JPH04352489A - プリント配線板の半田処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線板の導体
部分を半田処理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板は、表面に導体回路、電
子部品との接続用端子、内外層回路の導通穴などを半田
で被覆し、電子部品との半田による接続（以下実装とい
う）の信頼性の向上をはかっている。この半田被覆は、
プリント配線板を溶融半田に浸漬することによって行わ
れている。その方法は、特公平１−１５１５５号公報、
特開昭６３−９１８８号公報、特開平２−１４８８８３
号公報に記載されているように、溶融半田の容器の中に
プリント配線板を上から下に垂直方向に浸漬する方法に
よって半田をプリント配線板の露出した導体部分に被覆
する方法と、溶融半田をプリント配線板の表面に噴流さ
せ接触させて、プリント配線板の露出した導体部分に半
田を被覆する方法、あるいは、溶融半田を入れた容器の
中で、水平方向にプリント配線板を移動し導体部分に半
田を被覆する方法がとられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のようにプリント
配線板の導体部に半田を被覆する方法は、溶融した半田
にプリント配線板を浸漬したり接触させて行われている
。溶融半田の温度は約２４０℃に維持されており、その
表面は連続して長時間空気にさらされるため酸化されや
すい。このため各種の酸化防止策がとられている。この
方法は、溶融半田と空気との接触をさけることを主眼と
しているが、完全に空気を遮断することは難しく、定期
的に半田の酸化物や酸化防止のために使用した薬剤など
の残渣を取り除くようにしなければプリント配線板が汚
染され、均一な半田被覆が難しくなる。また、半田被覆
用機器も半田および半田の酸化物、酸化防止用の薬剤に
よって汚染され、プリント配線板と接触する機器の部分
、例えば移送用ロールなどは頻繁に清掃しなければなら
ない。これらの汚染は清掃直後は取り除くことが可能で
あるが、次の清掃までの間には相当な汚染の進行を避け
ることは出来ない。また、溶融半田とプリント配線板の
半田被覆のとき、導体金属、主に銅と半田の合金化反応
を促進させるためフラックスを必ず使用するが、このフ
ラックスの残渣とフラックスによって取り除される導体
金属の酸化物、例えば酸化銅が半田の中に蓄積されてい
く。また、経験的に知られているように金属銅も半田の
中に溶けこんでくるので、この除去も半田付けの信頼性
を高めるために重要なこととなっている。

【０００４】このような半田付けの本質に関わる問題の
ほかに、安全面においても多くの問題を抱えている。ま
ず第一に、溶融半田の容器はプリント配線板の大きさ（
通常１辺の長さが約５００ｍｍ）に十分対処できるよう
設計されており、この容器の中に入れる半田の量は数百
キログラムという多量のものとなっている。このため、
作業上の安全性の確保を図るため、作業者が直接高温部
に触れないよう装置面で各種の保護部および移送機構を
採用している。このため装置が高価なものとなっている
。

【０００５】このほか、前記フラックスや半田の酸化防
止のために使用する薬剤の残渣やフラックスの中の可燃
性溶剤が高温にさらされ、自然発火その他の原因により
火災が発生することもあって、作業にあたっての管理面
でも問題点となっている。更に半田は多量の鉛を成分と
しており、鉛の毒性に対する衛生上の問題も生じている
。

【０００６】技術的にはプリント配線板のうち、特に厚
さの薄いものに対しては、従来の方法では支持具などを
用いないと半田被覆は困難である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、固型の半田箔
をプリント配線板に密着させた状態で加熱し半田を溶融
し、プリント配線板の導体部分に半田を被覆するもので
ある。加熱時にはフラックスを併用する。半田箔はプリ
ント配線板の露出した導体金属部を被覆するに十分な量
があればよい。通常は被覆半田の厚さは約０．００５ｍ
ｍとなっている。プリント配線板のうち半田被覆される
導体金属は面積で５〜２０％となっているため、必要な
半田の量は厚さで０．００１ｍｍの半田箔があれば良い
。しかし、半田箔は製造上０．００３ｍｍまでしか出来
ないので過剰な半田を除去することが必要となる。半田
箔はプリント配線基板の全面にわたって存在しているの
で、半田被覆される導体金属部以外の所にある半田は熱
風によって吹きとばすことによって除去する。２本のロ
ールの間を通過させることも併用することが可能である
。このときはロールの材質は半田による汚染の少ない物
質を用いる。

【０００８】以下、本発明の半田処理方法を具体的に説
明する。半田箔の製造法は、圧延法または電解法によっ
て作る。圧延法は２本の圧延用金属ロール間を半田イン
ゴットを通過させることによって作る。通常０．００５
ｍｍぐらいの厚さで、幅６００ｍｍぐらいまでのものが
製造可能である。電解法はホウふっ化鉛およびホウふっ
化錫のホウ酸水溶液に直流の電極を挿入し、陽極として
半田を用い、２０〜４０℃の温度で約２Ａ／ｄｍ２の電
流を流したとき、陰極側に析出する鉛と錫の合金を連続
的に取り出すことによって行われている。この技術は既
に確立されており、鉛と錫の比率などを正確に制御しな
がら幅１０００ｍｍぐらいまでの箔が連続的に製造可能
である。半田箔の厚さは０．００５ｍｍ以上、０．１０
０ｍｍぐらいまでのものが作られている。半田箔は、そ
のまま用いることも可能であるが、厚さが０．０１ｍｍ
以下となると、薄いため取り扱いにくい、皺や破損を生
じやすく、使いずらい欠点がある。また後工程で加熱溶
融してプリント配線板の導体金属と合金化させ、被覆を
行うときにプリント配線板の導体金属から離脱し落下し
てしまうこともある。このため半田箔は、その片面に金
属箔やプラスチックフィルムを貼り合わせておくと都合
良い。金属箔はニッケル、アルミニウム、ステンレス、
鉄、銅などが使用可能である。プラスチックフィルムは
、ポリプロピレン、ポリエチレンフタレート、ポリカー
ボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド
、ポリフェニレンスルフイドなどのフィルムが使用でき
る。プリント配線板用の半田箔は通常は日本工業規格Ｊ
ＩＳ，Ｚ，３２８２、Ｈ６３Ａが使用される。

【０００９】プリント配線板は、ガラス布あるいは紙、
不織布を基材とし、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂を
結合材とした積層板を絶縁層とし、その表面に銅箔を貼
り合わせた銅張り積層板を用いたものである。銅箔は所
望の回路にエッチングして作られる。このような回路加
工を行った積層板を何枚か、さらに積み重ねて多層化す
ることも一般的に行われている。内外層の回路はスルー
ホールと称する銅めっきされた孔によって接続されてい
る。このほか、回路導体を無電解めっきによって形成す
る方法で作られるプリント配線板もある。プリント配線
板は、その回路上の所定の場所に抵抗、コンデンサー、
ＩＣなど電子部品を接続して電子回路となる。この接続
は半田付けによって通常行われており、この半田付けの
信頼性を高めるため、プリント配線板の導体金属の半田
付け部（主に端子、スルーホールなど）に半田を被覆し
ておく。本発明は、この半田被覆に関わるものである。

【００１０】半田箔をプリント配線板に密着させる方法
は、プリント配線板の片面または両面に半田箔を置き加
圧することによって行う。温度は常温でよい。加温して
作業性を良くすることは自由に選択できる。加圧はロー
ルによる方法または平板を上下にあてて加圧する方法が
ある。連続的に多量生産する場合はロールによる方法が
都合が良い。圧力は接触圧程度の低圧で良い。ロールの
場合は１〜２０ｋｇ／ｍ、平板の場合は１〜５ｋｇ／ｃ
ｍ２で行う。加圧時間はロールの場合は、１ないし２回
通過、平板の場合は３〜５分間の加圧で十分である。半
田箔とプリント配線板の間にフラックスを介在させると
密着性が向上する。フラックスはロジンを主材とし、こ
れに有機アミン塩酸塩、カルボン酸、オキシカルボン酸
、リン酸類、ハロゲン系無機酸およびそのアンモニア塩
などを若干加えたものが広く使用されている。ロジンの
代わりに合成樹脂が用いられることもある。このフラッ
クスは主材が既に若干粘着性を有しているので半田とプ
リント配線板の粘着剤としての役割を果たすことができ
る。フラックスはイソプロピルアルコールなどの有機溶
剤で希釈された状態になっており、これを半田箔または
プリント配線板に塗布し乾燥しておく。フラックス液の
濃度は５〜３０％となっており、塗布には５〜１０％の
固形分濃度のものが好ましい。乾燥は１００〜１２０℃
で５〜１０分で良く、指触により若干粘着性の残る程度
とする。 フラックスは、この半田箔とプリント配線板の貼り合わ
せに用いるほか、次工程の加熱により半田を溶融し、プ
リント配線板の導体金属に半田を被覆する前に行うこと
もできる。これは液状のフラックスを半田箔の上から塗
布し、そのまま加熱工程に移すものである。加熱前に予
熱して溶剤類を揮散させておく。フラックスの塗布量は
５〜５０ｇ／ｍ２が良い。これは半田箔の被覆状態をみ
て適正量を決める。

【００１１】半田箔を溶融させる加熱工程は、半田の融
点以上の炉の中にて行われる。前記の半田Ｈ６３Ａでは
２４０〜２４５℃が良い。炉は赤外線、熱風、不活性蒸
気などを用いたリフロー炉が都合が良い。Ｈ６３Ａでは
２４５℃で３０〜６０秒間加熱すると半田は溶融してプ
リント配線板の下面では溶融した半田がプリント配線板
の下の方に落下する。フラックスの作用で導体金属部の
ところには溶融半田が集合してくる。その量は厚さで０
．０１ｍｍ程度である。溶融半田がプリント配線板の導
体金属と合金を形成して半田被覆が十分に行われる時間
は約１〜３秒である。この時間を十分に保つことが重要
である。このため、半田箔の密着したプリント配線板の
下面に支持機構を設けるとよい。支持機構はテフロン、
アラミド、ガラス布などのベルトや金属製のベルトを設
ければよい。金属製ベルトは半田と合金を作りにくい不
銹鋼が良い。上面の半田箔は溶融し四辺およびスルーホ
ールを経由して落下していく。この場合も前記支持具の
作用で、スルーホールの中にも溶融半田が所望の時間保
持されて半田と導体金属との合金化反応が進み半田によ
る被覆が行われる。

【００１２】半田が溶融し、導体金属と半田の合金化反
応が完了したら、プリント配線板は前記支持具から離し
、プリント配線板表面が他の物体に触れないよう空間を
移動させる。プリント配線板の支持は、プリント配線板
の進行方向に平行した両端を支持するか、形状が長さ方
向に両端が中央部より径の大きい２本のロールの間を通
して搬送する。ロールは一定の径のものでもよいが、中
央部が径の小さいロールの方が半田面の汚染が少なく良
い結果となる。ロールの材質はテフロン、シリコン、ポ
リイミド系合成樹脂かチタン合金製のものが良い。リフ
ロー炉の中で十分に半田が導体金属によって被覆される
時間は、半田溶融後、約３秒で完了する。プリント配線
板の下面に支持具を置き、次に空間を移動させて、半田
被覆が完了したらプリント配線板の上下面に熱風を噴射
し、余剰な半田を除去すると共に、半田の被覆表面の均
一化、スルーホール内の半田の整面などを行う。この技
術は従来技術（特許公告番号平１−１５１５５、公開番
号昭６３−９１８８、平２−１４８８８３）によって行
う。これは約２４０〜２５０℃の空気をプリント配線板
の上下面に均一に噴き出すもので、圧力２〜３ｋｇ／ｃ
ｍ２の高温の圧縮空気を０．３〜１．０ｍｍの隙間から
吹き出させてプリント配線板表面を直接噴射するもので
ある。 上下の噴射口は、できるだけプリント配線板に近づけ、
上下の位置は互いに若干ずらすようにする。

【００１３】熱風により半田面を整えた後は半田を冷却
させる。半田が固化するまではプリント配線板を空間を
移動させ、半田が他の物体に触れないようにする。これ
はエアコンベヤーと称する空気の浮力を利用した移送機
構を用いると、半田の冷却とプリント配線板の移動の両
方を行うことができるので都合が良い。

【００１４】

【効果】プリント配線板の導体金属部を半田被覆する工
程において、溶融半田の中にプリント配線板を出し入れ
しないことによる効果として、 （１）半田の酸化物の蓄積がない。 （２）フラックス残渣が半田の中に蓄積しない。 （３）プリント配線板の導体金属が半田の中に含まれ蓄
積しない。 （４）装置が簡便となる。 （５）プリント配線板が半田の酸化物、フラックスの残
渣、その他現有技術による不具合からくる汚染がなくな
る。 （６）高温による火傷や火災に対する安全性が高まる。 （７）鉛の蒸気の排除が容易である。また鉛蒸気の発生
量も少なくなる。 （８）フレキシブルプリント配線板のように厚さの薄い
ものでも溶融半田を通さないので処理が容易となる。 （１）〜（８）に記載したように、溶融半田槽を使用し
ないことによる利点が挙げられる。

【００１５】

【実施例】以下、第１図に基づいて本発明の実施例を説
明する。第１図は本発明によるプリント配線板の半田被
覆の１例である。プリント配線板（１）は、ガラス布基
材エポキシ樹脂積層板（日立化成工業（株）ＭＣＬ−Ｅ
−６７）の上下面にエッチングにより回路加工を行った
両面回路構成されたプリント配線板である。両面の回路
はスルーホールによって連結され、表面にはＱＦＰタイ
プのＬＳＩおよび抵抗、コンデンサーは全てチップ部品
を実装するための表面回路（端子）を有している。ＱＦ
Ｐの端子はピッチ０．５ｍｍ、端子幅０．２５ｍｍであ
る。 プリント配線板は、大きさ２３０×２８０ｍｍのものを
タテ、ヨコ２枚ずつ配列した。５００×６００ｍｍの大
きさのものを半田被覆用に用いた。まずフラックス塗布
工程（２）および乾燥工程（３）でプリント配線板（１
）にフラックスを塗布乾燥する。フラックスは日立化成
工業（株）製、ＨＦ−８０５を使用した。塗布はフラッ
クス溶液（濃度５％のイソプロピルアルコール希釈溶液
）をスプレィして行った。塗布量は１５ｇ／ｍ２　、塗
布温度は２５℃であった。乾燥は１２０℃で３分間行っ
た。乾燥の程度は指触で若干粘着性の残る程度とする。 このフラックスを塗布したプリント配線板（３２）に０
．０１０ｍｍの厚さのＪＩＳ，Ｚ，３２８２、Ｈ６３Ａ
該当の組成をもった半田箔（４１）を貼り合わせる。（
４）貼り合わせは、圧着ロール（４２）によって行う。 このロールはブチルゴム製でゴム硬度５０、径１００ｍ
ｍのもので、圧力は１０ｋｇ／ｍの線圧がかかるように
した。半田箔を貼り合わせたプリント配線板（４４）は
、半田箔のはみ出した部分を切断機（４３）によって取
り除く。このようにして製造した半田箔貼り合わせプリ
ント配線板（５１）を熱風によって高温に維持された炉
（６１）の中を通して半田を加熱溶融する。温度は２４
５℃で６０秒間加熱した。約３０〜４０秒で半田は溶解
が始まる。プリント配線板の下側の半田は重力によって
落下するので、搬送機能を兼ねた支持装置（６２）によ
って半田が溶解しても落下しないように保持しておく。 フラックスの作用で、プリント配線板の導体金属部に半
田は集合し、金属、この場合は銅と合金を境界で作り銅
を被覆するようになる。これは半田が溶解してから約３
秒で完了する。この段階でプリント配線板は支持搬送装
置を離れても良い。これからはプリント配線板の端部を
つかんで搬送する。

【００１６】プリント配線板の上面の半田は下面と同様
に溶解し、導体金属部に集合し、余剰の半田はプリント
配線板の端部からこぼれ落ちる。スルーホール部にも溶
融した半田は充填され、端子部と同じように銅表面は半
田と合金層を作り被覆される。

【００１７】このように半田が溶解した状態のプリント
配線板は、高温のまま次の熱風噴射工程（７）へ進む。 （７１）は幅０．５ｍｍの隙間から約２４５〜２５０℃
の熱風を吹き出すノズルを持った熱風吹き出し部である
。吹き出しノズルはプリント配線板から０．３ｍｍ離れ
て保持され、２ｋｇ／ｃｍ２の圧力の高温空気を吹き出
している。上側吹き出し部は下側吹き出し部より１．０
ｍｍ前に位置し、始めに上側の半田を熱風処理した後に
下側が熱風処理されるようになる。この熱風処理される
とプリント配線板は導体金属の露出したところは完全に
半田で被覆される。半田の厚さは０．００６〜０．００
８ｍｍであった。スルーホールの中も同様に半田で被覆
される。半田被覆されたプリント配線板は、水洗工程（
８）でフラックスなど付着物を除去し乾燥（９）して半
田被覆されたプリント配線板を製造した。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の半田をプリント配線板の導体金属
部に被覆する工程図である。

【符号の説明】

（１）：プリント配線板 （２）：フラックス塗布工程 （２１）：フラックス塗布機 （３）：フラックス乾燥工程 （３１）：乾燥炉 （３２）：フラックスを塗布乾燥されたプリント配線板
（４）：半田箔貼り合わせ工程 （４１）：半田箔 （４２）：圧着ロール （４３）：半田箔切断機 （４４）：半田箔 （５）：半田箔を貼り合わされたプリント配線板（５１
）：プリント配線板 （６）：リフロー工程 （６１）：リフロー炉 （６２）：支持コンベヤー （７）：熱風噴射工程 （７１）：熱風吹出し部 （７２）：プリント配線板の導体金属部に半田被覆が行
われた状態図 （８）：水洗工程 （８１）：水洗装置 （９）：乾燥工程 （９１）：乾燥炉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　プリント配線板にフラックスを塗布し
   、半田箔をプリント配線板の上下面に貼り合わせた後、
   赤外線リフロ−炉の中で半田箔を加熱溶融し、熱風によ
   り半田の均一化を行い、水洗工程、乾燥工程を経て配線
   板の導体金属部に半田を被覆させることを特徴とするプ
   リント配線板の半田処理方法。