JP2604593B2 - 金属表面に半田被膜を形成する方法 - Google Patents
金属表面に半田被膜を形成する方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、基体金属の表面に半田合金の被膜を形成す
るための方法に関するものである。一般に電子回路等を
形成する場合、回路パターンを描いた基板の露出した基
体金属表面に半田合金の被膜を形成し、所望の回路部品
を当該半田被膜の上に載置し、これを加熱して前記半田
被膜を熔融し、当該半田によって基体金属と回路部品と
を接合することが行われている。
るための方法に関するものである。一般に電子回路等を
形成する場合、回路パターンを描いた基板の露出した基
体金属表面に半田合金の被膜を形成し、所望の回路部品
を当該半田被膜の上に載置し、これを加熱して前記半田
被膜を熔融し、当該半田によって基体金属と回路部品と
を接合することが行われている。
本発明は特にこのような回路基板の基体金属の表面に
半田合金の被膜を形成するための新規な方法に関するも
のである。
半田合金の被膜を形成するための新規な方法に関するも
のである。
従来の技術 従来前述のような回路基板の基体金属表面に半田合金
の被膜を形成するには、通常ペースト状半田が使用され
ている。
の被膜を形成するには、通常ペースト状半田が使用され
ている。
ペースト状半田は、半田合金の粉末とフラックスと
を、粘度調整用のミネラルスピリット等の高沸点溶剤に
分散し、一定の粘度を有するペースト状としたものであ
る。而してこのペースト状半田を使用して基板の基体表
面に金属半田の被覆を形成するには、ペースト状半田を
スクリーン印刷又はディスペンサーで、電子部品搭載基
板上に所定の形状に塗布し、これを加熱して前記半田合
金の粉末を熔融させ、フラックスの補助作用の下で、前
記熔融半田合金を基板の基体金属表面に付着させて被膜
を形成している。
を、粘度調整用のミネラルスピリット等の高沸点溶剤に
分散し、一定の粘度を有するペースト状としたものであ
る。而してこのペースト状半田を使用して基板の基体表
面に金属半田の被覆を形成するには、ペースト状半田を
スクリーン印刷又はディスペンサーで、電子部品搭載基
板上に所定の形状に塗布し、これを加熱して前記半田合
金の粉末を熔融させ、フラックスの補助作用の下で、前
記熔融半田合金を基板の基体金属表面に付着させて被膜
を形成している。
ペースト状半田を加熱すると、前記半田合金の粉末粒
子が熔融し、前記フラックスによって熔融半田粒子の表
面の酸化物が還元されて純半田熔融粒子となると共に、
基体金属表面も還元されて清浄な表面を形成する。而し
て熔融半田粒子の凝集力と、半田粒子の基体金属に対す
る濡れ性とにより、基体表面に金属半田の被膜が形成さ
れるのである。
子が熔融し、前記フラックスによって熔融半田粒子の表
面の酸化物が還元されて純半田熔融粒子となると共に、
基体金属表面も還元されて清浄な表面を形成する。而し
て熔融半田粒子の凝集力と、半田粒子の基体金属に対す
る濡れ性とにより、基体表面に金属半田の被膜が形成さ
れるのである。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら前記ペースト状半田においては、そのペ
ースト中における半田合金は、フラックスや溶剤とは分
離された遊離の金属粒子であり、その粒子は微細なもの
であるとは言っても、フラックスや溶剤と均一な組成物
を構成しているものではない。半田合金の粒子を小さく
する試みがなされてはいるが、現在では10μ程度が限界
とされている。
ースト中における半田合金は、フラックスや溶剤とは分
離された遊離の金属粒子であり、その粒子は微細なもの
であるとは言っても、フラックスや溶剤と均一な組成物
を構成しているものではない。半田合金の粒子を小さく
する試みがなされてはいるが、現在では10μ程度が限界
とされている。
一方近年電子回路の集積度が高くなり、基板上の回路
パターンも細い線で高密度に構成されるようになってい
る。最近では、百〜数百μ程度の線を同程度の間隔を描
いて回路パターンを構成するようにもなっており、それ
に伴って当該基板上にペースト状半田を供給する場合に
おいても、回路パターンの高密度化に伴い、極めて高精
度で供給する必要がある。従ってスクリーン印刷でペー
スト状半田を供給する場合においては、よりメッシュの
細かいスクリーンを使用しなければならず、またディス
ペンサーを使用する場合においても、より細い吐出穴径
のものを使用する必要が生じてきている。
パターンも細い線で高密度に構成されるようになってい
る。最近では、百〜数百μ程度の線を同程度の間隔を描
いて回路パターンを構成するようにもなっており、それ
に伴って当該基板上にペースト状半田を供給する場合に
おいても、回路パターンの高密度化に伴い、極めて高精
度で供給する必要がある。従ってスクリーン印刷でペー
スト状半田を供給する場合においては、よりメッシュの
細かいスクリーンを使用しなければならず、またディス
ペンサーを使用する場合においても、より細い吐出穴径
のものを使用する必要が生じてきている。
然るに、前述のようにペースト状半田中に半田合金の
固体粉末粒子が含まれているので、これをスクリーン印
刷やディスペンサーにより基板上に供給する際、半田合
金の粒子の大きさを事実上無視することができなくなっ
てくる。
固体粉末粒子が含まれているので、これをスクリーン印
刷やディスペンサーにより基板上に供給する際、半田合
金の粒子の大きさを事実上無視することができなくなっ
てくる。
スクリーン印刷により供給する場合においては、半田
合金の粉末粒子がスクリーンに目詰まりを生じさせ、半
田合金を所定の形状に均一に印刷して供給することが困
難である。また半田粉末とスクリーンとの摩擦により、
マスクに傷をつけたり破損したりすることがあり、スク
リーンの寿命が短いものとなっている。
合金の粉末粒子がスクリーンに目詰まりを生じさせ、半
田合金を所定の形状に均一に印刷して供給することが困
難である。また半田粉末とスクリーンとの摩擦により、
マスクに傷をつけたり破損したりすることがあり、スク
リーンの寿命が短いものとなっている。
またディスペンサーを使用する場合においても、細い
吐出穴に半田粉末が詰まり、詰まった半田粉末がそれに
続くペーストを過して、フラックスや溶剤のみを吐出
することがあり、半田合金の粉末を均一に含むペースト
として吐出することが極めて困難である。
吐出穴に半田粉末が詰まり、詰まった半田粉末がそれに
続くペーストを過して、フラックスや溶剤のみを吐出
することがあり、半田合金の粉末を均一に含むペースト
として吐出することが極めて困難である。
また前述のように、熔融半田の粒子同士の凝集力と被
着金属に対する濡れ性とによって被着金属間の結合を行
うが、個々の熔融半田粒子の表面張力は大きいものであ
って、全ての半田粒子を接合に寄与させることは困難で
あり、接合に寄与しない半田粒子が基板状に残留し、こ
れらは回路の間を短絡させる可能性がある。
着金属に対する濡れ性とによって被着金属間の結合を行
うが、個々の熔融半田粒子の表面張力は大きいものであ
って、全ての半田粒子を接合に寄与させることは困難で
あり、接合に寄与しない半田粒子が基板状に残留し、こ
れらは回路の間を短絡させる可能性がある。
特に先に述べたように集積度の高い電子回路において
は、回路を構成する線の間隔が半田粒子の径にほゞ匹敵
する大きさになり、単一の半田粒子によっても簡単に短
絡が生じ、直ちに地例的な欠陥を生じることになり兼ね
ない。このような事態を避けるために、接合完了後に当
該電子回路を有機溶剤で洗浄して残存半田粒子を除去す
ることが行われるが、それでも完全に除去することは困
難である。
は、回路を構成する線の間隔が半田粒子の径にほゞ匹敵
する大きさになり、単一の半田粒子によっても簡単に短
絡が生じ、直ちに地例的な欠陥を生じることになり兼ね
ない。このような事態を避けるために、接合完了後に当
該電子回路を有機溶剤で洗浄して残存半田粒子を除去す
ることが行われるが、それでも完全に除去することは困
難である。
半田合金の粉末粒子の径をさらに小さいものとするこ
とによりこれらの問題点は多少は改善されるが、高価に
なると共に、熔融半田の粒子が安定なものとなって凝集
が起りにくくなり、必ずしも好ましいものと言えない。
とによりこれらの問題点は多少は改善されるが、高価に
なると共に、熔融半田の粒子が安定なものとなって凝集
が起りにくくなり、必ずしも好ましいものと言えない。
さらに基板上の金属被膜を形成する部分以外の部分を
レジスト剤でマスクし、所定の部分のみに半田被膜を形
成するとと共に、不要の部分に半田が付着するのを防止
し、回路が短絡するのを防止することも行われている
が、この場合においても半田被膜を形成すべき部分の大
きさが個々の半田粒子の大きさに匹敵するものとなるの
で、所定の部分に確実に半田粒子を供給して、充分に膜
厚の大きな半田金属被膜を形成することは極めて困難で
ある。
レジスト剤でマスクし、所定の部分のみに半田被膜を形
成するとと共に、不要の部分に半田が付着するのを防止
し、回路が短絡するのを防止することも行われている
が、この場合においても半田被膜を形成すべき部分の大
きさが個々の半田粒子の大きさに匹敵するものとなるの
で、所定の部分に確実に半田粒子を供給して、充分に膜
厚の大きな半田金属被膜を形成することは極めて困難で
ある。
さらにマスクした基板を熔融半田浴に浸漬して金属被
膜を形成することも行われているが、これも微細なパタ
ーンに従って確実に被膜を形成するのは困難である。
膜を形成することも行われているが、これも微細なパタ
ーンに従って確実に被膜を形成するのは困難である。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、半
田合金を構成する錫及び鉛を有機カルボン酸に対して化
学的に結合させ、これを有機溶剤に溶解することにより
均一な組成の溶液となし、基体金属を当該溶液に浸漬す
ることにより当該基体金属の表面に半田金属を析出さ
せ、半田粒子の大きさを考慮することなく精密なパター
ンに従って基体金属表面に容易に金属被膜を形成するこ
とを可能にし、さらに被膜形成後における残存半田粒子
による電子回路の短絡を防止することを目的とするもの
である。
田合金を構成する錫及び鉛を有機カルボン酸に対して化
学的に結合させ、これを有機溶剤に溶解することにより
均一な組成の溶液となし、基体金属を当該溶液に浸漬す
ることにより当該基体金属の表面に半田金属を析出さ
せ、半田粒子の大きさを考慮することなく精密なパター
ンに従って基体金属表面に容易に金属被膜を形成するこ
とを可能にし、さらに被膜形成後における残存半田粒子
による電子回路の短絡を防止することを目的とするもの
である。
問題点を解決する手段 而して本発明は、有機カルボン酸の錫・鉛混合塩又は
有機カルボン酸の錫塩と鉛塩との混合物を高沸点溶剤に
溶解してなる溶液に、加熱下に、錫及び鉛よりもイオン
化傾向の大きい金属を浸漬し、当該金属の表面に半田合
金を析出せしめることを特徴とするものである。
有機カルボン酸の錫塩と鉛塩との混合物を高沸点溶剤に
溶解してなる溶液に、加熱下に、錫及び鉛よりもイオン
化傾向の大きい金属を浸漬し、当該金属の表面に半田合
金を析出せしめることを特徴とするものである。
本発明において使用する溶液の溶質は、有機成分とし
ての有機カルボン酸中のカルボキシル基を、錫及び鉛の
塩としたものである。
ての有機カルボン酸中のカルボキシル基を、錫及び鉛の
塩としたものである。
有機カルボン酸としては各種のものを使用することが
できる。例えばロジン又はその誘導体、ステアリン酸、
オレイン酸、ネオデカン酸、セバシン酸、フマル酸等の
脂肪族カルボン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル
酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の芳香族カルボ
ン酸、ナフテン酸等を使用することができる。また一塩
基性の酸の他、二塩基性又は三塩基性以上の多塩基性の
酸をも使用することができる。ただし、その有機カルボ
ン酸と錫及び鉛の塩が、有機溶剤に溶解し得るものでな
ければならない。
できる。例えばロジン又はその誘導体、ステアリン酸、
オレイン酸、ネオデカン酸、セバシン酸、フマル酸等の
脂肪族カルボン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル
酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の芳香族カルボ
ン酸、ナフテン酸等を使用することができる。また一塩
基性の酸の他、二塩基性又は三塩基性以上の多塩基性の
酸をも使用することができる。ただし、その有機カルボ
ン酸と錫及び鉛の塩が、有機溶剤に溶解し得るものでな
ければならない。
これらの有機カルボン酸としては、特にロジン又はそ
の誘導体が適当である。当該ロジンとしては、ガムロジ
ン、トール油ロジン、ウッドロジンなどの他、これらの
ロジンの主成分であるアビエチン酸、ピマール酸等の純
物質を使用することができる。
の誘導体が適当である。当該ロジンとしては、ガムロジ
ン、トール油ロジン、ウッドロジンなどの他、これらの
ロジンの主成分であるアビエチン酸、ピマール酸等の純
物質を使用することができる。
またこれらのロジンの誘導体として、不均斉化ロジ
ン、水素添加ロジンや、マレイン化ロジン又はフマル化
ロジン等を使用することもできる。特にマレイン化ロジ
ンやフマル化ロジンは、ロジンをマレイン化又はフマル
化することによりカルボン酸を導入して三塩基性の誘導
体とし、そのロジン誘導体の三つのカルボン酸を錫及び
鉛の塩とすることにより、金属含有量を大きくすること
ができるので好ましい。
ン、水素添加ロジンや、マレイン化ロジン又はフマル化
ロジン等を使用することもできる。特にマレイン化ロジ
ンやフマル化ロジンは、ロジンをマレイン化又はフマル
化することによりカルボン酸を導入して三塩基性の誘導
体とし、そのロジン誘導体の三つのカルボン酸を錫及び
鉛の塩とすることにより、金属含有量を大きくすること
ができるので好ましい。
有機カルボン酸に対する錫及び鉛の導入は、これらの
有機カルボン酸のアルカリ塩に、錫及び鉛の塩を添加
し、複分解反応により有機カルボン酸の錫及び鉛塩を得
ることができる。有機カルボン酸のアルカリ塩に添加す
る錫の塩としては、塩化第一錫が適当であり、また鉛の
塩としては、酢酸鉛が適当である。
有機カルボン酸のアルカリ塩に、錫及び鉛の塩を添加
し、複分解反応により有機カルボン酸の錫及び鉛塩を得
ることができる。有機カルボン酸のアルカリ塩に添加す
る錫の塩としては、塩化第一錫が適当であり、また鉛の
塩としては、酢酸鉛が適当である。
また前記有機カルボン酸を加熱して熔融した状態で酸
化錫及び酸化鉛を反応させることにより、前記有機カル
ボン酸の錫及び鉛の塩を得る熔融法によることもでき
る。
化錫及び酸化鉛を反応させることにより、前記有機カル
ボン酸の錫及び鉛の塩を得る熔融法によることもでき
る。
この場合において、有機カルボン酸に錫及び鉛を混合
して導入した錫・鉛混合塩であっても良く、また有機カ
ルボン酸の錫塩と鉛塩とをそれぞれ別個に合成し、これ
らを所定の割合で混合したものであっても良い。
して導入した錫・鉛混合塩であっても良く、また有機カ
ルボン酸の錫塩と鉛塩とをそれぞれ別個に合成し、これ
らを所定の割合で混合したものであっても良い。
ただし後者の方が、得られる半田被膜の膜厚が比較的
厚く、接合強度が大きい傾向があり、また用途に応じて
錫及び鉛の含有の比率の異なるものを自由に調製するこ
とができるという利点を有しているので好ましい。
厚く、接合強度が大きい傾向があり、また用途に応じて
錫及び鉛の含有の比率の異なるものを自由に調製するこ
とができるという利点を有しているので好ましい。
有機カルボン酸の錫及び鉛塩中に含まれる錫及び鉛の
含有率は、有機カルボン酸の種類によっても異なるが、
２〜70重量％程度が適当であり、さらに好ましくは10〜
60重量％程度とするのが望ましい。
含有率は、有機カルボン酸の種類によっても異なるが、
２〜70重量％程度が適当であり、さらに好ましくは10〜
60重量％程度とするのが望ましい。
有機カルボン酸の錫及び鉛塩中の錫と鉛との比率は、
半田合金としての共晶比率である錫／鉛＝約60/40とす
るのが適当であるが、一般に半田として使用可能の範囲
内において適宜変更することができる。
半田合金としての共晶比率である錫／鉛＝約60/40とす
るのが適当であるが、一般に半田として使用可能の範囲
内において適宜変更することができる。
本発明において、有機カルボン酸の錫及び鉛塩を溶解
するための有機溶剤としては、沸点の高いものが望まし
く、例えばスクアレンや高沸点鉱油等が適している。
するための有機溶剤としては、沸点の高いものが望まし
く、例えばスクアレンや高沸点鉱油等が適している。
また溶液中の成分の比率としては、有機カルボン酸金
属塩中の金属成分の溶液中における濃度が、少なくとも
0.1％以上であることが望ましい。金属成分の含有率が
0.1％未満であっては金属成分の量が少なく、充分な厚
みの半田被膜を形成することができない。
属塩中の金属成分の溶液中における濃度が、少なくとも
0.1％以上であることが望ましい。金属成分の含有率が
0.1％未満であっては金属成分の量が少なく、充分な厚
みの半田被膜を形成することができない。
また、溶液中の金属成分の含有率を設定する場合、金
属含有率の比較的高い有機カルボン酸の金属塩を有機溶
剤に比較的稀薄に溶解したものであっても良く、また金
属成分の含有量の比較的低い有機カルボン酸の金属塩を
有機溶剤に比較的濃厚に溶解したものであっても良い。
属含有率の比較的高い有機カルボン酸の金属塩を有機溶
剤に比較的稀薄に溶解したものであっても良く、また金
属成分の含有量の比較的低い有機カルボン酸の金属塩を
有機溶剤に比較的濃厚に溶解したものであっても良い。
本発明により基体金属に半田被膜を形成する場合に
は、基体金属は錫及び鉛よりも、イオン化傾向の大きい
ものであることを要する。イオン化傾向の小さい基体金
属の表面には有機カルボン酸の錫及び鉛塩から半田合金
が析出せず、半田被膜を形成することができない。
は、基体金属は錫及び鉛よりも、イオン化傾向の大きい
ものであることを要する。イオン化傾向の小さい基体金
属の表面には有機カルボン酸の錫及び鉛塩から半田合金
が析出せず、半田被膜を形成することができない。
従って例えば基体金属が銅であって、その表面に半田
の金属被膜を形成する場合には、銅は錫及び鉛よりもイ
オン化傾向が小さいので、本発明によりその銅の表面に
直接半田の被膜を形成することはできない。それ故、予
め銅の表面に亜鉛又はアルミニウムなどのイオン化傾向
の大きい金属のメッキを施しておき、その表面に本発明
により半田被膜を形成するのが良い。
の金属被膜を形成する場合には、銅は錫及び鉛よりもイ
オン化傾向が小さいので、本発明によりその銅の表面に
直接半田の被膜を形成することはできない。それ故、予
め銅の表面に亜鉛又はアルミニウムなどのイオン化傾向
の大きい金属のメッキを施しておき、その表面に本発明
により半田被膜を形成するのが良い。
本発明により基体金属の表面に半田被膜を形成するに
は、加熱下において前記有機カルボン酸の錫及び鉛塩の
有機溶剤溶液に、基体金属を浸漬することにより行う。
浸漬時の温度は錫及び鉛の比率や溶剤の沸点によっても
異なるが、溶剤がスクアレンである場合には約250℃程
度が適当である。また浸漬時間は浸漬時の温度によって
も異なり、また形成しようとする半田被膜の厚みにもよ
るが、数秒乃至数十分程度である。
は、加熱下において前記有機カルボン酸の錫及び鉛塩の
有機溶剤溶液に、基体金属を浸漬することにより行う。
浸漬時の温度は錫及び鉛の比率や溶剤の沸点によっても
異なるが、溶剤がスクアレンである場合には約250℃程
度が適当である。また浸漬時間は浸漬時の温度によって
も異なり、また形成しようとする半田被膜の厚みにもよ
るが、数秒乃至数十分程度である。
作用 本発明により基体金属を有機カルボン酸の錫及び鉛塩
の有機溶剤溶液に浸漬すると、溶液中の有機カルボン酸
の錫塩及び鉛塩が、基体金属の表面において分解し、金
属錫及び金属鉛を遊離して半田合金を形成し、当該半田
合金が基体金属の表面に析出して合金層を形成し、さら
にその合金層に新たに遊離した半田合金が合体して半田
被膜を形成するのである。
の有機溶剤溶液に浸漬すると、溶液中の有機カルボン酸
の錫塩及び鉛塩が、基体金属の表面において分解し、金
属錫及び金属鉛を遊離して半田合金を形成し、当該半田
合金が基体金属の表面に析出して合金層を形成し、さら
にその合金層に新たに遊離した半田合金が合体して半田
被膜を形成するのである。
本発明により基体金属表面に半田被膜が形成される機
構については必ずしも明らかではないが、次のようなプ
ロセスによるものと思われる。すなわち、有機カルボン
酸の錫及び鉛塩が分解する際には、基体金属との間でイ
オン交換反応を生じ、それによって基体金属の表面にお
いて有機カルボン酸の錫及び鉛の塩から金属錫及び金属
鉛が析出し、析出した金属錫及び金属鉛が合体して半田
合金を形成すると共に、その半田合金が基体金属中に溶
解して合金層を形成する。さらに金属塩から解離した金
属イオンが基体金属の表面に移行してイオン交換反応を
重ねて金属錫及び金属塩を遊離し、基体金属との合金層
の表面に半田被膜層を形成するのである。
構については必ずしも明らかではないが、次のようなプ
ロセスによるものと思われる。すなわち、有機カルボン
酸の錫及び鉛塩が分解する際には、基体金属との間でイ
オン交換反応を生じ、それによって基体金属の表面にお
いて有機カルボン酸の錫及び鉛の塩から金属錫及び金属
鉛が析出し、析出した金属錫及び金属鉛が合体して半田
合金を形成すると共に、その半田合金が基体金属中に溶
解して合金層を形成する。さらに金属塩から解離した金
属イオンが基体金属の表面に移行してイオン交換反応を
重ねて金属錫及び金属塩を遊離し、基体金属との合金層
の表面に半田被膜層を形成するのである。
また金属塩の分解によって生じた有機成分である有機
カルボン酸は、フラックスとして作用し、基体金属表面
を還元して半田被膜の形成を促進する。特にロジン又は
その誘導体は元来強力はフラックス作用を有しており、
有機カルボン酸成分としてロジン又はその誘導体を使用
するのが好ましいのである。
カルボン酸は、フラックスとして作用し、基体金属表面
を還元して半田被膜の形成を促進する。特にロジン又は
その誘導体は元来強力はフラックス作用を有しており、
有機カルボン酸成分としてロジン又はその誘導体を使用
するのが好ましいのである。
発明の効果 本発明によれば、基体金属を所定の溶液に単に浸漬す
るだけで半田被膜を形成することができ、操作が極めて
簡単である。しかも被膜を形成する金属半田は、有機成
分である有機カルボン酸に化学的に結合しており、遊離
の金属半田の粒子を含有しない。従ってこれを精密な回
路パターンを有する回路基板に適用する場合において
も、所望のパターンに従ってレジスト材でマスクした回
路基板を直接溶液に浸漬すれば、微細なパターンに従っ
て確実に被膜を形成することがででき、被膜の欠落や遊
離の半田粒子による短絡等の問題を生じることはない。
るだけで半田被膜を形成することができ、操作が極めて
簡単である。しかも被膜を形成する金属半田は、有機成
分である有機カルボン酸に化学的に結合しており、遊離
の金属半田の粒子を含有しない。従ってこれを精密な回
路パターンを有する回路基板に適用する場合において
も、所望のパターンに従ってレジスト材でマスクした回
路基板を直接溶液に浸漬すれば、微細なパターンに従っ
て確実に被膜を形成することがででき、被膜の欠落や遊
離の半田粒子による短絡等の問題を生じることはない。
また本発明においては、先に述べたように金属塩が基
体金属の表面に移行し、該基体金属表面においてイオン
交換反応を生じて金属錫及び金属鉛を析出し、生じた遊
離金属は直ちに基体金属の表面に半田被膜を形成する。
従って操作の過程において系中に遊離金属の粒子が存在
することがなく、溶液中の金属成分は全て半田被膜の形
成に利用される。従って溶液中の金属の含有量が少なく
ても、遊離の半田は基板上の基体金属の露出した部分の
みに集中してそこに充分な厚みの金属被膜が形成され、
極めて効率が良い。
体金属の表面に移行し、該基体金属表面においてイオン
交換反応を生じて金属錫及び金属鉛を析出し、生じた遊
離金属は直ちに基体金属の表面に半田被膜を形成する。
従って操作の過程において系中に遊離金属の粒子が存在
することがなく、溶液中の金属成分は全て半田被膜の形
成に利用される。従って溶液中の金属の含有量が少なく
ても、遊離の半田は基板上の基体金属の露出した部分の
みに集中してそこに充分な厚みの金属被膜が形成され、
極めて効率が良い。
さらに本発明においては、溶液は均質なものであって
遊離の半田粒子を含まず、また前述のように基体金属が
露出した必要部分のみに半田被膜を形成することができ
るので、電子回路に対する部品の接合の目的だけでな
く、ICやLSI等の製造についても適用可能であり、これ
らにリード線を接合する場合等についても使用すること
が可能である。
遊離の半田粒子を含まず、また前述のように基体金属が
露出した必要部分のみに半田被膜を形成することができ
るので、電子回路に対する部品の接合の目的だけでな
く、ICやLSI等の製造についても適用可能であり、これ
らにリード線を接合する場合等についても使用すること
が可能である。
実施例 有機カルボン酸の錫及び鉛塩の調製 実施例１ コンデンサー及び攪拌機を付した内容量１の四つ口
フラスコに、中国産ガムロジン（酸価169、色調Ｘ級、
軟化点78℃）175g、48％か性カリ水溶液63g及び水374g
を仕込み、90℃で３時間攪拌しながら鹸化反応を行い、
pH10.5、固形分30.5％のガムロジンのカリウム塩水溶液
を得た。
フラスコに、中国産ガムロジン（酸価169、色調Ｘ級、
軟化点78℃）175g、48％か性カリ水溶液63g及び水374g
を仕込み、90℃で３時間攪拌しながら鹸化反応を行い、
pH10.5、固形分30.5％のガムロジンのカリウム塩水溶液
を得た。
攪拌機を付した内容量２のビーカーに、先の工程で
得られたガムロジンのカリウム塩水溶液600gと、水850g
とを仕込み、攪拌しながら稀釈した。一方、内容量500m
lのビーカーに塩化第一錫38g、酢酸鉛26g及び水200gを
入れて、攪拌しながら溶解した。当該金属塩水溶液を前
記ガムロジンカリウム塩の稀釈水溶液に添加し、30℃で
１時間複分解反応を行い、脱水、乾燥して、錫含有率９
重量％、鉛含有率5.8重量％の、ガムロジンの錫・鉛塩
を得た。
得られたガムロジンのカリウム塩水溶液600gと、水850g
とを仕込み、攪拌しながら稀釈した。一方、内容量500m
lのビーカーに塩化第一錫38g、酢酸鉛26g及び水200gを
入れて、攪拌しながら溶解した。当該金属塩水溶液を前
記ガムロジンカリウム塩の稀釈水溶液に添加し、30℃で
１時間複分解反応を行い、脱水、乾燥して、錫含有率９
重量％、鉛含有率5.8重量％の、ガムロジンの錫・鉛塩
を得た。
実施例２ 実施例１において、中国産ガムロジンに代えてトール
油ロジン（酸価168.5、色調Ｘ級、軟化点76℃）を使用
した他は実施例１と同様に操作して、錫含有率8.8％、
鉛含有率5.8％のトール油ロジンの錫・鉛塩を得た。
油ロジン（酸価168.5、色調Ｘ級、軟化点76℃）を使用
した他は実施例１と同様に操作して、錫含有率8.8％、
鉛含有率5.8％のトール油ロジンの錫・鉛塩を得た。
実施例３ 実施例１において、中国産ガムロジンに代えて不均斉
化ロジン（酸価167.0、色調WG級、軟化点68℃）を使用
した他は実施例１と同様に操作して、錫含有率8.5％、
鉛含有率5.5％の不均斉化ロジンの錫・鉛塩を得た。
化ロジン（酸価167.0、色調WG級、軟化点68℃）を使用
した他は実施例１と同様に操作して、錫含有率8.5％、
鉛含有率5.5％の不均斉化ロジンの錫・鉛塩を得た。
実施例４ コンデンサー、水抜き管、温度計及び攪拌機を付した
内容量500mlの四つ口フラスコに、トール油ロジン（酸
価168、色調Ｘ級、軟化点76℃）300gを仕込み、マント
ルヒーター上で攪拌しながら加熱して熔融した。熔融後
180℃まで冷却し、無水マレイン酸57gを添加し、190〜2
00℃で２時間加熱してマレイン化反応を行い、鹸化価32
4のマレイン価ロジン350gを得た。
内容量500mlの四つ口フラスコに、トール油ロジン（酸
価168、色調Ｘ級、軟化点76℃）300gを仕込み、マント
ルヒーター上で攪拌しながら加熱して熔融した。熔融後
180℃まで冷却し、無水マレイン酸57gを添加し、190〜2
00℃で２時間加熱してマレイン化反応を行い、鹸化価32
4のマレイン価ロジン350gを得た。
次に、コンデンサー及び攪拌機を付した内容量１の
四つ口フラスコに、先の工程で得られたマレイン化ロジ
ン175g、48％か性カリ水溶液120g及び水318gを加えて、
90℃で３時間攪拌しながら鹸化反応を行い、pH10.3、固
形分30％のマレイン化ロジンのカリウム塩水溶液を得
た。
四つ口フラスコに、先の工程で得られたマレイン化ロジ
ン175g、48％か性カリ水溶液120g及び水318gを加えて、
90℃で３時間攪拌しながら鹸化反応を行い、pH10.3、固
形分30％のマレイン化ロジンのカリウム塩水溶液を得
た。
攪拌機を付した内容量２のビーカーに、先の工程で
得られたマレイン化ロジンのカリウム塩水溶液600gと、
水850gとを仕込み、攪拌しながら稀釈した。一方、内容
量500mlのビーカーに塩化第一錫69g、酢酸鉛45g及び水2
00gを入れて、攪拌しながら溶解した。当該金属塩水溶
液の前記マレイン化ロジンカリウム塩の稀釈水溶液に添
加し、30℃で１時間複分解反応を行い、脱水、乾燥し
て、錫含有量17重量％、鉛含有量12重量％のマレイン化
ロジンの錫・鉛塩を得た。
得られたマレイン化ロジンのカリウム塩水溶液600gと、
水850gとを仕込み、攪拌しながら稀釈した。一方、内容
量500mlのビーカーに塩化第一錫69g、酢酸鉛45g及び水2
00gを入れて、攪拌しながら溶解した。当該金属塩水溶
液の前記マレイン化ロジンカリウム塩の稀釈水溶液に添
加し、30℃で１時間複分解反応を行い、脱水、乾燥し
て、錫含有量17重量％、鉛含有量12重量％のマレイン化
ロジンの錫・鉛塩を得た。
実施例５ 水抜き管、コンデンサー、温度計及び攪拌機を付した
内容量１の四つ口フラスコに、中国産ガムロジン（前
出）300gを仕込んで220〜230℃で熔融させ、酸化第一錫
20.3g及び一酸化鉛13.0gを添加して同温度で３時間反応
させ、錫含有量5.5重量％、鉛含有量3.8重量％の、ガム
ロジンの錫・鉛塩を得た。
内容量１の四つ口フラスコに、中国産ガムロジン（前
出）300gを仕込んで220〜230℃で熔融させ、酸化第一錫
20.3g及び一酸化鉛13.0gを添加して同温度で３時間反応
させ、錫含有量5.5重量％、鉛含有量3.8重量％の、ガム
ロジンの錫・鉛塩を得た。
実施例６ 実施例５において、酸化第一錫の添加量を10.0g、一
酸化鉛の添加量を6.5gとした他は実施例５と同様に操作
して、錫含有量2.8重量％、鉛含有量1.8重量％のガムロ
ジンの錫・鉛塩を得た。
酸化鉛の添加量を6.5gとした他は実施例５と同様に操作
して、錫含有量2.8重量％、鉛含有量1.8重量％のガムロ
ジンの錫・鉛塩を得た。
実施例７ 実施例５において、酸化第一錫の添加量を0.55g、一
酸化鉛の添加量を0.4gとした他は実施例５と同様に操作
して、錫含有量0.55重量％、鉛含有量0.4重量％のガム
ロジンの錫・鉛塩を得た。
酸化鉛の添加量を0.4gとした他は実施例５と同様に操作
して、錫含有量0.55重量％、鉛含有量0.4重量％のガム
ロジンの錫・鉛塩を得た。
実施例８ 水抜き管、コンデンサー、温度計及び攪拌機を付した
内容量200mlの四つ口フラスコに、ナフテン酸（酸価22
4）125gを仕込んで170〜180℃にまで昇温し、酸化第一
錫10.1g及び一酸化鉛5.9gを添加した後220〜230℃にま
で昇温し、同温度で３時間反応させ、錫含有率6.3重量
％、鉛含有率3.9重量％の、ナフテン酸の錫・鉛塩を得
た。
内容量200mlの四つ口フラスコに、ナフテン酸（酸価22
4）125gを仕込んで170〜180℃にまで昇温し、酸化第一
錫10.1g及び一酸化鉛5.9gを添加した後220〜230℃にま
で昇温し、同温度で３時間反応させ、錫含有率6.3重量
％、鉛含有率3.9重量％の、ナフテン酸の錫・鉛塩を得
た。
実施例９ 実施例８において、有機カルボン酸としてナフテン酸
に代えてネオデカン酸90gを使用した他は、実施例８と
同様に操作して、錫含有率8.4重量％、鉛含有率5.2重量
％のネオデカン酸の錫・鉛塩を得た。
に代えてネオデカン酸90gを使用した他は、実施例８と
同様に操作して、錫含有率8.4重量％、鉛含有率5.2重量
％のネオデカン酸の錫・鉛塩を得た。
実施例10 実施例８において、有機カルボン酸としてナフテン酸
に代えてステアリン酸140gを使用した他は、実施例８と
同様に操作して、錫含有率5.6重量％、生含有率3.5重量
％のステアリン酸の錫・鉛塩を得た。
に代えてステアリン酸140gを使用した他は、実施例８と
同様に操作して、錫含有率5.6重量％、生含有率3.5重量
％のステアリン酸の錫・鉛塩を得た。
実施例11 水抜き管、コンデンサー、温度計及び攪拌機を付した
内容量300mlの四つ口フラスコに、安息香酸122g及びキ
シレン40gを仕込み、攪拌しながら120〜130℃にまで昇
温して安息香酸をキシレンに溶解し、そこへ酸化第一錫
20.2g及び一酸化鉛11.8gを添加した後、脱キシレンしな
がら220〜230℃にまで昇温して同温度で３時間反応さ
せ、錫含有率11.6重量％、鉛含有率7.1重量％の安息香
酸の錫・鉛塩を得た。
内容量300mlの四つ口フラスコに、安息香酸122g及びキ
シレン40gを仕込み、攪拌しながら120〜130℃にまで昇
温して安息香酸をキシレンに溶解し、そこへ酸化第一錫
20.2g及び一酸化鉛11.8gを添加した後、脱キシレンしな
がら220〜230℃にまで昇温して同温度で３時間反応さ
せ、錫含有率11.6重量％、鉛含有率7.1重量％の安息香
酸の錫・鉛塩を得た。
実施例12 攪拌機を付した内容量２のビーカーに、ナフテン酸
（酸価224）125g、48％か性カリ水溶液59g及び水1247g
を仕込み、30℃で２時間攪拌しながら鹸化反応を行い、
pH10.5、固形分10.2重量％のナフテン酸のカリウム塩水
溶液を得た。
（酸価224）125g、48％か性カリ水溶液59g及び水1247g
を仕込み、30℃で２時間攪拌しながら鹸化反応を行い、
pH10.5、固形分10.2重量％のナフテン酸のカリウム塩水
溶液を得た。
一方、内容量500mlのビーカーに、塩化第一錫38g、酢
酸鉛26g及び水200gを投入し、攪拌しながら溶解した。
当該金属塩水溶液を前記ナフテン酸カリウム塩の水溶液
に添加し、30℃で１時間複分解反応を行い、脱水、乾燥
した後トルエンで抽出し、10mmHgの減圧下にトルエンを
溜去し、錫含有率13.2重量％、鉛含有率9.2重量％の、
ナフテン酸の錫・鉛塩を得た。
酸鉛26g及び水200gを投入し、攪拌しながら溶解した。
当該金属塩水溶液を前記ナフテン酸カリウム塩の水溶液
に添加し、30℃で１時間複分解反応を行い、脱水、乾燥
した後トルエンで抽出し、10mmHgの減圧下にトルエンを
溜去し、錫含有率13.2重量％、鉛含有率9.2重量％の、
ナフテン酸の錫・鉛塩を得た。
実施例13 攪拌機を付した内容量２のビーカーに、オレイン酸
（酸価198）141g、48％か性カリ水溶液59g及び水1406g
を仕込み、30℃で２時間攪拌しながら鹸化反応を行い、
pH10.4、固形分10.1重量％のオレイン酸のカリウム塩水
溶液を得た。
（酸価198）141g、48％か性カリ水溶液59g及び水1406g
を仕込み、30℃で２時間攪拌しながら鹸化反応を行い、
pH10.4、固形分10.1重量％のオレイン酸のカリウム塩水
溶液を得た。
一方、内容量500mlのビーカーに、塩化第一錫38g、酢
酸鉛26g及び水200gを投入し、攪拌しながら溶解した。
当該金属塩水溶液を前記オレイン酸カリウム塩の水溶液
に添加し、30℃で１時間複分解反応を行い、脱水、乾燥
した後トルエンで抽出し、10mmHgの減圧下にトルエンを
溜去し、錫含有率12.0重量％、鉛含有率8.4重量％の、
オレイン酸の錫・鉛塩を得た。
酸鉛26g及び水200gを投入し、攪拌しながら溶解した。
当該金属塩水溶液を前記オレイン酸カリウム塩の水溶液
に添加し、30℃で１時間複分解反応を行い、脱水、乾燥
した後トルエンで抽出し、10mmHgの減圧下にトルエンを
溜去し、錫含有率12.0重量％、鉛含有率8.4重量％の、
オレイン酸の錫・鉛塩を得た。
実施例14 水抜き管、コンデンサー、温度計及び攪拌機を付した
内容量200mlの四つ口フラスコに、オレイン酸100gを仕
込んで170〜180℃にまで昇温し、酸化第一錫3.7g及び一
酸化鉛2.4gを添加した後220〜230℃にまで昇温し、同温
度で３時間反応させ、錫含有率2.9重量％、鉛含有率1.8
重量％の、オレイン酸の錫・鉛塩を得た。
内容量200mlの四つ口フラスコに、オレイン酸100gを仕
込んで170〜180℃にまで昇温し、酸化第一錫3.7g及び一
酸化鉛2.4gを添加した後220〜230℃にまで昇温し、同温
度で３時間反応させ、錫含有率2.9重量％、鉛含有率1.8
重量％の、オレイン酸の錫・鉛塩を得た。
実施例15 実施例14において、酸化第一錫及び一酸化鉛の添加量
をそれぞれ0.8g及び0.5gとした他は実施例14と同様に操
作し、錫含有率0.61重量％、鉛含有率0.39重量％のオレ
イン酸の錫・鉛塩を得た。
をそれぞれ0.8g及び0.5gとした他は実施例14と同様に操
作し、錫含有率0.61重量％、鉛含有率0.39重量％のオレ
イン酸の錫・鉛塩を得た。
溶液の調製 温度計及び攪拌機に付した内容量200mlの四つ口フラ
スコに、スクアレン90g及び先の各実施例で合成された
有機カルボン酸の錫・鉛塩を投入し、100℃で60分間攪
拌して溶解した。有機カルボン酸の錫・鉛塩の投入量
は、溶液中における金属塩中の錫及び鉛成分の含有率が
約1.4重量％となるように調製した。なお実施例７、14
及び15については、溶液中の金属含有率がそれぞれ0.2
重量％及び0.05重量％となるように調整した。
スコに、スクアレン90g及び先の各実施例で合成された
有機カルボン酸の錫・鉛塩を投入し、100℃で60分間攪
拌して溶解した。有機カルボン酸の錫・鉛塩の投入量
は、溶液中における金属塩中の錫及び鉛成分の含有率が
約1.4重量％となるように調製した。なお実施例７、14
及び15については、溶液中の金属含有率がそれぞれ0.2
重量％及び0.05重量％となるように調整した。
また溶剤について、スクアレンに代えて高沸点鉱油
（シェル石油株式会社製、シェルフレックス＃371）を
使用し、実施例及び８に示される金属塩を溶解したもの
についても同様に操作して調製した。
（シェル石油株式会社製、シェルフレックス＃371）を
使用し、実施例及び８に示される金属塩を溶解したもの
についても同様に操作して調製した。
基体金属の浸漬 基体金属として、亜鉛、アルミニウム、鉄、ニッケル
及び銅を使用し、これらの金属の板（30mm×30mm×0.1m
m）を250℃に加熱した前記各金属塩の溶液に60秒間浸漬
した。
及び銅を使用し、これらの金属の板（30mm×30mm×0.1m
m）を250℃に加熱した前記各金属塩の溶液に60秒間浸漬
した。
膜厚測定 浸漬前後の金属板の厚みをマイクロメーターで測定
し、該金属板の片面に付着した金属被膜の厚みを算出し
た。
し、該金属板の片面に付着した金属被膜の厚みを算出し
た。
試験結果 試験の結果を次の表に示す。表中○は被膜の厚みが３
μ以上であったことを示す。被膜が３μ以上であれば、
その被膜を形成した基体金属同士を重ねて加熱すること
によりその基体金属を接合することが可能である。
μ以上であったことを示す。被膜が３μ以上であれば、
その被膜を形成した基体金属同士を重ねて加熱すること
によりその基体金属を接合することが可能である。
また△は被膜が形成されるが、その厚みが３μ未満で
あったことを示す。このままでは基体金属同士を接合す
ることは困難であるが、浸漬時間を延長することにより
被膜厚みを大きくすることが可能であると考えられる。
あったことを示す。このままでは基体金属同士を接合す
ることは困難であるが、浸漬時間を延長することにより
被膜厚みを大きくすることが可能であると考えられる。
×は被膜が生じていないことを示し、浸漬時間を延長
しても充分な被膜を形成できないと認められる。
しても充分な被膜を形成できないと認められる。
短絡試験 ガラス繊維補強エポキシ板の表面に、1mm幅×10mm長
さの線を10本有する櫛型パターン二つを、前記線が0.1m
m間隔で交互に平行に配置されるようにプリントして試
験基板を調製した。次いで該試験基板のパターンにニッ
ケルメッキを施し、実施例１及び８の金属塩のスクアレ
ン溶液（金属含有率1.4重量％）に250℃で約30分間浸漬
し、前記線の表面に約30μの厚みの半田被膜を形成し
た。
さの線を10本有する櫛型パターン二つを、前記線が0.1m
m間隔で交互に平行に配置されるようにプリントして試
験基板を調製した。次いで該試験基板のパターンにニッ
ケルメッキを施し、実施例１及び８の金属塩のスクアレ
ン溶液（金属含有率1.4重量％）に250℃で約30分間浸漬
し、前記線の表面に約30μの厚みの半田被膜を形成し
た。
比較例として、前記試験基板にペースト状半田をアプ
リケーターで塗布し、これを加熱して半田を熔融し、前
記線の表面に約30μの厚みの半田被膜を形成した。
リケーターで塗布し、これを加熱して半田を熔融し、前
記線の表面に約30μの厚みの半田被膜を形成した。
而して、各試験基板における線の間隔の部分を顕微鏡
で拡大して、各線の間の短絡の有無を観察した。
で拡大して、各線の間の短絡の有無を観察した。
その結果、各実施例の金属塩の溶液に浸漬した基板に
おいては、全く線間の短絡箇所は見られず、二つのパタ
ーン間に通電しても導通は生じなかった。
おいては、全く線間の短絡箇所は見られず、二つのパタ
ーン間に通電しても導通は生じなかった。
これに対し、比較例のペースト状半田により半田被膜
を形成した基板においては、凝集した半田粒が線間を架
橋しており、極めて多数の短絡箇所が生じていた。また
一部では、数本の線の範囲に亙って、線の部分も間隔の
部分をも含めて、全体にベッタリと半田の膜が形成され
た部分が生じていた。
を形成した基板においては、凝集した半田粒が線間を架
橋しており、極めて多数の短絡箇所が生じていた。また
一部では、数本の線の範囲に亙って、線の部分も間隔の
部分をも含めて、全体にベッタリと半田の膜が形成され
た部分が生じていた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西 康隆 高砂市米田町塩市46番地の12 (72)発明者 入江 久夫 高砂市米田町神爪423番地 (72)発明者 水田 辰二 神戸市兵庫区東山町３丁目１番８号 (72)発明者 小原 伸介 京都市下京区夷馬場町２番３号 (56)参考文献 特開 昭60−96764（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−21532（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】有機カルボン酸の錫・鉛混合塩又は有機カ
ルボン酸の錫塩と鉛塩との混合物を高沸点溶剤に溶解し
てなる溶液に、加熱下に、錫及び鉛よりもイオン化傾向
の大きい金属を浸漬し、当該金属の表面に半田合金を析
出せしめることを特徴とする、金属表面に半田被膜を形
成する方法 - 【請求項２】前記有機カルボン酸が、ロジン又はその誘
導体であることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記
載の金属表面に半田被膜を形成する方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62120863A JP2604593B2 (ja) | 1986-05-19 | 1987-05-18 | 金属表面に半田被膜を形成する方法 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61-114441 | 1986-05-19 | ||
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| JP62120863A JP2604593B2 (ja) | 1986-05-19 | 1987-05-18 | 金属表面に半田被膜を形成する方法 |
Publications (2)
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| JP2604593B2 true JP2604593B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=27312719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62120863A Expired - Lifetime JP2604593B2 (ja) | 1986-05-19 | 1987-05-18 | 金属表面に半田被膜を形成する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2604593B2 (ja) |
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Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1987
- 1987-05-18 JP JP62120863A patent/JP2604593B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63114979A (ja) | 1988-05-19 |
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