JP2640676B2 - プリント配線板及びプリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、プリント配線板のはんだ付け前の銅箔ラン
ドの酸化を防止する処理を施したプリント配線板及びそ
の製造方法に関する。

従来の技術 プリント配線板は、抵抗体、コンデンサ等の電子部品
を搭載するためのものであって、基板に張り合わせた銅
箔をエッチングして回路パターンを形成し、この回路パ
ターンの銅箔ランドに上記電子部品をはんだ付けして接
続、固着している。

ところで、最近、電子機器の小型化、高性能化に伴
い、プリント配線板にも電子部品を高密度実装すること
が要求され、そのために表面実装技術（SMT）について
も研究が重ねられ、急速な進歩が成されていた。これに
伴い、回路パターンの配線は緻密かつ繊細に成ってきて
おり、銅箔ランドに高密度に電子部品のはんだ付けを行
う、いわゆるマイクロソルダリングに対してもはんだ付
け不良率を少なくすることが要求され、その要求は数百
のはんだ付けを行った場合でも数個以内というように厳
しくなってきている。

このはんだ付け不良率を少なくするには、プリント配
線板作成の際のエッチングによる回路パターンの形成、
プリント配線板に対するはんだ付け時のフラックスの塗
布、そしてはんだ付けを行う等の各工程において、その
最適状態が検討されなければならない。その一つとし
て、上記回路パターン形成後フラックス塗布までの間に
銅箔ランドに錆が発生しないようにすることが重要な対
策の一つである。

プリント配線板に回路パターンを形成するには、銅張
り積層板上にエッチングレジストをスクリーン印刷し、
紫外線又は熱により硬化させた後、塩化第二鉄水溶液等
によりエッチングし、回路部以外の銅箔を溶解除去した
後エッチングレジストを溶剤又はアルカリ性液で溶解除
去し、回路部分を露出させ、その後ソルダーレジストを
スクリーン印刷し、紫外線又は熱により硬化させること
により、はんだ付け部分（ランド）を露出させることが
行われる。この際、露出された銅箔部分は酸化され、錆
を発生するので、これにそのままフラックスを塗布し、
はんだ付けを行うとはんだの濡れが良くなく、はんだ付
け強度が弱くなり、はんだ付け不良を起こすことがあ
る。

そのため、はんだ付けする銅箔ランドの酸化膜を除去
する、ソフトエッチング処理を行うことが好ましいもの
とされ、この処理を行ったのちプリント基板をはんだ付
け工程に供するか、このはんだ付け処理までに相当な時
間を経過するときはプリフラックスを塗布し酸化防止膜
を設けることが行われている。

このソフトエッチング処理は、過硫酸アンモニウム、
過硫酸ナトリウム、あるいは硫酸と過酸化水素の混合液
等の水溶液に銅箔ランドを浸漬し、その酸化膜を溶解除
去するものである。しかし、そのままでは銅箔が容易に
再酸化されるので、防錆処理をすることも行われてい
る。

この処理のために、従来、イミダゾール、ベンゾトリ
アゾール等のアゾール化合物からなる防錆剤を使用する
ことが行われている。

また、上記の一連のはんだ付け工程を終わるに至るま
での工程の内、はんだ付けを、例えばはんだペーストを
はんだ付け部に供給し加熱してはんだ粉末を溶融させる
ことにより行う、いわゆるリフロー工程を利用する場
合、その溶融時間を速めるために加熱温度を高くかつ加
熱時間を短くするというように、加熱処理条件を益々複
雑かつ厳しくする傾向が見られる。これに対処するた
め、上記したプリフラックス膜をソフトエッチングの後
に形成することも行われている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のアゾール化合物は、銅と極めて
安定な化合物を形成するため、例えばフラックス処理を
行った後、例えば上記したリフロー工程によりはんだ付
けを行う場合、銅箔ランドに形成された化合物が溶融は
んだの温度で溶融せず、この化合物の膜が押しのけられ
ない結果、溶融はんだが清浄な銅箔ランドに十分に接触
できず、はんだ付け不良を起こすことがある。

また、上記ソフトエッチング処理を行った後、プリフ
ラックス膜を形成して銅箔ランドの酸化を防止する保護
膜を設けたとしても、はんだ付けに供されるまでの時間
が長かったり、上記のリフロー工程によるはんだ付け等
高温度に保護膜が曝されることになると、保護膜の耐酸
化性が十分でなく、そのため銅箔ランドの酸化が防止で
きず、はんだ付け不良を起こすことがある。

本発明の目的は、はんだ付け時に溶融はんだの温度で
溶融して溶融はんだにより容易に押しのけられ、溶融は
んだが清浄な金属面に十分に接触できる防錆膜、かつ厳
しい加熱条件下においても金属面の酸化を防止できる耐
酸化性の優れた保護膜を有するプリント配線板及びその
製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、上記課題を解決するために、プリント配線
板の金属面に防錆膜を形成し、かつこの防錆膜に保護膜
を形成したプリント配線板であって、上記防錆膜は炭素
数10以上の有機酸を含有し、上記保護膜は熱可塑性樹脂
と、酸化防止剤を含有することを特徴とするプリント配
線板及びその製造方法を提供するものである。この際、
上記防錆膜はアンモニア及び／又はアミン類を含有し、
上記保護膜は熱可塑性樹脂100重量部に対して0.5重量部
以上の酸化防止剤を含有させることが好ましい。

次に本発明を詳細に説明する。

本発明の防錆膜は、ソフトエッチング処理をされた金
属面に適用されることが好ましいが、エッチング処理後
の金属面その他に対して適用することもできる。

すなわち、上記したように回路パターンを形成したプ
リント配線板は、その配線部分のはんだ付け部分の銅箔
ランドは、空気に曝されることにより酸化するので過硫
酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、あるいは硫酸と過
酸化水素の混合液等の水溶液に浸漬されて、その錆を除
去する、ソフトエッチング処理を施される。

このソフトエッチング処理を行なった後、本発明に係
わる防錆膜用防錆組成物を配線部の銅箔ランドに塗布
し、乾燥させることにより防錆膜を形成することが好ま
しい。

本発明に係わる防錆剤組成物は、炭素数10以上の有機
酸を含有するが、この有機酸としては、例えば脂肪酸、
ナフテン酸、樹脂酸が挙げられ、一塩基酸のみならず多
塩基酸も使用できる。具体的にはステアリン酸、ナフテ
ン酸、オレイン酸、セバシン酸、ラウリン酸、マロン
酸、コハク酸、パルミチン酸、ステアリン酸等が挙げら
れる。

これらの有機酸は、水溶液として用いると銅箔部に均
一な厚さの膜を形成する点で好ましいが、これに限らず
有機溶剤も混合又は単独で使用できる。有機酸の濃度と
しては0.1〜10重量％が好ましく、より好ましくは１〜
５重量％である。有機酸が0.1重量％より少ないと、十
分な防錆皮膜を得ることが難しく、10重量％より多いと
皮膜にムラを生じ易く、また不経済である。

上記有機酸とともにアンモニア及び／又はアミン類を
必要に応じて併用することができ、これらを併用すると
水に対する有機酸の溶解度を向上させることができる。
これらの塩基は、防錆剤組成物を塗布後揮発し、防錆膜
の形成に関与しない場合もあるが、不揮発性の場合には
防錆膜の形成に関与する。この場合、その使用量は0.1
〜20重量％が好ましく、より好ましくは１〜10重量％で
あるが、防錆剤組成物のpHが10〜11になるようにするこ
とが好ましい。アミン類としては、具体的には、トリメ
チルアミン、トリエチルアミン、シクロヘキシルアミ
ン、トリエタノールアミン等が挙げられる。これらの塩
基は銅箔上に残存するソフトエッチング剤中の無機酸
（硫酸等）の影響を弱める効果がある。

本発明においては、上記防錆膜を形成した後、この防
錆膜上に保護膜を形成する。

この保護膜用組成物は、熱可塑性樹脂を含有するが、
これには石油樹脂、テルペン系化合物、ロジンエステル
系樹脂、ロジン誘導体等が挙げられる。これらの樹脂の
軟化点（環球法による）としては好ましくは、90℃〜13
0℃である。

具体的には、ハーキュリース社製フォーラル85、安原
油脂社製YSポリスター、日本石油化学社製ネオポリマー
等が挙げられる。

上記熱可塑性樹脂に酸化防止剤を併用する。この酸化
防止剤としては、ヒンダードフェノール系化合物、ヒド
ラジン系化合物等が挙げられ、具体的にはチバガイギー
社製イルガノックスが挙げられる。

本発明の保護膜用組成物にはポリアミン、アミンの有
機酸塩又は無機酸塩を必要に応じて併用することもでき
る。これらの塩は銅箔の酸化物を還元する還元剤として
作用する。上記ポリアミンとしては、エチレンジアミン
が挙げられ、アミンとしては、シクロヘキシルアミンが
挙げられる。

本発明の保護膜用組成物は、上記の各成分のほかに有
機溶剤が用いられ、この溶剤にはアルコール系溶剤、芳
香族系溶剤、エステル系溶剤が挙げられる。

本発明に係わる保護膜用組成物における組成比は、上
記熱可塑性樹脂が５〜40重量％が好ましく、より好まし
くは10〜30重量％であり、酸化防止剤がこの熱可塑性樹
脂100重量部に対して0.5重量部以上であって全体中に0.
05〜40重量％が好ましく、より好ましくは10〜30重量％
であり、残りは有機溶剤である。これより樹脂が多い
と、不経済である。また、上記ポリアミン又はアミンの
塩を併用するときは、20〜25重量％用いるのが好まし
い。

本発明に係わる防錆剤組成物を適用するには、上記し
たようにソフトエッチング処理を行った後、未乾燥状態
でイオン交換水で30秒〜60秒間洗浄し、ついで低級アル
コール、次ぎにエステル溶剤のように順次極性の低くな
る溶剤により洗浄し、銅箔表面を十分に脱脂した後乾燥
し、塗布しても良いが、イオン交換水で洗浄した後未乾
燥状態で塗布することもでき、工程の簡略化のためには
好ましい。イオン交換水は蒸溜水でも良く、また他の比
較的溶解物の少ない水でも良い。

この塗布を行うには、プリント配線板をこの防錆用組
成物に浸漬しても良く、また、この防錆用組成物を噴霧
又はロールコータにより塗布しても良い。

塗布後は再度イオン交換水等の洗浄水により洗浄し、
乾燥する。この乾燥には、放置して乾燥させても良く、
冷風乾燥、温風乾燥、さらには吸水性材料で脱水しても
良い。風を用いる場合はエアーナイフのように風を吹き
つけると、常温でも防錆膜の優れた撥水性のため水滴は
吹き飛ばされて十分乾燥する。

本発明に係わる保護膜用組成物を適用するには、適宜
必要に応じて溶剤で希釈した後、保護処理するプリンタ
配線板をこの保護膜用組成物に浸漬しても良く、また、
この保護膜用組成物を噴霧又はロールコータにより塗布
しても良い。この後は、自然乾燥又は温風乾燥により乾
燥させる。

このようにしてソフトエッチング処理されたプリント
配線板の配線部の銅箔ランドに防錆膜が形成され、さら
に保護膜が形成されるが、電子部品をはんだ付けすると
きに、リフロー工程によるはんだ付け、浸漬法によるは
んだ付け、噴流はんだによるはんだ付け等いずれのはん
だ付け方法も適用できる。

作用 炭素数10以上の有機酸等は銅箔に対して強固な化合物
を作るものでなく、また、この膜は溶融はんだの熱によ
り容易に溶融し、押しのけられるので溶融はんだを銅箔
に対して十分に接触させることができる。また、熱可塑
性樹脂に酸化防止剤を併用した保護膜を設けたので、保
護膜が例えばリフローによるはんだ付け工程で高温下に
置かれても耐酸化性があり、銅箔のような金属面を酸化
から保護することができる。

実施例 次に本発明の実施例を説明する。

7mm×15mm×0.2mmの銅板を11重量％硫酸、3.8重量％
過酸化水素を含む水溶液中に20±１℃で60秒間浸漬して
ソフトエッチングを行なった後取り出して、30秒間イオ
ン交換水で洗浄する。この後未乾燥状態で、直ちにナフ
テン酸0.95重量％、ステアリン酸0.05重量％、シクロヘ
キシルアミン２重量％含有するイオン交換水溶液中に60
秒間浸漬した後、取り出してペーパータオルを当てがっ
て脱水した。

ついで、テルペン系樹脂6.7重量％、酸化防止剤3.3重
量％、イソプロピルアルコール10重量％、酢酸エチル10
重量％、トルオール70重量％からなる保護膜用組成物中
に上記の処理を施した銅板を浸漬し、常温常圧下で乾燥
した。

このようにして得た試験片について、溶融はんだのは
んだ付け性を調べるため、タムラ化研（株）製ソルダー
グラフを用いてはんだ濡れ時間を測定した。測定方法は
次の通りである。

上記試験片６枚を用意し、これらの各々をそれぞれ20
0℃で10分、20分、30分、40分、50分、60分の加熱処理
を行い、これらの加熱処理を行った各試験片について、
タムラ化研（株）製フラックスCF−220Vを用いてフラッ
クス処理をしてから、タムラ化研（株）製デジタルソル
ダーグラフを使用して溶融はんだの銅板に対する濡れを
測定した。

すなわち、各試験片をはんだ浴温度250℃の溶融はん
だ（63重量％錫/37重量％鉛共晶はんだ）に1mmの深さ浸
漬し、溶融はんだの試験片に対する作用力が上向きから
下向きに変化し、上下方向の作用力が平衡して０になる
までの時間（秒）を測定する。

この測定結果を図のグラフに実線で示す。

参考例１ 実施例１において、防錆膜を設けなかった以外は同様
して試験片を作製し、これらについても実施例１と同様
に試験した結果を図のグラフに点線で示す。

参考例２ 実施例１において、保護膜を設けなかった以外は同様
にして試験片を作製し、これらについても実施例１と同
様に試験した結果を図のグラフに二点鎖線で示す。

比較例 実施例１において、ソフトエッチングのみを行って同
様に処理し、防錆膜、保護膜を設けなかった試験片を作
製し、これらについても実施例１と同様に試験した結果
を図のグラフの一点鎖線で示す。

上記結果から、実施例、参考例の試験片は溶融はんだ
の濡れに要する時間が比較例の試験片に対して著しく短
く、これは試験片の加熱により比較例のものは銅板が酸
化され、溶融はんだが濡れ難くなっているのに対し、実
施例の試験片の銅板は十分な酸化防止効果が得られ、し
かもその膜は溶融はんだに溶融して押し退けられ溶融は
んだが銅板によく接触することが分る。また、実施例の
試験片は参考例の試験片よりもはんだの濡れが良く、防
錆膜と保護膜を併用した効果が現れている。

発明の効果 本発明によれば、炭素数10以上の有機酸等を含有する
防錆剤を設け、かつ熱可塑性樹脂に酸化防止剤を併用し
た保護膜を設けたプリント配線板及びその製造方法をを
提供することができるので、空気中のみならずはんだ付
け時の例えばリフロー工程の厳しい条件の加熱によって
も十分な酸化防止効果を示し、しかも溶融はんだの温度
により防錆膜、保護膜は溶融してこの溶融はんだに容易
に押し退けられ、これにより溶融はんだは銅箔に良く接
触することができ、従来のアゾール系化合物による防錆
膜やプリフラックスからなる保護膜によっては得られな
い膜を有するプリント配線板を提供することができる。

このような保護膜付きプリント配線板を提供できるの
で、これに対する電子部品のはんだ付け不良を著しく減
少することができ、プリント配線板の信頼性とこれに対
するはんだ付け作業性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ははんだ付け性試験を行った結果を示すグラフで
ある。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント配線板の金属面に防錆膜を形成
   し、かつこの防錆膜に保護膜を形成したプリント配線板
   であって、上記防錆膜は炭素数10以上の有機酸を含有
   し、上記保護膜は熱可塑性樹脂と、酸化防止剤を含有す
   ることを特徴とするプリント配線板。
2. 【請求項２】防錆膜がアンモニア及び／又はアミン類を
   含有することを特徴とする請求項第１項記載のプリント
   配線板。
3. 【請求項３】酸化防止剤が熱可塑性樹脂に対して0.5重
   量％以上含有されることを特徴とする請求項第１項又は
   第２項記載のプリント配線板用保護組成物。
4. 【請求項４】基板上の金属をエッチングして回路パター
   ンを形成する工程と、この回路パターン形成後に金属表
   面に存在する酸化物を溶解除去するソフトエッチング工
   程と、このソフトエッチング工程により得られた金属面
   に炭素数10以上の有機酸を含有する防錆膜を形成する防
   錆膜形成工程と、この防錆膜の上に熱可塑性樹脂と酸化
   防止剤を含有する保護膜を形成する保護膜形成工程を主
   要工程として有するプリント配線板の製造方法。