(57)【要約】【課題】低融点でありながら、電子部品との高い接続強度を確保することのできる配線回路基板を提供すること。【解決手段】回路付サスペンション基板１は、圧電素子側端子１３およびグランド側端子１６を有する導体層４と、圧電素子側端子１３およびグランド側端子１６の表面に設けられる金めっき層６と、圧電素子側端子１３および１６と圧電素子２５とを電気的に接続できるように設けられる第２はんだ層９とを備える。第２はんだ層９は、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｃｕおよび／またはＮｉとを含有するはんだ組成物からなる。第２はんだ層９の厚みＴsolderの、金めっき層６の厚みＴAuに対する比が、１６以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子を有する導体層と、
前記端子の表面に設けられる金めっき層と、
前記金めっき層の表面に設けられ、かつ、前記端子と電子部品とを電気的に接続できるように設けられるはんだ層とを備え、
前記はんだ層は、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｃｕおよび／またはＮｉとを含有するはんだ組成物からなり、
前記はんだ層の厚みＴsolderの、前記金めっき層の厚みＴAuに対する比が、１６以上であることを特徴とする、配線回路基板。
【請求項２】
前記金めっき層の厚みＴAuは、２．０μｍ以下であり、
前記はんだ層の厚みＴsolderは、５０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の配線回路基板。
【請求項３】
前記電子部品が、圧電素子であることを特徴とする、請求項１または２に記載の配線回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線回路基板、詳しくは、電子部品と電気的に接続される配線回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線回路基板は、圧電素子などの電子部品と電気的に接続されることが知られている。
【０００３】
例えば、ヘッド領域に設けられた素子接続端子と、その素子接続端子に設けられ、アクチュエータ素子に接続される素子用はんだ部材とを備え、素子用はんだ部材は、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇ系はんだ材料により形成されているサスペンション用基板が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特許文献１に記載される素子用はんだ部材は、１８０℃以下の融点を有しながら、強度が増大している。そのため、素子用はんだ部材をリフローする際に、アクチュエータ素子が分極することを防止しつつ、良好な接続強度を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１０６９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、サスペンション用基板における素子用はんだ部材には、より高い接続強度が要求されている。しかし、特許文献１に記載のサスペンション用基板では、上記した要求を満足することができないという不具合がある。
【０００７】
本発明の目的は、低融点でありながら、電子部品との高い接続強度を確保することのできる配線回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明（１）は、端子を有する導体層と、前記端子の表面に設けられる金めっき層と、前記金めっき層の表面に設けられ、かつ、前記端子と電子部品とを電気的に接続できるように設けられるはんだ層とを備え、前記はんだ層は、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｃｕおよび／またはＮｉとを含有するはんだ組成物からなり、前記はんだ層の厚みＴsolderの、前記金めっき層の厚みＴAuに対する比が、１６以上であることを特徴とする、配線回路基板である。
【０００９】
本発明（２）は、前記金めっき層の厚みＴAuは、２．０μｍ以下であり、前記はんだ層の厚みＴsolderは、５０μｍ以下であることを特徴とする、（１）に記載の配線回路基板を含む。
【００１０】
本発明（３）は、前記電子部品が、圧電素子であることを特徴とする、（１）または（２）に記載の配線回路基板を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の配線回路基板によれば、はんだ層の厚みＴsolderの、前記金めっき層の厚みＴAuに対する比（Ｔsolder/ＴAu）が高いので、はんだ層を形成するはんだ組成物の、金めっき層を形成する金に対する割合を十分に高くすることができる。そのため、はんだ層を加熱してリフローさせるときに、金めっき層とはんだ層とから形成される合金の高い機械強度を確保することができる。その結果、端子と電子部品との高い接続強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の配線回路基板の一実施形態である回路付サスペンション基板の平面図である。
【図２】図２は、図１に示す回路付サスペンション基板のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２において、紙面上下方向は、上下方向（第１方向、厚み方向）であり、紙面上側が上側（第１方向一方側、厚み方向一方側）、紙面下側が下側（第１方向他方側、厚み方向他方側）である。図２において、紙面左右方向は、先後方向（第１方向に直交する第２方向）であり、紙面左側が先側（第２方向一方側）、紙面右側が後側（第２方向他方側）である。図２において、紙面厚み方向は、幅方向（第１方向および第２方向に直交する第３方向）であり、紙面手前側が左側（第３方向一方側）、紙面奥側が右側（第３方向他方側）である。具体的には、方向は、各図に記載の方向矢印従う。
【００１４】
以下、本発明の配線回路基板の一実施形態である回路付サスペンションを説明する。
【００１５】
１．回路付サスペンション基板
図２に示すように、回路付サスペンション基板１は、回路付サスペンション基板１は、金属支持層２と、ベース絶縁層３と、導体層４と、カバー絶縁層５と、金めっき層６と、はんだ層１０とを備える。
【００１６】
図１に示すように、金属支持層２は、先後方向に延びる平板形状を有する。金属支持層２は、例えば、ステンレスなどの金属材料からなる。
【００１７】
ベース絶縁層３は、金属支持層２の上に設けられている。ベース絶縁層３は、次に説明する導体層４に対応するパターン形状を有する。ベース絶縁層３は、例えば、ポリイミドなどの絶縁材料からなる。
【００１８】
導体層４は、ベース絶縁層３の上に設けられている。導体層４は、端子１１と、配線１８とを備える。導体層４は、例えば、銅などの導体材料からなる。
【００１９】
端子１１は、図１に示すように、磁気ヘッド側端子１２と、圧電素子側端子１３と、外部側端子１４と、電源側端子１５と、グランド側端子１６とを有する。
【００２０】
磁気ヘッド側端子１２は、ベース絶縁層３の先端部において、幅方向に互いに間隔を隔てて複数整列配置されている。
【００２１】
圧電素子側端子１３は、ベース絶縁層３の先端部において、磁気ヘッド側端子１２の後側に配置されている。圧電素子側端子１３は、幅方向に互いに間隔を隔てて複数整列配置されている。各圧電素子側端子１３は、圧電素子２５の電極２６（後述）と電気的に接続されるように構成されている。
【００２２】
外部側端子１４は、ベース絶縁層３の後端部において、幅方向に互いに間隔を隔てて複数整列配置されている。
【００２３】
電源側端子１５は、ベース絶縁層３の後端部において、外部側端子１４の間に配置されている。電源側端子１５は、幅方向に互いに間隔を隔てて複数整列配置されている。
【００２４】
グランド側端子１６は、ベース絶縁層３の先端部において、磁気ヘッド側端子１２および圧電素子側端子１３の間に配置されている。グランド側端子１６は、幅方向に互いに間隔を隔てて複数配置されている。また、図２に示すように、グランド側端子１６の下端面は、ベース絶縁層３に設けられるベース開口部１７から露出する金属支持層２の上面に直接接触している。
【００２５】
配線１８は、図１に示すように、幅方向に互いに間隔を隔てて複数配置されている。配線１８は、磁気ヘッド側端子１２と外部側端子１４とを電気的に接続している。配線１８は、圧電素子側端子１３と電源側端子１５とを電気的に接続している。
【００２６】
カバー絶縁層５は、図２に示すように、ベース絶縁層３の上に、配線１８を被覆するように、配置されている。また、カバー絶縁層５は、端子１１を露出するパターン形状を有している。具体的には、カバー絶縁層５は、圧電素子側端子１３と、外部側端子１４と、電源側端子１５と、グランド側端子１６とを露出する形状を有している。カバー絶縁層５は、ベース絶縁層３と同一の絶縁材料からなる。
【００２７】
金めっき層６は、端子１１の表面に設けられている。一方、金めっき層６は、配線１８の表面には設けられていない。金めっき層６は、金からなる。また、金めっき層６は、金を主成分とし、本発明の効果を実質的に阻害しない他の副成分を微量含有することもできる。金めっき層６の厚みＴAuは、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、０．２５μｍ以上であり、また、例えば、５μｍ以下、好ましくは、２．５μｍ以下、より好ましくは、２．０μｍ以下である。
【００２８】
金めっき層６の厚みＴAuが上記した上限以下であれば、後述する比（Ｔsolder/ＴAu）を低く設定して、第２はんだ層９の接続信頼性を向上させることができる。金めっき層６の厚みＴAuが上記した下限以上であれば、端子１１を確実に保護することができる。
【００２９】
はんだ層１０は、金めっき層６の上面（表面）に設けられている。はんだ層１０は、第１はんだ層７と、第２はんだ層９とを有する。
【００３０】
第１はんだ層７は、磁気ヘッド側端子１２、外部側端子１４および電源側端子１５に対応して設けられている。具体的には、第１はんだ層７は、磁気ヘッド側端子１２の表面に設けられる金めっき層６、外部側端子１４の表面に設けられる金めっき層６、および、電源側端子１５の表面に設けられる金めっき層６の上面に設けられている。第１はんだ層７は、例えば、融点が、例えば、１８０℃以上、さらには、２００℃以上の高融点はんだからなる。
【００３１】
第２はんだ層９は、圧電素子側端子１３およびグランド側端子１６に対応して設けられている。具体的には、第２はんだ層９は、圧電素子側端子１３の表面に設けられる金めっき層６、および、グランド側端子１６の表面に設けられる金めっき層６の上面に設けられている。第２はんだ層９は、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｃｕおよび／またはＮｉとを含有するはんだ組成物からなる。
【００３２】
Ｓｎの含有割合は、次に説明するＢｉ、ＣｕおよびＮｉの含有割合の残部である。
【００３３】
Ｂｉの含有割合は、はんだ組成物に対して、例えば、３１質量％以上、好ましくは、３４質量％以上、より好ましくは、３５質量％超過、さらに好ましくは、３７質量％以上である。Ｂｉの含有割合は、はんだ組成物に対して、例えば、５９質量％以下、好ましくは、５７質量％以下、より好ましくは、５４質量％以下、さらに好ましくは、５０質量％未満である。
【００３４】
Ｃｕの含有割合は、はんだ組成物に対して、例えば、０質量％以上、好ましくは、０．３質量％以上、より好ましくは、０．４質量％以上である。Ｃｕの含有割合は、はんだ組成物に対して、例えば、１．０質量％以下、好ましくは、０．８質量％以下、より好ましくは、０．７質量％以下である。ＣｕのＢｉに対する含有割合（Ｃｕ／Ｂｉ）は、例えば、０．００１以上、好ましくは、０．０１以上であり、また、例えば、０．１以下、好ましくは、０．０２以下である。
【００３５】
Ｎｉの含有割合は、はんだ組成物に対して、例えば、０質量％以上、好ましくは、０．０１質量％以上、より好ましくは、０．０２質量％以上である。Ｎｉの含有割合は、はんだ組成物に対して、例えば、０．０６質量％以下、好ましくは、０．０５質量％以下である。ＮｉのＢｉに対する含有割合（Ｎｉ／Ｂｉ）は、例えば、０．０００２以上、好ましくは、０．０００５以上であり、また、０．００２以下、好ましくは、０．００１以下である。
【００３６】
具体的には、はんだ組成物は、例えば、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｃｕと、Ｎｉとを含有する。または、はんだ組成物は、例えば、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｃｕとを含有し、Ｎｉを含有しない。あるいは、はんだ組成物は、例えば、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｎｉとを含有し、Ｃｕを含有しない。
【００３７】
好ましくは、はんだ組成物は、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｃｕと、Ｎｉとを含有する。より好ましくは、はんだ組成物は、Ｓｎと、Ｂｉと、Ｃｕと、Ｎｉとのみからなる。
【００３８】
具体的には、はんだ組成物として、Ｓｎ−４０Ｂｉ−（０〜１．１）Ｃｕ−０．０３Ｎｉと表されるものが挙げられる。そのようなはんだ組成物として、市販品を挙げることができ、具体的には、ＥＣＯ  Ｓｏｌｄｅｒ  Ｐａｓｔｅ  ＳＨＦ  Ｌ２７−ＬＴ１４２ＺＨ（千住金属工業社製）などが挙げられる。
【００３９】
第２はんだ層９の厚みＴsolderは、はんだ層の厚みＴsolderの、金めっき層の厚みＴAuに対する比（Ｔsolder／ＴAu）が、１６以上となるように、設定される。また、上記した比（Ｔsolder／ＴAu）は、好ましくは、２０以上、より好ましくは、３０以上、さらに好ましくは、４０以上である。また、上記した比（Ｔsolder／ＴAu）は、例えば、１００以下である。
【００４０】
比（Ｔsolder／ＴAu）が上記した下限を下回ると、圧電素子２５と、グランド側端子１６および圧電素子側端子１３との高い接続強度を確保することができない。比（Ｔsolder／ＴAu）が上記した上限以下であれば、ロードビームなどの別部品との干渉を抑制することができる。
【００４１】
具体的には、第２はんだ層９の厚みＴsolderは、例えば、５μｍ以上、好ましくは、１５μｍ以上、より好ましくは、２０μｍ以上である。また、第２はんだ層９の厚みＴsolderは、例えば、５０μｍ以下、好ましくは、２５μｍ以下である。第２はんだ層９の厚みＴsolderが上記した上限以下であれば、上記した比（Ｔsolder／ＴAu）を低く設定して、第２はんだ層９の接続信頼性を向上させることができる。
【００４２】
このはんだ組成物の融点は、例えば、１６０℃以下、好ましくは、１５０℃以下である。また、はんだ組成物の融点は、例えば、１１０℃以上、好ましくは、１２０℃以上である。
【００４３】
はんだ組成物の融点が上記した上限以下であれば、圧電素子２５の分極が消失することを抑制することができる。
【００４４】
この回路付サスペンション基板１を製造するには、公知の方法によって、金属支持層２、ベース絶縁層３、導体層４およびカバー絶縁層５を順に形成する。
【００４５】
次いで、金めっき層６を、端子１１の表面に、例えば、電解金めっき、無電解金めっきなどによって、設ける。
【００４６】
その後、はんだ層１０を、金めっき層６の表面に設ける。
【００４７】
具体的には、第１はんだ層７を、磁気ヘッド側端子１２、外部側端子１４および電源側端子１５に対応する金めっき層６の表面に配置する。また、第２はんだ層９を、圧電素子側端子１３およびグランド側端子１６に対応する金めっき層６の表面に配置する。
【００４８】
これにより、回路付サスペンション基板１を得る。
【００４９】
その後、回路付サスペンション基板１に、磁気ヘッド２１が搭載されたスライダ２０と、外部回路基板２３と、電源２４（図１参照）と、圧電素子２５とを実装する。
【００５０】
すなわち、スライダ２０を回路付サスペンション基板１の先端部に配置して、磁気ヘッド２１の端子を、磁気ヘッド側端子１２に対応する第１はんだ層７に接触させる。外部回路基板２３を回路付サスペンション基板１の後端部に配置して、外部回路基板２３の端子と、外部側端子１４に対応する第１はんだ層７に接触させる。また、電源２４（図１参照）を、回路付サスペンション基板１の後端部に配置して、電源２４の端子を、電源側端子１５に対応する第２はんだ層９に接触させる。
【００５１】
圧電素子２５は、先後方向に延びる平板形状を有する。圧電素子２５の先後両端部の下面には、電極２６が設けられている。
【００５２】
そして、図１に示すように、圧電素子２５を、回路付サスペンション基板１の先端部に配置して、圧電素子２５の電極２６を、圧電素子側端子１３およびグランド側端子１６に対応する第２はんだ層９に接触させる。
【００５３】
その後、第１はんだ層７に、レーザーを照射するか、あるいは、はんだごてを接触させて、第１はんだ層７を高温で加熱して、第１はんだ層７を溶融させて、磁気ヘッド２１と磁気ヘッド側端子１２とを電気的に接続させる。同様に、外部回路基板２３と外部側端子１４とを電気的に接続させ、電源２４と電源側端子１５とを電気的に接続させる。
【００５４】
その後、回路付サスペンション基板１を低温で加熱して、第２はんだ層９をリフローさせる。具体的には、回路付サスペンション基板１をリフロー炉に投入する。
【００５５】
リフロー炉における温度は、例えば、１６０℃以上、好ましくは、１７０℃以上であり、また、例えば、２１０℃以下、好ましくは、２００℃以下である。また、リフロー炉への投入時間は、例えば、１分以上、好ましくは、２分以上であり、また、例えば、２０分以下、好ましくは、１５分以下である。
【００５６】
これにより、第２はんだ層９がリフローする。これとともに、第２はんだ層９に対応する金めっき層６の金と、第２はんだ層９を形成するはんだ組成物とが、図示しないが、合金を形成する。この合金によって、圧電素子２５の電極２６と、圧電素子側端子１３およびグランド側端子１６とが、強固に電気的に接続される。
【００５７】
２．一実施形態の作用効果
そして、この回路付サスペンション基板１によれば、第２はんだ層９の厚みＴsolderの、金めっき層６の厚みＴAuに対する比（Ｔsolder/ＴAu）が高いので、第２はんだ層９を形成するはんだ組成物の、金めっき層６を形成する金に対する割合を十分に高くすることができる。そのため、第２はんだ層９を加熱してリフローさせるときに、金めっき層６と第２はんだ層９とから形成される合金の高い機械強度を確保することができる。その結果、圧電素子側端子１３およびグランド側端子１６と、圧電素子２５の電極２６との高い接続強度を確保することができる。
【００５８】
３．変形例
一実施形態では、第１はんだ層７が高融点はんだからなる。しかし、変形例では、第１はんだ層７も、第２はんだ層９を形成するはんだ組成物からなる。つまり、第１はんだ層７および第２はんだ層９の両方が、上記したはんだ組成物からなる。
【００５９】
一実施形態では、まず、第１はんだ層７を加熱し、その後、第２はんだ層９を加熱しているが、その順序は特に限定されない。例えば、まず、第２はんだ層９を加熱し、その後、第１はんだ層７を加熱することもできる。
【００６０】
一実施形態では、電子部品の一例として圧電素子２５を挙げているが、これに限定されず、電子部品として、例えば、抵抗体、コンデンサ、レーザ発光素子なども挙げられる。
【００６１】
一実施形態では、圧電素子２５を、導体層４に対して上側に配置している。しかし、変形例では、図示しないが、圧電素子２５を導体層４に対して下側に配置することもできる。つまり、圧電素子２５は、回路付サスペンション基板１において下側部分に位置する。また、金属支持層２に開口部を設けるとともに、ベース絶縁層３に、圧電素子側端子１３を下側に露出させる開口部を設ける。圧電素子２５の電極２６は、圧電素子２５の先後両端部の上面に設けられている。そして、電極２６は、上記した２つの開口部内において、圧電素子側端子１３と、第２はんだ層９を介して電気的に接続される。
【００６２】
また、スライダ２０の第１はんだ層７に対する接触、外部回路基板２３の第１はんだ層７に対する接触、電源２４の第１はんだ層７に対する接触、圧電素子２５の第２はんだ層９に対する接触の順序は、一実施形態に限定されない。
【００６３】
一実施形態では、本発明の配線回路基板を回路付サスペンション基板１として説明している。しかし、例えば、配線回路基板として、裏面に補強層を備えるフレキシブル配線回路基板を挙げることもできる。
【実施例】
【００６４】
以下に、実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。また、以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限（「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限（「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。
する。
【００６５】
実施例１
まず、厚み２０μｍのステンレスからなる金属支持層２、厚み１０μｍのポリイミドからなるベース絶縁層３、厚み９μｍの銅からなる導体層４、厚み４μｍのポリイミドからなるカバー絶縁層５を順次形成した。
【００６６】
次いで、厚みＴAuが０．５μｍの金めっき層６を、導体層４の端子１１の表面に、電解金めっきにより形成した。
【００６７】
その後、ＥＣＯ  Ｓｏｌｄｅｒ  Ｐａｓｔｅ  ＳＨＦ  Ｌ２７−ＬＴ１４２ＺＨ（Ｓｎ（含有割合：残部）、Ｂｉ（含有割合：４０±１質量％）、Ｃｕ（含有割合：０．５±０．１質量％）、Ｎｉ（含有割合：０．０３±０．０１質量％）、千住金属工業社製）からなり、厚みＴsolderが１１μｍの第２はんだ層９を、圧電素子側端子１３に対応する金めっき層６の上面に形成した。続いて、圧電素子２５の後端部を、上記した第２はんだ層９に対向配置させた。
【００６８】
その後、回路付サスペンション基板１を１９０℃のリフロー炉に３分間、投入して、第２はんだ層９をリフローさせた。このろき第２はんだ層９と金めっき層６との溶融に基づく合金が形成された。これにより、圧電素子２５の後端部の電極２６と、圧電素子側端子１３とを接続した。なお、圧電素子２５の先端部の電極２６は、グランド側端子１６と接続させていない。
【００６９】
その後、上記した合金の剪断強度を測定した。具体的には、センサを圧電素子２５の先端部に接触させ、そのまま、センサを圧電素子２５に対して後方に向けて押圧し、圧電素子２５が圧電素子側端子１３から外れたときの力（荷重）を、第２はんだ層９と金めっき層６との合金の剪断強度として評価した。
【００７０】
実施例４〜比較例４
表１に示すように、第２はんだ層９の厚みＴsolderを変更した以外は、実施例１と同様に処理して、その後、第２はんだ層９と金めっき層６との合金の剪断強度を測定した。
【００７１】
剪断強度の結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
2017143112.tif 000003
【符号の説明】
【００７３】
１     回路付サスペンション基板
４     導体層
６     金めっき層
９     第２はんだ層９
１３   圧電素子側端子
１６   グランド用端子
２５   圧電素子
【図１】
2017143112.tif 000004
【図２】
2017143112.tif 000005