JP2754828B2

JP2754828B2 - プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2754828B2
Application number: JP2029010A
Authority: JP
Inventors: 照生高辻
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-02-08
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JPH03233993A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は電子機器に使用されるプリント配線板の製造
方法に関するものである。特に、プリント配線板製造の
最終工程である銅はく表面を保護する仕上げ工程に関す
るものである。

従来の技術近年、各種電子機器は多機能化，高速化，小形化が著
しく、これらの電子機器に使用されるプリント配線板は
ファインパターン化，高精度化，高信頼性化が進み、ま
た、プリント配線板への電子部品の実装は自動化，高密
度化し、実装方法も複雑になっている。すなわち、半導
体部品や、抵抗，コンデンサ，機構部品などが表面実装
対応形になり、実装工程での加熱処理が多くなってき
た。

例えば、実装工程の一例を示すと、まずプリント配線
板の一方の面上の、表面実装用の半導体集積回路部品，
抵抗，コンデンサなどのチップ部品の接続ランド上にク
リームはんだを印刷し、その上に前記表面実装部品を接
着する。これをプリント配線板の表面温度で約150℃で
約１分間予備加熱した後、ピーク温度約240℃,200℃以
上で約30秒間保持するはんだリフロー処理をする。次い
で、プリント配線板の他方の面上に、表面実装用の半導
体集積回路部品、抵抗，コンデンサなどのチップ部品を
接着剤で接着し、プリント配線板の表面温度が約150℃
で約２分間加熱する。次に、プリント配線板の始めの面
からリード付き部品を指定穴に挿入した後、自動はんだ
付装置ではんだ付けする。このように、プリント配線板
は２回〜４回の熱処理が行われた後はんだ付けされるの
が一般的になっている。

従来、プリント配線板の銅はく表面を保護するために
用いられてきたアビエチン酸を主成分とするロジン系プ
リフラックスでは、前記のような熱履歴を加えると分
解，蒸発して、はんだ付け工程でのはんだ付け性が悪く
なる。また、フラックス洗浄工程での洗浄性が悪くな
る。最近、このような表面実装工程に適した、耐熱性，
洗浄性に優れた合成樹脂からなるプリフラックスが開発
され実用化されるようになってきた。

一般的なプリント配線板の仕上げ処理方法は、銅はく
表面の汚れと酸化膜の除去および化学研磨をするソフト
エッチング部と、ソフトエッチング液を除去し清浄にす
る水洗部と、洗浄水を完全に乾かす乾燥部と、プリフラ
ックス塗布部と、プリフラックス乾燥部とからなる。従
来の水洗は、２〜３段で水洗を行っている。各段は散水
栓でシャワー状に水をかけていた。プリフラックス塗布
部は、散布栓でシャワー状にプリフラックスをかけた
り、二本のスポンジロールや、ゴムロールに布を巻き付
けたものにプリフラックス液をしみ込ませた間をプリン
ト配線板を通して塗布した後、スリット状のノズルから
プリント配線板にほぼ垂直に空気を噴出させ余分なプリ
フラックス液を除去した後、プリフラックス液を表面に
均一な厚さに形成した二本のゴムロール間にプリント配
線板を通す方法が多い。これによって均一な膜厚に仕上
げている。

第５図に、一般的なプリント配線板の仕上げ処理に関
する製造方法の一例を示す。１はプリント配線板投入
部、２はソフトエッチング部、３は水洗部、４は水洗乾
燥部、５はプリフラックス塗布部、６はプリフラックス
乾燥部、７はプリント配線板取り出し部である。

第６図に、従来のプリント配線板の仕上げ処理の水洗
部の詳細を示す。８は第一水洗部、９は第二水洗部、10
は第三水洗部である。さらに、各水洗部8,9,10は、各々
搬送用ローラー11、１対以上の散水栓12,循環タンク13,
ポンプ14,給水パイプ15,排水パイプ16,集水皿17からな
っている。

洗浄水の動きは、第三水洗部10の新水パイプ18から循
環タンクに清浄な水が供給され、ポンプにより散水栓か
ら散水され、プリント配線板が洗浄され集水皿を経由し
て循環タンクにもどる。第三水洗部10の循環タンクから
オーバーフローした水は、排水パイプを通してこれに接
続された第二水洗部９の給水パイプ，循環タンクへと流
れる。以下同様に第二水洗部9,第一水洗部８へと流れ第
一水洗部の循環タンクからオーバーフローした水は、排
水パイプを通して排水処理装置に流れる。プリント配線
板は、第三水洗部10,第二水洗部9,第一水洗部８へと運
ばれ順次清浄にされる。

第７図にプリフラックス塗布部の詳細を示す。19はプ
リフラックス散布栓、20はプリント配線板のスルーホー
ル内にプリフラックスを塗布するための布巻きローラ
ー、21は下側の布巻きローラー20をプリフラックスに浸
すための受皿、22はポンプＡ、23はタンクＡ、24はエア
カットノズル、25はプリント配線板の表面にプリフラッ
クスを塗布するためのゴムロール、26はドクターロー
ル、27はプリフラックス供給ノズル、28はポンプＢ、29
はタンクＢ、30は搬送コンベア、31は搬送用ローラー、
32は集液皿である。

プリフラックス塗布の手順を説明する。水洗，乾燥さ
れたプリント配線板はプリフラックス塗布部へ送られ、
まず、上下密着した布巻きローラー20の間を通すことに
よってプリント配線板の表面、スルーホール内にプリフ
ラックスが塗布される。タンクA23にあるプリフラック
スはポンプA22によって常時プリフラックス散布栓19か
ら布巻きローラー20表面に供給されている。受皿21から
溢れたプリフラックス液は集液皿32を経てタンクA23に
もどる。次にプリント配線板はエアカットノズル24によ
って余分のプリフラックスが除去された後、ゴムロール
25の間を通すことによってプリント配線板の表面のプリ
フラックスの厚さは均一になる。ゴムロール25は上下の
間隔を一定に保ち、プリフラックスはタンクＢからポン
プB28によってプリフラックス供給ノズル27を通してゴ
ムロール25とドクターロール26との間に供給され、ゴム
ロール25とドクターロール26との間隙を一定にすること
によってプリフラックスの均一な厚さの膜をゴムロール
25の表面に形成することができる。これをプリント配線
板の表面に転写するものである。余剰のプリフラックス
は集液皿32を経てタンクB29にもどる。プリフラックス
塗布後、搬送コンベア30によってプリフラックス乾燥部
へ送られる。

発明が解決しようとする課題このような従来の技術では、水洗部では、水洗水がプ
リント配線板の表面に滞留したり、前工程の処理液がプ
リント配線板の表面に層状に残り水洗水はその表面のみ
流れるなどの現象が生じたり、一部のスルーホール内に
前工程の処理液が気泡とともに入り抜けなくなり水洗水
との置換ができないなどのために完全な水洗洗浄ができ
ない。またプリフラックス塗布部では、水洗水乾燥後布
巻きローラーによるプリフラックスのスルーホール内へ
の圧入、もしくはプリフラックスのシャワー散布による
流れ込みではスルーホール内に気泡を巻き込んだり、プ
リフラックスが流れ込まないスルーホールができるなど
のため均一な膜厚のプリフラックス膜を形成することは
できなかった。このため、実装工程でチップ部品の接
着、リフローはんだ付けなどの熱工程の後のフローはん
だ付けでのランド表面のはんだ濡れ性が悪くなったり、
スルーホールのはんだ吹上がり性が不完全になるなどの
問題が起きる。

本発明はこのような問題点を解決するもので、プリン
ト配線板の表面を完全に清浄にし、プリフラックスをプ
リント配線板の表面およびスルーホール内に均一にむら
なく塗布し、実装工程での熱履歴によってもはんだ付け
性が劣化することのない優れたプリント配線板を提供す
ることを目的とするものである。

課題を解決するための手段この課題を解決するために本発明では、水洗部では、
スリット状のノズルから、プリント配線板にほぼ垂直に
空気を噴出させプリント配線板全面に当てる部分と、水
洗水をプリント配線板全面に散水する部分とを設け、両
者を交互に、１〜３段設置し、この間をプリント配線板
を通すものである。さらにプリフラックス塗布部では、
プリフラックス液中にプリント配線板を浸漬し、これと
同時にプリフラックス液中に設置したスリット状のノズ
ルからプリント配線板にほぼ垂直にプリフラックス液を
噴出させてプリント配線板全面に当てた後、浸漬部から
取り出し、スリット状のノズルから、プリント配線板に
ほぼ垂直に空気を噴出させてプリント配線板全面に当て
た後、プリフラックス液を表面に均一な厚さに塗布した
二本のゴムロール間にプリント配線板を通す製造方法を
用いるものである。

作用この構成により、水洗部では、まず最初にプリント配
線板の表面およびスルーホール内に残留している前工程
の処理液は空気によって吹き飛ばされ、その後第一水洗
部で洗い流される。次段以降も同様に水洗水は空気によ
って吹き飛ばされ、その後さらに清浄な水洗水で洗い流
されるので前工程の処理液や処理液が混じった水洗水が
プリント配線板の表面に層状に滞留し、水洗水がその表
面のみ流れるなどの現象は生じない。一部のスルーホー
ル内に前工程の処理液が気泡とともに入り抜けなくなっ
た場合でも、空気によって吹き飛ばされ水洗水との置換
は容易に実現できるので完全な水洗洗浄ができる。

プリフラックス塗布部では、プリフラックス液中にプ
リント配線板を浸漬し、同時に、プリフラックス液中に
設置したスリット状のノズルから、プリント配線板にほ
ぼ垂直にプリフラックス液を噴出させプリント配線板全
面に当てるので、プリフラックスが流れ込まないスルー
ホールができることはない。このためスルーホール内も
むらのない均一な膜厚のプリフラックス膜の形成するこ
とができる。従って実装工程でチップ部品の接着、リフ
ローはんだ付けなどの熱工程の後のフローはんだ付けで
のランド表面のはんだ濡れ性は良くなり、スルーホール
のはんだ吹上がり性も良くなる。

実施例以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。なお、各図で同一符号のものは同一部分を示
している。本発明の基本構成は一般のプリント配線板の
製造方法と同様である。

第１図は本発明の一実施例によるプリント配線板の製
造方法のうち水洗部の詳細を示す。水洗部はプリント配
線板の表面に空気を吹き付ける部分と水洗部分とを交互
に配置する構造になっている。33,34,35はスリット状の
エアカットノズル、36はエア供給バイプである。各水洗
部8,9,10の構成は従来例と同様である。

プリント配線板は、エアカット33、第一水洗部８、エ
アカット34、第二水洗部９、エアカット35、第三水洗部
10へと運ばれ順次清浄度が上がる。清浄の過程を説明す
ると、まず、搬送用ローラー11によって送られてきたプ
リント配線板は、スリット状のエアカットノズル33から
吹き出す空気によってプリント配線板表面およびスルー
ホール内に残留している前工程の処理液を吹き飛ばす。
その後に、第一水洗部８の散水栓12から散水される洗浄
水で前工程の処理液は希釈され、洗い流される。次い
で、スリット状のエアカットノズル34から吹き出す空気
によってプリント配線板表面およびスルーホール内に入
った第一水洗部８の洗浄水は吹き飛ばされ、その後に、
第二水洗部９の散水栓から散水される洗浄水で洗い流さ
れる。以下、第三水洗部10でも同様の水洗が行われる。
水洗水の動きは、第三水洗部10の新水パイプ18から循環
タンクに清浄な水が供給され、ポンプにより散水栓から
散水され、プリント配線板を洗浄し集水皿を経由して循
環タンクにもどる。第三水洗部10の循環タンクからオー
バーフローした水は、排水パイプを通してこれに接続さ
れた第二水洗部９の循環タンクへと流れる。以下同様に
第二水洗部９、第一水洗部８へと流れ第一水洗部の循環
タンクからオーバーフローした水は、排水パイプを通し
て排水処理装置へ流れる。一方三カ所のエアカットノズ
ル33,34,35からは常に空気が噴出し、プリント配線板の
表面やスルーホール内に溜まった前工程の処理液や水洗
水を吹き飛ばしている。

水洗部では、スリット状のノズルからプリント配線板
にほぼ垂直に空気を噴出させプリント配線板全面に当て
る部分と、水洗水をプリント配線板全面に散水する部分
を設け、両者を交互に１〜３段設置することによって、
プリント配線板の表面およびスルーホール内に残留して
いる前工程の処理液は空気によって吹き飛ばされ、その
後水洗水で洗い流される。次段以降も同様に水洗水は空
気によって吹き飛ばされ、その後さらに清浄な水洗水で
洗い流されるので前工程の処理液や処理液が混じった水
洗水がプリント配線板の表面に層状に滞留し、水洗水が
その表面のみ流れるなどの現象は生じない。一部のスル
ーホール内に前工程の処理液が気泡とともに入り抜けな
くなった場合でも、空気によって吹き飛ばされ水洗水と
の置換は容易に実現できるので完全な水洗洗浄ができ
る。

第２図に本発明の実施例によるプリフラックス塗布部
の詳細を示す、18は搬送用ローラー、37はプリフラック
ス液中のスリット状ノズル、38はプリフラックス溜め、
22はポンプＡ、23はタンクＡ、24はエアカットノズル、
25はプリント配線板の表面にプリフラックスを塗布する
ためのゴムロール、26はドクターロール、27はプリフラ
ックス供給ノズル、28はポンプＢ、29はタンクＢ、30は
搬送コンベアである。

プリフラックス塗布の手順を説明する。水洗，乾燥さ
れたプリント配線板はプリフラックス塗布部へ送られ、
まず、プリフラックス溜め38に入り、プリフラックス液
中に浸漬される。同時に、プリフラックス液中に設置し
たスリット状のノズル37から、プリント配線板にほぼ垂
直にプリフラックス液を噴出させプリント配線板全面に
当てた後、浸漬部から取り出す。次にエアカットノズル
24から空気を噴出させプリント配線板全面にほぼ垂直に
空気を当てて、プリント配線板の表面、スルーホール内
の余分なプリフラックスを吹き飛ばす。もう一度プリフ
ラックス液への浸漬，吹き飛ばしをする。このようにす
ることによってプリント配線板のスルーホール内に気泡
が残ってプリフラックスが塗布されないという問題はな
くなる。その後、プリフラックス液を表面に均一な厚さ
に塗布した二本のゴムロール間にプリント配線板を通す
ことによってプリント配線板の表面にプリフラックスが
均一に塗布される。タンクA23にあるプリフラックスは
ポンプA22によって常時スリット状のノズル37から噴出
させる。ゴムロール25は上下の間隔を一定に保ち、プリ
フラックスはタンクB29からポンプB28によってプリフラ
ックス供給ノズル27を通してゴムロール25とドクターロ
ール26との間に供給され、ゴムロール25とドクターロー
ル26との隙間を一定にすることによってプリフラックス
の均一な厚さの膜をゴムロール25の表面に形成すること
ができる。これをプリント配線板の表面に転写するもの
である。プリフラックス塗布後、搬送コンベア30によっ
てプリフラックス乾燥部へ送られる。

第３図（ａ）は、本発明のプリント配線板の製造方法
の実施例のうち水洗部に用いたスリット状エアカットノ
ズルの一例を示す斜視図である。構造は一端が封孔され
たパイプ状で他端はエア供給パイプ36に接続されてい
る。エアカットノズルはパイプを縦割りするようにスリ
ット状に開口39している。第３図（ｂ）にその断面図を
示す。スリットの幅は0.3〜0.7mm程度が適当である。ス
リット以外に直径0.3〜0.7mm程度のドリルでパイプの長
手方向に一直線に、または千鳥状に密接して穴あけした
ものを用いても良い。

第４図（ａ）は、本発明のプリント配線板の製造方法
の実施例のうちプリフラックス塗布部のプリフラックス
液中に設置したスリット状のノズルの斜視図である。第
４図（ｂ）は、その断面図である。ノズルの下部からプ
リフラックス液を供給しノズル37部分から噴出させる。
溢れたプリフラックス液はプリフラックス溜め38に溜ま
り、一定量以上になるとプリフラックス溜め38と搬送用
ローラーの壁面との隙間からプリフラックス液は流れ出
し集液皿32に落ちる。ノズル部分の開口部は0.5mm〜3mm
でプリフラックス液面より低く、プリント配線板の下5m
m〜30mm離れた位置に配置する。

以下はんだ付け性を調べるテスト基板を作製し、本発
明による水洗方法とプリフラックス塗布方法で仕上げ処
理を行った。テスト基板は、銅スルーホールプリント配
線板の作り方と同じ方法で試作した。両面銅張積層板に
直径1.0mmと直径0.4mmの貫通穴を各々1000個あけ、銅を
貫通穴の壁面、両面銅張積層板の表面にパネルめっきを
行い、直径1.0mmの穴の両面に直径1.5mmのランドと直径
0.4mmの穴の両面に直径0.8mmのランドと、はんだ面に2.
0mm角のチップランド2000カ所とをエッチングによって
形成し、これらランド部分を除きソルダレジストを両面
に形成した。このプリント配線板をソフトエッチング，
水洗，水洗乾燥，プリフラックス塗布，プリフラックス
乾燥の処理を行った。水洗乾燥後のプリント配線板の清
浄度をMIL−Ｐ−28809Aに記載された基板清浄度測定装
置によって未洗浄物の量を測定した結果0.8μgNaCl/inc
h²〜1.3μgNaCl/inch²であった。従来の水洗方法で作製
したプリント配線板では1.5μgNaCl/inch²〜2.0μgNaCl
/inch²であった。仕上げ処理後、前記プリント配線板を
プリヒート温度約150℃，時間約２分，リフロー温度約2
50℃,200℃以上の時間約35秒でリフロー処理した。この
後プリヒート温度約100℃，時間約１分，はんだ付け温
度約245℃，はんだ付け時間約３秒の条件で自動はんだ
付け装置ではんだ付けを行った。この結果、スルーホー
ル内へのはんだの吸上り性は直径1.0mmの穴1000穴、直
径0.4mmの穴1000穴とも完全であった。はんだ面の直径
1.5mmのランドと直径0.8mmのランドとはんだ面に2.0mm
角のチップランドへのはんだ濡れ性も100％完全であっ
た。従来の仕上げ処理方法によって作製したプリント配
線板を同様の方法ではんだ付け性を調べた結果、はんだ
吸上り性が完全なスルーホール数は約97％、はんだ濡れ
性が完全なランド数は約98％であった。以上のように、
本発明のプリント配線板の仕上げ処理方法は非常に優れ
ていることがわかる。

発明の効果以上のように本発明によれば、水洗部では、スリット
状のノズルからプリント配線板にほぼ垂直に空気を噴出
させプリント配線板全面に当てる部分と、水洗水をプリ
ント配線板全面に散水する部分を設け、両者を交互に１
〜３段設置するので、前工程の処理液や処理液が混じっ
た水洗水がプリント配線板の表面に層状に滞留し、水洗
水がその表面のみ流れるなどの現象は生じない。一部の
スルーホール内に前工程の処理液が気泡とともに入り抜
けなくなった場合でも、空気によって吹き飛ばされ水洗
水との置換は容易に実現できるので完全な水洗洗浄がで
きる。

プリフラックス塗布部では、プリフラックス液中にプ
リント配線板を浸漬し、同時に、プリフラックス液中に
設置したスリット状のノズルから、プリント配線板にほ
ぼ垂直にプリフラックス液を噴出させプリント配線板全
面に当てるので、プリフラックスが流れ込まないスルー
ホールができることはない。このためスルーホール内も
むらのない均一な膜厚のプリフラックス膜を形成するこ
とができる。

以上のようにプリント配線板を完全に清浄に水洗し、
プリント配線板にむらのない均一な膜厚のプリフラック
ス膜を形成することによって、実装工程でチップ部品の
接着、リフローはんだ付けなどの熱工程の後のフローは
んだ付けでのランド表面のはんだ濡れ性は良くなり、ス
ルーホールのはんだ吸上がり性も良くなる。

なお、本発明の説明では銅スルーホール両面プリント
配線板について行ったが、片面プリント配線板，銀スル
ーホール両面プリント配線板，銅スルーホール多層プリ
ント配線板などでもチップ部品の接着，リフローはんだ
付けなどの熱工程の後にはんだ付け作業を行う工程があ
る場合には、本プリント配線板の製造方法は有効であ
る。またセラミック製プリント配線板やメタルコアプリ
ント配線板などにも本発明は適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプリント配線板の製造方法の実施
例のうち水洗部の概略構成図、第２図は本発明によるプ
リント配線板の製造方法の実施例のうちプリフラックス
塗布部の概略構成図、第３図（ａ），（ｂ）は本発明の
プリント配線板の製造方法の実施例のうち水洗部に用い
たスリット状エアカットノズルの斜視図および断面図、
第４図（ａ），（ｂ）は本発明のプリント配線板の製造
方法の実施例のうちプリフラックス塗布部に用いたスリ
ット状ノズルの斜視図および断面図、第５図はプリント
配線板の製造のうち一般的な仕上げ処理の工程図、第６
図は従来のプリント配線板の製造方法のうち水洗部の概
略構成図、第７図は従来のプリント配線板の製造方法の
うちプリフラックス塗布部の概略構成図である。３……水洗部、５……プリフラックス塗布部、12……散
水栓、24……エアカットノズル、33,34,35……エアカッ
トノズル、37……スリット状ノズル、38……プリフラッ
クス溜め。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともソフトエッチング部と、水洗部
と、水洗乾燥部と、プリフラックス塗布部と、プリフラ
ックス乾燥部とからなり、上記プリフラックス塗布部で
は、プリフラックス液中にプリント配線板を浸漬し、こ
れと同時にプリフラックス液中に設置したスリット状の
ノズルからプリント配線板にほぼ垂直にプリフラックス
液を噴出させてプリント配線板全面に当てた後、浸漬部
から取り出し、スリット状のノズルからプリント配線板
にほぼ垂直に空気を噴出させてプリント配線板全面に当
てた後、プリフラックス液を表面に均一な厚さに塗布し
た二本のゴムロール間にプリント配線板を通すことを特
徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項２】水洗部は、スリット状のノズルから、プリ
ント配線板にほぼ垂直に空気を噴出させプリント配線板
全面に当てる部分と、水洗水をプリント配線板全面に散
水する部分とからなり、両者を交互に１〜３回繰り返す
ことを特徴とする請求項１記載のプリント配線板の製造
方法。