JPH10322007A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファインな接続端子に対してはんだプリコー
ト層を精度よくかつ確実に形成することができるプリン
ト配線板の製造方法を提供すること。 【解決手段】 まず、絶縁基材４上にはんだ耐熱性を有
する感光性樹脂製マスク７を設ける。次に、その感光性
樹脂製マスク７をフォトツールを用いて露光することに
より、パッド５に対応する箇所に開口部８を形成する。
次に、印刷法により開口部８内にクリームはんだＰ1 を
埋め込む。次に、クリームはんだＰ1 をリフローするこ
とによりパッド５上にはんだプリコート層６を形成す
る。次に、絶縁基材４から感光性樹脂製マスク７を溶解
除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線板の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化や高性能化に伴
って、ＱＦＰ（Quad Flat Package ）等の半導体パッケ
ージに代表されるＳＭＤ（Surface Mount Device）をプ
リント配線板に表面実装することが盛んに行われてい
る。即ち、上記のような表面実装方式は、ピン実装方式
に比べて高密度化に適しているからである。そして、最
近ではＱＦＰ等の狭ピッチ化に鑑み、それを実装するた
めのプリント配線板についても同様にファイン化が要求
されている。

【０００３】しかし、ファインピッチでパッドを形成し
た場合には、パッド同士が近接しすぎているため、電子
部品のはんだ付けが困難になるという問題があった。こ
のため、ユーザーサイドでの電子部品のはんだ付けの便
宜を図るべく、プリント配線板メーカーではパッドには
んだプリコートを施した状態で製品を出荷していた。ま
た、従来におけるはんだプリコートは、通常メタルマス
クを用いたスクリーン印刷により行われていた。その例
を図５に簡単に示す。

【０００４】まず、パッド２１が形成されたプリント配
線板２２を用意し、そのプリント配線板２２を印刷機に
セットする。次いで、複数箇所に開口部２４を備えるメ
タルマスク２３を前記プリント配線板２２上に配置する
（図５(a) 参照）。なお、各開口部２４はパッド２１の
形成位置に対応して設けておく。そして、スキージ２５
をメタルマスク２３に押し付けながら水平方向に動かす
ことにより、クリームはんだ２６を開口部２４内に埋め
込む（図５(b) 参照）。この後、プリント配線板２２か
らメタルマスク２３を剥がす（図５(c) 参照）。そし
て、プリント配線板２２をリフロー炉に移してリフロー
を行う（図５(d) 参照）。以上の結果、クリームはんだ
２６が溶融し、パッド２１上にはんだプリコート層２７
が形成されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
方法では、パッド２１がファインになった場合（例えば
ピッチが４００μm 以下の場合）に、メタルマスク２３
の作製が面倒になることに加え、開口部２４の形成精度
の悪化も避けられなくなる。さらに、リフロー前にメタ
ルマスク２３を剥離していたことから、はんだプリコー
ト層２７の形状が崩れやすかった。従って、はんだプリ
コート層２７の形成が困難になり、このことがファイン
化を妨げる１つの原因になっていた。

【０００６】本発明は上記の課題を解決するためなされ
たものであり、その目的は、ファインな接続端子に対し
てはんだプリコート層を精度よくかつ確実に形成するこ
とができるプリント配線板の製造方法を提供することに
ある。

【０００７】

【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、絶縁基材に形成され
た接続端子にはんだプリコートが施されたプリント配線
板を製造する方法において、前記絶縁基材上にはんだ耐
熱性を有する感光性樹脂製マスクを設ける工程と、その
感光性樹脂製マスクを露光することにより前記接続端子
に対応する箇所に開口部を形成する工程と、印刷法によ
り前記開口部内にクリームはんだを埋め込む工程と、前
記クリームはんだをリフローすることにより前記接続端
子上にはんだプリコート層を形成する工程と、前記絶縁
基材から前記感光性樹脂製マスクを溶解除去する工程と
からなるプリント配線板の製造方法をその要旨とする。

【０００８】請求項２に記載の発明によると、絶縁基材
に形成された接続端子にはんだプリコートが施されたプ
リント配線板を製造する方法において、前記接続端子に
対応する位置にあらかじめ開口部が形成されかつはんだ
耐熱性を有する樹脂製マスクを前記絶縁基材上に設ける
工程と、印刷法により前記開口部内にクリームはんだを
埋め込む工程と、前記クリームはんだをリフローするこ
とにより前記接続端子上にはんだプリコート層を形成す
る工程と、前記絶縁基材から前記樹脂製マスクを溶解除
去する工程とからなるプリント配線板の製造方法をその
要旨とする。

【０００９】請求項３に記載の発明によると、請求項１
において、前記マスクははんだ耐熱性を有するドライフ
ィルムフォトレジストであるとしている。以下、本発明
の「作用」を説明する。

【００１０】請求項１〜３に記載の発明によると、はん
だ耐熱性を有する樹脂製マスクであると、リフローの熱
に晒されたときでも開口部に変形等が起こらず、その好
適な形状が保持される。従って、絶縁基材上の接続端子
に対応する位置に精度よくかつ確実にはんだプリコート
層を形成することができる。また、マスクを配置したま
までリフローした後にマスクの除去を行っているため、
リフロー時にクリームはんだが流動することもなく、は
んだプリコート層の形崩れやはんだブリッジも回避され
る。また、不要となったマスクも溶解によって除去され
ることから、形成されたはんだプリコート層に対する機
械的ダメージも少ない。特に、請求項１に記載の発明で
はマスクが感光性樹脂製であることから、露光により開
口部を精度よくしかもファインに形成することができ
る。

【００１１】請求項３に記載の発明によると、マスク厚
がほぼ均一になることから、はんだプリコート層をより
いっそう精度よくしかもファインに形成することができ
る。また、マスク厚が均一になることでクリームはんだ
の供給量が正確になり、はんだプリコート層の高さばら
つきも小さくなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

［第１の実施形態］以下、本発明を具体化した一実施形
態のプリント配線板の製造方法を図１〜図３に基づき詳
細に説明する。

【００１３】本実施形態では、実装されるべき狭ピッチ
の半導体パッケージとして、０．３mmピッチのＱＦＰ１
が選択されている。このＱＦＰ１は、図２に示されるよ
うに、その４つの側面全てに外部接続端子としてのリー
ド２を有している。リード２の総数は約５００本であ
り、リード２の形状はいわゆるガルウィング状である
（図１参照）。なお、前記ＱＦＰ１は、図面の作成の便
宜上、いくぶん省略されたかたちで図示されている。

【００１４】また、図２には、ＱＦＰ１を実装するため
のプリント配線板３が示されている。このプリント配線
板３は、樹脂製の絶縁基材４の片側面のみに接続端子と
してのパッド５を有する片面板である。同プリント配線
板３の電子部品搭載部には、複数のパッド５を正方形状
に配置してなるパッド列が形成されている。前記パッド
列を構成しているパッド５は、ＱＦＰ１のリード２と同
数であり、かつ各リード２の位置に対応して形成されて
いる。本実施形態におけるパッド５は矩形状であって、
長さ２．０mm×幅０．１５mm×高さ３８mmμm である。
また、パッド５のピッチは０．３mmであり、隣接するパ
ッド５間の距離は０．１５mmである。そして、前記各パ
ッド５の上面には、図１に示されるようにはんだプリコ
ート層６が形成されている。

【００１５】次に、上記のようなプリント配線板３を製
造する手順を説明する。まず、従来公知の方法によりパ
ターン形成を行うことで、絶縁基材４の片側面にパッド
５を形成する。ここで、絶縁基材４としては、エポキシ
樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂、ＢＣＢ樹脂等のよう
な樹脂材料や、窒化アルミニウム、窒化ほう素、アルミ
ナ等のようなセラミックス材料などが選択される。パッ
ド５の形成材料には、例えば銅、金、銀、アルミニウ
ム、チタン、ニッケル、鉛等の金属が選択される。パッ
ド５の形成方法としては、例えばエッチング、無電解め
っき、電解めっき、スパッタリング、ＣＶＤ、ＰＶＤ、
イオンプレーティング、導電性ペースト印刷等がある。

【００１６】本実施形態では、エポキシ樹脂製の絶縁基
材４をコアとする銅張積層板を出発材料とし、その表面
の銅箔をエッチングすることによってパッド５を形成し
ている。

【００１７】次の工程では、前記絶縁基材４上にはんだ
耐熱性を有する感光性樹脂製マスク７を設ける（図３
(a) 参照）。ここで、はんだ耐熱性があるとは、後述す
るリフロー工程の温度に晒されたときでも焼失、溶融、
変形等が起こらない程度の耐久性を有することをいう。
本実施形態では、かかるマスク７として、はんだ耐熱性
を有するドライフィルムフォトレジストが使用されてい
る。

【００１８】前記感光性樹脂層は以下のようにして絶縁
基材４に圧着される。カバーフィルムを剥離した後、感
光性樹脂層の露出面を絶縁基材４側に向けて配置する。
この状態で、ラミネータの一対のラミネートロール間
に、絶縁基材４及びドライフィルムフォトレジストを通
過させる。その結果、ラミネートロールの押圧力により
感光性樹脂層が絶縁基材４に圧着される。この後、ベー
スフィルムを剥離し、平坦な感光性樹脂層を露出させ
る。

【００１９】次の工程では、感光性樹脂製マスク７を露
光及び現像することにより、パッド５に対応する箇所に
矩形状の開口部８を形成する（図３(b) 参照）。本実施
形態では、フォトマスクを配置した状態で紫外線等を全
体に照射する、という従来の一般的なフォトツールを用
いている。

【００２０】次の工程では、印刷法により前記開口部８
内にクリームはんだＰ１を埋め込む（図３(c) ，(d) 参
照）。この工程では、まずペースト印刷装置に前記絶縁
基材４をセットした後、マスク７の上面にクリームはん
だＰ1 を供給した状態でスキージ９を水平方向に移動さ
せる。その結果、スキージ９の押圧力により、開口部８
を介してクリームはんだＰ1 が絶縁基材４上に印刷され
る。

【００２１】次の工程では、マスク７を配置したままの
状態でクリームはんだＰ1 をリフローすることにより、
クリームはんだＰ1 を溶融させ、パッド５上にはんだプ
リコート層６を形成する（図３(e) 参照）。このとき、
クリームはんだＰ1 に含まれる溶剤やフラックス等の有
機成分が、リフロー時の高温（本実施形態では約２００
℃）により揮発または分解する。その結果、印刷された
クリームはんだＰ1 の容積よりも小さな容積のはんだプ
リコート層６が得られる。ここで、パッド５は金属製で
あるためはんだ濡れ性に優れ、逆に絶縁基材４は樹脂製
であるためはんだ濡れ性に劣っている。従って、クリー
ムはんだＰ1 が溶融したとき、はんだは絶縁基材４によ
って弾かれかつパッド５の上面に集結するような挙動
（セルフアライメント）を示す。

【００２２】また、このようにして得られるはんだプリ
コート層６にははんだの表面張力が働くため、その上面
は丸く盛り上がった状態となりやすい。ゆえに、必要に
応じてはんだプリコート層６の平坦化処理（フラッタリ
ング）を実施してもよい。その方法としては、例えばマ
スク７を配置したままでの表面研削が有効である。

【００２３】次の工程では、感光性樹脂製マスク７を溶
解することにより、マスク７を絶縁基材４から除去する
（図３(f) 参照）。その際、溶解液に超音波振動を与え
ることで、液の攪拌を促進することがよい。はんだプリ
コートを施したプリント配線板３は、以上のようにして
製造される。

【００２４】さらに、前記プリント配線板３へのＱＦＰ
１の実装について簡単に説明する。まず、ＱＦＰ１を接
着剤により所定の位置に仮固定する。このとき、各リー
ド２の位置と各パッド５の位置とを合致させ、かつリー
ド２をはんだプリコート層６に接触させておく。次に、
プリント配線板３をリフロー炉に移してリフローを行
い、はんだプリコート層６を溶融させる。その結果、パ
ッド５に接触するリード２の先端部にはんだフィレット
が形成され、ＱＦＰ１のはんだ付けが完了する。

【００２５】さて、本実施形態において特徴的な作用効
果を以下に列挙する。 （イ）この実施形態では、はんだ耐熱性を有する樹脂製
マスク７が使用されていることを特徴とする。このた
め、リフローの熱に晒されたときでも開口部８に変形等
が起こらず、その好適な形状が保持される。従って、絶
縁基材４上のパッド５に対応する位置に精度よくかつ確
実にはんだプリコート層６を形成することができる。

【００２６】（ロ）また、本実施形態では、マスク７を
配置したままでリフローした後にマスク７の除去を行っ
ている。このため、リフロー時においては、開口部８の
内壁面によってクリームはんだＰ1 の流動が阻止され
る。ゆえに、かかる流動に起因してはんだプリコート層
６が形崩れしたり、はんだブリッジが発生したりするこ
とも確実に回避される。

【００２７】（ハ）この実施形態では、不要となったマ
スク７を溶解することによって絶縁基材４から除去して
いる。従って、形成されたはんだプリコート層６に対す
る機械的ダメージも少なく、このことも形成精度の向上
に貢献している。

【００２８】（ニ）本実施形態ではマスク７が感光性樹
脂製であることから、露光により開口部８を精度よくし
かもファインに形成することができる。 （ホ）本実施形態では、はんだ耐熱性を有するドライフ
ィルムフォトレジストをマスク７として用いている。か
かるフィルム状のマスク７であると、マスク厚がほぼ均
一になることから、はんだプリコート層６をよりいっそ
う精度よくしかもファインに形成することができる。ま
た、マスク厚が均一になることでクリームはんだＰ1 の
供給量が正確になり、はんだプリコート層６の高さばら
つきも小さくなる。加えて、かかるマスク７であると、
開口部８の大きさを変更することにより、はんだプリコ
ート層６の高さ等を容易に制御することができる。

【００２９】（ヘ）この実施形態のような樹脂製マスク
７であると、マスク７を配置したままでのフラッタリン
グも可能であるため、その点が従来のメタルマスクに比
べて優れている。 ［第２の実施形態］次に、図４に基づき実施形態２のプ
リント配線板３の製造方法を説明する。なお、ここでは
実施形態１との相違点を中心に述べる。

【００３０】この実施形態においても、まず最初にパッ
ド５を備える絶縁基材４を作製した後、次いでその絶縁
基材４上にはんだ耐熱性のマスク１１を設ける（図４
(a) 参照）。

【００３１】ただし、このマスク１１の場合、パッド５
に対応する位置にあらかじめ開口部１２が形成されてい
る。前記マスク１１は、実施形態１のときと同じくラミ
ネータにより絶縁基材４に圧着される。なお、同マスク
１１は、ラミネート以外の方法、例えば接着剤による接
着により絶縁基材４に接合されてもよい。

【００３２】この後、実施形態１の手順に従い、印刷法
によるクリームはんだＰ１の埋め込み、リフローによる
はんだプリコート層６の形成、及びマスク１１の溶解除
去を実施する（図４(b) 〜(e) 参照）。以上の結果、所
望のプリント配線板３が製造される。

【００３３】さて、上述したプリント配線板３の製造方
法も、基本的には実施形態１のそれと変わらないので、
実施形態１において列挙したいくつかの作用効果（イ、
ロ、ハ、ヘ）を奏することはいうまでもない。さらに、
本実施形態では、あらかじめ開口部１２が形成されてい
るマスク１１を用いているため、必ずしも感光性が必要
でなくなる。ゆえに、マスク用樹脂材料の選択の余地が
広くなるという利点がある。

【００３４】本発明は、次のように変更することが可能
である。 ◎ 実施形態１において使用されるマスク７は、例えば
液状の感光性樹脂を塗布することによって形成されるも
のでもよい。ただし、実施形態１のようにフィルム状で
あるほうがより好ましい。

【００３５】◎ クリームはんだＰ1 は、前記実施形態
１，２のように共晶はんだを含むもののみに限定され
ず、例えばその他のＰｂ系のはんだ、Ａｕ系のはんだ、
Ｉｎ系のはんだ等を含むものであってもよい。

【００３６】◎ マスク７，１１を溶解除去する工程に
おいて、必ずしも絶縁基材４は溶解液への浸漬により処
理されなくてもよい。例えば、スプレーや塗布等により
前記溶解液を処理することも可能である。

【００３７】◎ 実施形態２において使用されるマスク
１１は、必ずしも樹脂製でなくてもよく、はんだ耐熱性
を有するものであれば、金属製やセラミックス製であっ
ても構わない。この場合、樹脂と同じくらいはんだ濡れ
性の悪い材料を選択することが必要である。

【００３８】◎ 実施形態１，２において、ＱＦＰ１の
実装を行う前に再度はんだプリコート層６のリフローを
実施してもよい。このようにすると、万が一はんだプリ
コート層６に位置ずれが起きていたとしても、セルフア
ライメントされることによってその位置が修正される。

【００３９】◎ 実施形態１，２において、接続端子と
してのパッド５は、銅以外の金属からなるものであって
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、前述した実施形態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。

【００４０】（１） 請求項１〜３のいずれかにおい
て、前記絶縁基材を前記接続端子に比べてはんだ濡れ性
に劣るものとし、前記マスク溶解除去工程後に再度リフ
ローを行うことにより、前記はんだプリコート層をセル
フアライメントさせることを特徴とするプリント配線板
の製造方法。この方法であると、はんだプリコート層を
接続端子上の正しい位置に形成することができる。

【００４１】（３） 請求項１〜３、技術的思想１のい
ずれかにおいて、前記リフロー工程後かつ前記マスク溶
解除去工程前に表面研削処理を実施することによって、
前記はんだプリコート層を平坦化することを特徴とした
プリント配線板の製造方法。この方法であると、はんだ
プリコート層の高さを揃えることができ、同層のばらつ
きをより小さくすることができる。

【００４２】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。「半導体パッケージ： ＱＦ
Ｐ，ＱＦＬ，ＱＦＪ，ＱＴＣＰ，ＢＧＡ，ＬＧＡ，ＰＧ
Ａ等をいう。」

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３に記
載の発明によれば、ファインな接続端子に対してはんだ
プリコート層を精度よくかつ確実に形成することができ
るプリント配線板の製造方法を提供することができる。

【００４４】特に、請求項３に記載の発明によれば、マ
スクがフィルム状であるため、より形成精度を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１においてプリント配線板にＱＦＰを
実装する際の様子を示す概略一部断面図。

【図２】同プリント配線板にＱＦＰを実装する際の様子
を示す概略平面図。

【図３】（ａ）〜（ｆ）は、同プリント配線板の製造手
順を説明するための部分概略断面図。

【図４】（ａ）〜（ｅ）は、実施形態２のプリント配線
板の製造手順を説明するための部分概略断面図。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は、従来のプリント配線板の製
造方法を説明するための部分概略断面図。

【符号の説明】

３…プリント配線板、４…絶縁基材、５…接続端子とし
てのパッド、６…はんだプリコート層、７…感光性樹脂
製マスク、８，１２…開口部、１１…樹脂製マスク、Ｐ
1 …クリームはんだ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基材に形成された接続端子にはんだプ
   リコートが施されたプリント配線板を製造する方法にお
   いて、 前記絶縁基材上にはんだ耐熱性を有する感光性樹脂製マ
   スクを設ける工程と、その感光性樹脂製マスクを露光す
   ることにより前記接続端子に対応する箇所に開口部を形
   成する工程と、印刷法により前記開口部内にクリームは
   んだを埋め込む工程と、前記クリームはんだをリフロー
   することにより前記接続端子上にはんだプリコート層を
   形成する工程と、前記絶縁基材から前記感光性樹脂製マ
   スクを溶解除去する工程とからなるプリント配線板の製
   造方法。
2. 【請求項２】絶縁基材に形成された接続端子にはんだプ
   リコートが施されたプリント配線板を製造する方法にお
   いて、 前記接続端子に対応する位置にあらかじめ開口部が形成
   されかつはんだ耐熱性を有する樹脂製マスクを前記絶縁
   基材上に設ける工程と、印刷法により前記開口部内にク
   リームはんだを埋め込む工程と、前記クリームはんだを
   リフローすることにより前記接続端子上にはんだプリコ
   ート層を形成する工程と、前記絶縁基材から前記樹脂製
   マスクを溶解除去する工程とからなるプリント配線板の
   製造方法。
3. 【請求項３】前記マスクははんだ耐熱性を有するドライ
   フィルムフォトレジストであることを特徴とする請求項
   １に記載のプリント配線板の製造方法。