JP2000124600A - 半田付評価テストボードと半田付評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スルーホール間隔、スルーホール径及びラン
ド径に対する半田上がり特性の評価が可能な半田付評価
テストボードを提供する。 【解決手段】 隣接スルーホール１６の間隔とランド１
５の径を次第に変えたテストパターン形成領域２ａ、基
板をベタランドとし、隣接スルーホール１６の間隔を次
第に変えたテストパターン形成領域２ｂ、スルーホール
１６の径を次第に変えた第２のテストパターン形成領域
３、同一間隔で所定径のスルーホール１６を配列した全
面判定領域５に、同一条件で半田付のテスト処理を行
い、各テストパターン形成領域の半田上がりを評価し、
所望の半田上がりに必要なスルーホールピッチ、ランド
１５の径、スルーホール１６の径による半田上がりの影
響を定量的に検知し、多数の同一条件のスルーホールの
半田上がりの均一性を全面で確認し、プリント配線基板
に半田付に最適な熱条件を設定する半田付のデータの取
得が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半田付のテスト処
理を行って、テスト処理の結果の評価を行う半田付評価
用テストボードと、半田付のテスト処理を行い、テスト
処理の結果の評価を行う半田付評価方法とに関する。

【０００２】

【従来の技術】ノート型パソコンに代表されるように、
情報処理端末装置の小型・薄型化が進むと共に、その製
造過程において、半導体素子や電子部品のプリント配線
基板への高密度実装の技術が要求されている。プリント
配線基板に対する半導体素子や電子部品の実装では、半
田付時の半田ペーストによる接続を行う場合には、リフ
ロー炉で、例えば接続部分のピーク温度が２４０゜にな
るような加熱が必要であるが、実装方式によっては、こ
のリフロー炉加熱工程を複数回実行することがある。そ
して、リフロー炉加熱の後に、フローソルダーによる半
田接続処理が実行されるので、半田接続部分には、耐熱
性が厳しく要求され、特に、銅部分表面の酸化の度合
い、プリフラックス熱特性については、要求が次第に厳
しくなる傾向にある。

【０００３】このような熱特性の判定のためには、リフ
ロー炉加熱後のフローソルダーによる半田付特性（半田
上がり特性）を確認することが必要になる。そこで、従
来は、図４に示すように、半田上がり特性評価のための
テストパターンが形成された半田付評価テストボード１
０が使用されている。この半田付評価テストボード１０
には、それぞれ１０４個のスルーホール１２が等間隔で
配列されたスルーホールグループ１３ａ〜１３ｅが、検
査時の計数の便を考慮して所定の間隔を保持して配設さ
れている。この半田付評価テストボード１０に対して、
所定の加熱と半田付けのテスト処理が行われ、この処理
後に各スルーホールグループ１３ａ〜１３ｅに対して、
スルーホール１２の半田上がりが完全か否かの視覚検査
が行われ、各スルーホールグループ１３ａ〜１３ｅごと
に、半田上がりの完全なスルーホールの数が計数され
て、半田上がりの状態が定量的に検査される。

【０００４】図５は、従来の半田付評価テストボード１
１の他の例であり、この場合には、観察数を増加させる
ために、６４８個のスルーホール１２が等間隔に配列さ
れている。この場合も、半田付評価テストボード１１に
対して、所定の加熱と半田付けのテスト処理が行われ、
この処理後に全面について、スルーホール１２の半田上
がりが完全か否かの視覚検査が行われ、半田上がりの完
全なスルーホールの数が計数されて、半田上がりの状態
が定量的に検査される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、半田上がり率
は、スルーホール部分の熱保持容量と放熱特性とに影響
することが知られ、スルーホール部分の熱保存容量と放
熱特性は、スルーホールの間隔、スルーホールの径及び
ランドの径に大きく依存することが明らかにされてい
る。ところで、前述の従来の半田付評価テストボード１
０、１１を使用しての半田付特性の検査では、所定の間
隔と所定の径のスルーホールについての半田上がりの評
価が定量的に行われ、半田上がり率が１００％以下の場
合には、半田付特性を段階的に判定することができる
が、半田上がり率が１００％になると、実際の半田上が
り特性を判定することはできない。また、従来の半田付
評価テストボード１０、１１では、スルーホールの間隔
が密で、この面では必要以上に厳しい評価が行われる傾
向にあり、さらに、スルーホールの径及びランドの径に
対する半田上がりの影響を把握することはできない。

【０００６】本発明は、前述したようなこの種の半田付
評価テストボードによる半田上がり特性の評価の現状に
鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、スルー
ホールの間隔、スルーホールの径及びランドの径に対す
る半田上がり特性の評価を行うことが可能な半田付評価
テストボードを提供することにある。また、本発明の第
２の目的は、スルーホールの間隔、スルーホールの径及
びランドの径に対する半田上がり特性の評価を行うこと
が可能な半田付評価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】前記第１の目的を達成す
るために、請求項１記載の発明は、プリント配線基板
に、ランドとスルーホールとからなる接続部が複数組配
列されたテストパターンが形成され、前記接続部に対し
て半田付のテスト処理が行われ、該テスト処理の結果に
基づいて、半田付処理の評価を行う半田付評価テストボ
ードであり、前記複数組の接続部が、前記テストパター
ンの配列方向に、隣接するスルーホールの間隔と前記ラ
ンドの径とが、次第に拡大されて配列されたテストパタ
ーン形成領域を有することを特徴とするものである。

【０００８】同様に前記第１の目的を達成するために、
請求項２記載の発明は、プリント配線基板に、ランドと
スルーホールとからなる第１の接続部の複数組で形成さ
れる第１のテストパターンと、前記プリント基板に直接
形成されるスルーホールからなる第２の接続部の複数組
で形成される第２のテストパターンとがそれぞれ配設さ
れ、前記第１の接続部及び前記第２の接続部に対して半
田付のテスト処理が行われ、該テスト処理の結果に基づ
いて、半田付処理の評価を行う半田付評価テストボード
であり、前記第１のテストパターンの複数組の第１の接
続部が、前記第１のテストパターンの配列方向に、隣接
するスルーホールの間隔と前記ランドの径とが、次第に
拡大されて配列された第１のテストパターン形成領域
と、前記第２のテストパターンの複数個の第２の接続部
が、前記第２のテストパターンの配列方向に、前記スル
ーホールの径が、次第に拡大されて配列された第２のテ
ストパターン形成領域とを有することを特徴とするもの
である。

【０００９】前記第２の目的を達成するために、請求項
３記載の発明は、プリント配線基板に、ランドとスルー
ホールとからなる第１の接続部の複数個で形成され、前
記スルーホールの隣接間隔と前記ランドの径とが、前記
第１のテストパターンの配列方向に次第に拡大された第
１のテストパターン形成領域と、前記配線基板に直接形
成されるスルーホールからなる第２の接続部の複数組か
らなり、前記スルーホールの径が、前記第２のテストパ
ターンの配列方向に次第に拡大された第２のテストパタ
ーン形成領域とを形成するテストパターン形成ステップ
と、前記第１のテストパターン形成領域と、前記第２の
テストパターン形成領域に対して、半田付のテスト処理
を行う半田付処理ステップと、該半田付処理ステップで
処理された半田付処理の評価を行う半田付評価ステップ
とを有することを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を、半田付評価テ
ストボードに係る一実施の形態に基き、図１ないし図３
を参照して説明する。図１は本実施の形態の構成を示す
説明図、図２は図１の第１のテストパターン形成領域の
構成を示す説明図、図３は図１の第２のテストパターン
形成領域の構成を示す説明図である。

【００１１】本実施の形態では、図１に示すように、半
田付評価テストボード１の中央部から下部にわたって、
テストパターン形成領域２ａ及びテストパターン形成領
域２ｂからなる第１のテストパターン形成領域２が設け
られており、テストパターン形成領域２ａには、ランド
と所定径のスルーホールとからなる接続部の複数組が配
列され、それぞれの接続部のランド径と隣接するスルー
ホール間隔とが、配列方向に次第に変化させてある。ま
た、テストパターン形成領域２ｂには、半田付評価テス
トボード１をランドとする所定径のスルーホールからな
る接続部の複数組が配列され、それぞれの接続部の隣接
する所定径のスルーホールの間隔が、テストパターン形
成領域２ａと同一に、配列方向に次第に変化させてあ
る。

【００１２】この第１のテストパターン形成領域２の上
方には、第２のテストパターン形成領域３が設けられて
おり、この第２のテストパターン形成領域３には、スル
ーホールからなる接続部の複数組が、隣接するスルーホ
ール間隔を所定間隔（５．０ｍｍ）にして、スルーホー
ルの径が配列方向に次第に変化させてある。また、この
第２のテストパターン形成領域３の上方には、第１のテ
ストパターン形成領域２と同一の所定径のスルーホール
をからなる接続部が、隣接するスルーホール間隔を所定
間隔（５．０ｍｍ）のピッチにして配列された全面判定
領域５が設けられている。

【００１３】第１のテストパターン形成領域２は、図２
に要部を示すような構成となっていて、テストパターン
形成領域２ａが形成されるプリント配線基板の表面に
は、エッチングによってランド１５が形成され、このラ
ンド１５の領域に所定径のスルーホール１６が設けられ
て接続部１７が形成されている。そして、テストパター
ン形成領域２ａの上縁部近傍に表示されるピッチに応じ
て、横方向に隣接する接続部１７の間隔が次第に変化さ
れて配列されており、ピッチが２．０ｍｍから０／１ｍ
ｍずつ増加して、ピッチが１０ｍｍまでのピッチで接続
部１７がテストパターンとして配列されている。

【００１４】同時に、縦方向には、テストパターン形成
領域２ａの左縁部近傍に表示されているランド径に従っ
て、ランド径が１．１ｍｍの接続部１７ａから、ランド
径が２．０ｍｍの接続部１７ｊまでの１０種類の接続部
１７が、ランド径を変化させてテストパターンとして配
列されている。このテストパターン形成領域２ａにおい
ては、プリント配線基板の接続部１７以外の表面は、半
田の付着しないソルダレジストコート面１３となってい
る。

【００１５】また、テストパターン形成領域２ｂでは、
プリント配線基板上に、接続部１７として、テストパタ
ーン形成領域２ａと同一径のスルーホール１６が、エッ
チング処理によって、ソルダレジストコート面１３が除
去されたプリント配線基板の表面をベタランドとして、
隣接間隔をテストパターン形成領域２ａと同一のピッチ
に変化させて配列されている。

【００１６】第２のテストパターン形成領域３は、図３
に示すような構成となっていて、プリント配線基板の表
面において、テストパターン形成領域３の上縁部近傍に
表示されるスルーホール径に従って、プリント配線基板
のソルダレジストコート面１３上に、スルーホール径が
０．５ｍｍの接続部１８ａから、スルーホール径が１６
ｍｍの接続部１８ｘまでの１２種類の接続部が形成され
ている。

【００１７】全面判定領域５は、プリント配線基板のソ
ルダレジストコート面１３上に、第１のテストパターン
形成領域２と同一径のスルーホール１６からなる接続部
１７が、所定の隣接間隔（５．０ｍｍ）のピッチで、形
成配列された構成となっている。

【００１８】このような構成の本実施の形態に対する半
田付のテスト処理と、このテスト処理に基づく半田付処
理の判定とを説明する。

【００１９】以上に説明した構成の半田付評価テストボ
ード１に対して、予め設定した温度と回数でのリフロー
炉加熱、例えば、ピーク温度が２４０゜で３回のリフロ
ー炉加熱、特殊ノズル機構からの溶融半田の噴出及び半
田付処理により、接続部１７についての半田付のテスト
処理が行われる。半田付評価ラストボード１に対して、
リフロー炉加熱による加熱が行われる場合に、接続部１
７のスルーホール１６内部の加熱特性は、接続部１７の
周辺の熱保持容量と放熱特性とによって決定される。そ
して、この場合の熱保持容量と放熱特性とは、隣接する
接続部１７の間隔、ランド１５の径及びスルーホール１
６の径に依存する。

【００２０】このようにして、半田付評価テストボード
１の全ての接続部１７に対して、同一の条件で半田付の
テスト処理を行った後に、第１のテストパターン形成領
域２、第２のテストパターン形成領域３、及び全面判定
領域５の各接続部１７のスルーホール１６について、半
田上がり度を監視することにより、半田付処理の評価が
行われる。一般に、隣接する接続部１７の間隔、ランド
１５の径、スルーホール１６の径が小さいほど、監視対
象の接続部１７の周辺の熱保持容量は大きく、放熱特性
は低下する。監視対象の接続部１７の周辺の熱保持容量
が所定値を越えて大きくなり、放熱特性が所定値以下に
低下すると、該接続部１７のスルーホール１６内の導体
膜とフラックス膜が、熱損傷を受けて半田の上がり度が
低下する。

【００２１】従って、第１のテストパターン形成領域２
のテストパターン形成領域２ａの各接続部１７の所定径
のスルーホール１６について、半田上がりを監視するこ
とにより、完全な半田上がりを実現するために必要な隣
接する接続部１７の間隔（スルーホールピッチ）の最小
値と、完全な半田上がりを実現するために必要な接続部
１７のランド１５の径の最小値とが高精度で確認され
る。また、テストパターン形成領域２ｂの各接続部１７
の所定径のスルーホール１６について、半田上がりを監
視することにより、ランド１５による放熱特性を最大に
した場合に、完全な半田上がりを実現するために必要な
隣接する接続部１７の間隔（スルーホールピッチ）の最
小値が高精度で確認される。

【００２２】一方、第２のテストパターン形成領域３の
各接続部１７のスルーホール１６について、半田上がり
を監視することにより、完全な半田上がりを実現するた
めに必要なスルーホール１７の径の最小値が高精度で確
認される。

【００２３】そして、全面判定領域５の各接続部１８の
所定径のスルーホール１６について、半田上がりを監視
することにより、隣接する接続部１８の間隔（スルーホ
ールピッチ）が５．０ｍｍの場合について、半田上がり
の評価が同一条件の多数のスルーホール１６について全
体的に確認される。

【００２４】このようにして、本実施の形態によると、
隣接する接続部１７の間隔（スルーホールピッチ）と、
接続部１７のランド１５の径とを次第に変えたテストパ
ターン形成領域２ａ、ランド１５に最大放熱特性を設定
し、隣接する接続部１７のスルーホールピッチを次第に
変えたテストパターン形成領域２ｂ、接続部１８のスル
ーホール１６の径を次第に変えた第２のテストパターン
形成領域３、及び同一のスルーホールピッチで所定径の
スルーホール１６が配列された全面判定領域５に対し
て、同一条件での半田付のテスト処理が行われるので、
各テストパターン形成領域について、半田上がりを評価
することにより、所望の半田上がりに必要なスリーホー
ルピッチ、ランド１５の径を定量的に検知し、スルーホ
ール１６の径による半田上がりの影響を定量的に検知
し、所定のスルーホールピッチと所定のスルーホール径
のテストパターンで、多数の同一条件のスルーホールの
半田上がりの均一性を全面で確認して、プリント配線基
板に対して、半田付に最適な熱条件を設定する半田付工
程のデータを取得することが可能になる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、ランドと
スルーホールとからなる接続部の複数組がテストパター
ンとして、その配列方向にスルーホールの隣接間隔とラ
ンドの径とが次第に拡大されて配列されるテストパター
ン形成領域が、プリント配線基板に設けられているの
で、接続部に対して半田付のテスト処理を行い、テスト
処理の結果に基づいて、半田付処理の評価を、接続部の
隣接するスルーホールの間隔とランド径のサイズとに応
じた熱保存容量と放熱特性とに対応させて、適確に行う
ことが可能になる。

【００２６】請求項２記載の発明によると、プリント配
線基板に、ランドとスルーホールとからなる第１の接続
部の複数組が、第１のテストパターンとして、その配列
方向に隣接するスルーホールの間隔とランドの径とが、
配列方向に次第に拡大されて配列される第１のテストパ
ターン形成領域と、プリント基板に直接形成されるスル
ーホールからなる第２の接続部の複数組が、第２のテス
トパターンとして、その配列方向にスルーホールの径が
次第に拡大されて配列される第２のテストパターン形成
領域とが、プリント配線基板にそれぞれ設けられている
ので、第１の接続部と第２の接続部に対して、半田付の
テスト処理を行い、テスト処理の結果に基づいて、半田
付処理の評価を、接続部の隣接するスルーホールの間
隔、ランド径のサイズ、及びスルーホールの径のサイズ
に応じた熱保存容量と放熱特性とに対応させて、総合的
に適確に行うことが可能になる。

【００２７】請求項３記載の発明によると、テストパタ
ーン形成ステップで、プリント配線基板に、ランドとス
ルーホールとからなる第１の接続部の複数個で形成さ
れ、隣接するスルーホールの間隔とランドの径とが、そ
の配列方向に次第に拡大された第１のテストパターン形
成領域と、配線基板に直接形成されるスルーホールから
なる第２の接続部の複数組で形成され、スルーホールの
径が、その配列方向に次第に拡大された第２のテストパ
ターン形成領域とが形成され、半田付処理ステップで、
第１のテストパターン形成領域と、第２のテストパター
ン形成領域とに対して、半田付のテスト処理が行われ、
半田付評価ステップで、半田付処理ステップで処理され
た半田付処理の評価が行われるので、半田付処理の評価
を、接続部の隣接するスルーホール間隔、ランド径及び
スルーホール径に応じた熱保持容量と放熱特性とに対応
付けて、総合的に適確に行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す説明図であ
る。

【図２】図１の第１のテストパターン形成領域の要部の
構成を示す説明図である。

【図３】図１の第２のテストパターン形成領域の構成を
示す説明図である。

【図４】従来の半田付評価テストボードの構成を示す説
明図である。

【図５】従来の半田付評価テストボードの構成を示す説
明図である。

【符号の説明】

１…半田付評価テストボード、２…第１のテストパター
ン形成領域、３…第２のテストパターン形成領域、５…
全面判定領域、１３…ソルダーレジストコート面、１５
…ランド、１６…スルーホール、１７、１８…接続部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント配線基板に、ランドとスルーホ
   ールとからなる接続部が複数組配列されたテストパター
   ンが形成され、前記接続部に対して半田付のテスト処理
   が行われ、該テスト処理の結果に基づいて、半田付処理
   の評価を行う半田付評価テストボードであり、 前記複数組の接続部が、前記テストパターンの配列方向
   に、隣接するスルーホールの間隔と前記ランドの径と
   が、次第に拡大されて配列されたテストパターン形成領
   域を有することを特徴とする半田付評価テストボード。
2. 【請求項２】 プリント配線基板に、ランドとスルーホ
   ールとからなる第１の接続部の複数組で形成される第１
   のテストパターンと、前記プリント基板に直接形成され
   るスルーホールからなる第２の接続部の複数組で形成さ
   れる第２のテストパターンとがそれぞれ配設され、前記
   第１の接続部及び前記第２の接続部に対して半田付のテ
   スト処理が行われ、該テスト処理の結果に基づいて、半
   田付処理の評価を行う半田付評価テストボードであり、 前記第１のテストパターンの複数組の第１の接続部が、
   前記第１のテストパターンの配列方向に、隣接するスル
   ーホールの間隔と前記ランドの径とが、次第に拡大され
   て配列された第１のテストパターン形成領域と、 前記第２のテストパターンの複数個の第２の接続部が、
   前記第２のテストパターンの配列方向に、前記スルーホ
   ールの径が、次第に拡大されて配列された第２のテスト
   パターン形成領域とを有することを特徴とする半田付評
   価テストボード。
3. 【請求項３】 プリント配線基板に、ランドとスルーホ
   ールとからなる第１の接続部の複数個で形成され、前記
   スルーホールの隣接間隔と前記ランドの径とが、前記第
   １のテストパターンの配列方向に次第に拡大された第１
   のテストパターン形成領域と、前記配線基板に直接形成
   されるスルーホールからなる第２の接続部の複数組から
   なり、前記スルーホールの径が、前記第２のテストパタ
   ーンの配列方向に次第に拡大された第２のテストパター
   ン形成領域とを形成するテストパターン形成ステップ
   と、 前記第１のテストパターン形成領域と、前記第２のテス
   トパターン形成領域に対して、半田付のテスト処理を行
   う半田付処理ステップと、 該半田付処理ステップで処理された半田付処理の評価を
   行う半田付評価ステップとを有することを特徴とする半
   田付評価方法。