JP2655870B2

JP2655870B2 - プリント配線基板及びその製造方法

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Publication number: JP2655870B2
Application number: JP63081109A
Authority: JP
Inventors: 洋塚越
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JPH01253294A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は絶縁性ベース基板上に金属配線をめっきによ
りパターン形成したプリント配線基板及びその製造方法
に関し、特にスルーホールの内周面に形成されためっき
膜あるいは基板表面上のパターンめっき膜に外部接続端
子等をはんだ付けする場合の、はんだ付け性の改善に関
する。

〔従来の技術〕

プリント配線基板において、ベース基板上に金属配線
をパターン形成したり、スルーホール内周面にめっき膜
を形成したりする方法としては、従来、例えばいわゆる
アディティブ法，サブトラクティブ法がある。アディテ
ィブ法は、スルーホール等が形成された絶縁性ベース基
板上にめっきレジスト膜をパターン形成し、この状態で
無電解めっきすることにより配線パターンを付加形成す
る方法である。また、サブトラクティブ法は、銅張積層
板からなるベース基板に、めっきレジスト膜をパターン
形成した後電気めっきを施し、しかる後下地の銅板の不
要部分をエッチングにより除去するようにした方法であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記プリント配線基板を使用する場合、配
線パターンに外部回路との接続端子をはんだ付け接続
し、あるいは搭載部品の端子を基板のスルーホールに挿
入してはんだ付け接続することとなる。従って当然なが
ら、配線パターン等のめっき膜のはんだ付け性が高いこ
とが要請される。また、スルーホール部分のはんだ付け
においては、挿入端子とスルーホール内面のめっき膜と
の間にはんだが充分に浸透することが要請される。とこ
ろが、上記従来のアディティブ法，サブトラクティブ法
で形成された配線パターンでは、はんだ付け性において
必ずしも満足できるものではなく、改善の余地がある。

本発明は、上記従来の要請に鑑み、はんだ付け性を大
幅に改善できるプリント配線基板及びその製造方法を提
供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本件発明者は、上記はんだ付け性の改善を図るため、
配線パターンの金属組織を観察した結果、該パターンを
構成するめっき粒子の直径がはんだ付け性を決定してい
る点を見出した。そしてこのめっき粒子の直径を所定範
囲に規制しつつ配線パターンを形成すれば上記目的を達
成できることに想到して本願発明を完成した。ここで言
うめっき粒子の直径とは、配線パターンを電子顕微鏡等
で基板と直角方向から観察した場合に認められる凸状粒
子の、基板表面と平行な面内における直径をいう。

そこで本願の特定発明は、ベース基板上にめっき膜か
らなり外部回路との接続端子がはんだ付け接続される配
線パターンおよびおよびスルーホール内面にめっき膜か
らなり搭載部品の端子が挿入されてはんだ付け接続され
る接続パターンが形成されたプリント配線基板におい
て、上記配線パターン，接続パターンが、それぞれ基板
面，スルーホール内面と平行な面内における粒子径３〜
10μｍを有するめっき粒子により主として構成されてい
ることを特徴としている。

また、本願の関連発明は、ベース基板上，スルーホー
ル内面に、それぞれ基板面，スルーホール内面と平行な
面内における粒子径３〜10μｍを有するめっき粒子によ
り主として構成された配線パターン，接続パターンを形
成するプリント配線基板の製造方法であって、上記ベー
ス基板の両面を電極と対向するようにめっき液に浸漬す
るとともに、めっき液をベース基板の一方の面側と他方
の面側とで異なる流速で流動させながら電気めっきを行
うことを特徴としている。

本発明におけるめっき粒子とは、上述のように、配線
パターンを構成するめっき膜の表面状態を電子顕微鏡等
により観察した場合に認められるもので、表面の凹凸を
構成する粒状単位をいう。このめっき粒子の直径は該粒
状単位を平面から見た場合の径であるが、この粒径の測
定にあたっては、例えば、所定の長さ領域に認められる
粒子数をカウントし、このカウント数で上記所定長さを
割り、さらにそのときの倍率で割ることによって求め
る。

まず、本願発明において、めっき粒子径を３〜10μｍ
に限定したのは、以下の理由による。

即ち、本発明者の実験により、粒子径３μｍ未満及び
10μｍを越える場合は、はんだ付け性の向上効果が得ら
れず、３〜10μｍにした場合にのみはんだ付け性が向上
することが判明したからであり、より好ましくは粒子径
５μｍ程度がよい。はんだ付け性を向上させるには、め
っき膜を構成するめっき粒子同士の境界部分に、はんだ
が容易に浸透し、はんだとめっき膜との接着面積を増大
できることが重要であると考えられる。しかしながら粒
径が３μｍ以下の場合は、めっき膜表面があまりに平滑
となり、粒子同士の境界部にはんだが浸透するための凹
部がほとんど存在せず、その結果上述のようにはんだ付
け性を向上できないものと考えられる。一方、粒子径が
10μｍを越えると一定面積における粒子同士の境界数が
それだけ減少し、そのためはんだの接着面積が充分でな
く、結局この場合もはんだ付け性を改善できないものと
考えられる。

次に、本願の関連発明において、めっき液をベース基
板の一方の面側と他方の面側とで異なる流速で流動させ
ながら電気めっきを行うようにしたのは以下の理由によ
る。

即ち、本発明者等の実験研究により、めっき膜を構成
するめっき粒子の直径は、めっきの方法如何で決定され
ることが判明したからである。例えば静止状態のめっき
液中に被めっき部材を浸漬して行う電気めっきにより形
成しためっき膜では、上述のめっき粒子はほとんど認め
られない。一方、無電解めっきにより形成されためっき
膜では、めっき粒子径は25μｍ以上となる。

これに対して、本願の関連発明方法に従って、ベース
基板を電極と対向するようにめっき液中に浸漬し、該め
っき液を基板表面に沿って流動させながらめっきを行っ
た場合は、その電流密度，めっき液の流速等を適宜選定
することにより３〜10μｍの粒子径を有するめっき膜が
得られる。

また、上記めっき液の流速を基板の一方の面側と他方
の面側とで異なるものとしたので、めっき液がスルーホ
ール内を、上記流速の大きい側から小さい側に向かう方
向に流動することとなり、スルーホール内表面のめっき
処理をより確実に行うことができる。

〔作用〕

本願の特定発明では、プリント配線基板の配線パター
ンを、主として粒子径３〜10μｍのめっき粒子からなる
めっき膜で形成したので、めっき粒子同士の境界部がは
んだが浸透し易い隙間となり、つまりはんだの浸透性が
向上してはんだの接着面積が大幅に増大し、その結果は
んだ付け性が大幅に改善される。

また、本願の関連発明では、めっき液をベース基板に
沿って流動させながら電気めっきを行うようにしたの
で、このめっき液の流動速度，電流密度等を適宜選定す
ることにより、該めっきにより形成されためっき膜のめ
っき粒子を３〜10μｍの粒子径にすることができる。こ
の場合、例えばめっき液の流動速度を一定範囲で増大さ
せるとめっき粒子の直径が大きくなり、また電流密度を
一定範囲で大きくした場合も直径が大きくなる。このよ
うにめっき粒子径を適宜選定できる結果、はんだの浸透
性を向上でき、はんだ付け性を向上できる。

また、上記めっき液の流速を基板の一方の面側と他方
の面側とで異なるものとしたので、めっき液がスルーホ
ール内を、上記流速の大きい側から小さい側に流動する
こととなり、上記基板の一方の面側と他方の面側との上
記流速が等しい場合のようなスルーホール内表面におけ
るめっき膜の生成が遅れることを防止でき、もって、ス
ルーホール内表面の粒子径をより確実に所定の大きさに
することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第２図は本発明の一実施例によるプリント配線基板を
説明するための図である。

図において、１はプリント配線基板であり、これはベ
ース基板２の上，下両面に、配線回路部（配線パター
ン）3,3を形成するとともに、該両配線回路部3,3のラン
ド部５同士を接続回路部（接続パターン）４で接続し、
さらにランド部５を除いた部分を耐熱樹脂からなるソル
ダレジスト６で覆うことによって構成されている。な
お、このソルダレジスト６は外部端子等のはんだ付け接
続時に、はんだがランド部５以外の部分に付着するのを
防止するためのものである。

上記配線回路部３は、上記ベース基板２上に第1,第2C
uめっき層8,9を積層形成し、さらにこれの上面にハンダ
層10を形成して構成されている。また、上記接続回路部
４はベース基板２に貫通形成されたスルーホール13の内
周面に第1,第2Cuめっき層8,9を形成し、これの内面には
んだ層10を形成して構成されている。

第３図及び第４図は上記実施例基板１の製造工程にお
ける、第2Cuめっき層９を形成するためのめっき装置を
示す。このめっき装置は、第2Cuめっき層９を形成する
際に、これを構成するめっき粒子を本発明の粒子径３〜
10μｍに形成できるように構成されている。

上記めっき装置の全体構成を示す第４図において、こ
のめっき装置24は、本体部25と、該本体部25に、めっき
液タンク26内の硫酸銅等の酸性銅めっき液Ｐを供給する
供給装置27とから構成されている。この供給装置27は、
供給ポンプ28と、供給側ヘッダ29,排出側ヘッダ30間を
連結する第1,第２供給通路31,32、第1,第２排出通路33,
34と、該各通路に配設された第1,第２開閉弁35,36、第
1,第２流量計37,38、第1,第２電磁弁39,40とで構成され
ている。

また、上記本体部25は、第３図に示すように、めっき
室を構成するケーシング43内にめっき電極44,44を対向
配設し、該両電極間に被めっき板を保持する保持ブラケ
ット45を設けて構成されている。上記めっき電極44は電
源の陽極に、保持ブラケット45は陰極にそれぞれ接続さ
れている。上記保持ブラケット45に被めっき板を装着す
ると、該ケーシング43はこの板により第1,第２めっき室
46,47に区分けされ、これにより上記第１供給，排出通
路31,33及び第２供給，排出通路32,34がそれぞれ連通す
ることとなる。

次に上記第２図のプリント配線基板１の製造手順につ
いて第３図ないし第５図を参照しながら説明する。本実
施例方法は、上述のアディティブ法とサブトラクティブ
法との中間に位置することから、セミアディティブ法と
称される。

例えば、ガラス繊維入りエポキシ樹脂層を約10層積
層してプレス成形し、さらに銅めっきの密着力向上用接
着剤を塗布してなるベース基板２を準備し、所定位置に
スルーホール13を貫通形成する（第５図（ａ））。

該ベース基板２にめっき前処理としての活性化処理
を施した後、無電解めっきにより、該ベース基板２の両
表面及びスルーホール13の内周面に第1Cuめっき層８を
２〜５μｍの厚さに形成し、該ベース基板２に導電性を
与える（第５図（ｂ））。

上記各第1Cuめっき層８上に、感光性ドライフィル
ムを熱圧着し、さらに上記配線回路部３に対応した形状
のマスクを密着して露光，現像する。これによりパター
ン溝開口16を有するめっきレジスト膜15で覆われためっ
きレジスト基板18が得られる（第５図（ｃ））。

次に上記めっき装置24により、上記めっきレジスト
基板18に上記第2Cuめっき層９を形成する。この場合先
ず、めっきレジスト基板18をケーシング43内の保持ブラ
ケット45に装着し、循環ポンプ28を運転するとともに、
めっき用電源をオンする。するとめっき液Ｐが第1,第２
供給通路31,32からケーシング43内に供給され、めっき
レジスト基板18の両表面に沿って流動し、該基板18のパ
ターン開口16から露出している部分に第2Cuめっき層９
が形成される。またこのとき、第１開閉弁35の開度を第
２開閉弁36より大きく設定する。これにより、ケーシン
グ43内の第１めっき室46の流速F1が第２めっき室47の流
速F2より高くなり、かつ第１めっき室46側の圧力が高く
なる。そのためめっき液の一部は第１めっき室46からス
ルーホール13内を通って第２めっき室47内に流動し（矢
印F3参照）、その結果、スルーホール13の第1Cuめっき
層８上にも第２めっき層９が確実に形成されることとな
る。（第５図（ｄ））。

そして上記第1,第2Cuめっき層8,9が形成された上記
基板を電解はんだめっきすることにより、第2Cuめっき
層９上に、後工程で該めっき層９がエッチングされるの
を防止するためのはんだ層10を形成し（第５図
（ｅ））、この基板をアルカリ液からなる剥離液に浸漬
し、上記めっきレジスト膜15を剥離除去し、さらにエッ
チング液に浸漬する。すると、両表面に第1,第2Cuめっ
き層8,9及びはんだ層10からなる配線回路部３が、スル
ーホール13の内周面に配線回路部３と同様の構成の接続
回路部４がそれぞれ形成される（第５図（ｆ））。

最後に上記はんだ層10が溶融して第1,第2Cuめっき
層8,9を覆うように該基板全体を加熱し（第５図
（ｇ））、接続用ランド部５部分を除いてソルダレジス
ト６を圧着形成する（第５図（ｈ））。このようにし
て、第２図に示すプリント配線基板１が製造される。

第１図（ａ），（ｂ）は、上述の方法で製造された本
実施例のプリント配線基板１のスルーホール13におけ
る、第2Cuめっき層９のめっき粒子の状態を示す電子顕
微鏡写真である。また第８図（ａ），（ｂ）は、上記第
2Cuめっき層９部分を、めっき液を静止させて行う通常
の電気めっきによって形成した場合の、該めっき層９の
電子顕微鏡写真であり、第９図（ａ），（ｂ）は、第1,
第2Cuめっき層を無電解めっきによって連続して形成し
た場合の、該めっき層の電子顕微鏡写真である。

これらの写真からも明らかなように、本実施例方法で
形成しためっき膜のめっき粒子は、３〜10μｍの粒子径
を有するのに対し、静止めっき液による場合は、倍率を
1000倍（第８図（ａ））,5000倍（第８図（ｂ））にし
てもめっき粒子はほとんど認められず、また、無電解め
っきによる場合は、25μｍ以上の大きなめっき粒子によ
り形成されていることがわかる。

次に本発明方法に係るめっき膜のはんだ付け性の向上
効果を確認するために行った実験例について説明する。

実験例１本実験例は、スルーホールに電子部品の端子を挿入
し、この状態ではんだ浴面上を移動させるフローはんだ
付けにおいて、はんだがスルーホール内周面と端子との
隙間を上昇する、いわゆるはんだ上り性を調べるための
ものである。このはんだ上り性は、下記条件による本発
明方法でめっき形成されたCuめっき箔を、所定の前処理
を施した後、第６図に示すように、260℃のはんだ浴層
に15mmの深さまで浸漬し、一定時間後静かに引き上げ、
付着したはんだ層の長さＡを計測することによって調査
した。また、比較のために、静止めっき浴によってめっ
き形成されたCuめっき箔（厚さ35μｍ）についても同様
に調査した。

本発明に係るめっき条件:CuSO₄300g/、H₂SO₄50g/
，残部純水の浴組成を有するめっき浴を50℃に保持
し、これを流動させながら、電流密度20A/dm²でステン
レス板上に電気めっきを行い、このめっき膜を剥離して
上記めっき箔を得た。得られためっき箔は、引張強度32
kg/mm²,伸び14％，厚さ55μｍであった。

上気はんだ上り性の実験結果を第１表に示し、同表
中、高速めっきは本発明方法を示す。同表からも明らか
なように、本発明方法によるめっき箔では、前処理無し
及びトリクレンで拭いただけの場合は、付着量は充分で
ないものの、トリクレン，フラックスによって前処理し
た場合は、上記浸漬深さ全長に渡ってはんだが付着して
おり、比較例のものより大幅に向上している。

実験例２本実験は、電子部品を基板上に実装した場合の密着力
を調べるためのものであり、第７図に示すように、本発
明方法によって形成されためっき膜同士又は本発明方法
によるめっき膜と静止浴によるめっき膜とを２×7mmの
面積に渡って当接させて仮り止めし、この当接部をはん
だ浴中に浸漬し、しかる後両者を50mm/分の引張速度で
引き剥がし、両者が分離したときの引張荷重を計測し
た。また、比較のために上記静止浴によるめっき膜同士
についても同様に計測した。

結果を第２表に示す。同表からも明らかなように、静
止浴めっき膜同士の分離荷重12.6kgに対し、少なくとも
一方のめっき膜が本発明方法による場合（表中、高速と
記す）は、26〜27kgになっており、本発明方法によりめ
っき膜では、はんだが両めっき膜間に充分に浸透し、そ
の結果はんだ付け性が大幅に向上していることがわか
る。

なお、上記実施例では、ベース基板の両面に配線パタ
ーンが形成され、かつスルーホールが形成されたプリン
ト配線基板について説明したが、本発明は、基板の一面
のみに配線パターンを形成する場合にも勿論適用でき
る。

〔発明の効果〕

以上のように本願特定発明に係るプリント配線基板に
よれば、配線パターンを主として直径３〜10μｍのめっ
き粒子で構成したので、はんだの浸透性が向上してはん
だ付け性を大幅に向上できる効果があり、また、本願関
連発明に係るプリント配線基板の製造方法によれば、め
っき液を基板の一方の面側と他方の面側とで異なる流動
速度で流動させながら電気めっきを行うようにしたの
で、めっき液が上記流速の大きい側から小さい側にスル
ーホール内を流動することとなり、ベース基板上及びス
ルーホール内面上に粒子径３〜10μｍのめっき膜を確実
に形成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）は、本発明に係る配線パターンの
粒子構造を示す顕微鏡写真、第２図は本発明の一実施例
によるプリント配線基板の斜視図、第３図及び第４図は
本発明方法を実施するためのめっき装置の断面図，全体
構成図、第５図（ａ）ないし第５図（ｈ）は本発明方法
の一実施例を説明するための工程図、第６図及び第７図
はその実験方法を説明するための構成図、第８図
（ａ），（ｂ），第９図（ａ），（ｂ）は従来のめっき
方法で形成された配線パターンの粒子構造を示す顕微鏡
写真である。図において、１はプリント配線基板、２はベース基板、
3,4は配線回路部，接続回路部（配線パターン）、44は
電極、Ｐはめっき液である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ベース基板上にめっき膜からなり外部回路
との接続端子がはんだ付け接続される配線パターンおよ
びおよびスルーホール内面にめっき膜からなり搭載部品
の端子が挿入されてはんだ付け接続される接続パターン
を形成したプリント配線基板において、上記配線パター
ン，接続パターンが、それぞれ基板面，スルーホール内
面と平行な面内における粒子径３〜10μｍを有するめっ
き粒子により主として構成されていることを特徴とする
プリント配線基板。
【請求項２】ベース基板上，スルーホール内面に、それ
ぞれ基板面，スルーホール内面と平行な面内における粒
子径３〜10μｍを有するめっき粒子により主として構成
された配線パターン，接続パターンを形成するプリント
配線基板の製造方法であって、上記ベース基板の両面を
電極と対向するようにめっき液に浸漬するとともに、め
っき液をベース基板の一方の面側と他方の面側とで異な
る流速で流動させながら電気めっきを行うことを特徴と
するプリント配線基板の製造方法。