JPH07235762A - プリント配線板のはんだ付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント配線板の生産性の低下を招くことな
しに、はんだブリッジの発生を防止することができるプ
リント配線板のはんだ付け方法を提供する。 【構成】 プリント配線板１上にあってはんだブリッジ
が発生しやすい領域Ｒ1に、表面実装部品であるチップ
部品１０の仮固定用の接着剤１３を塗布する。この状態
でフローソルダリングにより溶融はんだ１６を供給し、
はんだ付けを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリント配線板に対し
て電子部品をはんだ付けする方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気機器の軽薄短小化や高機能化等を実
現する場合、ＬＳＩや抵抗器等の電子部品をプリント配
線板上に高密度に実装することが重要な課題となる。

【０００３】このため、近年においては、今までの主流
であったリード挿入実装部品（THD:Through-hole mount
device）を用いた実装方式から、徐々に表面実装部品
（SMD: Surface mount device ）を併用した混在実装方
式へと移行しつつある。

【０００４】基本的に、プリント配線板への混在実装
は、片面リフロープロセス（Single sided reflow proc
ess ）によって行われる。片面リフロープロセスとは、
プリント配線板の一方の面（フロント面）をリフローソ
ルダリングし、次いで他方の面（バック面）をフローソ
ルダリングする方法である。

【０００５】詳細には、フロント面へのはんだペースト
の印刷、同面へのＳＭＤの搭載、リフローソルダリン
グ、反転、バック面への接着剤の塗布、ＳＭＤの仮固
定、接着剤の硬化、反転、めっきスルーホール内へのＴ
ＨＤの挿入、フローソルダリング、という一連の工程か
らなる方法である。

【０００６】また、この種の混在実装に供されるプリン
ト配線板では、配線密度を高めるために、めっきスルー
ホール、貫通バイアホールの小径化や狭ピッチ化などが
進められている。それに加えて、１ボード当たりの貫通
バイアホールの数も近年ますます増加する傾向にある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プリント配
線板のアッセンブリ工程では、貫通バイアホール等のラ
ンドをテストパッドとして利用して、インサーキットテ
ストやファンクションテスト等を行うことがある。その
ためには、プリント配線板においてはんだ付けの必要な
導体部のみならず、貫通バイアホールのランド部分につ
いてもソルダーレジストを施さないという構成を採るこ
とがある。

【０００８】しかし、上記のプリント配線板３０に対し
てフローソルダリングを行うと、図７（ａ），（ｂ）に
示されるように、近接する貫通バイアホール３１のラン
ド３２間に、いわゆるはんだブリッジ３３が生じやすか
った。即ち、両ランド３２間の距離が最短となる部分
で、ランド３２同士が溶融はんだを介してつながりやす
かった。ゆえに、従来においてはフローソルダリングの
後工程にて、はんだブリッジ３３を除去する作業（修正
作業）を行う必要があった。このようなはんだブリッジ
３３は、通常、ランド３２の間隔が０．３mm以下になる
と顕在化し、０．２mm以下になるといっそう顕著になる
傾向があった。

【０００９】ところが、糸状のはんだブリッジ３３を目
視検査によって発見することは容易でなかったため、修
正作業において修正モレが生じ易く、不良品発生率が高
くなるという問題があった。また、修正作業自体も煩雑
なものであり、生産性やコスト性の観点からも不利であ
った。

【００１０】また、この問題を解消するために近接した
ランド３２間にソルダーレジストによるダムを設けよう
としても、狭い部分への形成精度に問題があり、実施が
極めて困難であった。また、その分だけ工程数が増える
ことになり、生産性の低下につながるという問題があっ
た。

【００１１】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、プリント配線板の生産性の低下を
招くことなしに、はんだブリッジの発生を防止すること
ができるプリント配線板のはんだ付け方法を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、プリント配線板上に
あってはんだブリッジが発生しやすい領域に、表面実装
部品の仮固定用の接着剤を塗布した状態で、溶融はんだ
を供給することをその要旨としている。

【００１３】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、前記プリント配線板は貫通バイアホールを備え、
前記接着剤は、少なくとも貫通バイアホールとそれに近
接している他の導体パターンとの間、または近接してい
る貫通バイアホール同士の間に塗布されることをその要
旨としている。

【００１４】請求項３に記載の発明では、請求項２にお
いて、前記接着剤は、前記近接している貫通バイアホー
ルのうちの少なくとも一方のランド全体を被覆するよう
に塗布されることをその要旨としている。

【００１５】

【作用】請求項１〜３に記載の発明によると、はんだブ
リッジが発生しやすい領域にあらかじめ絶縁体である接
着剤が設けられるため、近接する導体間における溶融は
んだのつながりが阻止される。また、前記発明による
と、表面実装部品の仮固定用の接着剤を塗布するとき一
緒に、はんだブリッジが発生しやすい領域にも接着剤を
塗布することができる。

【００１６】特に請求項２に記載の発明によると、貫通
バイアホールとそれに近接している他の導体パターンと
の間に接着剤を塗布することによって、溶融はんだのつ
ながりができない程度の距離が両者間に確保される。同
じく近接している貫通バイアホール同士の間に接着剤を
塗布することによって、溶融はんだのつながりができな
い程度の距離が両者間に確保される。

【００１７】また、請求項３に記載の発明によると、貫
通バイアホールのうちの少なくとも一方のランド全体が
接着剤によって被覆されるため、溶融はんだのつながる
経路が完全に絶たれた状態になる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図１〜図
３に基づき詳細に説明する。この実施例では、両面板で
あるプリント配線板１に対する片面リフロープロセスが
行われる。

【００１９】図１に示されるように、プリント配線板１
は貫通バイアホール２，３，４，５及びめっきスルーホ
ール６を備えている。ここで「貫通バイアホール」２〜
５とは、プリント配線板１の表裏の導通を図るためのス
ルーホールをいう。よって、ＴＨＤ１４のリード１５が
挿入される通常の「めっきスルーホール」６とは区別さ
れる。

【００２０】プリント配線板１のバック面Ｓ2 には、貫
通バイアホール２〜５のランド２ａ〜５ａ，めっきスル
ーホール６のランド６ａ、チップ部品用パッド７、ＳＯ
Ｐ用パッド８等（即ち各種の導体パターン）が形成され
ている。なお、プリント配線板１のフロント面Ｓ1 に
は、バック面Ｓ2 と同様に各種の導体パターンが形成さ
れている。

【００２１】貫通バイアホール２〜５のうちのいくつか
は互いに非常に近接し合っている。従って、かかる部分
にはんだブリッジが発生しやすくなっている。図１で
は、「はんだブリッジが発生しやすい領域」Ｒ1 〜Ｒ4
が点線によって示されている。フローソルダリング時に
図１の矢印Ａ1 の方向にプリント配線板１を移動させる
と仮定すると、近接する貫通バイアホール２〜５のピッ
チが等しければ、領域Ｒ1 に最もはんだブリッジが発生
しやすいことがわかっている。また、前記領域Ｒ1 に次
いで領域Ｒ2 にはんだブリッジが発生しやすく、前記領
域Ｒ2 に次いで領域Ｒ3 ，Ｒ4 にははんだブリッジが発
生しやすくなる。つまり、矢印Ａ1 の方向に対して直列
に配置されているもののほうが、並列に配置されている
ものよりもはんだブリッジが発生しやすい傾向がある。

【００２２】以下、図１のＸ−Ｘ線上にある貫通バイア
ホール２，３を代表例として説明する。上記のように、
貫通バイアホール２，３は矢印Ａ1 で示される移動方向
に対して直列に配置されている。また、このプリント配
線板１の場合、貫通バイアホール２，３のランド２ａ，
３ａ間の最短距離は０．３mmである。ちなみに、貫通バ
イアホール３，４のランド３ａ，４ａ間の最短距離は
０．６mmである。従って、貫通バイアホール３，４の間
には、特にはんだブリッジが発生するというようなこと
はない。

【００２３】次に、図２，図３に基づきプリント配線板
１に電子部品を混在実装する手順を説明する。まず、ス
クリーン印刷機を用いて、プリント配線板１のフロント
面Ｓ1 にはんだペースト９を印刷する。この工程によっ
て、フロント面Ｓ1 のチップ部品用パッド７上に所定量
のはんだペースト９が印刷される。次に、プリント配線
板１を部品搭載装置に移送する。そこで、チップ部品用
パッド７上に、表面実装部品（ＳＭＤ）としてのチップ
部品１０を搭載する。次に、プリント配線板１をリフロ
ー炉に移送して、リフローソルダリングを行う。する
と、はんだペースト９が溶融し、フロント面Ｓ1 に搭載
されたチップ部品１０がはんだ付けされる。次に反転機
でプリント配線板１を反転させることによって、プリン
ト配線板１のバック面Ｓ2 を上側にする。この後、同プ
リント配線板１を接着剤塗布装置に移送する。

【００２４】接着剤塗布装置は大小２つのノズル１１，
１２を備えている。前記ノズル１１，１２からは熱硬化
型の接着剤（本実施例では具体的には一液型エポキシ系
接着剤）１３が供給されるようになっている。この実施
例では、小さいほうのノズル１１を用いて、チップ部品
用パッド７間への接着剤１３の塗布が行われる。また、
大きいほうのノズル１２を用いて、はんだブリッジが発
生しやすい領域Ｒ1 〜Ｒ4 への接着剤１３の塗布が行わ
れる。即ち、図２（ａ），図３に示されるように、接着
剤１３は、近接している貫通バイアホール２，３のうち
一方の貫通バイアホール３のランド３ａ全体を被覆する
ように塗布される。

【００２５】なお、この塗布装置は、チップ部品１０を
仮固定すべき位置を示すデータと、はんだブリッジの発
生を防止すべき位置を示すデータとからなる接着剤塗布
データを保持している。そして、前記塗布装置は、この
接着剤塗布データに基づいて所定部分への接着剤１３の
塗布作業を行うようになっている。ここで、はんだブリ
ッジの発生を防止すべき位置は、導体パターン間の最短
距離の大小に基づいて容易に特定される。即ち、この実
施例では、前記最短距離が０．３mm以下となる部分をは
んだブリッジを防止すべき位置として特定することとし
ている。また、この塗布装置は、接着剤１３を塗布すべ
き領域の広狭に応じて、使用すべきノズル１１，１２を
適宜選択するようにあらかじめプログラムされている。

【００２６】次に、接着剤１３が塗布されたプリント配
線板１を部品搭載装置に移送する。そこで、図２（ｂ）
に示されるように、バック面Ｓ2 上の所定位置にチップ
部品１０を搭載し、前記接着剤１３によってチップ部品
１０を仮固定させる。次にプリント配線板１をリフロー
炉に移送し、熱によって接着剤１３を硬化させる。次に
反転機でプリント配線板１を反転させることによって、
再びフロント面Ｓ1 を上側にする。この後、プリント配
線板１をリード部品挿入装置に移送し、ＴＨＤ１４のリ
ード１５をめっきスルーホール７内に挿入する。次に、
プリント配線板１をダブルウェーブフローソルダリング
装置に移送する。ここで、プリント配線板１を前記矢印
Ａ1 の方向に移動させながら、バック面Ｓ2 に対して溶
融はんだ１６を供給する。すると、プリント配線板１の
金属部分、即ち貫通バイアホール２〜５のランド２ａ〜
５ａ及び内壁面、めっきスルーホール６の内壁面等に溶
融はんだ１６が付着する。以上の一連の工程を経てプリ
ント配線板１上への電子部品のはんだ付けが完了する。

【００２７】さて、次に本実施例のプリント配線板１の
はんだ付け方法の作用効果について説明する。この方法
によると、はんだブリッジが発生しやすい領域Ｒ1 〜Ｒ
4 にあらかじめ絶縁体である接着剤１３が設けられる。
このため、近接するランド２ａ，３ａ間での溶融はんだ
１６のつながりを阻止することができる。より詳細にい
うと、本実施例の場合、貫通バイアホール３のランド３
ａ全体が接着剤１３によって被覆されているため、溶融
はんだ１６のつながる経路が完全に絶たれた状態になっ
ている。つまり、バック面Ｓ2 側のランド３ａ上には溶
融はんだ１６が付着し得ない状態になっている。従っ
て、ランド２ａ，３ａ間の最短距離が０．３mm以下と極
めて小さくても、それらの間にはんだブリッジが発生す
るということはない。

【００２８】ゆえに、従来の方法とは異なり、はんだブ
リッジの発生に伴う不都合（即ち後工程における修正作
業の必要性、修正モレによる不良品の頻発等）もない。
また、従来までの修正作業が不要になることによって、
プリント配線板１の生産性やコスト性も向上する。

【００２９】また、この方法によると、チップ部品１０
の仮固定用の接着剤１３を塗布するとき一緒に、はんだ
ブリッジが発生しやすい領域Ｒ1 〜Ｒ4 にも接着剤１３
を塗布することができる。つまり、特別の工程や設備が
不要であるにもかかわらず、はんだブリッジの発生を確
実に防止することができる。従って、前記領域Ｒ1 〜Ｒ
4 への接着剤１３の塗布によってプリント配線板１の生
産性が低下するということもない。

【００３０】さらに、この実施例の方法では、貫通バイ
アホール３のランド３ａを中心として略円形状かつ同ラ
ンド３ａよりもひとまわり大きく塗布されることを特徴
としている。この場合、接着剤１３の一部が貫通バイア
ホール３の孔内に入り込んだ状態となるため、接着剤１
３が剥がれにくくなる。なお、実施例のように貫通バイ
アホール３のバック面Ｓ2 のランド３ａ全体を被覆した
としても、フロント面Ｓ1 のランド３ａは依然露出した
ままの状態になっている。そして、インサーキットテス
ト等のときには前記フロント面Ｓ1 のランド３ａをテス
トパッドとして使用することが可能である。このため、
検査のときでも特に支障はない。

【００３１】加えて、この方法では、熱硬化型の接着剤
１３を使用することを特徴としている。従って、塗布時
に糸引きすることがなく、塗布作業が容易である。ま
た、接着強度にも優れているため、接着剤１３が剥がれ
にくいという利点がある。

【００３２】そして、この方法によると、例えば一種の
ダムとしてソルダーレジスト上に別のソルダーレジスト
を形成する従来方法とは異なり、接着剤１３を塗布する
ときに高い形成精度が要求されることがない。従って、
実施が容易であり、生産性の観点からみても好ましい。

【００３３】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
ることはなく、次のように変更することが可能である。
例えば、 （１） 図４（ａ），（ｂ）に示される別例１のように
してもよい。即ち、図１において示した領域Ｒ3 のよう
に、複数の貫通バイアホール５が連続している場合に
は、接着剤１３を一つおきに塗布することとしてもよ
い。この方法であると、例えば全部の貫通バイアホール
５に対して接着剤１３を塗布する場合に比較して、塗布
時間を短縮することができる。よって、生産性の向上に
つながる結果となる。

【００３４】（２） 上記のような接着剤１３の塗布
は、実施例のように近接する貫通バイアホール２，３の
ランド２ａ，３ａ間でのはんだブリッジ防止対策を目的
とする場合のみに限られない。即ち、貫通バイアホール
２〜５とそれに近接している他の導体パターンとの間で
のはんだブリッジ防止対策を目的とするものでもよい。
例えば、図５（ａ）に示される別例２では、めっきスル
ーホール６のランド６ａと貫通バイアホール３のランド
３ａとの間でのはんだブリッジ防止が図られている。そ
のため、はんだブリッジが発生しやすい領域Ｒ5 に、詳
細にはランド３ａ上に略円形状に接着剤１３が塗布され
ている。図５（ｂ）に示される別例３では、チップ部品
用パッド７と貫通バイアホール３のランド３ａとの間で
のはんだブリッジ防止のため、同じくランド３ａ上に接
着剤１３が塗布されている。

【００３５】なお、めっきスルーホール６のランド６ａ
同士が近接している場合、チップ部品用パッド７同士が
近接している場合などについても、上記のような対策は
有効である。

【００３６】（３） また、図６（ａ）〜（ｅ）に示さ
れる別例４〜９のようにしてもよい。図６（ａ）の別例
４では、貫通バイアホール２，３のランド２ａ，３ａ間
に略一直線状に接着剤２０が塗布されている。このよう
な塗布方法であると、接着剤２０の存在によって、ラン
ド２ａ，３ａ間に溶融はんだ１６のつながりができない
程度の距離が確保される。従って、はんだブリッジが発
生しやすい領域Ｒ6 があったとしても、その部分におけ
るはんだブリッジを確実に防止することできる。

【００３７】図６（ｂ）の別例５では、両ランド２ａ，
３ａ間の中間点において、略円形状にかつ両ランド２
ａ，３ａの一部を被覆するように接着剤２１が塗布され
ている。この塗布方法であると、別例４の場合よりもさ
らに確実にはんだブリッジの防止を図ることができる。

【００３８】図６（ｃ）の別例６では、両方のランド２
ａ，３ａを完全に被覆するように略楕円形状に接着剤２
２が塗布されている。この塗布方法であると、溶融はん
だ１６がいずれのランド２ａ，３ａ上にも付着すること
ができないため、はんだブリッジが発生し得ない。

【００３９】図６（ｄ）の別例７では、少なくともはん
だブリッジが発生しやすい領域Ｒ6内かつフローソルダ
リング時に移動方向（即ち矢印Ａ1 の方向）前方となる
部分に、接着剤２３が塗布されている。図６（ｅ）の別
例８についても同様の部分に接着剤２４が塗布されてい
る。このように接着剤２３，２４を塗布しておくと、余
分な溶融はんだ１６の付着を免れることができるため、
溶融はんだ１６のダレを回避することができる。その結
果として、ランド２ａ，３ａ間でのはんだブリッジが防
止される。図６（ｆ）の別例９では、ランド２ａ，３ａ
全体を包囲するような接着剤２５を塗布することとして
いる。

【００４０】なお、別例７，８，９の場合、接着剤２
３，２４，２５の高さをある程度高くするほうが効果的
である。例えば、高さを１００μｍ〜５００μｍに、さ
らには２００μｍ〜３００μｍにすることが好ましい。

【００４１】（４） フローソルダリングの方法は、実
施例にて例示したダブルウェーブ・ソルダリングに限定
されることはない。例えば、シングルウェーブ・ソルダ
リングやディップ・ソルダリングを採用してもよい。

【００４２】（５） 実施例では、チップ部品１０の仮
固定用の接着剤１３、及びはんだブリッジ防止用の接着
剤１３として同種の接着剤１３を使用している。ただ
し、これらの接着剤１３は必ずしも完全に同一でなくて
もよく、仮固定用の接着剤１３として使用可能な接着剤
１３であればどのようなものでもよい。なお、はんだブ
リッジ防止用の接着剤１３も、フローソルダリング時に
おいて溶融はんだ１６に触れることになる。従って、は
んだブリッジ防止用の接着剤１３についても、少なくと
も一定の時間、溶融はんだ１６の熱に耐え得る程度の耐
熱性、及びその熱によって剥離しない程度の接着性を備
えていることが要求される。

【００４３】（６） はんだブリッジ防止用の接着剤１
３を塗布する工程は、仮固定用の接着剤１３の塗布工程
と必ずしも同時に実施しなくてもよく、どちらを先に実
施してもよい。即ち、少なくともフローソルダリング前
にはんだブリッジ防止用の接着剤１３が塗布されていれ
ば足りるということである。

【００４４】（７） 本発明は、実施例のプリント配線
板１のような混在実装方式のときのみに限定されること
はなく、例えば表面実装方式のときでも同様に具体化す
るこができる。

【００４５】（８） プリント配線板１は実施例のよう
な両面板のみに限定されることはなく、片面板や多層板
であってもよい。ここで、特許請求の範囲に記載された
技術的思想のほかに、前述した実施例及び別例によって
把握される技術的思想をその効果とともに以下に列挙す
る。

【００４６】（１） 請求項１〜３のいずれかにおい
て、前記接着剤は熱硬化型の接着剤であること。この接
着剤であると、糸引きがなく接着強度にも優れている。 （２） 請求項１において、プリント配線板を一定方向
に移動させながらフローソルダリングを行うとともに、
その際にあらかじめはんだブリッジが発生しやすい領域
における少なくとも移動方向前方となる部分に接着剤を
塗布しておくこと。この方法であると、溶融はんだのダ
レが回避されることによって、はんだブリッジの発生が
防止される。

【００４７】（３） 請求項１〜３の方法を実施するた
めの接着剤塗布装置において、前記装置は、表面実装部
品を仮固定すべき位置を示すデータと、はんだブリッジ
の発生を防止すべき位置を示すデータとからなる接着剤
塗布データを保持すること。この装置によると、自動的
にかつ効率良くはんだブリッジの発生を防止することが
できる。

【００４８】なお、本明細書中において使用した技術用
語，を次のように定義する。 「仮固定用の接着剤： チップ部品等を仮固定するた
めの熱硬化型の接着剤（例えばエポキシ系接着剤）、紫
外線・熱併用型接着剤（例えばエポキシアクリレート）
等の接着剤をいう。」 「プリント配線板： プラスティック、金属、セラミ
ックス、ガラスまたはこれらの複合材料からなる基板上
に導体パターンが形成された配線板をいい、片面板、両
面板、多層板のいずれをもいう。」

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３に記
載のプリント配線板のはんだ付け方法によれば、プリン
ト配線板の生産性の低下を招くことなしに、はんだブリ
ッジの発生を防止することができる。

【００５０】また、請求項２に記載の発明によれば、溶
融はんだのつながりができない程度の距離が確保される
ため、いっそう確実にはんだブリッジの発生を防止する
ことができる。そして、請求項３に記載の発明によれ
ば、溶融はんだのつながる経路が完全に絶たれた状態に
なるため、はんだブリッジの発生を完全に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリント配線板を示す部分概略斜視図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１のプリント配線板のは
んだ付け方法を説明するためのＸ−Ｘ断面図である。

【図３】貫通スルーホールのランド上に接着剤を塗布し
た状態を示す部分概略平面図である。

【図４】（ａ）は別例１を示す部分概略平面図であり、
（ｂ）はその概略断面図である。

【図５】（ａ）は別例２を示す部分概略平面図であり、
（ｂ）は別例３を示す部分概略平面図である。

【図６】（ａ）〜（ｆ）は、別例４〜別例９を示す部分
概略平面図である。

【図７】（ａ）は従来の問題点を説明するためのプリン
ト配線板の部分概略平面図であり、（ｂ）はその概略断
面図である。

【符号の説明】

１…プリント配線板、２〜５…貫通バイアホール、２ａ
〜５ａ…ランド、６ａ…他の導体パターンとしてのめっ
きスルーホールのランド、７…他の導体パターンとして
のチップ部品用ランド、１０…表面実装部品（＝ＳＭ
Ｄ）としてのチップ部品、１３，２０，２１，２２，２
３，２４，２５…接着剤、１６…溶融はんだ、Ｒ1 〜Ｒ
6 …はんだブリッジが発生しやすい領域。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント配線板上にあってはんだブリッジ
   が発生しやすい領域に、表面実装部品の仮固定用の接着
   剤を塗布した状態で、溶融はんだを供給するプリント配
   線板のはんだ付け方法。
2. 【請求項２】前記プリント配線板は貫通バイアホールを
   備え、前記接着剤は、少なくとも貫通バイアホールとそ
   れに近接している他の導体パターンとの間、または近接
   している貫通バイアホール同士の間に塗布される請求項
   １に記載のプリント配線板のはんだ付け方法。
3. 【請求項３】前記接着剤は、前記近接している貫通バイ
   アホールのうちの少なくとも一方のランド全体を被覆す
   るように塗布される請求項２に記載のプリント配線板の
   はんだ付け方法。