JP3607720B2

JP3607720B2 - プリント配線板及びその製造方法

Info

Publication number: JP3607720B2
Application number: JP06161394A
Authority: JP
Inventors: 勝弘古田; 龍男白木
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2020-01-05
Also published as: JPH07273433A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はプリント配線板及びその製造方法に係り、詳しくは、フロー半田付けにより部品を実装する際に、導体回路の一部を保護するとともに、ソルダーレジストの表面にフラックスを良好に塗布するための皮膜を備えたプリント配線板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリント配線板においては導体回路を形成した後に、部品を実装する部分等を除いて表面上に耐熱性被覆材料としてのソルダーレジストを塗布するようにしている。このソルダーレジストは導体間の絶縁抵抗と絶縁耐圧を向上したり、半田付けの際に半田をはじいて必要以外の部分に付着しないようにする役割を有している。
【０００３】
又、一般にプリント配線板の製造業者と、部品を実装する業者とは異なるので、プリント配線板の製造から部品実装までの時間が長い。従って、ソルダーレジストで被覆されていない導体回路が酸化を受けやすく、それを防止するために保護皮膜をプリント配線板全面に形成している。保護皮膜は半田付けに悪影響を及ぼさないように、フラックスと同じ成分からなる。
【０００４】
又、保護皮膜を形成することによって、前記ソルダーレジストの半田はじき性が十分でなくても、フロー半田付けにより部品を実装する際に、フラックスが保護皮膜上に均一に塗布される。そして、そのフラックスが均一に塗布されることによって、半田がはじかれてソルダーレジスト上に残りにくくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のプリント配線板においては、表面全体に保護皮膜が均一に形成されずムラが生じて、フロー半田付け時にフラックスが均一に塗布されないという問題点がある。
【０００６】
すなわち、保護皮膜はプリント配線板に表面実装部品を実装するときに部品がパッドから脱落したり、フラックスによる酸化膜除去作用の邪魔とならないようにするために、薄く形成するようにしている。このため、保護皮膜にムラが生じ易くなり、図５に示すように、ランド２１，２２の近傍のソルダーレジスト２３上に保護皮膜（斜線にて図示）２４が形成されない部分がある場合、その部分にはフラックスが塗布されなくなる。この結果、フロー半田付け時に溶融はんだがプリント配線板と接触すると、その部分においてはフラックスによる半田はじき作用が得られず、半田２５が残ってランド２１，２２との間で半田ブリッジが発生することがある。そして、この半田ブリッジは手作業にて修正する他なく、その作業に大変な手間がかかるという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、フロー半田付けにより部品を実装する際に、半田と接触するソルダーレジストの表面に皮膜をムラなく均一に形成することができ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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため請求項１に記載の発明では、絶縁基板上に形成された導体回路を覆うソルダーレジストの表面が粗さ０．１〜３．０μｍに粗化された粗化面を備え、その粗化面にフラックスと同じ固形成分を含有する溶液を用いて形成した第１の薄膜と、第１の薄膜形成に用いた溶液より前記固形成分を多く含有する溶液を用いて形成した第２の薄膜とからなる皮膜を備えた。
【０００９】
又、請求項２に記載の方法では、絶縁基板上への導体回路及び該導体回路を覆うソルダーレジストを形成し、該ソルダーレジストの表面の粗化処理を行った後、ソルダーレジストの粗化面にフラックスと同じ固形成分を含有する溶液を用いて第１の薄膜を形成し、第１の薄膜形成に用いた溶液より前記固形成分を多く含有する溶液を用いて第２の薄膜を形成してなる皮膜を形成するようにした。又、前記ソルダーレジストの表面の粗化処理は、表面の状態が０．１〜３．０μｍの粗化面となるような処理であってもよい。
【００１０】
【作用】
請求項１に記載の発明では、ソルダーレジストの表面に粗さ０．１〜３．０μｍの粗化面を形成し、その粗化面にフラックスと同じ固形成分を含有する溶液を用いて形成した第１の薄膜と、第１の薄膜形成に用いた溶液より前記固形成分を多く含有する溶液を用いて形成した第２の薄膜とからなる皮膜を形成したことにより、皮膜はソルダーレジストの表面全体にはじかれることなく均一に形成される。従って、フロー半田付けにより部品を実装する際に、皮膜の表面にフラックスが良好に塗布されて、そのフラックスの作用によりソルダーレジストの表面に半田が残りにくくなる。
【００１１】
又、請求項２に記載の方法では、ソルダーレジストの表面の粗化処理を行った後、ソルダーレジストの粗化面にフラックスと同じ固形成分を含有する溶液を用いて第１の薄膜を形成し、第１の薄膜形成に用いた溶液より前記固形成分を多く含有する溶液を用いて第２の薄膜を形成してなる皮膜が形成される。従って、前記プリント配線板の製造に好適な方法となる。
【００１２】
又、ソルダーレジストの表面の粗化処理を、表面の状態が０．１〜３．０μｍの粗化面となるような処理とすれば、プリント配線板の表面の粗さが目立つことなく、皮膜が良好に形成される。又、皮膜形成後にフラックスの残渣が生じにくくなる。
【００１３】
ソルダーレジストの表面の粗さが０．１μｍ未満であると、皮膜がはじかれてしまい、表面全体に均一に形成されなくなる。表面の粗さが３．０μｍを越えると、フラックスの残渣が生じ易く、この残渣の凸部が、プリント配線板の搬送時等に脱落してゴミとなり易い。又、３．０μｍを越えると表面の粗さが目立って、プリント配線板としての見栄えが悪くなり商品価値が低下する。ソルダーレジストの表面の粗さの好ましい範囲は、０．５〜１．０μｍであり、この範囲であればソルダーレジストの種類に関係なく、顕著な効果が得られる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜図４に従って説明する。
図１〜図３に示すように、プリント配線板１の絶縁基板２上には常法により導体回路３が形成されている。導体回路３は絶縁基板２の部品のリード挿通孔２ａと対応して形成されたランド４と、ランド４と連続して形成された配線部５を有している。絶縁基板２上にはランド４と所定のクリアランスを有するとともに配線部５を覆うソルダーレジスト６が形成されている。ソルダーレジスト６はその表面が粗化されており、断面でみた場合の表面粗さが０．５〜１．０μｍとなっている。又、ソルダーレジスト６の表面粗さが０．５〜１．０μｍとなるピット（図示せず）の数は１０μｍ^２当たり約３０個である。更に、ソルダーレジスト６の全面に対する粗化面の面積比は約７５％であり、ほぼ全面が粗化されている。ソルダーレジスト６及びランド４を含むプリント配線板１の表面には厚さ約１．０μｍのフラックスとほぼ同じ成分の保護皮膜（図１において斜線にて図示）７が形成されている。
【００１５】
このように構成されたプリント配線板１においては、ソルダーレジスト６の表面が０．５〜１．０μｍに粗化されているので、保護皮膜７は部分的にはじかれることなくソルダーレジスト６の表面全体に均一に形成される。従って、部品のリード挿通孔２ａに図示しない部品のリードを挿入してフロー半田付けするときに用いられるフラックスは、保護皮膜７上に均一に塗布される。この状態で、プリント配線板１を溶融半田と接触させてフロー半田付けを行うと、ソルダーレジスト６上ではフラックスによって半田がはじかれて、その表面に半田が残ることがなくなる。この結果、隣接するランド４，４の間で半田ブリッジが発生するのを極力防止することができる。
【００１６】
本実施例ではソルダーレジスト６の表面粗さを０．５〜１．０μｍとしたが、０．１〜１．０μｍ、又は１．０〜３．０μｍとしてもよい。ソルダーレジストの表面の粗さが０．１μｍ未満であると、保護皮膜７がはじかれてしまい、表面全体に均一に形成されなくなる。表面の粗さが３．０μｍを越えると、フラックスの残渣が生じ易く、この残渣の凸部が、プリント配線板の搬送時等に脱落してゴミとなり易い。又、３．０μｍを越えると表面の粗さが目立って、プリント配線板としての見栄えが悪くなり商品価値が低下する。実施例でのソルダーレジスト６の表面の粗さの範囲（０．５〜１．０μｍ）であれば、ソルダーレジスト６の種類に関係なく、顕著な効果を得ることができる。
【００１７】
又、粗化面を形成するピットの個数が１５個〜３５個程度で、ソルダーレジスト６の全面に対する粗化面の面積比が３５％〜９０％程度であれば、保護皮膜７を均一に形成することができる。さらに、ピットの個数が３５個以上で、面積比が９０〜１００％であったとしても何ら問題はないが、ピットをカウントすることが困難で定量化できないため、その管理が難しくなる。
【００１８】
又、導体回路３がファインパターン化されたプリント配線板１では、部品を表面実装する場合に画像認識装置によってパターンを認識するようにしている。本実施例では保護皮膜７がムラなく均一に形成されているので、パターンの誤認識がなくなる。
【００１９】
次に、上記のように構成されたプリント配線板１の製造方法について説明する。
絶縁基板２上に常法により部品のリード挿通孔２ａと対応するランド４及び配線部５を有する導体回路３を形成した後、ランド４と所定のクリアランスを有するとともに配線部５を覆うソルダーレジスト６を形成する。
【００２０】
次に、図示はしないがシルクインクを用いて、プリント配線板１の表面に部品番号、文字等を印刷する。
続いて、絶縁基板２に対してプリント配線板１の外形加工を行った後、プリント配線板１のソルダーレジスト６の表面に対してソフト研磨を行う。このソフト研磨は、例えば湿式研磨機（ジェットスクラブ）で、研磨材（品名：サクランダム♯２２０日本カートリッヂ（株）社製）の濃度が２０％の溶液を用いて、ラインスピード１．０ｍ／ｍｉｎ、圧力２．０ｋｇ／ｃｍ^２で行われる。この条件ではプリント配線板１は研磨材と１分程度接触する。このソフト研磨によってソルダーレジスト６の表面粗さが０．５〜１．０μｍとなる。
【００２１】
次に、続いて、プリント配線板１をフラックス（品名：ＲＴ−０１Ｒタムラ製作所製）の固形分が５％の溶液に浸漬し、エアーブロー処理を行って余分な溶液を除去する。その後、前記と同じフラックスの固形分が３５％の溶液をロールコータを用いてプリント配線板１の表面に塗布・乾燥させて所定の厚さの保護皮膜７を形成してプリント配線板１の製造が完了する。
【００２２】
上記したように、ソルダーレジスト６を形成した後、フラックスを塗布する前にソフト研磨を行うようにしたことにより、その表面が粗化されて保護皮膜７をはじくことなく均一に形成することができる。従って、半田付け時においてプリント配線板１にフラックスが均一に塗布されて、そのフラックスの作用によって半田がソルダーレジスト６の表面に残りにくくなる。
【００２３】
ここで、前記の保護皮膜７の厚さを変えたときの半田ブリッジの修正率を図４に示す。この図において、実線はソフト研磨を行って保護皮膜７を固形分が５％，１０％，１５％の溶液にそれぞれ浸漬して形成した実施例での修正率を示す。又、破線はソフト研磨を行わず固形分が５％，１０％，１５％の溶液を用いてロールコータのみで保護皮膜７を形成した比較例での修正率を示す。実施例及び比較例において５％の溶液を用いた場合の保護皮膜７の膜厚は０．８３μｍで、１０％の膜厚は１．０μｍ、１５％の膜厚は１．７５μｍであった。
【００２４】
固形分が５％の場合で比較すると、実施例の修正率が０．０２％で比較例が０．１９％であった。又、固形分の割合が増加すると保護皮膜７が厚くなって半田ブリッジの修正率が低下する傾向にあるが、この図から本実施例では保護皮膜７を薄く形成しても、半田ブリッジの修正率を低くすることができるという効果がある。
【００２５】
又、保護皮膜７を固形分が５％の溶液に浸漬する工程と、固形分が３５％の溶液をロールコータで塗布する工程とから形成したことにより、ソルダーレジスト６の表面に皮膜７を薄く形成することができる。
【００２６】
なお、本発明は次のように具体化することもできる。
（１）保護皮膜７の形成工程においてフラックスの固形分の割合を任意に変更してもよい。又、保護皮膜７を溶液への浸漬のみで形成したり、ロールコータでの塗布のみで形成するようにしてもよい。
【００２７】
（２）上記実施例では、プリント配線板１を固形分が５％の溶液に浸漬して保護皮膜７を形成したが、代わりにフラックス溶液を発泡状態にしてプリント配線板１を接触させたり、フラックス溶液をスプレー状にしてプリント配線板１の表面に噴霧してもよい。
【００２８】
（３）上記実施例では、ソルダーレジスト６の表面をソフト研磨によって粗化するようにしたが、化学処理等の他の方法によって粗化するようにしてもよい。又、ソフト研磨の各条件を例えば、研磨材の濃度を１０％、ラインスピードを０．５ｍ／ｍｉｎ及び圧力を３．０ｋｇ／ｃｍ^２に変更してもよい。
【００２９】
（４）ソフト研磨をシルク印刷工程の前に一度行い、保護皮膜７を形成する前にもう一度行うようにしてもよい。又、ソフト研磨をシルク印刷工程の前に一度だけ行って保護皮膜７を形成するようにしてもよい。このようにすれば、保護皮膜７と同様にインクのはじきが少なくなって、微細な番号、文字等を鮮明に印刷することができる。
【００３０】
（５）シルク印刷工程を保護皮膜７を形成した後に行ってもよい。
（６）上記実施例ではプリント配線板１の外形加工を行った後、ソフト研磨を行って保護皮膜７を形成するようにしたが、ソフト研磨の後に外形加工、保護皮膜７の形成を行ったり、ソフト研磨の後に保護皮膜７の形成、外形加工を行うようにしてもよい。このようにすれば、プリント配線板１の生産効率を向上させることができる。
【００３１】
上記実施例及び上記技術的思想において把握されるその他の技術的思想についてその効果とともに以下に記載する。
（１）請求項２に記載の製造方法において、ソルダーレジスト表面への皮膜の形成を、固形分の少ない溶液を用いた第１の薄膜形成工程と、固形分の多い溶液を用いた第２の薄膜形成工程とから構成したことを特徴とするプリント配線板の製造方法。このようにすれば、ソルダーレジストの表面に皮膜を薄く均一に形成するのが容易となる。
【００３２】
（２）請求項２に記載の製造方法において、ソルダーレジストの表面の粗化処理を行った後に部品番号、文字等を印刷するようにしたことを特徴とするプリント配線板の製造方法。このようにすれば、フラックスと同様に印刷用インクのはじきも無くなり、微細な番号、文字等を鮮明に印刷することができる。
【００３３】
（３）請求項２に記載の製造方法において、ソルダーレジストの表面にフラックスとほぼ同じ成分の皮膜を形成した後、半田付け時におけるプリント配線板へのフラックス塗布前に、部品番号、文字等を印刷するようにしたことを特徴とするプリント配線板の製造方法。このようにすれば、上記と同様の効果が得られる。
【００３４】
（４）絶縁基板上への導体回路及び該導体回路を覆うソルダーレジストの形成後、半田付け時におけるプリント配線板へのフラックス塗布前に、表面の状態が０．１〜３．０μｍの粗化面となるようなソルダーレジストの表面の粗化処理を行うようにしたことを特徴とするプリント配線板への部品実装のための前処理方法。このようにすれば、ソルダーレジストの表面に保護皮膜を均一に形成して、フラックスをその皮膜すなわちソルダーレジストの表面に均一に塗布することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によればフロー半田付けにより部品を実装する際に、半田と接触するソルダーレジストの表面に皮膜をムラなく均一に形成することができる。
【００３６】
請求項２に記載の発明によれば、ソルダーレジストの表面に皮膜をはじくことなくムラなく均一に形成することができる。
【００３７】
請求項３に記載の発明によれば、ソルダーレジストの表面の粗化処理を、表面の状態が０．１〜３．０μｍの粗化面となるような処理を行うようにしたことにより、プリント配線板の表面の粗さが目立つことなく、皮膜を良好に形成することができる。又、皮膜形成後にフラックスの残渣が生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント配線板を示す概略正面図である。
【図２】同じく、プリント配線板を示す概略断面図である。
【図３】同じく、プリント配線板を示す概略断面図である。
【図４】プリント配線板の半田ブリッジ修正率を示すグラフである。
【図５】半田ブリッジが発生した状態を示す概略正面図である。
【符号の説明】
１…プリント配線板、２…絶縁基板、３…導体回路、４…導体回路を構成するランド、５…導体回路を構成する配線部、６…ソルダーレジスト、７…保護皮膜。

Claims

絶縁基板上に形成された導体回路を覆うソルダーレジストの表面が粗さ０．１〜３．０μｍに粗化された粗化面を備え、その粗化面にフラックスと同じ固形成分を含有する溶液を用いて形成した第１の薄膜と、第１の薄膜形成に用いた溶液より前記固形成分を多く含有する溶液を用いて形成した第２の薄膜とからなる皮膜を備えたことを特徴とするプリント配線板。
絶縁基板上への導体回路及び該導体回路を覆うソルダーレジストを形成し、該ソルダーレジストの表面の粗化処理を行った後、ソルダーレジストの粗化面にフラックスと同じ固形成分を含有する溶液を用いて第１の薄膜を形成し、第１の薄膜形成に用いた溶液より前記固形成分を多く含有する溶液を用いて第２の薄膜を形成してなる皮膜を形成するようにしたことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
前記ソルダーレジストの表面の粗化処理は、表面の状態が０．１〜３．０μｍの粗化面となるような処理であることを特徴とする請求項２に記載のプリント配線板の製造方法。