도 16은 땜납 브리지의 평가에 사용한 평가 기판(100)의 구성을 설명하기 위한 도이다. 여기에서, 도 16(a)는 평가 기판(100)을 제 1 패턴군(101)∼제 3 패턴군(103)(상세는 후술한다)의 형성면측에서 본 상면도이다. 또한, 도 16(b)는 제 1 패턴군(101)을 구성하는 제 1 전극군(A)∼제 5 전극군(E)(상세는 후술한다)의 구성을 설명하기 위한 도이다. 또한, 도 16(c)는 제 1 전극군(A)∼제 5 전극군(E)의 각각에 있어서의, 모의 전극(110)(상세는 후술한다)의 전극폭(F) 및 전극높이(I)와, 인접하는 2개의 모의 전극(110) 사이의 갭(G) 및 피치(H)를 설명하기 위한 도이다.

평가 기판(100)은 직사각형상의 유리 에폭시(FR-4)제의 판(유리 에폭시판:두께 약 1.5mm)과, 각각이 구리층으로 이루어지는 복수의 모의 전극(두께 18㎛)으로 구성되고, 유리 에폭시판의 한쪽의 면에 형성된 패턴군을 갖고 있다. 그리고, 평가 기판(100)은 유리 에폭시판과 동박을 갖는 기판재료에 있어서의 동박의 일부를 에칭 처리로 제거함으로써 얻어진다. 또한, 이하의 설명에 있어서는 도 16(a)에 나타내는 평가 기판(100)에 있어서, 그 폭방향(도면 중 상하 방향)을 「세로 방향」이라고 칭하고, 그 길이 방향(도면 중 좌우 방향)을 「가로 방향」이라고 칭한다.

평가 기판(100)에는 상기 패턴군으로서, 세로 방향의 상단에 가로 방향을 따라 나란히 배치된 제 1 패턴군(101)과, 세로 방향의 중단에 가로 방향을 따라 배치된 제 2 패턴군(102)과, 세로 방향의 하단에 가로 방향을 따라 나란히 배치된 제 3 패턴군(103)이 형성되어 있다. 그리고, 이들 제 1 패턴군(101)∼제 3 패턴군(103)은 공통의 구성을 갖고 있기 때문에, 이하에서는 제 1 패턴군(101)을 예로서 설명을 행한다.

제 1 패턴군(101)은 평가 기판(100) 중 도면 중 가장 좌측에 배치된 제 1 전극군(A)과, 제 1 전극군(A)의 우측에 인접해서 배치된 제 2 전극군(B)과, 제 2 전극군(B)의 우측에 인접해서 배치된 제 3 전극군(C)과, 제 3 전극군(C)의 우측에 인접해서 배치된 제 4 전극군(D)과, 제 4 전극군(D)의 우측에 인접하고 또한 평가 기판(100)의 도면 중 가장 우측에 배치된 제 5 전극군(E)을 갖고 있다. 또한, 제 1 전극군(A), 제 2 전극군(B), 제 3 전극군(C), 제 4 전극군(D) 및 제 5 전극군(E)은 각각 세로 방향을 따라 연장되는 장방형상의 모의 전극(110)을 가로 방향으로 31개 나란히 구성되어 있다.

여기에서, 제 1 전극군(A)에서는 전극폭(F)이 0.2mm로, 갭(G)이 0.5mm로, 피치(H)가 0.7mm로, 전극높이(I)가 15mm로 각각 설정되어 있다. 또한, 제 2 전극군(B)에서는 전극폭(F)이 0.2mm로, 갭(G)이 0.4mm로, 피치(H)가 0.6mm로, 전극높이(I)가 15mm로 각각 설정되어 있다. 또한, 제 3 전극군(C)에서는 전극폭(F)이 0.2mm로, 갭(G)이 0.3mm로, 피치(H)가 0.5mm로, 전극높이(I)가 15mm로 각각 설정되어 있다. 또한, 제 4 전극군(D)에서는 전극폭(F)이 0.2mm로, 갭(G)이 0.2mm로, 피치(H)가 0.4mm로, 전극높이(I)가 15mm로 각각 설정되어 있다. 그리고, 제 5 전극군(E)에서는 전극폭(F)이 0.15mm로, 갭(G)이 0.15mm로, 피치(H)가 0.3mm로, 전극높이(I)가 15mm로 각각 설정되어 있다.

이것에 의해, 제 1 전극군(A)의 치수는 가로 21mm×세로 15mm로 되어 있다. 또한, 제 2 전극군(B)의 치수는 가로 18mm×세로 15mm로 되어 있다. 또한, 제 3 전극군(C)의 치수는 가로 15mm×세로 15mm로 되어 있다. 또한, 제 4 전극군(D)의 치수는 가로 12mm×세로 15mm로 되어 있다. 그리고, 제 5 전극군(E)의 치수는 가로 9mm×세로 15mm로 되어 있다.

또한, 여기에서는 상술한 평가 기판(100)에 대해서, 미리 정해진 표면 처리를 실시한 것 및 실시하지 않는 것의 2종류를 준비했다. 이하의 설명에 있어서는 상기 표면 처리를 실시하지 않는 평가 기판(100)을 「미처리 기판」이라고 칭하고, 상기 표면 처리를 실시한 평가 기판(100)을 「처리 완료 기판」이라고 칭한다. 여기에서, 「미처리 기판」은 에칭 처리를 실시함으로써 패턴군을 형성한 유리 에폭시판에 대해서, 수세만을 실시한 것을 말한다. 또한, 「처리 완료 기판」은 에칭 처리를 실시함으로써 패턴군을 형성한 유리 에폭시판에 대해서, 수세를 실시한 후에 표면에 존재하는 산화물을 제거하는 처리를 실시한 것을 말한다.

〔시험 방법〕

다음에 상술한 평가 기판(100)을 사용한 땜납 브리지의 시험 방법에 대해서 설명을 행한다. 또한, 여기에서는 소위 플로우 방식에서의 납땜을 모방한 상황 하에 있어서, 평가 기판(100)에 대한 납땜을 행하도록 했다.

우선, SUS316L로 구성된 땜납 조(도시 생략)에 대상이 되는 땜납 제품(여기서는 실시예 1∼3, 비교예 1∼3 중 어느 하나의 땜납 제품)을 투입해서 가열함으로써, 땜납 제품을 융해시켜서 이루어지는 땜납 융액을 얻었다. 다음에 땜납 조 중의 땜납 융액의 온도가 250℃가 되도록 조정을 행했다. 계속해서, 땜납 조 중의 땜납 융액에 대해서, 땜납 조의 상방으로부터 제 1 패턴군(101)을 상측으로 하고 또한 제 3 패턴군(103)을 하측으로 한 상태에서, 평가 기판(100)(미처리 기판 또는 처리 완료 기판)을 연직 하방으로 이동시켜서 평가 기판(100)을 땜납 융액 중에 침지시켰다. 이 때의 평가 기판(100)의 이동 속도는 60mm/s로 했다. 그리고, 땜납 융액 중에 평가 기판(100)의 전체를 침지한 상태에서 평가 기판(100)의 이동을 정지시켜서 3s 사이만 유지(침지)했다. 그 후, 땜납 조의 연직 상방을 향해서, 평가 기판(100)을 이동시킴으로써, 땜납 융액 중에 침지된 평가 기판(100)을 땜납 융액 중에서 취출했다. 이 때의 평가 기판(100)의 이동 속도는 60mm/s로 했다.

이렇게 해서 땜납 융액 중에서 취출한 평가 기판(100)에 있어서, 평가 기판(100)에 설치된 각 모의 전극(110)에는 땜납 융액으로부터 전이하고 또한 냉각에 따라 응고한 땜납이 부착되게 된다. 단, 이 때, 베이스가 되는 땜납 융액의 상태에 따라서는 평가 기판(100)에 있어서 인접하는 2개의 모의 전극(110)의 각각에 부착된 땜납끼리가 일체화한 상태가 되는 일이 있다. 또한, 여기에서는 인접하는 2개의 모의 전극(110)에 부착된 땜납끼리가 일체화하는 것을 「땜납 브리지가 발생했다」라고 하기로 한다.

〔평가 방법〕

계속해서, 이렇게 해서 땜납을 부착시킨 평가 기판(100)에 대한 땜납 브리지의 평가 방법에 대해서 설명을 행한다.

상술한 순서로 얻어진 땜납이 부착된 평가 기판(100)(미처리 기판 또는 처리 완료 기판)을 육안으로 관찰하고, 각각에 있어서의 땜납 브리지의 발생 상태를 조사했다.

상술한 바와 같이 각 평가 기판(100)에는 각각 3개의 패턴군(제 1 패턴군(101)∼제 3 패턴군(103))이 형성되고, 또한, 각 패턴군에는 각각 5개의 전극군(제 1 전극군(A)∼제 5 전극군(E))이 형성되어 있다. 그리고, 각 전극군은 각각이 31개의 모의 전극(110)으로 구성되어 있기 때문에, 각 전극군에 있어서의 땜납 브리지의 발생 개수는 최대 30개가 된다. 또한, 여기에서는 1개의 전극군에 있어서, 인접하는 2개의 모의 전극(110)의 사이에 2개소 이상에 땜납 브리지가 형성되어 있었다고 해도 이 부위에 있어서의 땜납 브리지의 발생 개수는 1인 것으로 했다. 또한, 평가 기판(100)의 전체로 보면, 같은 구성을 갖는 3개의 전극군(예를 들면 3개의 제 1 전극군(A))에 있어서의 땜납 브리지의 발생 개수는 각각 최대 90개가 된다.

〔평가 결과〕

그러면, 땜납 브리지의 평가 결과에 대해서 설명을 행한다.

표 2는 실시예 1의 땜납 제품을 사용해서 납땜을 행한 처리 완료 기판(평가 기판(100))에 있어서의 땜납 브리지의 발생 상태를 나타내고 있다. 표 3은 비교예 3의 땜납 제품을 사용해서 납땜을 행한 처리 완료 기판(평가 기판(100))에 있어서의 땜납 브리지의 발생 상태를 나타내고 있다. 표 4는 실시예 1의 땜납 제품을 사용해서 납땜을 행한 미처리 기판(평가 기판(100))에 있어서의 땜납 브리지의 발생 상태를 나타내고 있다. 표 5는 비교예 3의 땜납 제품을 사용해서 납땜을 행한 미처리 기판(평가 기판(100))에 있어서의 땜납 브리지의 발생 상태를 나타내고 있다.

여기에서, 표 2∼표 5는 평가 기판(100)에 형성된 제 1 패턴군(101)∼제 3 패턴군(103)을 구성하는 제 1 전극군(A)∼제 5 전극군(E)의 각각에서 발생한 땜납 브리지의 수와, 구성이 같은 3개의 전극군(제 1 전극군(A)∼제 5 전극군(E)의 5개)에서 발생한 땜납 브리지의 총수(개) 및 발생률%)의 관계를 나타내고 있다.

{실시예 1(처리 완료 기판)}

처음에 표 2를 참조하면서, 실시예 1의 땜납 제품을 사용해서 납땜을 행한 처리 완료 기판(평가 기판(100))에 있어서의 땜납 브리지의 발생 상태에 대해서 설명을 행한다. 또한, 이하에서는 이것을 「실시예 1(처리 완료 기판)」이라고 표기한다(이하에 있어서도 동일).

실시예 1(처리 완료 기판)의 경우, 전체 제 1전극군(A)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 0개(발생률:0%)이며, 전체 제 2 전극군(B)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 2개(발생률:2%)이며, 전체 제 3 전극군(C)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 11개(발생률:12%)였다. 또한, 실시예 1(처리 완료 기판)의 경우, 전체 제 4 전극군(D)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 30개(발생률:33%)이며, 전체 제 5 전극군(E)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 44개(발생률:49%)였다. 따라서, 실시예 1(처리 완료 기판)의 경우, 땜납 브리지의 발생률은 가장 낮은 것에서 0%로 되고, 가장 높은 것에서도 50% 이하(49%)였다.

{비교예 3(처리 완료 기판)}

다음에 표 3을 참조하면서, 비교예 3(처리 완료 기판)의 경우에 대해서 설명을 행한다.

비교예 3(처리 완료 기판)의 경우, 전체 제 1전극군(A)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 1개(발생률:1%)이며, 전체 제 2 전극군(B)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 10개(발생률:11%)이며, 전체 제 3 전극군(C)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 22개(발생률:24%)였다. 또한, 비교예 3(처리 완료 기판)의 경우, 전체 제 4 전극군(D)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 48개(발생률:53%)이며, 전체 제 5 전극군(E)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 81개(발생률:90%)였다. 따라서, 비교예 3(처리 완료 기판)의 경우, 땜납 브리지의 발생률은 가장 낮은 것에서도 1%로 되고, 가장 높은 것에서는 50%를 크게 초과하고(90%) 있었다.

{실시예 1(미처리 기판)}

또한, 표 4를 참조하면서, 실시예 1(미처리 기판)의 경우에 대해서 설명을 행한다.

실시예 1(미처리 기판)의 경우, 전체 제 1전극군(A)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 0개(발생률:0%)이며, 전체 제 2 전극군(B)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 0개(발생률:0%)이며, 전체 제 3 전극군(C)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 6개(발생률:6.7%)였다. 또한, 실시예 1(미처리 기판)의 경우, 전체 제 4 전극군(D)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 24개(발생률:27%)이며, 전체 제 5 전극군(E)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 25개(발생률:28%)였다. 따라서, 실시예 1(미처리 기판)의 경우, 땜납 브리지의 발생률은 가장 낮은 것에서 0%로 되고, 가장 높은 것에서도 30% 이하(28%)로 되었다.

{비교예 3(미처리 기판)}

이번은 표 5를 참조하면서, 비교예 3(미처리 기판)의 경우에 대해서 설명을 행한다.

비교예 3(미처리 기판)의 경우, 전체 제 1전극군(A)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 76개(발생률:84%)이며, 전체 제 2 전극군(B)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 76개(발생률:84%)이며, 전체 제 3 전극군(C)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 75개(발생률:83%)였다. 또한, 비교예 3(미처리 기판)의 경우, 전체 제 4 전극군(D)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 81개(발생률:90%)이며, 전체 제 5 전극군(E)에 있어서의 땜납 브리지의 총수는 90개(발생률:100%)였다. 따라서, 비교예 3(미처리 기판)의 경우, 땜납 브리지의 발생률은 가장 낮은 것에서도 83%로 되고, 가장 높은 것에서는 100%(전체)였다.

{각 실시예와 각 비교예의 대비}

또한, 여기에서는 상세한 설명을 행하지 않지만, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1 및 비교예 2에 대해서도, 실시예 1 및 비교예 3과 동일한 시험 및 평가를 행했다.

표 6은 실시예 1∼3 및 비교예 1∼3의 땜납 제품을 사용해서 평가 기판(100)(처리 완료 기판 또는 미처리 기판)에 납땜을 행했을 때의 평가 결과를 일람으로서 나타내고 있다. 또한, 표 6에서는 처리 완료 기판에 대한 평가 결과로서 땜납 브리지의 발생률의 최고가가 50% 이하로 된 것을 「○」로, 50% 초과로 된 것을 「×」로 각각 나타내고 있다. 또한, 표 6에서는 미처리 기판에 대한 평가 결과로서 땜납 브리지의 발생률의 최고가가 30% 이하로 된 것을 「○」로, 30% 초과로 된 것을 「×」로 각각 나타내고 있다.

표 6으로부터, 메시 크기(s)가 10㎛ 이하가 되는 필터(12)를 사용하여 여과를 행한 실시예 1∼3의 땜납 제품을 사용한 경우는 메시 크기(s)가 20㎛ 이상이 되는 필터를 사용하여 여과를 행한 비교예 1, 2의 땜납 제품을 사용한 경우보다 땜납 브리지의 발생률이 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 메시 크기(s)가 10㎛ 이하가 되는 필터(12)를 사용하여 여과를 행한 실시예 1∼3의 땜납 제품을 사용한 경우는 필터(12)를 사용한 여과를 행하지 않는 비교예 3의 땜납 제품을 사용한 경우보다 땜납 브리지의 발생률이 저하되어 있는 것을 알 수 있다.

(점도)

다음에 점도의 평가에 대해서 설명을 행한다. 한편, 여기에서는 실시예 1 및 비교예 3의 땜납 제품에 대해서 점도에 관한 평가를 행했다.

〔측정 방법〕

그러면, 이번 실행한 점도의 측정 방법에 대해서 설명을 행한다.

우선, 알루미나제의 도가니(도시 생략) 안에 대상이 되는 땜납 제품(여기서는 실시예 1 또는 비교예 3의 땜납 제품)을 투입하고, 아르곤 분위기 하에서 가열함으로써, 땜납 제품을 융해시켜서 이루어지는 땜납 융액을 얻었다. 다음에 도가니 안의 땜납 융액의 온도가 300℃가 되도록 조정을 행했다. 그리고, 공지의 진동식 점도계를 사용하고, 땜납 융액의 온도를 300℃로부터 서서히 저하시키면서, 220℃가 될 때까지 5℃ 간격으로 점도의 측정을 행했다.

〔측정 결과〕

도 17은 실시예 1 및 비교예 3의 땜납 제품을 융해시켜서 얻은 땜납 융액에 있어서의 온도와 점도의 관계를 나타내는 도이다. 도 17에 있어서, 횡축은 온도(℃)이며, 종축은 점도(Pa·s)이다.

실시예 1 및 비교예 3의 양자 모두 온도의 저하에 따라 점도가 완만하게 증대하고 있는 것을 알 수 있다. 단, 온도가 220℃∼300℃가 되는 범위에 있어서, 실시예 1에서는 점도가 0.0035Pa·s∼0.004Pa·s 정도가 되는 것에 반해서, 비교예 3에서는 점도가 0.005Pa·s∼0.006Pa·s 정도로 항상 실시예 1보다 높게 되어 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 같은 온도에 있어서 점도가 보다 낮다라는 것은 실시예 1의 땜납 제품을 사용하여 얻은 땜납 융액은 비교예 3의 땜납 제품을 사용하여 얻은 땜납 융액에 비해 「땜납 젖음성」 및 「땜납 절단성」의 양자가 양호해질 수 있는 것을 시사하고 있는 것이라고 생각된다. 특히, 후자인 「땜납 절단성」이 양호하면 상술한 「땜납 브리지」는 발생하기 어려워진다고 할 수 있다.

(산소 농도)

계속해서, 산소 농도의 평가에 대해서 설명을 행한다. 또한, 여기에서는 실시예 1 및 비교예 3의 땜납 제품에 대해서, 산소 농도에 관한 평가를 행했다.

〔측정 방법〕

그러면, 이번 실행한 산소 농도의 측정 방법에 대해서 설명을 행한다.

우선, 상술한 땜납 브리지의 평가에서 사용한 납땜이 이루어진 평가 기판(100)을 상술한 순서로 제작했다. 이 때, 땜납 융액의 원재료로서 실시예 1 또는 비교예 3의 땜납 제품을 사용했다.

그리고, 평가 기판(100)에 형성된 모의 전극(110)에 전이·부착된 땜납에 대해서, TOF-SIMS(Time of Flight-SIMS:비행시간형 질량분석법) 장치를 사용해서 땜납에 있어서의 깊이 방향의 산소 농도와, 땜납 중의 평균 산소 농도를 구했다. 또한, 여기에서는 실시예 1 및 비교예 3의 각각에 대해서 샘플을 3개씩(실시예 1-1∼실시예 1-3, 및 비교예 3-1∼비교예 3-3) 준비했다.

〔측정 결과〕

도 18(a)는 실시예 1 및 비교예 3의 땜납 제품을 납땜해서 얻은 땜납에 있어서의 깊이 방향의 산소 농도 분포를 나타내는 도이다. 도 18(a)에 있어서, 횡축은 땜납의 표면으로부터의 깊이(depth(㎛))이며, 종축은 산소 농도(O content[a.u.])이다. 또한, 도 18(b)는 각 땜납 내에 있어서의 평균 산소 농도를 나타내는 도이다. 도 18(b)에 있어서, 횡축은 각 실시예 및 각 비교예의 명칭이며, 종축은 평균 산소 농도(integral O content[a.u.])이다.

{깊이 방향의 산소 농도 분포}

처음에 도 18(a)를 참조하면서, 땜납에 있어서의 깊이 방향의 산소 농도 분포에 대해서 설명을 행한다.

도 18(a)에 나타내듯이, 실시예 1의 땜납 제품을 납땜해서 얻은 땜납(실시예 1-1∼실시예 1-3)의 경우, 땜납의 표면 근방에 있어서의 산소 농도는 상대적으로 높게 되어 있지만, 표면으로부터 1㎛ 이상의 깊이가 되는 부위에서의 산소 농도는 그것보다 낮게 되어 있다. 이것에 대해서, 비교예 3의 땜납 제품을 납땜해서 얻은 땜납(비교예 3-1∼비교예 3-3)의 경우, 땜납의 산소 농도는 깊이와는 그다지 관계가 없고, 전반적으로 높아져 있다. 특히, 표면으로부터 1㎛ 이상의 깊이가 되는 부위에서의 산소 농도에 착안하면, 실시예 1-1∼실시예 1-3은 비교예 3-1∼비교예 3-3과 비교해서 1자리수 내지 2자리수의 레벨로 산소 농도가 낮아져 있는 것이 이해된다.

{평균 산소 농도}

계속해서, 도 18(b)를 참조하면서, 땜납 중의 평균 산소 농도에 대해서 설명을 행한다.

도 18(b)에 나타내듯이 실시예 1의 땜납 제품을 납땜해서 얻은 땜납(실시예 1-1∼실시예 1-3)에서는 비교예 3의 땜납 제품을 납땜해서 얻은 땜납(비교예 3-1∼비교예 3-3)과 비교해서 평균 산소 농도가 2자리수의 레벨로 낮아져 있는 것이 이해된다.

{땜납 내의 산소에 대해서}

이상의 결과로부터, 실시예 1의 땜납 제품을 사용해서 얻은 땜납은 비교예 3의 땜납 제품을 사용해서 얻은 땜납에 비해서 땜납 중에 포함되는 금속산화물이 적어질 수 있는 것을 시사하고 있는 것이라고 생각된다. 여기에서, 땜납 중에 포함되는 금속산화물이 적다고 하는 것은 땜납 융액 중에서 녹지 않고 남는 이물(고형물)이 적어지는 것을 의미한다. 그리고, 땜납 융액 중의 이물이 적어진다고 하는 것은 「땜납 젖음성」 및 「땜납 절단성」의 양자가 양호하게 될 수 있는 것을 시사하는 것이라고 생각된다.

[여과에 따라 생기는 잔사]

도 19는 실시예 1의 땜납 제품의 제조에 있어서, 스텝 30의 여과 공정 후의 필터(12) 상에 남은 잔사의 광학사진이다.

또한, 도 20은 도 19에 나타내는 잔사의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다.

또한, 도 21은 도 20에 나타내는 잔사에 존재하는 바늘형상체의 SEM 사진이다.

우선, 도 19에 나타내듯이 고형물의 일례로서의 잔사는 전체적으로 회색을 띤 색을 나타냄과 아울러, 모래형상의 입자를 덩어리화해서 이루어지는 구조를 갖고 있다. 이 때문에 도 19에 나타내는 잔사는 외관으로부터 금속산화물을 포함하는 것인 것이 시사된다.

또한, 도 20에 나타내듯이 잔사의 표면은 사보텐과 같이 되어 있고, 바늘형상을 나타내는 바늘형상체가 잔사의 표면으로부터 돌출하도록 되어 있다. 단, 이러한 바늘형상체는 잔사의 표면 뿐만 아니라, 실제로는 잔사의 내부에도 존재하고 있는 것이라고 생각된다.

또한, 도 21에 나타내듯이 잔사 중에 존재하는 바늘형상체는 그 길이가 100㎛∼200㎛ 정도로 되어 있고, 그 직경이 12㎛∼20㎛ 정도로 되어 있다. 그리고, 도 21로부터도 명백하듯이, 바늘형상체의 단면은 다각형상으로 되어 있다. 이것은 이 바늘형상체가 어떠한 단결정체로 구성되어 있는 것을 시사하는 것이라고 생각된다.

그리고, 도 21에 나타내는 바늘형상체에 대해서, EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)를 사용하여 원소 분석을 행한 결과, 이 바늘형상체에는 주석 및 구리 둘다가 포함되어 있는 것이 판명되었다. 이 결과로부터 이 바늘형상체는 주석 및 구리의 합금, 또는 주석 및 구리의 산화물 등으로 구성되어 있는 것이 시사된다. 또한, 이 잔사를 500℃까지 가열하는 실험을 행한 결과, 잔사 중에 존재하는 바늘형상체는 500℃에서는 융해하지 않고, 그대로의 상태를 유지하고 있었다. 따라서, 이 바늘형상체는 주석 및 구리의 합금의 일종인 Cu₆Sn₅(융점:약 435℃)가 아니라고 생각된다.

또한, 도 21로부터도 명백하듯이, 잔사에 포함되는 바늘형상체의 직경이 10㎛ 초과인 점에서 이 바늘형상체는 메시 크기(s)가 10㎛ 이하로 설정된 필터(12)를 통과할 수 없다. 따라서, 실시예 1∼3의 땜납 제품에는 이러한 바늘형상체가 이물로서 포함되어 있지 않은 것이라고 생각된다.

한편, 이 바늘형상체는 메시 크기(s)가 20㎛ 이상으로 설정된 필터(12)를 통과할 수 있다. 또한, 이 바늘형상체는 필터(12)가 존재하지 않으면, 그대로의 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 비교예 1∼비교예 3의 땜납 제품에는 이러한 바늘형상체가 이물로서 포함되어 있는 것이라고 생각된다.

그 때문에 실시예 1∼3의 땜납 제품을 사용한 경우에 땜납 브리지의 평가 결과로 「○」으로 되고, 또한, 비교예 1∼3의 땜납 제품을 사용한 경우에 땜납 브리지의 평가 결과가 「×」로 된 것이라고 생각된다.

여기에서, 잔사 중에 존재하는 바늘형상체의 직경은 도 21에 나타낸 바와 같이, 12㎛∼20㎛ 정도로 되어 있었다. 단, 이 바늘형상체의 지름은 처음부터 10㎛ 초과가 되는 것은 아니고, 성장에 따라 서서히 지름이 굵게 되어 가고, 어느 정도 굵어진 경우에 대경화가 둔화해 가는 것이라고 생각된다.

[땜납 제품]

다음에 상술한 땜납 제품의 제조 방법에 의해 제조하는 것이 가능한 땜납 제품의 특징에 대해서 설명한다.

땜납 제품은 땜납 원료로서 복수의 금속 원소를 혼합한 합금으로 이루어진다. 예를 들면, 땜납 원료의 주성분을 주석으로 하고, 또한 부성분으로서 납 이외의 금속 원소를 사용하면, 주석을 주성분으로 하고, 또한 부성분으로서 납 이외의 금속 원소를 포함하는 합금이 땜납 제품이 된다. 또한, 땜납 원료의 부성분으로서, 예를 들면, 구리를 사용하면, 땜납 제품은 부성분으로 구리를 포함하는 합금이 된다.

땜납 제품은 복수의 금속 원소를 혼합한 합금을 융해시켜서 용탕으로 하고, 합금 유래의 고형물을 용탕으로부터 제거한 후, 용탕을 응고시킴으로써 제조된다. 따라서, 땜납 제품은 융해시킨 경우에 제거된 합금 유래의 고형물이 잔류하지 않는다고 하는 특징을 갖는다. 예를 들면, 상술한 바와 같이 메시 크기(s)가 10㎛로 설정된 필터(12)로 용탕을 여과하고, 입경이 10㎛를 초과하는 고형물을 용탕 중에서 제거함으로써 제조된 땜납 제품이면, 땜납 제품을 구성하는 합금을 융해시킨 경우에 합금의 용탕 중에 입경이 10㎛를 초과하는 합금 유래의 고형물이 잔류하지 않는 합금이 된다. 마찬가지로, 각각 메시 크기(s)가 5㎛ 및 3㎛로 설정된 필터(12)로 용탕을 여과하고, 입경이 5㎛ 및 3㎛를 초과하는 고형물을 용탕 중에서 제거함으로써 제조된 땜납 제품이면, 땜납 제품을 구성하는 합금을 융해시킨 경우에 합금의 용탕 중에 각각 입경이 5㎛ 및 3㎛를 초과하는 합금 유래의 고형물이 잔류하지 않는 합금이 된다.

표 7은 종래 시판되고 있는 Sn-Cu계의 땜납 제품을 융해시킨 경우에 잔류하는 고형물의 함유량을 조사한 결과를 나타낸다.

표 7에 나타내듯이 A사, B사, C사 및 D사의 봉형상의 땜납 제품을 융해시켜서 메시 크기(s)가 3㎛로 설정된 필터(12)로 용탕을 여과했다. 그 결과, 30kg의 땜납 제품에 대해서 11g∼297g의 고형물이 필터(12)에 잔류했다. 따라서, 종래 시판되고 있는 땜납 제품을 융해시킨 경우에는 고품질의 것이어도 적어도 0.03중량%를 초과하는 고형물이 잔류하게 되고, 저품질의 것에 이르러서는 0.99중량%의 고형물이 잔류하는 것을 알 수 있다. 종래의 땜납 제품은 여과 공정에서 여과되지 않고 제조되고 있는 점에서 필터(12)의 메시크기를 10㎛로 해도 동일한 결과가 된다고 생각된다.

이것에 대해서, 용탕 중으로부터 고형물을 제거하는 공정을 포함하는 상술한 땜납 제품의 제조 방법에 의해 제조된 땜납 제품의 경우에는 융해시켜도 일정한 입경을 초과하는 고형물이 잔류하지 않는 고품질의 합금이 된다. 이 때문에 종래의 땜납 제품에 비해서 보다 미세한 납땜을 행하는 것이 가능해진다.

단, 저품질의 땜납 제품을 유효 활용하기 위해서, 일정한 입경을 초과하는 고형물을 포함하지 않는 땜납 제품과, 종래의 땜납 제품을 혼합해서 새로운 땜납 제품을 제조해도 좋다. 즉, 종래의 땜납 제품의 품질보다 품질을 향상시키는 것이 요구되는 경우이면, 종래의 땜납 제품과, 용탕 중으로부터 고형물을 제거하는 공정을 포함하는 상술한 땜납 제품의 제조 방법에 의해 제조된 땜납 제품을 혼합함으로써, 새로운 땜납 제품을 제조할 수 있다.

구체예로서, 합금을 융해시킨 경우에 합금의 용탕 중에 잔류하는 합금 유래의 고형물 중 입경이 10㎛를 초과하는 고형물의 융해 전에 있어서의 합금에 대한 함유량이 0.03중량% 이하인 땜납 제품, 합금을 융해시킨 경우에 합금의 용탕 중에 잔류하는 합금 유래의 고형물 중 입경이 5㎛를 초과하는 고형물의 융해 전에 있어서의 합금에 대한 함유량이 0.03중량% 이하인 땜납 제품, 합금을 융해시킨 경우에 합금의 용탕 중에 잔류하는 합금 유래의 고형물 중 입경이 3㎛를 초과하는 고형물의 융해 전에 있어서의 합금에 대한 함유량이 0.03중량% 이하인 땜납 제품 등을 제조할 수 있다.

종래의 땜납 제품을 혼합하는 경우에는 시판 대상이 되는 땜납 제품에 한정되지 않고, 종래의 땜납 제품의 원료의 단계에서 혼합하도록 해도 좋다. 또한, 여과 등에 의해 고형물을 제거한 후의 합금에 다른 금속 원소를 혼합하는 타이밍은 합금의 응고 전후 중 어느 것이어도 좋다. 즉, 여과 등에 의해 고형물이 제거된 용탕에 다른 금속 원소를 혼합하고, 용탕을 응고시킴으로써 땜납 제품을 제조해도 좋고, 여과 등에 의해 고형물이 제거된 용탕을 일단 응고시킨 후에 다시 융해시켜서 다른 금속 원소와 혼합해도 좋다.

반대로, 일정한 입경을 초과하는 고형물을 포함하지 않는 고품질의 땜납 제품이 요구되는 경우이면, 여과 등에 의해 고형물이 제거된 후의 합금에 다른 금속 원소를 혼합하지 않고 땜납 제품을 제조하면 좋다.

[납땜 부품]

다음에 상술한 땜납 제품의 제조 방법에 의해 제조된 땜납 제품으로 접합된 납땜 부품의 예에 대해서 설명한다.

도 21은 땜납 제품으로 접합된 납땜 부품의 예를 나타내는 도이다.

도 21에 나타내듯이 땜납 제품(20)으로 LED(41)를 기판(42)에 접합함으로써 납땜 부품(43)을 제조할 수 있다. 땜납 제품(20)은 융해시킨 상태로, LED(41)의 부착 위치에 형성된 땜납 포켓에 충전된다. 따라서, 땜납 제품(20)을 융해시킨 경우에 잔류하는 고형물의 입경이 적어도 땜납 포켓의 폭 및 깊이보다 작게 되지 않으면, 고형물이 땜납 포켓으로부터 돌출하고, LED(41)를 바른 방향에서 기판(42)에 고정할 수 없다.

특히, 발광하는 부분의 사이즈가 100㎛ 이하인 LED(41)는 마이크로 LED라고 불리며, LED(41)의 최대폭이 150㎛ 정도가 된다. 마이크로 LED를 땜납 제품(20)으로 기판(42)에 접합하는 경우에 있어서의 땜납 포켓의 폭은 50㎛ 정도가 되고, 깊이는 10㎛∼15㎛ 정도가 된다.

따라서, 마이크로 LED를 기판(42)에 납땜하기 위해서는 땜납 제품(20)을 용융시킨 경우에 잔류하는 고형물의 입경이 10㎛ 이하인 것이 필요조건이 된다. 단, 고형물의 입경이 10㎛ 이하이어도, 복수의 고형물이 같은 땜납 포켓에 들어간 경우에는 용융한 땜납 제품(20)이 솟아 올라 마이크로 LED가 경사진 상태로 접합되어 버리는 문제가 생긴다. 이 때문에 땜납 제품(20)을 용융시킨 경우에 잔류하는 고형물의 입경을 5㎛ 이하로 하는 것이 문제의 방지로 연결된다. 실제로 행한 시험에 따르면, 땜납 제품(20)을 용융시킨 경우에 잔류하는 고형물의 입경이 3㎛ 이하이면, 문제의 발생을 비약적으로 저감시켜서 안정적으로 마이크로 LED를 기판(42)에 납땜할 수 있는 것이 확인되었다.

납땜 부품의 예로서는 상술한 LED(41)를 땜납 제품(20)으로 기판(42)에 접합한 납땜 부품(43) 외에 프린트 배선판을 들 수 있다. 예를 들면, 최근, 특히 스마트폰 등의 분야에 있어서는 납땜의 대상이 되는 프린트 배선판에 있어서의 배선 패턴의 미세화(세선화)가 진행되고 있다. 프린트 배선판에 있어서의 소위 L/S(라인/스페이스)의 값은 수년전부터 100㎛를 자르도록 되어 있고, 최근에서는 10㎛/10㎛의 것이 검토되고 있다.

L/S가 10㎛/10㎛로 설정된 프린트 배선판에 납땜을 행하는 경우, 땜납 제품의 용탕 중에 입경이 10㎛를 초과하는 고형물이 존재하고 있으면, 상술한 땜납 브리지가 발생할 우려가 있다. 이 때문에 땜납 제품을 용융시킨 경우에 잔류하는 고형물의 입경을 5㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

L/S가 10㎛/10㎛로 설정된 프린트 배선판에 납땜을 행하는 경우, 땜납의 베이스가 되는 땜납 제품 중에 지름이 10㎛약의 바늘형상체가 존재하고 있으면, 상술한 땜납 브리지가 발생할 우려가 있다. 이 때문에 이러한 것을 고려하는 경우에는 상술한 실시예 1 및 실시예 2와 같이, 스텝 30의 여과 공정에 있어서, 메시 크기(s)가 5㎛ 이하로 설정된 필터(12)를 사용하는 것이 바람직하다.

[그 외]

이상, 특정 실시형태에 대해서 기재했지만, 기재된 실시형태는 일례에 지나지 않고, 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 여기에 기재된 신규 방법 및 장치는 여러가지 다른 양식으로 구현화할 수 있다. 또한, 여기에 기재된 방법 및 장치의 양식에 있어서, 발명의 요지로부터 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 생략, 치환 및 변경을 행할 수 있다. 첨부된 청구의 범위 및 그 균등물은 발명의 범위 및 요지에 포함되어 있는 것으로서, 그러한 여러가지 양식 및 변형예를 포함하고 있다.

예를 들면, 상술한 실시형태에서는 주석(주성분)과 구리(부성분)를 포함하는 Sn-Cu계라고 불리는 2원계의 땜납 제품을 예로서 설명을 행했다. 단, 여기에서는 상세한 설명을 행하지 않지만, 주석을 주성분으로 하는 다른 땜납 제품에 있어서도, 동일한 결과가 얻어지고 있다.

여기에서, Sn-Cu계 이외의 2원계의 땜납 제품으로서는, 예를 들면 Sn-Ag계, Sn-Bi계 및 Sn-Zn계를 들 수 있다. 또한, 3원계의 땜납 제품으로서는 Sn-Ag-Cu계, Sn-Ag-Bi계, Sn-Ag-In계, Sn-Zn-Bi계 및 Sn-Zn-Al계를 들 수 있다. 또한, 4원계의 땜납 제품으로서는 Sn-Ag-Cu-Bi계 및 Sn-Ag-In-Bi계를 들 수 있다. 또한, 5원계의 땜납 제품으로서는 Sn-Ag-Cu-Ni-Ge계를 들 수 있다. 그리고, 6원계 이상의 땜납 제품에 대해서도, 같은 결과를 얻는 것이 가능하다.

또한, 여기에서는 땜납 원료를 융해해서 이루어지는 용탕을 필터(12)를 사용하여 여과하는 방법을 예로서 설명을 행했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 원심분리나 고액분리 등의 방법을 사용하여 용탕으로부터 10㎛ 초과가 되는 지름(보다 바람직하게는 5㎛ 초과가 되는 지름)을 갖고 또한 용탕 중에 존재하는 고형물을 제거하도록 해도 좋다.

1…여과전 용탕, 2…여과후 용탕, 10…여과 장치, 11…용기, 12…필터, 13…히터, 20…땜납 제품, 20a, 20b…땜납, 21…무납 땜납부, 22…표면층, 30…주석 성형품, 31…주석 기체부, 32…표면층, 41…LED, 42…기판, 43…납땜 부품, 100…평가 기판, 101…제 1 패턴군, 102…제 2 패턴군, 103…제 3 패턴군, 110…모의 전극, 111…기판, 111a…패드, 112…전자 부품, 112a…전극, 200…프린트 기판, 210…기판, 220…구리 패턴, 230…니켈 도금, 240…금 도금, 250…솔더레지스트, 260…땜납 코트, Kr…크랙

Claims

주석 및 납 이외의 금속 원소와, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함하는 원재료를 가열에 의해 융해시켜서 용탕으로 하는 가열 공정과,
230℃~260℃로 설정된 상기 용탕을 메시 크기가 10㎛ 이하로 설정된 필터로 여과하고, 상기 용탕 중에 존재하는 고형물을 꺼내는 여과 공정과,
상기 여과된 용탕을 냉각에 의해 응고시킴과 아울러 상기 카르복실산을 표면측에 석출시키는 냉각 공정을 포함하되,
상기 여과 공정에서는, 상기 필터를 가열함으로써, 상기 용탕을 여과 전 및 여과 후의 쌍방에서 230℃~260℃로 하는 주석 중간제품의 제조 방법.
주석 및 납 이외의 금속 원소와, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함하는 원재료를 가열에 의해 융해시켜서 용탕으로 하는 가열 공정과,
230℃~260℃로 설정된 상기 용탕을 메시 크기가 10㎛ 이하로 설정된 필터로 여과하고, 상기 용탕 중에 존재하는 고형물을 꺼내는 여과 공정과,
상기 여과된 용탕을 냉각에 의해 응고시킴과 아울러 상기 카르복실산을 표면측에 석출시키는 냉각 공정과,
주석 성형품의 형상으로 하는 성형 공정을 포함하고,
상기 여과 공정에서는, 상기 필터를 가열함으로써, 상기 용탕을 여과 전 및 여과 후의 쌍방에서 230℃~260℃로 하는 주석 성형품의 제조 방법.
주석과,
표면측에 분포되어서 표면층을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 포함하는 도전부재로서, 상기 제2항에 기재된 제조 방법에 따라 제조된, 도전부재.
단자를 갖는 전자 부품이며,
상기 단자의 표면에 주석과, 표면측에 분포되어서 표면층을 이루고, 탄소수가 10 이상 20 이하인 카르복실산을 피복한 전자 부품으로서, 상기 제2항에 기재된 제조 방법에 따라 제조된, 전자 부품.