JP2913935B2 - プリント基板の製造方法 - Google Patents

プリント基板の製造方法

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実 藤田
直茂 河崎
昌利 砂本
毅 森田
▲隆▼ 高浜
修 林
俊介 宇崎
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、プリント基板の製造
方法に関し、特に、スルーホールの銅めっき厚さを減少
させることなく、配線パターン上に無電解はんだめっき
を施してはんだ合金を被覆するようにしたプリント基板
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は例えば同一出願人によって開発さ
れ出願ずみの特願平2-321183号に示された先行技術にお
けるプリント基板の製造方法のプロセスを示すフローチ
ャートである。先行技術における従来のプリント基板
は、配線パターンを形成した後、あるいは配線パターン
を形成しソルダーレジストを塗布した後に、無電解はん
だめっき液に浸漬し露出した金属銅部分とめっき液中の
スズイオンおよび鉛イオンを反応させスズ/鉛を主成分
としたはんだ合金を銅パターン上に析出させることによ
って製造されている。
【0003】又、上記無電解はんだめっき液について
は、例えば特開平1-290774号公報等に、スズ、鉛、有機
スルホン酸、チオ尿素を主成分とする無電解はんだめっ
き液が記載されている。これらの無電解はんだめっき液
は上記したように金属銅上にスズ/鉛を主成分とするは
んだ合金を析出させることができる。一般に、これらの
無電解はんだめっきは、めっき浴中のスズ/鉛イオンと
金属銅とが反応することにより、次のような置換反応で
はんだ合金を析出させている。 0.74Sn2++0.26Pb2++2Cu →Sn−Pb(74at%Sn)+2Cu+ 上記の反応式によれば、1モルのはんだ合金(74at
omic%Sn)を析出させると、2モルの銅がめっき
浴中に溶解することになる。これは、はんだ合金(74
atomic%Sn)1μmに対して銅0.85μmに
相当することになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のプリント基板の
製造方法における無電解はんだめっきは以上のようにな
されているので、厚くはんだ合金を析出させる場合、例
えば10μm以上のはんだ合金を析出させる場合には、
この銅の減少分は相当な値となる。特にプリント基板に
おいては、スルーホールは最低25μm以上の銅厚さが
ないと信頼性に欠けると言われている。しかし、φ0.
6〜0.3mmの小径スルーホールでは、この減少分を
上乗せした厚さまで銅めっきをすることが困難であるた
め、プリント基板の信頼性を損なうという問題点があっ
た。
【0005】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、スルーホールの銅めっきを減少
させることなく、配線パターン上に無電解はんだめっき
を施してはんだ合金を被覆することによ信頼性の低下
を防止することが可能なプリント基板の製造方法を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係るプリント
基板の製造方法は、スルーホール部分をマスクで覆い、
配線パターン部分に無電解はんだめっきを施すものであ
り、又、配線パターンのスルーホールを除く部分をマス
クで覆い、続いて、スルーホール部分に、無電解はんだ
めっきのめっき液に侵されない金属の無電解めっきを施
し、上記マスクを剥離した後、この剥離した部分に無電
解はんだめっきを施すものである。
【0007】
【作用】この発明におけるプリント基板の製造方法は、
スルーホールをマスクで覆い、又、スルーホール部分に
無電解はんだめっき液に侵されない金属を予めめっきし
ているので、無電解はんだめっき液に浸漬されても、ス
ルーホール部分には無電解はんだめっき反応が起こら
ず、スルーホールの銅めっき厚さが減少することはな
い。
【0008】
【実施例】実施例1.以下、この発明の実施例を図につ
いて説明する。図1はこの発明の実施例1におけるプリ
ント基板の製造方法のプロセスを示すフローチャート、
図2(A),(B),(C),(D)は各プロセス毎の
基板の状態をそれぞれ示す模式断面図である。まず、図
2(A)に示すように、パターン配線1、部品パッド2
およびスルーホール3等が形成されたプリント基板4
に、例えば図2(B)に示すように、スルーホール3等
のように無電解はんだめっきが不要な部分を、マスク5
で覆うマスキング処理工程を行う。このマスキング処理
方法は特に限定するものではないが、例えば感光性ドラ
イフイルムレジスト(DFR)をラミネートし、露光、
現像という写真製版技術によって、無電解はんだめっき
が必要な部分を残してドライフイルムで覆う。
【0009】又、レジスト材料は、特に限定するもので
はないが、耐酸性の感光性ドライフイルムレジストが望
ましい。感光性ドライフイルムレジスト以外では、感光
性レジストインクや熱硬化性レジスト等でも良い。ま
た、ここでは感光性レジストを用い写真製版技術によっ
てマスキング処理を行ったが、スクリーン印刷など塗布
処理によってマスク処理を行ってもよい。しかし、イン
ク等塗布処理をもちいる場合、後にレジストを除去する
際に、スルーホール3内に残留する場合が有るため注意
が必要である。ここでは、感光性ドライフイルムレジス
トとしてラミナーHG(ダイナケム社製)を用い、露光
後、1%炭酸ナトリウム溶液で現像を行った。
【0010】次に、図2(C)に示すように、無電解は
んだめっき処理工程を行う。無電解はんだめっき処理の
前処理としては、脱脂(酸性脱脂液,40℃,5mi
n)、ソフトエッチング(硫酸/過酸化水素エッチャン
ト,40℃,30sec)、酸洗い(5%硫酸,25
℃,1min)の各処理を行い、その後無電解はんだめ
っき液に浸漬した。無電解はんだめっき液は、スズ
(0.1モル)、鉛(0.01モル)、有機スルホン酸
(0.2モル)、チオ尿素(2モル)を主成分とするめ
っき液を用い、70℃で15分処理を行った。図3に、
上記成分の無電解はんだめっき液を用いて、プリント基
板4の銅パターン1上にはんだ合金を析出させた場合の
はんだ析出厚さとめっき時間の関係を示す。図よりめっ
き時間に伴いはんだめっき厚さが増大しているのが判
る。本実施例の条件では、約12μmのはんだ皮膜6が
得られた。
【0011】最後に、剥離液として5%水酸化ナトリウ
ム溶液を用い、図2(D)に示すようにドライフイルム
レジスト(マスク5)を剥離した。本実施例では、ソル
ダーレジストが塗布された基板に対して無電解はんだめ
っき処理を行ったが、ソルダーレジストを塗布しない基
板においても、同様のプロセスによって、部分的に無電
解はんだめっきを施すことが可能である。この場合は、
マスク5、ここではドライフイルムレジストを剥離後、
ソルダーレジストを塗布すれば良い。また、この後、無
電解はんだめっき皮膜6を付けた部分以外のパターン部
分およびスルーホール3の防錆のために、プリフラック
ス処理を全面もしくは一部に施してもよい。
【0012】実施例2.図4はこの発明の実施例2にお
けるプリント基板の製造方法のプロセスを示すフローチ
ャート、図5(A),(B),(C),(D),(E)
は各プロセス毎の基板の状態をそれぞれ示す模式断面図
である。まず、図5(A)に示すように、パターン配線
1、部品パッド2およびスルーホール3等が形成された
プリント基板4に、図2(B)に示すように、パターン
配線1および部品パッド2等のように無電解はんだめっ
きが必要な部分を、マスク5で覆うマスキング処理工程
を行う。このマスキング処理方法は特に限定するもので
はないが、例えば感光性ドライフイルムレジスト(DF
R)をラミネートし、露光、現像という写真製版技術に
よって、無電解はんだめっきが必要な部分をドライフイ
ルムで覆う。
【0013】又、レジスト材料は、上記実施例1と同様
に特に限定するものではないが、耐酸性の感光性ドライ
フイルムレジストが望ましい。感光性ドライフイルムレ
ジスト以外では、感光性レジストインクや熱硬化性レジ
スト等でも良い。また、ここでは感光性レジストを用い
写真製版技術によってマスキング処理を行ったが、スク
リーン印刷など塗布処理によってマスク処理を行っても
よい。ここでは、感光性ドライフイルムレジストとして
ラミナーHG(ダイナケム社製)を用い、露光後、1%
炭酸ナトリウム溶液で現像を行った。
【0014】次に、図5(C)に示すように、スルーホ
ール3のように無電解はんだめっきが不要な部分に無電
解はんだめっき液に侵されない金属の無電解めっき処理
行程を行う。ここで行う無電解めっき金属は、特に限定
するものではないが、次に行う無電解はんだめっき処理
に侵されないものが望ましく、金、パラジウム、インジ
ウム、ロジウム、ニッケル、スズ、鉛、およびそれらの
合金などが望ましい。ここでは、約0.1μmのパラジ
ウムめっき膜6を形成した。無電解パラジウムめっきの
前処理としては、脱脂(酸性脱脂液,40℃,5mi
n)、ソフトエッチング(250g/L過硫酸アンモニ
ウム溶液,25℃,3min)、酸洗い(5%硫酸,2
5℃,1min)、パラジウム活性化(塩化パラジウム
溶液,25℃,1min)の各処理を行い、その後無電
解パラジウムめっき液に浸漬した。無電解パラジウムめ
っき液としては、無電解パラジウムーリンめっき液AP
P(石原薬品製)を用い、50℃で、6分間処理を行っ
た。
【0015】続いて剥離液として5%水酸化ナトリウム
溶液を用い、図5(D)に示すようにドライフイルムレ
ジスト(マスク5)を剥離し、最後に、無電解はんだめ
っき処理工程を行う。上記実施例1と同様に無電解はん
だめっき処理の前処理としては、脱脂(酸性脱脂液,4
0℃,5min)、ソフトエッチング(硫酸/過酸化水
素エッチャント,40℃,30sec)、酸洗い(5%
硫酸,25℃,1min)の各処理を行い、その後無電
解はんだめっき液に浸漬した。無電解はんだめっき液
は、スズ(0.1モル)、鉛(0.01モル)、有機ス
ルホン酸(0.2モル)、チオ尿素(2モル)を主成分
とするめっき液を用い、70℃で15分処理を行うこと
により、所望の部分にのみ無電解はんだめっき皮膜7を
付けることができ、又、スルーホール3に施したパラジ
ウムめっき膜6上には、はんだ付けをしてもなんら問題
をおこさず、良好なはんだ濡れ性を示した。そして、ス
ルーホール3における銅めっき厚さの減少もほとんど観
察されなかった。
【0016】図6に、スルーホール3および配線パター
ン1のはんだコートを必要としない部分に何ら処理を施
さないプリント基板1に、上記各実施例のような無電解
はんだめっきを施した場合の、配線パターン1およびス
ルーホール3の銅厚さの減少量とめっき時間との関係を
示す。図から明らかなように、この銅厚さの減少量はめ
っき時間の経過に伴い増加している。このような銅厚さ
の減少傾向は図3に示しためっき厚さの増大傾向によく
対応する変化をしており、その割合もほぼ1:1程度
で、上述したはんだ合金と銅の置換量に対応しているこ
とは明かである。
【0017】図7(A)は無電解はんだめっき処理を施
さない場合のスルーホール断面を示し、図7(B)はス
ルーホールに何ら処理を施さず無電解はんだめっき処理
を施した場合の断面を示す。両断面を比較すると明らか
なように、図7(B)に示す無電解はんだめっきを施し
た場合の方が、図7(A)に示す無電解はんだめっきを
施さない場合よりスルーホール内銅厚さが大幅に減少し
ていることがわかる。今、図7(B)に示す試料に対し
耐熱疲労試験(230℃/10secはんだフロートテ
ストおよび−65℃←→125℃ヒートサイクルテスト
100サイクル)を行った結果、図7(C)に示すよう
にスルーホール内壁にバレルクラックを生じていた。こ
のことにより、スルーホールに何ら処理を施さずに無電
解はんだめっき処理を行うと、信頼性が非常に損なわれ
ることは明白であり、この発明におけるプリント基板の
製造方法が、実用上いかに重要となるかは明かである。
【0018】
【発明の効果】以上のように、この発明によればスルー
ホール部分をマスクで覆い、配線パターン部分に無電解
はんだめっきを施し、又、配線パターンのスルーホール
を除く部分をマスクで覆い、続いて、スルーホール部分
無電解はんだめっきのめっき液に侵されない金属の無
電解めっきを施し、上記マスクを剥離した後、この剥離
した部分に無電解はんだめっきを施すようにしたので、
スルーホールの銅めっきを減少させることなく、無電解
はんだめっきを施すことが可能となり、信頼性の向上を
図ることが可能なプリント基板の製造方法を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1におけるプリント基板の製
造方法のプロセスを示すフローチャートである。
【図2】図1における各プロセス毎の基板の状態をそれ
ぞれ示す模式断面図である。
【図3】図1における製造方法で銅パターン上にはんだ
合金を析出させた場合のはんだ析出厚さとめっき時間と
の関係を示す特性図である。
【図4】この発明の実施例2におけるプリント基板の製
造方法のプロセスを示すフローチャートである。
【図5】図4における各プロセス毎の基板の状態をそれ
ぞれ示す模式断面図である。
【図6】はんだコートを必要としない部分に何ら処理を
行わず、無電解はんだめっきを施した場合の銅厚さの減
少量とめっき時間との関係を示す特性図である。
【図7】無電解はんだめっき処理を施した場合と、施さ
ない場合のスルーホール部断面を比較した図である。
【図8】従来のプリント基板の製造方法のプロセスを示
すフローチャートである。
【符号の説明】
1 配線パターン 3 スルーホール 4 プリント基板 5 マスク 6 無電解めっき膜 7 無電解はんだめっき皮膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 毅 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 高浜 ▲隆▼ 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 林 修 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 宇崎 俊介 相模原市宮下一丁目1番57号 三菱電機 株式会社相模製作所内 (56)参考文献 特開 昭53−73372(JP,A) 特開 平1−201992(JP,A) 特開 昭52−112770(JP,A) 特開 昭56−7496(JP,A) 特開 昭64−81299(JP,A) 特開 昭56−81679(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 3/10 - 3/42

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に配線パターンを形成する工程
    と、スルーホール部分をマスクで覆う工程と、上記配線
    パターンの部分に無電解はんだめっきを施すことによっ
    てスズ、鉛を主成分とするはんだ合金を被覆する工程
    と、上記スルーホールを覆うマスクを剥離する工程とを
    含むことを特徴とするプリント基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 基板上に配線パターンを形成する工程
    と、上記配線パターンのスルーホールを除く部分をマス
    クで覆う工程と、スルーホール部分に後工程における無
    電解はんだめっきのめっき液に侵されない金属の無電解
    めっきを施す工程と、上記マスクを剥離する工程と、上
    記配線パターンの上記マスクを剥離した部分に無電解は
    んだめっきを施すことによってスズ、鉛を主成分とする
    はんだ合金を被覆する工程とを含むことを特徴とするプ
    リント基板の製造方法。
  3. 【請求項3】 無電解めっき金属は金またはパラジウム
    およびこれらの合金であることを特徴とする請求項2記
    載のプリント基板の製造方法。
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