JPH0818211A - はんだプリコート回路基板の製造方法とそれに用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 プリント回路基板11のパッド15にはんだ21を
プリコートするときに、はんだを厚めにプリコートす
る。プリント回路基板11上に、パッド位置に開口29を有
し、かつ上面がプリコートはんだの必要厚さのレベルと
同レベルになるような厚さのメタルマスク27を載置す
る。メタルマスク27の上面に切削刃35を滑らせて、メタ
ルマスク27の上面より上に出ているプリコートはんだ21
を切削除去する。 【効果】 各パッドにプリコートされたはんだの厚さの
バラツキが極めて小さい、はんだプリコート回路基板を
製造できる。切削されたプリコートはんだは上面が平ら
になるため、電子部品リードを載置したときの位置ズレ
を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント回路基板のパ
ッドにはんだをプリコートしてなるはんだプリコート回
路基板の製造方法と、それに用いるプリント回路基板の
プリコートはんだレベリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント回路基板に電子部品を表面実装
する方法として、プリント回路基板の各パッドに、電子
部品リードのはんだ付けに必要な厚さのはんだをプリコ
ートしておき、そのプリコートはんだを用いてパッドと
電子部品リードをはんだ付けする方法が公知である。

【０００３】プリント回路基板のパッドにはんだをプリ
コートする方法としては、はんだ合金を構成する金属
のうちイオン化傾向の最も大きい金属の粉末（例えば錫
粉）と、そのはんだ合金を構成するそれ以外の金属の有
機酸塩（例えば有機酸鉛塩）との置換反応によりパッド
上にはんだを析出させる方法（特開平1-157796号公報、
特開平5-259629号公報等）、各パッド毎にクリームは
んだを印刷し、加熱溶融させて、はんだ層を形成する方
法、各パッド毎にはんだをメッキし、加熱溶融させ
て、はんだ層を形成する方法、などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電子部品のリードをプ
リント回路基板のパッドに確実にはんだ付けするために
は、各パッド上のプリコートはんだの厚さを、電子部品
のリードのＺ方向（プリント回路基板面に垂直な方向）
の位置のバラツキより大きくし、かつ均一にしておくこ
とが必要である。

【０００５】しかしプリコートはんだの厚さが電子部品
リードのはんだ付けに必要な厚さになるようにプリコー
ト条件を管理しても、多数のパッドにプリコートされた
はんだには厚さのバラツキがある。このため電子部品を
実装すると、一部のリードがはんだと接触できずに、は
んだ付け不能となる、いわゆるリードオープン不良が発
生することがある。

【０００６】このリードオープン不良をなくすために
は、プリコートはんだの厚さを十分厚くすればよいが、
プリコートはんだを厚く形成しようとすると、プリコー
トはんだの上面の盛り上がりが大きくなったり、プリコ
ートはんだの一部が局部的に厚くなる現象（ふくれ）が
発生したりして、電子部品のリードをプリコートはんだ
の上に正確に載置することが困難になる。

【０００７】本発明の目的は、このような問題点を解決
した、はんだプリコート回路基板の製造方法を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、その製造方法に用い
るプリコートはんだレベリング装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明により提供される
はんだプリコート回路基板の製造方法は、プリント回路
基板のパッドにはんだをプリコートするときに、はんだ
を電子部品リードのはんだ付けに必要な厚さより厚めに
プリコートし、そのプリント回路基板上に、プリント回
路基板のパッドに相当する位置に開口を有し、かつプリ
ント回路基板上に載置したときに上面がプリコートはん
だの必要厚さのレベルと同レベルになるような厚さを有
するメタルマスクを載置し、そのメタルマスクの上面に
切削刃を滑らせて、メタルマスクの上面より上に出てい
るプリコートはんだを切削除去する、ことを特徴とする
ものである。

【０００９】また、本発明により提供されるプリント回
路基板のプリコートはんだレベリング装置は、パッドに
はんだを電子部品リードのはんだ付けに必要な厚さより
厚めにプリコートしたプリント回路基板を載置する平面
盤と、プリント回路基板のパッドに相当する位置に開口
を有し、かつプリント回路基板上に載置したときに上面
がプリコートはんだの必要厚さのレベルと同レベルにな
るような厚さを有するメタルマスクと、メタルマスクの
上面より上に出ているプリコートはんだを切削する切削
刃と、切削刃をメタルマスクの上面に沿って滑り移動さ
せる移動機構と、切削刃と共に移動する吸い込み口を有
し、その吸い込み口から切削により発生したはんだ屑を
吸引する吸引手段、を備えていることを特徴とするもの
である。

【００１０】

【作用】本発明の製造方法によると、各パッド上のプリ
コートはんだは、必要厚さより厚めに形成された後に、
メタルマスクの厚さによって規制された必要厚さに切削
されるため、厚さのバラツキを十分小さくできる。また
切削によりプリコートはんだの上面が平らになるため、
電子部品リードを載置したときに位置ズレが起こり難く
なる。

【００１１】また本発明の装置を用いると、必要厚さよ
り厚めに形成されたプリコートはんだを、メタルマスク
の厚さによって規制された必要厚さに容易に切削でき、
これによりプリコートはんだの厚さのバラツキを十分小
さくできる。また切削によりプリコートはんだの上面が
平らになるため、電子部品リードを載置したときに位置
ズレが起こり難くなる。さらに切削により発生したはん
だ屑は吸引手段によってプリント回路基板上から取り除
かれるため、はんだ屑による電気的不良の発生を防止で
きる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１および図２は本発明の一実施例を示
す。図において11はプリント回路基板である。プリント
回路基板11は、絶縁基板13と、その上に形成されたパッ
ド15や他の配線パターン（図示せず）と、パッド15以外
の領域に塗布されたソルダーレジスト層17と、その上に
印刷されたシルク印刷層19などから構成されている。

【００１３】プリント回路基板11の各パッド15上には、
はんだ21がプリコートされている。はんだ21は例えば、
錫粉と有機酸鉛塩を主成分とするペースト状はんだ析出
組成物をパッド配列部に塗布した後、加熱することによ
り、各パッド上にはんだを選択的に析出させる方法で、
プリコートすることができる。パッド15上にはんだ21を
プリコートする段階では、はんだ21を電子部品リードの
はんだ付けに必要な厚さより厚めにプリコートする。図
１の左側のはんだ21は厚めのプリコート状態を示してい
る。

【００１４】このようにしてはんだ21がプリコートされ
たプリント回路基板11は、プリコートはんだレベリング
装置23の平面盤25の上に載置される。さらにプリント回
路基板11の上面にはメタルマスク27が載置される。

【００１５】メタルマスク27は、プリント回路基板11の
パッド15に相当する位置に開口29を有しており、プリン
ト回路基板11上に載置するときは、その開口29内にパッ
ド15が位置するように載置される。メタルマスク27は、
ステンレス板などの金属板で作られ、その厚さは、プリ
ント回路基板11上に載置したときに上面がプリコートは
んだ21の必要厚さのレベルと同レベルになるような厚さ
に選定されている。したがってプリント回路基板11上に
メタルマスク27を載置すると、開口29内で、厚めにプリ
コートされたはんだ21の頂部がメタルマスク27の上面よ
り上に出ることになる（図１の左側のはんだ21を参
照）。プリント回路基板11とメタルマスク27は枠体31と
止めねじ33により平面盤25に固定される（図２参照）。

【００１６】プリコートはんだレベリング装置23は、切
削刃35を備えている。切削刃35は切削刃ホルダー37に保
持されている。切削刃ホルダー37は四隅にある垂直ガイ
ドピン39とコイルばね41によりＸ軸移動ブロック43に上
下動可能に支持されている。Ｘ軸移動ブロック43にはＸ
軸ガイドレール45が貫通しており、Ｘ軸移動ブロック43
はこのＸ軸ガイドレール45に案内されて平面盤25のＸ軸
方向に移動可能である。

【００１７】Ｘ軸ガイドレール45の両端は図２に示すよ
うにＹ軸移動ブロック47により支持されており、このＹ
軸移動ブロック47は２本の平行なＹ軸ガイドレール49に
案内されて、平面盤25のＹ軸方向に移動可能となってい
る。Ｙ軸ガイドレール49は平面盤25に固定されている。
これによりＸ軸移動ブロック43は平面盤25のＹ軸方向に
も移動可能である。

【００１８】図示の例では構造を単純化するため、Ｘ軸
移動ブロック43に把手51を設けて、Ｘ軸移動ブロック43
を手動で移動させるようにしてあるが、Ｘ軸移動ブロッ
ク43およびＹ軸移動ブロック47に駆動装置を設ければ、
Ｘ軸移動ブロック43を自動で移動させることも可能であ
る。

【００１９】Ｙ軸移動ブロック47がＹ軸ガイドレール49
とスライド結合し、Ｘ軸移動ブロック43がＸ軸ガイドレ
ール45とスライド結合した状態では、切削刃35はコイル
ばね41の反発力でメタルマスク27の上面に軽く押し付け
られるようになる。この状態でＸ軸移動ブロック43をＸ
軸プラス方向（図１の矢印Ａ方向）に移動させると、切
削刃35がメタルマスク27の上面を滑り、メタルマスク27
の上面より上に出ているプリコートはんだ21の頂部を切
除する。なお切削刃35の幅（図１で紙面に垂直な方向の
寸法）はメタルマスク27の開口29の最大寸法より十分大
きくしてあり、切削刃35がメタルマスク27の上面を滑る
ときに開口29に落ち込まないようになっている。

【００２０】Ｘ軸移動ブロック43をＸ軸プラス方向に移
動させて１回の切削が終わったら、同ブロック43をＸ軸
マイナス方向に移動させ、元の位置に戻した後、Ｙ軸プ
ラス（又はマイナス）方向に切削刃35の幅だけ移動さ
せ、再び切削を行う。これを繰り返してすべての開口29
でプリコートはんだ21の切削を行う。

【００２１】図１の右側のはんだ21は、切削刃35により
頂部を切除された状態を示している。頂部を切除された
プリコートはんだ21はメタルマスク27により規制された
厚さに揃えられるため、厚さのバラツキがほとんどなく
なると共に、上面が平らになるため部品リードを載置し
たときに部品リードの位置ズレを防止できる。

【００２２】このプリコートはんだレベリング装置23は
さらに、プリコートはんだ21の切削により発生したはん
だ屑を吸引する吸引手段を備えている。吸引手段は、真
空引き装置などの吸引装置53と、可とう性のあるホース
55と、剛性のある吸引パイプ57とから構成されている。
吸引パイプ57は、その吸い込み口59が切削刃35付近に位
置するように、Ｘ軸移動ブロック43に固定されている。

【００２３】切削刃35を移動させてプリコートはんだ21
を切削するときは、吸引装置53を動作させ、切削により
発生するはんだ屑を吸引して、はんだ屑の飛散を防止す
る。このようにすれば、はんだ屑がパッド15の間などに
落ち込むことがなくなり、電気的不良の発生を防止でき
る。

【００２４】次に上記構成のプリコートはんだレベリン
グ装置を用いてプリント回路基板のプリコートはんだを
切削した結果を説明する。まず0.3 mmピッチ 344ピンＱ
ＦＰパターンの銅パッド配列部（パッド幅140 μm 、パ
ッド長2.1 mm）を有するプリント回路基板を製造した。
そのプリント回路基板の銅パッド配列部に、錫粉と有機
酸鉛塩を主成分とするペースト状はんだ析出組成物を塗
布し、加熱することにより、各パッドにはんだをプリコ
ートした。プリコート条件は各パッドにプリコートされ
るはんだの平均厚さが80μm を超えるように設定した。

【００２５】その後、プリント回路基板を上記レベリン
グ装置にセットし、切削後のプリコートはんだの厚さが
80μm となるような厚さのメタルマスクを被せて切削を
行った。その結果、切削後のプリコートはんだの厚さは
70〜80μm の範囲内に収まった。この後、このプリント
回路基板のプリコートはんだにフラックスを塗布し、34
4ピンＱＦＰ部品を載せ、リフロー炉で加熱して、パッ
ドとＱＦＰ部品のリードとを半田付けした。その結果、
すべてのパッドでリードオープン不良およびブリッジの
ない極めて良好な接合状態が得られた。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
パッドにプリコートされたはんだの厚さのバラツキが極
めて小さい、はんだプリコート回路基板を製造できる。
また切削されたプリコートはんだは上面が平らになるた
め、電子部品リードを載置したときの位置ズレを防止で
きる。したがって本発明によると、リードオープン等の
不良を生じさせることなく、確実に電子部品を実装でき
る、はんだプリコート回路基板を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のプリコートはんだレベリング装置の
要部を示す断面図。

【図２】 図１のプリコートはんだレベリング装置の全
体を示す平面図。

【符号の説明】

11：プリント回路基板 15：パッド 21：プリコートはんだ 23：プリコートはんだレベリング装置 25：平面盤 27：メタルマスク 29：開口 35：切削刃 37：切削刃ホルダー 39：垂直ガイドピン 41：コイルばね 43：Ｘ軸移動ブロック 45：Ｘ軸ガイドレール 47：Ｙ軸移動ブロック 49：Ｙ軸ガイドレール 53：吸引装置 55：ホース 57：吸引パイプ 59：吸い込み口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠原 伴実 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 小原 裕一 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 隈元 聖史 兵庫県加古川市野口町水足671番地の４ ハリマ化成株式会社中央研究所内 (72)発明者 藤原 孝浩 兵庫県加古川市野口町水足671番地の４ ハリマ化成株式会社中央研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント回路基板のパッドにはんだをプリ
   コートするときに、はんだを電子部品リードのはんだ付
   けに必要な厚さより厚めにプリコートし、 そのプリント回路基板上に、プリント回路基板のパッド
   に相当する位置に開口を有し、かつプリント回路基板上
   に載置したときに上面がプリコートはんだの必要厚さの
   レベルと同レベルになるような厚さを有するメタルマス
   クを載置し、 そのメタルマスクの上面に切削刃を滑らせて、メタルマ
   スクの上面より上に出ているプリコートはんだを切削除
   去する、 ことを特徴とするはんだプリコート回路基板の製造方
   法。
2. 【請求項２】パッドにはんだを電子部品リードのはんだ
   付けに必要な厚さより厚めにプリコートしたプリント回
   路基板を載置する平面盤と、 プリント回路基板のパッドに相当する位置に開口を有
   し、かつプリント回路基板上に載置したときに上面がプ
   リコートはんだの必要厚さのレベルと同レベルになるよ
   うな厚さを有するメタルマスクと、 メタルマスクの上面より上に出ているプリコートはんだ
   を切削する切削刃と、 切削刃をメタルマスクの上面に沿って滑り移動させる移
   動機構と、 切削刃と共に移動する吸い込み口を有し、その吸い込み
   口から切削により発生したはんだ屑を吸引する吸引手
   段、 を備えていることを特徴とするプリント回路基板のプリ
   コートはんだレベリング装置。