JPH0983098A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のプリント配線板は、半田食われが発生
し、スルーホールメタルが断線し、製品の歩留りが低下
するという問題があった。また、断線には至らなくて
も、半田食われにより、スルーホールの導体抵抗が増加
し、特性の劣化につながっていた。 【解決手段】 基板１に設けられたスルーホール３の上
方に金リボン１０を熱圧着法により圧着し、スルーホー
ル３の穴を塞ぐ。次いで、圧着された金リボン１０と図
示しないＭＭＩＣ８を半田６により、半田付けを行う。
このような構成により、半田６はスルーホール３中に入
り込むことが金リボンにより妨げられるので、半田６が
スルーホールメタル４と直接接触しないように流入が制
限されるため、いわゆる半田食われという現象も制限さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高信頼性かつ高歩
留りのプリント配線板に関するものであり、例えばマイ
クロ波集積回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来のプリント配線板の一例と
してのマイクロ波集積回路（以下、ＭＩＣとする）基板
を示す斜視図である。図において、１は基板、２は基板
の上面に設けられた導体パターン、３は基板の上面の導
体パターン２と下面のバックメタル５とを電気的に接続
する導体膜付きのスルーホール、５はバックメタルであ
る。

【０００３】図７は、図６で示した従来のＭＩＣ基板に
対して実装処理を施した後のＭＩＣ基板である。図にお
いて、１、２、５は図６で示したものと同一又は相当部
を示す。８はマイクロ波モノリシック集積回路（以下、
ＭＭＩＣとする）、９はＭＭＩＣ８上の電極と導体パタ
ーン２とを電気的に接続する金ワイヤである。

【０００４】図８は、図６及び図７で示した従来のＭＩ
Ｃ基板において、特にスルーホール３の詳細断面図であ
る。図において、１〜３、５、８は図６及び図７で示し
たものと同一又は相当部を示す。４はスルーホール３に
おいて特に電気的な導通を担保するスルーホールメタ
ル、６はＭＭＩＣ８を基板１に固定するためのＡｕ−Ｓ
ｎ（金−錫）半田、７は半田６に生じた半田食われであ
る。

【０００５】次に図６、図７及び図８を用いて、従来の
基板の製造方法及び製造過程において生ずる問題点を説
明する。図６で示したＭＩＣ基板１上にＭＭＩＣ８を半
田６により半田付けする。さらに図示していないチップ
抵抗やチップコンデンサも同様に半田６により半田付け
し実装する。次に、ＭＭＩＣ８上のパターンと導体パタ
ーン２とを金ワイヤ９にて電気的にに接続し、実装が完
了する。この実装が完了した状態を示したのが図７であ
る。

【０００６】このようにＭＩＣ基板１にＭＭＩＣ８が実
装されるわけであるが、図８に詳細に示されるように、
ＭＭＩＣ８を半田６により半田付けしたときに、半田食
われ７が発生することがある。ここで、この半田食われ
とは、スルーホールメタル４のＡｕ（金）と半田のＳｎ
（錫）が反応して、合金化し、スルーホールメタル４の
一部分が半田６に吸収される現象をいう。

【０００７】尚、半田６は、ＭＭＩＣ８上のパターンと
も接触しているが、ＭＭＩＣ８の底面はＮｉ／Ａｕの２
層となっているので、Ａｕ層において半田６中のＳｎに
よって半田食われが生じたとしても、Ｎｉ層がバリア層
として機能するため、問題は生じにくい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のプリント配線板
は、以上のように構成されているので、半田食われが発
生し、スルーホールメタルが断線し、製品の歩留りが低
下するという問題があった。また、断線には至らなくて
も、半田食われにより、スルーホールの導体抵抗が増加
し、特性の劣化につながっていた。さらに、製造時には
半田食われが顕著でなくとも、製品の経年変化や使用環
境によって半田食われが進行し、信頼性が著しく低下す
るという問題点もあった。

【０００９】従来、このような半田食われを防止するた
めには、半田の量、半田付け温度、半田付け時間を厳密
に管理しなければならず、専門の熟練作業者を必要とし
ていた。しかしながら、このような専門の熟練作業者で
あっても半田食われは発生することもあった。一方、半
田食われを防止する方法としては、例えば特開平３−１
７１７４５号公報に記載されているが、高価な装置や複
雑なプロセスを経る薄膜技術を使用しなければならず、
また、バリア層の交換・リペアができない等の問題点が
あった。

【００１０】本発明は、この問題点を解決するためにな
されたものであり、断線や導体抵抗の増加を解消できる
とともに経年変化や使用環境による信頼性の低下を起こ
さない高信頼性のプリント配線板を提供することを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るプリン
ト配線板は、素子が半田付けにより実装される第１の面
と前記第１の面と対向する第２の面とを有する基板と、
前記第１の面と前記第２の面とを電気的に導通させるス
ルーホールとを備えたプリント配線板において、前記ス
ルーホールへの前記半田の侵入を防止する侵入防止手段
を設けたことを特徴とするものである。

【００１２】第２の発明に係るプリント配線板は、侵入
防止手段を箔状導電体としたものである。

【００１３】第３の発明に係るプリント配線板は、侵入
防止手段を多層状部材としたものである。

【００１４】第４の発明に係るプリント配線板は、侵入
防止手段を金属板としたものである。

【００１５】第５の発明に係るプリント配線板は、侵入
防止手段を樹脂としたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】

発明の実施の形態１．以下、この発明に係るプリント配
線板の一実施形態を図について説明する。図１におい
て、１は基板、２は基板の上面に設けられた導体パター
ン、３は基板の上面の導体パターン２と下面のバックメ
タル５とを電気的に接続する導体膜付きのスルーホール
であって、例えば、直径０．３ｍｍ程度のものである。
５はバックメタルである。１０は侵入防止手段に相当す
る部分であり、基板１の上面に設けられ、スルーホール
３を覆う金リボンであって、金をその主たる構成とする
ものであり、例えば幅０．６ｍｍ、厚さ０．０２５ｍｍ
程度のものである。尚、この実施の形態では、プリント
配線板の一例としてＭＩＣ基板を説明している。

【００１７】次に当該ＭＩＣ基板の製造過程について説
明する。図１に示す基板１に設けられたスルーホール３
の上方に金リボン１０を熱圧着法により圧着し、スルー
ホール３の穴を塞ぐ。次いで、圧着された金リボン１０
と図示しないＭＭＩＣ８を半田６により、３１０℃の
下、Ｎ₂ ガス雰囲気中で半田付けを行う。この半田６は
従来例で示したものと同様にＡｕ−Ｓｎ系のものであ
り、構成比がＡｕ：Ｓｎ＝８０：２０のものである。

【００１８】このような構成により、半田６はスルーホ
ール３中に入り込むことが金リボンにより妨げられるの
で、半田６がスルーホールメタル４と直接接触しないよ
うに流入が制限されるため、いわゆる半田食われという
現象も制限される。従って、このような構成の下では、
例え未熟な作業者であっても、失敗することなく、高歩
留りで高信頼性のＭＩＣを提供することができる。

【００１９】このとき、金リボン１０の主たる構成は金
であるため、Ａｕ−Ｓｎ半田６中に２０％含まれる錫
（Ｓｎ）が金リボン１０中の金と反応し、その金リボン
１０の表面において、半田食われ現象を引き起こす。し
かしながら、金リボン１０の厚みが０．０２５ｍｍと充
分に厚いため、金リボン１０の表面の数μｍで当該半田
食われ現象が止まり、半田６がスルーホールメタル４に
接触し、スルーホールメタルとの間で当該半田食われ現
象を生じさせない。

【００２０】この実施形態では、３つのスルーホールを
全てグランド（ＧＮＤ）に接続しているので、１枚の金
リボンで覆い、これにＭＭＩＣを半田付けしている。

【００２１】また、基板上に実装するＭＭＩＣ自体の特
性不良の場合に、一旦半田付けしたＭＭＩＣを基板から
剥し、再度半田付けし実装し直す、即ちリワークの必要
性が生じた場合であっても、おおよそ５回位までのリワ
ークに耐え得ることが確かめられている。金リボン１０
の限界を越えそうな場合は金リボン１０そのものをリワ
ークすれば良い。

【００２２】以上のように、発明の実施の形態１に記載
の発明に係るプリント配線板では、素子が半田付けによ
り実装される第１の面と前記第１の面と対向する第２の
面とを有する基板と、前記第１の面と前記第２の面とを
電気的に導通させるスルーホールとを備えたプリント配
線板において、前記スルーホールへの前記半田の侵入を
防止する侵入防止手段を設けているので、スルーホール
への半田の侵入が制限され、スルーホールに半田食われ
が生じるのを防止することができ、高歩留りで高信頼性
のプリント配線板を提供することができる。

【００２３】また、侵入防止手段として、金リボンを用
いているので、熱圧着により容易に基板に取りつけるこ
とができ、また導電性を有し薄いためＭＭＩＣと導体パ
ターンの電気的接続を妨げず、さらにスルーホールと同
じ材料のため製造が容易となるという効果を奏する。

【００２４】発明の実施の形態２．上記発明の実施の形
態１では、基板１に対し、ＭＭＩＣ８を半田付けする例
について説明したが、本実施の形態２では、他の素子を
基板１に対して、半田付けしている。他の素子として
は、例えば、シリコントランジスタやＧａＡｓＦＥＴ等
の能動素子、抵抗やコンデンサ等の受動素子がある。

【００２５】発明の実施の形態３．上記実施の形態１で
は、侵入防止手段として金の単層からなる金リボン１０
を採用したが、この実施の形態３では、金−銅−金リボ
ン等の多層系の金リボンを使用したことを特徴とするも
のである。このように、金リボンを多層化することで、
半田食われをより効果的に防止することができる。特に
銅のように半田食われの生じにくい素材を備えることに
より、半田による実装性を維持しつつ、半田食われを生
じさせないという効果を生ずる。

【００２６】層構成の選択にもよるが、一般的にリワー
クが可能な回数が１０回以上となることが確認されてい
る。また、半田食われの危険性も低下し、著しく信頼性
が向上する。

【００２７】発明の実施の形態４．上記実施の形態で
は、スルーホール３の穴部を塞ぐ手段として金リボン１
０を用いたが、この実施の形態では、金属板を用いてい
る。図２は、この実施の形態４に係るプリント配線板を
示した図である。図において、１〜３、５は実施の形態
１で示したものと同一又は相当部を示す。１１はスルー
ホール３の上方においてその穴部を塞ぐように設けられ
た金属板であり、例えば、コバールや銅タングステンが
用いられる。この金属板にＮｉ／ｕメッキを施し、Ｎｉ
によりバリアする。

【００２８】発明の実施の形態４に記載の発明は、侵入
防止手段を金属板としたので、特に熱伝導性（放熱性）
をよくすることができるという効果を奏する。また、当
該スルーホールをグランドに接続する場合には、侵入防
止手段を金属板にすることで、グランドとしての機能を
強化することができる。

【００２９】発明の実施の形態５．上記実施の形態で
は、スルーホール３の穴部を塞ぐ手段として金リボン１
０等を用いたが、この実施の形態では、導電性樹脂を用
いている。図３は、この実施の形態５に係るプリント配
線板を示した図である。図において、１〜３、５は実施
の形態１で示したものと同一又は相当部を示す。１２は
スルーホール３中でその穴部を塞ぐように充填されたで
あり、例えば、銀エポキシ接着剤が用いられる。

【００３０】発明の実施の形態５に記載の発明に係るプ
リント配線板は、侵入防止手段を樹脂としたので、特に
スルーホールを隙間なく覆うことができるという効果を
奏する。さらに導電性の樹脂を用いているので、グラン
ドラインの強化を図ることができる。

【００３１】発明の実施の形態６．上記実施の形態で
は、スルーホール３の穴部を塞ぐ手段として金リボン１
０等を用いたが、この実施の形態では、非導電性樹脂を
用いている。図４は、この実施の形態６に係るプリント
配線板を示した図である。図において、１〜３、５は実
施の形態１で示したものと同一又は相当部を示す。１３
はスルーホール３中でその穴部を塞ぐように充填された
非導電性樹脂であり、例えば、シリコン樹脂が用いられ
る。

【００３２】発明の実施の形態６に記載の発明に係るプ
リント配線板は、侵入防止手段を樹脂としたので、特に
スルーホールを隙間なく覆うことができるという効果を
奏する。

【００３３】発明の実施の形態７．上記実施の形態で
は、スルーホール３の穴部を塞ぐ手段として金リボン１
０等を用いたが、この実施の形態では、低融点ガラスを
用いている。図５は、この実施の形態７に係るプリント
配線板を示した図である。図において、１〜３、５は実
施の形態１で示したものと同一又は相当部を示す。１４
はスルーホール３中でその穴部を塞ぐように充填された
低融点ガラスである。

【００３４】発明の実施の形態７に記載の発明に係るプ
リント配線板は、侵入防止手段を低融点ガラスとしたの
で、特にスルーホールを隙間なく覆うことができるとい
う効果を奏する。

【００３５】上記実施の形態で示した半田は、Ａｕ−Ｓ
ｎのものを用いたが、それ以外にＳｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−
Ｐｂ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｓｎ系等でも適用できる。それぞ
れの半田において、金属の構成比率は様々であり、融点
や使いやすさ等で使い分けられる。

【００３６】

【発明の効果】第１の発明に係るプリント配線板では、
素子が半田付けにより実装される第１の面と前記第１の
面と対向する第２の面とを有する基板と、前記第１の面
と前記第２の面とを電気的に導通させるスルーホールと
を備えたプリント配線板において、前記スルーホールへ
の前記半田の侵入を防止する侵入防止手段を設けている
ので、スルーホールへの半田の侵入が制限され、スルー
ホールに半田食われが生じるのを防止することができ、
高歩留りで高信頼性のプリント配線板を提供することが
できる。

【００３７】第２の発明に係るプリント配線板では、侵
入防止手段を箔状導電体としたので、第１の発明の効果
に加えて、薄くかつ導電性を有するため、素子と基板上
の導体との電気的接続を妨げないという効果を奏する。

【００３８】第３の発明に係るプリント配線板では、侵
入防止手段を多層状部材としたので、第１の発明の効果
に加えて、スルーホールへの半田の侵入をより効果的に
制限できるという効果を奏する。

【００３９】第４の発明に係るプリント配線板は、侵入
防止手段を金属板としたので、第１の発明の効果に加え
て、熱伝導性（放熱性）をよくすることができるという
効果を奏する。

【００４０】第５の発明に係るプリント配線板は、侵入
防止手段を樹脂としたので、スルーホールを隙間なく覆
うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のプリント配線板を示す
斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態４のプリント配線板を示す
斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態５のプリント配線板を示す
斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態６のプリント配線板を示す
斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態７のプリント配線板を示す
斜視図である。

【図６】従来の実装前のプリント配線板を示す斜視図で
ある。

【図７】従来の実装後のプリント配線板を示す斜視図で
ある。

【図８】従来のプリント配線板のスルーホールの詳細断
面図である。

【符号の説明】

１ 基板、２ 導体パターン、３ スルーホール、４
スルーホールメタル、６ 半田、８ ＭＭＩＣ、１０
金リボン、１１ 金属板、１２ 導電性樹脂、１３ 非
導電性樹脂、１４ 低融点ガラス。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素子が半田付けにより実装される第１の
   面と前記第１の面と対向する第２の面とを有する基板
   と、前記第１の面と前記第２の面とを電気的に導通させ
   るスルーホールとを備えたプリント配線板において、前
   記スルーホールへの前記半田の侵入を防止する侵入防止
   手段を設けたことを特徴とするプリント配線板。
2. 【請求項２】 前記侵入防止手段は箔状導電体であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
3. 【請求項３】 前記侵入防止手段は多層状部材であるこ
   とを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
4. 【請求項４】 前記侵入防止手段は金属板であることを
   特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
5. 【請求項５】 前記侵入防止手段は樹脂であることを特
   徴とする請求項１記載のプリント配線板。