(57)【要約】【課題】Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金等のＳｎ合金を電解めっきする場合に、Ｓｎ及びその添加成分の両方の金属イオンをアノードから供給することができる、Ｓｎ合金電解めっき用可溶性アノードを供給する。【解決手段】このＳｎ合金電解めっき用可溶性アノード１では、Ｓｎからなる第一アノード体２と、Ｓｎ合金の添加成分からなる第二アノード体３とが相互に全面を覆うように交互に積層されるとともに、その積層体の外周面及び内周面が封止体４で覆われており、両アノード体のうち、最も上面に露出している第二アノード体３がまず溶出し、第二アノード体３が溶出し終わると、第一アノード体２が露出するので、次は第一アノード体２が溶出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎ合金電解めっき用可溶性アノードであって、Ｓｎからなる第一アノード体と、前記Ｓｎ合金の添加成分からなる第二アノード体とが相互に全面を覆うように交互に積層されるとともに、その積層体の側面が封止されていることを特徴とするＳｎ合金電解めっき用可溶性アノード。
【請求項２】
Ｓｎ合金電解めっき用可溶性アノードであって、Ｓｎからなる粉状の第一アノード体と、前記Ｓｎ合金の添加成分からなる第二アノード体とを含み、前記第一アノード体の表面を前記第二アノード体が覆ってなる粉状体を有し、該粉状体が多数密集して押し固められていることを特徴とするＳｎ合金電解めっき用可溶性アノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板等にＳｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金等のＳｎ合金を電解めっきする際に使用する可溶性アノードに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の実装には、はんだバンプを利用して半導体素子を回路基板に接続することが多用されている。このはんだバンプとして、近年では、Ｐｂフリー化に伴って、Ｓｎ−Ｐｂ系合金はんだに代えてＳｎ−Ａｇ系合金等のはんだが使用されるようになってきている。
このＳｎ−Ａｇ系合金を電解めっきする場合、Ｓｎ−Ａｇ合金のアノードでは、電解めっきによる通電時にＳｎ成分に集中的に電気が流れ、ＳｎがＡｇより優先的に溶出するとともに、ＡｇがＳｎ表面に置換析出するため、めっき溶液濃度のコントロールができないこととなり、現状ではアノードにＳｎ−Ａｇ合金を使用することができない。また、アノードにＳｎを用いた場合も、ＡｇがＳｎより貴であるために、アノード面にＡｇが置換析出する。これを避けるため、Ｐｔ等の不溶性アノードを用いて電解めっきする場合が多いが、アノード面に酸素が発生し、電解を損なうおそれがある。
【０００３】
特許文献１記載のめっき方法は、Ｓｎ製アノードを用い、めっき槽内を陰イオン交換膜によりカソード室とアノード室とに区画することにより、Ｓｎ製アノードへのＡｇの置換析出を防いでいる。この方法では、カソード室にＳｎイオン含有めっき溶液を供給し、アノード室に酸溶液を供給して、カソード室内の被めっき物とアノード室内のＳｎ製アノードとの間に通電して電解めっきする。めっきの進行に伴いＳｎ製アノードから溶出するＳｎイオンを含有した酸溶液は、カソード室のめっき溶液のＳｎイオン補給液として使用することができる。ただし、アノードとしてはＳｎのみが用いられており、Ｓｎ−Ａｇ合金をめっきする場合には、Ａｇイオン補給液は別途用意する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６６９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような背景の下、Ｓｎ−Ａｇ系合金、Ｓｎ−Ｃｕ系合金等のＳｎ合金を電解めっきする場合に、Ｓｎ及びその添加成分の両方の金属イオンをアノードから供給することができる、Ｓｎ合金電解めっき用可溶性アノードを供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のＳｎ合金電解めっき用可溶性アノードは、Ｓｎからなる第一アノード体と、Ｓｎ合金の添加成分からなる第二アノード体とが相互に全面を覆うように交互に積層されるとともに、その積層体の側面が封止されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のＳｎ合金電解めっき用可溶性アノードは、Ｓｎからなる粉状の第一アノード体と、Ｓｎ合金の添加成分からなる第二アノード体とを含み、第一アノード体の表面を第二アノード体が覆ってなる粉状体を有し、該粉状体が多数密集して押し固められていることを特徴とする。
【０００８】
このＳｎ合金電解めっき用可溶性アノードでは、Ｓｎからなる第一アノード体と、Ｓｎ合金の添加成分からなる第二アノード体との両アノード体のうち、表面に露出しているアノード体がまず溶出し、そのアノード体が溶出し終わると、このアノード体により覆われていたアノード体が露出するので、次はこのアノード体が溶出する。そこで、第一アノード体によるＳｎの質量と第二アノード体によるＳｎ合金添加成分の質量との比率を調整することにより、めっき作業中にＳｎ合金添加成分及びＳｎが溶出する比率をめっき溶液濃度に合わせてコントロールすることができる。
【０００９】
また、めっき溶液中に溶解したＳｎ合金添加成分がＳｎからなる第一アノード表面に置換しないように、アノードへの無通電時には、アノードの表面をめっき溶液中のＳｎ合金添加成分の金属イオンから遮蔽するか、めっき溶液にＳｎ合金添加成分の置換を抑制する成分を含有させるとよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＳｎ合金電解めっき用可溶性アノードによれば、Ｓｎのみが優先的に溶出することなく、Ｓｎとその添加成分とが交互に溶出するので、両アノード体の質量比率を適切に決定しておくことにより、めっき溶液を所望の濃度に維持することができＳｎ合金を安定して電解めっきすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のＳｎ合金電解めっき用可溶性アノードの第１実施形態を示す概略図である。
【図２】第１実施形態のＳｎ合金電解めっき用可溶性アノードを用いたＳｎ合金電解めっき装置の例を示す概略図である。
【図３】図２のめっき装置において、めっき槽中のアノードを遮蔽した状態を示す図である。
【図４】本発明のＳｎ合金電解めっき用可溶性アノードの第２実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、これらの図は、実施形態の構造を説明するために記載したものであって、設計図のように寸法等が正確に表現されているものではない。
図１は、本発明のＳｎ合金電解めっき用可溶性アノードの第１実施形態を示している。このアノード１は、Ｓｎからなる第一アノード体２と、Ｓｎ合金添加成分からなる第二アノード体３とが相互に全面を覆うように交互に積層されている。また、両アノード体２，３は、リング板状に形成され、その積層体の外周面及び内周面が封止体４で覆われている。この封止体４は、めっき液に対して耐性を有する合成樹脂等により形成されている。
【００１３】
これら両アノード体２，３は、Ｓｎ合金の合金比率で定められる重量に設定すればよく、例えば、Ｓｎ−２％Ａｇ合金めっきの場合では、Ｓｎが９８質量％に対してＡｇが２質量％となる。
この場合、第一アノード体２（Ｓｎ）と第二アノード体３（Ａｇ）とは、薄く多数の層をなすように構成されており、アノード１の全体としてＳｎが９８質量％に対してＡｇが２質量％になるように設定されるのはもちろん、隣接する二つの層でもＳｎが９８質量％に対してＡｇが２質量％になるように設定される。このアノード１の製造方法としては、例えば、厚さ９８０μｍのＳｎ箔と厚さ２０μｍのＡｇ箔を、前述した比率で、相互が全面を覆うように交互に全体の厚さが２０ｃｍになるまで積層した後、圧着等により板状に形成する。板状にした後、内形及び外形加工をしてリング板状に形成し、外周面及び内周面を封止体４で覆うようにすればよい。
【００１４】
図２は、本発明のＳｎ合金電解めっき用可溶性アノードの第１実施形態を用いたＳｎ合金電解めっき装置の例を示している。このＳｎ合金電解めっき装置は、めっき槽１４の下部にアノード１が設けられるとともに、めっき槽１４上部は、被めっき物８を水平に載置状態に支持するワーク支持部１２が設けられており、このワーク支持部１２に、被めっき物８を支持したときにこの被めっき物８に接触する電極が設けられている。そして、このワーク支持部１２の電極と、アノード１との間に電源９が接続されることにより、電解めっきする構成である。また、アノード１上方には、アノード１の外径以上の外径を有する円盤状の遮蔽板６が設けられており、昇降装置７により上下移動させられるようになっている。この遮蔽板６はめっき液に対して耐性を有する合成樹脂等により形成される。遮蔽板６をアノード１の上面に被せると、アノード１は封止体４と遮蔽板６とで覆われめっき溶液に露出しない。
【００１５】
なお、めっき槽１４には、タンク１０が接続され、内部のめっき溶液をポンプ１３によって循環しノズル１５よりめっき槽１４内に供給する。被めっき物８は液面付近に水平に設置され、ノズル１５からめっき槽１４下部で吹き上げられるめっき溶液の噴流が破線で示すように被めっき物８の下面へ供給されるようになっており、めっき槽１４の上方を覆う蓋体１１が被めっき物８に上方から錘として作用している。
【００１６】
このように構成されためっき装置により、本発明のＳｎ合金電解めっき用可溶性アノードの第１実施形態を使用しめっきすると、ワーク支持部１２の電極と、アノード１とに通電することにより電解めっきが開始され、アノード１は最も上面のめっき溶液に露出している第二アノード体３からめっき液に溶出し始め、第二アノード体３が溶出し終わると次の層にある第一アノード体２が溶出する。このような方法とすれば、両アノード体２，３は交互に溶出し、第一アノード体２（Ｓｎ）及び第二アノード体３（Ｓｎ合金添加成分）の両方の金属イオンをアノード１から供給することができる。
【００１７】
さらに、例えば、Ｓｎ−２％Ａｇ合金めっき用アノード１の場合では、アノード１の全体としてＳｎが９８質量％に対してＡｇが２質量％になるように設定されているだけでなく、隣接する二つの層でもＳｎが９８質量％に対してＡｇが２質量％になるように設定されているので、最も上面のめっき液に露出しているアノード体３から順次めっき液に溶出すると、めっき作業中を通してめっき溶液濃度を、ほぼＳｎが９８質量％に対してＡｇが２質量％の比率の濃度に維持することができる。また、第一アノード体２（Ｓｎ）と第二アノード体３（Ａｇ）との層は、薄く設定するほどめっき溶液濃度を維持する為には有効となる。
【００１８】
一方、通電を停止する場合は、図３に示すように、遮蔽板６を下降させてアノード１の上に載置した状態とする。この遮蔽板６は、前述したようにアノード１よりも大きい外形に形成されているので、両アノード体２，３は遮蔽板６と封止体４とにより囲まれる空間に閉じ込められ、めっき溶液にさらされた状態から遮蔽される。これにより、めっき溶液中に存在するＡｇイオンによる第一アノード体２（Ｓｎ）上面での置換析出が防止できる。
【００１９】
図４は、本発明のＳｎ合金電解めっき用可溶性アノード１の第２実施形態を示している。この図４においても寸法等は正確に表現されているものではない。
このアノード１は、第一アノード体２を第二アノード体３が覆ってなる多数の粉状体５ａを、リング板状の成形体５ｂとして押し固め、外周面及び内周面がめっき液に対して耐性を有する合成樹脂等により形成されている封止体４で覆われて、一体のアノード１に形成されている。
【００２０】
これら両アノード体２，３は、第１実施形態の場合と同様に、例えば、Ｓｎ−２％Ａｇ合金めっきの場合では、第一アノード体２（Ｓｎ）と第二アノード体３（Ａｇ）とは、全体としてＳｎが９８質量％に対してＡｇが２質量％になるように設定されるのはもちろん、粉状体５ａ単体でもＳｎが９８質量％に対してＡｇが２質量％になるように設定される。また、各粉状体５ａは可能な限り小さい粒子として設定するとよい。
このアノード１の製造方法としては、例えば、Ｓｎの粉体（粒径が数十〜数百μｍ程度）２０Ｋｇを、アルキルスルホン酸１０％、Ａｇイオン１０％を含有する電解液１００Ｌに投入し、１０分間攪拌する。これにより、Ｓｎの粉体にＡｇが付着する。ここで得られたスラリーを、水洗、乾燥した後に粉砕すると、Ｓｎが９８質量％に対して、Ａｇが２質量％の割合で、Ｓｎの粉体（第一アノード体２）をＡｇ（第二アノード体３）が覆ってなる数十から数百ミクロンオーダーの粉状体５ａが得られる。この粉状体５ａを、ホットプレスやＣＩＰなどの加圧焼結法もしくは常圧焼結法などで焼結して、リング板状に形成すればよい。尚、Ｓｎの融点が低いので、焼結時の加熱温度は２００℃以下で設定するとよい。
【００２１】
図２に示されたＳｎ合金電解めっき装置により、本発明のＳｎ合金電解めっき用可溶性アノードの第２実施形態を使用しめっきすると、ワーク支持部１２の電極と、アノード１とに通電することにより電解めっきが開始され、両アノード体２，３のうち、めっき溶液に露出している粉状体５ａの被膜である第二アノード体３が溶出し始め、その第二アノード体３からなる被膜が溶出し被膜部分に孔が開くと、第二アノード体３に代わって被膜の下の第一アノード体２がめっき溶液に露出し溶出を始める。この第一アノード体２が溶出し終わると、残りの第二アノード体３からなる被膜も溶出する。アノード１は粉状体５ａが焼結法などにより密集して押し固められているので、めっき溶液に露出している表面の粉状体５ａより溶出し始め、その表面の粉状体５ａが溶出し終わると、順次別の粉状体５ａが溶出を始める。このような方法とすれば、両アノード体２，３は各々めっき溶液に溶出し、第一アノード体２（Ｓｎ）及び第二アノード体３（Ｓｎ合金添加成分）の両方の金属イオンをアノード１から供給することができる。
【００２２】
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
第１実施形態では、Ｓｎからなる第一アノード体２と、Ｓｎ合金添加成分からなる第二アノード体３の積層順番を変更しても良い。また、第１実施形態のアノード作成方法として、薄膜の第一アノード体２（Ｓｎ）と箔の第二アノード体３（Ａｇ）とを積層し、相互が全面を覆うように交互に積層し圧着等により板状に形成するとしたが、圧着や圧延方法を限定するものではなくスパッタリング等の方法を用いて金属を積層させても良い。
本実施装置では、通電を停止する場合に遮蔽板６を利用したが、めっき溶液にＳｎ合金添加成分３の置換を抑制する成分を包含させることでも良い。置換を抑制する成分としてはジスチレン化フェノールポリアルコキシレート、トリスチレン化フェノールポリアルコキシレートといったノニオン系界面活性剤等がある。
【符号の説明】
【００２３】
１…アノード
２…第一アノード体（Ｓｎ）
３…第二アノード体（Ｓｎ合金の添加成分）
４…封止体
５ａ…粉状体単体断面
５ｂ…リング板状の成形体
６…遮蔽板
７…昇降機構
８…被めっき物
１４…めっき槽
１５…ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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