JP5238598B2 - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板の製造方法に関する。

近年、プラスチック基板、セラミック基板、あるいはプラスチック等をコートした絶縁性基板上に、回路パターンを形成し、その回路パターン上に、ＩＣ素子、半導体チップ、抵抗またはコンデンサ等の電子部品をはんだ接合することで電子回路を構成する手段が広く採用されている。

この場合、電子部品のリード端子を、回路パターンの所定の部分に接合させるためには、基板上の導電性回路電極表面に予めはんだ薄層を形成させておき、はんだ薄層上にはんだペーストまたはフラックスを印刷し、更に所定の電子部品を位置決め載置した後、はんだ薄層またははんだ薄層及びはんだペーストをリフローさせてはんだを溶融、凝固させることで、はんだ接合させるのが一般的である。

また最近では電子製品の小型化のため、回路基板にファインピッチ化が要求され、ファインピッチの部品、例えば０．３ｍｍピッチのＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、０．１５ｍｍピッチのＦＣ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ）、ＢＧＡ構造のＬＳＩチップなどが回路基板に多く搭載されている。このようなチップを回路基板に搭載するためには、チップ等に形成されたはんだバンプと、回路基板に形成されたはんだバンプとを重ね、はんだバンプ同士をリフローすることにより両バンプを溶融接合している。このため、回路基板には回路基板面から突出したはんだバンプを形成する必要が有り、かつ、このはんだバンプに対しチップのファインピッチに対応できる精細なパターン形状が要求されている。

回路基板に、はんだバンプを形成する手段には、電気めっき法、無電解めっき法、あるいは、はんだ粒子のペーストを印刷しリフローする方法などがある。しかし、無電解めっき法によるはんだバンプの製造方法では、はんだ層を厚くするのが困難であり、また、電気めっき法によるはんだバンプの製造方法は、複雑な回路にめっき用の電流を流すのが困難であった。また、はんだ粒子のペーストの印刷による方法では、ファインピッチパターンへの対応が困難である。

また、ファインピッチの回路基板を形成する方法として、回路基板の端子部の表面に、粘着性付与化合物を反応させることにより粘着層を形成し、該粘着層にはんだ粒子を付着させ、次いで回路基板を加熱し、はんだ粒子を溶融してはんだバンプを形成する方法が開示されている（特許文献１参照）。

さらに、はんだバンプの高さを均一にする為に回路電極部分をレジストで覆い、回路電極部分に開口部を設けそれぞれの開口部に、はんだ粒子を１個だけ付着させる技術が開発されている。（特許文献２参照）
また、はんだ粒子の付着性を改善する為に一定の形状に加工した、はんだ粒子を用いる方法も開発されている。（特許文献３参照）

特開平７−７２４４号公報 特開２００８−４１８０３号公報 特開２００８−４１８６７号公報

しかし、この様な方法を用いた回路基板の製造において、定着工程の際に、はんだ粒子が端子部に強固に付着されていないと、はんだ粒子を溶融して回路パターンを形成する為のリフロー工程で、はんだ粒子が脱落してしまい正常なはんだ回路が形成できず製品歩留まりが低下するという問題点があった。これは、大きなはんだ粒子を用いるほど生じやすい問題点である。

また、はんだ粒子の回路基板の端子部への定着を促進させる目的で、定着温度を融点より高くした場合、はんだ粒子表面に針状の結晶が形成されて断線を生じさせ、回路基板に不良を生じさせてしまうという問題点もある。特にこれは、はんだ粒子を端子部に１粒ずつ付着させて、はんだバンプを形成するような、大きなはんだ粒子を用いる際には顕著な問題である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、はんだバンプを形成する際の脱落や針状結晶の発生を防止し、正常な回路基板の安定した提供を可能とする回路基板製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意努力検討した結果、はんだ粒子表面の酸化膜が、はんだ粒子の回路基板の端子部への定着を阻害し、リフロー工程でのはんだバンプ脱落の原因となることを明らかにした。そこで、リフロー工程の前に、はんだ粒子表面の酸化膜を除去することでリフロー工程でのはんだバンプ脱落を防止できることを発見し、本発明に到達した。即ち本発明は、
〔１〕 回路基板上の端子の表面に粘着性付与化合物を塗布して粘着層を形成する工程と、前記粘着層上に、はんだ粒子を付着する工程と、前記はんだ粒子に有機酸塩基のハロゲン化水素酸塩を含む活性剤を塗布してから、前記はんだ粒子が付着された回路基板を、はんだの融点以下で加熱して、はんだ粒子を定着させる工程と、前記はんだ粒子が定着された回路基板にフラックスを塗布する工程と、前記回路基板を加熱して、前記はんだ粒子を溶融する工程と、を具備してなることを特徴とする回路基板の製造方法。
〔２〕 前記活性剤が有機酸塩基の臭化水素酸塩であることを特徴とする、請求項〔１〕に記載の回路基板の製造方法。
〔３〕 前記活性剤が有機酸塩基のハロゲン化水素酸塩を溶剤に溶解させた液体であることを特徴とする、請求項〔１〕又は〔２〕に記載の回路基板の製造方法。
〔４〕 有機酸塩基のハロゲン化水素酸塩を溶解させる前記溶剤が、イソプロピルアルコール、エチルアルコールを含む有機溶剤であることを特徴とする、請求項〔３〕に記載の回路基板の製造方法。
〔５〕 前記粘着性付与化合物が、ナフトトリアゾール系誘導体、ベンゾトリアゾール系誘導体、イミダゾール系誘導体、ベンゾイミダゾール系誘導体、メルカプトベンゾチアゾール系誘導体、ベンゾチアゾールチオ脂肪酸からなる群から選ばれた何れか１種以上の物質を含むことを特徴とする請求項〔１〕乃至〔４〕のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。

本発明の回路基板の製造方法では、はんだ粒子の定着前に活性剤をはんだ粒子に塗布するため、定着前にフラックスを塗布した場合のように粘着層を劣化させることなく、はんだ粒子の表面の酸化膜を除去することができる。これにより、定着前にはんだ粒子が端子部から脱落する恐れがなく、リフロー工程におけるはんだバンプの欠陥を防止できる。また、活性剤によってはんだ粒子の表面の酸化膜が除去されるので、はんだの融点以下でも確実にはんだ粒子の定着を行うことが可能になる。これにより、針状結晶の異常成長を防ぐことができ、電子部品の実装が妨げられるおそれがない。
以上により、本発明によれば、製品歩留まりを低下させることなく回路基板を安定的に製造することが可能となる。これにより集積度が高くかつ信頼性の高い電子機器を提供することができる。

本発明の実施形態である回路基板の製造工程を説明する工程図である。 はんだ粒子を付着させる工程を説明する模式図である。

以下、本発明の実施形態である回路基板の製造方法について図面を参照にして説明する。図１は本実施形態の回路基板の製造方法を説明する工程図、図２ははんだ粒子を付着させる工程を説明する模式図である。

本実施形態の回路基板の製造方法は、回路基板上の端子の表面に粘着性付与化合物を塗布して粘着層を形成する工程と、粘着層上に、はんだ粒子を付着する工程と、はんだ粒子が付着された回路基板に有機酸塩基のハロゲン化水素酸塩を含む活性剤を塗布する工程と、はんだ粒子が付着された回路基板を、はんだの融点以下で加熱して、はんだ粒子を定着させる工程と、はんだ粒子が定着された回路基板にフラックスを塗布する工程と、フラックスが塗布された回路基板を加熱して、はんだを溶融する工程と、から概略構成されている。以下、各工程の望ましい形態について詳細に述べる。

本発明の対象となる回路基板１は、プラスチック基板、プラスチックフィルム基板、ガラス布基板、紙基質エポキシ樹脂基板、セラミックス基板等に金属板を積層した基板、あるいは金属基材にプラスチックあるいはセラミックス等を被覆した絶縁基板上に、金属等の導電性物質を用いて回路パターンを形成した片面回路基板、両面回路基板、多層回路基板あるいはフレキシブル回路基板等である。その他、IC基板、コンデンサ、抵抗、コイル、バリスタ、ベアチップ、ウェーハ等への適用も可能である。

図１(ａ)には、本実施形態において用いられる回路基板１の断面図を示す。
図１(ａ)に示す回路基板１の上面１ａ上には、たとえば銅、または銅合金からなる回路パターンが形成されており、図１(ａ)には回路パターンの端子部２が示されている。以下、端子部２の表面４に粘着層５を形成する工程について説明する。

まず、端子部２の周囲を予めレジスト（絶縁層）で囲むことにより、図１（ｂ）に示す開口部６を形成する。具体的には回路基板１上の上面１ａの全面にレジスト層３を形成し、露光、現像することで、レジスト層３に端子部２を露出させる開口部６を設ける。レジスト層３の開口部６の大きさは、後の工程で付着させる、はんだ粒子１１の直径Ｄに合わせて適宜設定する。また、レジスト層３の開口部６の深さＨ（端子部２の表面４とレジスト層３の上面との段差）は付着させる、はんだ粒子１１の直径Ｄに合わせて適宜設定する。この段差Ｈは、はんだ粒子１１の直径Ｄの２分の１以上かつ直径Ｄより小さい範囲内にすることが望ましい。開口部６は円形が望ましいが、楕円であっても、四角であっても代用は可能である。

レジスト層３は、回路基板の製造に一般的に用いられる絶縁性のレジストを用いる。このレジスト層３は、後で説明する回路基板１上の端子部２の表面４に粘着層５を付与する工程において、粘着性が発現しない性質を有するものであればよい。

なお、端子部２を形成する導電性物質としては、銅または銅合金を用いるが、本発明ではこれに限定されず、後述する粘着性付与物質により端子部２の表面４に粘着性が得られる導電性の物質であればよい。これらの物質として、例えば、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｎｉ−Ａｕ、フラッシュ金、Ｐｄ、Ａｇはんだ合金等を含む物質が例示できる。

次に、図１（ｃ）に示すように、端子部２の表面４に、粘着層５を形成する。粘着層５を形成するには、以下に示す粘着性付与化合物のうち、少なくとも１種または２種以上を、水または酸性水に溶解し、好ましくはｐＨ３〜４程度の微酸性に調整した粘着性溶液を用いる。そして、粘着性溶液に回路基板１を浸漬するか、または回路基板１に粘着性溶液を塗布することで、図１（ｃ）に示すように端子部２の表面４に粘着層５を形成する。

粘着性付与化合物としては、ナフトトリアゾール系誘導体、べンゾトリアゾール系誘導体、イミダゾール系誘導体、べンゾイミダゾール系誘導体、メルカプトべンゾチアゾール系誘導体及びべンゾチアゾールチオ脂肪酸等が挙げられる。これらの粘着性付与化合物は特に銅に対しての効果が強いが、他の導電性物質にも粘着性を付与することができる。

本発明において好適に用いられるべンゾトリアゾール系誘導体は、一般式（１）で表される。

但し、式（１）中、Ｒ１〜Ｒ４は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６（好ましくは５〜１６）のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基である。

また、本発明において好適に用いられるナフトトリアゾール系誘導体は、一般式（２）で表される。

但し、式（２）中、Ｒ５〜Ｒ１０は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６（好ましくは５〜１６）のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基である。

更に、本発明において好適に用いられるイミダゾール系誘導体は、一般式（３）で表される。

但し、式（３）において、Ｒ１１、Ｒ１２は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６（好ましくは５〜１６）のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基である。

更にまた、本発明において好適に用いられるべンゾイミダゾール系誘導体は、一般式（４）で表される。

但し、式（４）において、Ｒ１３〜Ｒ１７は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６（好ましくは５〜１６）のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基である。

また、本発明において好適に用いられるメルカプトべンゾチアゾール系誘導体は、一般式（５）で表される。

但し、式（５）中、Ｒ１８〜Ｒ２１は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６（好ましくは５〜１６）のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基である。

更に、本発明において好適に用いられるべンゾチアゾールチオ脂肪酸系誘導体は、一般式（６）で表される。

但し、式（６）において、Ｒ２２〜Ｒ２６は、独立に水素原子、炭素数が１〜１６（好ましくは１または２）のアルキル基、アルコキシ基、Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、Ｉ、シアノ基、アミノ基またはＯＨ基である。

これらの化合物のうち、一般式（１）で示されるべンゾトリアゾール系誘導体において、Ｒ１〜Ｒ４は一般には炭素数が多いほうが粘着性が強い。
また、一般式（３）及び一般式（４）で示されるイミダゾール系誘導体及びべンゾイミダゾール系誘導体のＲ１１〜Ｒ１７においても、一般に炭素数の多いほうが粘着性が強い。
更に、一般式（６）で示されるべンゾチアゾールチオ脂肪酸系誘導体においては、Ｒ２２〜Ｒ２６は炭素数１または２が好ましい。

また、粘着性溶液のｐＨの調整に用いる物質としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸をあげることができる。また有機酸としては、蟻酸、乳酸、酢酸、プロピオン酸、リンゴ酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、酒石酸等が使用できる。
粘着性溶液における粘着性付与化合物の濃度は、特に限定されないが、溶解性、使用状況に応じて適宜調整して用いればよく、好ましくは全体として０．０５質量％〜２０質量％の範囲内の濃度がよい。これより低濃度にすることは十分な粘着性を付与できなくなるので好ましくない。

粘着性溶液を端子部２に付着させる際の処理温度については、室温よりは若干高めにすることが好ましい。これにより、粘着層５の形成速度、形成量が良くなる。処理温度は、粘着性付与化合物の濃度や端子部２を構成する金属の種類などにより変わるが、一般的には３０℃〜６０℃位の範囲が好適である。浸漬時間は５秒〜５分間位の範囲になるように他の条件を調整することが好ましい。

また、粘着性溶液中には、銅をイオンとして５０〜１０００ｐｐｍを共存させると、粘着層５の形成速度、形成量などの形成効率が高まるので好ましい。

本実施形態の粘着層５の形成方法は、回路基板１の端子部２のみならず、ＬＳＩそのものの接続用はんだバンプ部分、すなわち、ＢＧＡを有するＬＳＩチップやＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）ＬＳＩ等のバンプ形成手段としても有効に使用できる。なお、これらは本発明の回路基板１に当然含まれるものである。

次に、図１（ｄ）に示すように、端子部２の上に粘着層５を介して、空気中、不活性ガス雰囲気中または液体中ではんだ粒子１１を付着する。その方法について以下説明する。

粘着層５に、はんだ粒子１１を付着させる方法としては、空気中または不活性雰囲気中で、はんだ粒子１１を直接粘着層５に供給して接触させる方法や、分散液４１中にはんだ粒子１１を分散させてスラリー状態にし、そのスラリーを粘着層５に供給して付着させる方法等がある。

まず空気中、不活性ガス雰囲気中で、はんだ粒子１１を粘着層５に付着させるには、空気または不活性ガスを満たした容器内にはんだ粒子１１を入れ、更に容器内に粘着層５を形成した回路基板１を設置し、容器を傾動または振動させることで、粘着層５にはんだ粒子１１を付着させる。

また、液体中ではんだ粒子１１を付着させるには、例えば図３に示すように、水等の分散液４１を容器４０内に入れ、更にはんだ粒子１１を水等の分散液４１に添加する。次いで容器４０内に回路基板１を設置し、図３に示すように容器４０を傾動させる。これにより、分散液４１中で回路基板１の粘着層５にはんだ粒子１１が付着する。

液体中で、はんだ粒子１１を付着させる場合は、はんだ粒子１１が静電気により粘着性の無い部分に付着したり、はんだ粒子１１が静電気により凝集することを防止でき、ファインピッチの回路基板や、微粉を用いる場合に好適である。これらのはんだ粒子１１を付着させる方法は、はんだ粒子１１の大きさ等によって適した方法を採用することができる。

はんだ粒子１１は、はんだバンプ１５の高さをそろえるため、１つの開口部６につき、１粒のはんだ粒子１１を付着させることが望ましい。そのためには、開口部６の大きさに応じて、はんだ粒子１１の粒径Ｄを適宜設定する。

はんだ粒子１１の金属組成としては、例えば例えばＳｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｄ系が挙げられる。また最近の産業廃棄物におけるＰｂ排除の観点から、Ｐｂを含まないＳｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｇｅ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｓｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系が好ましい。

上記の具体例としては、Ｓｎが６３質量％、Ｐｂが３７質量％の共晶ハンダ（以下６３Ｓｎ／３７Ｐｂと表す。）を中心として、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、８９．１Ｓｎ／２Ａｇ／０．９Ｃｕ／８Ｚｎなどが挙げられる。また本発明に用いるはんだ粒子１１としては、異なる組成のはんだ粒子を２種類以上混合したものを用いてもよい。

次に、図１（ｅ）で示すように、はんだ粒子１１を付着させた回路基板１に、有機酸塩基のハロゲン化水素酸塩を含む活性剤を塗布し乾燥させた後、加熱して定着を行う。

本実施形態では、定着工程の前に、はんだ粒子１１の表面１２の酸化膜を除去するため、活性剤による処理を行う。このとき回路基板１の端子部２に付着した粘着層５が活性剤によって劣化すると、はんだ粒子１１が脱落しやすくなるため、活性剤溶液は塗布後、早急に固化させる必要がある。したがって、活性剤溶液中には、高沸点化合物を含まない方が望ましい。これは、後に述べるフラックスがハンダの溶融後のフラックス洗浄性を高めるために高沸点化合物を添加し、塗布後乾燥させずに用いられるのとは異なり、定着工程前の活性剤は塗布後に乾燥させて用いるためである。活性剤を塗布し乾燥させた後に定着を行うことで、粘着層５を劣化させずに、はんだ粒子１１の表面１２の酸化膜を除去することが可能となる。これにより、定着の際にはんだ粒子１１と端子部２の接合が阻害されるおそれがなく、かつ、はんだの融点以下の温度で定着させることが可能となる。その方法について以下説明する。

はんだ粒子１１を付着させた回路基板１への有機酸塩基のハロゲン化水素酸塩を含む活性剤の塗布は、活性剤の溶液を、噴霧装置により回路基板１表面に噴霧することによって行うことができる。活性剤を塗布された回路基板１は、空気中室温で乾燥させる。

前記活性剤に含まれる有機酸塩基のハロゲン化水素塩は、臭素化水素塩化合物が望ましい。これは、臭素がはんだ粒子１１表面１２の酸化膜除去能力に優れる為である。具体的には、エチルアミン・ＨＢｒ、イソプロピルアミン・ＨＢｒ、ジフェニルグアニジン・ＨＢｒなどを用いることができる。
これらの有機酸塩基のハロゲン化水素塩は有機溶剤に溶解されることにより、活性剤溶液として用いられる。前記有機溶剤としては、イソプロピルアルコール、エチルアルコールなどを用いることができる。また、活性剤溶液中の有機酸塩基のハロゲン化水素塩の濃度は０．５wt％以上で、飽和濃度以下が望ましく、０．１〜４．０％の範囲がより望ましい。なぜならば、活性剤の濃度が高いと粘着層５を劣化させ、濃度が低いと、はんだ粒子１１表面１２の酸化膜の除去が不十分となるためである。

次に、活性剤が塗布された回路基板１を加熱し、はんだ粒子１１の表面１２の酸化膜と活性剤の成分を反応させ、はんだ粒子１１の表面１２の酸化膜を除去する。
また、回路基板１の加熱により、端子部２と、はんだ粒子１１の間で、端子部２の構成材料がはんだ粒子１１側に拡散させる反応を進行させて、はんだ粒子１１の形状を保ったまま、はんだ粒子１１を定着させる。定着の温度は、はんだの融点をＭとしたとき、（Ｍ−５０）℃〜（Ｍ−０）℃の範囲が好ましく、（Ｍ−３０）℃〜（Ｍ−５）℃の範囲がさらに好ましい。定着した後、回路基板１は室温まで冷却させる。

なお、前記定着工程は一般的なはんだのリフロー工程に用いられる装置と同じ装置を用いて行うことができる。また、定着工程における雰囲気ガスは、空気または不活性ガスを用いることができる。

続いて図１（ｆ）で示すようにリフロー工程を行い、はんだバンプ１５を形成する。その方法について以下説明する。

はんだ粒子１１の定着を行った回路基板１にフラックスを塗布する。フラックスは、はんだ粒子１１の表面１２及び端子部２の表面４の酸化膜を除去し溶融性を高めることを目的で用いる。このときのフラックスには、活性剤よりも活性の高いフラックスを用いてもよい。はんだ粒子１１はすでに端子部２に定着しているため、この段階で、粘着層５を積極的に残す必要はなく、むしろはんだ粒子１１のリフロー時には、過剰な粘着層５がかえってリフローの妨げとなる。したがってフラックスとしては、たとえば以下に示すフラックスを用いるのがよい。

フラックスとは、フラックス成分に水または水溶性有機溶媒を添加したものである。フラックス成分とは、アミンとアミノ酸の無機酸塩（例えば、ジメチルアミンまたはグルタミン酸の塩酸塩、ピリジンの臭化水素酸塩）、アミンとアミノ酸の有機酸塩（例えば、グルタミン酸のシュウ酸塩、ジメチルアミンのコハク酸塩）、有機酸（例えば、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸）、無機酸（例えば、フッ化水素酸、塩化水素酸、臭化水素酸、よう化水素酸、ホウフッ化水素酸、リン酸、塩化亜鉛、塩化アンモン、塩化ナトリウム、塩化第１スズ、フッ化塩化第１スズ、フッ化ナトリウム）等である。この中で特に、アミンとアミノ酸の無機酸塩やアミンとアミノ酸の有機酸塩を用いるのが好ましい。また水溶性有機溶剤としては、炭素数１〜３のアルコール類、または高沸点アルコールエーテル類に、グリセリン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フェニルエーテルを添加したものを用いることができる。

フラックスとしては、フラックス成分１０質量部に、水または水溶性有機溶媒を、好ましくは３０質量部〜１００質量部の範囲内、より好ましくは、５０質量部〜９０質量部の範囲内で含むのが好ましい。水溶性有機溶媒の添加量が１００質量部より高くなると、リフロー時のフラックスの効果が低くなり、添加量が３０質量部より少なくなると、リフロー後のフラックスの残存量が多くなる。

フラックスにおいては、はんだ粒子１１の定着部に塗布漏れのないようにフラックスの塗布の均一性の確保、並びにリフロー後のフラックス残渣の除去率を高めるために界面活性剤を配合する。界面活性剤としては市販のものが使用できるが、特にノニオン系の界面活性剤を用いるのが好ましく、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン２級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステロールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを用いるのが好ましい。

フラックスへの界面活性剤の添加量は、界面活性剤１０質量部あたりで、好ましくは５質量部〜２０質量部の範囲内、より好ましくは、８質量部〜１５質量部の範囲内である。界面活性剤の添加量が２０質量部より高くなると、フラックスの効果が低くなり、添加量が５質量部より少なくなると、界面活性剤の添加効果が不十分となる。

前記の界面活性剤配合フラックスに、洗浄性を高めるためにさらにグリコールを添加するのが好ましい。グリコールとは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどであり、本発明では特にエチレングリコール、ポリエチレングリコールを用いるのが好ましい。

フラックス組成物へのグリコールの添加量は、フラックス１００質量部に、１０質量部〜４０質量部の範囲内、好ましくは、１５質量部〜３５質量部の範囲内である。グリコールの添加量が４０質量部より高くなると、フラックスの性能が低くなり、添加量が１０質量部より少なくなると、グリコールの添加効果が不十分となり、はんだ粒子１１の溶融性とフラックスの洗浄性が悪くなる。

次いで、リフロー工程を行い、はんだ粒子１１を溶融させる。加熱温度は、用いるはんだの種類によって異なるが、Ｓｎ−Ａｇ系の場合、２２０℃〜２５０℃、好ましくは２３０〜２４０℃で行う。リフロー時間は、融点以上３０秒〜６０秒が望ましい。このリフロー工程は、温度を安定させる目的でプレヒートとリフローの２段工程で行っても良い。この場合、プレヒートは温度１３０〜１８０℃、時間は６０秒〜１２０秒程度が望ましい。

リフロー工程を行った後は、水洗によりフラックスを洗浄除去する。

以上説明したように、本実施形態の回路基板１の製造方法によれば、はんだ粒子１１の表面１２が酸化していた場合でも、粘着層５にはんだ粒子１１が付着した状態で定着補助剤として活性剤を塗布することにより、はんだ粒子１１の表面１２の酸化膜を除去することができる。これにより、定着工程で確実にはんだ粒子１１と端子部２の表面４とを反応させて、はんだ粒子１１を定着することができる。また、はんだ粒子１１の表面１２の酸化膜を除去しかつ定着を行うことで、その後のリフロー後のはんだ粒子１１の脱落の問題を解決できる。これにより製品歩留まりを低下させることなく、回路基板１を安定的に製造することが可能となる。また、定着工程前に活性剤を塗布することにより、従来は２０〜３０分程度必要であった定着時間を３〜５分程度で可能とすることができる。

また、定着工程の前に活性剤を回路基板１に塗布することにより、定着をはんだの融点以下の温度で行うことができる。これにより、不良の原因となる針状結晶を、はんだ粒子１１から発生させることなく回路基板１と搭載部品とが接合可能となり、集積度が高くかつ信頼性の高い電子機器を提供することができる。

また、有機酸塩基のハロゲン化水素酸塩を溶剤に溶解させた活性剤を用いることで、粘着層５を溶かさずに、はんだ粒子１１の表面１２の酸化膜だけ取るので、定着が可能になる。これにより、大きいはんだ粒子１１でも確実に定着することができる。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
直径８０μｍの複数の端子部２が、１８０μｍのピッチでマトリックス上に配列された回路基板１を用意した。端子部２を構成する導電性回路には銅を用いた。次に回路基板１の上に、通常のフォトリソフラフィーを用いて、直径８０μｍの円形の開口部６をもつ厚さが２５μｍのレジスト層３を形成し、開口部６から端子部２を露出させた。続いて、粘着性付与化合物を含む粘着性溶液として、一般式（３）のＲ１２のアルキル基がＣ_１１Ｈ_２３、Ｒ１１が水素原子であるイミダゾール系化合物の２質量％水溶液を、酢酸によりｐＨを約４に調整した。この粘着性溶液を４０℃に加温し、これに塩酸水溶液により前処理した回路基板１を３分間浸漬し、端子部２の表面４に粘着層５を形成させた。

次いで、内寸法が２００ｍｍ×１２０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさで、回路基板１を水平方向に投入する投入口を有する容器４０を備えた粒子付着装置を用意した。更に、容器４０には、水１６００ｍｌと、組成が９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇで粒径７０μｍのはんだ粒子１１を約４００ｇ入れた。続いて、粒子付着装置を傾けて、はんだ粒子１１が回路基板１に触れないようにして、粒子付着装置内に粘着層５を形成済みの回路基板１を投入した。回路基板１を粒子付着装置に入れた後、３０〜６０秒間、容器を左右に３０°傾動させてはんだ粒子１１を回路基板１に付着させた。傾動の周期は１０秒／回とした。これにより、１ヶ所の端子部２につき、はんだ粒子１１を１個ずつ付着させた。

その後、粒子付着装置から回路基板１を取り出し、純水で軽く洗浄した後、回路基板１を乾燥させた。

次いで、有機ハロゲン化合物としてエチルアミン・ＨＢｒを、有機溶剤としてのエチルアルコールに溶解させて、１％エタノール溶液とした活性剤を作製した。次に、噴霧装置を用いて、はんだ粒子１１が付着されている回路基板１の面全面に活性剤を噴霧して塗布を行った。その後、活性剤が塗布された回路基板１を空気中で乾燥させた。

空気中で乾燥させた回路基板１を、２１３℃に加熱したオーブンに入れ、空気中で３分加熱定着した。この時の加熱定着温度は、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇの融点２２１℃より、約８℃低い温度であった。この加熱定着を行った後、いったん室温まで冷却して取り出した。

次いで、組成がジメチルアミン・ＨＢｒ １０質量部、イソプロピルアミン ８０質量部、ポリオキシエチレンアルキルエーテル １４質量部、ポリオキシエチレングリコール ３２質量部であるフラックスを回路基板１に噴霧することにより塗布を行った。

フラックスを塗布した回路基板１を、窒素雰囲気のリフロー炉に投入して２４０℃で１分加熱し、はんだ粒子１１を融解させて、はんだバンプ１５の形成を行った。はんだバンプ１５の形成後、回路基板１を取り出して、はんだバンプ１５の形成の確認を行ったが、１０万個のはんだバンプ１５中、脱落は見られなかった。

（実施例２）
実施例１で用いたのと同じ方法で、はんだ粒子１１の付着、乾燥まで行い、活性剤として、イソプロピルアミン・ＨＢｒを有機溶剤であるイソプロピルアルコールに溶解させて、１％イソプロピルアルコール溶液とした活性剤を作製した以外は実施例１と同様にして、実施例２の回路基板１を製造した。

はんだバンプ１５を形成させた後、回路基板１を取り出して、はんだバンプ１５の形成の確認を行ったが、１０万個のはんだバンプ１５中、脱落は見られなかった。

（実施例３）
実施例１で用いたのと同じ方法で、はんだ粒子１１の付着、乾燥まで行い、活性剤として、ジフェニルグアジン・ＨＢｒを有機溶剤であるエチルアルコールに溶解させて、１％エチルアルコール溶液とした活性剤を作製した以外は実施例１と同様にして、実施例３の回路基板１を製造した。

はんだバンプ１５を形成させた後、回路基板１を取り出して、はんだバンプ１５の形成の確認を行ったが、１０万個のはんだバンプ１５中、脱落は見られなかった。

（比較例１）
実施例１と同様にして、粒子付着装置を用いて端子部２にはんだ粒子１１を付着し、その後、回路基板１を乾燥させた。

次いで、活性剤の塗布は行わずに定着工程を行った。すなわち、乾燥済みの回路基板１を２１３℃に加熱したオーブンに入れ、空気中で１５分加熱定着した。この時の加熱定着温度は、９６．５Ｓｎ／３．５Ａｇの融点２２１℃より、約８℃低い温度であった。この加熱定着を行った後、いったん室温まで冷却して取り出した。

次いで、フラックスを回路基板１に噴霧することにより塗布を行った。

フラックスを塗布した回路基板１を、窒素雰囲気のリフロー炉により２４０℃で１分加熱し、はんだ粒子１１を融解させて、はんだバンプ１５の形成を行った。はんだバンプ１５を形成させた後、回路基板１を取り出して、はんだバンプ１５の形成の確認を行ったが、１００枚の回路基板中の合計１０万個のはんだバンプ１５の内、約２００個のはんだ粒子１１が脱落しており、回路基板１として約２０％が不合格となった。

（比較例２）
実施例１で用いたのと同じ方法で、はんだ粒子１１の付着、乾燥まで行い、オーブンでの加熱定着温度が２３０℃であったこと以外は比較例１と同様にして、比較例２の回路基板１を製造した。

はんだバンプ１５を形成させた後、回路基板１を取り出して、はんだバンプ１５の形成の確認を行ったが、約５０％のはんだバンプ１５に針状の結晶がみられた。

回路基板上の導電性回路電極表面に粘着性を付与し、該粘着部にはんだ粒子を付着させて、該はんだを溶融してはんだ回路、特にはんだバンプを有するはんだ回路基板の製造方法において、はんだを融解してはんだバンプを形成する工程で、はんだ粒子が脱落するといった問題点を解決した。これによりはんだバンプの欠損がないはんだ回路基板を歩留まり良く製造する方法を提供することが可能となった。また、集積度が高く、かつ信頼性の高い電子機器の提供も可能とする。

１…回路基板、１ａ…回路基板の上面、２…端子部、３…レジスト層、４…端子部の表面、５…粘着層、６…開口部、１１…はんだ粒子、１２…はんだ粒子の表面、１５…はんだバンプ、４０…容器、４１…分散液

Claims (5)

1. 回路基板上の端子の表面に粘着性付与化合物を塗布して粘着層を形成する工程と、
   前記粘着層上に、はんだ粒子を付着する工程と、
   前記はんだ粒子に有機酸塩基のハロゲン化水素酸塩を含む活性剤を塗布してから、前記はんだ粒子が付着された回路基板を、はんだの融点以下で加熱して、はんだ粒子を定着させる工程と、
   前記はんだ粒子が定着された回路基板にフラックスを塗布する工程と、
   前記回路基板を加熱して、前記はんだ粒子を溶融する工程と、を具備してなることを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 前記活性剤が有機酸塩基の臭化水素酸塩であることを特徴とする、請求項1に記載の回路基板の製造方法。
3. 前記活性剤が有機酸塩基のハロゲン化水素酸塩を溶剤に溶解させた液体であることを特徴とする、請求項1または２に記載の回路基板の製造方法。
4. 有機酸塩基のハロゲン化水素酸塩を溶解させる前記溶剤が、イソプロピルアルコール、エチルアルコールを含む有機溶剤であることを特徴とする、請求項３に記載の回路基板の製造方法。
5. 前記粘着性付与化合物が、ナフトトリアゾール系誘導体、ベンゾトリアゾール系誘導体、イミダゾール系誘導体、ベンゾイミダゾール系誘導体、メルカプトベンゾチアゾール系誘導体、ベンゾチアゾールチオ脂肪酸からなる群から選ばれた何れか１種以上の物質を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回路基板の製造方法。

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