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JP7500013B2 - Printed Wiring Boards - Google Patents
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Description

本発明は、プリント配線板に関する。 The present invention relates to a printed wiring board.

特許文献1には、Sn、Ag、Cu、Ni、Sn-P合金からなる各原料を電気炉中で溶解して調整し、銀(Ag)を1.0~4.0重量%、銅(Cu)を2.0重量%以下、ニッケル(Ni)を0.5重量%以下、リン(P)を0.2重量%以下含有し、残部はスズ(Sn)及び不可避的不純物からなる、(鉛フリー)はんだ合金を製造することが記載されている。 Patent Document 1 describes the production of a (lead-free) solder alloy by melting and adjusting the raw materials consisting of Sn, Ag, Cu, Ni, and a Sn-P alloy in an electric furnace, and containing 1.0 to 4.0% by weight of silver (Ag), 2.0% by weight or less of copper (Cu), 0.5% by weight or less of nickel (Ni), 0.2% by weight or less of phosphorus (P), with the remainder consisting of tin (Sn) and unavoidable impurities.

特許第3296289号公報Patent No. 3296289

ところが、従来のはんだ製品によりはんだ付けを行った場合、配線パターンの微細化が困難であった。
本発明は、配線パターンの微細化が可能なプリント配線板を提供することを目的とする。
However, when soldering is performed using conventional solder products, it is difficult to achieve finer wiring patterns.
An object of the present invention is to provide a printed wiring board that enables finer wiring patterns to be formed.

本発明のプリント配線板は、基板と、基板に、はんだによりはんだ付けされた電子部品と、を備え、はんだは、錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、230℃~260℃に設定された溶湯から、10μm超となる径を有し且つ溶湯中に存在する固形物を取り出す取出工程と、固形物が取り出された溶湯を、冷却により凝固させるとともに、カルボン酸を表面側に析出させる冷却工程と、を含むはんだ製品の製造方法により製造されたはんだ製品を使用したものである。 The printed wiring board of the present invention includes a substrate and an electronic component soldered to the substrate with solder, and the solder is made using a solder product manufactured by a method including a heating step of melting a raw material containing tin as a main component and a metal element other than lead as a secondary component and a carboxylic acid having a carbon number of 10 to 20 by heating to form a molten metal, a removal step of removing solids having a diameter of more than 10 μm and present in the molten metal, which has been set at 230°C to 260°C, and a cooling step of solidifying the molten metal from which the solids have been removed by cooling and precipitating the carboxylic acid on the surface side.

本発明は、配線パターンの微細化が可能なプリント配線板を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a printed wiring board that allows for finer wiring patterns.

(a)~(b)は、本実施の形態のはんだ製品を示した図である。1A and 1B are diagrams showing a solder product according to the present embodiment. (a)は、従来のはんだの状態を示した第1の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第1の例である。1A is a first example showing a state of conventional solder, and FIG. 1B is a first example showing a state of solder according to the present embodiment. (a)は、従来のはんだの状態を示した第2の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第2の例である。1A is a second example showing the state of conventional solder, and FIG. 1B is a second example showing the state of solder according to the present embodiment. (a)は、従来のはんだの状態を示した第3の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第3の例である。1A is a third example showing the state of conventional solder, and FIG. 1B is a third example showing the state of solder according to the present embodiment. (a)は、従来のはんだの状態を示した第4の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第4の例である。11A is a fourth example showing the state of conventional solder, and FIG. 11B is a fourth example showing the state of solder according to the present embodiment. (a)は、従来のはんだの状態を示した第5の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第5の例である。10A is a fifth example showing the state of conventional solder, and FIG. 10B is a fifth example showing the state of solder according to the present embodiment. (a)は、従来のはんだの状態を示した第6の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第6の例である。10A is a sixth example showing the state of conventional solder, and FIG. 10B is a sixth example showing the state of solder according to the present embodiment. (a)は、従来のはんだの状態を示した第7の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第7の例である。13A is a seventh example showing the state of conventional solder, and FIG. 13B is a seventh example showing the state of solder according to the present embodiment. (a)~(b)は、基板にはんだ付けする前の電子部品を示している。1A and 1B show an electronic component before it is soldered to a substrate. (a)は、従来のはんだの状態を示した第8の例である。(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第8の例である。8A is an eighth example showing the state of the conventional solder, and FIG. 8B is an eighth example showing the state of the solder of the present embodiment. 電子部品を実装したプリント基板を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a printed circuit board on which electronic components are mounted. 本実施の形態のはんだ製品の製造手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a manufacturing procedure of the solder product according to the present embodiment. ステップ30のろ過工程の概要を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining an overview of the filtration process of step 30.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で参照する図面における各部の大きさや厚さ等は、実際の寸法とは異なっている場合がある。
[用語の定義]
最初に、本実施の形態で用いる、いくつかの用語の定義について説明を行う。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the size, thickness, and other dimensions of each part in the drawings referred to in the following description may differ from the actual dimensions.
[Definition of terms]
First, the definitions of some terms used in this embodiment will be explained.

(無鉛はんだ)
本実施の形態における「無鉛はんだ」とは、錫(Sn)を主成分とするとともに、鉛(Pb)以外の金属元素を副成分として含む、複数の金属元素の混合物をいう。
ここで、副成分となる金属元素は、鉛以外であれば、いかなる金属元素であってもよく、例えば銅(Cu)、銀(Ag)、ビスマス(Bi)、亜鉛(Zn)等を挙げることができる。そして、これらの中でも、安価に入手することが可能な、銅を用いることが望ましい。
また、副成分となる金属元素は、1種類だけでなく2種類以上(例えば銀および銅など)を含むものであってもよい。
なお、本実施の形態の「無鉛はんだ」は、「無鉛」と称してはいるものの、実際には、不可避不純物として鉛を含んでいることがあり得る。
また、本実施の形態の無鉛はんだは、上記金属元素の他に、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を含む。詳しくは後述するが、カルボン酸を含むことで、酸化物等の固形物や針状結晶の混入がより少なくなる。
(Lead-free solder)
In the present embodiment, the "lead-free solder" refers to a mixture of multiple metal elements containing tin (Sn) as a main component and metal elements other than lead (Pb) as secondary components.
Here, the metal element serving as the secondary component may be any metal element other than lead, such as copper (Cu), silver (Ag), bismuth (Bi), zinc (Zn), etc. Among these, it is preferable to use copper, which is available at low cost.
The metal element serving as the secondary component may contain not only one type but also two or more types (for example, silver and copper).
Although the "lead-free solder" of the present embodiment is called "lead-free," it may actually contain lead as an unavoidable impurity.
Furthermore, in addition to the above metal elements, the lead-free solder of the present embodiment contains a carboxylic acid having a carbon number of 10 to 20. As will be described in detail later, the inclusion of a carboxylic acid reduces the inclusion of solid matter such as oxides and needle-like crystals.

(はんだ製品)
本実施の形態における「はんだ製品」とは、上述した「無鉛はんだ」によって対象となる金属材料を接合する、はんだ付けで用いられるものをいう。
ここで、「はんだ製品」としては、形状として、板状や棒状のもの(インゴット、板、棒)、線状のもの(ワイヤ)、球状のもの(ボール)等を挙げることができる。また、はんだ製品は、フラックスを含んでいてもよい。よって、例えば、微細なはんだ粉末をフラックスで混練したペースト状のクリームはんだ、フラックスを芯状に内包した糸状の糸はんだなどもはんだ製品に含まれる。
(Solder products)
In this embodiment, the "solder product" refers to an item used in soldering to join target metal materials with the above-mentioned "lead-free solder."
Here, examples of "solder products" include those in the form of plates or rods (ingots, plates, rods), lines (wires), and balls. Solder products may also contain flux. Thus, for example, solder products include paste-like cream solder made by kneading fine solder powder with flux, and thread-like solder threads containing flux in a core shape.

(はんだ原料)
本実施の形態における「はんだ原料」とは、上述した「はんだ製品」を製造する際に、その原材料として用いられるものをいう。
ここで、「はんだ原料」としては、上述した主成分および副成分を構成する金属元素単体や、これらの合金等を挙げることができる。さらに、「はんだ原料」としては、上述した炭素数が10以上20以下のカルボン酸を挙げることができる。また、本実施の形態では、「はんだ原料」として、上述した「はんだ製品」を用いてはんだ付けを行うことに伴って生じた、はんだ屑を用いることもある。そして、これらの「はんだ原料」(特にはんだ屑)には、各種金属の酸化物や各種不純物が混入していることがあり得る。
(Solder raw materials)
In the present embodiment, the "solder raw material" refers to a material used as a raw material when manufacturing the above-mentioned "solder product."
Here, examples of the "solder raw material" include the metal elements constituting the above-mentioned main and sub-components, and alloys thereof. Furthermore, examples of the "solder raw material" include the above-mentioned carboxylic acids having 10 to 20 carbon atoms. In addition, in this embodiment, solder scraps generated when soldering is performed using the above-mentioned "solder product" may be used as the "solder raw material". Furthermore, these "solder raw materials" (particularly solder scraps) may contain oxides of various metals and various impurities.

(はんだ)
本実施の形態における「はんだ」とは、上述した「はんだ製品」が、はんだ付けによる接合に伴って、接合の対象となる金属材料側に転移・付着したものをいう。
(Solder)
In the present embodiment, "solder" refers to the above-mentioned "solder product" that is transferred and adhered to the metal material to be joined as a result of joining by soldering.

(線材)
本実施の形態における「線材」とは、上述した「はんだ製品」を少なくとも一部に含む電線である。線材は、全てが上述した「はんだ製品」からなっていてもよく、一部に上述した「はんだ製品」を使用していてもよい。一部に使用する例としては、線状の導体に、上述した「はんだ製品」が被覆されている電線が挙げられる。線状の導体は、例えば、銅線である。即ち、この場合、線材は、銅線の外表面に上述した「はんだ製品」がコーティングされているものとなる。また、線材としては、被覆された「はんだ製品」の外表面を、さらに絶縁性の被膜により覆うようにしてもよい。絶縁性の被膜は、例えば、樹脂等からなる。つまり絶縁電線としてもよい。
(wire)
The "wire" in this embodiment refers to an electric wire that at least partially includes the above-mentioned "solder product". The wire may be entirely made of the above-mentioned "solder product", or may partially use the above-mentioned "solder product". An example of a partially used wire is an electric wire in which a linear conductor is coated with the above-mentioned "solder product". The linear conductor is, for example, a copper wire. That is, in this case, the wire is a copper wire whose outer surface is coated with the above-mentioned "solder product". In addition, the wire may further include an insulating coating that covers the outer surface of the coated "solder product". The insulating coating is, for example, made of resin or the like. That is, the wire may be an insulated electric wire.

(はんだ付け製品)
本実施の形態における「はんだ付け製品」とは、上述した「はんだ製品」を介して被接続部材同士がはんだ付けされているものを含む製品をいう。ここで被接続部材は、はんだ付けにより接続される複数の部材であり、はんだ付けできるものであれば、特に限られるものではない。被接続部材は、例えば、金属からなる部材、陶磁器やガラス等のセラミックスからなる部材などである。被接続部材同士をはんだ付けしたものは、例えば、プリント基板、このプリント基板を用いた電気製品、ペンダントやブローチなどの装飾品、ステンドグラス、金属板同士をはんだ付けした筐体などが挙げられる。
(soldered products)
In this embodiment, the "soldered product" refers to a product including those in which connected members are soldered together via the above-mentioned "solder product." Here, the connected members are a plurality of members that are connected by soldering, and are not particularly limited as long as they can be soldered. The connected members are, for example, members made of metal, members made of ceramics such as porcelain and glass, etc. Examples of connected members soldered together include printed circuit boards, electrical products using such printed circuit boards, ornaments such as pendants and brooches, stained glass, and housings in which metal plates are soldered together.

(「無鉛はんだ」、「はんだ製品」、「はんだ原料」、「はんだ」および「はんだ付け製品」の関係)
したがって、本実施の形態では、「はんだ原料」を用いて、「無鉛はんだ」で構成された「はんだ製品」を製造し、さらに、この「はんだ製品」を用いて、対象となる金属材料にはんだ付けを行うことにより、金属材料に「はんだ」が転移・付着することになる。そして、この「はんだ製品」を用いて、はんだ付けされて製造された製品が、「はんだ付け製品」となる。
(Relationship between "lead-free solder,""solderproducts,""solder raw materials,""solder," and "soldering products")
Therefore, in this embodiment, a "solder product" made of "lead-free solder" is manufactured using a "solder raw material," and then this "solder product" is used to solder a target metal material, causing the "solder" to transfer and adhere to the metal material. The product manufactured by soldering using this "solder product" becomes a "soldered product."

(フレキシブルプリント基板)
本実施の形態における「フレキシブルプリント基板(FPC(Flexible Printed Circuits))」とは、可撓性のある、プリント基板である。「フレキシブルプリント基板」は、例えば、薄膜状であり、絶縁体のベースフィルムの上に接着層を形成し、さらにその上に、導体箔が貼り合わされた構造をなす。この「フレキシブルプリント基板」は、コネクタ等と接続する端子を備える。この端子は、電極であると言うこともできる。そしてこの端子は、従来は、導電箔に金箔等が被覆される形態が一般的である。一方、本実施の形態の「フレキシブルプリント基板」の端子は、導電箔の表面に上述した「はんだ製品」が被覆されている。導電箔は、例えば、銅からなる銅箔である。即ち、この場合、「フレキシブルプリント基板」の端子は、銅箔の表面に上述した「はんだ製品」がコーティングされているものとなる。従来は、金箔をメッキするために、メッキ着床部を洗浄する必要があり、洗浄する際に使用する洗浄剤が、洗浄後に残存する場合があった。そして残存した洗浄剤が、接触不良、亀裂、接合部の劣化などの不具合の原因となっていた。本実施の形態では、端子を予め洗浄する必要はなく「はんだ製品」を被覆することができる。そのため、洗浄剤が残存することがない。よって、このような不具合が生じにくく、さらにCO削減効果も期待できる。そして、詳しくは後述するが、本実施の形態の「はんだ製品」を用いたはんだの場合、狭いギャップでパターンを形成することができる。よって、同様に、「フレキシブルプリント基板」の複数の端子間のギャップについても、より狭くすることができる。
(Flexible Printed Circuit Board)
The "flexible printed circuit board (FPC (Flexible Printed Circuits))" in this embodiment is a flexible printed circuit board. The "flexible printed circuit board" is, for example, a thin film, and has a structure in which an adhesive layer is formed on an insulating base film, and a conductor foil is further laminated on the adhesive layer. This "flexible printed circuit board" has a terminal for connecting to a connector or the like. This terminal can also be said to be an electrode. Conventionally, this terminal is generally in the form of a conductive foil covered with gold foil or the like. On the other hand, the terminal of the "flexible printed circuit board" in this embodiment is a conductive foil on which the above-mentioned "solder product" is coated. The conductive foil is, for example, a copper foil made of copper. That is, in this case, the terminal of the "flexible printed circuit board" is a copper foil on which the above-mentioned "solder product" is coated. Conventionally, in order to plate the gold foil, it is necessary to clean the plating bed, and the cleaning agent used for cleaning may remain after cleaning. The remaining cleaning agent causes defects such as poor contact, cracks, and deterioration of the joint. In this embodiment, the "solder product" can be covered without the need to clean the terminals beforehand. Therefore, no cleaning agent remains. This makes it difficult for such problems to occur, and furthermore, a CO2 reduction effect can be expected. As will be described in detail later, in the case of solder using the "solder product" of this embodiment, a pattern can be formed with a narrow gap. Thus, similarly, the gap between multiple terminals of the "flexible printed circuit board" can also be made narrower.

(電子部品)
本実施の形態における「電子部品」とは、電子回路の部品であり、基板や他の電子部品等と電気的に接続する端子を有する。「電子部品」は、特に限られるものではなく、例えば、コンデンサ、抵抗、センサ、半導体、集積回路、コネクタ、マイクロLED(Micro LED Display)パネルなどである。この端子は、電極であると言うこともできる。そしてこの端子は、端子の表面に上述した「はんだ製品」が被覆されている。導線は、銅からなる銅線である。即ち、この場合、「電子部品」の端子は、銅線の表面に上述した「はんだ製品」がコーティングされているものとなる。そして、詳しくは後述するが、本実施の形態の「はんだ製品」を用いたはんだの場合、部品浮きやクラック発生が抑制できる。また、流動性や濡れ性の向上や均質な塗布量を実現できる。よって、同様に、「電子部品」の端子に本実施の形態の「はんだ製品」を被覆した場合も、部品浮きやクラック発生の抑制、流動性や濡れ性の向上、均質な塗布量の実現に効果的である。
(Electronic Components)
The "electronic component" in this embodiment is a component of an electronic circuit, and has a terminal that electrically connects to a board or other electronic components. The "electronic component" is not particularly limited, and may be, for example, a capacitor, a resistor, a sensor, a semiconductor, an integrated circuit, a connector, a micro LED (Micro LED Display) panel, or the like. This terminal can also be said to be an electrode. The terminal is coated with the above-mentioned "solder product" on the surface of the terminal. The conductor is a copper wire made of copper. That is, in this case, the terminal of the "electronic component" is a copper wire whose surface is coated with the above-mentioned "solder product". As will be described in detail later, in the case of solder using the "solder product" of this embodiment, component floating and crack occurrence can be suppressed. In addition, improvement of fluidity and wettability and uniform application amount can be realized. Therefore, similarly, when the "solder product" of this embodiment is coated on the terminal of the "electronic component", it is effective in suppressing component floating and crack occurrence, improving fluidity and wettability, and realizing a uniform application amount.

(溶湯)
本実施の形態における「溶湯」は、「はんだ製品」の原材料となる「はんだ原料」を、加熱により融解させたものをいう。
(molten metal)
In the present embodiment, the "molten metal" refers to a "solder raw material" that is a raw material for a "solder product" and is melted by heating.

[はんだ製品]
次に、本実施の形態におけるはんだ製品について説明を行う。
図1(a)~(b)は、本実施の形態のはんだ製品を示した図である。
このうち、図1(a)は、はんだ製品20を示し、図1(b)は、図1(a)に示したはんだ製品20の表面部の断面拡大図を示している。
図1(b)に図示するように、本実施の形態のはんだ製品20は、無鉛はんだ部21と、表面層22とを含む。
[Solder products]
Next, the solder product according to this embodiment will be described.
1(a) and (b) are diagrams showing a solder product according to the present embodiment.
1A shows a solder product 20, and FIG. 1B shows an enlarged cross-sectional view of a surface portion of the solder product 20 shown in FIG. 1A.
As shown in FIG. 1( b ), the solder product 20 of the present embodiment includes a lead-free solder portion 21 and a surface layer 22 .

無鉛はんだ部21は、主に上述した無鉛はんだからなる。即ち、錫(Sn)を主成分とするとともに、鉛(Pb)以外の金属元素を副成分として含む。また、本実施の形態の無鉛はんだ部21には、酸化物等の固形物や針状結晶の含有量が従来より少ない。 The lead-free solder portion 21 is mainly made of the lead-free solder described above. That is, it contains tin (Sn) as the main component and metal elements other than lead (Pb) as secondary components. Furthermore, the lead-free solder portion 21 of this embodiment contains less solid matter such as oxides and needle-shaped crystals than conventional solder.

表面層22は、主に上述したカルボン酸からなる。つまり、カルボン酸は、はんだ製品20の表面側に主に分布して表面層22をなす。表面層22は、はんだ製品20の表面全体を覆う。カルボン酸は、例えば、はんだ製品20の表面側に偏在することで、表面層22を形成する。 The surface layer 22 is mainly composed of the above-mentioned carboxylic acid. In other words, the carboxylic acid is mainly distributed on the surface side of the solder product 20 to form the surface layer 22. The surface layer 22 covers the entire surface of the solder product 20. The carboxylic acid forms the surface layer 22 by being unevenly distributed on the surface side of the solder product 20, for example.

そしてこれにより、表面層22は、無鉛はんだ部21の保護層としての役割を担う。つまり、表面層22は、空気中の酸素や水分が、無鉛はんだ部21に達することを抑制する。よって、表面層22は、耐酸化膜や耐水膜であると言うこともできる。よって、はんだ製品20が、例えば、クリームはんだである場合、常温での保存が可能となる。従来は、クリームはんだは、酸化や吸湿が生じやすいことから、冷蔵庫等を利用した低温保存が一般的であった。一方、本実施の形態のクリームはんだは、これに含まれるはんだ粉末に表面層22が存在するため、酸化や吸湿が生じにくい。そのため、常温保存が可能となる。また、保存可能期間も長く、ロスが発生しにくいことから、環境性能に優れ、CO削減効果も期待できる。 As a result, the surface layer 22 plays a role as a protective layer for the lead-free solder portion 21. In other words, the surface layer 22 prevents oxygen and moisture in the air from reaching the lead-free solder portion 21. Therefore, the surface layer 22 can be said to be an oxidation-resistant film or a water-resistant film. Therefore, when the solder product 20 is, for example, cream solder, it can be stored at room temperature. Conventionally, cream solder is prone to oxidation and moisture absorption, so it has been common to store it at low temperatures using a refrigerator or the like. On the other hand, the cream solder of this embodiment is less prone to oxidation and moisture absorption because the surface layer 22 is present in the solder powder contained therein. Therefore, it can be stored at room temperature. In addition, it has a long shelf life and is less likely to be lost, so it has excellent environmental performance and can be expected to reduce CO2 emissions.

また、カルボン酸は、上述したように、炭素数が10以上20以下である。炭素数が10未満であると、カルボン酸が表面層22を形成しにくくなる。また、炭素数が20を超えると、溶湯の中で分散しにくくなる。この場合もカルボン酸が表面層22を形成しにくくなる。 As mentioned above, the carboxylic acid has a carbon number of 10 or more and 20 or less. If the carbon number is less than 10, the carboxylic acid is less likely to form the surface layer 22. If the carbon number is more than 20, the carboxylic acid is less likely to disperse in the molten metal. In this case, too, the carboxylic acid is less likely to form the surface layer 22.

ただし、カルボン酸は、炭素数が12以上16以下の脂肪酸であることが、より好ましい。そしてこの中でも、炭素数が12以上16以下の1価の脂肪酸であることがさらに好ましい。さらにこの中でも、炭素数が12以上16以下の1価の飽和脂肪酸であることが特に好ましい。 However, it is more preferable that the carboxylic acid is a fatty acid having 12 to 16 carbon atoms. Among these, it is even more preferable that the carboxylic acid is a monovalent fatty acid having 12 to 16 carbon atoms. Among these, it is particularly preferable that the carboxylic acid is a monovalent saturated fatty acid having 12 to 16 carbon atoms.

1価の飽和脂肪酸としては、炭素数12のラウリン酸(CH-(CH10-COOH)、炭素数14のミリスチン酸(CH-(CH12-COOH)、炭素数15のペンタデシル酸(CH-(CH13-COOH)、炭素数16のパルミチン酸(CH-(CH14-COOH)などが挙げられる。
そして、1価の脂肪の中でも、炭素数が16のパルミチン酸であることが特に好ましい。パルミチン酸は、融点62.9℃、沸点351℃~352℃であり、はんだ付け温度範囲の200℃~300℃において、溶融液状として存在し、はんだが固形化した後に表面に固着しやすい。この場合、パルミチン酸は、無鉛はんだとの相性がよいと言うこともできる。また、はんだ付けする際のはんだの流動性が向上する。炭素数が16を超える場合、および炭素数が16未満であると、はんだ付け温度範囲で溶融液状とならない場合がある。また、はんだ付けする際のはんだの流動性が、パルミチン酸に比較して、低くなりやすい。
パルミチン酸は、例えば、ヤシ油やヤシ油廃棄物中に含まれ、これらから抽出することができる。よって、この点で、パルミチン酸は、植物製材料であり、再生可能な原料であると言うことができる。また、パルミチン酸は、人体皮膚への影響が少なく、安全性に優れる。なお、パルミチン酸は、ヤシ油等から抽出せずに、他の原料から抽出してもよく、化学合成により作成してもよい。
Examples of monovalent saturated fatty acids include lauric acid (CH 3 -(CH 2 ) 10 -COOH) having 12 carbon atoms, myristic acid (CH 3 -(CH 2 ) 12 -COOH) having 14 carbon atoms, pentadecylic acid (CH 3 -(CH 2 ) 13 -COOH) having 15 carbon atoms, and palmitic acid (CH 3 -(CH 2 ) 14 -COOH) having 16 carbon atoms.
Among monovalent fats, palmitic acid having 16 carbon atoms is particularly preferred. Palmitic acid has a melting point of 62.9°C and a boiling point of 351°C to 352°C, and exists as a molten liquid in the soldering temperature range of 200°C to 300°C, and is likely to adhere to the surface after the solder has solidified. In this case, palmitic acid can be said to be compatible with lead-free solder. In addition, the fluidity of the solder during soldering is improved. If the carbon number is more than 16 or if the carbon number is less than 16, the solder may not be in a molten liquid state in the soldering temperature range. In addition, the fluidity of the solder during soldering is likely to be lower than that of palmitic acid.
Palmitic acid is contained in, for example, coconut oil or coconut oil waste, and can be extracted from these. Therefore, in this respect, palmitic acid can be said to be a plant-derived material and a renewable raw material. In addition, palmitic acid has little effect on human skin and is excellent in safety. Palmitic acid may be extracted from other raw materials instead of being extracted from coconut oil or the like, or may be produced by chemical synthesis.

なお、1価の飽和脂肪酸でない1価の脂肪酸としては、1価の不飽和脂肪酸が挙げられる。これは、例えば、炭素数が18である、オレイン酸(CH-(CH-CH=CH-(CH-COOH)、リノール酸(CH-(CH-CH=CH-CH-CH=CH-(CH-COOH)、リノレン酸(CH-CH-CH=CH-CH-CH=CH-CH-CH=CH-(CH-COOH)などである。
さらに、1価の脂肪酸でない脂肪酸としては、ジカルボン酸である2価の脂肪酸が挙げられる。これは、例えば、炭素数が10であるセバシン酸(HOOC-(CH-COOH)、炭素数が13であるトリデカン二酸(HOOC-(CH11-COOH)などである。
またさらに、炭素数が12以上16以下でなく、炭素数が10以上20以下であるカルボン酸としては、炭素数が10であるセバシン酸(CH-(CH-COOH)、炭素数が18であるステアリン酸(CH-(CH16-COOH)、炭素数が20のアラキジン酸(CH-(CH18-COOH)などが挙げられる。
Examples of monovalent fatty acids that are not monovalent saturated fatty acids include monovalent unsaturated fatty acids, such as oleic acid (CH 3 -(CH 2 ) 7 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH), linoleic acid (CH 3 -(CH 2 ) 4 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH), and linolenic acid (CH 3 -CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-CH 2 -CH=CH-(CH 2 ) 7 -COOH), which have 18 carbon atoms .
Furthermore, examples of fatty acids that are not monobasic fatty acids include dibasic fatty acids that are dicarboxylic acids, such as sebacic acid (HOOC-(CH 2 ) 8 -COOH) having 10 carbon atoms and tridecanedioic acid (HOOC-(CH 2 ) 11 -COOH) having 13 carbon atoms.
Furthermore, examples of carboxylic acids having 10 to 20 carbon atoms, rather than 12 to 16 carbon atoms, include sebacic acid ( CH3- ( CH2 ) 8 -COOH) having 10 carbon atoms, stearic acid ( CH3- ( CH2 ) 16 -COOH) having 18 carbon atoms, and arachidic acid ( CH3- ( CH2 ) 18 -COOH) having 20 carbon atoms.

表面層22の厚さは、例えば、1nm以上1μm以下である。なお、表面層22は、例えば、カルボン酸の単分子膜である。表面層22が、カルボン酸の単分子膜であった場合、表面層22の厚さは、例えば、1nm以上4nm以下である。ただし、単分子膜とならず、その結果、これよりも厚くなってもよい。なお、表面層22が、パルミチン酸の単分子膜であったときは、表面層22の厚さは、約2.5nmである。 The thickness of the surface layer 22 is, for example, 1 nm or more and 1 μm or less. The surface layer 22 is, for example, a monolayer of carboxylic acid. When the surface layer 22 is a monolayer of carboxylic acid, the thickness of the surface layer 22 is, for example, 1 nm or more and 4 nm or less. However, it may not be a monolayer, and as a result, the thickness may be thicker than this. When the surface layer 22 is a monolayer of palmitic acid, the thickness of the surface layer 22 is about 2.5 nm.

[はんだ]
次に、本実施の形態におけるはんだについて説明を行う。ここでは、本実施の形態のはんだが使用されたプリント基板について説明を行う。
なお、以下で説明する従来のはんだは、銅を0.7wt.%とし残部を錫とした組成を有する無鉛はんだである。そして、本実施のはんだは、これに、上記カルボン酸を含む無鉛はんだである。
[Solder]
Next, the solder according to the present embodiment will be described, along with a printed circuit board using the solder according to the present embodiment.
The conventional solder described below is a lead-free solder having a composition of 0.7 wt. % copper and the remainder tin, while the solder of the present embodiment is a lead-free solder containing the above-mentioned carboxylic acid.

図2(a)は、従来のはんだの状態を示した第1の例である。また、図2(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第1の例である。
ここでは、プリント配線板上で、はんだにより所定の電極幅Fおよび所定のギャップGで、複数のパターンPを形成した場合を示している。この場合、電極幅Fは、10μmである。また、所定のギャップGは、5μm、10μm、20μm、40μm、80μm、160μm、320μmとしている。そして、図2(a)は、従来のはんだ20aにより、各パターンPを形成した場合を示し、図2(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bにより、各パターンPを形成した場合を示している。
Fig. 2(a) is a first example showing the state of the conventional solder, and Fig. 2(b) is a first example showing the state of the solder of this embodiment.
Here, a case is shown in which a plurality of patterns P are formed on a printed wiring board with a predetermined electrode width F and a predetermined gap G by solder. In this case, the electrode width F is 10 μm. The predetermined gaps G are 5 μm, 10 μm, 20 μm, 40 μm, 80 μm, 160 μm, and 320 μm. FIG. 2(a) shows a case in which each pattern P is formed by conventional solder 20a, and FIG. 2(b) shows a case in which each pattern P is formed by solder 20b using the solder product 20 of the present embodiment.

図2(a)および図2(b)を比較すると、図2(a)のはんだ20aは、ギャップGが、20μm以下では、隣接するパターンP同士が短絡する。つまり、いわゆるはんだブリッジBrが発生する。対して、図2(b)のはんだ20bは、全てのパターンPを形成することができる。即ち、例えば、電子部品の電極をはんだ付けする場合などは、電極同士の間隔が狭くても、短絡せずにはんだ付けできることを意味する。これは、従来のはんだ20aには、酸化物等の固形物や針状結晶が含まれ、本実施の形態のはんだ20bには、この固形物や針状結晶が少量である点に起因する。即ち、従来のはんだ20aでは、固形物や針状結晶がより多く含まれることで、狭いギャップGでパターンPを形成することが困難である。一方、本実施の形態のはんだ20aでは、固形物や針状結晶が少量であることで、狭いギャップGでパターンPを形成することがより容易となる。
また、本実施の形態のはんだ製品20の特徴点の1つとして、はんだ製品20を用いたはんだは、流動性がよく、プリント配線への濡れ性が、従来よりよいことが挙げられる。そのため、はんだが、パターンPから、膨れ出ることが生じにくい。
2(a) and 2(b), in the solder 20a in FIG. 2(a), adjacent patterns P are short-circuited when the gap G is 20 μm or less. In other words, a so-called solder bridge Br occurs. In contrast, the solder 20b in FIG. 2(b) can form all patterns P. That is, for example, when soldering electrodes of electronic components, it means that even if the gap between the electrodes is narrow, the electrodes can be soldered without short-circuiting. This is because the conventional solder 20a contains solids such as oxides and needle-like crystals, while the solder 20b of the present embodiment contains a small amount of these solids and needle-like crystals. That is, in the conventional solder 20a, it is difficult to form a pattern P with a narrow gap G because the conventional solder 20a contains more solids and needle-like crystals. On the other hand, in the solder 20a of the present embodiment, it is easier to form a pattern P with a narrow gap G because the solids and needle-like crystals are small.
One of the features of the solder product 20 of the present embodiment is that the solder using the solder product 20 has good fluidity and better wettability to the printed wiring than conventional solder. Therefore, the solder is less likely to bulge out from the pattern P.

図3(a)は、従来のはんだの状態を示した第2の例である。また、図3(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第2の例である。
ここでは、基板111のパッド111aに、電子部品112の電極112aを、はんだ付けした場合を示している。そして、図3(a)は、従来のはんだ20aによりはんだ付けをした場合を示し、図3(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりはんだ付けをした場合を示している。なお、はんだ20a、20bの付着を防止するためのソルダレジスト250が形成されている。ソルダレジスト250以外の箇所にはんだ20a、20bが付着する。なお、ソルダレジスト250の作用については、以後説明する例でも、同様である。
Fig. 3(a) is a second example showing the state of the conventional solder, and Fig. 3(b) is a second example showing the state of the solder of this embodiment.
Here, an electrode 112a of an electronic component 112 is soldered to a pad 111a of a substrate 111. Fig. 3(a) shows a case where soldering is performed using a conventional solder 20a, and Fig. 3(b) shows a case where soldering is performed using a solder 20b using the solder product 20 of this embodiment. A solder resist 250 is formed to prevent the solder 20a, 20b from adhering. The solder 20a, 20b adhere to areas other than the solder resist 250. The function of the solder resist 250 is the same in the examples described below.

また、本実施の形態のはんだ製品20は、図2の場合と同様に、流動性がよく、パッド111aや電極112aへの濡れ性が、従来よりよい。よって、図3(a)および図3(b)を比較すると、図3(a)のはんだ20aは、流動性が悪く、パッド111aや電極112aへの濡れ性が悪いため、はんだ20aの付着量を多くしないと、これらが接合しない。対して、図3(b)のはんだ20bは、流動性がよく、パッド111aや電極112aへの濡れ性がよいため、はんだ20bの付着量が少なくても、これらが接合する。よって、はんだ付けの際のはんだ20bの使用量が低減される。そのため、CO削減効果も期待できる。 Also, the solder product 20 of this embodiment has good fluidity and better wettability to the pads 111a and electrodes 112a than the conventional solder product, as in the case of FIG. 2. Therefore, when comparing FIG. 3(a) and FIG. 3(b), the solder 20a of FIG. 3(a) has poor fluidity and poor wettability to the pads 111a and electrodes 112a, so they do not bond unless the amount of solder 20a attached is large. On the other hand, the solder 20b of FIG. 3(b) has good fluidity and good wettability to the pads 111a and electrodes 112a, so they bond even if the amount of solder 20b attached is small. Therefore, the amount of solder 20b used during soldering is reduced. Therefore, a CO2 reduction effect can also be expected.

図4(a)は、従来のはんだの状態を示した第3の例である。また、図4(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第3の例である。
ここでは、基板111のパッド111a上に、はんだをコーティングした場合を示している。図4(a)および図4(b)を比較すると、図4(a)は、従来のはんだ20aによりコーティングをした場合を示し、図4(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりコーティングした場合を示している。
Fig. 4(a) is a third example showing the state of the conventional solder, and Fig. 4(b) is a third example showing the state of the solder of this embodiment.
Here, a case is shown in which solder is coated onto pads 111a of a substrate 111. Comparing Fig. 4(a) and Fig. 4(b), Fig. 4(a) shows a case in which coating is performed with conventional solder 20a, while Fig. 4(b) shows a case in which coating is performed with solder 20b using the solder product 20 of the present embodiment.

図4(a)および図4(b)を比較すると、図4(a)のはんだ20aよりも図4(b)のはんだ20bの方が、表面が滑らかになる。これは、はんだ20aよりもはんだ20bの方が、流動性がよく、パッド111aのへの濡れ性がよいこと、また、酸化物等の固形物や針状結晶が少量であることに起因する。 Comparing FIG. 4(a) and FIG. 4(b), the surface of solder 20b in FIG. 4(b) is smoother than that of solder 20a in FIG. 4(a). This is because solder 20b has better fluidity and wettability to pad 111a than solder 20a, and contains a smaller amount of solids such as oxides and needle-shaped crystals.

図5(a)は、従来のはんだの状態を示した第4の例である。また、図5(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第4の例である。
ここでは、基板111のパッド111aに、電子部品112の電極112aを、はんだ付けするとともに、パッド111aおよび電極112aをはんだでコーティングした場合を示している。そして、図5(a)は、従来のはんだ20aによりはんだ付けをした場合を示し、図5(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりはんだ付けをした場合を示している。
Fig. 5(a) is a fourth example showing the state of the conventional solder, and Fig. 5(b) is a fourth example showing the state of the solder of this embodiment.
Here, an electrode 112a of an electronic component 112 is soldered to a pad 111a of a substrate 111, and the pad 111a and the electrode 112a are coated with solder. Fig. 5(a) shows a case where soldering is performed using a conventional solder 20a, and Fig. 5(b) shows a case where soldering is performed using a solder 20b that uses the solder product 20 of this embodiment.

図5(a)および図5(b)を比較すると、図5(a)のはんだ20aは、流動性が悪く、パッド111aや電極112aへの濡れ性が悪いため、はんだ20aの付着量を多くしないと、これらが接合し、さらに、コーティングできない。対して、図5(b)のはんだ20bは、流動性がよく、パッド111aや電極112aへの濡れ性がよいため、はんだ20bの付着量が少なくても、これらが接合し、さらにコーティングされる。 Comparing FIG. 5(a) and FIG. 5(b), the solder 20a in FIG. 5(a) has poor fluidity and poor wettability to the pads 111a and electrodes 112a, so unless the amount of solder 20a applied is large, they cannot be bonded and further coated. In contrast, the solder 20b in FIG. 5(b) has good fluidity and good wettability to the pads 111a and electrodes 112a, so even if the amount of solder 20b applied is small, they can be bonded and further coated.

図6(a)は、従来のはんだの状態を示した第5の例である。また、図6(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第5の例である。
ここでは、基板111のパッド111aに、電子部品112の電極112aを、はんだ付けした状態を示している。そして、図6(a)は、従来のはんだ20aによりはんだ付けをした場合を示し、図6(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりはんだ付けをした場合を示している。
Fig. 6(a) is a fifth example showing the state of the conventional solder, and Fig. 6(b) is a fifth example showing the state of the solder of this embodiment.
Here, an electrode 112a of an electronic component 112 is shown soldered to a pad 111a of a substrate 111. Fig. 6(a) shows a case where soldering is performed using a conventional solder 20a, and Fig. 6(b) shows a case where soldering is performed using a solder 20b that uses the solder product 20 of the present embodiment.

図6(a)および図6(b)を比較すると、図6(a)のはんだ20aは、その量がより多いため、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれやすい。対して、図6(b)のはんだ20bは、その量が図6(a)の場合に比べ少ないため、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれにくい。
また、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれにくいことから、接合強度についても、はんだ20aよりも、はんだ20bの方が高くなる。
6(a) and 6(b), the solder 20a in Fig. 6(a) has a larger amount and is therefore more likely to contain solid matter such as oxides, needle-like crystals, and voids Df. In contrast, the solder 20b in Fig. 6(b) has a smaller amount than the solder 20b in Fig. 6(a), and is therefore less likely to contain solid matter such as oxides, needle-like crystals, and voids Df.
In addition, since the solder 20b is less likely to contain solid matter such as oxides, needle-like crystals, and voids Df, the solder 20b has a higher bonding strength than the solder 20a.

図7(a)は、従来のはんだの状態を示した第6の例である。また、図7(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第6の例である。
ここでは、基板111のパッド111aに、電子部品112の電極112aを、はんだ付けした状態を示している。この場合、はんだ付け後の経時変化について図示している。そして、図7(a)は、従来のはんだ20aによりはんだ付けをした場合を示し、図7(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりはんだ付けをした場合を示している。
Fig. 7(a) is a sixth example showing the state of the conventional solder, and Fig. 7(b) is a sixth example showing the state of the solder of this embodiment.
Here, an electrode 112a of an electronic component 112 is shown soldered to a pad 111a of a substrate 111. In this case, the change over time after soldering is illustrated. Fig. 7(a) shows the case where soldering is performed using a conventional solder 20a, and Fig. 7(b) shows the case where soldering is performed using a solder 20b that uses the solder product 20 of this embodiment.

図7(a)および図7(b)を比較すると、図7(a)のはんだ20aは、クラックKrが入りやすい。これは、はんだ20aに、振動が加わったり、温度変化による膨張、収縮が生じたときに、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれると、クラックKrが生じやすいことに起因する。即ち、プリント基板等に交番荷重が発生し、長期的に劣化が生じた結果、はんだの導体環境が破断に至り、導通機能が消失することが懸念される。そして、クラックKrが生じることで、はんだ20aが酸化しやすい。対して、図7(b)のはんだ20bは、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれにくい。よって、クラックKrが生じにくく、その結果、経時変化が生じにくい。そして、クラックKrが生じにくいため、はんだ20bが酸化しにくい。また、はんだ20bの表面では、図1(b)で説明した場合と同様に、カルボン酸が表面層22を形成する。よって、表面層22が耐酸化膜となり、はんだ20bの酸化が抑制され、はんだ20bに経時変化がさらに生じにくい。 7(a) and 7(b), the solder 20a in FIG. 7(a) is prone to cracks Kr. This is because when the solder 20a is subjected to vibration or expands or contracts due to temperature changes, if it contains solids such as oxides, needle-like crystals, and voids Df, cracks Kr are likely to occur. That is, if an alternating load occurs on a printed circuit board or the like, and deterioration occurs over the long term, the conductive environment of the solder may break, and the conductive function may be lost. Then, the occurrence of cracks Kr makes the solder 20a prone to oxidation. On the other hand, the solder 20b in FIG. 7(b) is unlikely to contain solids such as oxides, needle-like crystals, and voids Df. Therefore, cracks Kr are unlikely to occur, and as a result, changes over time are unlikely to occur. And because cracks Kr are unlikely to occur, the solder 20b is unlikely to oxidize. Also, on the surface of the solder 20b, carboxylic acid forms a surface layer 22, as in the case described in FIG. 1(b). As a result, the surface layer 22 acts as an oxidation-resistant film, suppressing oxidation of the solder 20b and making it even less susceptible to changes over time.

従来、はんだ付けの際に、酸素を排除した窒素環境下で行う窒素リフロー装置で行う場合がある。この方法では、はんだ付けの際に、はんだの酸化物であるドロスの発生が、抑制できる。よって、図2に説明したような狭いピッチPではんだ付けをする場合に、改善が期待できる。しかしながら、本実施の形態のはんだ20bの水準まで改善するのは困難である。また、従来のはんだには、固形物や針状結晶が含まれることから、上記クラックKrの抑制には効果がない。また、表面層22がないため、酸化による経時変化の抑制にも効果がない。
なお、本実施の形態のはんだ20bを形成するのに、窒素リフロー装置で行うことを排除するものではなく、この装置を使用しない場合に比べ、ドロスの発生のさらなる抑制が期待できる。
Conventionally, soldering may be performed using a nitrogen reflow device in a nitrogen environment that excludes oxygen. This method can suppress the generation of dross, which is an oxide of solder, during soldering. Therefore, improvement can be expected when soldering with a narrow pitch P as described in FIG. 2. However, it is difficult to improve to the level of the solder 20b of this embodiment. In addition, since conventional solder contains solid matter and needle-like crystals, it is ineffective in suppressing the cracks Kr. In addition, since there is no surface layer 22, it is ineffective in suppressing changes over time due to oxidation.
It should be noted that the use of a nitrogen reflow device to form the solder 20b in this embodiment is not excluded, and it is expected that the generation of dross can be further suppressed compared to when this device is not used.

図8(a)は、従来のはんだの状態を示した第7の例である。また、図8(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第7の例である。
ここでは、基板111のパッド111aに、電子部品112の電極112aを、はんだ付けした状態を示している。そして、図8(a)は、従来のはんだ20aによりはんだ付けをした場合を示し、図8(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりはんだ付けをした場合を示している。
Fig. 8(a) is a seventh example showing the state of the conventional solder, and Fig. 8(b) is a seventh example showing the state of the solder of this embodiment.
Here, an electrode 112a of an electronic component 112 is shown soldered to a pad 111a of a substrate 111. Fig. 8(a) shows a case where soldering is performed using a conventional solder 20a, and Fig. 8(b) shows a case where soldering is performed using a solder 20b that uses the solder product 20 of the present embodiment.

図8(a)および図8(b)を比較すると、図8(a)のはんだ20aは、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれる、よって、これに起因して、電子部品112が、基板111から浮き上がる部品浮きが発生しやすい。対して、図8(b)のはんだ20bは、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれにくい。よって、部品浮きが発生しにくい。 Comparing FIG. 8(a) and FIG. 8(b), the solder 20a in FIG. 8(a) contains solids such as oxides, needle-like crystals, and voids Df, which makes it easy for the electronic component 112 to float up from the board 111. In contrast, the solder 20b in FIG. 8(b) is less likely to contain solids such as oxides, needle-like crystals, and voids Df. Therefore, component floating is less likely to occur.

また、図9(a)~(b)は、基板111にはんだ付けする前の電子部品112を示している。
ここでは、電子部品112は、電極112aに予めはんだをコーティングした場合を示している。そしてこの状態から、電子部品112を、図8で示したように、さらにはんだ付けし、基板111と接合させる場合がある。
このうち、図9(a)は、従来のはんだ20aによりコーティングをした場合を示し、図9(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したはんだ20bによりコーティングをした場合を示している。
9(a) and 9(b) show the electronic component 112 before it is soldered to the substrate 111. FIG.
Here, the electronic component 112 has electrodes 112a coated with solder in advance. In this state, the electronic component 112 may be further soldered and bonded to the substrate 111, as shown in FIG.
9(a) shows a case where coating is performed with conventional solder 20a, and FIG. 9(b) shows a case where coating is performed with solder 20b using the solder product 20 of the present embodiment.

図9(a)および図9(b)を比較すると、図9(a)のはんだ20aよりも図9(b)のはんだ20bの方が、表面が滑らかになる。これは、はんだ20aよりもはんだ20bの方が、流動性がよく、パッド111aのへの濡れ性がよいことに起因する。
そして、図9(b)のはんだ20bの方が図9(a)のはんだ20aよりも、より均質にはんだ20bがコーティングされるため、部品浮きが発生しにくく、ボイドDfやクラックKrが生じにくくなる。
9(a) and 9(b), the surface of the solder 20b in Fig. 9(b) is smoother than that of the solder 20a in Fig. 9(a). This is because the solder 20b has better fluidity and wettability to the pad 111a than the solder 20a.
Furthermore, since the solder 20b in FIG. 9B is coated more uniformly than the solder 20a in FIG. 9A, component lifting is less likely to occur and voids Df and cracks Kr are less likely to occur.

図10(a)は、従来のはんだの状態を示した第8の例である。また、図9(b)は、本実施の形態のはんだの状態を示した第8の例である。
ここでは、電子部品を実装する前のプリント基板について示している。このプリント基板は、プリント回路板とも言われる。そして、図10(a)は、従来のプリント基板200を示し、図10(b)は、本実施の形態のはんだ製品20を使用したプリント基板200を示している。
Fig. 10(a) is an eighth example showing the state of the conventional solder, and Fig. 9(b) is an eighth example showing the state of the solder of this embodiment.
Here, a printed circuit board before electronic components are mounted is shown. This printed circuit board is also called a printed circuit board. Fig. 10(a) shows a conventional printed circuit board 200, and Fig. 10(b) shows a printed circuit board 200 using the solder product 20 of this embodiment.

図10(a)に示した従来のプリント基板200は、基板210の上に、配線パターンとして銅パターン220が施される。この銅パターン220は、基板210上に薄膜状に形成され、配線パターンをなす配線パターン層の一例である。そして、銅パターン220上に、ニッケルメッキ230と、金メッキ240が積層する。また、はんだ20aの付着を防止するためのソルダレジスト250が形成されている。ニッケルメッキ230および金メッキ240は、プリント基板200の耐久性向上のために形成される。 The conventional printed circuit board 200 shown in FIG. 10(a) has a copper pattern 220 formed as a wiring pattern on a substrate 210. This copper pattern 220 is formed as a thin film on the substrate 210, and is an example of a wiring pattern layer that forms a wiring pattern. Nickel plating 230 and gold plating 240 are then layered on the copper pattern 220. In addition, a solder resist 250 is formed to prevent adhesion of the solder 20a. The nickel plating 230 and gold plating 240 are formed to improve the durability of the printed circuit board 200.

図10(b)に示した本実施の形態のプリント基板200は、基板210の上に、回路パターンとして銅パターン220が施され、ソルダレジスト250が形成される点では、図10(a)と同様である。対して、本実施の形態のプリント基板200は、銅パターン220上に、はんだコート260がコーティングされる点で異なる。はんだコート260は、はんだ20bからなる。はんだコート260は、銅パターン220上に薄膜状に形成され、はんだを含む層であるはんだ層の一例である。 The printed circuit board 200 of this embodiment shown in FIG. 10(b) is similar to FIG. 10(a) in that a copper pattern 220 is applied as a circuit pattern on a board 210, and a solder resist 250 is formed. In contrast, the printed circuit board 200 of this embodiment differs in that a solder coat 260 is coated on the copper pattern 220. The solder coat 260 is made of solder 20b. The solder coat 260 is formed as a thin film on the copper pattern 220, and is an example of a solder layer that contains solder.

つまり、本実施の形態のプリント基板200は、ニッケルメッキ230および金メッキ240が不要であり、これらより廉価なはんだコート260で代用できる。本実施の形態のはんだコート260は、はんだ20bからなるため、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDfが含まれにくい。また、はんだコート260には、表面層22が保護層として形成されることから、経時変化が生じにくく、プリント基板200の経時変化が生じにくい。よって、ニッケルメッキ230および金メッキ240が不要となる。 In other words, the printed circuit board 200 of this embodiment does not require nickel plating 230 and gold plating 240, and can be substituted with the less expensive solder coating 260. Since the solder coating 260 of this embodiment is made of solder 20b, it is less likely to contain solid matter such as oxides, needle-like crystals, and voids Df. In addition, since the surface layer 22 is formed as a protective layer on the solder coating 260, it is less likely to change over time, and the printed circuit board 200 is less likely to change over time. Therefore, the nickel plating 230 and gold plating 240 are no longer necessary.

また、本実施の形態のプリント基板200は、さらに電子部品112を実装したものであってもよい。このプリント基板は、プリント配線板とも言われる。
図11は、電子部品112を実装したプリント基板200を示した図である。
この場合、電子部品112は、はんだコート260にはんだ付けにより接合する場合を示している。具体的には、電子部品112の電極112aが、はんだ20bによりはんだ付けされ、はんだコート260に接合する。なおこの場合、はんだ20bによるはんだ付けの際、はんだ20bとはんだコート260とは、双方ともいったん溶融した後、一体化して固形化する。よって、図示するように、これらの区別は付かなくなる。またこの場合、はんだコート260を構成するはんだ20bとはんだ付けするはんだ20bとは、同じ組成であってもよく、上述した範囲内であれば、異なる組成であってもよい。ただし、組成に関係なく、粗大化した固形物や針状結晶を含まないはんだコート260やはんだ20bの方が接合強度が向上しやすい。
また、図10(a)に示した従来のプリント基板200に対し、電子部品112をはんだ20bにより接合するようにしてもよい。この場合、電子部品112を装着する前のプリント基板200は、従来と同じであるが、はんだ付けの際に本実施の形態のはんだ20bを使用することで、接合強度が向上し、経時変化が生じにくくなる。つまり、はんだ20bは、従来のはんだ20aに対し、酸化物等の固形物、針状結晶、ボイドDf等が含まれにくい。そのため、プリント基板200と電子部品112との接合部の密着度が向上し、接合強度が向上しやすい。そしてその結果、経時変化が生じにくい。
Moreover, the printed circuit board 200 of the present embodiment may further include electronic components 112 mounted thereon. This printed circuit board is also called a printed wiring board.
FIG. 11 is a diagram showing a printed circuit board 200 on which an electronic component 112 is mounted.
In this case, the electronic component 112 is soldered to the solder coat 260. Specifically, the electrode 112a of the electronic component 112 is soldered to the solder coat 260 by the solder 20b. In this case, when soldering with the solder 20b, the solder 20b and the solder coat 260 are both melted once and then integrated and solidified. Therefore, as shown in the figure, they are no longer distinguishable. In this case, the solder 20b constituting the solder coat 260 and the solder 20b to be soldered may have the same composition, or may have different compositions within the above-mentioned range. However, regardless of the composition, the solder coat 260 and the solder 20b that do not contain coarse solids or needle-like crystals are more likely to improve the joint strength.
Also, the electronic component 112 may be joined to the conventional printed circuit board 200 shown in FIG. 10(a) by the solder 20b. In this case, the printed circuit board 200 before mounting the electronic component 112 is the same as the conventional one, but by using the solder 20b of the present embodiment during soldering, the joint strength is improved and the solder 20b is less likely to change over time. That is, the solder 20b is less likely to contain solids such as oxides, needle-like crystals, voids Df, etc., compared to the conventional solder 20a. Therefore, the degree of adhesion of the joint between the printed circuit board 200 and the electronic component 112 is improved, and the joint strength is more likely to be improved. As a result, the solder 20b is less likely to change over time.

[はんだ製品20の製造方法]
次に、本実施の形態におけるはんだ製品20の製造方法について説明を行う。
図12は、本実施の形態のはんだ製品20の製造手順を示すフローチャートである。
[Method of manufacturing solder product 20]
Next, a method for manufacturing the solder product 20 according to the present embodiment will be described.
FIG. 12 is a flow chart showing the manufacturing procedure of the solder product 20 according to the present embodiment.

ここでは、まず、はんだ製品20の原材料となる、はんだ原料を準備する準備工程を実行する(ステップ10)。
ステップ10では、はんだ原料として、錫を主成分とし、鉛以外の金属元素を含むはんだ原料を準備する。このとき、各金属元素の組成比は、基本的に、目標とするはんだ製品20での組成比と同じにすることが望ましい。なお、ステップ10で準備されるはんだ原料には、実際には、不可避不純物として鉛が含まれていることがあり得る。また、ステップ10では、はんだ原料として、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を準備する。
First, a preparation step is carried out to prepare solder raw materials that are the raw materials for the solder product 20 (step 10).
In step 10, a solder raw material containing tin as a main component and metal elements other than lead is prepared as a solder raw material. At this time, it is desirable that the composition ratio of each metal element is basically the same as the composition ratio in the target solder product 20. Note that the solder raw material prepared in step 10 may actually contain lead as an unavoidable impurity. Also, in step 10, a carboxylic acid having a carbon number of 10 to 20 is prepared as a solder raw material.

次に、ステップ10で準備したはんだ原料を加熱し、はんだ原料を融解させて溶湯とする、加熱工程を実行する(ステップ20)。
ステップ20では、上述したはんだ原料が融解するのであれば、その温度については適宜設定してかまわないが、いわゆる無鉛はんだからなるはんだ製品20を製造する場合には、300℃~400℃程度とすることが望ましい。
Next, a heating step is performed (step 20) in which the solder raw material prepared in step 10 is heated and melted into a molten metal.
In step 20, the temperature may be set as appropriate as long as the above-mentioned solder raw material melts, but when manufacturing a solder product 20 made of so-called lead-free solder, it is desirable to set the temperature at approximately 300°C to 400°C.

そして、パルミチン酸等の上記カルボン酸は、溶湯中で酸素を吸着する効果がある。そのため、はんだ製品中に酸化物等の固形物や針状結晶が混入することが抑制される。また、はんだ製品20中の酸素が低減される。また、はんだ付けのプロセスで、はんだ20bが、より酸化しにくくなる。その結果、本実施の形態にはんだ20bを使用した場合、ボイドDfが生じにくくなる。
また、カルボン酸として、パルミチン酸を使用した場合、この酸素の吸着能力が、特に優れる。
The carboxylic acids, such as palmitic acid, have the effect of absorbing oxygen in the molten metal. This prevents solids, such as oxides, and needle-like crystals from being mixed into the solder product. The amount of oxygen in the solder product 20 is also reduced. The solder 20b is also less susceptible to oxidation during the soldering process. As a result, when the solder 20b is used in this embodiment, voids Df are less likely to occur.
Furthermore, when palmitic acid is used as the carboxylic acid, the oxygen adsorption capacity is particularly excellent.

続いて、ステップ20で得られた溶湯を、フィルタ(詳細は後述する)によってろ過する、ろ過工程を実行する(ステップ30)。以下の説明においては、ステップ20を実行することによって得られた溶湯を、「ろ過前の溶湯」と称することがあり、ステップ30を実行することによって得られた溶湯を、「ろ過後の溶湯」と称することがある。なお、ステップ30の詳細については後述する。 Next, a filtration process is carried out (step 30), in which the molten metal obtained in step 20 is filtered using a filter (details of which will be described later). In the following description, the molten metal obtained by carrying out step 20 may be referred to as the "molten metal before filtration," and the molten metal obtained by carrying out step 30 may be referred to as the "molten metal after filtration." Details of step 30 will be described later.

そして、ステップ30で得られたろ過後の溶湯を冷却し、ろ過後の溶湯を凝固させることではんだ製品20とする、冷却工程を実行する(ステップ40)。またこのとき、上記カルボン酸が、はんだ製品20の表面側に析出し、表面層22を形成する。
ステップ40では、得たいはんだ製品20の形状(インゴット、ワイヤ、ボール等)に応じて、適宜冷却方法を選択することが可能である。例えばインゴット状のはんだ製品20を得たい場合には、上述したろ過後の溶湯を、酸化鉄等で構成された型枠に流し込んで固めてやればよい。
Then, a cooling step is performed (step 40) in which the filtered molten metal obtained in step 30 is cooled and solidified to form the solder product 20. At this time, the carboxylic acid is precipitated on the surface side of the solder product 20 to form a surface layer 22.
In step 40, it is possible to select an appropriate cooling method depending on the shape (ingot, wire, ball, etc.) of the solder product 20 to be obtained. For example, when an ingot-shaped solder product 20 is to be obtained, the molten metal after the above-mentioned filtration may be poured into a mold made of iron oxide or the like and allowed to solidify.

[ろ過工程の詳細について]
図13は、ステップ30のろ過工程の概要を説明するための図である。
ここで、図13(a)は、ろ過工程で用いるろ過装置10の概要を説明するための図である。また、図13(b)は、ろ過装置10に設けられたフィルタ12(詳細は後述する)の構成例を説明するための図である。さらに、図13(c)は、フィルタ12の他の構成例を説明するための図である。
[Details of the filtration process]
FIG. 13 is a diagram for explaining an outline of the filtration process in step 30.
Here, Fig. 13(a) is a diagram for explaining an overview of a filtration device 10 used in the filtration step. Fig. 13(b) is a diagram for explaining a configuration example of a filter 12 (details of which will be described later) provided in the filtration device 10. Fig. 13(c) is a diagram for explaining another configuration example of the filter 12.

(ろ過装置の構成)
ろ過装置10は、ろ過前の溶湯1が供給されるとともにろ過前の溶湯1を収容する容器11と、容器11に取り付けられ且つろ過前の溶湯1をろ過することでろ過後の溶湯2を排出するフィルタ12と、フィルタ12を加熱するヒータ13とを備えている。ここで、図13(a)に示す例では、ろ過前の溶湯1の温度がろ過前温度T1となっており、ろ過後の溶湯2の温度がろ過後温度T2となっているものとする。
(Configuration of Filtration Device)
The filtering device 10 includes a container 11 to which the unfiltered molten metal 1 is supplied and which stores the unfiltered molten metal 1, a filter 12 attached to the container 11 and which filters the unfiltered molten metal 1 to discharge filtered molten metal 2, and a heater 13 which heats the filter 12. Here, in the example shown in Fig. 13(a), it is assumed that the temperature of the molten metal 1 before filtration is a pre-filtration temperature T1, and the temperature of the molten metal 2 after filtration is a post-filtration temperature T2.

〔容器〕
容器11は、例えば筒状(円筒状)を呈しており、容器11に設けられた2つの開口部が、鉛直方向(上下方向)に向くように配置されている。この容器11は、いかなる材料で構成してもかまわないが、ろ過前の溶湯1に対する酸化物等の混入を抑制するという観点からすれば、セラミックス材料よりも金属材料を用いることが望ましい。また、各種金属材料の中でも、ろ過前の溶湯1に対する溶け込みを少なくするという観点からすれば、ステンレス材料、特に、SUS316Lを用いることが望ましい。
〔container〕
The container 11 has, for example, a cylindrical shape, and two openings provided in the container 11 are arranged so as to face in the vertical direction (up and down direction). The container 11 may be made of any material, but from the viewpoint of suppressing the inclusion of oxides and the like in the molten metal 1 before filtration, it is preferable to use a metal material rather than a ceramic material. Furthermore, among various metal materials, it is preferable to use a stainless steel material, in particular SUS316L, from the viewpoint of reducing the inclusion of the metal in the molten metal 1 before filtration.

〔フィルタ〕
フィルタ12は、例えば板状(円板状)を呈しており、上述した容器11の底部を塞ぐように取り付けられている。そして、本実施の形態のフィルタ12の目開きsは、10μm以下、より好ましくは5μm以下、さらに好ましくは3μm以下に設定されている。また、特に好ましくは、1μm以下に設定されている。このフィルタ12も、いかなる材料(例えば無機材料、金属材料、有機材料)で構成してもかまわないが、ろ過前の溶湯1に対する酸化物等の混入を抑制するという観点からすれば、セラミックス材料よりも金属材料を用いることが望ましい。また、各種金属材料の中でも、ろ過前の溶湯1に対する溶け込みを少なくするという観点からすれば、ステンレス材料、特に、SUS316Lを用いることが望ましい。さらに、金属材料からなるフィルタ12を採用する場合、上述した目開きsを得ることが可能であれば、金属線を編み込んでなる金網または金属板に穴開けを施してなるパンチングメタルのどちらを採用してもかまわない。ただし、フィルタ12としては、より小さな目開きsを容易に得ることが可能な、金網を用いることが望ましい。そして、フィルタ12として金網を採用する場合、目開きsのずれを抑制するという観点からすれば、焼結処理を施した金網を用いることが望ましい。なお、フィルタ12として使用することが可能な有機材料としては、各種アラミド樹脂や炭素繊維(カーボンファイバ)等を挙げることができる。
〔filter〕
The filter 12 is, for example, plate-shaped (disk-shaped) and is attached to close the bottom of the above-mentioned container 11. The mesh size s of the filter 12 in this embodiment is set to 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and even more preferably 3 μm or less. In particular, it is set to 1 μm or less. The filter 12 may be made of any material (for example, inorganic material, metal material, organic material), but from the viewpoint of suppressing the inclusion of oxides and the like in the molten metal 1 before filtration, it is preferable to use a metal material rather than a ceramic material. Among various metal materials, from the viewpoint of reducing the melting into the molten metal 1 before filtration, it is preferable to use a stainless steel material, particularly SUS316L. Furthermore, when the filter 12 made of a metal material is adopted, as long as the above-mentioned mesh size s can be obtained, either a wire mesh made by weaving metal wires or a punched metal made by drilling holes in a metal plate may be adopted. However, it is preferable to use a wire mesh as the filter 12, which can easily obtain a smaller mesh size s. In addition, when a wire mesh is used as the filter 12, it is preferable to use a wire mesh that has been subjected to a sintering process in order to suppress deviation of the mesh openings s. Examples of organic materials that can be used as the filter 12 include various aramid resins and carbon fibers.

また、フィルタ12として金網を用いる場合、その編み方については、平織、綾織、平畳織および綾畳織など、各種手法を採用してかまわない。ここで、図13(b)は、平織を採用したフィルタ12を、また、図13(c)は、綾織を採用したフィルタ12を、それぞれ例示している。これらに示すように、それぞれで使用される金属線(ワイヤ)の径(幅)をワイヤ幅wとしたとき、隣接する2つのワイヤ同士のギャップが、目開きsとなる。なお、図13(b)、(c)に示す例では、目開きsがワイヤ幅wよりも大きくなっているが、これに限られるものではなく、目開きsとワイヤ幅wとが等しくなる場合や、目開きsがワイヤ幅wよりも小さくなる場合もあり得る。 When a wire mesh is used as the filter 12, various weaving methods may be used, such as plain weave, twill weave, plain tatami weave, and twill tatami weave. Here, FIG. 13(b) shows an example of a filter 12 using a plain weave, and FIG. 13(c) shows an example of a filter 12 using a twill weave. As shown in these, when the diameter (width) of the metal wire (wire) used in each is the wire width w, the gap between two adjacent wires is the mesh size s. Note that in the examples shown in FIGS. 13(b) and (c), the mesh size s is larger than the wire width w, but this is not limited to this, and the mesh size s and the wire width w may be equal, or the mesh size s may be smaller than the wire width w.

〔ヒータ〕
ヒータ13は、ろ過前の溶湯1以外の加熱源を用いて、フィルタ12を加熱するものである。したがって、ヒータ13は、通電等によってフィルタ12を直接加熱するものであってもよいし、容器11や図示しない他の部材を介して、熱伝導によりフィルタ12を間接的に加熱するものであってもよい。
〔heater〕
The heater 13 heats the filter 12 by using a heat source other than the unfiltered molten metal 1. Therefore, the heater 13 may directly heat the filter 12 by passing electricity or the like, or may indirectly heat the filter 12 by thermal conduction via the container 11 or another member not shown.

〔ろ過前温度とろ過後温度との関係〕
ここで、ろ過前溶湯1のろ過前温度T1と、ろ過後溶湯2のろ過後温度T2との関係について説明しておく。
上述したように、ステップ20の加熱工程では、はんだ原料が300℃~400℃程度に加熱されることで融解する。ただし、ろ過前溶湯1のろ過前温度T1は、230℃~260℃、より好ましくは235℃~250℃程度であり、最高温度が、融解時と比べて若干下げられている。
一方、ろ過後溶湯2のろ過後温度T2は、230℃~260℃程度とすることが望ましい。ここで、ろ過後温度T2が低すぎると、ろ過工程の実行中あるいはろ過工程の実行直後にろ過後の溶湯2が凝固し始めてしまい、はんだ製品20の生産効率が著しく低下することになってしまう。
[Relationship between pre-filtration temperature and post-filtration temperature]
Here, the relationship between the pre-filtration temperature T1 of the pre-filtration molten metal 1 and the post-filtration temperature T2 of the post-filtration molten metal 2 will be described.
As described above, in the heating process of step 20, the solder raw material is melted by being heated to about 300° C. to 400° C. However, the pre-filtration temperature T1 of the pre-filtration molten metal 1 is about 230° C. to 260° C., more preferably about 235° C. to 250° C., and the maximum temperature is slightly lower than that during melting.
On the other hand, the post-filtration temperature T2 of the filtered molten metal 2 is desirably set to about 230° C. to 260° C. If the post-filtration temperature T2 is too low, the filtered molten metal 2 will start to solidify during or immediately after the filtration process, resulting in a significant decrease in the production efficiency of the solder product 20.

(ろ過装置の動作)
では、ステップ30のろ過工程におけるろ過装置10の動作について、より具体的に説明を行う。
まず、ステップ20の加熱工程で、はんだ原料を300℃~400℃に加熱することで得たろ過前溶湯1を、ろ過前温度T1(230℃~260℃)となるように温度調整しておく。また、事前に、ヒータ13を用いてフィルタ12を加熱しておく。
(Operation of the filtration device)
Next, the operation of the filtration device 10 in the filtration process of step 30 will be described in more detail.
First, in the heating process of step 20, the temperature of the unfiltered molten metal 1 obtained by heating the solder raw material to 300° C. to 400° C. is adjusted to a pre-filtration temperature T1 (230° C. to 260° C.). In addition, the filter 12 is heated in advance using the heater 13.

次に、ろ過前温度T1に温度調整されたろ過前溶湯1を、フィルタ12が取り付けられた容器11内に、上方から投入する。すると、容器11内に投入されたろ過前溶湯1は、重力の作用により、そのほとんどがフィルタ12を通過して下方に落下し、ろ過後の溶湯2となる。なお、このとき、容器11内且つフィルタ12上に存在するろ過前の溶湯1に対し、必要に応じて、圧力をかけるようにしてもよい。そして、圧力をかける場合にあっては、ろ過前の溶湯1を酸化させにくく、且つ、ろ過前の溶湯1に対して等方的に圧力をかけることが可能な、窒素等の気体(ろ過前の溶湯1に対して不活性な気体)を用いることが望ましい。 Next, the unfiltered molten metal 1, whose temperature has been adjusted to the unfiltered temperature T1, is poured from above into the container 11 to which the filter 12 is attached. Then, most of the unfiltered molten metal 1 poured into the container 11 passes through the filter 12 and falls downward due to the action of gravity, becoming the filtered molten metal 2. At this time, pressure may be applied to the unfiltered molten metal 1 present in the container 11 and on the filter 12, as necessary. When applying pressure, it is preferable to use a gas such as nitrogen (a gas inert to the unfiltered molten metal 1), which is unlikely to oxidize the unfiltered molten metal 1 and which can apply pressure isotropically to the unfiltered molten metal 1.

また、フィルタ12は、ろ過前の溶湯1をろ過する間、ヒータ13によって加熱されており、フィルタ12内で溶湯が凝固するのを抑制している。なお、ヒータ13は、あくまで、フィルタ12内を溶湯が通過するのを補助するための機能を果たすものに過ぎず、容器11内のろ過前の溶湯1のろ過前温度T1が、設定温度(230℃~260℃)を超えるような、過剰となる加熱を行わないことが望ましい。なお、ろ過は、1回のみならず複数回行なってもよい。 The filter 12 is heated by the heater 13 while the unfiltered molten metal 1 is being filtered, preventing the molten metal from solidifying within the filter 12. Note that the heater 13 only serves the function of assisting the molten metal to pass through the filter 12, and it is desirable not to heat the molten metal excessively so that the pre-filtration temperature T1 of the molten metal 1 in the vessel 11 exceeds the set temperature (230°C to 260°C). Note that filtration may be performed not only once, but multiple times.

そして、フィルタ12を通過することによって得られたろ過後の溶湯2は、上述した冷却工程によってはんだ製品20とされる。一方、フィルタ12を通過することのできなかった残渣(図示せず)は、フィルタ12上に残る。そして、ろ過工程が実行された後、ヒータ13による加熱が終了すると、残渣が付着したフィルタ12は容器11から取り外され、廃棄される。なお、容器11には、その後、新たなフィルタ12が取り付けられる。 The filtered molten metal 2 obtained by passing through the filter 12 is turned into the solder product 20 by the cooling process described above. Meanwhile, residue (not shown) that did not pass through the filter 12 remains on the filter 12. Then, after the filtering process is performed and heating by the heater 13 is terminated, the filter 12 with the residue adhering thereto is removed from the container 11 and discarded. A new filter 12 is then attached to the container 11.

以上詳述した形態では、はんだ製品20は、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を含む。これにより、はんだ製品20の製造工程においては、酸素を吸着し、酸化物等の固形物や針状結晶の発生を抑制する。これにより、図2に示したように、はんだのパターンを微細化できる。さらに、図3等に示したように、流動性がよいとともに、電極や基板に対する濡れ性がよく、付着量を低減できる。そして、図6等に示したように、固形物、針状結晶、ボイドDfが少なくなり、クラックKrが生じるのを抑制できる。よって、経時変化が生じにくく、耐久性に優れる。 In the embodiment described above, the solder product 20 contains a carboxylic acid having 10 to 20 carbon atoms. This adsorbs oxygen during the manufacturing process of the solder product 20, suppressing the generation of solids such as oxides and needle-like crystals. This allows the solder pattern to be finer, as shown in FIG. 2. Furthermore, as shown in FIG. 3 and other figures, the solder has good fluidity and good wettability to electrodes and substrates, allowing the amount of adhesion to be reduced. And, as shown in FIG. 6 and other figures, the amount of solids, needle-like crystals, and voids Df is reduced, and the generation of cracks Kr can be suppressed. This makes the solder product less susceptible to changes over time and has excellent durability.

また、はんだ製品20となった後は、カルボン酸は、表面層22として、はんだ製品20の表面に存在し、保護層としての役割を担う。これにより、はんだ20bは、酸化や吸湿による経時変化が生じにくく耐久性に優れる。 After the solder product 20 is formed, the carboxylic acid exists on the surface of the solder product 20 as a surface layer 22, which acts as a protective layer. This makes the solder 20b less susceptible to deterioration over time due to oxidation or moisture absorption, and has excellent durability.

そして、図10に示したように、プリント基板200にはんだ20bを使用した場合は、ニッケルメッキ230および金メッキ240が不要となる。またこれにより、CO削減効果も期待できる。
なお、炭素数が10以上20以下のカルボン酸を含むことにより、酸化物等の固形物や針状結晶の発生を抑制できるため、はんだ製品20に要求される性能に応じ、上述したステップ30のろ過工程を行わなくてよい場合がある。
10, when the solder 20b is used for the printed circuit board 200, the nickel plating 230 and the gold plating 240 are not required. This is also expected to have a CO2 reduction effect.
In addition, by containing a carboxylic acid having a carbon number of 10 or more and 20 or less, the generation of solid matter such as oxides and needle-like crystals can be suppressed, so depending on the performance required of the solder product 20, it may not be necessary to perform the filtration process of step 30 described above.

近年、特にスマートフォン等の分野においては、はんだ付けの対象となるプリント配線板における配線パターンの微細化(細線化)が進んでいる。このため、プリント配線板における所謂L/S(ライン/スペース)の値は、数年前から100μmを切るようになっており、最近では10μm/10μmのものが検討されている。 In recent years, especially in the field of smartphones, the wiring patterns on printed wiring boards that are the subject of soldering have become increasingly finer (thinner). For this reason, the so-called L/S (line/space) value on printed wiring boards has been below 100 μm for several years, and recently, 10 μm/10 μm is being considered.

L/Sが10μm/10μmに設定されたプリント配線板にはんだ付けを行う場合、はんだの元となるはんだ製品20中に、径が10μm弱の針状体が存在していると、上述したはんだブリッジBrが生じる懸念がある。このため、このようなことを考慮する場合には、上述した実施例1および実施例2のように、ステップ30のろ過工程において、目開きsが5μm以下に設定されたフィルタ12を用いることが望ましい。 When soldering a printed wiring board with an L/S set to 10 μm/10 μm, if there are needle-shaped objects with a diameter of just under 10 μm in the solder product 20 that is the source of the solder, there is a concern that the above-mentioned solder bridge Br may occur. For this reason, when taking such a problem into consideration, it is desirable to use a filter 12 with a mesh size s set to 5 μm or less in the filtration process of step 30, as in the above-mentioned Examples 1 and 2.

[その他]
ここでは、錫(主成分)と銅(副成分)とを含む、Sn-Cu系と称される2元系のはんだ製品20を例として説明を行った。ただし、ここでは詳細な説明を行わないが、錫を主成分とする他のはんだ製品20においても、同様の結果が得られている。
ここで、Sn-Cu系以外の2元系のはんだ製品20としては、例えばSn-Ag系、Sn-Bi系およびSn-Zn系を挙げることができる。また、3元系のはんだ製品20としては、Sn-Ag-Cu系、Sn-Ag-Bi系、Sn-Ag-In系、Sn-Zn-Bi系およびSn-Zn-Al系を挙げることができる。さらに、4元系のはんだ製品20としては、Sn-Ag-Cu-Bi系およびSn-Ag-In-Bi系を挙げることができる。さらにまた、5元系のはんだ製品20としては、Sn-Ag-Cu-Ni-Ge系を挙げることができる。そして、6元系以上のはんだ製品20についても、同様の結果を得ることが可能である。
[others]
Here, a binary solder product 20 containing tin (main component) and copper (secondary component) called Sn-Cu system is used as an example for explanation. However, similar results have been obtained with other solder products 20 containing tin as the main component, which will not be described in detail here.
Here, examples of binary solder products 20 other than Sn-Cu include Sn-Ag, Sn-Bi, and Sn-Zn. Examples of ternary solder products 20 include Sn-Ag-Cu, Sn-Ag-Bi, Sn-Ag-In, Sn-Zn-Bi, and Sn-Zn-Al. Examples of quaternary solder products 20 include Sn-Ag-Cu-Bi and Sn-Ag-In-Bi. Examples of quinary solder products 20 include Sn-Ag-Cu-Ni-Ge. Similar results can be obtained with hexa- or higher-element solder products 20.

また、ここでは、はんだ原料を融解してなる溶湯を、フィルタ12を用いてろ過する手法を例として説明を行ったが、これに限られるものではない。例えば遠心分離や固液分離等の手法を用いて、溶湯から、10μm超となる径(より好ましくは5μm超となる径、さらに好ましくは3μm超となる径、特に好ましくは1μm超となる径)を有し且つ溶湯中に存在する固形物や針状結晶を取り除くようにしてもよい。 In addition, although the method of filtering the molten metal obtained by melting the solder raw material using the filter 12 has been described as an example, the present invention is not limited to this. For example, a method such as centrifugation or solid-liquid separation may be used to remove solids and needle-like crystals that are present in the molten metal and have a diameter of more than 10 μm (more preferably, a diameter of more than 5 μm, even more preferably, a diameter of more than 3 μm, and particularly preferably, a diameter of more than 1 μm).

1…ろ過前溶湯、2…ろ過後溶湯、10…ろ過装置、11…容器、12…フィルタ、13…ヒータ、20…はんだ製品、20a、20b…はんだ、21…無鉛はんだ部、22…表面層、111…基板、111a…パッド、112…電子部品、112a…電極、200…プリント基板、210…基板、220…銅パターン、230…ニッケルメッキ、240…金メッキ、250…ソルダレジスト、260…はんだコート、Kr…クラック 1...molten metal before filtration, 2...molten metal after filtration, 10...filter, 11...container, 12...filter, 13...heater, 20...solder product, 20a, 20b...solder, 21...lead-free solder part, 22...surface layer, 111...substrate, 111a...pad, 112...electronic component, 112a...electrode, 200...printed circuit board, 210...substrate, 220...copper pattern, 230...nickel plating, 240...gold plating, 250...solder resist, 260...solder coat, Kr...crack

Claims (1)

基板と、
前記基板に、はんだによりはんだ付けされた電子部品と、
を備え、
前記はんだは、
錫を主成分とし且つ副成分として鉛以外の金属元素と、炭素数が10以上20以下のカルボン酸と、を含む原材料を、加熱により融解させて溶湯とする加熱工程と、
230℃~260℃に設定された前記溶湯から、10μm超となる径を有し且つ溶湯中に存在する固形物を取り出す取出工程と、
前記固形物が取り出された前記溶湯を、冷却により凝固させるとともに、前記カルボン酸を表面側に析出させる冷却工程と、
を含むはんだ製品の製造方法により製造されたはんだ製品を使用したものであるプリント配線板。
A substrate;
an electronic component soldered to the substrate;
Equipped with
The solder is
A heating process of melting a raw material containing tin as a main component and a metal element other than lead and a carboxylic acid having a carbon number of 10 to 20 as a secondary component by heating to obtain a molten metal;
A removal step of removing solid matter having a diameter of more than 10 μm and present in the molten metal from the molten metal set at 230° C. to 260° C.;
a cooling step of cooling the molten metal from which the solid matter has been removed to solidify the molten metal and precipitating the carboxylic acid on a surface side of the molten metal;
A printed wiring board using a solder product manufactured by the manufacturing method of a solder product comprising the steps of:
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