JPS639396B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は部品を取付けた回路板（Leitrplatte）
およびその様な回路板の製造法に関するものであ
る。

この様な回路板はかなり以前から製造され、利
用されている。この様な回路板を製造するに当つ
て、通例、片面に銅箔を施した絶縁板、たとえば
フエノールあるいはエポキシ樹脂圧縮板、が出発
物質として用いられる。銅張り側に、銅腐蝕剤に
対して耐性のある物質を用いて、希望する回路パ
ターンに符合するおおいマスクを施し、露出して
いる部分の銅を腐蝕除去し、続いておおつていた
マスク層を除去する。この様にして片面に回路パ
ターンを施した回路板に対して、パターン導体路
上のはんだ個所に部品の接続線を収容するための
穴をあける。続いてこの回路板に組立素子を取付
ける。組立素子の接続線とそれに対応する導体路
のはんだランドの間をはんだ付けするには、接続
線を回路板の、導体路の設けられていない方から
各々所属の穴に差込み、大量はんだ処理工程にお
いて回路板の、導体路の設けられている側をはん
だ槽と接触させることにより、たとえばドラツグ
はんだ槽装置ないしははんだウエーブ装置を用い
ることにより、接続線と導体路ないしはそのはん
だランドとを接合させることを要する。

しかしはんだ処理の際、はんだランドだけでな
く、導体路までもはんだでおおわれてしまう。こ
れははんだを無用に消費させるばかりではなく
て、しばしば隣接する導体路間にはんだブリツジ
を形成させる。特に組立素子の縮小化に伴つて、
導体路密度を高める必要性、すなわち導体路間の
間隔ないしははんだランド間の間隔を小さくする
必要性が生じるが、その場合導体路が保護されて
いないとますますはんだブリツジが形成される危
険性が生じ、従つてシヨートの危険性がふえる。
そこで導体路をはんだに対して耐性を示す保護被
膜、すなわちはんだマスクで被覆することが必要
である。ただしはんだランドはそのままにしてお
く。はんだマスクはスクリーン印刷、あるいは導
体路間の間隔が極度に小さい、いわゆる微小回路
の場合は写真印刷によつて付与される。これによ
つて確かに目的は達成されるが、回路の製造費用
が高くなるし、工程が複雑となり、不良品の出来
る割合が大きくなる。

それ以上に、上記の部品を取り付けた回路板の
本質的な欠点は比較的頻繁に許容することのでき
ない、いわゆる“冷”はんだ接合部が生じること
である。このためにはんだ処理後でき上つた回路
板に対して費用のかかる検査および補修が必要と
なる。綿密な検査にもかかわらず作業を遅くして
もはんだ接合部に欠陥が生じるのを確実に阻止す
ることはできないということがわかつている。そ
の上この様な回路板は組立工程中にはんだランド
に傷をつけるおそれもある。

回路板のはんだ個所の品質を改良するために、
板の片面に回路パターンが施されており、それに
設けられている、部品の接続線を収容するための
穴の壁には金属被膜が付与されており、その穴が
各々対応の導体路と電気的あるいは機械的に接合
されている様な回路板を用いるということがすで
に提案されている。片面が銅張りされている圧縮
積層板を用いて、たとえば公知の方法に従つて無
電解金属メツキ単独によつて、あるいは電気メツ
キと並行して、穴壁に金属被膜を施す。この場合
ははんだ処理によつてはんだランドと部品の接続
線間が接合されるだけでなく、同時に接続線と穴
壁の金属被膜間の間隙もはんだで満されるため、
実質的にはんだ接合部の品質が改良される。

しかしこの様な回路板の場合は同時に実質的に
非常にはんだブリツジを形成しやすいという傾向
があり、従つてはんだマスクを施すことが必要で
あり、それに伴つて経費が高くなり、また技術的
な欠点も生じる。導体路パターンおよび穴パター
ンに対してぴつたりとはんだマスク層を塗布しな
ければならないということは、一方ではんだラン
ドおよび穴壁を全部、マスク材の全く付着しない
状態のままに残さなければならないいうことであ
り、他方では導体路を全部、完全に、確実に被覆
しなければならないということであるので、はん
だマスクの塗布工程には苛酷な要求がなされる。
しかしこれはうまくいかず、一方で使用不可能な
程のはんだ接合不良をひき起し、他方でははんだ
ブリツジの形成を阻止できないというはめにおち
いる。

さらに、この様な危険性をはらんだ、しかも相
当に経費がかかる工程を避けるために、回路パタ
ーンを完全にはんだマスク層でおおうことが提案
されている。ドイツ特許明細書第2014104号参照。
この提案によれば確かに回路パターンに合せてぴ
つたりとマスクを形成しなければならないという
難点は避けられる。しかしマスクは穴をあける前
に塗布されるので、マスク層を確実に通り抜け
て、それぞれの穴壁に対応する導体路に対して機
能的および電気的に確実に接続させ得る様な、ま
た温度荷重および機械的荷重に対しても完全に耐
え得る様な、経費のかかる穴壁金属メツキ処理工
程が必要である。はんだランドがないために組立
素子の接続線が導体路の額縁面および穴壁の金属
被膜とだけ接合されるのに対する補修として、ま
たはんだ特性の改良のため、金属メツキ処理工程
中にはんだマスク層表面に代用はんだランドを形
成させることができる様な、特殊な金属メツキ法
が必要となる。この様な方法およびそれに付随す
る浴は制御がむつかしいということは別にして、
この様な回路板は組立の前においても後において
もその機能能力について実用的な方法では検査す
ることができない。

急速に微小組立素子が開発されたこと、および
それに付随して回路板上の導体路密度を高める必
要性が生じたことに伴つて、さつそく両面に導体
路を設け、穴には金属被膜を施すという回路板組
立法が提案されたが、この場合も、はんだブリツ
ジの形成を避けるために、はんだ接合を行なう面
にはんだマスクを付与しなければならない。この
様にして組立てられた回路板は抜きん出たはんだ
接合特性を示すが、この製造には費用がかかり、
従つて高価なものとなる。

微小回路技術の開発によつて回路板の片面に納
めてしまうことができる程、導体路密度を高める
ことが可能となつたが、実際問題として多くの場
合に、たとえば特に放送分野やテレビ分野におい
て、組立素子は微小であるけれども、回路板の片
面だけに納めることができる導体路でやつていけ
るであろうか。必然的に導体路間およびはんだラ
ンド間の間隔の小さな、この様な片面にだけ回路
パターンが施されている板は大量はんだ処理され
るが、はんだ接合部の特性が不十分であるのと共
に、はんだブリツジが形成されるおそれが強いと
いう重大な欠点により、広範な利用が妨げられて
いる。前者の欠点は公知の方法において金属被膜
を施した壁を有する穴を利用することにより回避
することができるが、これによつてはんだブリツ
ジの形成されるおそれがいつそう強くなり、従つ
て実際にははんだマスクの使用は不可避なものと
なる。しかし微小回路板の場合、印刷の正確さ、
および輪かくの鮮明度を考慮した場合、マスクの
製造は費用がかかる上、操作がむつかしく、従つ
て経済的理由から多くの分野には適用し難い。

本発明は、上記の様な難点を除去して、はんだ
ウエーブ装置などを要することなく、一般的なは
んだ浴を使用して簡単に経済的な方法で、はんだ
ブリツジあるいはそれ以外の接続が形成されてい
ない、またはんだ接合部の特性がすぐれた、回路
板を製造すること、およびこれを提供することを
課題とする。

本発明による回路板は、片面に回路パターン通
りの導体路を具備しており、また組立素子の接続
素子、たとえば接続線を収容するための、金属被
膜を施した穴を持つている。そうして組立素子は
回路パターン通りの導体路を具備している方の面
上に取付けられており、接続素子は導体路を具備
していない方からはんだ処理することによつて電
気的あるいは機械的に接合されている。すなわち
穴壁の金属被膜と接続線あるいは類似物の間の間
隙にはんだ（Lot，Lotzinn）が満されることに
よつてさらに望ましくははんだが相応の導体路表
面にまで達し、そこのはんだランド、あるいは相
応の、導体路の境界部分をおおうことによつて結
合される。

本発明では、このはんだ処理を、毛細管現象を
利用して実施するものであり、回路板上に取りつ
けられる部品、即ち組立素子の接続素子を、上述
の如く金属被覆した穴に挿入し、その先端を基板
裏側の穴の縁から少し突出させ、接続素子の突出
端を、一般的なはんだ浴の溶融はんだと接触さ
せ、毛細管現象によつて溶融はんだを上記穴に這
い登らせて、溶融はんだが導体路の設けられた板
面に達していないか又は達しても非常に小範囲で
ある状態で、強力に接続素子をはんだ付けしうる
のである。

穴壁の金属被膜は、望ましくは、穴の縁を越え
て回路板の、導体路の施されていない方の面上に
まで達してはならない。これによつて、導体路お
よびこれに対応する穴が非常に接近して配置され
ている場合にも、表面上にまで達している金属被
膜と、折り曲つた組立素子の接続線の末端との間
で発生するシヨートを確実に回避することができ
る。

本発明の一つの形態として、回路板の、導体路
の施されていない、組立素子の取付けられていな
い面に資料、たとえば装備および作業に対する有
用な日付けや、検査資料、および回路パターンの
コピー等を印刷することが望ましい。この場合こ
の様な印刷は回路板面上の、取付け用穴のあいて
いない、空白個所に行なうことが望ましいことは
自明のことである。

本発明によれば、導体路の間隔が非常に狭い場
合にもはんだマスクを付与する必要がなく、しか
もはんだ接合部の品質のすぐれた回路板を得るこ
とができるので、その製造は簡単で、経済的であ
る。さらに本発明によつて組立られた回路板は欠
陥率が小さく、また作動安全性が高いという特徴
を示す。すなわち導体路の設けられている側に部
品が配置されていることと相まつて、穴壁上に金
属被膜が施されていることによつて、電気的およ
び機能的にきわめて確実なはんだ接合を達成する
ことができる。はんだ処理を行なう側に導体路が
ないことによつて、はんだブリツジの形成並びに
部品の接続線が折り曲げられることによつて生じ
る接触の危険性を確実に阻止することができる。
資料印刷に対して大きな面が用意されるので、測
定データおよび作業データ、並びに使用組立素子
および導体路の経過に関する資料を詳しく記すこ
とができる。

なお、本発明では、基板のはんだ処理を施す側
に導体路を有さず、しかもはんだ処理に前述の如
き毛細管現象を利用するため、ウエーブの生じな
い一般的なはんだ浴、例えば簡単な浸漬装置やド
ラツグ浸漬装置が効果的に使用できるのである。

次に本発明による、部品を取付けた回路板の製
造法を実施例によつて説明する。

実施例 １： 望ましい実施形態において、基材として片面に
粘着剤層が施されている。たとえばフエノール樹
脂―紙圧縮積層物を用いる。組立素子の接続線を
収容するための穴をあけた後、板を無電解金属分
解に対し公知の方法で前処理し、たとえば錫―パ
ラジウム―塩素―錯化合物の溶液と接触、反応さ
せる。これによつて外からの電流供給のない活性
な金属メツキ浴中において粘着剤層並びに穴壁に
薄い、望ましくは１ないし6μの、強い金属被膜、
望ましくは延性のある銅被膜、を施すことができ
る。粘着剤が塗布されていない方の面上に、ほん
の少しであるが、付着してくる金属分解物をブラ
シ、あるいはほかの適当な方法で除去する。

続いてスクリーン印刷あるいは写真印刷あるい
はその他の方法によつて、マスク状に、希望する
回路パターンのネガを塗布し、続いて電気金属メ
ツキによつて穴壁の金属被膜上並びに導体路上に
所望の厚さにメツキを施す。この場合20ないし
40μの銅被膜をメツキすることが望ましい。電気
金属分解の代りに、無電解金属分解によつても同
じ様に穴壁の金属被膜上並びに導体路上にメツ
キ、望ましくは相応の厚さの、延性のある銅メツ
キ、を施すことができる。

続いてマスク層を除去し、次いでそれによつて
露出して来た、無電流的に施された、導体路間の
薄い金属被膜を公知の方法で除去する。これはた
とえば薄い方の金属被膜を完全に除去するのに十
分な、しかし同時に導体路の厚さが許容範囲から
はずれる程腐蝕されない様に見積られた時間内に
おいてエツチング剤を作用させることにより簡単
に達成することができる。

公知の方法で型押し、その他の仕上げ加工した
回路板には、その後、導体路の施されている側か
ら、通常の自動組立装置を使用して、あるいは手
によつて、組立素子が取りつけられる。この場
合、組立素子の接続線は、穴縁を通り抜けて、少
なくともほんの少し、導体路の設けられていない
法の板面から突出するように取りつけられる。

このようにして準備した回路板を、一般的なは
んだ浴、例えばドラツグ浸漬―はんだ処理浴に導
き、組立素子の接続線の末端が溶融はんだに達す
るように設置することによつて、接続線の末端と
熱いはんだの接触により十分な熱交換が行なわ
れ、その結果毛細管現象によりはんだは接続線を
挿入した穴壁の金属被膜と接続線の間を毛細管現
象によつて、上昇し、その両者間の間隙を満し、
望ましくはさらに反対側の板面上の、相応の導体
路表面にまで上昇し、はんだランドに相応する範
囲内に少しもり上つたはんだ被膜を形成する。

この様にして得られたはんだ接合はきわめて高
い確実性を示すので、はんだ個所の管理ないしは
手直しを全く不用にするか、あるいは少くとも大
幅に減らすことができ、同時に傷物の数量を顕著
に減小させることができる。はんだ接合の機械的
強度が高いということから、本発明によつて組立
られた回路板は、たとえば振動の与えられる様
な、望ましくない作動条件下においても、高い作
動安全性を示す。

実施例１に従う、望ましい実施形態の一つとし
て、マスク印刷を施した板を二枚、それぞれ導体
路の設けられていない側を互に重ね合せて、対と
し、これを金属メツキ溶液槽中に導びき、電気あ
るいは無電解金属メツキを受けさせて、導体路お
よび穴壁の金属被覆を行なう。

実施例 ２： 実施例１に従う方法において、基材として、そ
の片面に施されている粘着剤被膜が、無電解金属
メツキに対して触媒作用を有する様な物質を含ん
でいる板を用いる。その結果実施例１に従つて加
工するに当り、接触反応（増感処理）工程が不用
となり、従つて製造工程をさらに単純化すること
ができる。

実施例 ３： 出発物質として、片面に施されている粘着剤被
膜が、無電解金属分解に対して触媒作用を有する
様な物質を含む。エポキシ樹脂圧縮物を用いる。
これに穴をあけた後、たとえば写真印刷法におい
て、希望する回路パターンのネカを付与する。次
いで酸化剤中において粘着剤被膜に対して相応の
前処理を行なつて微多孔性表面を形成させた後、
板を無電流銅分解槽に導びき、そこで、導体路お
よび穴壁の金属被膜が所望の厚さになるまでの間
そのままにしておく。金属メツキ終了後、マスク
材料に応じて、マスク層を除去するか、あるいは
望ましくは板上にそのままにしておく。続いて裏
面に所望の資料印刷を施す。次いで導体路の設け
られている側から部品の取付けを行ない、それに
続いて公知の大量はんだ処理法の一つに従つて導
体路の設けられていない側からはんだ付けを行な
う。

本発明による組立回路は、片面に銅張りを施し
た材料によつても製造することができる。

実施例 ４： 片面に銅箔の施されている、エポキシ樹脂・紙
―圧縮積層板にまず穴をあける。続いて公知の方
法で、たとえば錫―パラジウム―塩素錯化合物の
溶液槽中に導びいて、無電解銅メツキに対して接
触反応（増感）させ、無電流的に薄い銅被膜を遊
離させる。その後薄い、無電流分解された銅被膜
の付着を行ない、次いで表面に所望の回路パター
ンのネガを印刷して、電気的に耐性のあるマスク
層を形成する。次いで所望の厚の銅被覆を行な
い、続いてマスク層を除去する。

今度は感光性フイルムを塗布し、原型を通して
露光し、現象する。これによつて所望の導体路、
並びに穴の切開面が被覆される一方、導体路に指
定されなかつた部分の銅面が露出される。続いて
銅張りの施されている側からスプレー・エツチン
グすることにより導体路間に露出している銅を除
去し、最後に現像した、感光性フイルムから成る
マスク層を除去する。

公知の方法による回路板の製造後、導体路の設
けられていない側から組立素子を取付ける。その
場合、組立素子の接続線は、穴の額縁を通り抜け
て、少なくともほんの少し、導体路の設けられて
いない方の面上に突き出している。読いて、前に
記載したた通りに、導体路の設けられていない側
からはんだ付けを行なう。

一般的に、本発明によつて組立られた回路板は
良好に修理することができるという特徴を持つて
いる。

本発明は、図面に示す具体例から更によく理解
されるであろう。

適当な担体からなるプリント回路板１は、その
一面、即ち取付け面８にのみ、予め定められた導
体パターンに導体２を備えた状態で提供される。
この導体パターンの接合又は取付け点は全体に金
属化された又は金属層３で被覆された取付け穴９
によつて特徴づけられる。プリント回路板の導体
路パターンに相対する面７は導電性の行路を全く
備えていず、穴壁の金属層３はいかなるつば（カ
ラー）をも形成することなく表面７で実質的にフ
ラツシユを終つている。導体２は、プリント回路
法で形成されてもよく、穴９はその後に金属化さ
れてもよい。また、導体２が接合ワイヤからなる
ものであつて、後に穴９の壁が金属化されてもよ
い。

第３図では、電気的又は電子的組立素子―構成
部分―６の導線５が回路板１に取付けられている
が、導線（ワイヤ）５の端は回路板１の面７で自
由に離れており、面７は導体路から解放されてい
る。

第４図及び第５図に最もよく示されるように接
続線―導線―５の端が熱溶融はんだ４に浸漬され
ると、上記はんだ４は穴９の導線５の周囲、導線
５と金属壁３の間を上に流れ込み、はんだ４ａで
孔９の金属壁３と接続線５の間の空間を満たす。
これは第５図の取付け面８上のはんだ付け点の領
域と同様である。従つて、はんだ付け方法は面７
から行なうもので、この場合接続線５の自由に突
出した端は熱に作用し、はんだ４が底から一種の
毛細管現象でその空間を上昇し、図示するように
穴を満たし、金属つばを有する領域を越して突出
する。そこで、はんだ４ａは面７で金属壁３の端
近くでフラツシユし、取付け面８の金属つば上に
金属壁３を越えて突出する。過剰のはんだは構成
導線５の自由に突出した端上に専らとどまり、こ
のはんだ付け法が遂行される方の面上では、穴の
断面積をはみ出していない。導体２を有する反対
の回路板面８には、非常に多くのはんだ膜が穴の
壁の囲りの金属つばだけを実質的に覆つている。
これは、はんだ４ａが下の面７から上に吸い込ま
れ、取付面８上へは内側から外側へ放射線状に流
れるからである。はんだの表面張力がはんだ４ａ
を回路板面８上の上記つば即ちランド面の端を越
して流れるのを防止する。

第６図は、異なつた電気的及び／又は電子的組
立素子が複数個取付けられているプリント回路板
を遠近法で部分的に図示したものである。ここで
も本質的なことは、回路板が一面にのみ導体２を
支持した状態で使用され、導体２をになつている
面８上にすべての組立素子６が配置され、他面７
は導体や組立素子に関係なく保たれていることで
ある。表面７は単に、組立素子６の構成接続線５
の自由端がロウ付け法において必要な熱接触を保
証するように幾分そこから突出していることを特
徴とする。

導体路パターンの導体や組立素子をになつてい
ない回路板の面７には、例えば取付けや操作に有
用な試験データや特徴の説明、導体路図形の画像
などの資料を印刷しておくのが好都合である。こ
の場合、取付け穴は別として、板面７はこの種の
印刷に全く自由に適用できるので、非常に有利で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は組立素子を取付けてないプリント回路
板の一例を示す部分破断斜視図、第２図はプリン
ト回路板の他の一例を示す部分破断斜視図、第３
図ないし第５図は本発明で回路板に組立素子を取
付ける方法を示す説明図であつて、第３図は熱溶
融はんだ浴に接続線を浸漬する前の状態を、第４
図ははんだ浴に接続線の端を浸漬した状態を、そ
して第５図ははんだ付けによつて組立素子を回路
板に取付けた状態を示すものであり、第６図は多
数の組立素子を取付けた回路板の部分破断斜視図
である。 １……回路板、２……導体、３……金属層、４
……はんだ、５……接続線、６……組立素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 粘着剤層で覆つた表面を有する基板に、組立
   素子の接続素子を挿入する穴を設け、粘着剤層表
   面と上記穴壁に無電解金属メツキによつて金属薄
   膜を形成し、粘着剤層の金属メツキされた表面に
   回路パターンのネガマスクを施し、電解メツキ又
   は無電解メツキによつて更に金属を析出させ、導
   体路を形成すると同時に上記孔壁の金属膜を増強
   し、その後マスク層と該マスク層で覆われた導体
   路間の無電解メツキ金属層を除去し、上記接続素
   子を、基板の導体路を備えた側から、上記穴に挿
   入し、接続素子の先端を上記基板の裏側の穴の縁
   から少し突出させ、接続素子の突出端を一般的な
   はんだ浴の溶融はんだと接触させ、毛細管現象に
   よつて溶融はんだを上記穴に這い登らせて、溶融
   はんだが導体路の設けられた板面に達してないか
   又は達しても非常に小範囲である状態で、強力に
   上記接続素子をはんだ付けすることを特徴とする
   組立素子を取付けた回路板の製造法。