JPS63503585A - 印刷回路板製造の改良方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 印刷回路板製造の改良方法 本発明の背景 本発明は非再流動性金属の上に、はんだマスクを施しであるタイプの印刷回路板 に関するものであり、更に詳細には、このような回路板の製造方法、及びこれで できる印刷回路板に関するものである。

当業界では周知であるが、二重側面のある印刷回路板の製造では、板の反対側の 部品を相互接続するために、あるいは多層印刷回路板の場合には、内部層を相互 接続するために伝導性スルーホールの設備が必要である。それ故、両側に金属張 り合わせをしである非伝導性基体にスルーホールをあける場合には、露出してい る非伝導性表面に伝導性コーティングを施さなければならない、そして、これを 成し遂げるには、一般に、適切にＸ１！製しであるスルーホール表面に最初に銅 を無電極析出させ、続いて銅を電気めっきして、更に厚さを増す。

現行の回路パターンの、金属張り合わせ板表面への適用では、板の特殊な領域（ スルーホール及び（または）図形及び（または）パッド及び（または）他の領域 ）を除いた全領域が、スルーホールのめつきで使用する銅めっきのような金属メ ッキを施されるのを防ぐように、めっき抵抗体を使用すること、及び（または） 適切な伝導性回路パターンを作るように、銅を腐食して除去する段階の前に使用 する、普通に使用されるスズ−鉛合金腐食抵抗体を使用することが必要である。

スズ−鉛合金−を腐食抵抗体として使用するのには、腐食過程が完結した後に、 抵抗体を除去しなければならないという不利な点がある。このような除去は、時 間及び余分の物質の両方の消費、並びに使用物質の廃棄で生じる環境問題のため に、コストを増加する一因になる。

スズー鉛腐食抵抗体を使用して遭遇する更に別の問題は、除去過程中での金属の 微小なうろこきずの生成である。このうろこきずは短絡を生じることがあるが、 拡大鏡で調べてさえも、実質的には検出が不可能である。

製作のずっと後の段階で、スルーホール及びパッドに施すスズ−鉛合金はんだは 、銅回路パターンを保護するために、これに施しておいた、はんだマスクの下で 融解しがちである。合金中のスズは、はんだから、下にある銅回路図形に移動す る傾向がある。これが電池作用を起こし、続いて腐食及び板の性能に有害な作用 を起こすことがある。その上、スズがはんだから、下にある銅に移動して、鉛の 多いはんだを残し、そのために構造的に弱められて、こわれ易（なる。はんだが 、表面取り付は装！ｆ（ＳＭＤ）の取り付は個所になれば、印刷回路板とＳＭＤ との熱膨張係数の差違、並びに板の作業庁命中の加熱及び冷却の縁り返し作用の ための継ぎ目に出る、ひずみのために、損傷の可能性が増大する。

上記で列挙した種々の欠点は、当業界では十分認識されており、これを克服する 試みがなされてきた。実例としては、アール、シー、クラーク、スモツグ［Ｒ， Ｃ。

Ｃ１ａｒｋ、５ＨＯＢＣ］−：製造技術、回路の製＠　［Ｈａｎｕｆａｃｔｕｒ 　−ｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、Ｃ１ｒｃｕｉｔｓ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇ］　、１　９　Ｂ　２年８月、４５ページ〜４５ページ、及びアール、エ イチ。

クラーク［Ｒ，ＬＣＩａｒｋ　］　、印刷回路製造便覧［Ｈａｎｄｂｏｏｋｏｆ 　Ｐｒ１ｎｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ　Ｈａｎｕｆａｃｔｕｒｉｒ＋ｇ　］　、　 ５６４ページ〜５７０ページ、ファン　ノストラント　ラインホルト社［Ｖａｎ 　Ｎｏ５ｔｒａｎｄ　Ｒｅ１ｎｈｏｌｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ　３　、　ニュー　Ｂ −り［Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ］　、１９８５年、の同書には、スズ単独、スズ−ニッ ケル合金、ニッケル単独及び黒色酸化物の腐食抵抗体としての効用を記載しであ る。しかしながら、これらの代替物は、スズ−鉛合金抵抗体の使用を避けてはい るが、これらに不利な点が全くないわけではない。すなわち、これら代替金属の 表面に対する、はんだマスクの接着力は、はんだマスクを施す前に、表面処理を しない限り、弱いことがある。この余分の段階は回路の完全性に有害な作用を及 ぼすことがある。更に、代替金属抵抗体は、電気伝導度の貧弱さ、及び（または ）はんだマスクのはく離を避けるために、はんだマスクを施す前に、十分活性化 しなければならない。ニッケルの場合には微小な、うろこ傷を生成する可能性が あって、スズー鉛の場合で先に検討した有害な結果になる。

ジエー、ディー、フェルマン［Ｊ、　Ｄ、　Ｆｅｌｌｍａｎ　］　、］ピーシー ファブ［ＰＣＦＡＢ］、１９８１年１２月号、１６ベージ及び５１ページ〜５５ ページでは、無電解スズめっきを施した腐食抵抗体の使用を記載しているが、し かし、これははん−だマスクを施す前に除去する。

マスク［Ｈａｃｋｌの米国特許第４．１０４．１１１号明細書ではスズ−ニッケ ルを銅回路図形の上に腐食抵抗体として使用することを記載している。しかしな がら、はんだマスクをこれに施す前に、スズ−ニッケル層の清浄化と化学的再活 性化が必要である。スビールス［５ｐｉｅｒｓ、１の米国特許第３．２９７，４ ４２号明ｍｍでは銅回路図形のために、酸化抵抗性コーティングとして、金の層 を使用しているが、しかし腐食段階の前に、追加の腐食抵抗体を使用している。

ゴツトフリート［Ｇｏｔｔｆｒｉｅｄ　］の米国特許第３．４８３．６１５号明 細書及びシーマン［Ｒｅｉｍａｎｎ　］の米国特許第４．３１２．８９７号明細 書でも、印刷回路に対する腐食抵抗体として、金の使用を教示している。このよ うな高価な腐食抵抗体の使用は、明らかに、出来ることならば、避けるべきであ る。

リット［Ｒｉｔｔ］等の米国特許第２．９５９．５２５号明ｌＢ書では、ニッケ ルによる、場合によっては、０ジウムによる、銅回路バタンのめつきを記載して いるが、回路の詳細設計の構成で腐食段階が完結してしまうまでは行わない、す なわち、ニッケル及びロジウム層を腐食抵抗体として使用しない。

オーター［０ｈｔａｌ、その他の米国特許第４．５１２゜８２９号明細書では、 印刷回路板の製造方法を記載しており、重要な段階は、銅張り合わせ表面上にニ ッケルを析出させないで、穴が輪郭になる内部表面に無電解めっきを施すことで −ある。前者上での析出を避けるのは、ニッケルの腐食抵抗が次の銅の腐食を妨 害する虞があるからである。

オーハラ［０°Ｈａｒａ］の米国特許第４，４４４．６１９号明号明内では、印 刷回路板の製作のときに、パラジウム／ニッケル合金を腐食抵抗体として使用し ている。好ましいのはパラジウム６５％から９５％までを含有する合金である。

レンダリック［Ｒｅｎｄｕ　ｌ　ｉｃ　］等の米国特許第４．４３６゜８０６号 明号明では印刷回路板の製造で、液体重合体光抵抗体の使用を記載している。場 合によっては、スズ、鉛、ニッケルまたはこれらの組み合わせであってもよいが 、金属板抵抗体を使用して、腐食段階中に銅回路パターンを保護している。

この度、スズー鉛腐食抵抗体の使用に関して、並びに、はんだマスクのＦのはん だの融解に関して検討した問題は、腐食抵抗体として、金属鉛を使用し、その後 、金属鉛の層の上に、直接はんだマスクを適用することによって、容易に克服で きることを見い出したが、それは鉛が通常のはんだ付は温度で融解しないからで ある。更に、鉛の層が、はんだを施す種々の位置で、銅の表面上に存在する場合 には、上記で検討した、はんだ付は継ぎ目の弱化の問題は回避されるか、あるい は非常に軽減されることを見い出した。鉛は、スズのスズー鉛はんだから銅への 移動に対して、障壁金属として作用するものと信じられる。上記で一検討した問 題を克服するほかに、鉛を腐食抵抗体として使用し、続いてはんだマスクを直接 鉛の上に施せば、腐食抵抗体を除去する必要がなくなるという利点がある。

本発明の概要 改良印刷回路板、及びこれの製造方法を提供するのが本発明の目的であり、銅回 路図形パターン上のはんだマスクを鉛層−面に施す。

印刷回路板を製造する改良方法を提供するのが、本発明の更に別の目的であり、 鉛を腐食抵抗体として使用し、。

かつ銅回路図形パターンを包含する板の上に、はんだマスクを流ざないうちには 除去しない。

改良回路板、及びこれの製造方法を提供するのが本発明の更にもう一つの目的で あり、銅回路図形パターンを包含する板上に、はんだマスク、及びスルーホール 及び周囲のパッド上に、はんだの両方を、これらの個所で銅を覆っている鉛層の 上に施す。

これらの目的、及び下記の説明の進展につれて明らかになる他の目的は本発明の 方法及び製品で達成される。

本発明の方法は、−見地では、印刷回路板を製作する改良方法を包含し、両側面 に銅はくを１層してあり、かつ中にスルーホールを作っである非伝導性基体には 、最初に更に、はくの表面及びスルーホール、及び周囲のパッドに、無電解銅め っきを施す。回路の図形パターンは、通常の手順を使用して銅の層上に画像を作 り、更に図形、及びスルーホール、回りのパッド、及び、もしも存在すれば、Ｓ ＭＤを取り付けようとする、どのランドにも電気めっきで銅を厚く析出させる。

その後、鉛の連続層を、これらの同じ領域に電気めっきし、画像作り過程がらは 、残存しているめっき抵抗体を除去する。次に、めっき抵抗体を取り除いである 銅表面を通常の方法で腐食して除き、鉛コーティングを施しである回路図形パタ ーン、スルーホール、囲りのパッド、及び存在する場合には、ＳＭＤランドをル す。次に、通常の技法を使用して、はんだマスクを、鉛コーティングを施しであ る回路図形パターンを包含する板の表面には施すが、スルーホール、囲りのパッ ドＳＭＤランド及び、はんだを施しであるような他のどんな所にも施さない。こ れらの種々の位置は、今後、ひとまとめにして「はんだ受容個所」と呼ぶ。はん だを、はんだ受容個所に施す（通常の技法を使用して）のは、鉛コーティングの 上にか、あるいは、場合によっては、酸浸液を使用して鉛コーティングを除去し 、下にある銅層を露出した後、のどちらかである。

上記の実７ｉＨ３？様の部分変更では、鉛コーティングを施しであるはんだ受容 個所に、はんだを施すのは、早期段階で行うことができる。この部分変更では、 第二のめっき抵抗体は、鉛層の電気めっきを行った直後に、鉛コーティングを施 しである回路図形に施す。第二のめっき抵抗体を適切に使用して、はんだをはん だ受容個所に施す。

その後、第一のめつき抵抗体（画像作製過程から）、及び第二のめつき一抵抗体 を単一段階で除去し、続いて露出している銅を腐食し、鉛コーティングを施しで ある回路図形を包含する板に、はんだマスクを施し、そして最後に、先に施しで ある、はんだを流し直す。この選択の自由な段階では、問題にしている個所で、 スズが下にある銅層へ、はんだから移動するのを防止するので、先に検討した好 ましい結果を得るという利点が追加される。

上記の実施態様で検討した特殊なタイプの印刷回路板の製造の外に、当業界の熟 達者は容易に察知できるであろうが、本発明の方法で基調となる特徴は、銅回路 図形上に析出させた鉛層の上に、はんだマスクを茄すこと、及び場合によっては 、スルーホール、パッド、及びはんだの受容に必要な他の個所の上の鉛層の上に 、はんだを施すことが単一側面板、多層板、単材用板などを包含する、他のタイ プの印刷回路板の製造でも使用することができることである。下記では、本発明 の方法を二重側面板の製作への適用によって検討するが、これらの実施態様は、 単に説明のために示すものであって、本発明の範囲は、これで制限を受けるもの ではない。

本発明では、上記の方法で製造した印刷回路板をも包含する。

本発明の詳細な説明 本発明の方法は一般に当業界で普通に使用している、手順に従い、かつ材料を使 用して行い、先に記載した種種のタイプの印刷回路板を製作するが、主要な例外 は、鉛層を腐食抵抗一体として、当業界で従来一般に使用したスズ−鉛合金の代 りに使用すること、及び鉛層は、これに、はんだマスクを施さないうちには、回 路図形から除去しないこと、場合によっては、これにはんだを施さないうちには 、はんだ受容個所から除去しないことである。

すなわち、ある実施態様では、本発明の方法で、スルーホールを内蔵し、かつ基 体の両側に８ｉＷ！させた銅はくのような銅層のある通常の非伝導性基体を使用 する。次に、銅はくの表面及び非伝導性スルーホールの露出表面を公知の任意の 無電解銅析出方法（表面の調節及び適切な析出の確保に伴う種々の調節段階、活 性化段階、促進段階及び洗浄段階を包含する）に従って処理して、その上に、厚 さが一般には約４０Ｘ１０−６インヂから１２０×１０　インチまでの銅層を析 出させる。

別法としては、両側に銅はくの積層のない非伝導性基体には、通常の生付加法に 従って、直接銅めっきを施した層があってもよい。

めっき抵抗体は、当業界で通常使用もののうちのどれであってもよく、次に銅表 面に施す。このような抵抗体には、腐食抵抗体であり、かつ紙型技法、または遮 り技法、あるいは他の公知の技法で使用するインキを包含する。一般に、抵抗体 は感光性タイプ（負の作用をする、あるいは正の作用をする）であり、かつ乾燥 薄膜であってもよく、あるいは液体タイプであってもよい。乾燥したＮ膜抵抗体 は、あるスルーホールが更にコーティングまたは処理を受−けない方が好ましい 場合に使用するが、それは乾燥１１１１１が、これらのスルーホールの上に幕を 張って保護するからである。抵抗体は露光すれば抵抗体物質を不溶解化すること になるが、露光されない領域は、適切な規像剤で溶解並びに除去できる形態のま までいる負の光抵抗体が好ましい。次の段階では、はんだ受容個所はめつき抵抗 体物質で保護されない。銅の電気めっきコーティングを、これらの個所、並びに 光抵抗体（めっき抵抗体）の中で作られたパターン図形に施す。公知のめつき技 法、及びめっき浴のどれでも使用することができる。

本発明の方法の次の段階では、鉛の連続層を、パターン図形及びはんだ受容個所 に施す。鉛層は公知の任意のめつき技法を使用し、適当な浴で電気めっきを施す のが有利である。このような方法の実例は米国、コネチカット州［Ｃｔ、］、ウ ォーターベリ［Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ　］のマクデルミド社［ＨａｃＤｅｒｉｉｄ 　、　Ｉｎｃ、］が］レフレクチンーレッドＲＥＦＬＥＣＴＩＮ−ＬＥＡＤ］　 （ＲＴＬ　）第３２６プロセス［Ｎα３２６ＰＲＯＣＥＳＳ　］なる名称で市販 しているものである。この方法ではフルオホウ酸鉛、フルオホウ酸、及びホウ酸 を水溶液中に含有する浴を使用する。その後、めっき抵抗体は当業界で周知の技 法を使用して除去する。次に、めつき抵抗体で被覆しである銅層は、標準技法を 使用し、かつ回路図形上の鉛層及びはんだ受容個所を腐食しない銅腐食剤を使用 して、腐食して除く。次に、はんだマスクを、はんだ受−容個所を除いて、鉛コ ーティングを施しである回路図形を包含する板の表面の上に施す。公知のはんだ マスクのどれでも使用することができ、かつスクリーンを印刷などのような標準 技法に従って施すことができる。はんだマスクを鉛層の上に施すことは、先に検 討した先行技術の手順からの著しい逸脱である。

本発明の方法の最終段階では、はんだをはんだマスクで保護されていない領域に 施す。はんだはこれらの個所で鉛層の上に直接施すことができ、あるいは場合に よっては、そこから鉛層を除去し、かつこれで露出した裸の銅の上に、直接はん だを施すことができる。鉛の除去段階を使用する場合には、除去は裸の銅が問題 の個所で露出するまで、板を短時間、酸除去浴の中に浸液して有利に行うことが できる。除去塔の実例は、これを約２０℃から約７０℃までの温度に維持するの が好ましいが、硝酸、及びフルオホウｆｌｊ　ｉ７）　ｉｌ’ｉ合物を含有する 水溶液、場合によってはフルオホウ酸と混合しているｍ−ニトロベンゼンスルホ ン酸のようなニトロ−芳香族スルホン酸を含有する水溶液を含有する水溶液など である。

自由に選定できる段階では、ロンドン　ケミカル社［Ｌｏｎｄｏｎ　Ｃｈｅｍｉ ｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　］からシールブライト［５ＥＡＬＢＲＩＴＥ　］なる 商品名で入手することができるような有機保護コーティングを、鉛コーティング を除去した後の清浄な銅の表面に施す。このコーティングは、はんだを施す前に 、銅を空気酸化から保護する働きをし、かつ、はんだを施ルでいる間は、融剤と しての作用をするという利点があり、従って、はんだ付は過程の前に除去する必 要はない。

スルーホール及び周囲のパッドに、はんだを施すのは、鉛層の上に、あるいは上 記のように、後者を除去した後のどちらかに、はんだ浴への浸液、続いて公知の 熱空気平滑化処理のような通常の技法を使用して行う。

本発明の方法の別の実施態様では、以前の実施態様について、先に記載した一連 の段階を下記のようにして変更する。該以前の実施態様の初期段階は、以前のよ うに、鉛層を該銅めつき回路図形、及びはんだ受容個所に電気めっきをし終える まで行う。この段階では、第二めっき抵抗体は方法の早期段階で施した第一めつ き抵抗体と同一であってもよく、あるいは当業界で普通に使用するものから選定 する異なったものでもよいが、この第二めっき抵抗体を、銅回路図形上の鉛コー ティングにはｆ！寸が、はんだ受容個所の上の鉛コーティングの上には施さない 。

その後、当業界で普通の任意の技法を使用して、はんだを後者に茄し、場合によ っては、本発明の以前の実ｌ１ｌｌ！態様に関して上記で検討した技法を使用し て、鉛コーティングを該個所から除去した後に施す。次に、第−及び第二のめつ き抵抗体を、以前の実施態様、及び続く、露出銅を除去する腐食段階に関して記 載したようにして除去し、かつ鉛コーティングを施しである回路図形を包含する 板に、はんだマスクを施すのは、以前のようにして行う。この別の実−施態様の 最終段階は、当業界では、普通の任意の技法を使用する先に施した、はんだの再 流動を包含する。

上記の実施態様は単に説明のために示したものであって、制限と解釈するべきで はない。本発明の範囲から逸脱することなく、行うことのできる、他の変更は当 業界の熟達にとっては、たたらに明白であろう。

国際調査報告 ｌｍｙｅａｌｌ、＋＋ａｌ　Ａ６Ｄｋｍ＋＋。、−、ＰＣτ／υ５８７１０１４ ３０

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）印刷回路板の製造方法において、（ａ）両側に銅層があり、かつ中にスル ーホールを開けてある非伝導性基体を準備し、 （ｂ）銅層及びスルーホール、並びに囲んでいるパツドの表面に銅を無電解析出 させ、 （ｃ）図形パターンの抵抗体画像を該銅層の上に施し、（ｄ）得られた基体に、 銅電気めつき処理を施して、該図形パターン及び該スルーホール、並びに囲んで いるパツド表面を包含する銅の露出表面全部に追加の厚さの銅を析出させ、 （ｅ）鉛の連続層を、銅めつきを施してある該図形パターン、スルーホール、及 び、囲んでいるパツド表面を包含する銅の露出表面全部に電気めつきし、（ｆ） 画像を作つた物質を除去し、 （ｇ）該鉛層で保護していない領域から銅を全部除去し、 （ｈ）はんだを受容させようとする個所を除いて、鉛コーテイングを施してある 図形パターンを包含する該板に、はんだマスクを選択的に施し、かつ（ｉ）前者 の個所に、はんだを施す、 段階を包含する製造方法。
2. （２）段階（ｉ）を、はんだの浴に浸漬し、続いて高温の空気で平滑化して行う 、請求の範囲第（１）項に記載の方法。
3. （３）はんだを受容させようとする個所から、最初に鉛層を除去することなく、 はんだを施す、請求の範囲第（２）項に記載の方法。
4. （４）はんだを受容させようとする個所の鉛層を、はんだを施さないうちに除去 する、請求の範囲第（１）項に記載の方法。
5. （５）酸浴を使用して鉛層を除去する、請求の範囲第（４）項に記載の方法。
6. （６）段階（ｅ）の後に導入し、第二めつき抵抗体を図形パターン上の鉛層に施 し、かつその後に、鉛コーテイングを施してある、残つている銅の個所に、段階 （ｆ）を行う前に、はんだを施す追加段階を包含し、段階（ｆ）は段階（ｃ）か らの基体上に残存する、めつき抵抗体物質の外に、該第二めつき抵抗体を除去す る、請求の範囲第（１）項に記載の方法。
7. （７）最終段階（ｉ）は、追加段階の二番目に施した、はんだの流し直しを包含 する、請求の範囲第（６）項に記載の方法。
8. （８）伝導性スルーホール、該スルーホールを囲む伝導性パツド、及び印刷回路 板上で回路パターンを形成する伝導性銅図形を含有する印刷回路板の製造におい て、該パツド及びスルーホールには、はんだコーテイングを施し、かつ該銅図形 を非再流動性金属でコーデイングし、しかもはんだマスクを設けてあり、該方法 は段階、（ａ）両側に銅はくを積層をさせてあり、かつスルーホールを開けてあ る非伝導性基体を準備し、（ｂ）銅はく、及びスルーホール、並びに周囲のバツ ド表面に銅層を無電極所出させ、 （ｃ）該銅層上に図形パターンを施し、（ｄ）得られた基体に銅電気めつき処理 を施して、該図形パターン及び該スルーホール、並びに取り巻くパツド表面を包 含する銅の露出表面全部に追加の厚さの銅を析出し、 （ｅ）銅めつきを施してある該図形パターン、スルーホール、及び取り囲んでい るパツド表面を包含する露出銅の全表面上に鉛の連続層を電気めつきし、（ｆ） 画像を作つた物質を除去し、 （ｇ）該鉛層で保護しなかつた領域から銅を全部除去し、 （ｈ）該スルーホール及び、はんだを受容することになる、周囲の表面を包含す る個所を除いた、鉛コーテイングを施してある図形パターンを包含する該板に、 はんだマスクを施し、かつ （ｉ）前者の個所に、はんだを施す、 段階を包含する製造方法。
9. （９）はんだを受容する該個所から、最初に該鉛層を除去することなく、はんだ を施す、第（８）項に記載の方法。
10. （１０）はんだを受容することになる該個所の鉛層を、これに、はんだを施す前 に除去する、第（８）項に記載の方法。
11. （１１）段階（ｅ）の後に導入するが、第二めつき抵抗体を図形パターン上の鉛 層に施し、かつその後に、段階（ｆ）を行う前に、残つている鉛コーテイングを 施してある銅の個所に、はんだを施す、追加段階を包含し、段階（ｆ）では段階 （ｃ）からの基体上に残つている、めつき抵抗体物質の外に、該第二めつき抵抗 体を除去する、請求の範囲第（８）項に記載の方法。
12. （１２）最終段階（ｉ）は追加段階の二番目に施した、はんだを再流動すること を包含する、請求の範囲第（１１）項に記載の方法。
13. （１３）銅回路図形を非再流動性金属でコーテイングし、かつ該非再流動性金属 の上に、はんだマスクを設ける、回路板の製造方法において、該非再流動性金属 として鉛を使用することを包含する改良方法。
14. （１４）回路板に、はんだ覆われたスルーホール及び取り囲んでいるパツドを設 ける、請求の範囲第（１３）項に記載の方法。
15. （１５）スルーホール、及び取り囲んでいるパツドを、上にはんだを施してある 鉛層でコーテイングする、請求の範囲第（１４）項に記載の方法。