JPH08213739A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント配線板に対して、均一な厚みで、且
つ、均一な錫／鉛合金の組成比の半田被膜を形成するこ
とができて、半導体素子や各種パッケージを半田付けに
よって搭載接続するに適したプリント配線板を簡単に製
造する方法を提供すること。 【構成】 表層の導体回路に半田層を設けたプリント配
線板を製造するに当たり、 (1)圧延して形成された半田
箔２とガラスクロスおよび熱硬化性樹脂から成るプリプ
レグ１とを積層して一体化して、半田張積層板５を形成
する工程、 (2)前記半田張積層板５の前記半田箔２表面
にエッチングレジストを形成した後に、該半田箔をエッ
チング除去して所望の半田パターン７を形成する工程、
(3)前記半田パターン７をブラシ研磨あるいは超音波洗
浄する工程、 (4)所望の半田パターン７を形成した半田
張積層板５をその導体回路および半田パターン７側を内
側にして位置合わせして積層し、前記半田箔の溶融温度
以上にて加熱処理することによって転写する工程、を含
んでなることを特徴とするものである。

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板の製造方
法に係わり、特には、表層に半田層を有したプリント配
線板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来プリント配線板に対しては、ＱＦＰ
などの表面実装部品や半導体素子そのものを半田付けす
る目的で、導体回路の一部に半田層を形成する処理が行
われている。プリント配線板に対して半田層を形成する
代表的な方法として、以下のものがあげられる。

【０００３】(1)半田コート法：加熱して溶融状態に保
持された半田浴槽の中にプリント配線板を浸漬し、ホッ
ト・エア・レベーラー処理を施しながらプリント配線板
を取り出すことによって、プリント配線板の所望の部分
に半田層を形成するものである。従って、形成される半
田の組成は均一であるものの、半田層の厚みは比較的厚
いものであって、そのバラツキも大きいものである。ま
た、微細な導体回路に対してこの方法を適用した場合、
いったん付着した半田がホット・エア・レベーラー処理
によって脱落してしまうものである。

【０００４】(2)半田印刷法: プリント配線板の半田層
を形成すべき部分に開口を有したスクリーン印刷版を用
いて、半田微粒子およびフラックスなどの結合材を混合
して製造された半田ペーストを印刷・塗布して形成し、
必要に応じて半田溶融温度以上の温度において熱処理を
してリフローするものである。従って、半田コート法と
同様に形成される半田の組成は均一であるものの、微細
な導体回路に対してこの方法を適用した場合、半田層の
厚みは比較的厚いものであって、そのバラツキも大きい
ものである。そして極端な場合には、隣接する導体回路
と連結してしまうものである。

【０００５】(3)半田めっき法：プリント配線板の表面
の半田層非形成部分にめっきレジスト被膜を形成し、無
電解あるいは電解めっき法によって錫／鉛合金めっきを
施すものである。従って、極端に厚い半田層を形成する
ことはできないが、微細な導体回路に対して、比較的均
一な厚みで半田層を形成することができる。しかしなが
ら、合金めっきであることから浴温度や電流密度によっ
て錫／鉛合金の組成比が容易に変化し、組成を制御する
ことが困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
方法においてはプリント配線板に対して、均一な厚み
で、且つ、均一な錫／鉛合金の組成比の半田被膜を形成
することはきわめて困難であった。本発明はこの問題点
を解決するためになされたものであって、その目的は、
プリント配線板に対して、均一な厚みで、且つ、均一な
錫／鉛合金の組成比の半田被膜を形成することができ
て、半導体素子や各種パッケージを半田付けによって搭
載接続するに適したプリント配線板を簡単に製造する方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの請求項１に記載の発明は、表層の導体回路に半田層
を設けたプリント配線板を製造するに当たり、(1)圧延
して形成された半田箔と硝子クロスおよび熱硬化性樹脂
から成るプリプレグとを積層して一体化して、半田張積
層板を形成する工程、(2)前記半田張積層板の前記半田
箔表面にエッチングレジストを形成した後に、該半田箔
をエッチング除去して所望の半田パターンを形成し超音
波洗浄する工程、(3)前記半田パターンをブラシ研磨あ
るいは超音波洗浄する工程、(4)別途形成された表層に
導体回路を有するプリント配線板と前記所望の半田パタ
ーンを形成した半田張積層板をプリント配線板の導体回
路および半田張積層板の半田パターン側をそれぞれ内側
にして位置合わせして積層し、前記半田箔の溶融温度以
上にて加熱処理することによって転写する工程、を含ん
でなることを特徴とするものである。また、請求項２に
記載の発明は、請求項１に記載のプリント配線板の製造
方法であって、前記半田張積層板が、離型シートの両側
に前記プリプレグを介して前記半田箔を積層して一体化
し、次いで、両面同時に半田パターンを形成した後に、
前記離型シート界面にて離型分離したものであることを
特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記のような本発明の製造方法を実施すること
によって以下のような作用を奏するのである。先ず、請
求項１に記載の発明においては、プリント配線板の個々
のパッドに対して供給される半田量が、均一な厚みおよ
び均一なＳｎ／Ｐｂ組成の半田箔をフォト・エッチング
法によって形成されると共に、さらにブラシ研磨あるい
は超音波洗浄することによってエッチング法によって形
成された半田パターンの周囲に残存するＰｂ過剰層が効
率よく除去されるので、各々の半田パターンをプリント
配線板に対して転写して付与した際にも、プリント配線
板に形成される半田バンプなどの半田被膜の厚みおよび
Ｓｎ／Ｐｂ組成および量は、従来の印刷法などに比較し
て極めて均一なものとすることができるのである。ま
た、各々の半田パターンをプリント配線板に対して転写
して付与した際に、パターンのキャリアとして用いた基
材を積層固定したままで転写されるために、その形状は
平坦なものとなる。従って、後に半導体素子や電子部品
等を実装固定する場合に、半導体素子や電子部品等の安
定性が極めて良好である。

【０００９】さらに、請求項２に記載の発明において
は、請求項１の発明を実施するのに必要となる片面半田
張積層板を効率よく製造することができる。

【００１０】また、本発明の如く片面半田張積層板を用
いるのではなく、キャリアとなるプリプレグの両側に半
田箔を積層して一体化し、所望の半田パターンを形成す
ることによって得られる所謂両面半田張積層板を用い
て、一度に複数枚のプリント配線板に対して半田パター
ンを転写することもできる。この場合、請求項２の発明
において用いたような離型材も必要なく、また、離型し
て片面半田張積層板とする工程も不必要となるものであ
る。

【００１１】そしてこの方法を採用する場合において
は、基材（プリプレグを硬化してなるキャリア）の両側
に形成される半田パターンの相互の位置精度を考慮する
必要がある。加えて、半田が転写されるべきプリント配
線板上のパッドとも位置合わせする必要があることか
ら、おのおの（積層位置合わせした際に中央に位置する
両面半田張積層板とその両側に位置するプリント配線
板）に位置決め用のピン穴を設けてピン固定する方法が
好ましい。そして基材がＦＲ−４等のある程度光透過性
を有する材料である場合においては、基材を通してプリ
ント配線板との位置合わせを確認することができるので
都合がよい。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を更に具体化した実施例を図１
〜図３に従って説明する。 (1)一般には銅張積層板を得るための層間絶縁材料とし
て知られているガラスクロスとエポキシ樹脂との複合材
料から成る厚さ０．１ｍｍのプリプレグ（松下電工
（株）製：商品名Ｒ−１６６１）１と、厚さ３５μｍの
圧延半田箔（福田金属箔工業製、Ｓｎ／Ｐｂ＝６３／３
７）２とを、アルミニウム製の厚さ４０μｍの離型材
（サンアルミニウム工業（株）製：商品名セパニュー
ム）３を介して上記プリプレグ１を内側にして組合せ、
次に、１組の厚さ１ｍｍのステンレス製（ＪＩＳ規格：
ＳＵＳ６３０ オーステナイト系ステンレス鋼）の鏡面
板４によって挟持して積層する（図１−イ）。この離型
材３はアルミベースフィルムの表面にエポキシ樹脂が塗
布され、さらにシリカ等のマット剤が添加されて適切な
粗化処理が施され、離型材３とプリプレグ１との密着強
度が所望の値となるよう制御されたものである。

【００１３】(2)次いで、上記の積層体をステンレス製
の鏡面板４によって挟持した状態で加熱プレス装置にセ
ットし、加熱加圧することによってプリプレグ１中の樹
脂を溶融・硬化して積層体を一体化し半田張積層板５を
得た（図１−ロ）。また、積層体の数より１枚多く鏡面
板４を用いて（最外層および各積層体間にこの鏡面板４
間を配した状態で）一度に加熱プレスして一体化しこの
半田張積層板５を同時に複数形成すると生産効率が良
い。

【００１４】ここでの加熱加圧プレス条件としては、最
初の加圧ステップとして圧力１０Ｋｇｆ／cm² で２０分
間、２回目の加圧ステップとして圧力３０Ｋｇｆ／cm²
で１６０分間、計１８０分間の２段階で行った。また、
加熱加圧プレス中の加熱プロファイルは、常温から１７
５℃までの昇温を９０分で行い、１７５℃で４０分間保
持し、徐冷は１７５℃から常温まで５０分で到達するよ
うに行った。

【００１５】(3)次いで、ドライフィルム状のエッチン
グレジストを用いたテンティング法により半田張積層板
５表層の半田箔を部分的に除去し、両面に所望の半田パ
ターン７が形成された積層板５を得た（図１−ハ）。こ
のとき、アルミベースフィルムからなる離型材３の表面
には、シリカ粉末等のマット剤が添加されたエポキシ樹
脂が塗布されて適切に粗面化されているため、半田張積
層板５は適度な密着力によって保持されており、エッチ
ング工程のスプレーやシャワー等の外部応力によって剥
離することなく、通常の両面プリント配線板と同様にエ
ッチング処理することが出来た。

【００１６】(4)次に、所望の半田パターン７が形成さ
れた積層板５を水中に浸漬し、４０ｋＨｚ・３００Ｗの
条件で超音波洗浄することによって、半田パターン７の
側壁に残存する主にＰｂからなる層（図示せず）を除去
した。この主にＰｂからなる層は、エッチング溶液に対
するＳｎとＰｂのエッチングレートの差から生じるもの
である。この主にＰｂからなる層は、半田に比較して硬
度が高いことから、ブラシ研磨などの方法によっても除
去することができる。

【００１７】(5)次に、離型材３から片面回路基板５
ａ、５ｂをそれぞれ分離した（図２）。このとき、離型
材３はアルミベースフィルムの表面にエポキシ樹脂が塗
布され、さらにシリカ等のマット剤が添加されて粗化さ
れて、離型材３とプリプレグ１との密着強度が所望の値
となるよう制御されているため片面回路基板５ａ、５ｂ
の分離は比較的容易に行えた。

【００１８】また、前記離型材は熱プレスに用いられる
鏡面板よりも熱膨張率が大きい材料であり、且つ、比較
的強度のある材料であるアルミニウムを用いたため離型
材側（離型材と密着している部分）の基材の硬化収縮の
進行が半田箔側（半田箔と密着している部分）とほぼ同
様に抑えられ、両者（片面回路基板５ａ、５ｂと離型材
３）を分離した後、各片面回路基板に後工程に支障をき
たすような大きな反りは発生しなかった。

【００１９】更に、本実施例の３層サンドウイッチ構造
の半田張積層板５を用いることにより、従来別々に回路
形成を行っていた片面回路基板５ａ、５ｂが２枚同時に
回路形成でき、生産性の向上が可能となった。

【００２０】(6)次に、通常の製造方法によって形成さ
れたプリント配線板１０の導体回路形成面側と、先に分
離して形成した片面回路基板５ａあるいは５ｂの半田パ
ターン７形成面側とを対向して位置合わせして積層し
（図３−イ）、適切な荷重を付加しながら半田パータン
７を構成している半田の溶融温度以上の温度にてリフロ
ーし（図３−ロ）、冷却したのちに基材８を除去するこ
とによってプリント配線板１０の所望の導体回路に対し
て半田バンプ１１を形成した（図３−ハ）。

【００２１】このように形成された半田バンプ１１は、
半田パータン７を構成している半田の溶融温度以上の温
度にてリフローし、その状態を保持しながら冷却してい
るので、半田バンプ１１上面が基材８によって平坦化さ
れており、後にＩＣチップなどを載置接続する際に極め
て都合がよい。また、本発明の方法によって形成された
半田バンプ１１は、均一な厚みの半田箔２を写真法によ
ってエッチング形成してあるのでその形状も均一である
ことから、得られる半田量も極めて均一な物となってい
る。このことからも、後にＩＣチップなどを載置接続す
る際に極めて都合がよい。

【００２２】なお、本発明は以下のように具体化するこ
ともできる。 （１）上記実施例では離型材３をアルミニウムを基材と
したが、代わりに、ステンレス製の鏡面板４よりも熱膨
張率の高い材料を用いることができる。例えば、鉛（熱
膨張率：２９×１０^-6／℃）等の金属、ガラス・エポキ
シ樹脂の両面にステンレス箔を張りつけた物、ガラス・
エポキシ樹脂の両面にテフロン等のフッ素樹脂からなる
離型フィルムを張りつけた物。なお、離型材３にガラス
・エポキシ樹脂を使用する場合には、剛性を得るために
多少厚く（０．５ｍｍ以上が好ましい）する必要があ
る。ガラス・エポキシ樹脂の熱膨張率は２０×１０^-6／
℃〜３０×１０^-6／℃で、フッ素樹脂の熱膨張率は３０
×１０^-6／℃〜５５×１０^-6／℃であるので、これれら
を勘案して各々の厚みを決定するとよい。

【００２３】（２）鏡面板４の半田箔２と接触する面を
所定の曲率を有する凸面形状とし、離型材３の両面を鏡
面板４の凸面形状と一致する凹面形状として、加熱プレ
ス時において離型材３と接触する側のプリプレグ１を円
弧状に引き伸ばすようにしてもよい。このようにすれ
ば、プリプレグ１が硬化収縮する際にその硬化収縮が抑
えられた状態となり、上記実施例と同様に反りを抑える
ことができる。この場合、離型材３はプリプレグ１と接
触する側に従来と同様の離型フィルム（テドラー等）が
存在するのが好ましい。又、鏡面板４の凸面形状及び離
型材３の凹面形状は、プリプレグ１のガラス繊維を曲げ
る方向に湾曲した形状である必要がある。

【００２４】（３）離型材３の厚さを任意に変更しても
よい。なお、厚さの範囲は、離型以前に半田張積層板を
切断加工するこ材料材料コストなどを勘案し、４０μ〜
２５０μであることが好ましい。製造する上で最適な範
囲は４０μｍ〜１００μｍである。

【００２５】（４）鏡面板４の材質を他の種類、例えば
ＪＩＳ規格：６３０〜６３５、６５０〜６５３等のステ
ンレスとしてもよい。 （５）加熱プレスの条件を任意に変更してもよい。プレ
ス圧力を変更する場合、最初のプレス（予備プレス）の
圧力は０〜２０ｋｇｆ／ｃｍ² が好ましく、２回目のプ
レスの圧力は２０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ² が好ましい。

【００２６】上記実施例から把握できる請求項に記載し
た以外の技術思想について、以下にその効果とともに記
載する。

【００２７】（１）離型材として、アルミニウムベース
フィルムの表面にマット剤を含む熱硬化性樹脂を塗布す
ることにより粗化したものを用いた。このようにすれ
ば、基材との離型性及び多層板形成時における片面配線
板と基材との密着性が良好となる。

【００２８】（２）鏡面板の半田箔と接触する面を所定
の曲率を有する凸面形状とし、離型材の両面を鏡面板の
凸面形状と一致する凹面形状とした。このようにして
も、基板の反りを極力抑えることができる。

【００２９】（３）離型材を熱硬化性樹脂含浸基材の両
面に金属箔を張りつけて、その熱膨張率を鏡面板の熱膨
張率よりも大きくした片面回路基板の製造方法。このよ
うにしても、基板の反りを抑えることができる。

【００３０】（４）離型材を熱硬化性樹脂含浸基材の両
面にフッ素樹脂を張りつけて、その熱膨張率を鏡面板の
熱膨張率よりも大きくした片面回路基板の製造方法。こ
のようにしても、基板の反りを抑えることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればプ
リント配線板に対して、均一な量および厚みで、且つ、
均一な錫／鉛合金の組成比の半田被膜を形成することが
できて、半導体素子や各種パッケージや電子部品を半田
付けによって搭載接続するに適したプリント配線板を簡
単に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の半田張積層板を形成する工程を示す
模式図である。

【図２】 本発明の半田張積層板を分離した状態を示す
模式図である。

【図３】 本発明のバンプを形成する工程を示す模式図
である。

【符号の説明】

１…プリプレグ ２…半田箔 ３…離型
材 ４…鏡面板 ５…半田張積層板 ７…半田
パターン ８…基材 ９…ソルダーレジスト １０…配
線板 １１…バンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表層の導体回路に半田層を設けたプリント
   配線板を製造するに当たり、以下の工程を含んでなるこ
   とを特徴とするプリント配線板の製造方法。 (1)圧延して形成された半田箔と硝子クロスおよび熱硬
   化性樹脂から成るプリプレグとを積層して一体化して、
   半田張積層板を形成する工程、(2)前記半田張積層板の
   前記半田箔表面にエッチングレジストを形成した後に、
   該半田箔をエッチング除去して所望の半田パターンを形
   成する工程、(3)前記半田パターンをブラシ研磨あるい
   は超音波洗浄する工程、(4)所望の半田パターンを形成
   した半田張積層板をその導体回路および半田パターン側
   を内側にして位置合わせして積層し、前記半田箔の溶融
   温度以上にて加熱処理する工程。
2. 【請求項２】前記半田張積層板は、離型シートの両側に
   前記プリプレグを介して前記半田箔を積層し一体化し、
   次いで、両面同時に半田パターンを形成した後に、前記
   離型シート界面にて離型分離したものであることを特徴
   とする請求項１に記載のプリント配線板の製造方法。