JPH01253294A - プリント配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絶縁性ベース基板上に金属配線をめっきにより
パターン形成したプリント配線基板及びその製造方法に
関し、特にスルーホールの内周面に形成されためっき膜
あるいは基板表面上のパターンめっき膜に外部接続端子
等をはんだ付けする場合の、はんだ付は性の改善に関す
る。

〔従来の技術〕

プリント配線基板において、ベース基板上に金属配線を
パターン形成したり、スルーホール内周面にめっき膜を
形成したりする方法としては、従来、例えばいわゆるア
ディティブ法、サブトラクティブ法がある。アディティ
ブ法は、スルーホール等が形成された絶縁性ベース基板
上にめっきレジスト膜をパターン形成し、この状態で無
電解めっきすることにより配線パターンを付加形成する
方法である。また、サブトラクティブ法は、銅張ｆ１層
板からなるベース基板に、めっきレジスト膜をパターン
形成した後電気めっきを施し、しかる後下地の銅板の不
要部分をエツチングにより除去するようにした方法であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記プリント配線基板を使用する場合、配線
パターンに外部回路との接続端子をはんだ付は接続し、
あるいは搭載部品の端子を基板のスルーホールに挿入し
てはんだ付は接続することとなる。従って当然ながら、
配線パターン等のめっき膜のはんだ付は性が高いことが
要請される。

また、スルーホール部分のはんだ付けにおいては、挿入
端子とスルーホール内面のめっき膜との間にはんだが充
分に浸透することが要請される。ところが、上記従来の
アディティブ法、サブトラクティブ法で形成された配線
パターンでは、はんだ付は性において必ずしも満足でき
るものではなく、改善の余地がある。

本発明は、上記従来の要請に鑑み、はんだ付は性を大幅
に改善できるプリント配線基板及びその製造方法を提供
することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本件発明者は、上記はんだ付は性の改善を図るため、配
線パターンの金属組織を観察した結果、該パターンを構
成するめっき粒子の直径がはんだ付は性を決定している
点を見出した。そしてこのめっき粒子の直径を所定範囲
に規制しつつ配線パターンを形成すれば上記目的を達成
できることに想到して本願発明を完成した。ここで言う
めっき粒子の直径とは、配線パターンを電子顕微鏡等で
基板と直角方向から観察した場合に認められる凸状粒子
の、基板表面と平行な面内における直径をいう。

そこで本願の特定発明は、ベース基板上にめっき膜から
なる配線パターンを形成してなるプリント配線基板にお
いて、上記配線パターンを構成するめっき粒子の大部分
が、基板表面と平行な面内における直径３〜１０μｍを
有していることを特徴としている。

また、本願の関連発明は、プリント配線基板の製造方法
において、ベース基板を電極と対向するようにめっき液
中に浸漬するとともに、該基板表面に沿ってめっき液を
流動させながら電気めっきを行うことによりめっき粒子
を直径３〜１０μｍにすることを特徴としている。

本発明におけるめっき粒子とは、上述のように、配線パ
ターンを構成するめっき膜の表面状態を電子顕微鏡等に
より観察した場合に認められるもので、表面の凹凸を構
成する粒状単位をいう、このめっき粒子の直径は該粒状
単位を平面から見た場合の径であるが、この粒径の測定
にあたっては、例えば、所定の長さ９Ｎ域に認められる
粒子数をカウントし、このカウント数で上記所定長さを
割り、さらにそのときの倍率で割ることによって求める
。

まず、本願発明において、めっき粒子径を３〜１０μｍ
に限定したのは、以下の理由による。

即ち、本発明者の実験により、粒子径３μｍ未満及び１
０μ鋼を越える場合は、はんだ付は性の向上効果が得ら
れず、３〜１０μｍにした場合にのみはんだ付は性が向
上することが判明したからであり、より好ましくは粒子
径５μｍ程度がよい。

はんだ付は性を向上させるには、めっき膜を構成するめ
っき粒子同士の境界部分に、はんだが容易に浸透し、は
んだとめっき膜との接着面積を増大できることが重要で
あると考えられる。しかしながら粒径が３μｌ以下の場
合は、めっき膜表面があまりに平滑となり、粒子同士の
境界部にはんだが浸透するための凹部がほとんど存在せ
ず、その結果上述のようにはんだ付は性を向上できない
ものと考えられる。一方、粒子径が１０μｍを越えると
一定面積における粒子同士の境界数がそれだけ減少し、
そのためはんだの接着面積が充分でなく、結局この場合
もはんだ付は性を改善できないものと考えられる。

次に、本願の関連発明において、めっき液を基板表面に
沿って流動させながらめっきを施すようにしたのは、以
下の理由による。

即ち、本発明者等の実験研究により、めっき膜を構成す
るめっき粒子の直径は、めっきの方法如何で決定される
ことが判明したからである。例えば静止状態のめっき液
中に被めっき部材を浸漬して行う電気めっきにより形成
しためっき膜では、上述のめっき粒子はほとんど認めら
れない。一方、無電解めっきにより形成されためっき膜
では、めっき粒子径は２５μｍ以上となる。

これに対して、本願の関連発明方法に従って、ベース基
板を電極と対向するようにめっき液中に浸漬し、該めっ
き液を基板表面に沿って流動させながらめっきを行った
場合は、その電流密度、めっき液の流速等を適宜選定す
ることにより３〜１０μｍの粒子径を存するめっき膜が
得られる。

〔作用〕

本願の特定発明では、プリント配線基板の配線パターン
を、主として粒子径３〜１０μｍのめっき粒子からなる
めっき膜で形成したので、めっき粒子同士の境界部がは
んだが浸通し易い隙間となり、つまりはんだの浸透性が
向上してはんだの接着面積が大幅に増大し、その結果は
んだ付は性が大幅に改善される。

また、本願の関連発明では、めっき液をベース基板に沿
って流動させながら電気めっきを行うようにしたので、
このめっき液の流動速度、電流密度等を適宜選定するこ
とにより、該めっきにより形成されためっき膜のめっき
粒子を３〜１０μｍの粒子径にすることができる。この
場合、例えばめっき液の流動速度を一定範囲で増大させ
るとめっき粒子の直径が大きくなり、また電流密度を一
定範囲で大きくした場合も直径が大きくなる。このよう
にめっき粒子径を適宜選定できる結果、はんだの浸透性
を向上でき、はんだ付は性を向上できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第２図は本発明の一実施例によるプリント配線基板を説
明するための図である。

図において、１はプリント配線基板であり、これはベー
ス基板２の上、下両面に、配線回路部３゜３を形成する
とともに、該両配線回路部３．３のランド部５同士を接
続回路部４で接続し、さらにランド部５を除いた部分を
耐熱樹脂からなるソルダレジスト６で覆うことによって
構成されている。

なお、このソルダレジスト６は外部端子等のはんだ付は
接続時に、はんだがランド部５以外の部分に付着するの
を防止するためのものである。

上記配線回路部３は、上記ベース基板２上に第１、第２
Ｃｕめっき層８，９を積層形成し、さらにこれの上面に
ハンダ層１０を形成して構成されている。また、上記接
続回路部４はベース基板２に貫通形成されたスルーホー
ル１３の内周面に第１、第２Ｃｕめっき層８．９を形成
し、これの内面にはんだ層１０を形成して構成されてい
る。

第３図及び第４図は上記実施例基板１の製造工程におけ
る、第２Ｃｕめっき層９を形成するためのめっき装置を
示す、このめっき装置は、第２ＣＵめっき眉９を形成す
る際に、これを構成するめっき粒子を本発明の粒子径３
〜１０μｍに形成できるように構成されている。

上記めっき装置の全体構成を示す第４図において、この
めっき装置２４は、本体部２５と、該本体部２５に、め
っき液タンク２６内の硫酸銅等の酸性鋼めっき液Ｐを供
給する供給装置２７とから構成されている。この供給装
置２７は、供給ポンプ２８と、供給側ヘッダ２９．排出
側ヘッダ３０間を連結する第１．第２供給通路３１．３
２、第１、第２排出通路３３．３４と、該各通路に配設
された第１．第２開閉弁３５．３６、第１．第２流量計
３７．３８、第１．第２Ｈｆｆ弁３９．４０とで構成さ
れている。

また、上記本体部２５は、第３図に示すように、めっき
室を構成するケーシング４３内にめっき電極４４．４４
を対向配設し、該両電極間に被めっき板を保持する保持
ブラケット４５を設けて構成されている。上記めっき電
極４４は電源の陽極に、保持ブラケット４５は陰極にそ
れぞれ接続されている。上記保持ブラケット４５に被め
っき板を装着すると、酸ケーシング４３はこの板により
第１゜第２めっき室４６．４７に区分けされ、これによ
り上記第１供給、排出通路３１．３３及び第２供給、排
出通路３２．３４がそれぞれ連通することとなる。

次に上記第２図のプリント配線基板１の製造手順につい
て第３図ないし第５図を参照しながら説明する０本実施
例方法は、上述のアディティブ法とサブトラクティブ法
との中間に位置することから、セミアデイティブ法と称
される。

■　例えば、ガラス繊維入りエポキシ樹脂層を約１０層
積層してプレス成形し、さらに銅めっきの密着力向上用
接着剤を塗布してなるベース基板２を準備し、所定位置
にスルーホール１３を貫通形成する（第５図（ａｌ）。

■　該ベース基板２にめっき前処理としての活性化処理
を施した後、無電解めっきにより、該ベース基板２の両
表面及びスルーホール１３の内周面に第１Ｃｕめっき層
８を２〜５μ鶏の厚さに形成し、該ベース基板２に導電
性を与える（第５図（ｂｉ）。

■　上記容筒１Ｃｕめっき層８上に、怒光性ドライフィ
ルムを熱圧着し、さらに上記配線回路部３に対応した形
状のマスクを密着して露光、現像する。これによりパタ
ーン溝開口１６を有するめっきレジスト膜１５で覆われ
ためっきレジスト基板１８が得られる（第５図ｔｅｌ）
。

■　次に上記めっき装置２４により、上記めっきレジス
ト基板１日に上記第２Ｃｕめっき層９を形成する。この
場合先ず、めっきレジスト基板１８をケーシング４３内
の保持ブラケット４５に装着し、循環ポンプ２８を運転
するとともに、めっき用電源をオンする。するとめっき
液Ｐが第１゜第２供給通路３１．３２からケーシング４
３内に供給され、めっきレジスト基板１８の両表面に沿
って流動し、該基板１８のパターン開口１６から露出し
ている部分に第２Ｃｕめっき層９が形成される。またこ
のとき、第１開閉弁３５の開度を第２開閉弁３６より大
きく設定する。これにより、ケーシング４３内の第１め
っき室４６の流速Ｆ１が第２めっき室４７の流速Ｆ２よ
り高くなり、かつ第１めっき室４６例の圧力が高くなる
。そのためめっき液の一部は第１めっき室４６からスル
ーホール１３内を通って第２めっき室４７内に流動しく
矢印Ｆ３参照）、その結果、スルーホール１３の第１Ｃ
ｕめっき層８上にも第２めっき１！９が確実に形成され
ることとなる。（第５図（ｄ））。

■　そして上記第１．第２Ｃｕめっき層８．９が形成さ
れた上記基板を電解はんだめっきすることにより、第２
Ｃｕめっき層９上に、後工程で該めっき１）９がエツチ
ングされるのを防止するためのはんだ１）１０を形成し
く第５図１８））、この基板をアルカリ液からなる剥離
液に浸漬し、上記めっきレジスト膜１５を剥離除去し、
さらにエツチング液に浸漬する。すると、両表面に第１
．第２ＣＵめっき層８．９及びはんだ層１０からなる配
線回路部３が、スルーホール１３の内周面に配線回路部
３と同様の構成の接続回路部４がそれぞれ形成される（
第５図ｆｆ））。

■　最後に上記はんだ層１０が溶融して第１゜第２Ｃｕ
めっき層８，９を覆うように該基板全体を加熱しく第５
図（沿）、接続用ランド部５部分を除いてソルダレジス
ト６を圧着形成する（第５図（ｈ））。このようにして
、第２図に示すプリント配線基板１が製造される。

第１図ｔａｇ、　（ｂｌは、上述の方法で製造された本
実施例のプリント配線基板１のスルーホール１３におけ
る、第２Ｃｕめっき層９のめっき粒子の状態をを示す電
子顕微鏡写真である。また第８図（ａ）。

世）は、上記第２Ｃｕめっき層９部分を、めっき液を静
止させて行う通常の電気めっきによって形成した場合の
、該めっき層９の電子顕微鏡写真であり、第９図（ａ）
、　（ｂｉは、第１．第２Ｃｕめっき層を無電解めっき
によって連続して形成した場合の、該めっき層の電子顕
微鏡写真である。

これらの写真からも明らかなように、本実施例方法で形
成しためっき膜のめっき粒子は、３〜１０μｍの粒子径
を有するのに対し、静止めっき液による場合は、倍率を
１０００倍（第８図（ａｌ）　、５０００倍（第８図（
ｂ））にしてもめっき粒子はほとんど認められず、また
、無電解めっきによる場合は、２５μｍ以上の大きなめ
っき粒子により形成されていることがわかる。

次に本発明方法に係るめっき膜のはんだ付は性の向上効
果を確認するために行った実験例について説明する。

裏鋏斑上 本実験例は、スルーホールに電子部品の端子を００００
この状態ではんだ沿面上を移動させるフローはんだ付け
において、はんだがスルーホール内周面と端子との隙間
を上昇する、いわゆるはんだ上り性を調べるためのもの
である。このはんだ上り性は、下記条件による本発明方
法でめっき形成されたＣｕめっき箔を、所定の前処理を
施した後、第６図に示すように、２６０℃のはんだ浴層
に１５鰭の深さまで浸漬し、一定時間後静かに引き上げ
、付着したはんだ層の長さＡを計測することによって調
査した。また、比較のために、静止めっき浴によってめ
っき形成されたＣｕめっき箔（厚さ３５μｍ）について
も同様に調査した。

本発明に係るめっき条件：　Ｃｕ５Ｑｎ　３００　ｇ／
　１　、ＨｔＳＯａ　５０ｇ／　’　＝残部純水の浴組
成を存するめっき浴を５０℃に保持し、これを流動させ
ながら、電流密度２０Ａ／ｄＩＩ”でステンレス板上に
電気めっきを行い、このめっき膜を剥離して上記めっき
箔を得た。得られためっき箔は、引張強度３２ｋｇ／　
ｔｍ”、伸び１４％。

厚さ５５μｍであった。

上記はんだ上り性の実験結果を第１表に示し、同表中、
高速めっきは本発明方法を示す、同表からも明らかなよ
うに、本発明方法によるめっき箔では、前処理無し及び
トリクレンで拭いただけの場合は、付着量は充分でない
ものの、トリクレン。

フラックスによって前処理した場合は、上記浸漬濶さ全
長に渡ってはんだが付着しており、比較例のものより大
幅に向上している。

２放１ 本実験は、電子部品を基板上に実装した場合の密着力を
調べるためのものであり、第７図に示すように、本発明
方法によって形成されためっき膜同士又は本発明方法に
よるめっき膜と静止浴によるめっき膜とを２×７鶴の面
積に渡って当接させて仮り止めし、この当接部をはんだ
浴中に浸種し、しかる後画者を５０ｆｉＺ分の引張速度
で引き剥がし、両者が分離したときの引張荷重を計測し
た。

また、比較のために上記静止浴によるめっき膜同士につ
いても同様に計測した。

結果を第２表に示す、同表からも明らかなように、静止
浴めっき膜同士の分離荷重１２．６ｋｇに対し、少なく
とも一方のめっき膜が本発明方法による場合（表中、高
速と記す）は、２６〜２７ｋｇになっており、本発明方
法によるめっき膜では、はんだが両めっき膜間に充分に
浸透し、その結果はんだ付は性が大幅に向上しているこ
とがわかる。

なお、上記実施例では、ベース基板の両面に配線パター
ンが形成され、かつスルーホールが形成されたプリント
配線基板について説明したが、本発明は、基板の一面の
みに配線パターンを形成する場合にも勿論適用できる。

〔発明の効果〕 以上のように本願特定発明に係るプリント配線基板によ
れば、配線パターンを主として直径３〜１０μｍのめっ
き粒子で構成したので、はんだの浸透性が向上してはん
だ付は性を大幅に向上できる効果があり、また、本願関
連発明に係るプリント配線基板の製造方法によれば、め
っき液を流動させながら電気めっきを行うようにしたの
で、上記めっき粒子径３〜１０μｍを実現できる効果が
ある。

第１表 第２表

【図面の簡単な説明】

第１図（８１，（ｂｌは、本発明に係る配線パターンの
粒子構造を示す顕微鏡写真、第２図は本発明の一実施例
によるプリント配線基板の斜視図、第３図及び第４図は
本発明方法を実施するためのめっき装置の断面図、全体
構成図、第５図＋ａ）ないし第５図中）は本発明方法の
一実施例を説明するための工程図、第６図及び第７図は
その実験方法を説明するための構成図、第８図ｆａｔ、
　（ｂｌ、第９図（δ）、山）は従来のめっき方法で形
成された配線パターンの粒子構造を示す顕微鏡写真であ
る。 図において、１はプリント配線基板、２はベース基板、
３，４は配線回路部、接続回路部（配線パターン）、４
４は電極、Ｐはめっき液である。 特許出願人　　ヤマハ発動機株式会社 代理人　　　　弁理士　下　市　　努 第１図 トーー〜＠ｘｉ０００ １０別ｎ 第１図 ｚ、ｕｍ 第２図 第３図 第５図 第６図 第７図 を 第８図 ’ｌ＋ｌ＃Ｂ 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベース基板上にめっき膜からなる配線パターンを
   形成したプリント配線基板において、上記配線パターン
   が、基板面と平行な面内における粒子径３〜１０μｍを
   有するめっき粒子により主として構成されていることを
   特徴とするプリント配線基板。
2. （２）ベース基板上に、基板面と平行な面内における粒
   子径３〜１０μｍを有するめっき粒子により主として構
   成された配線パターンを形成するプリント配線基板の製
   造方法であって、上記ベース基板を電極と対向するよう
   にめっき液に浸漬するとともに、めっき液をベース基板
   と電極との間を流動させながら電気めっきを行うことを
   特徴とするプリント配線基板の製造方法。