JPH05198928A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント配線板の導体上に、にじみやくずれ
を生ずることなく、十分な厚みをもったはんだ層を形成
する。 【構成】 基板１の表面に導体２を形成するとともに、
導体２の非形成部分に第１のマスク４を形成し、その表
面に第２のマスク５を形成し、第２のマスク５の開孔部
にはんだペースト９を充填することによってはんだ層１
２を形成する。このようにすれば、はんだ層１２を第２
のマスク５で規制した状態で形成することができる。こ
のため、はんだ層１２を、にじみやくずれを生ずること
なく、導体２の上の所定の位置に正確に形成することが
できる。しかも、はんだ層１２を、第２のマスクの厚み
の範囲内でその形を崩すことなく形成することができる
ため、十分な厚みをもったはんだ層１２を形成すること
ができ、はんだ層１２の厚みも高精度に保つことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエレクトロニクス機器に
用いるプリント配線板の製造方法に関し、特に配線パタ
ーンを形成した後、配線パターンの上に十分な厚さのは
んだ層を形成することを特徴とするものである。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロニクス機器の小型化に伴い、
プリント配線板への電子部品の実装密度は著しく高くな
りつつある。このため、電子部品をプリント配線板上に
載置した状態で配線に接続する、いわゆる表面実装が多
く用いられる。

【０００３】たとえば、各種チップ部品をはじめ、多端
子、狭ピッチ化の著しい半導体のＱＦＰ（クワッド・フ
ラット・パッケージ）、ＰＬＣＣ（プラスチック・リー
ドレス・チップ・キャリヤ）、ＴＡＢキャリヤ、フリッ
プチップ半導体などは、実装の簡略化と高信頼性を満た
す表面実装部品として多用されている。

【０００４】このような電子部品を実装する際、アッセ
ンブリーメーカーでは、プリント配線板メーカーから、
あらかじめはんだ層を形成した状態のプリント配線板の
供給を受けるケースが多い。

【０００５】一般に、プリント配線板にはんだ層を形成
する場合、プリント配線板全体を溶融はんだに接触さ
せ、基板表面に形成した導体全面にはんだを被着した
後、熱風等で表面の平坦化（いわゆるレベリング）をお
こなっていた。また導体表面に熱硬化ソルダレジストを
選択的に印刷し硬化した後に、前述の方法、すなわち溶
融はんだへの浸漬と熱風によるレベリングをおこなえ
ば、導体表面の所望の位置にはんだを選択的に形成した
プリント配線板を得ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、はんだ被着部分に「にじみ」や「くずれ」が
生じやすい。このため、導体間のピッチの狭いプリント
配線板にはんだを被着することは困難であった。

【０００７】また、はんだを十分な厚さで、しかも十分
な厚み精度をもって形成することは非常に困難であっ
た。

【０００８】このような要望を満たすために、プリント
配線板のメーカー側でプリント配線板の所定の位置には
んだペーストを印刷し、この状態でプリント配線板をア
ッセンブリーメーカーへ供給することも考えられる。と
ころが、この方法は、従来アッセンブリーメーカーが実
施していたはんだペースト印刷工程を、プリント配線板
メーカーで実施することになるため、輸送上の様々な問
題が障害となり、実現は困難である。仮にこれが実現で
きたとしても、はんだの「にじみ」や「くずれ」あるい
は厚みのばらつきを解消することにはならない。

【０００９】このような背景から、プリント配線板の導
体上に「にじみ」や「くずれ」がなく、しかも十分な厚
みをもって、はんだを正確に被着形成することが望まれ
ていた。

【００１０】本発明はこのような要望を満たすことので
きるプリント配線板の製造方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に配線
を形成し、基板上の配線非形成領域に配線とほぼ同一の
厚みをもつ第１のマスクを形成し、配線および第１のマ
スクの上に、配線の上に開孔部を形成するように第２の
マスクを形成し、その後、第２のマスクの開孔部にはん
だを充填することによってプリント配線板を製造するも
のである。

【００１２】

【作用】このようにすれば、導体の上に十分な厚みをも
ったはんだ層を形成することができる。しかも、はんだ
層は、第２のマスクに規制されて導体上の所定の位置に
正確に形成されるため、従来のように「にじみ」や「く
ずれ」が生じることはない。また、はんだ層の厚みも、
第２のマスクの厚みの範囲内で自由にコントロールする
ことができる。このため、はんだ層を十分な厚みで形成
できるだけでなく、その厚みも高精度に制御することが
できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図１〜図１１の工
程順断面図にしたがって説明する。

【００１４】まず、図１に示すように、基板１の表面に
導体２を所定のパターンで形成する。基板１はアロマテ
ィックアミン硬化剤配合のエポキシ樹脂をアーラミド紙
に含浸させた厚み０、４ｍｍのものを用いる。導体２の
厚みは４０ミクロンである。

【００１５】なお、基板１として、ガラス織布エポキ
シ、アーラミド織布エポキシ、ガラス織布ポリイミド、
ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ガラス織
布・ガラス不織布複合エポキシ、ガラス織布・アーラミ
ド不織布複合エポキシ、ポリイミド変性エポキシ含浸織
布、トリアジン変性エポキシ含浸織布を用いてもよい。
樹脂としては、エポキシに限らず、フェノール、ポリエ
ステル、酸無水物硬化エポキシ、ジシアンジアミド硬化
エポキシを用いてもよい。

【００１６】導体２は、銅箔、銅めっき、ニッケルめっ
き、銀めっき、金・パラジウムめっきなどの方法で単層
あるいは複層で形成する。

【００１７】つぎに、図２に示すように、第１のフォト
ポリマーフィルム３を基板１の絶縁性表面と導体２の表
面にまたがって形成する。第１のフォトポリマーフィル
ム３の厚み（Ｓ）は４０ミクロンで、公知のラミネイタ
を用いて、２５〜７５゜Ｃで低温加熱圧着する。

【００１８】さらに、図３に示すように、露光・現像
（溶解）処理をおこない、導体２の非形成部分にフォト
ポリマーフィルムの第１の光硬化層４を、導体２とほぼ
同じ厚みで形成する。第１の光硬化層４が第１のマスク
となる。

【００１９】ついで、図４に示すように、導体２と第１
の光硬化層４の表面全域に、厚み（Ｔ）が１００ミクロ
ンの第２のフォトポリマーフィルムを形成し、所定のパ
ターンに露光・現像する。その結果、フォトポリマーフ
ィルムの第２の光硬化層５が形成される。第２の光硬化
層５が導体２のマスクとなる。ここで、第２の光硬化層
５の非形成部分（開孔部）は導体２の上に位置し、導体
２の幅より狭いか、あるいは導体２とほぼ同一の幅をも
っている。

【００２０】つぎに、図５に示すように、印刷用スクリ
ーン６上に塗布したはんだペースト８を、スキージー７
を移動させることにより印刷用スクリーン６を通して押
し出し、はんだペースト８を第２の光硬化層５の開孔部
に充填する。第２の光硬化層５の非形成部分に充填され
たはんだペースト９は、第２の光硬化層５とほぼ同一の
厚みをもつ。

【００２１】さらに、図６に示すように、赤外・熱風併
用型加熱装置によって基板全体を加熱する。その結果、
はんだペースト９と導体２とが加熱溶融され、一体化さ
れる。このとき、基板を水平に保持しておけば、水平リ
フローソルダリングによるレベリングが行われる。その
後、基板全体を冷却することにより、固化された導体
（以下これを固化導体と呼ぶ）１０が形成される。この
過程で、第１、第２の光硬化層３、５も一体化され、単
層の光硬化層１１となる。

【００２２】ついで、単層の光硬化層１１をひきはがし
法（ピーリング法）により基板１の表面から剥離する
か、あるいは溶剤により基板１の表面から除去する。こ
れにより、図７に示すように基板１の表面にはんだ層１
２と導体２からなる固化導体１０が形成されたプリント
配線板が得られる。

【００２３】図７に示すプリント配線板では、導体２の
上に十分な厚みをもったはんだ層１２が形成されてい
る。しかも、はんだ層１２は、第２の光硬化層５に規制
されて導体２上の所定の位置に正確に形成されるため、
従来のように「にじみ」や「くずれ」が生じることはな
い。また、はんだ層１２の厚みも、第２の光硬化層５の
厚みによって規制される。このため、はんだ層１２の厚
みも高精度に制御することができる。さらに、はんだ層
１２は図６における加熱・冷却の過程で導体２に対して
しっかりと一体化され、両者一体となった固化導体１０
となるため、仮に図７のようにはんだ層１２を形成した
プリント配線板をプリント配線板メーカーで製造し、こ
れをアッセンブリーメーカーへ供給する場合でも、輸送
途上ではんだ層１２が剥離するなどの問題も起こらな
い。

【００２４】なお、上記実施例では、図６に示すよう
に、第１、第２の光硬化層３、５を残したまま加熱・冷
却をおこなったが、はんだペースト９を充填した後、第
２の光硬化層５を除去し、この状態で加熱・冷却をおこ
なってもよい。この場合には、図８に示すように、はん
だペースト９の表面張力によって、はんだ層１２が幾分
球面状に形成される。

【００２５】また、上記実施例では、スクリーン印刷に
よるはんだペースト９で開孔部を充填し、その後加熱・
溶融させることによってはんだ層１２を形成したが、第
１、第２の光硬化層４、５を残したまま基板全体を溶融
はんだ中に浸漬し、レベリングを行いながらはんだ層１
２を形成してもよい。

【００２６】さらに、図７、図８では、いずれもはんだ
層１２の幅を導体２の幅より狭くしたが、前述のよう
に、はんだ層１２を導体２とほぼ同一の幅で形成しても
よい。

【００２７】ここで、本実施例の効果を従来例と比較し
て示す。（表１）は本実施例の方法と従来例の方法で形
成することができるはんだ層１２の厚みと印刷幅を示す
ものである。

【００２８】

【表１】

【００２９】ＱＦＰにおいては、リードピッチが０.５
ｍｍのときのリード幅は０.２〜０.２５ｍｍである。し
たがって、この点だけをみれば最小印刷幅が２５０ミク
ロンまで得られる従来の方法でもＱＦＰを実装すること
ができるように思われるが、この場合、はんだ層１２の
厚みとして２０〜４０ミクロンが必要であるのに対し、
従来の方法ではこの厚みが得られないため、結局、ＱＦ
Ｐを安定に実装することができない。

【００３０】また、ＱＦＰのリードピッチが０.３ｍｍ
のときは、リード幅が０.１〜０.１５ｍｍである。この
ときは、最小印刷幅が２５０ミクロンしか得られない従
来の方法ではＱＦＰを実装することができない。

【００３１】これに対し、本実施例の方法では、はんだ
層１２の厚みも最高２００ミクロンまで得られ、印刷幅
も最小２５ミクロンまで実現できる。このため、リード
ピッチが０.５ｍｍ、０.３ｍｍのいずれのＱＦＰであっ
ても安定に実装することができる。

【００３２】また、フリップチップの場合、端子ピッチ
が１００〜２５０ミクロン、端子直径が５０〜１００ミ
クロン、端子の高さが１５０〜２００ミクロンである。
したがって、従来の方法ではフリップチップを実装する
ことができないが、本実施例の方法によれば、フリップ
チップを安定に実装することができる。

【００３３】図９〜図１１は本発明の他の実施例を示す
ものであり、プリント配線板に電子部品を実装する方法
を示すものである。

【００３４】図９はチップ部品１３を示している。チッ
プ部品１３の下面には、高さＨ（すなわち後述する第３
の光硬化層の厚みと同じ高さ）の接続用端子１４が形成
されている。

【００３５】一方、図１０はＱＦＰ１５で封止された半
導体素子を示している。ＱＦＰ１５の周辺からフラット
端子１６が引き出されている。フラット端子１６の厚み
をＵとする。

【００３６】図１１は、図９のチップ部品１３と図１０
のＱＦＰ１５をプリント配線板に実装した状態を示して
いる。プリント配線板は、図５に示した状態、すなわち
導体２の上にはんだペースト９を充填する際、はんだペ
ースト９の表面と第２の光硬化層５の表面の間に厚みＨ
の間隔を形成し、この状態で加熱・冷却したものであ
る。

【００３７】その結果、図１１では、導体２ａとはんだ
層１２ａとからなる固化導体１０ａと、導体２ｂとはん
だ層１２ｂとからなる固化導体１０ｂの上に、図９に示
したチップ部品１３の接続用端子１４を挿入するための
深さＨの開孔部が形成される。また、導体２ｃとはんだ
層１２ｃとからなる固化導体１０ｃと、導体２ｄとはん
だ層１２ｄからなる固化導体１０ｄの上には、図１０に
示したＱＦＰ１５のフラット端子１６の先端部分が完全
に埋没する程度の孔が形成される。すなわち、第２の光
硬化層の開孔部の深さＨは、ＱＦＰ１５のフラット端子
１６の厚みＵより十分に深く設定されている。

【００３８】このようなプリント配線板に、チップ部品
１３、ＱＦＰ１５をそれぞれ図１１のように装着し、リ
フローソルダリング炉内で約２１０〜２２０゜Ｃの温度
で加熱すると、固化導体１０ａ〜１０ｄの表面付近にあ
るはんだ層が溶融し、冷却・固化後、端子１４と固化導
体１０ａ、１０ｂ、端子１６と固化導体１０ｃ、１０ｄ
が機械的、電気的にしっかりと接続される。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、導体の上に、十分な厚
みをもち、しかも厚み精度も十分に管理されたはんだ層
を正確なパターンで形成することができる。このため、
導体間のピッチの狭いプリント配線板に対しても、「に
じみ」や「くずれ」を生じることなく、微細なパターン
ではんだを被着させることができる。しかも被着された
はんだが十分な厚みをもっているため、電子部品の接着
強度も十分なものとなる。

【００４０】また、本発明は、はんだ層を形成する際の
マスクをそのまま基板上に残し、その一部に電子部品の
端子を挿入するための開孔部を形成するため、プリント
配線板への電子部品の実装工程を大幅に簡素化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のプリント配線板の製造方法
における基板と導体を示す断面図

【図２】本発明の一実施例のプリント配線板の製造方法
において第１のフォトポリマーフィルムを圧着した状態
を示す断面図

【図３】本発明の一実施例のプリント配線板の製造方法
において第１のフォトポリマーフィルムを露光・現像し
た状態を示す断面図

【図４】本発明の一実施例のプリント配線板の製造方法
において第２のフォトポリマーフィルムを露光・現像し
た状態を示す断面図

【図５】本発明の一実施例のプリント配線板の製造方法
においてはんだペーストを塗布する状態を示す断面図

【図６】本発明の一実施例のプリント配線板の製造方法
においてプリント配線板全体を加熱・溶融した状態を示
す断面図

【図７】本発明の一実施例のプリント配線板の製造方法
において光硬化層を剥離した状態を示す断面図

【図８】本発明の第２の実施例のプリント配線板の製造
方法において光硬化層を剥離した状態を示す断面図

【図９】一般的なチップ部品を示す側面図

【図１０】一般的なＱＦＰを示す側面図

【図１１】本発明の第３の実施例のプリント配線板の製
造方法を示す断面図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 導体 ２ａ〜２ｄ 導体 ３ 第１のフォトポリマーフィルム ４ 第１の光硬化層（第１のマスク） ５ 第２の光硬化層（第２のマスク） ６ 印刷用スクリーン ７ スキージー ８ はんだペースト ９ はんだペースト １０ 固化導体 １０ａ〜１０ｄ 固化導体 １１ 単層の光硬化層 １２ はんだ層 １２ａ〜１２ｄ はんだ層 １３ チップ部品 １４ 接続用端子 １５ ＱＦＰ １６ フラット端子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に配線を形成する工程と、上記基板
   上の配線非形成領域に上記配線とほぼ同一の厚みをもつ
   第１のマスクを形成する工程と、上記配線および第１の
   マスクの上に第２のマスクを形成する工程と、上記第２
   のマスクの上記配線の上に開孔部を形成する工程と、上
   記第２のマスクの開孔部にはんだを充填する工程とを備
   えたプリント配線板の製造方法。
2. 【請求項２】はんだペーストを第２のマスクの開孔部に
   印刷により充填し、第１、第２のマスクを残したまま上
   記はんだペーストを加熱・溶解する工程を備えた請求項
   １記載のプリント配線板の製造方法。
3. 【請求項３】第１、第２のマスクを残したまま基板全体
   を溶融はんだ中に浸漬し、上記第２のマスクの開孔部に
   はんだを充填する工程を備えた請求項１記載のプリント
   配線板の製造方法。
4. 【請求項４】第２のマスクの開孔部にはんだを充填した
   後、第１、第２のマスクを除去する工程を備えた請求項
   １または請求項２記載のプリント配線板の製造方法。
5. 【請求項５】第２のマスクの開孔部に充填したはんだの
   表面と上記第２のマスクの表面の間隔を、上記第２のマ
   スクの上に実装される電子部品の端子の長さとほぼ同一
   に設定したことを特徴とする請求項４記載のプリント配
   線板の製造方法。