JP2018107381A - プリント回路アセンブリ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リフロー工程を低コストで実現でき、ザグリ部のハンダクラックの発生を抑えることができるプリント回路アセンブリ及びその製造方法を提供する。【解決手段】プリント回路アセンブリは、貫通穴を有する絶縁体のプリント配線板と、貫通穴に挿通されてプリント配線板にリフロー工程で実装されるリード部品と、を含む。プリント回路アセンブリの製造方法は、プリント配線板に形成された貫通穴の内側面にメッキ層を形成するメッキ工程と、貫通穴のメッキ層をプリント配線板の一方主面側から除去して貫通穴の内径よりも大きい内径を有するザグリ部を形成して絶縁体を露出させるザグリ部形成工程と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、リード部品をリフロー工程でハンダ付けするプリント回路アセンブリの製造方法及び該製造方法で得られるプリント回路アセンブリに関する。

プリント回路アセンブリ (printed circuit assembly)すなわちプリント回路板は、プリント配線板とそのプリント配線に実装された電子部品等の部品とから構成される回路を備えたものである。プリント配線板への部品の実装には、リード部品の挿入実装（スルーホール実装）や、チップ部品の表面実装等がある。表面実装では、一般的に、プリント配線のランドに予めクリームハンダを介してチップ部品をセットしておき、後に加熱してハンダ付けする工程（リフロー工程）を利用する場合が多い。

特許文献１には、リフロー工程によりリード部品をハンダ付けする実装方法が開示されている。

特開２００８−１５９９１４号公報

特許文献１に記載のリード部品をハンダ付けするリフロー工程においては、ザグリ部を設けたメッキスルーホールを備えたプリント配線板に、メタルマスクを用いてザグリ部にクリームハンダを充填している。しかしながら、当該リフロー工程においては、メッキスルーホールの中心に対応する凸部を備えたメタルマスクが必要である故に、メタルマスクの価格が高くなるという問題があった。

特許文献１に記載のザグリ部のメッキ層は、ザグリ部形状に段差である故に複雑になっており、段差の角部等で均一なメッキ層厚を確保することが難しい。そのため、得られるプリント回路アセンブリの長期運用でザグリ部のハンダにクラックが発生する虞がある。

本発明は、以上の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、リフロー工程を低コストで実現でき、ザグリ部のハンダクラックの発生を抑えることができるプリント回路アセンブリ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のプリント回路アセンブリの製造方法は、貫通穴を有する絶縁体のプリント配線板と、前記貫通穴に挿通されて前記プリント配線板にリフロー工程で実装されるリード部品と、を含むプリント回路アセンブリの製造方法であって、
前記プリント配線板に形成された貫通穴の内側面にメッキ層を形成するメッキ工程と、
前記貫通穴の前記メッキ層を前記プリント配線板の一方主面側から除去して前記貫通穴の内径よりも大きい内径を有するザグリ部を形成して前記絶縁体を露出させるザグリ部形成工程と、を含むことを特徴とする。

本発明のプリント回路アセンブリは、貫通穴を有する絶縁体のプリント配線板と、前記貫通穴に挿通されて前記プリント配線板にリフロー工程で実装されるリード部品と、を含むプリント回路アセンブリであって、
前記貫通穴は、前記一方主面に開口して前記絶縁体が露出しているザグリ部と、前記プリント配線板の他方主面側の前記貫通穴の部分の内側面に形成されたメッキ層と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、貫通穴のメッキ工程後に絶縁体が露出するザグリ部を設けることにより、リフロー工程を低コストで実現でき、かつザグリ部内のハンダの付着を抑えることができるプリント回路アセンブリ及びその製造方法を得ることができる。

本発明による実施例のプリント回路アセンブリのプリント配線板の製造工程を説明する概略断面図である。 実施例のプリント回路アセンブリのプリント配線板の製造工程を説明する概略断面図である。 実施例のプリント回路アセンブリのプリント配線板の製造工程を説明する概略断面図である。 実施例のプリント回路アセンブリのプリント配線板の製造工程を説明する概略断面図である。 本発明による実施例のプリント回路アセンブリ製造方法のプリント配線板のザグリ部形成工程を説明する概略断面図である。 実施例のプリント回路アセンブリ製造方法のプリント配線板のザグリ部形成工程を説明する概略断面図である。 実施例のプリント回路アセンブリ製造方法のプリント配線板のリフロー工程を説明する概略断面図である。 実施例のプリント回路アセンブリ製造方法のプリント配線板のリフロー工程を説明する概略断面図である。 実施例のプリント回路アセンブリ製造方法のプリント配線板のリフロー工程を説明する概略断面図である。 実施例のプリント回路アセンブリ製造方法のプリント配線板のリフロー工程を説明する概略断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明による実施例のプリント回路アセンブリ及びその製造方法について詳細に説明する。なお、実施例において、実質的に同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１〜図１０は、本実施例のプリント回路アセンブリにおけるプリント配線板の製造工程を説明する概略断面図である。プリント配線板の製造工程では、サブトラクティブ法を例に説明するが、これに限定されるものではなく、アディティブ法や、導電ペースト印刷法や、サブトラクティブ法とアディティブ法を併用するセミアディティブ法でも本実施例に適用できる。

図１に示すように、両面スルーホール基板６ａには、リード部品（図示せず）を挿入するための貫通穴７が例えばドリル加工で形成されている。両面スルーホール基板６ａは所定の厚さの絶縁体からなり、その内部に２つの配線層６ｂ、６ｃと、表面（一方主面）Ｏｂの銅箔ＤＨ及び裏面（他方主面）Ｒｅの銅箔ＤＨと、を有する多層の両面基板である。なお、本発明のプリント配線板として多層プリント配線板を例に説明するが、これに限定されるものではなく、片面配線板や両面配線板でもよい。また、両面スルーホール基板６ａは、コンポジット基板、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板等であってもよい。

次に、両面スルーホール基板６ａに対して銅メッキ工程（無電解メッキ、電解メッキ）を実行して、図２に示すように、両面スルーホール基板６ａの両面の銅箔ＤＨと貫通穴７の内側面のすべての上に銅メッキ９（メッキ層）を形成する。メッキ層には銅の他に様々な金属を用いる場合もある。

次に、テンティング工程（貫通穴７上をドライフィルム（図示せず）でテントを張り、貫通穴の銅メッキ９をエッチング液から保護する工程）を実行して、ドライフィルムの所定のパターン（銅メッキ９のスルーホールランド９Ｌや、プリント配線６ｄ、６ｅ等のパターン）を露光・現像して、エッチングを実行して、図３に示すように、表裏面のプリント配線６ｄ、６ｅを有するプリント配線板を形成する。ここで、スルーホールランド９Ｌにはテンティングに耐えるランド幅が必要となる。なお、テンティング法の他に穴埋め法によってもプリント配線板を形成してもよい。さらに、テンティング法等のパネルメッキ法を例に説明するが、これに限定されるものではなく、パターンメッキ法でも本実施例に適用できる。

次に、図４に示すように、表裏面のプリント配線６ｄ、６ｅは、それぞれハンダレジストＳＲにより保護される。

次に、得られたプリント配線を用いたプリント回路アセンブリの製造工程を説明する。

図５に示すように、ザグリ部形成工程として、ルーターＲＴにより、プリント配線板の表面Ｏｂ側から貫通穴７の周りのスルーホールランド９Ｌと銅メッキ９の一部を研削・除去する。かかるルーター加工に代えて、ドリル加工による研削が行われてもよい。

そして、図６に示すように、貫通穴７の内径７Ｄよりも大きい内径８Ｄを有するザグリ部８を形成して絶縁体を露出させる。ザグリ部８は、表面Ｏｂ側から貫通穴７の部分の銅メッキ内側面を拡張するように研削して形成されている。そのため、ザグリ部８の内側面と底面に銅メッキは残っていない。ザグリ部８の底面には漏斗状の傾斜（角度θ）が施されていることが望ましい。後のハンダ付け工程において、ハンダが貫通穴７の部分７ａの銅メッキ９へ流動し易くするためである。このようにして、貫通穴７は、表面Ｏｂに開口して絶縁体が露出しているザグリ部８と、裏面Ｒｅ側の貫通穴７の部分７ａの内側面に形成された銅メッキ９と、を有することとなる。

裏面Ｒｅ側の貫通穴７の部分７ａは、後工程でリード部品が挿入可能な穴径（例えばリード部品のリード端子の直径０．５ｍｍに対し、内径７Ｄが直径０．８ｍｍ）を有している。貫通穴７の部分７ａの裏面Ｒｅの開口部には、銅メッキ９のスルーホールランド９Ｌがハンダフィレット（図示せず）を保持するために設けられていることが望ましい。

ザグリ部８は、貫通穴７の部分７ａよりも大きい穴径８Ｄ（例えばφ１．２ｍｍ）を有し、表面Ｏｂの開口部にスルーホールランドが残らない寸法を有することが望ましい。表面にスルーホールランドが残っていると、ハンダ付け工程において、不必要なハンダが付着する等の問題を避けるためである。

ザグリ部８の深さは、後工程でハンダ付けされるリード部品のハンダ付け強度に影響がない寸法とする。例えば、プリント配線板６の板厚１．６ｍｍに対して、ザグリ部の深さは０．３ｍｍとする。

本発明によるリフロー工程で、リード部品をハンダ付けする手順を説明する。

まず、図６のように、プリント配線板６の表面Ｏｂに対して位置合わせをしてステンシル１０を重ねる。ステンシル１０には、クリームハンダを印刷したい部分（ザグリ部８）に穴が予め開けられている。

次に、ステンシル１０の上にクリームハンダ１１を塗布しその穴を介して印刷して、図７のように、クリームハンダ１１をザグリ部８に充填する。ザグリ部８へのハンダ充填量は、クリームハンダ印刷機（図示せず）のスキージ速度を調整し、挿入すべきリード部品のハンダ付け強度に影響がないような適切なクリームハンダ量を供給する。クリームハンダ１１中のハンダ粒子はＳｎにＰｂ，Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ等のいずれかの金属を混合した合金であってもよい。

次に、図８のように、クリームハンダ印刷後、ステンシル１０を取り除き、リード部品１２のリード端子１２ａを、クリームハンダ１１めがけて挿入する。

このとき、図９のように、クリームハンダ１１がリード部品１２のリード端子１２ａの先端に押されて一部１１ａがリード端子１２ａの先端と共に貫通穴の部分７ａから飛びだす。

リード部品挿入後、プリント配線板６に対しリフロー工程（例えばリード部品１２側からの熱風等により加熱する工程又はプリント配線板６の表裏面の両方から加熱する工程）を行うことで、クリームハンダが流動して、図１０のように貫通穴の部分７ａ（スルーホール）にリード部品１２のリード端子１２ａがハンダ付けされ、冷却されてハンダのフィレット１３が形成される。このようにして、ザグリ部内面のハンダ付着を抑制して、リード部品１２と裏面Ｒｅ側の銅メッキ９（貫通穴内面の銅メッキ９及びスルーホールランド９Ｌ）との間にハンダが保持され、ハンダによりリード部品１２は保持・固着される。

以上のように、本実施例によれば、ザグリ部８に銅メッキは形成されていないため、ザグリ部８に充填されたクリームハンダは、プリント配線板６のリフロー工程中に溶融してリード端子１２ａと銅メッキ９に沿って流れ、ハンダ付けされる。結果、ハンダのフィレット１３がリード端子１２ａ先端とスルーホールランド９Ｌ（銅メッキ９）の間に形成される。フィレット１３により確実にハンダ付けされたことを裏面Ｒｅ側から容易に視認可能となる。よって、本実施例によれば、低コストでハンダのクラックの発生を抑えることができる高密度実装が可能なプリント回路アセンブリを得ることができる。

６ プリント配線板
７ 貫通穴
８ ザグリ部
９ 銅メッキ
１０ ステンシル
１１ クリームハンダ
１２ リード部品
１３ フィレット

Claims (5)

1. 貫通穴を有する絶縁体のプリント配線板と、前記貫通穴に挿通されて前記プリント配線板にリフロー工程で実装されるリード部品と、を含むプリント回路アセンブリの製造方法であって、
   前記プリント配線板に形成された貫通穴の内側面にメッキ層を形成するメッキ工程と、
   前記貫通穴の前記メッキ層を前記プリント配線板の一方主面側から除去して前記貫通穴の内径よりも大きい内径を有するザグリ部を形成して前記絶縁体を露出させるザグリ部形成工程と、を含むことを特徴とするプリント回路アセンブリの製造方法。
2. 前記一方主面から前記ザグリ部へクリームハンダを充填した後、前記リード部品を前記貫通穴へ挿入することを特徴とする請求項１に記載のプリント回路アセンブリの製造方法。
3. 前記クリームハンダを加熱し、前記リード部品及び前記メッキ層の間にハンダを保持させることを特徴とする請求項２に記載のプリント回路アセンブリの製造方法。
4. 貫通穴を有する絶縁体のプリント配線板と、前記貫通穴に挿通されて前記プリント配線板にリフロー工程で実装されるリード部品と、を含むプリント回路アセンブリであって、
   前記貫通穴は、前記一方主面に開口して前記絶縁体が露出しているザグリ部と、前記プリント配線板の他方主面側の前記貫通穴の部分の内側面に形成されたメッキ層と、を有することを特徴とするプリント回路アセンブリ。
5. 前記リード部品及び前記メッキ層の間にハンダが保持され且つ前記リード部品は前記一方主面に保持されることを特徴とする請求項４に記載のプリント回路アセンブリ。

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