JPS60149192A - プリント配線板のはんだ付け方法 - 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】 本発明は、プリント配線板のはんだ付は方法に係り、特
にリードレスの端子（電極）を有する電気素子のチップ
部品をプリント配線板のはんだ付はランドにはんだ付け
するはんだ付は方法において、はんだ付けをする前工程
でチップ部品をプリント配線板の所定位置に仮固定する
ためにフラックスをはじめにスクリーン印刷により塗布
し、このフラックスの粘着力によりチップ部品を仮固着
するようにしたものに関する。

一般にプリント配線板は、積層板の表面に張り付けた銅
箔を電気回路にしたがってエツチングして回路パターン
を形成し、このパターンに抵抗、コンデンサー等の電気
部品を取り付けられるようにしたものである。これらの
電気部品を取り付けるにはその端子を上記回路パターン
のはんだ付はランドにはんだ付けすることにより行なわ
れる。

この場合プリント配線板の電気部品を取り付ける反対側
に回路パターンが形成されていてはんだ付はランドがあ
るものと、プリント配線板の電気部品を取り付ける側に
回路パターンが形成されていてはんだ付はランドがある
いわゆる平面実装のものがある。

この平面実装のものでは厚［％　Ｉ　Ｃ回路基板、銅張
り積層板のようなプリント配線板に電気素子のチップ部
品を搭載することが行なわれている。このプリント配線
板は、例えば第１図に示すように、基板ａに銅箔からな
るはんだ付はランド１と１゛、２と２”、３と３゛が各
一対一組となって形成され、これら以外の基板１の表面
には絶縁液ＦｉｔＭ！！４が設けられたものである。こ
のプリント配線板に上記チップ部品をはんだ付けするに
はつぎのような方法が知られている。

その１つはフローソルダーによるはんだ付は方法で、こ
れは第２図に示すように■プリント配線板をチップ部品
装着装置に搬入し、■このプリン１〜配線板の例えばは
んだ付はランド１，１゛の間の絶縁波＠股上に接着剤を
スクリーン印刷方式あるいはディスペンサ一方式で塗布
し、■ついでチップ部品を供給してこの接着剤で保持し
、この後加熱あるいは紫外線を照射して接着剤を硬化さ
せることによりチップ部品を仮固定し、さらに必要に応
じてリード端子を有する電気部品を装着する。

■ついでプリント配線板を裏がえしにしてフラックスを
塗布し、このフラックスを塗布したもの−をはんだ供給
装置から噴出される溶融はんだにチップ部品を接触させ
て通過させ、■チップ部品の電極を所定のはんだ付はラ
ンド１，１゛にはんだ付けするものである。この方法は
、大量生産に適しているが、はんだ付けする部分が噴流
はんだに接触される結果、プリント配線板に対するチッ
プ部品の実装密度が高くなり第１図のはんだ付はランド
１．２．３及び１′、２′、３°の相互の間の間隔りが
小さくなると、はんだ付かず、過剰はんだ盛り、隣接チ
ップ部品間がつながるはんだブリッジ等のはんだ付は不
良が発生する。この不良は人力により修正されるので、
その人力による修正工程の工数が多くなり実装密度の高
いプリント配線板のはんだ付けには使用できないという
問題がある。そこで、このような問題のないリフロ一方
式のはんだ付は方法も用いられている。

このリフロ一方式の１つの方法は、第３図に示すように
■回路パターンを形成したプリント配線板を用意し、■
この配線板のはんだ付はランドに予めはんだメッキを施
しておき、■このメッキを施した側のプリント配線板の
全面にｌａｌスプレー法又は（ｂ１発発泡法よりフラッ
クスを塗布し、■ついでチップ部品を所定の位置に供給
し、■加熱炉を通してはんだメッキを再溶融してチップ
部品をはんだ付はランドにはんだ付けするものである。

また、リフロ一方式の他の方法としては図示省略したが
、はんだ付はランドにチップ部品を供給した後フラック
スを塗布し、このフラックスの塗布されたはんだ付はラ
ンドにはんだを供給して溶融しはんだ付けする方法があ
る。これらの方法では、液状フラックスが塗布されてチ
ップ部品あるいは後に供給されるはんだが濡らされるが
、この濡れによるチン１９８品及びはんだの固着力は小
さい。

ずなわぢこのフラックスの塗布をフラックスを噴流させ
てその頂部に接触させるフロ一方式で行なうときは、塗
膜の膜厚が厚くなって一定にならず、また速乾性の溶剤
を使用してみても塗布時のプリント配線板上の流れを良
く防止出来ないので、塗膜の膜厚が厚くかつ不均一にな
る。そのためこの塗膜が薄くてその一定化が容易な例え
ば第２図に示すようなスプレー法あるいはフラックスを
発泡させ°ζ泡を塗布する発泡法のいずれかが使用され
るが、いずれも最大１０μの薄膜であるので上記チップ
部品あるいははんだを良くプリント配線板につなぎとめ
ることができない。また、この塗膜の粘着力を増大する
ために乾燥の遅い溶剤を使用してみても今度はフラック
スの流れが住じ塗膜の膜厚を一定にすることができない
ため溶剤は速乾性のものを使用せざるを得ずこの溶剤の
選択の点からも上記固着力を増大出来ない。また、フラ
ックスの樹脂に高軟化点のものを用いてその塗布膜の粘
着力を増すようにしても今度はフラックスをスプレーや
泡ムこしにくいという問題が起こり、結局塗布されたフ
ラックスの粘着力を大きく出来ない。

このようにチップ部品及びはんだの固着力が小さいと、
はんだ付けの工程で搬送されるとき振動でチップ部品あ
るいははんだが動き、位置すれを起こすことがあり、所
定個所にはんだ付けできない不良品を発生することがあ
る。また、プリント配線板の両面にチップ部品をはんだ
付けするようなものの場合にははんだを炉のなかで同時
に溶融してはんだ付けするので下側になるチップ部品及
び後に供給されたはんだはプリント配線板に繋ぎとめら
れなければならないが、上記のフラックスの固着力では
これらを支えることはできず、このような場合には第２
図に示すように接着剤で仮固定するか、他の機械的補助
手段をとらなければ成らず、多数個の部品のはんだ付け
には不向きである。

また、全面にフラックスが供給されるため、はんだ付は
時に溶融されたフラックス膜の周囲のフラックス膜によ
り溶融はんだが引っ張られて動き易く、所定の位置に部
品がはんだ付けされない等の不良が発生ずる。

上記チップ部品及びはんだの固着力を大きくして上記リ
フロ一方式によるはんだ付けができるものとしては、は
んだペースト（フラックスを含むクリーム状はんだペー
スト）による方法がある。

これは、第４図に示すように、■プリント配線板をはん
だ付は装置に搬入し、■このプリント配線板の例えばは
んだ付はランド１．１′にはんだペーストを例えばシル
クスクリーン印刷あるいはディスペンサ一方式により塗
布し、ついで■チップ部品をその電極が上記塗布したは
んだペースト上に位置するように供給してこのはんだペ
ーストの粘着力でチップ部品を仮固定し、■これを加熱
炉に導いて上記塗布したはんだペーストを溶融してチッ
プ部品と所定のはんだ付はランド１，１゛をはんだ付け
するものである。しかし、クリーム状はんだは、これに
含まれるはんだ粉末が１５０μ以下の微粒子であって、
その保管時あるいは使用時に酸化を受けやすく、この酸
化を受けたはんだ粉末ははんだ付は時のはんだ溶融時に
他の酸化されないはんだ粉末と合体せず、遊離してはん
だポールとなってフラックス残渣とともに流れ出し回路
をショートさせるという問題がある。そのためはんだ付
は後にはんだボールを除去する目的でフラックス残渣の
洗浄を行う必要があり、それだけ作業工程が増加してコ
スト高になっている。それのみならず、このはんだペー
スト印刷法では例えば第１図のはんだ付はランド１，１
゛の間隔が０．２ｍｍのように小さくなると、はんだペ
ーストには多量のはんだ粉末が含まれているので両者に
印刷したはんだペーストがくっつき、所定の部分のみに
はんだペーストを供給するといういわゆる解像力に欠け
、そのままはんだ付けすると回路の短絡を起こすという
問題もある。なお、固体粒子を多く含むインキをシルク
スクリーン印刷すると固体粒子がスクリーンの画線部か
らはみ出て印刷される傾向がある。

これらのことから、リフロ一方式の特長を生かしかつ第
２図で示したような接着剤を使用しないで従来のりフロ
一方式と同じ工程数の製造法でチップ部品をはんだ付け
する方法の開発が望まれていた。

したがって、本発明は、従来、チップ部品あるいははん
だをそのはんだ付は時まで良く固着するには接着剤を使
用しなければならず、これを用いないときはこれらの位
置ずれが起こる危険がありはんだ付は不良を生じること
がある点を改善するために、フラックスをスクリーン印
刷により供給し、これにより厚くかつ一定膜厚のフラッ
クス塗布膜の形成を可能にしてその粘着力の向上を図り
片面実装のもののみならず両面実装のもののはんだ付け
を接着剤を用いることなく行えるようにするとともに、
フラックスを必要個所のみに供給することを可能にして
チップ部品の位置ずれを防止するとともにフラックス膜
の洗浄の工程の作業能率を向上させその完全も期せられ
るようにしたものでる。

そのために、本発明は、リードレスの電気部品をプリン
ト配線板のはんだ付はランドに仮固定し予め供給され又
は後に供給されたはんだを溶融することによりはんだ付
けする方法において、プリント配線板の上記リードレス
の電気部品を取り付ける側にはんだ付は用フラックスを
スクリーン印刷により塗布し、この塗布された塗膜にこ
の塗膜の粘着力により上記リードレスの電気部品を仮固
定し、この後はんだを溶融させてはんだ付けすることを
特徴とするものである。

本発明において、スクリーン印刷とは、シルクスクリー
ン印刷およびこれに類するもののみならず、メタルマス
クを用いた印刷も含まれる。このようなスクリーン印刷
は印刷であるので膜厚を一定にできるとともに、２，０
００〜１００．０００センチポイズの粘稠なフラックス
を用いてこれを印刷でき、そのためフラックスの溶剤量
が少なくてよいので塗布膜を厚くできるのみならず、塗
布時のプリント配線板上でのフラックスの流れも抑制で
きる。

このスクリーン法による膜厚としては例えば５ないし５
００μの範囲で選択でき、膜厚が厚くなるとその粘着力
を増すのでその値を大きく維持することができる。この
膜厚は好ましくは２０ないし３００μである。このよう
にフラックスを粘稠にできると流れ難いので多くの溶剤
を含めても印刷したとき流れない所定の粘度にすること
ができ、これに高沸点溶剤を用いると、その粘着力を例
えば１０時間から１週間も維持できる。このように粘稠
なフラックスを用いることができるので、フラックスに
含まれる樹脂は軟化点の高いものを用いることができる
。一般に軟化点の高い樹脂は高分子量であるので溶液粘
度も高くなり、その溶液塗布膜の粘着力も大きくなる。

このフラックス塗布膜の粘着力を大きくするには、これ
らのほかにさらにフラックスの成分である例えばロジン
のような樹脂成分の種類や活性剤の種類及びこれらの添
加量を変えることにより調整することができる。

このような粘着力の大きいフラックス塗膜ははんだメッ
キした上にこれを塗布してチップ部品を供給しはんだ付
けしてもよいし、銅箔のはんだ付はランドにフラックス
膜を形成してからチップ部品を供給して例えばはんだポ
ールを供給してはんだ付けしてもよい。これらはプリン
ト配線板の片面実装のもののみならず、両面実装のもの
にも適用できる。またこのスクリーン印刷はプリント配
線板の全面に形成してもよいし、あるいは後にフラック
スの洗浄を必要とするようなものにははんだ付は必要個
所のみに塗布することもできる。

このようにフラックス膜を形成したのちはんだメッキの
場合はそのまま加熱し、後にはんだを供給する場合には
例えばはんだポールを供給してこれを加熱すると、この
加熱が例えば５秒ないし１０秒になるので溶融はんだに
接触したフラックス膜は流れてはんだがはんだ付はラン
ドの銅箔にはんだ付けされることになる。

次に本発明の実施例を第５図ないし第８図に基づいて説
明する。

実施例１ 第５図において、（１１１１はプリント配線原板で、こ
のプリント配線原板は１．６１真の厚さの銅張り紙フェ
ノール積層板からなり、この原板にはエツチング法によ
り長さ２ｍ、幅２鶴のはんだ付はランド１３．１３　’
がその間隔１鳳鵬で設けられ、（２）プリント配線板１
２が形成されている。（３）このプリント配線板全面に
下記フラックスを膜厚が約５０μｍになるようにシルク
スクリーン印刷を行った。

重合ロジン　６５重量％ ジエチルアミン塩酸塩（活性剤）　１重量％ブチルセロ
ソルブ（溶剤）３３重量％ シリコン樹脂（添加剤）　１重量％ このフラックスの粘度は１００ボイズであった。

（４）このフラックスを印刷供給した後角形のチップ抵
抗器１４（長さ３．２鰭、幅１．６鮪、厚さ０．５鶴）
を上記はんだ付はランド１３．１３　’　の所定位置に
置きフラックス塗膜の粘着力で仮固定した。（５）つい
ではんだポール１５．１５’　をはんだ付はランド１３
゜１３゛上のフラックス膜上に供給し、これに付着させ
る。この状態で、回転自在の多数のローラ上を移動する
ベルトに載せてプリント配線板１２を２ｍ／ｎｕｎの速
度で移動させてみたが上記チップ部品１４及びはんだポ
ール１５．１５゛　は脱落しなかった。この状態で１３
０℃、３分間温風により加熱しフラックス塗膜の乾燥を
行った。これにより上記チップ部品１４及びばんだポー
ル１５．１５°はプリント配線板１２に固着される。そ
の結果プリント配線板に振動を与えてもこれらのものは
脱落しなかった。この後（６）赤外線を照射しはんだポ
ールを溶融させ、冷却させた。このようにしてはんだ付
けがなされたが、はんだ付はランドのはんだはランド１
３．１３”及びチップ部品１４の電極部に良く流れ良好
なはんだ付けができた。

実施例２ 第６図において、（１）２１は１．６鶴の銅張りガラス
エポキシ積層板に、エツチング法により長さ２鶴、幅２
鶴のはんだ付はランド２２．２２　’を間隔０．５態で
設けたプリント配線板である。（２）このプリント配線
板２１のはんだ付はランド２２．２２　’　にタムラ化
研株式会社製フランクスＣＦ−２２０Ｖ　（ロジン系液
状フラックス）を用い２５０℃、３秒間浸漬はんだ付け
を行い、はんだ付はランド２２．２２　’　に予備はん
だ付；を層２ｓ、２３゛　を形成し、この後上記フラン
クスの残渣をトリクロルエチレンで洗浄した。予備はん
だ付は層２３．２３゛　の厚さは１〜２鶴であった。

（３）プリント配線板の予備はんだ付けＭ２３．２３゛
及びこれらの間に実施例１と同様のフラックスをスクリ
ーン印刷法により約５０μｍの膜厚になるように印刷供
給した。（４）ついで実施例１と同様のチップ部品２４
を供給しその電極及びその間のボディを上記（３）のフ
ラックスの粘着性により仮固定した。

この後（５）プリン１−配線板２１を赤外線照射装置を
有するベルト式はんだリフロー装置により加熱し、はん
だを溶融させ、冷却させた。このようにしてはん、だ付
けがなされたが、はんだ付はランドのはんだはランド及
びチップ部品の電極部に良く流れ良好なはんだ付けがで
きた。

実施例３ 第７図において、（１１３１は０．８鶴厚さの銅張り積
層板の両面にエツチング法により長さｌ　ｍｓ、幅２鰭
のはんだ付はランド３２，３２°及び３３．３３　’　
を間隔２．５龍でそれぞれ設けたプリント配線板である
。

（２）このプリント配線板３１の片面のはんだ付はラン
ド３２．３２　’にタムラ化研株式会社製はんだペース
ト５ｓ−３２２０Ｐ　（はんだ８５重量％、ロジン１０
重量％、ブチルセロソルブ５重量％）をメタルマスク法
により膜厚的５０μｍの厚さになるように印刷供給し　
・た。この後赤外線を照射してはんだを溶融し、冷却し
、予備はんだ付は層３４．３４゛　を形成した。同様に
プリント配線板３１の反対側のはんだ付はランド３３．
３３　’にも上記はんだペーストを印刷後溶融し、冷却
し予備はんだ付は層３５．３５゛を形成した。

この後はんだペーストに含まれているフラックスの残渣
をトリクロルエチレンで洗浄した。（３）上記プリント
配線板３１の上記片面のはんだ付は層３４．３４及びそ
の間にシルクスクリーン法により実施例１と同様のフラ
ックスを印刷供給した後、（４）実施例１と同様のチッ
プ部品３６を実施例１と同様に供゛給し、さらに１５０
℃、１分間温風により加熱した。

これによりチップ部品はフラックスにより固着され、プ
リント配線板を振動しても脱落しなかった。

（５）つぎにプリント配線板３１を反転し、（６）上記
反対側のはんだ付は層３５．３５”にも上記（３）と同
様にフラックスを塗布してから、（７）チップ部品３６
′を供給し固着した。（８）この後プリント配線板３１
を反対側が上側になるように適宜手段で支持し、実施例
１と同様のベルト式リフロー炉により上下から加熱を行
って両面のはんだを同時に溶融し、冷却してはんだ付け
をおこない、　はんだ付はプリント配線板を得た。この
ようにしてはんだ付けがなされたが、はんだ付はランド
のはんだはランド及びチップ部品の電極部に良く流れ良
好なはんだ付けができた。

実施例４ 実施例１において、フラックスをはんた付はランド１３
．１３　’　とその間にのみ印刷供給した以外はこの実
施例と同様に操作した。この結果はんだ付けは実施例１
と同様に良好であった。特にこのように部分的にフラッ
クス膜を形成すると、プリント配線板全面にフラックス
膜が形成された場合にははんだが溶融してこのはんだに
接触しているフラックスが溶融し周囲に押しのけられる
ときその周囲のフラックス膜は溶融したはんだを引っ張
るのではんだが所定位置からずれ易くチップ部品の位置
ずれが起こり易いが、このようなことを起こり難くする
。そのためこのフラックスを部分的に供給するとはんだ
付けが所定位置で強固になされる。

実施例５ 実施例１において、フラックスを印刷供給後チップ部品
を供給した後、フラックスを乾燥しないではんだを溶融
させ、冷却させても実施例１と同様にはんだ付けは良好
であった。

実施例６ 実施例３　（第７図）において、その（３）で５４４ｒ
ｔん・に付ｈｌ／＠３４．３４”にのみフラックスを部
分印刷し、これらのランド間には第８図のように接着剤
３７をデスペンサー法により供給し、ついでフラットバ
ンクＩＣ（ＩＯＸＩＯＭ）のチップ部品３８を第８図の
ように供給し、紫外線と赤外線を併用して上記接着剤を
硬化させた。つぎに図示省略したが、プリント配線板の
反対側にも上記と同様にチップ部品を接着剤の硬化によ
り仮固定した。この後実施例３と同様にはんだを溶融し
、冷却してはんだ付けを行なった。この結果はんだ付は
時に下側になったチップ部品の脱落もなく良好なはんだ
イ１けができた。なお、上記フラットパックＩＣを実施
例３と同様にはんだ付けしたところ下側になって搬送さ
れたチップ部品ははんだ溶融時に脱落した。

なお、実施例１において供給されるはんだははんだボー
ルのみならず、ディスク、棒状の粒状にしたものも用い
られ、その供給されるはんだの量ははんだ付けされるチ
ップ部品の電極の大きさやプリント配線板のはんだ付は
ランド面積に合わせて適切な量が選択される。また、実
施例２において、はんだペーストを用いずはんだ付はラ
ンドにはんだメッキ法、ローラコーディング法、あるい
はホットエアレベリング法により予備はんだ層を形成し
ても良い。このはんだ厚さはチップ部品の形状、はんだ
付はランド面積によっても異なるが１０μ以上が望まし
い。また、上記いずれの実施例においても、はんだ付は
時のはんだの溶融のための加熱は、赤外線以外にもレー
ザ、熱伝導あるいは熱対流でもよく、さらにチップ部品
やプリント配線板に耐熱性がない場合にははんだ付は部
分のみを加熱することによりはんだを溶融するようにし
ても良い。

上記はチップ部品のはんだ付けについて述べたが、これ
に限らず、半導体テープキャリアと回路導体との接続、
フラットパックＬＳＩやＩＣと回路導体との接続にも適
用できる。

以上説明したように、本発明によればスクリーン印刷に
よりフラックスを供給するようにしたので、フラックス
の塗膜は厚くできるのみならず、一定の厚さにすること
ができ、さらに高沸点溶剤を用いることができるのでそ
の粘着力を太き（かつ長く維持することができる。この
ため、プリント配線板に例えばチップ部品を片面実装す
る場合のみならず、両面実装する場合でも接着剤を用い
ることなくチップ部品及び後に供給される例えばはんだ
ボールをはんだ付けに支障がない程度に良く仮固定でき
、従来の接着剤を用いる場合に比べて工程の短縮をする
ことができる。また、これをリフロ一方式のはんだ付け
の際行えば従来の噴流はんだを使うもののようなトラブ
ルもなく、製品の信頼性を向上する。また、リフロ一方
式ではんだ付けを行なうときのフラックスの解像力も高
いので特に実装密度の高いチップ部品のはんだ付けに適
する。またフラックスの部分印刷によりチップ部品のは
んだ付は位置をプリント配線板の移動により変動しない
ようにして所定の位置に正確なはんだ付けを行なうこと
ができる。このようなことはチップ部品のはんだ付けの
みらず他の部品のはんだ付けにも用いられ、電子機器の
軽量化、薄型化、短小化、小型化に対応できるはんだ付
けを行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はチップ部品をはんだ付けするプリント配線板の
一部を示す平面図、第２図は従来の噴流はんだによるは
んだ付は工程を示す説明図、第３図は従来の一リフロ一
方式のはんだ付けの工程を示す説明図、第４図は他のり
フロ一方式のはんだペーストを用いた場合のはんだ付は
工程を示す説明図、第５図は本発明の第１の実施例の工
程説明図、第６図はその第２の実施例の工程説明図、第
７図はその第３の実施例の工程説明図、第８図はその第
４の実施例の一工程の説明図である。 図中、１２．２１．３１はプリント配線基板、１．１゛
１３．１３”、２２．２２”、３２．３２’　、３３．
３３”ははんだ付はランド、１４．２４．３６．３６’
　、３Ｂはチップ部品である。 昭和５９年０１月１４日 特許出願人　石井銀弥 第１図 １ 第２図 第３図 第５図　第６図 第７図 第８図 手続補正書動式） 昭和５９年０５月１５日 特許庁長官−若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第４２６１号 ２、発明の名称 プリント配線板のはんだ付は方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 埼玉県所沢市緑町３丁目１３番８号 石井銀弥 埼玉県狭山市大字北入曾１３３６番地 宮野山廣 ４、代理人■１０５ ６、補正の対象 「図面」 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）リードレスの電気部品をプリント配線板のはんだ
   付はランドに仮固定し予め供給され又は後に供給された
   はんだを溶融することによりはんだ付けする方法におい
   て、プリント配線板の上記り−ドレスの電気部品を取り
   付ける側にはんだ付は用フラックスをスクリーン印刷に
   より塗布し、この塗布された塗膜にこの塗膜の粘着力に
   より上記リードレスの電気部品を仮固定し、この後はん
   だを溶融させてはんだ付けすることを特徴とするプリン
   ト配線板のはんだ付は方法。