JP2007311428A - Plating method, and mask plate - Google Patents
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本発明は鍍金方法およびマスク板に関する。より詳細には、プリント基板上に形成された環状のプリントパターンを、クリーム半田によって鍍金する方法と、それに用いるマスク板に関する。 The present invention relates to a plating method and a mask plate. More specifically, the present invention relates to a method for plating an annular printed pattern formed on a printed board with cream solder, and a mask plate used therefor.
複数の素子を実装して機器の電気回路を形成するプリント基板は、紙、ガラス繊維クロス等の基材に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の非導電性樹脂を含浸させて形成した基板と、その表面に銅箔等の導電材料により形成されたプリントパターンとを含む。更に、特定の回路を形成するために供給されるプリント基板は、その表面のうち、半田付けにより部品を実装する領域を除く領域をソルダレジスト等の樹脂により被覆された状態で出荷される。これにより、半田によるプリントパターンの短絡等を防止すると共に、プリントパターンを形成する金属箔の酸化等を防止している。また、部品を実装する目的でソルダレジストが塗布されていない領域においても、多くの場合、プリントパターンの表面は半田により被覆されている。この半田鍍金により、大気中に露出した銅箔が酸化する等して劣化することが防止される。 A printed circuit board that forms a device's electrical circuit by mounting multiple elements is a substrate formed by impregnating a base material such as paper or glass fiber cloth with a non-conductive resin such as phenol resin, epoxy resin, or fluorine resin. And a printed pattern formed on the surface thereof by a conductive material such as copper foil. Further, a printed circuit board supplied to form a specific circuit is shipped in a state where a region other than a region where components are mounted by soldering is covered with a resin such as a solder resist. This prevents a short circuit of the print pattern due to the solder and prevents oxidation of the metal foil forming the print pattern. Even in a region where no solder resist is applied for the purpose of mounting components, the surface of the printed pattern is often covered with solder. This solder plating prevents the copper foil exposed in the atmosphere from being deteriorated by oxidation or the like.
上記のような半田鍍金は、半田レベラと呼ばれる特定の半田材料により形成されていた。この種の半田材料は、溶融状態においてはプリントパターンに対する濡れ性が良好で、流動性も高いので、プリント基板上に露出した銅箔をすべて半田鍍金することができた。しかしながら、鉛を含有する半田の使用が制限されるようになったことから、レベラとしての性能が高い半田が得られなくなった。 The solder plating as described above is formed of a specific solder material called a solder leveler. Since this type of solder material has good wettability with respect to the printed pattern in the molten state and high fluidity, all of the copper foil exposed on the printed board could be plated with solder. However, since the use of lead-containing solder has been restricted, it has become impossible to obtain a solder with high performance as a leveler.
そこで、半田レベラに換えて、クリーム半田と呼ばれる材料が用いられる。クリーム半田は、粉末状の半田材料をフラックスにより混練してペースト状にしたもので、プリント基板に塗布した上で加熱するとフラックス成分が揮発して半田層を形成する。ただし、レベラとしての性能は半田レベラに及ばず、また、鉛を含有しない場合は溶融温度も高い。 Therefore, a material called cream solder is used instead of the solder leveler. Cream solder is a paste obtained by kneading a powdered solder material with a flux. When applied to a printed circuit board and heated, the flux component volatilizes to form a solder layer. However, the performance as a leveler does not reach that of a solder leveler, and the melting temperature is high when lead is not contained.
更に、クリーム半田は揮発成分を大量に含むので、所望の厚さの半田鍍金層を形成するためには、プリント基板に相当に厚く塗布しなければならない。このため、金属等により形成されたマスク板等と呼ばれる治具を用いて塗布される。即ち、マスク板は、基板と同じか、基板よりも大きな板であって、クリーム半田を塗布すべき領域に貫通穴が形成されている。このようなマスク板を基板と重ねた状態で、十分な量のクリーム半田をマスク板上に載せ、更に、スキージによりクリーム半田を貫通穴に押し込むと共に、穴に充填されなかった余剰の半田を掻き取る。こうして、プリント基板表面の所望の領域にクリーム半田が塗布される。次いで、マスク板を取り外してから、プリント基板を加熱することにより、クリーム半田が溶融して、プリントパターン上に展開する。こうして、基板上のプリントパターンは、半田により鍍金される。 Furthermore, since cream solder contains a large amount of volatile components, in order to form a solder plating layer having a desired thickness, it must be applied to the printed circuit board considerably thickly. For this reason, it apply | coats using the jig | tool called a mask board etc. which were formed with the metal etc. That is, the mask plate is a plate that is the same as or larger than the substrate, and a through hole is formed in a region where the cream solder is to be applied. With such a mask plate overlaid on the substrate, a sufficient amount of cream solder is placed on the mask plate, and the squeegee is used to push the cream solder into the through hole and scrape excess solder that has not been filled into the hole. take. Thus, cream solder is applied to a desired area on the surface of the printed circuit board. Next, after removing the mask plate, the printed circuit board is heated to melt the cream solder and develop it on the printed pattern. Thus, the printed pattern on the substrate is plated with solder.
ところで、プリント基板上には、半田付けにより部品を実装しない領域であっても、プリントパターンがソルダレジストから露出している領域が存在する場合がある。これは、例えば特許文献1に記載されるように、プリント基板自体をシャシー、ケース等に固定するためのネジを挿通するネジ穴の周囲に形成される環状の領域である。このようなプリントパターンは、ネジを介して基板上のプリントパターンをシャシーに電気的に結合するために利用される。 By the way, there may be a region where the printed pattern is exposed from the solder resist on the printed circuit board even if the component is not mounted by soldering. For example, as described in Patent Document 1, this is an annular region formed around a screw hole through which a screw for fixing the printed circuit board itself to a chassis, a case or the like is inserted. Such a printed pattern is used to electrically couple the printed pattern on the substrate to the chassis via screws.
ところが、上記のようなネジ穴の周囲に形成された環状のパターンは、その内側にネジ穴が形成されているので、マスク板を用いた前記のような方法で、クリーム半田による半田鍍金ができない。即ち、環状のパターンの周囲をマスクした状態でクリーム半田を塗布すると、ネジ穴の中に大量のクリーム半田が入り込んでしまう。従って、良好な鍍金層が形成されないだけではなく、半田がネジ穴の一部を塞ぎ、あるいは、裏面に流れてしまう場合がある。従って、クリーム半田を用いて半田鍍金をする場合は、環状のプリントパターンの半田鍍金は省略される。 However, since the annular pattern formed around the screw hole as described above has a screw hole formed inside thereof, solder plating with cream solder cannot be performed by the method using the mask plate. . That is, if cream solder is applied in a state where the periphery of the annular pattern is masked, a large amount of cream solder enters the screw holes. Therefore, not only a good plating layer is not formed, but the solder may block a part of the screw hole or may flow to the back surface. Therefore, when solder plating is performed using cream solder, the solder printing of the annular printed pattern is omitted.
しかしながら、前記したように、プリントパターンの銅箔を大気に対して露出させた状態では、ネジを装着した後でも、僅かに露出する銅箔から酸化が進行して、ネジおよびプリントパターンの間で導通不良が生じる場合がある。また、プリントパターンを形成する薄い銅箔は殆ど弾性を有していないので、径年変化により基板材料が痩せた場合には、ネジ下に間隙が生じて、銅箔の酸化が更に進行するという不具合があった。そこで、クリーム半田を用いつつ、ネジ穴を含む環状のプリントパターンをも良好に半田鍍金する技術が模索されている。 However, as described above, in the state where the copper foil of the printed pattern is exposed to the atmosphere, even after the screw is attached, the oxidation proceeds from the slightly exposed copper foil, and between the screw and the printed pattern. A continuity failure may occur. In addition, since the thin copper foil forming the printed pattern has almost no elasticity, when the substrate material is thinned due to a change in diameter, a gap is generated under the screw, and the oxidation of the copper foil further proceeds. There was a bug. In view of this, a technique has been sought for solder plating that uses a cream solder and that also has an annular printed pattern including screw holes.
そこで、上記課題を解決する目的で、本発明の第1の形態として、導体により基板の表面に形成されたプリントパターンにおいて半田鍍金すべき環状の鍍金領域をクリーム半田で鍍金する鍍金方法であって、鍍金領域の外側をマスクする外側マスクパターン、鍍金領域の内側をマスクする内側マスクパターン、および、外側マスクパターンおよび内側マスクパターンを相互に結合するブリッジ部を有するマスク板を、基板に重ねるマスク手順と、マスク板において外側マスクパターンおよび内側マスクパターンの間に形成された窓部をクリーム半田で充填する充填手順と、クリーム半田を装荷された基板を昇温させてクリーム半田を溶融させる溶融手順とを含む鍍金方法が提供される。これにより、基板上に形成された環状のプリントパターンに対しても、クリーム半田を用いて半田鍍金ができる。 Therefore, in order to solve the above problems, as a first embodiment of the present invention, there is provided a plating method for plating an annular plating region to be solder-plated in a printed pattern formed on a surface of a substrate by a conductor with cream solder. A mask procedure for superimposing an outer mask pattern for masking the outer side of the plating region, an inner mask pattern for masking the inner side of the plating region, and a mask plate having a bridge part for mutually coupling the outer mask pattern and the inner mask pattern on the substrate And a filling procedure for filling the window portion formed between the outer mask pattern and the inner mask pattern with cream solder on the mask plate, and a melting procedure for melting the cream solder by heating the substrate loaded with the cream solder. A plating method is provided. As a result, solder plating can be performed using cream solder even on the annular print pattern formed on the substrate.
また、ひとつの実施形態によると、上記鍍金方法において、ブリッジ部の幅が、マスク板の厚さと略等しい。これにより、マスク板が載っていた状態ではブリッジ部にマスクされていた領域にも溶融した半田が過不足なく拡がる、適切な量のクリーム半田をプリントパターン上に塗布できる。 According to one embodiment, in the plating method, the width of the bridge portion is substantially equal to the thickness of the mask plate. As a result, an appropriate amount of cream solder can be applied onto the printed pattern so that the molten solder spreads over and over in the region masked by the bridge portion when the mask plate is placed.
また他の実施形態によると、上記鍍金方法において、内側マスクパターンが、基板を貫通して形成された貫通穴の開口をマスクする。これにより、基板に形成されたネジ穴等の貫通穴にクリーム半田が充填されることが防止され、環状のプリントパターンに対してもクリーム半田を用いて半田鍍金できる。 According to another embodiment, in the plating method, the inner mask pattern masks the opening of the through hole formed through the substrate. Thereby, it is prevented that cream solder is filled in through holes such as screw holes formed in the substrate, and solder printing can be performed on the annular printed pattern using cream solder.
また、本発明の第2の形態として、導体により基板の表面に形成されたプリントパターンにおいて半田鍍金すべき鍍金領域に対応した窓部を有して、基板に重ねた状態で窓部にクリーム半田を充填することにより鍍金領域にクリーム半田を塗布する場合に用いるマスク板であって、鍍金領域の内側に配置され、マスク板の厚さと略等しい幅を有して、異なるマスクパターンを相互に結合するブリッジ部を有するマスク板が提供される。これにより、基板上の環状のプリントパターンに対しても、クリーム半田を用いて半田鍍金ができる。また、マスク板が載っていた状態ではブリッジ部にマスクされていた領域にも溶融した半田が過不足なく拡がる、適切な量のクリーム半田をプリントパターン上に塗布できる。 Further, as a second embodiment of the present invention, the printed pattern formed on the surface of the substrate by the conductor has a window corresponding to the plating area to be solder-plated, and the solder is applied to the window in a state of being superimposed on the substrate. This is a mask plate used when cream solder is applied to the plating area by filling, and is arranged inside the plating area and has a width substantially equal to the thickness of the mask plate and connects different mask patterns to each other. A mask plate having a bridge portion is provided. As a result, solder plating can be performed on the annular printed pattern on the substrate using cream solder. In addition, when the mask plate is placed, an appropriate amount of cream solder can be applied on the printed pattern so that the molten solder spreads over and over in the area masked by the bridge portion.
また、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 Also, the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.
図1は、半田鍍金すべきプリントパターン221を装荷された基板210の、処理前の状態110を示す部分斜視図である。同図に示すように、絶縁材料により形成された基板210上には、銅箔220により形成された複数のプリントパターン221、222、224、226、228が配置される。これらプリントパターン221、222、224、226、228のうち、プリントパターン221、222、226は合わさって大型パターンを形成している。また、プリントパターン221、222、226により形成された大型パターンの内側には、基板210を貫通したネジ穴212が形成される。
FIG. 1 is a partial perspective view showing a
図2は、図1に示した基板210の表面をソルダレジスト230で部分的に被覆した状態120を示す部分斜視図である。ソルダレジスト230は、それ自体は絶縁性を有すると共に通気性も低い材料で、基板210の表面に印刷により形成される。ソルダレジスト230は、銅箔220により形成されたプリントパターン221、222、224、226、228の表面の一部と、基板210表面においてプリントパターン221、222、224、226、228が形成されていない領域とを被覆する。
FIG. 2 is a partial perspective view showing a
ただし、電気的接続が形成される領域には窓部221、222、224、226、228が形成され、銅箔220により形成されたプリントパターン221、222、224、226、228の一部が露出している。これらのプリントパターン221、222、224、226、228のうち、小型で方形のプリントパターン222、224、226、228は、後述する素子の接続端子を半田付けする領域となる。また、円形で大型のプリントパターン221は、この基板210を固定するためにネジ穴212に挿通されたネジ266の頭部が当接する領域となる。これらの窓部231、232、234、236、238の内側に露出している銅箔220が、半田鍍金の対象となる。
However,
図3は、図2に示した基板210に対してマスク板240を重ねる直前の状態130を示す部分斜視図である。同図に示すように、マスク板240は、ソルダレジスト230の窓部232、234、236、238の内側に露出した銅箔220に対応した形状の窓部242、244、246、248を有する。また、基板210のネジ穴212の周囲のプリントパターン221に対応した窓部241、243も有する。
FIG. 3 is a partial perspective view showing a
更に、マスク板240は、窓部241、243の内側に、基板210のネジ穴212を封止する円形のネジ穴封止部245を有する。マスク板240において、窓部241、243の外側周辺の領域は、外側マスクパターンとしてソルダレジスト230の表面を覆う。また、ネジ穴封止部245は、内側マスクパターンとしてネジ穴212を上方から覆う。従って、これらのマスクパターンの間には、略環状の窓部241、243が形成される。更に、ネジ穴封止部245は、一対のブリッジ部247により、窓部241、243の内面に結合されている。従って、ネジ穴封止部245は、マスク板240の他の部分と一体に取り扱うことができる。
Further, the
なお、マスク板240の材料としては、変形の少ない薄板であれば任意の板材を使用できる。しかしながら、再利用のための耐久性等を考慮するとステンレス板を好ましく例示できる。また、窓部241、242、243、244、246、248は、レーザ加工により形成することができる。
As a material of the
図4は、基板210にマスク板240を重ねた状態140を示す部分斜視図である。同図に示すように、基板210に対してマスク板240は上方から密着している。なお、基板210上に装荷された銅箔220およびソルダレジスト230により、基板210には多少の不陸が形成されている。しかしながら、後述するクリーム半田250には高い粘性があるので、実質的に密着していると看做すことができる。
FIG. 4 is a partial perspective view showing a
なお、小型のプリントパターン222、224、226、228は、同じ形状の窓部242、244、246、248の内側に略前面にわたって露出している。これに対して、ネジ穴212の周囲に形成された円形のプリントパターン221は、その一部が、マスク板240のブリッジ部247により覆われている。しかしながら、後述するように、ブリッジ部247に覆われた領域も、最終的には半田鍍金が施される。
Note that the small printed
図5は、マスク板240の窓部241、242、244、246、248にクリーム半田250を充填した状態150を示す部分斜視図である。作業手順としては、マスク板240の上に十分な量のクリーム半田250を載せた上で、スキージ等の工具でマスク板240の表面をしごくことにより、図5に示すように、マスク板240の窓部241、242、244、246、248の内部をクリーム半田250で充填できる。余剰のクリーム半田250は、マスク板240の表面から掻き落とされる。
FIG. 5 is a partial perspective view showing a
図6は、図5に示した基板210上からマスク板240を取り除いた状態160を示す部分斜視図である。同図に示すように、マスク板240を取り除くと、ソルダレジスト230の窓部231、232、234、236、238の内側には、クリーム半田250が盛り上がる。ただし、ネジ穴212の周囲では、マスク板240のブリッジ部247に対応する領域のクリーム半田250が欠けている。
FIG. 6 is a partial perspective view showing a
図7は、図6に示した状態160において、ネジ穴212の周囲のクリーム半田250の形状を、図6に示す矢印Sを含む断面において示す部分断面図である。同図に示すように、マスク板240のブリッジ部247が存在していた領域では、銅箔220の表面にクリーム半田250が載っていない。従って、この状態160では、銅箔220の表面が一部露出している。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing the shape of the
図8は、図5に示した基板210をリフロー処理した状態170を示す部分斜視図である。同図に示すように、リフロー処理において加熱されることにより、窓部231、232、234、236、238の各々の内側において、クリーム半田250はいったん溶融されて、半田鍍金層252を形成する。ここで、窓部231の内側においても、半田鍍金層252は前面にわたって形成される。
FIG. 8 is a partial perspective view showing a
図9は、図8に示した状態170において、ネジ穴212の周囲に形成された半田鍍金層252の形状を示す部分断面図である。同図に示すように、図7に示した状態160では銅箔220が露出していた領域にも、半田鍍金層252が形成される。即ち、溶融したクリーム半田250に対して濡れ性の高い銅箔220の表面で溶融したクリーム半田250が拡がり、ブリッジ部247のために露出していた銅箔220の一部まで覆う半田鍍金層252が形成される。
FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing the shape of the
ただし、窓部231において、ブリッジ部247により形成された銅箔220の露出領域が広すぎると、クリーム半田250が不足して、半田鍍金層252が形成されない領域が残る。従って、ブリッジ部247の幅は、マスク板240の厚さ程度とすることが好ましい。
However, if the exposed region of the
図10は、ソルダレジスト230および半田鍍金層252により被覆された基板210の状態100と、その用途を示す部分斜視図である。同図に示すように、ソルダレジスト230の窓部231、232、234、236、238の内側は、すべて半田鍍金層252により覆われている。従って、各種素子のチップ262、252等を、プリントパターン222、224、226、228に対して良好にハンダ付けできる。また、ネジ穴212の周囲のプリントパターン221においても、銅箔220の表面は半田鍍金層252により被覆されている。従って、ネジ266の頭部とプリントパターン221との良好な電気的接続が得られるだけではなく、この領域における銅箔220の酸化を効果的に防止できる。
FIG. 10 is a partial perspective view showing the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
100、110、120、130、140、150、160、170 状態、210 基板、212 ネジ穴、220 銅箔、221、222、224、226、228 プリントパターン、230 ソルダレジスト、231、232、234、236、238、241、242、243、244、246、248 窓部、240 マスク板、245 ネジ穴封止部、247 ブリッジ部、250 クリーム半田、252 半田鍍金層、262、264 チップ、266 ネジ 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170 state, 210 substrate, 212 screw hole, 220 copper foil, 221, 222, 224, 226, 228 print pattern, 230 solder resist, 231, 232, 234, 236, 238, 241, 242, 243, 244, 246, 248 Window, 240 Mask plate, 245 Screw hole sealing part, 247 Bridge part, 250 Cream solder, 252 Solder plating layer, 262, 264 Chip, 266 Screw
Claims (4)
前記鍍金領域の外側をマスクする外側マスクパターン、前記鍍金領域の内側をマスクする内側マスクパターン、および、前記外側マスクパターンおよび前記内側マスクパターンを相互に結合するブリッジ部を有するマスク板を、前記基板に重ねるマスク手順と、
前記マスク板において前記外側マスクパターンおよび内側マスクパターンの間に形成された窓部をクリーム半田で充填する充填手順と、
クリーム半田を装荷された前記基板を昇温させて前記クリーム半田を溶融させる溶融手順と
を含む鍍金方法。 A plating method for plating an annular plating region to be soldered in a printed pattern formed on the surface of a substrate by a conductor with cream solder,
A mask plate having an outer mask pattern for masking the outer side of the plating region, an inner mask pattern for masking the inner side of the plating region, and a bridge portion for mutually connecting the outer mask pattern and the inner mask pattern; A mask procedure to overlay on,
A filling procedure for filling a window formed between the outer mask pattern and the inner mask pattern with cream solder in the mask plate;
And a melting procedure for melting the cream solder by raising the temperature of the substrate loaded with the cream solder.
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---|---|---|---|---|
JP2017503655A (en) * | 2013-10-29 | 2017-02-02 | スウェップ インターナショナル アクティエボラーグ | A method of brazing a heat transfer plate using a screen printing brazing material; a heat exchanger produced by such a method |
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