JPH0774457A - はんだ回路基板の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント配線基板のはんだ回路形成におい
て、金属露出部のみを選択的に粘着性を付与させ、これ
にはんだ粉末を付着させるときにボイド等を形成させる
ことなく、緊密にはんだ粉末を付着させ、高精細なはん
だ粉末パターンを形成させる方法。 【手段】 金属回路露出部に粘着性を付与したプリント
配線基板を、流動及び／または振動させたはんだ粉末層
と接触させてはんだ粉末を緊密に付着させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線基板には
んだ回路（プリント回路板に電子部品を取りつけるた
め、金属回路のパッド面にあらかじめはんだ薄層を形成
したもの）を形成する方法において、金属回路露出部に
粘着性を付与した後、これにはんだ粉末を緊密に付着さ
せる方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年プラスチック基板（フィルムもあ
る。）、セラミック基板、あるいはプラスチック等をコ
ートした金属基板等の絶縁基板上に、適当な方法により
電子回路を形成したプリント配線基板（プリント基板あ
るいは印刷配線板とも言う。）が開発され、その配線面
上にＩＣ素子、半導体チップ、抵抗、コンデンサー等の
電子部品をはんだ付けして電子機器を構成させる手段が
広く採用されている。

【０００３】ところで上記実装回路装置の製造におい
て、電子部品のリード端子を所定のパッドにはんだ付け
するためには、前記パッド面にあらかじめはんだ薄層を
形成しておき、所要の電子部品を位置決め配置した後、
はんだ薄層をリフローさせてはんだ付けを行うのが普通
である。

【０００４】このはんだ回路（はんだ薄層）を形成する
ためには、メッキ法、はんだ浴ディップ法（浸漬法）あ
るいははんだ粉末のペーストを印刷する方法などが行わ
れてきたが、実装密度の向上に伴い、要求されるはんだ
回路のパターンはますます微細となり、作業効率、オン
スペック率の向上の要求、回路パターンの縮小の要求な
どのためこれらの方法では対応が困難になりつつある。

【０００５】これら従来のはんだ回路形成法の中で高精
細なパターンなはんだ回路に適用可能な方法としては、
メッキ法がある。メッキ法には電解メッキ、無電解メッ
キ法があるが実際のプリント回路板のはんだ回路部とな
る対象部分が独立したパターンとして存在する場合が多
く、電解メッキの適用は電気導通の点で困難を伴う。一
方、無電解メッキは上記電解メッキにおける電気導通の
問題点は解決されるが、メッキはんだ層の厚さが薄く、
簡単には必要な厚さを得ることが困難であるという技術
上の問題がある。

【０００６】また表面をフラックスでコーティングした
はんだ粉末を静電塗装法により回路部分に塗布する方法
（特開平３−５０８５３号）の提案があるが、この方法
ではまだ高精度の微細パターンを得ることは容易でな
い。

【０００７】さらに、回路部分にフラックスを印刷、塗
布し、その上にはんだ粉末を付着させた後、はんだの融
点以上に加熱して溶融させ、このはんだ溶融面上に気体
を吹きつけてレベリングを行い、はんだ回路を形成する
方法（特開平４−１０６９４号）の提案がある。この方
法においては高精度でもってパッド面にフラックスを印
刷することが困難なだけでなく、はんだ融液のレベリン
グの際に微小間隔のパターンのブリッジの危険もあり、
高度の熟練した作業が要求される。このように数多くの
提案があるが、高精細なパターンのはんだ回路形成には
問題がある。

【０００８】本発明者らはこれらの問題をプリント配線
基板の金属露出部のみ選択的に粘着性付与することによ
りはんだ粉末を正確にその部分にのみ付着させた後、こ
れを加熱溶融してはんだ回路を形成させることに成功
し、先に特願平５−１９３６６号として先に出願した。
この方法によるときは、高精細なはんだパターンを得る
ことは容易である。しかし、単に、はんだ粉末をふりか
けるだけでは粘着性の付与された金属回路部分全体には
んだ粉末がボイドを形成せずに緊密に付着することが容
易でなく、特にスルーホール部や両面基板に金属回路露
出部があるときにはスルーホール部や裏面部への緊密な
付着が困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、プリント配
線基板の金属露出部を、トリアゾール系誘導体、イミダ
ゾール系誘導体、またはチアゾール系誘導体等粘着性化
合物の少なくとも一種を含む溶液に浸漬処理または塗布
処理をすることにより該金属露出部に粘着性を付与し、
これにボイドを形成させることなく、緊密にはんだ粉末
を付着させ、高精細なはんだ粉末パターンを得るための
高精細なはんだ回路形成方法の開発を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属回路露出
部に粘着性を付与したプリント配線基板上にはんだ粉末
を供給し、振動させて金属回路露出部にはんだ粉末を緊
密に付着させるはんだ回路基板の形成方法、はんだ粉末
の付着において振動する床上に金属回路露出部に粘着性
を付与したプリント配線基板を載せ、移動させながら該
基板の上にはんだ粉末を供給し、振動、移動させること
で金属回路露出部にはんだ粉末を緊密に付着させるはん
だ回路基板の形成方法、及びはんだ粉末層に振動を与
え、金属回路露出部に粘着性を付与した電子回路基板を
該はんだ粉末層中に押し込むことにより、金属回路露出
部にはんだ粉末を緊密に付着させるはんだ回路の形成方
法を開発することにより上記の目的を達成した。

【００１１】本発明の対象とするプリント配線基板は、
プラスチック基板、プラスチックフィルム基板、ガラス
布基板、紙基材エポキシ樹脂基板、セラミックス基板等
に金属板を積層した基板あるいは金属基材にプラスチッ
クあるいはセラミックス等を被覆した絶縁基板上に適当
な方法により回路を形成した片面プリント配線基板、両
面プリント配線基板、多層プリント配線基板あるいはフ
レキシブルプリント配線基板に適用できる。

【００１２】はんだ粉末付着の際の振動は振幅が０．０
１ｍｍ以上、１５ｍｍ以下で使用できるが、図２のよう
に該基板を振動により移動させる場合は、好ましくは約
１ｍｍ以上１０ｍｍ以下がよい。振動数は２０００ｃｐ
ｍ以上、５０００ｃｐｍ以下であれば良いが、好ましく
は３０００ｃｐｍｃｐｍ近辺が良い。振動角は基板の移
動方向により変わる。基板が水平に移動する場合は基板
に対し０度以上９０度以下で有効で、図２のような該基
板を振動により移動させる場合は好ましくは３０度以上
６０度以下が良い。

【００１３】一方、基板を流動及び／または振動するは
んだ粉末層に押し込む場合は、横方向の振動であっても
良いが、はんだ粉末が上下に流動及び／または振動する
方が好ましい。流動にあっては窒素ガスのごとき不活性
ガスを吹き込むだけで行っても良いし、これに振動を併
用して行っても良い。

【００１４】なお振動だけではんだ付着を行う際であっ
てもはんだ粉末層に不活性ガスが行きわたるように、例
えばはんだ粉末層の底部から窒素等の不活性ガスを吹き
込むと酸化防止ができるので好ましい。

【００１５】不活性ガスだけで流動させるときは大量の
ガスと必要とするので循環使用することも考慮する必要
がある。

【００１６】回路を形成する金属としてはほとんどの場
合銅が主として用いられており、本発明の粘着性付与化
合物（ナフトトリアゾール系誘導体、ベンゾトリアゾー
ル系誘導体、イミダゾール系誘導体、ベンゾイミダゾー
ル系誘導体、メルカプトベンゾチアゾール系誘導体およ
びベンゾチアゾールチオ脂肪酸等）に対してもっとも好
ましい金属材料であるが、これらに限らず他の金属であ
っても良い。他の金属にあっては該粘着性付与化合物と
の結合が銅に比して弱い傾向がある。

【００１７】本発明で使用する粘着性付与化合物として
は金属と作用して粘着性を発現する化合物であれば限定
はないが、例えば一般式（１）で表されるベンゾトリア
ゾール系誘導体、

【化１】 一般式（２）で表されるナフトトリアゾール系誘導体、

【化２】 一般式（３）で表されるイミダゾール系誘導体、

【化３】 一般式（４）で表されるベンゾイミダゾール系誘導体、

【化４】 一般式（５）で表されるメルカプトベンゾチアゾール系
誘導体、

【化５】 一般式（６）で表されるベンゾチアゾールチオ脂肪酸系
誘導体などを挙げることができる。

【化６】

【００１８】これら粘着性付与化合物の少なくとも一つ
を水に溶解し、酸性、好ましくはｐＨ３〜５程度の微酸
性に調整して用いる。処理に際して回路の金属が銅であ
るときは塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸を挙げる
ことができる。また有機酸としては蟻酸、酢酸、プロピ
オン酸、リンゴ酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、酒
石酸、乳酸等が使用できる。該粘着性付与化合物の濃度
は厳しく限定はされず、溶解性、使用状況に応じて適宜
調整して用いるが、好ましくは全体として０．０５重量
％乃至２０重量％くらいのものが使用し易い。

【００１９】処理温度は室温よりは若干加温したほうが
粘着成膜の生成速度、生成量もよく、粘着性付与化合物
濃度、金属の種類になどにより変わり限定的でないが、
一般的には３０℃乃至６０℃くらいの範囲が好適であ
る。浸漬時間は限定的でないが、作業効率から５秒乃至
５分間位の範囲になるように他の条件を調整することが
好ましい。

【００２０】処理すべきプリント回路板は、他の金属回
路部分はレジスト等で覆われ、はんだ回路の部分の金属
回路のみが露出した状態にしておき、はんだ回路形成用
液で処理する。

【００２１】ここで使用する前述の粘着性付与化合物を
含む溶液中に浸漬または塗布すると、金属露出表面に粘
着性付与化合物が付着して粘着性を示す。これを水洗、
乾燥して金属露出面が粘着性のある表面となったプリン
ト回路板が得られる。

【００２２】プリント配線基板の粘着性を付与した金属
回路が片面であるときは、その面を上面とし、これには
んだ粉末を供給し、振動させて粘着性部にはんだ粉末を
ボイドなどの発生しないように緊密に付着させる。また
連続的にこれを行いたいときは振動する床上に基板を載
せ、床を移動させるか、床面を傾斜させておき、振動さ
せることによりはんだ粉末と共に基板を移動させなが
ら、連続的にプリント配線基板粘着性付与部にはんだ粉
末を供給し、振動により緊密に付着させることによって
も良い。

【００２３】流動及び／または振動するはんだ層に電子
回路基板を押し込む場合は、粘着性付与面が片面であ
れ、両面であれあまり影響を受けないが、流動するはん
だ粉末あるいは振動するはんだ粉末層に方向は上下ある
いは水平方向のいずれでも良いが、均一に接触するよう
にすれば良い。

【００２４】またプリント配線基板の粘着性を付与した
金属回路がスルーホール部や両面にも設けられていると
きは、はんだ粉末層上にプリント配線基板を載せ、その
基板上にはんだ粉末を供給しながら振動させる。これを
連続的にしたいときは傾斜した床面上のはんだ粉末層上
にプリント配線基板をおくが、振動を斜め方向に与え、
はんだ層を振動させる方法であっても良い。

【００２５】流動及び／または振動するはんだ粉末層の
場合には、粘着性を付与した金属回路がスルーホールあ
るいは両面に設けられている場合でも問題なく付着させ
ることができる。

【００２６】このようにプリント配線基板とはんだ粉末
層を振動させながら接触させることにより、粘着性面上
にはんだ粉末を緊密に粉末同士がもっとも密着した状態
に付着させることができる。

【００２７】次いで該はんだ粉末を溶融し、レベリング
してはんだ回路を形成させる。この際に使用するはんだ
の材質としては共晶、銀入り、ビスマス入り等用途によ
り任意に選択できる。

【００２８】以下、図面を用いてその実施方法を説明す
る。図１および図２において１はスルーホール部を有す
るか両面の金属回路露出部に粘着性を付与したプリント
配線基板である。これをバイブレーター４上のはんだ粉
末層３上に載せ、その上面からはんだ粉末２を供給しな
がら振動を与え、緊密に付着させる。この場合に振動は
上下方向、水平方向（往復あるいは円運動）または斜め
上下方向のいずれであっても良い。はんだ層を一方向に
移動させるときは床に傾斜を与え、振動は斜め上下にす
れば自然に全体を移動させることができる。

【００２９】このような処理を行えばスルーホール部に
おいても図３に示すように絶縁体基板１１の両面の銅回
路１２はスルーホール部を通して連結されており、この
表面は粘着性付与化合物の粘着剤層１３が形成され、こ
れにはんだ粉末１４が緊密に付着させることが可能であ
る。

【００３０】

【作用】本発明は、プリント回路板のはんだ回路を形成
するのに回路を形成する金属露出部に粘着性を付与し、
そこにはんだ粉末を付着させることにより精確微細なは
んだ回路を形成させる場合に、単なるふりかけだけでは
はんだ付着層のボイドができ易く、このためリフロー
し、レベリングした場合においてもはんだ層の厚みに不
均一性の危険があったが、はんだ粉末層の重さを利用
し、振動付着させることにより、あるいは流動及び／ま
たは振動するはんだ粉末層に金属回路露出部に粘着性を
付与した電子回路基板を押し込むことによりはんだ粉末
が緊密に、もっとも密着した状態に付着させることに成
功したものである。

【００３１】

【実施例】（実施例１）一般式（３）においてＲ₄ のア
ルキル基がＣ₁₁Ｈ₂₃（ウンデシル基）、Ｒ₅ が水素原子
であるイミダゾール系化合物の２重量％水溶液を、酢酸
によりｐＨを約４に調整し、はんだ回路形成用液とし
た。該水溶液を４０℃に加温し、これに塩酸水溶液によ
り前処理したスルーホール部を有するピッチ０．３ｍｍ
の銅箔張両面プリント基板を３分間浸漬し、粘着性物質
を生成させ、次いで該プリント基板を水洗し、乾燥し
た。この基板を図１に示す方法で粒径約４０ミクロンの
共晶はんだ粉末を付着させたところ、両面同時にはんだ
粉末を緊密に付着させることができた。また、直径０．
３ｍｍのスルーホールの内壁にも図３のようにはんだ粉
末を緊密に付着させることができた。

【００３２】（実施例２）銅箔張両面プリント基板に粘
着性付与までを実施例１と同様に行い、図２に示す方法
で４０ミクロンの共晶はんだ粉末を付着させた。このと
きの振動数は１０００ｃｐｍ、振幅４ｍｍ、振動角３０
度である。粉末付着の際基板は、粉末と同方向に付着さ
れながら移動し、基板の両面は緊密にはんだ粉末が付着
した。また、０．３ｍｍのスルーホール内壁にも緊密に
付着させることができた。

【００３３】（実施例３）一般式（３）においてＲ₄ の
アルキル基がＣ₁₁Ｈ₂₃Ｃウンデシル基、Ｒ₅ が水素原子
であるイミダゾール系化合物の２重量％水溶液を酢酸に
より、ｐＨを約４．５に調整し、はんだ回路形成用溶液
とした。該水溶液を４０℃に加温し、これに塩酸水溶液
により前処理したスルーホール部を有するピッチ０．３
ｍｍの銅箔張両面プリント基板を３分間浸漬し、粘着性
物質を生成させ、次いで該プリント基板を水洗し、乾燥
した。粒径約２５ミクロンの共晶はんだ粉末を入れた槽
を振動機上に設置し、振動数３，０００ｃｐｓ、振り幅
１ｍｍで振動されているはんだ粉末層に該プリント基板
を上部から押し込み、引き出したところ、両面同時には
んだ粉末を緊密に付着させることができた。またスルー
ホール部内壁においてもはんだ粉末は緊密に付着してい
た。

【００３４】

【発明の効果】本発明によるはんだ回路形成方法は、従
来行われていたはんだ回路形成方法と全く異なる原理に
基づくものであって、処理操作は金属回路露出部を有す
るプリント配線基板を所定の粘着性付与化合物を含むは
んだ回路形成用液に浸漬、または該液を塗布し、該プリ
ント配線基板の金属回路露出部に粘着性を付与した後、
はんだ粉末をはんだ回路部分に付着させ、次いでリフロ
ー炉等を用いてはんだ粉末を溶融し、はんだ回路を形成
させる方法である。

【００３５】本発明は特に金属回路露出部に粘着性を付
与した後、流動及び／または振動を与えたはんだ粉末層
中で処理することにより、容易にかつ確実に該粘着部に
はんだ粉末を緊密に粉末同士がもっとも密接に付着させ
ることが可能としたものである。この結果、プリント配
線基板上およびスルーホールの内壁に、精確にはんだ薄
層を形成することが可能となった。

【００３６】またこのような付着方法で、両面同時には
んだ粉末を付着させることが可能となり、生産工程を簡
素にできると共に、精確にスルーホールの内壁にもはん
だ薄層を形成することができ生産効率を高くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリント配線基板をはんだ粉末層上で、はんだ
粉末を供給しながら付着させる概念図。

【図２】はんだ粉末層を移動させながら付着させる概念
図。

【図３】はんだ粉末を付着させたスルーホール部の拡大
図。

【図４】はんだ粉末層を流動及び／または振動させ、基
板を押し込みながらはんだ粉末を付着させる概念図。

【符号の説明】

１ プリント配線基板 ２ はんだ粉末 ３ はんだ粉末 ４ バイブレーター １１ 基板 １２ 銅板 １３ 粘着層 １４ はんだ粉末

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 栄喜 福島県河沼郡河東町大字東長原字長谷地 111昭和電工株式会社東長原工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属回路露出部に粘着性を付与したプリ
   ント配線基板上にはんだ粉末を供給し、振動させて金属
   回路露出部にはんだ粉末を緊密に付着させることを特徴
   とするはんだ回路基板の形成方法。
2. 【請求項２】 はんだ粉末の付着において振動する床上
   に金属回路露出部に粘着性を付与したプリント配線基板
   を載せ、移動させながら該基板の上にはんだ粉末を供給
   し、振動、移動させることで金属回路露出部にはんだ粉
   末を緊密に付着させることを特徴とするはんだ回路基板
   の形成方法。
3. 【請求項３】 両面またはスルーホール部の金属回路露
   出部に粘着性が付与されたプリント配線基板のはんだ粉
   末の付着において、はんだ粉末層上にプリント配線基板
   を載せ、更に基板上にはんだ粉末を供給し、振動させ、
   金属回路露出部にはんだ粉末を緊密に付着させる請求項
   １または２記載のはんだ回路基板の形成方法。
4. 【請求項４】 はんだ粉末層に流動及び／または振動を
   与え、金属回路露出部に粘着性を付与した電子回路基板
   を該はんだ粉末層中に押し込むことにより、金属回路露
   出部にはんだ粉末を緊密に付着させることを特徴とする
   はんだ回路基板の形成方法。