JP2023173215A - プリント回路板の製造方法及びプリント回路板 - Google Patents
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Abstract
【課題】プリント配線基板に積層セラミックチップコンデンサ等の表面実装部品が半田付けにより実装されても、当該表面実装部品と半田との間の接続不良が発生することがないプリント回路板を提供すること。【解決手段】フラックス膜により被覆された外部電極を有する表面実装部品を準備することと、前記表面実装部品をプリント配線基板の予め定められた位置に固定することと、前記外部電極と前記プリント配線基板とを接着するための半田が前記フラックス膜を介して前記外部電極に濡れ拡がっている状態において前記外部電極と前記半田とを接着することにより前記表面実装部品を前記プリント配線基板に実装することと、前記表面実装部品を前記プリント配線基板に実装した後に前記外部電極に残存している前記フラックス膜のフラックス残渣を除去することと、を含むプリント回路板の製造方法。【選択図】図１Ａ
Description
本発明は、プリント回路板の製造方法及びプリント回路板に関する。
特許文献１は、複数の表面実装部品を配線板の適性位置に精度よく半田付けすることができるプリント回路板を開示する。特許文献１に開示されたプリント回路板は、複数の表面実装部品（チップコンデンサ）、配線板および保持部材を備えており、複数のチップコンデンサが並列にされている。
従来のプリント回路板の製造方法は、保持部材に表面実装部品を固定した後、半田付けによって、当該保持部材に固定されている表面実装部品を配線板に実装する。その後、保持部材は、配線板から除去される。ここで、表面実装部品の外部電極と配線板とを接着するために用いられる半田が外部電極に濡れ拡がっていない場合がある。半田が外部電極に濡れ拡がっていない場合には、表面実装部品の外部電極と半田との接着が不十分となる。
その結果、保持部材が配線板から除去されると同時に表面実装部品の外部電極は、配線板上の半田から完全に剥がれる。また、保持部材が配線板から除去されると同時に外部電極が配線板上の半田から離れることにより、当該表面実装部品の位置ずれ、浮き、立ち上がり（「ツームストーン現象」、或いは「マンハッタン現象」ともいう。）等の問題が発生する。最終的に従来のプリント回路板の製造方法により製造されるプリント回路板は、当該プリント回路板の外部電極と半田との間において接続不良を発生する欠陥製品となる。
図３は、従来のプリント回路板の製造方法により製造されるプリント回路板１５にマンハッタン現象が発生している状態を示した模式図である。通常、表面実装部品１６の外部電極１７及び外部電極１８は、プリント配線板１９の実装面２０においてそれぞれ半田２１及び半田２２によって接着される。しかしながら、図３に示されるように、一方の外部電極１８と半田２２との接着力が他の外部電極１７と半田２１との接着力よりも弱い場合には、当該一方の外部電極１８は、半田２２から離れる。半田２２から離れた一方の外部電極１８は、当該他の外部電極１７が半田２１を介してプリント配線板１９の実装面２０と接着している部分を支点として矢印方向に立ち上がる。その結果、半田２２から離れた一方の外部電極１８は、プリント配線板１９に対して立ち上がることによって、表面実装部品１６が立ち上がった状態を維持したまま実装される。
本発明は、このような技術的事情に鑑みなされたものであって、プリント配線基板に積層セラミックチップコンデンサ等の表面実装部品が半田付けにより実装されても、半田を表面実装部品の外部電極に濡れ拡がるようにして、表面実装部品の外部電極と半田との接着強度を大きくすることにより、当該表面実装部品と半田との間の接続不良が発生することがないプリント回路板の製造方法及びプリント回路板を提供することを目的としている。
本発明に係るプリント回路板の製造方法は、フラックス膜により被覆された外部電極を有する表面実装部品を準備することと、プリント配線基板の予め定められた位置に前記表面実装部品を固定することと、前記外部電極と前記プリント配線基板とを接着するための半田が前記フラックス膜を介して前記外部電極に濡れ拡がっている状態において前記外部電極と前記半田とを接着することにより前記表面実装部品を前記プリント配線基板に実装することと、前記表面実装部品を前記プリント配線基板に実装した後に前記外部電極に存在している前記フラックス膜のフラックス残渣を除去することと、を含む。
本発明によれは、半田を表面実装部品の外部電極に濡れ拡がるようにして、表面実装部品の外部電極と半田とを接着し、その接着強度を大きくすることにより、当該表面実装部品と半田との間の接続不良が発生することがないプリント回路板を提供することができる。
図１Ａは、本発明の一実施形態に係るプリント回路板の製造方法を実施するために用いらえる表面実装部品を説明するための概略図である。図１に示すように、表面実装部品２は、プリント配線基板３の実装面３１に半田付けされることによって実装され、プリント回路板１を構成する。表面実装部品２は、誘電体シートに内部電極パターンをスクリーン印刷したシートを圧着することにより積層した積層体からなる内部電極４と当該内部電極４の両端に設けられた外部電極５とを備える。外部電極５の表面は、フラックス膜８によって被覆されている。フラックス膜８は、外部電極５をプリント配線基板３の実装面３１に接着するために用いる半田９を当該外部電極５に濡れ拡がるようにすることができる。
図１Ｂは、本発明の一実施形態に係るプリント回路板の製造方法を実施するために用いられる表面実装部品２の構造を説明するための断面図である。図１Ｂに示されるように、外部電極５は、内部電極４の両端に銅等の金属を塗布して焼き付けることによって形成される電極層６を有している。さらに、外部電極５は、電極層６の表面を保護するためにニッケル層及びスズ層の二層から構成されるめっき層７を有している。そして、外部電極５は、めっき層７の外部表面を被覆するフラックス膜８を有している。すなわち、外部電極５は、当該外部電極５の表面に露出して形成されているフラックス膜８、めっき層７及び電極層６を有する。
外部電極５は、フラックス膜８によって被覆されていればよく、当該外部電極５のすべての側面がフラックス膜８によって被覆されていてもよいし、当該外部電極５の一部の側面がフラックス膜８によって被覆されていてもよい。なお、外部電極５と半田付けに用いる半田９との接着強度を大きくする観点から、外部電極５のすべての側面をフラックス膜８により被覆することが好ましい。
表面実装部品２としては、積層セラミックチップコンデンサ（ＣＣ）、ＳＯＰ等のＩＣパッケージを例示することができる。表面実装部品２は、その大きさ、その高さが同一であっても、異なるものであってもよい。なお、表面実装部品２の製造方法としては、グリーンシート工法、印刷工法を例示することができる。
本発明に係るプリント回路板の製造方法は、フラックス膜８により被覆された外部電極５を有する表面実装部品２を準備することを含む。外部電極５を被覆するフラックス膜８の役割は、以下の通りである。
外部電極５を被覆するフラックス膜８に含まれるフラックスは、外部電極５の表面に付着している酸化被膜等を洗浄して取り除く。さらに、外部電極５を被覆するフラックス膜８に含まれるフラックスは、半田９の表面張力を抑えてプリント配線基板３と半田９との接触面積を大きくする。また、外部電極５を被覆するフラックス膜８に含まれるフラックスは、半田９の酸化を防止する。外部電極５を被覆するフラックス膜８がこのような役割を発揮することにより、半田９が外部電極５の全体に濡れ拡がっている状態を形成して、外部電極５と半田９とを強固に接着することができる。
フラックス膜８は、樹脂系フラックス、有機酸系フラックス、無機酸系フラックスをフラックス成分として含んでいてもよい。樹脂系フラックスとしては、ロジン、変性ロジン及び合成樹脂から選ばれる１つを主剤とし、当該主剤に無添加の樹脂系フラックスの他、当該主剤にアミンのハロゲン塩を活性成分として添加したフラックス、当該主剤に有機酸又はアミン有機酸塩を活性成分として添加したフラックスを例示することができる。
有機酸系フラックスとしては、水又は溶剤を主剤とし、当該主剤にアミンのハロゲン塩を活性成分として添加したフラックス、当該主剤に有機酸又はアミン有機酸塩を活性成分として添加したフラックスを例示することができる。無機系フラックスとしては、水を主剤とし、当該主剤にアミンのハロゲン塩を活性成分として添加したフラックス、当該主剤に有機酸又はアミン有機酸塩を活性成分として添加したフラックス、ワセリンを主剤とし、当該主剤にアンモニウムハイドライド、ハロゲン化亜鉛等を活性成分として添加したフラックスを例示することができる。なお、樹脂系フラックス、有機酸系フラックス、無機酸系フラックスに適宜フッ化物が含有されていてもよい。
フラックス膜８の膜厚は、５～５００μｍであることが好ましい。フラックス膜８の膜厚が５μｍ以上であれば、外部電極５の側面全体に半田９を十分に濡れ拡げることができるため好ましい。フラックス膜８の膜厚が５００μｍ以下であれば、外部電極５とプリント配線基板３とを接着した後に残存するフラックス膜８のフラックス残渣を除去し易いため好ましい。
フラックス膜８は、その材料となるフラックスを外部電極５に塗布した後、乾燥することによって形成されてもよい。また、フラックスを外部電極５に塗布することは、スプレー等を使用することにより、フラックスのエアロゾルを生成させ、当該エアロゾルを外部電極５に噴霧して行ってもよい。
次に、本発明に係るプリント回路板の製造方法は、前記表面実装部品２をプリント配線基板３の予め定められた位置に固定することを含む。表面実装部品２をプリント配線基板３の予め定められた位置に固定することは、１個の表面実装部品２をプリント配線基板３に固定してもよいし、同一又は異なる複数の表面実装部品２をプリント配線基板３に固定してもよい。プリント配線基板３の実装面３１上の予め定められた位置に部品搭載機等を用いて、表面実装部品２をそれぞれ固定して行ってもよい。
さらに、本発明に係るプリント回路板の製造方法は、前記外部電極５と前記プリント配線基板３とを接着するための半田９が前記フラックス膜８を介して前記外部電極５に濡れ拡がっている状態において、前記外部電極５と前記半田９とを接着することにより前記表面実装部品２を前記プリント配線基板３に実装することを含む。
外部電極５は、半田９によってプリント配線基板３の実装面３１にリフロー半田付けされる。外部電極５は、フラックス膜８を有しているので、フラックス膜８の作用によって、外部電極５とプリント配線基板３とを接着するために用いられる半田９が外部電極５に十分に濡れ拡がっている状態を形成することができる。その結果、半田９が外部電極５に十分に濡れ拡がっている状態において、表面実装部品２の外部電極５と半田９とを強力に接着することができ、外部電極５と半田９との接着強度を格段に大きくすることができる。
そして、本発明に係るプリント回路板の製造方法は、前記表面実装部品２を前記プリント配線基板３に実装した後に前記外部電極５に残存している前記フラックス膜８のフラックス残渣を除去することを含む。外部電極５に残存しているフラックス膜８のフラックス残渣は、プリント回路板１の絶縁信頼性の低下、接続不良、リーク、ショート、腐食等の不具合を引き起こす。
このため、外部電極５に残存しているフラックス膜８のフラックス残渣を当該外部電極５から除去する必要がある。フラックス膜８のフラックス残渣を除去する方法としては、フラックス膜８を構成するフラックスの種類に応じて、種々の洗浄方法を適宜採用することができる。洗浄方法としては、例えば、臭素系洗浄剤又は代替フロン系洗浄剤による洗浄、炭化水素系洗浄剤による洗浄、グリコールエーテル等の溶剤に界面活性剤又は水を加えた洗浄剤による洗浄、グリコールエーテル系の洗浄剤による洗浄、スプレー洗浄、蒸気洗浄、ブラッシングによる洗浄等を挙げることができる。
このように、本発明に係るプリント回路板の製造方法は、フラックス膜８により被覆された外部電極５を有する表面実装部品２を採用して、半田９がフラックス膜８を介して外部電極５に濡れ拡がっている状態を形成し、外部電極５と半田９とを強固に接着することができる。その結果、本発明に係るプリント回路板の製造方法は、表面実装部品２と半田９との間の接続不良が発生することがないプリント回路板１を提供することができる。
また、本発明に係るプリント回路板の製造方法は、以下の方法を採用することにより、プリント配線基板３に表面実装部品２を予め定められた位置関係を保つように実装することができる。
図２Ａ～図２Ｆは、それぞれ、本発明のプリント回路板の製造方法の一実施形態における各工程を説明するための図である。なお、図２Ａ～図２Ｆに示す例において、各部材の寸法については、本発明の特徴をより良く理解できるようにするために、実施の寸法とは異なる寸法で記載している。以下、図２Ａ～図２Ｆを参照して、本発明のプリント回路板の製造方法の一実施形態を説明する。
まず、図２Ａに示すように、複数の表面実装部品２を保持部材１０の固定面となる接着剤層１１の表面に配置して、固定する。さらに、複数の表面実装部品２のうち、一方の表面実装部品２の外部電極５の右側側面と、他方の表面実装部品２の外部電極５の左側側面とが対向するように隣接して保持部材１０の固定面に固定する。そして、保持部材１０の予め定められた位置関係に対応するように複数の表面実装部品２を保持部材１０の固定面に並べて配置して固定する。複数の表面実装部品２を保持部材１０の固定面に固定することは、部品搭載機等を用いて、保持部材１０の当該固定面上の予め定められた位置に複数の表面実装部品２をそれぞれ搭載して行う。
なお、複数の表面実装部品２のうち、一方の表面実装部品２の外部電極５の右側側面と、他方の表面実装部品２の外部電極５の左側側面との間に形成される間隔を１０～８０μｍ、好ましくは、４０～６０μｍとなるように設定して、複数の表面実装部品２を保持部材１０の固定面に配置して、固定してもよい。
次に、図２Ｂに示すように、保持部材１０は、接着剤層１１と、当該接着剤層１１の下層としてベース材１２を備えている。複数の表面実装部品２を保持部材１０の接着剤層１１の上に接着する。複数の表面実装部品２を保持部材１０の接着剤層１１の上に接着することは、当該接着剤層１１に含まれる接着剤を加熱によって溶融させた後、溶融させた接着剤を冷却により固化することによって行う。
次に、図２Ｃに示すように、複数の表面実装部品２の上面となる接着剤層１１をプリント配線基板３の実装面３１と対向するように配置する。すなわち、保持部材１０のベース材１２を外側に向けると同時に、複数の表面実装部品２をプリント配線基板３の実装面３１と保持部材１０の接着剤層１１との間に挟んで配置する。
次に、図２Ｄに示すように、プリント配線基板３の実装面３１には、複数の表面実装部品２の位置決めをするためのパッド１３が設けられている。パッド１３は、表面実装部品２が備えている内部電極４の両端に形成された外部電極５の位置に対応するように、プリント配線基板３の実装面３１に予め定められた位置関係に従って配置されている。それぞれのパッド１３の表面には、半田９が設けられている。半田９は、半田ペーストをパッド１３の表面に印刷することによって形成される。なお、パッド１３の表面に半田ペーストを印刷することは、公知のスクリーン・マスクを用いて行ってもよい。
このように、プリント配線基板３の実装面３１には、表面実装部品２の位置決めをした後に、当該表面実装部品２をプリント配線基板３の実装面３１に実装するための半田９が設けられている。複数の表面実装部品２を固定した保持部材１０をプリント配線基板３に対向して、矢印方向に移動する。複数の表面実装部品２を固定した保持部材１０を矢印方向に移動することにより、複数の表面実装部品２を固定した保持部材１０とプリント配線基板３とを貼り合わせることができる。
次に、図２Ｅに示すように、複数の表面実装部品２の上面をプリント配線基板３の実装面３１と対向するように配置して貼り合わせた後、加熱処理をする。加熱処理により、表面実装部品２をプリント配線基板３の実装面３１に固定するための半田９を溶融させることにより、複数の表面実装部品２の外部電極５とプリント配線基板３の実装面３１とを接着する。
その結果、プリント配線基板３と、フラックス膜８により被覆された外部電極５を有する表面実装部品２とを備え、表面実装部品２がプリント配線基板３に予め定められた位置関係に固定され、プリント配線基板３に固定された複数の表面実装部品２が半田付けよって実装されたプリント回路板用構造体１４が提供される。プリント回路板用構造体１４をリフロー炉に収容して加熱を行う。この加熱により、半田９が溶融し、溶融した半田９がパッド１３と表面実装部品２の外部電極５との間に充填される。
その後、プリント回路板用構造体１４をリフロー炉から取り出して冷却し、溶融した半田９を固化させる。これにより、表面実装部品２の外部電極５がパッド１３に電気的かつ機械的に接合される。
そして、プリント回路板用構造体１４から保持部材１０を剥離する。プリント回路板用構造体１４から保持部材１０を剥離することは、当該保持部材１０をプリント配線基板３の実装面３１から離れる方向に引き離すことによって行う。ここで、表面実装部品２は、溶融した半田９が固化することによって、プリント配線基板３に強固に実装されている。すなわち、表面実装部品２とプリント配線基板３との接着強度は、表面実装部品２と保持部材１０との接着強度よりも大きく設定されている。このため、プリント回路基板用構造体１４から保持部材１０のみを容易に剥離することができる。
次に、図２Ｆに示すように、表面実装部品２をプリント配線基板３に実装した後に外部電極５に残存しているフラックス膜８のフラックス残渣を除去することにより、プリント回路板１が提供される。外部電極５に残存しているフラックス膜８のフラックス残渣を除去することは、フラックス膜８を構成するフラックスの種類、フラックス膜８のフラックス残渣の量に応じて、種々の洗浄方法を適宜採用して行うことができる。
このように、プリント回路板１の製造方法は、半田９を表面実装部品２の外部電極５に濡れ拡がるようにして、表面実装部品２の外部電極５と半田９とを接着して、その接着強度を大きくすることができる。すなわち、上述した本発明のプリント回路板の製造方法によれば、表面実装部品２の外部電極５と半田９との間の接着強度を大きくすることにより、表面実装部品２と半田９との間の接続不良を原因とする位置ずれ、浮き、立ち上がり等の不具合がないプリント回路板１を提供することができる。
以上、図示の実施形態に基づき説明したが、本発明に係るプリント回路板の製造方法、及びプリント回路板は、上述の実施形態に限られず、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で適宜変更することができる。本発明に係るプリント回路板の製造方法、及びプリント回路板は、積層セラミックチップコンデンサのみならず、例えば、ＳＯＰ等のＩＣパッケージ等の部品を実装したプリント回路板にも適用することができる。
１ プリント回路板
２ 表面実装部品（積層セラミックコンデンサ）
３ プリント配線基板
３１ 実装面
４ 内部電極
５ 外部電極
６ 電極層
７ めっき層
８ フラックス膜
９ 半田
１０ 保持部材
１１ 接着剤層
１２ ベース材
１３ パッド
１４ プリント回路板用構造体
１５ プリント回路板（従来例）
１６ 表面実装部品
１７ 外部電極（右側）
１８ 外部電極（左側）
１９ プリント配線板
２０ 実装面
２１ 半田（右側外部電極）
２２ 半田（左側外部電極）
２ 表面実装部品（積層セラミックコンデンサ）
３ プリント配線基板
３１ 実装面
４ 内部電極
５ 外部電極
６ 電極層
７ めっき層
８ フラックス膜
９ 半田
１０ 保持部材
１１ 接着剤層
１２ ベース材
１３ パッド
１４ プリント回路板用構造体
１５ プリント回路板（従来例）
１６ 表面実装部品
１７ 外部電極（右側）
１８ 外部電極（左側）
１９ プリント配線板
２０ 実装面
２１ 半田（右側外部電極）
２２ 半田（左側外部電極）
Claims (4)
- フラックス膜により被覆された外部電極を有する表面実装部品を準備することと、
前記表面実装部品をプリント配線基板の予め定められた位置に固定することと、
前記外部電極と前記プリント配線基板とを接着するための半田が前記フラックス膜を介して前記外部電極に濡れ拡がっている状態において前記外部電極と前記半田とを接着することにより前記表面実装部品を前記プリント配線基板に実装することと、
前記表面実装部品を前記プリント配線基板に実装した後に前記外部電極に残存している前記フラックス膜のフラックス残渣を除去することと、を含むプリント回路板の製造方法。 - 請求項１のプリント回路板の製造方法であって、
さらに前記表面実装部品を前記プリント配線基板に予め定められた位置関係に固定することは、
保持部材に前記予め定められた位置関係に対応するように前記表面実装部品を固定し、
前記保持部材を前記プリント配線基板の実装面に供給し、前記外部電極が前記プリント配線基板に形成されたパッドと向かい合うように位置決めをして固定することを含む。 - 請求項１のプリント回路板の製造方法であって、
前記フラックス膜により被覆された外部電極を有する表面実装部品を準備することは、前記フラックス膜の膜厚が５～５００μｍであることを含む。 - 請求項１に記載のプリント回路板の製造方法によって製造されたプリント回路板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022085318A JP2023173215A (ja) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | プリント回路板の製造方法及びプリント回路板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022085318A JP2023173215A (ja) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | プリント回路板の製造方法及びプリント回路板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023173215A true JP2023173215A (ja) | 2023-12-07 |
Family
ID=89030673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022085318A Pending JP2023173215A (ja) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | プリント回路板の製造方法及びプリント回路板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023173215A (ja) |
-
2022
- 2022-05-25 JP JP2022085318A patent/JP2023173215A/ja active Pending
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