(57)【要約】【課題】公知のPb-Sn系合金、Sn-Ag-Cu系合金等を半田として用いた場合であっても、アルミニウム回路上に電子部品を半田付けにより簡便に実装することができる電子部品実装用回路基板を提供する。【解決手段】樹脂含有基材の片面又は両面に、接着樹脂層を介して回路パターンのアルミニウム層が積層されている電子部品実装用回路基板であって、（1）前記アルミニウム層の表面には、亜鉛含有メッキ皮膜が形成されており、（2）前記亜鉛含有メッキ皮膜は、皮膜重量が0.8〜4.5g/m2であり、亜鉛含有量が60〜97重量%である、ことを特徴とする電子部品実装用回路基板。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂含有基材の片面又は両面に、接着樹脂層を介して回路パターンのアルミニウム層が積層されている電子部品実装用回路基板であって、
（1）前記アルミニウム層の表面には、亜鉛含有メッキ皮膜が形成されており、
（2）前記亜鉛含有メッキ皮膜は、皮膜重量が0.8〜4.5g/m2であり、亜鉛含有量が60〜97重量%である、
ことを特徴とする電子部品実装用回路基板。
【請求項２】
前記電子部品はLEDチップである、請求項１に記載の電子部品実装用回路基板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子部品実装用回路基板の前記亜鉛含有メッキ皮膜の表面に、LEDチップが半田付けにより実装されている、LED実装回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板上に電子部品を半田付けにより実装することができる電子部品実装用回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品を実装するための回路基板としては、ガラス不織布とエポキシ樹脂との複合基材、ポリイミド樹脂基材等の樹脂含有基材の片面又は両面に銅の配線パターンを形成したものが広く使用されている。ここで、銅回線上に電子部品を実装する方法としては、生産性や接合部の信頼性に長ける半田付けが一般的である。
【０００３】
電子部品としては、例えば、抵抗；コンデンサ；トランジスタ；各種パワー素子；MPU，CPU等の高密度集積回路；LEDチップ，レーザーダイオード等の発光素子及びこれらのアレイ素子；などが挙げられる。
【０００４】
近年、回路基板のコストダウン及び軽量化の目的から、配線パターンを形成する導体を銅からアルミニウムに切り替える動きが強まっている。しかしながら、銅回路とは異なりアルミニウム回路では電子部品を半田付けにより実装することが困難であるため、アルミニウム回路と電子部品（実装部品）との接合方法の開発が課題となっている。
【０００５】
上記課題に対して、特許文献１には、「Al基板表面に、基板表面側から順にZn層、Ni層、Sn層を形成させてなる、表面処理Al板。」が開示されており、Al基板にNi層とSn層をめっきにより形成させているので、Al基板とめっき層の密着性に優れること、また、最表面にSn層を設けているので、半田濡れ性に優れるとともに、高い半田強度が得られることが記載されている（請求項１、［0025］段落等）。
【０００６】
更に、特許文献２には、「Ge：0.1〜5wt％、Cu：0.1〜4wt％、Sn：10〜70wt％、Al：0.5〜10wt％を含有し、残部Znと不可避的不純物とからなることを特徴とするAl接合用材料。」が開示されており、当該Zn-Sn系合金により半田付けすることにより、Al接合部品と、銅、鉄、ニッケル、コバルト、銀、金等の接合部品との接合において有利であることが記載されている（請求項１、［0015］段落）。
【０００７】
しかしながら、アルミニウム回路上に、特許文献１のようにZnメッキ、Niメッキ及びSnメッキを行う場合には、３種類のメッキ処理に加えて各メッキ処理後に水洗作業をする必要があり、煩雑なプロセスとなる点で実用的ではない。また、特許文献２のようにZn-Sn系合金を半田として用いる場合には、アルミニウム回路の酸化皮膜を除去するために強力なフラックスを用いる必要があり、半田付け後にアルミニウム回路が腐食され易いという問題がある。更に、Zn-Sn系合金は反応性が高いために、ソルダーペースト化することが困難であり、生産性の向上が見込めないという問題もある。なお、銅回路上に電子部品を実装するために用いられる公知のPb-Sn系合金、Sn-Ag-Cu系合金等はソルダーペースト化された半田を容易に入手することができる。
【０００８】
よって、公知のPb-Sn系合金、Sn-Ag-Cu系合金等を半田として用いた場合であっても、アルミニウム回路上に電子部品を半田付けにより簡便に実装することができる電子部品実装用回路基板の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2004-263210号公報
【特許文献２】特開平7-96387号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、公知のPb-Sn系合金、Sn-Ag-Cu系合金等を半田として用いた場合であっても、アルミニウム回路上に電子部品を半田付けにより簡便に実装することができる電子部品実装用回路基板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】
【００１１】
本発明者は上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、アルミニウム回路上に特定の亜鉛含有メッキ皮膜を形成する場合には、公知のPb-Sn系合金、Sn-Ag-Cu系合金等を半田として用いた場合であっても、アルミニウム回路上に電子部品を半田付けにより簡便に実装することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、下記の電子部品実装用回路基板に関する。
１．樹脂含有基材の片面又は両面に、接着樹脂層を介して回路パターンのアルミニウム層が積層されている電子部品実装用回路基板であって、
（1）前記アルミニウム層の表面には、亜鉛含有メッキ皮膜が形成されており、
（2）前記亜鉛含有メッキ皮膜は、皮膜重量が0.8〜4.5g/m2であり、亜鉛含有量が60〜97重量%である、
ことを特徴とする電子部品実装用回路基板。
２．前記電子部品はLEDチップである、上記項１に記載の電子部品実装用回路基板。
３．上記項１又は２に記載の電子部品実装用回路基板の前記亜鉛含有メッキ皮膜の表面に、LEDチップが半田付けにより実装されている、LED実装回路基板。
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１４】
本発明の電子部品実装用回路基板は、樹脂含有基材の片面又は両面に、接着樹脂層を介して回路パターンのアルミニウム層が積層されている電子部品実装用回路基板であって、
（1）前記アルミニウム層の表面には、亜鉛含有メッキ皮膜が形成されており、
（2）前記亜鉛含有メッキ皮膜は、皮膜重量が0.8〜4.5g/m2であり、亜鉛含有量が60〜97重量%であることを特徴とする。
【００１５】
上記特徴を有する本発明の電子部品実装用回路基板は、回路パターンのアルミニウム層（以下、「アルミニウム回路」とも言う）上に特定の重量及び亜鉛含有量の亜鉛含有メッキ皮膜が形成されていることにより、公知のPb-Sn系合金、Sn-Ag-Cu系合金等を半田として用いた場合であっても、アルミニウム回路上に電子部品を半田付けにより簡便に実装することができる。本発明では、亜鉛含有メッキ皮膜の形成の際に、強力なフラックス等は併用する必要がなく、また一回のメッキ処理により亜鉛含有メッキ皮膜を形成することができるため、従来よりも簡便にアルミニウム回路上に電子部品を半田付けにより実装することができる。
【００１６】
上記樹脂含有基材（絶縁性基材）としては、例えば、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、非結晶ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマー等の少なくとも１種の樹脂を含有する基材が挙げられる。樹脂を含有する複合材料としては、例えば、ガラス不織布とエポキシとの複合基材が挙げられる。これらの中でも、耐熱性の点から、ガラス不織布とエポキシとの複合基材、ポリイミド含有基板等が好ましい。
【００１７】
樹脂含有基材の厚みは、通常、最終的に製造される回路基板の目的や用途によって選択される。回路基板をフレキシブルプリント基板とする点又はハンドリング性の点からは、通常25〜50μmの厚みが好ましい。
【００１８】
アルミニウム回路は、アルミニウム箔をフォトリソグラフィ法、エッチングレジスト法等の公知のパターン形成方法で加工することにより形成する。アルミニウム箔は、純アルミニウム箔に限定されるものではなく、アルミニウム合金箔も含む。具体的には、アルミニウム箔としては、例えば、JIS（AA）の記号で1030、1N30、1050、1100、8021、8079等の純アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔を採用することができる。
【００１９】
アルミニウム回路は、樹脂含有基材の片面又は両面に積層されており、具体的には、樹脂含有基材の片面又は両面に接着樹脂層を介してアルミニウム箔を積層し、次いで公知のパターン形成方法によりアルミニウム箔をアルミニウム回路に加工すればよい。
【００２０】
アルミニウム回路の厚さは限定的ではないが、7〜60μm程度が好ましく、15μm〜50μm程度がより好ましい。
【００２１】
接着樹脂層としては、樹脂含有基材とアルミニウム箔とを接着できる樹脂であればよく、例えば、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系、ポリイミド、アクリル樹脂系、塩化ビニル樹脂溶液系等の接着剤が挙げられる。接着性樹脂（接着樹脂層）の厚さは限定されないが、1〜10μm程度が好ましく、3〜7μm程度がより好ましい。
【００２２】
本発明では、アルミニウム回路の表面に亜鉛含有メッキ皮膜が形成されており、亜鉛含有メッキ皮膜は、皮膜重量が0.8〜4.5g/m2であり、亜鉛含有量が60〜97重量%である。
【００２３】
亜鉛含有メッキ皮膜の皮膜重量が0.8g/m2未満の場合には、アルミニウム回路の表面が十分にメッキ皮膜で覆われておらず、半田付け性が低下するおそれがある。また、皮膜重量が4.5g/m2を超える場合には、メッキ皮膜自体が脆くなり、電子部品を半田付けにより接合した後にメッキ皮膜が破壊されて接合が外れ易くなるおそれがある。皮膜重量は0.8〜4.5g/m2であれば良いが、その中でも1.5〜3.2g/m2が好ましい。従来、Znメッキはアルミニウム基板にSn、Cr等のメッキを行う際の下地メッキとして専ら使用されており、従来のZnメッキの皮膜重量としては、0.05〜0.30 g/m2程度であり、本発明で用いる亜鉛含有メッキ皮膜と比較すると皮膜重量の点で明確に区別されている。なお、本発明の亜鉛含有メッキ皮膜は、必ずしもアルミニウム回路の全表面に形成されている必要はなく、所定の皮膜重量の要件を満たす限り、電子部品を半田付けにより実装する領域に対して部分的に形成されていてもよい。但し、公知の亜鉛置換メッキ剤にアルミニウム回路基板を浸漬することによって亜鉛含有メッキ皮膜を形成する場合には、通常アルミニウム回路の全表面に亜鉛含有メッキ皮膜が形成される。
【００２４】
亜鉛含有メッキ皮膜の亜鉛含有量が60重量%未満の場合には、メッキ皮膜とアルミニウム回路との密着性が低下し、電子部品を半田付けにより接合した後にアルミニウム回路とメッキ層との界面で接合が外れ易くなるおそれがある。また、亜鉛含有量が97重量％を超える場合には、半田付けの熱によってメッキ皮膜の酸化反応が促進されることにより、半田濡れ性が低下するおそれがある。
【００２５】
亜鉛含有メッキ皮膜に含まれるZn以外の成分としては、例えば、Ni、Fe、Cu等を挙げることができ、特に半田付けの熱によるメッキ皮膜の酸化反応を抑制するという点では、Zn以外の金属成分を3〜40重量%含有する必要があり、好ましくは5〜15重量%である。換言すると、亜鉛含有メッキ皮膜中の亜鉛含有量は60〜97重量%であれば良く、その中でも80〜90重量%が好ましい。好ましいメッキ組成としては、Zn：80.0〜90.0重量%、Ni：0〜2.0重量%、Fe：2.0〜4.5重量%、Cu：0〜1.5重量%が挙げられる。
【００２６】
本発明では、亜鉛含有メッキ皮膜は、公知の亜鉛置換メッキ剤などにより形成することができる。また、亜鉛含有メッキ皮膜の酸化や半田濡れ性の低下を抑制するために、亜鉛含有メッキ皮膜の表面をベンゾトリアゾールなどで防錆処理してもよい。
【００２７】
亜鉛含有メッキ皮膜の厚さは前記単位面積当たりの皮膜重量に依存するが、本発明では6〜80μm程度が好ましく、30μm〜50μm程度がより好ましい。
【００２８】
本発明の電子部品実装用回路基板は、亜鉛含有メッキ皮膜の表面に、電子部品を半田付けにより実装することにより電子部品実装回路基板となる。
【００２９】
電子部品としては、例えば、抵抗；コンデンサ；トランジスタ；各種パワー素子；MPU，CPU等の高密度集積回路；LEDチップ，レーザーダイオード等の発光素子及びこれらのアレイ素子；などが挙げられる。
【００３０】
本発明では、半田としては、公知のPb-Sn系合金、Sn-Ag-Cu系合金等を好適に用いることができる。これらの半田はソルダーペーストの市販品を容易に入手することができる。これらの半田を用いる場合には、半田付け温度としては230〜250℃程度が好ましく、かかる半田付けによりアルミニウム回路と電子部品を十分な半田強度（ダイシェア強度）で導通及び接合することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の電子部品実装用回路基板は、アルミニウム回路上に特定の重量及び亜鉛含有量の亜鉛含有メッキ皮膜が形成されていることにより、公知のPb-Sn系合金、Sn-Ag-Cu系合金等を半田として用いた場合であっても、アルミニウム回路上に電子部品を半田付けにより簡便に実装することができる。本発明では、亜鉛含有メッキ皮膜の形成の際に、強力なフラックス等は併用する必要がなく、また一回のメッキ処理により亜鉛含有メッキ皮膜を形成することができるため、従来よりも簡便にアルミニウム回路上に電子部品を半田付けにより実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施例及び比較例で用いた配線パターン（アルミニウム回路）の上面図である。斜線部分が配線パターン（Pattern）が形成されている部分であり、0.15（単位mm）で示されているスリット部分は、配線パターンが形成されていない隙間である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明する。但し、本発明は実施例に限定されない。
【００３４】
実施例１
厚さ50μmのアルミニウム箔（東洋アルミニウム株式会社製：１N30材、硬質箔）の片面に、接着性樹脂（DIC株式会社製接着剤：LX500を100部と、硬化剤であるKW75を10部とを混合したもの）を、溶剤揮発後の厚みが5μmになるように塗工した。次に、接着性樹脂塗工面を、ポリイミドフィルム（東レ・デュポン株式会社製：カプトン100H、厚さ25μm）に貼り合わせた。
【００３５】
次に、フォトリソグラフィ法でアルミニウム箔を図１に示す配線パターン（アルミニウム回路）に成形した。
【００３６】
次に、アルミニウム回路を亜鉛置換メッキ剤（ディップソール社製：IC-0313）に25℃で180秒間浸漬することにより、アルミニウム回路上に亜鉛含有メッキ皮膜（皮膜重量：1.5g／m2、亜鉛含有量：85重量%）を析出させた。
【００３７】
次に、図１のスリット部分に、LEDチップをソルダーペースト（日本スペリア社製：Sn-95.2 wt%, Ag-3.8wt%, Cu-1.0wt%）を用いて半田付けすることにより実装した。
【００３８】
次に、実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定（JIS Z 3198-7）を行った。結果を表１に示す。ダイシェア強度の測定は、実装されたLEDチップの半田継手せん断強度の測定であり、半田付けの強度を評価するために行っている。
【００３９】
実施例２
亜鉛含有メッキ皮膜を、皮膜重量：0.8g／m2、亜鉛含有量：85重量%に変えた以外は、実施例１と同様にしてLEDチップを実装した。
【００４０】
実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定の結果を表１に示す。
【００４１】
実施例３
亜鉛含有メッキ皮膜を、皮膜重量：4.5g／m2、亜鉛含有量：85重量%に変えた以外は、実施例１と同様にしてLEDチップを実装した。
【００４２】
実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定の結果を表１に示す。
【００４３】
実施例４
亜鉛含有メッキ皮膜を、皮膜重量：1.5g／m2、亜鉛含有量：60重量%に変えた以外は、実施例１と同様にしてLEDチップを実装した。
【００４４】
実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定の結果を表１に示す。
【００４５】
実施例５
亜鉛含有メッキ皮膜を、皮膜重量：1.5g／m2、亜鉛含有量：97重量%に変えた以外は、実施例１と同様にしてLEDチップを実装した。
【００４６】
実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定の結果を表１に示す。
【００４７】
実施例６
亜鉛含有メッキ皮膜を、皮膜重量：4.5g／m2、亜鉛含有量：60重量%に変えた以外は、実施例１と同様にしてLEDチップを実装した。
【００４８】
実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定の結果を表１に示す。
【００４９】
比較例１
亜鉛含有メッキ皮膜を、皮膜重量：0.6g／m2、亜鉛含有量：85重量%に変えた以外は、実施例１と同様にしてLEDチップを実装した。
【００５０】
実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定の結果を表１に示す。
【００５１】
比較例２
亜鉛含有メッキ皮膜を、皮膜重量：4.8g／m2、亜鉛含有量：85重量%に変えた以外は、実施例１と同様にしてLEDチップを実装した。
【００５２】
実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定の結果を表１に示す。
【００５３】
比較例３
亜鉛含有メッキ皮膜を、皮膜重量：1.5g／m2、亜鉛含有量：55重量%に変えた以外は、実施例１と同様にしてLEDチップを実装した。
【００５４】
実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定の結果を表１に示す。
【００５５】
比較例４
亜鉛含有メッキ皮膜を、皮膜重量：1.5g／m2、亜鉛含有量：99重量%に変えた以外は、実施例１と同様にしてLEDチップを実装した。
【００５６】
実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定の結果を表１に示す。
【００５７】
比較例５
亜鉛含有メッキ皮膜を、皮膜重量：4.5g／m2、亜鉛含有量：55重量%に変えた以外は、実施例１と同様にしてLEDチップを実装した。
【００５８】
実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定の結果を表１に示す。
【００５９】
比較例６
亜鉛含有メッキ皮膜を、皮膜重量：4.8g／m2、亜鉛含有量：60重量%に変えた以外は、実施例１と同様にしてLEDチップを実装した。
【００６０】
実装されたLEDチップの発光の確認及びダイシェア強度の測定の結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2014154655.tif 000002
【００６２】
表１の結果から明らかな通り、アルミニウム回路上に、皮膜重量が0.8〜4.5g/m2であり且つ亜鉛含有量が60〜97重量%である亜鉛含有メッキ皮膜を形成した実施例のLEDチップ実装基板は、いずれも大きなダイシェア強度が得られており、半田付け強度が十分に確保されていることが分かる。なお、本発明では、ダイシェア強度は800gf程度確保できていれば実使用においても実用的強度を確保できていると評価している。また、半田付けを通して導通されているため、チップ発光が認められている。これに対して、本発明の規定を満たさない亜鉛含有メッキ皮膜を形成した比較例のLEDチップ実装基板は、ダイシェア強度が実施例と比べて顕著に劣っており、特に比較例１、４及び５では、実質的に半田付けができていないことが分かる。
【図１】
2014154655.tif 000003