特開 2022-161166 はんだコート方法及び回路基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022161166

(43)【公開日】2022-10-21

(54)【発明の名称】はんだコート方法及び回路基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20221014BHJP

   B23K 35/363 20060101ALI20221014BHJP

   C22C 13/00 20060101ALI20221014BHJP

   C22C 13/02 20060101ALI20221014BHJP

   B23K 35/26 20060101ALN20221014BHJP

   C22C 12/00 20060101ALN20221014BHJP

【ＦＩ】

H05K3/34 505C

B23K35/363 E

B23K35/363 D

C22C13/00

C22C13/02

H05K3/34 503A

B23K35/26 310A

B23K35/26 310C

C22C12/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021065767

(22)【出願日】2021-04-08

(71)【出願人】

【識別番号】593174641

【氏名又は名称】メルテックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124327

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 勝博

(72)【発明者】

【氏名】倉本 武夫

(72)【発明者】

【氏名】塚原 義人

【テーマコード（参考）】

5E319

【Ｆターム（参考）】

5E319BB05

5E319CC33

5E319CD22

5E319CD25

5E319GG05

(57)【要約】

【課題】小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路の金属材の表面に、均一かつ平坦にはんだを被覆し、かつ、金属回路間のはんだブリッジが発生しないはんだコート方法を提供することを目的とする。
【解決手段】上述の目的を達成するため、回路基板の金属材にはんだを被覆するはんだコート方法であって、はんだ粉末と、水溶性樹脂とを含むペーストを前記回路基板に塗布する工程Ａと、加熱して前記はんだ粉末を溶融する工程Ｂと、前記回路基板から前記ペーストを除去する工程Ｃとを有することを特徴とするはんだコート方法を採用した。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路基板の金属材にはんだを被覆するはんだコート方法であって、
はんだ粉末と水溶性樹脂とを含むペーストを前記回路基板に塗布する工程Ａと、加熱して前記はんだ粉末を溶融する工程Ｂと、前記回路基板から前記ペーストを除去する工程Ｃとを有することを特徴とするはんだコート方法。

【請求項2】

前記工程Ａと前記工程Ｂとの間に、前記ペーストの上にフラックスを塗布する工程Ｆを有する請求項１に記載のはんだコート方法。

【請求項3】

前記工程Ｂを、還元雰囲気中で行う請求項１に記載のはんだコート方法。

【請求項4】

前記工程Ｃを、水を用いた洗浄によって行う請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のはんだコート方法。

【請求項5】

前記はんだ粉末は、平均粒径が１μｍ以上２０μｍ以下であり、且つ、融点が１１０℃以上３００℃以下である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のはんだコート方法。

【請求項6】

前記水溶性樹脂は、５０℃以下で液状の液状樹脂材料と、融点が５０℃を超え１００℃以下の固体状樹脂材料との、少なくともいずれか一方を含有するものである請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のはんだコート方法。

【請求項7】

前記液状樹脂材料は、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール誘導体、グリセリン、グリセリン誘導体、ポリグリセリン、ポリグリセリン誘導体の群より選択される１種以上である請求項６に記載のはんだコート方法。

【請求項8】

前記固体状樹脂材料は、数平均分子量２０００以上のポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールウレタン変性樹脂、ロジンエチレンオキサイド付加物、アミンエチレンオキサイド付加物の群より選択される１種以上である請求項６又は請求項７に記載のはんだコート方法。

【請求項9】

前記還元雰囲気は、蟻酸、水素のいずれか一方を含有するものである請求項３から請求項８のいずれか一項に記載のはんだコート方法。

【請求項10】

前記はんだ粉末と前記水溶性樹脂との混合割合は、前記はんだ粉末と前記水溶性樹脂とを混合した材料の合計を１００重量部としたとき、前記水溶性樹脂が１．０重量部以上９０．０重量部以下である請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のはんだコート方法。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のはんだコート方法で金属回路にはんだを被覆した回路基板であって、被覆された前記はんだの厚さが０．１μｍ以上であることを特徴とする回路基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件発明は、回路基板の金属材にはんだを被覆するはんだコート方法、及び当該はんだコート方法ではんだを被覆した回路基板に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、回路基板の金属回路にはんだを被覆するために、ホットエアーレベラー法や、メタルマスクを用いた印刷法が用いられてきた。ホットエアーレベラー法は、フラックスを塗布した回路基板を、溶融はんだ槽に浸漬した後、回路基板を引き揚げながらホットエアーで回路基板の金属回路表面に付着したはんだの過剰なはんだ分を吹き払うことで、回路基板の金属回路にはんだを被覆する方法である。

【0003】

また、メタルマスクを用いた印刷法は、回路基板の金属回路の金属材表面に、フラックス成分を含んだソルダペースト（本明細書ではソルダペーストはフラックス成分を含有するものを意味する）を印刷（転写）する方法である。一般には転写されたソルダペースト上に電子部品のはんだ接続部が合うよう電子部品を配置し、この状態の回路基板をリフロー炉に通して加熱し、ソルダペーストを溶融させて回路基板の金属回路と電子部品のはんだ接続部とをはんだを介して接続する。

【0004】

ここで、近年は電子機器のより一層の小型軽量化及び高機能化要求から、搭載する電子部品の小型化と端子数の増加が進み、これに対応して回路基板における金属回路は、金属回路の小寸法化及び狭ピッチ化が必要となった。さらに、大型の液晶テレビ等に搭載される電子部品も小型化と端子数の増加が進んでおり、大面積回路基板においても金属回路の小寸法化及び狭ピッチ化が必要となっている。また、スマートフォンに代表される電子機器は、より高速な動作要求から、電子回路の動作周波数が高くなってきている。周波数の高い伝送信号は、金属導体の表面を伝送する表皮効果という現象が顕著に現れることから、周波数の高い伝送信号の伝送損失を抑制するために、金属導体の表面の平坦性が求められている。

【0005】

このような市場要求に対して、ホットエアーレベラー法は、回路基板を引き揚げながらホットエアーで回路基板の金属回路表面に付着したはんだの過剰なはんだ分を吹き払う工法であることから、被覆したはんだの厚さを均一にすることが困難であり、平坦性が悪いという本質的な問題がある。さらに、狭ピッチの金属回路間におけるはんだブリッジ不良が発生しやすい、という問題もあった。

【0006】

また、メタルマスクを用いた印刷法によるソルダペーストの転写方法は、回路基板の金属回路とメタルマスクの開口部とを正確に位置合わせすることによって、回路基板の金属回路上に正確にソルダペーストを転写するものである。しかしながら、回路基板の金属回路の小寸法化及び挟ピッチ化が進み製作する基板が大面積化する回路基板において、回路基板の金属回路と、メタルマスクの開口部との位置合わせを正確に行うことがより難しくなる。このため、メタルマスクを用いた印刷法によるソルダペーストの転写方法は、回路基板の金属回路上に正確にソルダペーストを転写することが困難となる問題があった。さらに、ソルダペーストに含まれるフラックスはソルダペーストの保存性を考慮して一般に弱い活性力のものが採用されることから、平坦性を確保するにはフラックスの活性力が不十分であるという問題があった。

【0007】

この問題に対して、メタルマスクを用いず、ソルダペーストを金属回路部と非金属回路部を有する回路基板全体にベタ塗りし、これを加熱してソルダペーストを溶融して金属回路の表面にはんだを被覆させる。その後、この上にフラックスを塗布して電子部品のはんだ接続部が位置するよう電子部品を配置し、リフロー炉に通して加熱してはんだを溶融させて回路基板の金属回路と電子部品のはんだ接続部とをはんだを介して接続する方法が提案された。

【0008】

しかしながら上述のベタ塗りの方法は、溶融したはんだ粒子が合体して大きくなることがある。これが原因で、小寸法の金属回路に対しては、必要以上のはんだが付着することになり、金属回路全体にわたって、均一かつ平坦にはんだを被覆させることができなかった。さらに、ピッチ間隔の狭い金属回路部分においては、金属回路間のはんだブリッジが発生することがあった。

【0009】

そこで特許文献１は、平均粒径が４～２０μｍのはんだ粉末とフラックスとの混合物よりなるソルダペーストを用いて、金属回路部と非金属回路部を有する回路基板全体にベタ塗りし、これを加熱することによって、金属回路上に選択的にはんだを付着させるはんだコート方法を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０００－０９４１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、特許文献１に開示のはんだコート方法は、平均粒径が４～２０μｍのはんだ粉末とフラックスとの混合物よりなるソルダペーストを用いている。金属回路間のはんだブリッジを回避するための平均粒径が４～２０μｍという微細粒径のはんだ粉末は、粒径の大きなはんだ粉末と比べて、はんだ粉末表面の酸化膜面積が増す。このため、フラックス作用が十分でないと、加熱してはんだ粉末を溶融させた時のはんだ濡れ性が低下し、平坦なはんだ面を得ることが難しいという問題がある。

【0012】

加熱してはんだ粉末を溶融させた時のはんだ濡れ性を確保するためには、強活性のフラックスを使用する必要がある。しかしながら、強活性フラックスを混合させたソルダペーストは、保存安定性が損なわれるという問題がある。そのため、フラックス成分を含有するソルダペーストは、性能維持のために低温で保管する必要があるという保管管理上の問題もある。

【0013】

本件発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路の金属材の表面に、均一かつ平坦にはんだを被覆し、かつ、金属回路間のはんだブリッジが発生しないはんだコート方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

この課題を解決するために、鋭意研究の結果、以下の発明に想到した。

【0015】

本件発明に係るはんだコート方法は、回路基板の金属材にはんだを被覆するはんだコート方法であって、はんだ粉末と、水溶性樹脂とを含むペーストを前記回路基板に塗布する工程Ａと、加熱して前記はんだ粉末を溶融する工程Ｂと、前記回路基板から前記ペーストを除去する工程Ｃとを有することを特徴とするはんだコート方法を採用した。

【0016】

本件発明に係る回路基板は、上述のはんだコート方法ではんだを被覆した回路基板であって、被覆された前記はんだの厚さが０．１μｍ以上であることを特徴とする回路基板を採用した。

【発明の効果】

【0017】

本件発明に係るはんだコート方法は、はんだ粉末と、水溶性樹脂とを含むペーストを回路基板の全面に塗布する工程Ａを有している。このため、メタルマスクを必要としない。さらに当該ペーストには、フラックス成分が含まれていないことから、ペーストの保存安定性及び品質維持性が高い。工程Ａの後に塗布するフラックスは、活性力の強いものを用いることができるため、工程Ｂにおいて、はんだ粉末と金属回路表面の酸化膜を溶解除去してはんだ濡れ性を確保できる。以上のことから、小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路を均一かつ平坦にはんだを被覆することができ、かつ、金属回路間のはんだブリッジが発生しない。さらに、金属回路の金属材の表面を被覆するのに使われなかったはんだ粉末は、工程Ｃによってペーストと共に簡単かつきれいに除去できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本件発明に係るはんだコート方法の各工程における回路基板の断面模式図である。

【図2】実施例１の回路基板の表面写真である。

【図3】実施例２の回路基板の表面写真である。

【図4】実施例４の回路基板の表面写真である。

【図5】実施例５の回路基板の表面写真である。

【図6】比較例１のソルダペースト塗布後の回路基板の表面写真である。

【図7】比較例１の加熱後の回路基板の表面写真である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本件発明に係るはんだコート方法の実施の形態について説明する。

【0020】

１．はんだコート方法の実施形態
本件発明に係るはんだコート方法は、以下に示す工程を有している。
工程Ａ：はんだ粉末と水溶性樹脂とを含むペーストを回路基板の全面に塗布する工程。
工程Ｂ：工程Ａで塗布したペーストに含まれるはんだ粉末を溶融する工程。
工程Ｃ：はんだ粉末を溶融後、回路基板からペーストを除去する工程。

【0021】

工程Ａは、ペーストを回路基板の全面に塗布することから、メタルマスクを必要としない。すなわち、メタルマスクの位置合わせ精度に起因した、「回路基板の金属回路上に正確にソルダペーストを転写することが困難となり、金属回路上に正しくはんだを被覆させることができない」という問題が発生しない。さらに当該ペーストには、フラックス成分が含まれていないことから、ペーストの保存安定性及び品質維持性が高い。本明細書では、「ペースト」はフラックス成分を含まない組成物である。

【0022】

工程Ｂは、工程Ａでペーストを塗布した回路基板を加熱し、ペーストに含まれるはんだ粉末を溶融する。そして、回路基板の金属回路の表面近傍に存在するはんだ粉末は、溶融時に金属表面を被覆する。このとき、ペーストに含まれるはんだ粉末は、微細粒径のものを使用していることから、小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路を均一かつ平坦にはんだを被覆することができ、かつ、金属回路間のはんだブリッジが発生しない。

【0023】

工程Ｃは、工程Ｂを経て回路基板上に残存し、金属回路の表面の被覆に用いられなかったはんだ粉末を含むペーストを除去する。ペーストは、水溶性樹脂を含むものであることから、水によって容易に除去することが可能である。さらに、はんだ粉末は水溶性樹脂を含むペースト内に存在することから、水溶性樹脂と共に、回路基板の表面に付着残存することなく、簡単かつきれいに除去される。

【0024】

図１に、本件発明に係るはんだコート方法の各工程における回路基板の断面模式図を示す。図１（ａ）は工程Ａを施す前の回路基板の断面模式図である。回路基板１０上に、銅材などを用いた金属回路１１が設けられている。以下、各工程について詳細に説明する。

【0025】

〔工程Ａ〕
工程Ａは、はんだ粉末と水溶性樹脂とを含み、かつ、フラックス成分を含まないペーストを、回路基板の全面に一定の膜厚で均一に塗布する工程である。図１（ｂ）に工程Ａによってはんだ粉末２１と水溶性樹脂２２とを含むペースト２０を回路基板１０上の全面に塗布した状態の回路基板の断面模式図を示す。ペースト２０の塗布には、スクリーンメッシュを用いたスクリーン印刷や、各種アプリケーター、バーコーターなどを用いると良い。塗布するペースト２０の膜厚の調整が容易であり、回路基板の全面に塗布することができるからである。なお、ペースト２０を回路基板の全面に一定の膜厚で均一に塗布することができれば、塗布に用いる方法や器具は上述のものに限定されない。ペースト２０を回路基板の全面に一定の膜厚で均一に塗布することによって、工程Ｂでペースト２０に含まれるはんだ粉末２１を溶融したときに、小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路を均一かつ平坦にはんだを被覆することができ、かつ、金属回路間のはんだブリッジが発生しない。

【0026】

塗布するペースト２０の膜厚は、小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路を均一かつ平坦にはんだを被覆することができ、かつ、金属回路間のはんだブリッジが発生しない範囲で定めれば良い。

【0027】

このように、工程Ａは、ペースト２０を回路基板の全面に塗布することから、回路基板の金属回路の金属材表面にのみペースト２０を印刷（転写）するためのメタルマスクを必要としない。すなわち、工程Ａは、回路基板の小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路へのメタルマスクの位置合わせ精度に起因した、回路基板の金属回路への正確なソルダペースト転写が困難になることによる金属回路上へのはんだ被覆不良問題が発生しない。

【0028】

工程Ａにて回路基板の全面にペースト２０を塗布した後、当該ペースト２０が含有する溶剤が揮発することができる温度環境下に当該回路基板を一定時間放置することによって、ペースト２０に含まれる溶剤を除去することが好ましい。ペースト２０に含まれる溶剤を除去することによって、ペースト２０の流動性を抑えることができるからである。なお、当該溶剤については後述する。

【0029】

さらに、工程Ａと工程Ｂとの間に、ペースト２０の上にフラックスを塗布する工程Ｆを設けることも好ましい。工程Ｂにおいて、フラックスが、ペースト２０が含有するはんだ粉末２１や金属回路１１の表面の酸化膜と反応して溶解除去し、はんだ粉末２１を溶融させた時のはんだ濡れ性を確保することができるためである。なお、工程Ｆにおいて、フラックス塗布によってペースト２０の層が乱れないようにするには、ペースト２０の粘度（流動性）を適正にすることが好ましい。そのためには、ペースト２０が含有する水溶性樹脂の粘度（流動性）を調整することができる。具体的には、水溶性樹脂が後述する液状樹脂を含有する場合は、液状樹脂の粘度の調整によって行う。水溶性樹脂が後述する固体状樹脂を含有する場合は、固体樹脂材料を溶解し液状化する目的で使用される溶剤を上述の通り除去することによって流動性を適正に抑えることができる。

【0030】

工程Ｆで塗布するフラックスは、ペースト２０に含有させるものではなく単品で用いるものであることから、ペースト２０の保存安定性及び品質維持性へ影響を与えることがない。すなわち、工程Ｆで塗布するフラックスは、活性力の強いものを用いることができる。そして、活性力の強いフラックスを用いることができることから、以降で述べる水溶性樹脂２２とはんだ粉末２１との混合割合の範囲において、はんだ粉末２１や金属回路１１の表面の酸化膜を溶解除去してはんだ濡れ性を確保し、金属回路部近傍のはんだ粉末を一体化して溶融することができる。このことによって、小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路を均一かつ平坦にはんだを被覆することができ、かつ、金属回路間のはんだブリッジが発生しない。

【0031】

上述したことから、工程Ｆで使用する活性力の強いフラックスとしては、活性力の強いハロゲンを含有するものを用いることを制限しない。

【0032】

〔工程Ｂ〕
工程Ｂは、工程Ａでペースト２０を塗布した回路基板１０を加熱し、ペースト２０に含まれるはんだ粉末２１を溶融する工程である。図１（ｃ）に工程Ｂによってはんだ粉末２１が溶融し金属回路１１の表面上に被覆してはんだ被膜３０を形成した状態の回路基板の断面模式図を示す。

【0033】

工程Ｂにおける加熱温度及び加熱時間（温度プロファイル）は、使用するはんだ粉末２１や回路基板１０の大きさに応じて設定することが好ましい。回路基板１０の金属回路１１とはんだ粉末２１の温度が適切に上昇することによって、はんだ粉末２１が濡れ性良く金属回路１１に被覆するからである。

【0034】

回路基板１０上の金属回路１１の表面近傍に存在するはんだ粉末２１は、工程Ｂにおける溶融時に金属表面１１を被覆する。このとき、ペースト２０に含まれるはんだ粉末は、微細粒径のものを使用している。さらに、活性力の強いフラックスを用いることができることから、はんだ粉末２１や金属回路１１の表面の酸化膜を溶解除去してはんだ濡れ性を確保できるため、金属回路部近傍のはんだ粉末を一体化して溶融することができる。このことによって、小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路１１を均一かつ平坦にはんだを被覆してはんだ被膜３０を形成し、かつ、金属回路１１間のはんだブリッジが発生しない。

【0035】

工程Ａと工程Ｂとの間に工程Ｆを設ける場合、工程Ｂは、酸素を含み窒素を主要成分とする雰囲気や、大気雰囲気中で行うことができる。活性力の強いフラックスを用いることができるからである。

【0036】

一方、工程Ａと工程Ｂの間に工程Ｆを設けない場合、工程Ｂは、還元性ガスを含有する還元雰囲気で行うことが好ましい。還元性ガスがはんだ粉末２１や金属回路１１の表面の酸化膜と反応して除去し、はんだ粉末２１を溶融させた時のはんだ濡れ性を確保することができるためである。工程Ｆを設けない場合、フラックス塗布時にペースト２０の表面に応力が加わることによって、ペースト２０の層の厚さが均一で無くなる懸念が根本的に無い。さらに、フラックスを用いないことによって、フラックス残渣が存在せず、フラックス残渣による金属回路等の腐食問題も発生しないからである。

【0037】

〔工程Ｃ〕
工程Ｃは、工程Ｂを経て回路基板上に残存し、金属回路１１の表面の被覆に用いられなかったはんだ粉末を含むペースト２０を除去する工程である。図１（ｄ）に工程Ｃによって残存したペースト２０を除去した状態の回路基板の模式図を示す。

【0038】

ペースト２０は、水溶性樹脂を含むものであることから、水を用いた洗浄によって容易に除去することが可能である。さらに、金属回路１１の表面の被覆に用いられなかったはんだ粉末２１は水溶性樹脂を含むペースト２０内に存在することから、水溶性樹脂と共に、回路基板１０や金属回路１１の表面に付着残存することなく、簡単かつきれいに除去される。

【0039】

工程Ｃの後に、工程Ｃで回路基板１０や金属回路１１上に残存する水分を除去する乾燥工程を設けることが好ましい。水分が残存することによる金属回路１１の変色及び腐食を防止するためである。

【0040】

〔ペースト〕
ペースト２０は、はんだ粉末２１と水溶性樹脂２２とを含むものである。そして、水溶性樹脂２２は、５０℃以下で液状の（流動性を有する）液状樹脂材料と、融点が５０℃を超え１００℃以下の固体状樹脂材料との少なくともいずれか一方を含有するものである。さらに、ペースト２０には、フラックス成分が含まれていない。

【0041】

水溶性樹脂２２が水溶性であることは、水を用いた洗浄によって、工程Ｂを経たペースト２０を簡易に除去することができるため好ましい。水溶性樹脂２２が水溶性でないと、工程Ｂを経たペースト２０を水で洗浄することが困難となる。そのため、洗浄用の溶剤が必要になりコストが増加することから好ましくない。

【0042】

ペースト２０は、フラックス成分を含んでいない。このことによって、ペースト２０は、長期間安定しており、品質を維持することができる。そのため、ペースト２０は、フラックス成分を含有する従来のソルダペーストが性能維持のために行っている低温保管を必要としていない。

【0043】

さらに、ペースト２０がフラックス成分を含んでおらずペースト２０の保存安定性及び品質維持性の懸念が無いことから、水溶性樹脂２２と混合するはんだ粉末２１の量を、金属回路１１の寸法やピッチなどに応じた適切な量に、容易に調整することができる。このことによって、小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路１１を均一かつ平坦にはんだを被覆することができ、かつ、金属回路間のはんだブリッジが発生しない。

【0044】

はんだ粉末２１と水溶性樹脂２２との混合割合は、はんだ粉末２１と水溶性樹脂２２とを混合した材料の合計を１００重量部としたとき、水溶性樹脂２２が１．０重量部以上９０．０重量部以下であることが好ましい。水溶性樹脂２２と混合するはんだ粉末２１の量を、金属回路の寸法やピッチなどに応じた適切な量に、容易に調整することができるからである。そして、水溶性樹脂２２内にはんだ粉末２１が適度に分散して混合され、工程Ｂにおいてはんだ粉末２１が溶融しても隣接はんだ粉末２１が必要以上に合体しないことから、被覆したはんだの平坦性が優れ、かつ、挟ピッチの金属回路間のはんだブリッジを回避できるからである。水溶性樹脂２２が１．０重量部未満であると、ペースト２０におけるはんだ粉末２１の割合が過剰となることによって、ペースト２０に以降で述べる溶剤や粘性調整剤を多く加えなければならないため好ましくない。また、水溶性樹脂２２が１．０重量部未満であると、工程Ａにおいて、ペースト２０を、回路基板の全面に一定の膜厚で均一に塗布することが困難になるため好ましくない。水溶性樹脂２２が９０．０重量部を超える場合、はんだ粉末２１の割合が足りず、金属回路１１にはんだで被覆されない「銅見え」箇所が発現し、均一にはんだを被覆させることができないことから好ましくない。

【0045】

〔液状樹脂材料〕
本件発明に係る液状樹脂材料は、５０℃以下で液状の（流動性を有する）樹脂材料である。液状樹脂材料が材料を混合する環境の温度範囲において液状であって流動性を有することによって、液状樹脂材料を含有する水溶性樹脂２２とはんだ粉末２１とを容易にかつ均一に混合することができるため好ましい。

【0046】

当該液状樹脂材料は、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール誘導体、グリセリン、グリセリン誘導体、ポリグリセリン、ポリグリセリン誘導体の群より選択される１種以上であることが好ましい。

【0047】

〔固体状樹脂材料〕
本件発明に係る固体状樹脂材料は、融点が５０℃を超え１００℃以下の樹脂材料である。固体状樹脂材料は、後述する溶剤を加えることによって固体状樹脂材料が流動性を有する液状になり、固体状樹脂材料を含有する水溶性樹脂２２とはんだ粉末２１とを容易にかつ均一に混合することができる。固体状樹脂材料の融点が１００℃を超える場合、工程Ｂにおける加熱時にペースト２０の流動性が不十分ではんだ粉末の溶融一体化に影響を及ぼすため好ましくない。なお、融点が１００℃を超える樹脂材料であっても、工程Ｂにおける加熱時にペースト２０の流動性を確保でき、はんだ粉末の溶融一体化に影響を及ぼさないものであれば、その使用は制限しない。

【0048】

当該固体状樹脂材料は、ポリエチレングリコール（数平均分子量が２０００以上）、ポリエチレングリコールウレタン変性樹脂、ロジンエチレンオキサイド付加物、アミンエチレンオキサイド付加物の群より選択される１種以上であることが好ましい。

【0049】

〔溶剤〕
本件発明に係る溶剤は、水溶性樹脂２２を生成する際に、必要に応じて使用される。高粘度の液状樹脂材料を用いる場合、粘度を下げる目的で使用される。固体樹脂材料を用いる場合、固体樹脂材料を溶解し液状化する目的で使用される。すなわち、水溶性樹脂２２に溶剤を含有させることによって、水溶性樹脂２２にはんだ粉末２１を容易に均一に混合するのに適した流動性を与えるものである。この溶剤は、γ（ガンマ）－ブチロラクトン、セロソルブ系、アルコール系などの水への可溶性を有する化合物であることが好ましい。水溶性樹脂２２が水溶性を有し、工程Ｃにおける水を用いた洗浄によって容易に除去することが可能となるからである。

【0050】

水溶性樹脂２２への当該溶剤の添加量は、水溶性樹脂２２とはんだ粉末２１とを容易に均一に混合するのに適した流動性を与える量であれば良い。

【0051】

〔添加剤〕
液状樹脂材料と固体状樹脂材料との少なくともいずれか一方を含有する水溶性樹脂２２は、塗布方法に適したペースト２０の粘度に調整するための添加剤（粘性調整剤）を含有することが好ましい。粘性調整剤としては、セルロース系樹脂類、アミド系樹脂類、ウレタン系樹脂類、無機系材料などがあげられる。但し、ペースト２０の粘度を調整することができるものであれば、上述の材料に限定されない。

【0052】

さらに、ペースト２０が回路基板１０及び金属回路１１に対して良好に濡れて塗布される目的で、濡れ性を調整するための添加剤を含有することも好ましい。当該添加剤としては、非シリコーン系消泡剤、界面活性剤などがあげられる。但し、濡れ性を調整することができるものであれば、上述の材料に限定されない。

【0053】

〔はんだ粉末〕
上述したように、ペースト２０は、フラックス成分を含んでいない。ペースト２０の保存安定性への影響が無いことから、工程Ｆで塗布するフラックスは、活性力の強いものを用いることができる。したがって、はんだ粉末２１として、はんだ粉末表面の酸化膜面積が増す微細粒径のものを使用することができる。

【0054】

はんだ粉末２１は、平均粒径が１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。平均粒径が１μｍ以上２０μｍ以下であることによって、小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路を均一かつ平坦にはんだを被覆することができ、かつ、金属回路間のはんだブリッジが発生しない。平均粒径が１μｍ未満であると、高コストなものとなるため好ましくない。平均粒径が２０μｍを超える場合、挟ピッチの回路にはんだブリッジが発生し易くなるため好ましくない。

【0055】

また、はんだ粉末２１は、融点が１１０℃以上３００℃以下であることが好ましい。金属回路の表面を均一かつ平坦にはんだを被覆でき、金属回路に被覆したはんだを溶融させて金属回路と電子部品のはんだ接続部とをはんだを介して接続する際に電子部品へ熱ダメージを与えないからである。融点が１１０℃未満であると、はんだ粉末２１を含有するペースト２０の取り扱いが難しくなるため好ましくない。融点が３００℃を超える場合は、工程Ｂにおける加熱温度を３００℃以上とする必要があり、その加熱温度では水溶性樹脂２２が熱によって変質してしまう。この変質した水溶性樹脂２２は、工程Ｃにおける水を用いた洗浄によって除去することが困難になるため好ましくない。

【0056】

はんだ粉末２１は、はんだ合金の組成が以下に示す各材料の重量比のものの群より選択される１種以上であることが好ましい。
錫９６．５／銀３．０／銅０．５。
錫９５．７５／銀３．５／銅０．７５。
錫９９．０／銀０．３／銅０．７。
錫９８．３／銀１．０／銅０．７。
錫９４．８／銀１．２／銅４．０。
錫９３．５／銀０．５／銅６．０。
錫９２．０／銀２．０／銅６．０。
錫４２．０／ビスマス５８．０。
錫４２．０／ビスマス５７．０／銀１．０。
錫９５．０／アンチモン５．０。
錫９０．０／アンチモン１０．０。
錫９９．２５／銅０．７５。
錫９６．５／銅３．５。
錫９８．５／銀１．０／銅０．５。
錫９５．１／銀４．０／銅０．９。
錫９４．２５／銀２．０／銅０．７５／ビスマス３．０。
錫９６．５／銀１．０／銅２．４３／インジュム０．０５／ニッケル０．０２。
錫９６．５／銀２．０／銅１．５。
錫９５．５／銀３．８／銅０．７。
錫９５．５／銀３．９／銅０．６。
錫８８．０／銀３．５／ビスマス０．５／インジュム８．０。
錫９２．５／銀３．９／銅０．６／アンチモン３．０。
錫９９．２以上／銅０．７／ニッケル０．０３／リン０．０７。
錫９２．５／銀３．９／銅０．６／ビスマス３．０。

【0057】

なお、はんだ粉末２１は、小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路を均一かつ平坦にはんだを被覆することができ、かつ、金属回路間のはんだブリッジが発生しないものであれば、上述の組成のものに限定されない。

【0058】

〔還元雰囲気〕
工程Ｂを還元性ガスを含有する還元雰囲気で行う場合、還元雰囲気は、蟻酸、水素のいずれか一方を含有するものであることが好ましい。蟻酸や水素は還元力があり、はんだ粉末２１や金属回路１１の表面の酸化膜と反応して除去し、はんだ粉末２１を溶融させた時のはんだ濡れ性を確保することができるためである。また、蟻酸は、約１５０℃以上あれば還元作用を発揮することができることから、融点の低いはんだ粉末を用いることができ、工程Ｂにおける回路基板への熱ストレスを低減することができる。

【0059】

２．回路基板の実施形態
本件発明に係る回路基板は、上述した本件発明に係るはんだコート方法で金属回路にはんだを被覆した回路基板である。すなわち、当該回路基板の小寸法及び挟ピッチの回路を含む金属回路の表面は、均一かつ平坦にはんだが被覆されている。さらに、当該回路基板の挟ピッチ金属回路間には、はんだブリッジが発生しない。したがって、当該回路基板は、より小型で端子数の多い電子部品の搭載が可能である。さらに、当該回路基板は、金属回路の表面を被覆するはんだが均一かつ平坦であることから、周波数の高い伝送信号を扱う電子回路に適用することができる。

【0060】

また、当該回路基板の金属回路に被覆したはんだの厚さは、０．１μｍ以上であることが好ましい。金属回路の表面を確実に被覆でき、かつ、回路基板の金属回路と電子部品のはんだ接続部とを、被覆したはんだを介して接続することができるからである。はんだの厚さが０．１μｍ未満であると、金属回路の表面を確実に被覆することができないからである。

【0061】

なお、はんだの厚さの上限は特に限定していないが、回路基板の金属回路の寸法やピッチ、搭載する電子部品などによって適切な厚さとなるよう定めれば良い。

【0062】

以上説明した本件発明に係る実施の形態は、本件発明の一態様であり、本件発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、以下実施例を挙げて本件発明をより具体的に説明するが、本件発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【実施例0063】

実施例１では、以下に示す回路基板を評価に用いた。
基板材料：ガラスエポキシ。
基板サイズ：２０×２０ｍｍ。
基板厚さ：０．８ｍｍ。
金属回路材料：銅（片面）。
金属回路厚さ：１２μｍ。
金属回路：円形電極を１００μｍピッチで配置（電極総数１万個）。

【0064】

次に、以下に示す材料を用いて、それぞれ、液状樹脂材料を８０重量部、溶剤を１８重量部、粘性調整剤を２重量部の割合で混合し、実施例１の水溶性樹脂とした。
液状樹脂材料：ニューポール７５Ｈ－９００００（三洋化成工業株式会社製）。
溶剤：γ（ガンマ）－ブチロラクトン。
粘性調整剤：フローノンＲＣＭ－２３０ＡＦ（共栄社化学株式会社製）。

【0065】

実施例１のはんだ粉末は、組成の重量比が錫９６．５／銀３．０／銅０．５、平均粒径が約３μｍ、融点が２１７℃のはんだ粉末ＳＴ－３（三井金属鉱業株式会社製）を用いた。

【0066】

そして、水溶性樹脂が６０重量部、はんだ粉末が４０重量部となる割合で、はんだ粉末と水溶性樹脂とを混合し、実施例１のペーストとした。

【0067】

先ず、工程Ａとして、メッシュ数４６０のスクリーンメッシュを用いて、実施例１のペーストを、実施例１の回路基板の全面に塗布した。その後、回路基板を１２０℃の環境下で３分間放置して、ペースト中の溶剤を除去した。

【0068】

そして、工程Ｆとして、スパークルフラックスＷＦ－２０５０（千住金属工業株式会社製）を、工程Ａで塗布したペーストの表面にスプレー塗布した。

【0069】

次に、工程Ｂとして、コンベアー式リフロー炉を用いて、ゾーン最高温度２６０℃の設定で、窒素雰囲気（酸素濃度１０００ｐｐｍ）にて回路基板を加熱した。さらに、工程Ｃとして、回路基板を水を用いて洗浄することによって、回路基板上に残存し、金属回路の表面の被覆に用いられなかったはんだ粉末を含むペーストを除去した。その後、回路基板を乾燥させて、残存する水分を除去した。

【0070】

上述の工程を経て、金属回路上にはんだを被覆させた回路基板の表面写真を図２に示す。図２から、実施例１の回路基板は、ペーストが残存せずきれいに除去され、かつ、１００μｍピッチの円形電極間（円形電極間の最短距離は約６０μｍ）には、はんだブリッジが発生していないことが明らかとなった。そして、当該回路基板の任意の１００個の円形電極におけるはんだ高さを、レーザ顕微鏡を用いて測定した。その結果、はんだ高さの平均値が２０μｍ、標準偏差は１．３であった。この結果から、実施例１の回路基板の金属回路の表面は、均一にはんだが被覆されていることが明らかとなった。

【実施例0071】

実施例２では、以下に示す回路基板を評価に用いた。
基板材料：ガラスエポキシ。
基板サイズ：４０×５０ｍｍ。
基板厚さ：１．６ｍｍ。
金属回路材料：銅（基板両面の全面貼り）。
金属回路厚さ：１２μｍ。

【0072】

実施例２の水溶性樹脂には、実施例１の水溶性樹脂を用いた。そして、水溶性樹脂が２０重量部、はんだ粉末が８０重量部となる割合で、はんだ粉末と水溶性樹脂とを混合し、実施例２のペーストとした。

【0073】

先ず、工程Ａとして、塗布用アプリケーターを用いて、実施例２のペーストを、実施例２の回路基板の全面に塗布した。その後、回路基板を１２０℃の環境下で３分間放置して、ペースト中の溶剤を除去した。

【0074】

そして、工程Ｆとして、スパークルフラックスＷＦ－２０５０（千住金属工業株式会社製）を、工程Ａで塗布したペーストの表面にスプレー塗布した。

【0075】

次に、工程Ｂとして、大気雰囲気にて、１５０℃の温度設定のホットプレート上に実施例２の回路基板を１分間放置し、次に、２６０℃の温度設定のホットプレート上に実施例２の回路基板を放置して加熱した。さらに、工程Ｃとして、水を用いて回路基板を洗浄することによって、回路基板上に残存し、金属回路の表面の被覆に用いられなかったはんだ粉末を含むペーストを除去した。その後、回路基板を乾燥させて、残存する水分を除去した。

【0076】

上述の工程を経て、金属回路上にはんだを被覆させた回路基板の表面写真を図３に示す。図３から、実施例２の回路基板の金属表面に被覆されたはんだは、表面に凹凸が見られず平坦であることが明らかとなった。そして、当該回路基板の任意の１０箇所のはんだ高さを、マイクロメーターを用いて測定した。その結果、はんだ高さは５．０±０．１μｍの範囲であった。そして、回路基板の金属表面全体におけるはんだの濡れ広がり性は良く、十分であった。この結果から、実施例２の回路基板の金属回路の表面は、はんだが十分に濡れ広がり、均一かつ平坦にはんだが被覆されていることが明らかとなった。