JPH07273438A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少量多種のプリント配線板の製造であって
も，低コストで，かつ隣接する半田バンプ間のブリッジ
がないプリント配線板の製造方法を提供すること。 【構成】 プリント配線板１における接続用パッド１１
に半田バンプ３１を形成するに当り，上記接続用パッド
１１に対応する位置に半田充填部２１を設けてなる治具
２を準備する。該治具２の上記半田充填部２１内に半田
ペースト３０を充填し，次いで該治具２を上記プリント
配線板１上に載置し，次いで，上記治具２を加熱する。
これにより，上記半田充填部２１内の半田ペースト３０
を溶融，落下させ，半田バンプ３１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，プリント配線板の製造
方法，特に接続用パッドに半田バンプを形成する方法に
関する。

【０００２】

【従来技術】図７及び図８に示すごとく，半導体パッケ
ージ等に使用されるプリント配線板１においては，絶縁
基板１３の表面に，電子部品を載置，接続するための接
続用パッド１１と，スルーホール１５と，両者を連結す
る回路パターン１６が形成されている。そして，図９に
示すごとく，上記接続用パッド１１には，各電子部品を
固定するための半田バンプ３１が形成されている。ま
た，絶縁基板１３上には，接続用パッド１１の上部を除
いて絶縁用のソルダーレジスト１２が設けてある。な
お，符号１２１は上記ソルダーレジスト１２の開口部で
ある。上記半田バンプ３１は，従来，図１０，１１に示
す，以下の方法により形成されている。

【０００３】即ち，図１０に示すごとく，まず，必要量
の半田を含有した半田ボール３８を，板状の治具９を使
用して，プリント配線板１上の接続用パッド１１上に載
置する。そして，上記治具９と共にプリント配線板１
を，赤外線リフロー炉内において加熱し，冷却する。こ
れにより，溶融した半田ボール３８が再固化の際に接続
用パッド１１上に固定され，図１１に示すごとく，半田
バンプ３１を形成する。その後，治具９を外し，余分の
半田等を洗い流し，プリント配線板１とする。なお，上
記治具９は，上記接続用パッド１１に対応する位置に，
半田ボール３８の挿入，固定用の固定孔９２を有する。
上記固定孔９２の直径は半田ボール３８の直径よりも若
干大きめである。

【０００４】また，上記と異なる方法としては，図１２
に示すごとく，スクリーン印刷等により，半田ペースト
３０を所定の位置に形成させる方法がある。この場合
は，上記プリント配線板１の接続用パッド１１の上に，
半田ペースト３０の印刷を行ない，その後，プリント配
線板１を加熱し，半田バンプ３１を形成させる（図１
１）。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，上述の従来法
には以下の問題点がある。まず，半田ボールを使用する
場合には，半田バンプの大きさがプリント配線板の種類
等に応じて異なるため，直径の異なる半田ボールを何種
類か用意する必要がある。また，上記半田ボールの製造
は，０．１〜０．８μｍという小さい直径のものを製造
する必要があるため，装置等に高いコストが必要とされ
る。そのため，コストは半田ボールの製造個数によって
大きく左右される。

【０００６】一般的に，一枚のプリント配線板には２０
０個程度の接続用パッドを有する。そのため，半田ボー
ルは，それと同数が使用されている。よって，プリント
配線板を１００万枚製造する場合には，２億個の半田ボ
ールが必要である。この時の半田ボールの製造コスト
は，一個当たり約１０銭である。

【０００７】しかし，プリント配線板を１万枚製造する
場合には，半田ボールは２００万個しか必要としない。
そのため，この場合には，半田ボールの製造コストが一
個当たり約１円となり，前述の場合よりも１０倍高くな
ってしまう。このため，少量多種のプリント配線板を製
作する場合，製作コストが高くなってしまう。

【０００８】また，半田ペーストを印刷する場合には，
図１３に示すごとく，印圧，或いは印刷版とプリント配
線板１とのギャップ，半田ペーストの粘度の不均一等が
原因となって，各半田ペーストの高さ，直径等にばらつ
きが生じる。また，印刷によるにじみのために，隣接し
た半田ペースト間に連続部分３９が発生する。これを加
熱溶融させ，半田バンプ３１とした場合には，図１４に
示すごとく，隣接した半田バンプ３１間にブリッジ３９
０が生じてしまう。上記ブリッジ３９０は，回路間をシ
ョートさせてしまい，プリント配線板１に欠陥を生ず
る。

【０００９】本発明はかかる問題点に鑑み，少量多種の
プリント配線板の製造であっても，低コストで，かつ隣
接する半田バンプ間のブリッジの発生がないプリント配
線板の製造方法を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題の解決手段】本発明は，プリント配線板における
接続用パッドに半田バンプを形成するに当り，上記接続
用パッドに対応する位置に，半田ペースト充填用の半田
充填部を設けてなる治具を準備し，該治具の上記半田充
填部内に半田ペーストを充填し，次いで該治具を上記プ
リント配線板上に載置し，次いで，上記治具を加熱して
上記半田充填部内の半田ペーストを溶融させて，これを
上記接続用パッドの上に落下させ，半田バンプを形成す
ることを特徴とするプリント配線板の製造方法にある。

【００１１】本発明において最も注目すべきことは，半
田ペースト充填用の半田充填部を設けてなる治具を準備
し，これを使用してプリント配線板上に半田バンプを形
成することにある。上記治具への半田ペーストの充填方
法は，後述するごとく減圧した半田槽内に治具を浸出さ
せる方法の他，スキージ等によって溶融した半田を半田
充填部に充填させる方法等がある。

【００１２】次に，該治具のプリント配線板上への載置
に当たっては，プリント配線板上の接続用パッドの真上
に各半田充填部が載置されるよう位置決めを行う。上記
位置決め用のガイド等を治具に設けることもできる。ま
た，治具の形状をプリント配線板と同形にすることもで
きる。この場合には位置決めの微調整に面倒がない。

【００１３】次に，上記治具の加熱に当たっては，例え
ば赤外線リフロー炉を使用し，この中に上記のごとく治
具を載置したプリント配線板を送入する。また，これ以
外には，ベイパーフェイズと呼ばれるフロリナートの蒸
気を利用して加熱するものや，エアーリフロー炉と呼ば
れる電熱コイルから出る熱を利用し熱風を発生させ，こ
れにより加熱する装置がある。上記加熱温度は１７０℃
〜２５０℃であることが好ましい。１７０℃よりも温度
が低い場合には，半田が溶融しないおそれがある。一
方，２５０℃よりも温度が高い場合にはプリント配線板
に加熱損傷を生じるおそれがある。

【００１４】また，上記加熱は窒素ガス雰囲気中で行う
ことが好ましい。これにより，プリント配線板の配線パ
ターン等の酸化損傷を防止することができる。また，上
記溶融した半田ペーストを落下させるに当たっては，自
然落下，もしくは後述するごとく，治具の上部よりガス
の吹きつけを行うことが好ましい。

【００１５】次に，上記半田充填部は，例えば貫通孔も
しくは凹所である（図１，図６参照）。上記半田充填部
の直径は，必要とする半田バンプの大きさに依存する
が，０．１〜１．２ｍｍであることが好ましい。上記直
径が１．２ｍｍよりも大きい場合には，半田ペーストの
溶融の際，隣接するペースト間にブリッジが発生するお
それがある。また，０．１ｍｍよりも小さい場合には，
治具の半田充填部内に半田が十分充填できないおそれが
ある。また，溶融した半田ペーストが半田充填部から落
下しないおそれもある。次に，上記半田ペーストは半田
成分とフラックス成分とよりなる。上記フラックス成分
は，半田ペーストの表面張力を低下させ，かつ接続用パ
ッドへの接合を容易にするために添加するものである。

【００１６】次に，上記治具は，上記半田充填部の内部
も含めて，その表面にクロムメッキ層を有してなること
が好ましい。これにより，治具へ半田ペーストが強く付
着することを防止できる。よって，半田を溶融落下させ
易く，また半田バンプの形成後，治具を取り外すに当た
って，半田バンプを傷めることがない。また，上記クロ
ムメッキ以外にも，グラファイトの結晶化被膜処理，テ
フロンコーティング等の加工を施してもよい。

【００１７】次に，溶融させた半田ペーストをプリント
配線板上に落下させるに際しては，治具の上方より半田
充填部に対してガスを吹き付けることが好ましい。これ
により，半田充填部の半田ペーストを完全に落下させる
ことが可能となる。また，半田ペーストの落下量が少な
く所望形状の半田バンプが得られない，ということを防
止することができる。

【００１８】

【作用及び効果】本発明のプリント配線板の製造方法に
おいては，まず，半田ペースト充填用の半田充填部を設
けた治具を準備する。次に，この半田充填部に半田ペー
ストを充填する。そして，上記治具をプリント配線板上
に配置し，治具を加熱する。これにより半田充填部の半
田ペーストを溶融させ，プリント配線板における接続用
パッド上に落下させる。

【００１９】このため，上記半田充填部の大きさ等を変
化させることにより，半田ペーストの充填量及び大きさ
を調整することができる。勿論，半田ペーストの充填量
が多い場合には，大きな半田バンプを形成することがで
きる。従って，少量多種のプリント配線板を製造するに
当たっては，各プリント配線板及び接続用パッドの大き
さに対応した，半田充填部を有する治具を準備し，これ
に半田ペーストを充填すれば良い。ここに，治具への半
田ペースト充填のコストは殆ど変わらない。そのため，
プリント配線板の量の多少に係わらず，低コストで半田
バンプを形成することができる。

【００２０】また，治具の半田充填部によって，プリン
ト配線板への半田ペーストの供給量を決定しているた
め，均一な半田バンプを得ることができる。また，別々
の半田充填部から供給しているため，隣接する半田バン
プ間でのブリッジのおそれもない。上記のごとく本発明
によれば，少量多種のプリント配線板の製造であって
も，低コストで，かつ隣接する半田バンプ間のブリッジ
の発生がないプリント配線板の製造方法を提供すること
ができる。

【００２１】

【実施例】

実施例１ 本発明の実施例にかかるプリント配線板の製造方法につ
き，図１〜図６を用いて説明する。なお，本例において
製造するプリント配線板１は，従来技術において示した
ものと同様，絶縁基板１３の上に導体によって構成され
た接続用パッド１１が設けられている。そして，上記接
続パッド１１は，その表面にＮｉ／Ａｕメッキを，Ｎｉ
が３μｍ，Ａｕが０．０５μｍの厚みとなるように形成
してある。ソルダーレジスト１２はその厚みが１５μｍ
となっている。また，接続用パッドの直径は０．８ｍ
ｍ，開口部１２１の直径は０．６ｍｍである。

【００２２】本例のプリント配線板１の接続用パッド１
１に半田バンプ３１を形成するに当たっては，図１及び
図２に示すごとく，まず，上記接続用パッド１１に対応
する位置に，半田充填部２１を設けてなる治具２を準備
する。次いで，上記治具２の上記半田充填部２１内に，
半田ペースト３０を充填する。

【００２３】次いで，図１に示すごとく，上記治具２を
プリント配線板１上に載置する。この時，接続用パッド
１１の真上に半田充填部２１がくるように位置決めす
る。そして，上記治具２をプリント配線板１上に載置，
固定した状態で，これらを赤外線リフロー炉内に入れ，
これらを加熱して上記半田充填部２１内の半田ペースト
３０を溶融させる。上記加熱に当たっては，炉の温度プ
ロファイルが最高温度２３５℃，最低温度１８３℃とな
るように調整する。上記加熱は窒素ガス雰囲気下で，５
３秒間行う。

【００２４】また，加熱中は，治具２の上方から半田充
填部２１に対して，窒素ガスをブローさせ，溶融した半
田ペーストの落下を促進させる。次いで，これらを赤外
線リフロー炉内で冷却し，炉内より取り出す。その後，
治具２を外し，上記プリント配線板１を温水で洗浄し，
余分な半田ペースト等を除去する。

【００２５】これにより，図２に示すごとく，上記プリ
ント配線板１の接続用パッド１１上に溶融し，落下し，
冷却した半田バンプ３１が形成される。この半田バンプ
３１は，高さ０．６ｍｍ，直径０．７５ｍｍであった。

【００２６】次に，上記治具２の半田充填部２１及び，
これに半田ペースト３０を充填させる方法について説明
する。まず，図３に示すごとく，厚さが１ｍｍのステン
レス板を準備する。そして，上記ステンレス板にプリン
ト配線板における半田バンプの配置に準じて半田充填部
２１を設ける。なお，上記半田充填部２１は，直径０．
８ｍｍの貫通孔である。その後，上記ステンレス板の表
面に，孔の内部も含めて，クロムメッキを施す。こうし
て，図３に示すごとく，治具２を得る。

【００２７】次に，上記治具２を，図４に示すごとく半
田ペースト３０で満たした半田槽３８に浸出させる。上
記半田槽３８は完全密閉され，外部に設けた真空ポンプ
３９によって減圧状態に保たれている。よって，治具２
の半田充填部２１内の空気が抜けて，代わりに半田ペー
スト３０が入り込む。こうして，図５に示すごとく，半
田充填部２１に半田ペースト２０が充填された治具２を
得る。なお，治具２の表面に付着した余分の半田ペース
ト２０はスキージにて除去する。

【００２８】次に，本例における作用効果につき説明す
る。本例のプリント配線板の製造方法においては，上記
の方法を行なう。このため，上記半田充填部の大きさ等
を変化させることにより，半田ペーストの充填量及び大
きさを調整することができる。従って，少量多種のプリ
ント配線板を製造するに当たっては，各プリント配線板
の大きさ及び接続用パッドに対応した，半田充填部を有
する治具を準備し，これに半田ペーストを充填すれば良
い。ここに，治具への半田ペースト充填のコストは殆ど
変わらない。そのため，プリント配線板の量の多少に係
わらず低コストで半田バンプを形成することができる。

【００２９】また，治具の半田充填部によって，プリン
ト配線板への半田ペーストの供給量を決定しているた
め，均一な半田バンプを得ることができる。また，別々
の半田充填部から供給しているため，隣接する半田バン
プ間でのブリッジのおそれもない。

【００３０】また，本例における上記治具は，上記半田
充填部の内部も含めて，その表面にクロムメッキ層を有
している。これにより，治具へ半田ペーストが強く付着
することを防止できる。よって，半田を溶融落下させ易
く，また半田バンプの形成後，治具を取り外すに当たっ
て，半田バンプを傷めることがない。更に，本例の半田
充填部は貫通孔であるため，溶融した半田ペーストを落
下させるに当たって，治具上方からガスを吹きつけ，充
填部の半田ペーストを全て落下させることができる。

【００３１】実施例２ 本例は，図６に示すごとく，半田充填部の形状を実施例
１と違えたものである。即ち，本例の治具４の半田充填
部４１は凹部である。この半田充填部４１内には半田ペ
ースト３０を充填する。半田バンプの形成方法は，実施
例１と同様である。また，本例の治具４には，実施例１
において示した貫通孔を有する治具と異なり，半田充填
部よりはみ出した余分の半田ペーストは治具の片面のみ
にしかない。従って，余分の半田ペーストの処理は貫通
孔を有する治具よりも容易であるという効果を得る。ま
た，実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１におけるプリント配線板の製造方法の
説明図。

【図２】実施例１において得られたプリント配線板の断
面図。

【図３】実施例１における治具の説明図。

【図４】実施例１における治具に，半田ペーストを充填
する際の説明図。

【図５】実施例１における，半田ペーストを充填した治
具の断面図。

【図６】実施例２におけるプリント配線板の製造方法の
説明図。

【図７】従来例における，プリント配線板の正面図。

【図８】図７のＡ−Ａ矢視断面図。

【図９】半田バンプが形成されたプリント配線板の断面
図。

【図１０】従来のプリント配線板の製造方法の説明図。

【図１１】従来のプリント配線板の断面図。

【図１２】従来のプリント配線板における，他の製造方
法の説明図。

【図１３】従来のプリント配線板における，他の製造方
法の問題点の説明図。

【図１４】従来のプリント配線板における，他の製造方
法の問題点の説明図。

【符号の説明】

１．．．プリント配線板， １１．．．接続用パッド， ２，４．．．治具， ２１，４１．．．半田充填部， ３０．．．半田ペースト， ３１．．．半田バンプ，

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント配線板における接続用パッドに
   半田バンプを形成するに当り，上記接続用パッドに対応
   する位置に，半田ペースト充填用の半田充填部を設けて
   なる治具を準備し，該治具の上記半田充填部内に半田ペ
   ーストを充填し，次いで該治具を上記プリント配線板上
   に載置し，次いで，上記治具を加熱して上記半田充填部
   内の半田ペーストを溶融させて，これを上記接続用パッ
   ドの上に落下させ，半田バンプを形成することを特徴と
   するプリント配線板の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記半田充填部は貫
   通孔であることを特徴とするプリント配線板の製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１において，上記半田充填部は凹
   所であることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３において，上記半田
   充填部の直径は０．１〜１．２ｍｍであることを特徴と
   するプリント配線板の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜３又は４において，上記半田
   ペーストは半田成分とフラックス成分とよりなることを
   特徴とするプリント配線板の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜４又は５において，上記治具
   は，上記半田充填部の内部も含めて，その表面にクロム
   メッキ層を有してなることを特徴とするプリント配線板
   の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜５又は６において，溶融させ
   た半田ペーストを接続用パッド上に落下させるに際し
   て，治具の上方より半田充填部に対してガスを吹き付け
   ることを特徴とするプリント配線板の製造方法。