JP2700259B2 - プリント配線板における凹所を有する半田層の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プリント配線板に形成した導体回路に対し
て、表面実装部品等の電子部品の突起状電極を、プリン
ト配線板側の導体回路に接続する場合に使用される凹所
を有する半田層の形成方法に関するものである。

（従来の技術） 表面実装部品等の電子部品を、プリント配線板に形成
した導体回路上に実装する場合、この導体回路の所定箇
所表面に形成した半田層が利用される。この半田層は、
その上に電子部品の突起状電極を載置して、そのまま加
熱溶融させることにより、電子部品の実装を非常に簡単
に行えるようにするものである。

従来のこの種半田層を形成する方法としては、次の二
つの方法が代表的なものである。

第一の方法は、第５図の（イ）〜（ハ）にて示すよう
に、まず基板上に形成した導体回路に対して、半田層の
必要な箇所を除いてソルダーレジストを形成する
（イ）。その後、露出している導体回路に対して、半田
ペーストを印刷する（ロ）。このように印刷した半田ペ
ースト加熱して、所定の表面形状とする（ハ）。なお、
半田ペーストの印刷に代えて、プリント配線板を溶融半
田中に浸漬する方法も採用される。

また、第二の方法は、第６図及び第７図に示すよう
に、基板上の導体回路と電気的に一体のめっき用リード
を使用するものである。すなわち、この方法は半田によ
るめっきを行って、所定箇所に半田層を形成するのであ
るが、そのためには導体回路の所定箇所に通電するた
め、導体回路と電気的に一体のめっき用リードを形成し
なければならないのである。

具体的には、基板上に導体回路を形成するに先立っ
て、第６図に示すように、半田層を形成すべき導体回路
全てについてめっき用リードに接続するように設計し、
これに従って各導体回路（パッドである場合が多い）が
第６図に示したように形成されるのである。そして、第
７図に示したように、半田層を形成すべき箇所のみを露
出すべく、めっきレジストを形成し、めっき用リードの
電流供給部分から電気を供給しながら半田めっきを行う
のである。この半田めっきの完了後、めっきレジストを
除去して一般に銅によって形成されている導体回路を露
出させ、この導体回路を形成している銅と半田の選択エ
ッチングによって、所定のリードカットを行うのであ
る。

なお、めっき用リードは製品には全く不要な部分であ
るので、所定の処理の後、第６図の点線で示した箇所に
て外形加工を行うことによりカットされる。

ところで、近年プリント配線板において、それがどの
ような形式のものであっても、電子部品自体の高密度化
に伴って、その上に形成される導体回路も高密度化する
必要が生じてきている。このことは半田層が形成される
ようなプリント配線板においても例外ではなく、各導体
回路間の間隔は増々小さくなってきているのが実状であ
る。このような実状の下で半田層を形成しようとすると
き、上記した二つの方法はそれぞれ解決されなければな
らない問題が含まれていることになる。

第一の従来の方法において生ずる問題は、高密度化さ
れた導体回路に対する半田層の形成を正確に行うことが
困難になることである。すなわち、半田ペーストを使用
する第５図に示した代表例の場合にあっては、半田ペー
ストを印刷するに際して各導体回路とソルダーレジスト
間に存在する空間部分に、第５図の（ロ）に示したよう
に、気泡が残留することになる場合が多い。このように
気泡が残留していると、第５図の（ハ）に示したよう
に、半田ペーストを加熱した場合に半田が空間部分内に
入り込み、導体回路上の半田の量が少なくなって電子部
品を実装する場合に半田の量が不足することになり勝ち
である。これを避けるために、半田ペーストの量を多く
すると、めっきレジストを挟んで左右に位置している半
田ペーストが印刷時あるいは溶融時に互いに接触してし
まうことにもなり得る。このことは、導体回路が高密度
になればなる程顕著となるのである。

第二の従来の方法において生ずる問題は、めっき用リ
ードを形成しなければならず、しかもパッドとめっき用
リードとを導体パターンで接続しておかなければならな
いことから、導体回路の形成が非常に制限されるという
ことである。すなわち、この第二の方法を採用しようと
すると、導体回路の十分な高密度化を達成することが困
難となるのである。

そこで、本発明の発明者は、上記従来の方法では、部
品実装を行う場合に必要な半田層を形成する場合に、導
体回路の高密度化を十分達成することができないという
ことに着目して鋭意研究を重ねてきたのである。

その結果、めっきレジストを形成する前に、従来方法
で採用されているめっき用リードに代わる化学めっきを
行い、これを所謂めっき用リードとして使用することが
良い結果を生むことを新規に知見し、特願昭63−20021
号においてこれを解決するための提案を行なった。

この特願昭63−20021号において提案した方法を採用
すれば、前述の第一及び第二の従来方法の問題に対して
は十分な解決をすることができたが、その後の発明者等
の研究によると、もう少し具体的に解決しなければなら
ない問題が内在している場合もあることを発見した。

すなわち、プリント配線板上に実装されるべき電子部
品が所謂表面実装形式のものの場合には、この電子部品
（20）に、第８図に示したような突起状電極（21）が形
成してあるが、この突起状電極（21）はプリント配線板
側の導体回路上に形成した半田層に対して確実な位置決
めがされないと信頼性の高い電気的接続を行なえない場
合が発生する。つまり、第９図に示すように、半田層が
平らなものであった場合、この上に載置された電子部品
（20）の突起状電極（21）が、これを溶融する前に、少
しの振動や衝撃等によって半田層から簡単にズレてしま
うのである。

この半田層に対する電子部品（20）の突起状電極（2
1）の位置ズレを防止するために、発明者等がさらに研
究した結果、この半田層の表面に電子部品（20）の突起
状電極（21）を支持できるような凹所を積極的に形成す
ることが良い結果を生むことを新規に知見し、本発明を
完成したのである。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は以上のような経緯に基づいてなされたもの
で、その解決しようとする課題は、電子部品（20）の突
起状電極（21）における溶融前の半田層上からの位置ズ
レである。

そして、本発明の目的とするところは、電子部品（2
0）をプリント配線板上に載置したとき、その突起状電
極（21）の位置決めを確実に行なうことのできる形状の
半田層をプリント配線板上に簡単に形成することのでき
る方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段及び作用） 以上述べた課題を解決するために、本発明が採った手
段は、実施例に対応する第１図〜第４図を参照して説明
すると次の通りである。すなわち、 「プリント配線板（10）上の導体回路（12）に対し
て、部品（20）を実装する凹所（16a）を有する半田層
（16）を次の（ａ）〜（ｆ）の各工程を経て形成する方
法。

（ａ）基板（11）上に形成した導体回路（12）間に該導
体回路（12）の厚さよりも大なる厚さのソルダーレジス
ト（13）を形成するとともに、前記導体回路（12）上の
半田層（16）形成部位に該導体回路（12）が露出するソ
ルダーレジスト開口（13a）を形成し、導体回路（12）
上のソルダーレジスト開口（13a）を除くその他の部位
をソルダーレジスト（13）により覆う工程； （ｂ）ソルダーレジスト（13）の表面、及びソルダーレ
ジスト開口（13a）から露出している導体回路（12）の
表面に化学めっき（14）を施す工程； （ｃ）ソルダーレジスト（13）表面の化学めっき（14）
上に、ソルダーレジスト開口（13a）から連続してこれ
より径大なめっきレジスト開口（15a）を形成し、めっ
きレジスト開口（15a）を除くその他の部位にめっきレ
ジスト（15）を形成する工程； （ｄ）、（ｂ）工程で形成した化学めっき（14）層をめ
っきリードとして、ソルダーレジスト開口（13a）及び
めっきレジスト開口（15a）の化学めっき（14）層の表
面に電解半田めっきを行う工程； （ｅ）、（ｃ）工程で形成しためっきレジスト（15）を
除去する工程； （ｆ）、（ｅ）工程によって露出した化学めっき（14）
層を除去する工程」 である。

次に、この手段の各工程について、その注意点を加味
しながら詳述する。この場合、以下の（ａ）〜（ｆ）の
各工程については、第１図の（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ
対応している。

まず、基板（11）上に導体回路（12）を形成するので
あるが、これらの導体回路（12）の内には第２図の図示
右側に示した導体回路（12）のように、単独に独立して
いるものが存在していてもよい。

（ａ）以上のように基板（11）上に各導体回路（12）を
形成した後に、導体回路（12）間に導体回路（12）の厚
さよりも大なる厚さのソルダーレジスト（13）を形成す
るとともに、導体回路（12）上の半田層（16）形成部位
に該導体回路（12）が露出するソルダーレジスト開口
（13a）を形成し、導体回路（12）上のソルダーレジス
ト開口（13a）を除くその他の部位をソルダーレジスト
（13）により覆う。これにより、ソルダーレジスト（1
3）の表面は、導体回路（12）上の半田層（16）形成部
位よりも高くなっている。

なお、ソルダーレジスト（13）の表面は次の工程にお
ける化学めっき（14）の付着を良好にするために、粗化
することが望ましい。

（ｂ）工程にあっては、上記ソルダーレジスト（13）に
形成したソルダーレジスト開口（13a）から露出してい
る導体回路（12）の部分及びソルダーレジスト（13）の
表面に化学めっき（14）を形成するのである。この化学
めっき（14）としては主として銅を材料とするものが採
用され、その厚さは、0.3μｍ〜30μｍ程度とするのが
よく、中でも３μｍ〜30μｍの厚さにするのが好まし
い。この化学めっき（14）は、これに通電してめっき半
田（16）を形成するための所謂めっき用リードとするも
のであるから、0.3μｍよりも薄くすると、その通電時
の抵抗が大きくなってめっき半田（16）の形成を良好な
条件で行なうことが困難となるからである。

この化学めっき（14）の材料として銅を使用した場
合、この銅はめっき半田（16）のリフロー時にめっき半
田（16）内にある程度拡散するものである。従って、こ
の化学めっき（14）が例えば0.3μｍ〜３μｍと薄い場
合には、最終的に形成されためっき半田（16）をリフロ
ーした後において、第３図に示すようにソルダーレジス
ト（13）側に形成してあった化学めっき（14）の殆どが
めっき半田（16）内に拡散して残らない状態となる。こ
のため、めっき半田（16）を溶融した場合には、その直
下に位置する導体回路（12）に対してのみこの溶融した
めっき半田（16）は付着することになる。これに対し
て、化学めっき（14）が上記以上の厚さを有している場
合には、この化学めっき（14）はめっき半田（16）内に
全て拡散するのではなく、その一部が第４図に示すよう
にソルダーレジスト（13）側に残留することになる。こ
のため、めっき半田（16）を溶融したときにはこのめっ
き半田（16）はその直下の導体回路（12）に対しては勿
論、ソルダーレジスト（13）側の化学めっき（14）に対
してもその表面張力により付着する。このことは、めっ
き半田（16）によって一旦接続した電子部品をこのめっ
き半田（16）を溶融させて交換する場合に大きな差とな
る。すなわち、化学めっき（14）の厚さが薄い場合に
は、溶融しためっき半田（16）はその殆どが取り外され
る電子部品の端子側に付着して、導体回路（12）上には
殆ど残らないけれども、化学めっき（14）の厚さが厚い
場合には、溶融しためっき半田（16）は導体回路（12）
上側に多く残るので、別の新しい電子部品の実装は十分
なめっき半田（16）が残留しているため確実に行なうこ
とができるのである。

以上のことから、化学めっき（14）の厚さは0.3μｍ
〜30μｍとするのがよいが、電子部品の交換ということ
を考慮すると、その厚さは３μｍ〜30μｍとしておくの
がより好ましいのである。この場合、前記化学めっきを
めっきリードとして化学めっき成分と同じ金属を電解め
っきにより形成し、前記厚みを調整することも可能であ
る。

（ｃ）前述したようにソルダーレジスト（13）表面に形
成した化学めっき（14）上であって、ソルダーレジスト
開口（13a）から連続してこれより径大なめっきレジス
ト開口（15a）を形成し、レジスト開口（15a）を除くそ
の他の部位にめっきレジスト（15）を形成する。

これにより、半田層（16）の中心に相当するソルダー
レジスト開口（13a）は低く、半田層（16）の周縁部に
相当するめっきレジスト開口（15a）は高く形成されて
いる。このようにソルダーレジスト開口（13a）を中心
としこれより大きなめっきレジスト開口（15a）を残す
べくめっきレジスト（15）を形成するのは、後の工程に
おいて形成される半田層（16）にめっき凹所（16a）を
形成するためであるが、ソルダーレジスト開口（13a）
より大きなめっきレジスト開口（15a）上に半田層（1
6）が形成されれば、この半田層（16）はソルダーレジ
スト（13）のソルダーレジスト開口（13a）に対応する
箇所で凹んだ状態となって、この部分を半田凹所（16
a）とすることができるからである。

勿論、このめっきレジスト（15）は、必要以外の部分
にめっきを施さないようにするものであり、めっき半田
層（16）に対してレジストとなり得るものが使用され
る。また、このめっきレジスト（15）としては、シート
状に形成した感光性のものを使用して、所望箇所を露光
して現像することにより形成すると、位置精度の良好な
レジストとすることができる。

なお、このようにめっきレジスト（15）を形成した場
合にその表面をみれば、めっき半田（16）を形成すべき
ところには化学めっき（14）が露出しており、それ以外
はめっきレジスト（15）によって覆われている。また、
露出している部分の各化学めっき（14）はそれ自体が全
面に残存しているから、、これらの各化学めっき（14）
は電気的に接続された状態にある。

（ｄ）そして、以上のような状態にある化学めっき（1
4）を使用して、すなわち化学めっき（14）をめっき用
リードとして、ソルダーレジスト開口（13a）及びめっ
きレジスト開口（15a）に半田めっきを施して、すなわ
ち電解半田めっき法によりめっき半田層（16）を形成す
るのである。そして、めっきレジスト開口（15a）に相
当する半田層（16）の周縁部は高く、ソルダーレジスト
開口（13a）に相当する中心部は低く形成され、ここに
半田凹所（16a）が形成される。

このめっき半田層（16）は、電解半田めっきの条件、
例えば電流密度・めっき時間を設定することにより、所
望の半田量を有する半田層として形成することができる
のである。

（ｅ）めっき半田（16）の形成が完了すれば、めっきレ
ジスト（15）は不要物となるからこれを除去する。この
めっきレジスト（15）の除去は、一般の剥離液を使用す
れば十分である。これにより、半田層（16）が形成され
た部分以外では化学めっき（14）が露出するのである。

（ｆ）最後に、ソルダーレジスト（13）上にて露出して
いる化学めっき（14）を、エッチングにより除去する。
この化学めっき（14）の除去は、例えば塩化アンモン水
溶液等のような銅と半田との選択エッチングを行なえる
エッチング液によって行なわれる。

以上のようにして、めっき半田層（16）が所定箇所に
露出して中心部に半田凹所（16a）が形成されていると
ともに、その他の部分はソルダーレジスト（13）によっ
て保護がなされたプリント配線板（10）となるのであ
る。

（実施例） 次に本発明に係る方法を、具体的実施例によって説明
する。

まず、ガラス・エポキシ複合体を基板（11）とする片
面銅張積層板に、エッチングレジストをラミネートし
て、これを露光・現像後、塩化第二銅溶液により表面の
銅箔をエッチングして所望箇所の銅箔を残すことによ
り、各導体回路（12）を形成する。

次いで、各導体回路（12）上にソルダーレジストイン
クを印刷し、このソルダーレジストインクを熱硬化させ
て、ソルダーレジスト（13）を形成する。即ち、導体回
路（12）間に形成されるソルダーレジスト（13）は、導
体回路（12）の厚さよりも大きな厚さに形成されてい
る。また、導体回路（12）上の半田層（16）形成部位に
は、該導体回路（12）が露出するソルダーレジスト開口
（13a）が形成されており、導体回路（12）上のソルダ
ーレジスト開口（13a）を除くその他の部位はソルダー
レジスト（13）により覆われている。従って、ソルダー
レジスト（13）の表面は、導体回路（12）上の半田層
（16）形成部位よりも高くなっている。（第１図の
（ａ）） 以上のように形成した各導体回路（12）及びソルダー
レジスト（13）及びそのソルダーレジスト開口（13a）
から露出している導体回路（12）上に、化学めっき（1
4）を形成する。（第１図の（ｂ））本実施例にあって
は、この化学めっき（14）は銅である。そして、ソルダ
ーレジスト（13）表面の化学めっき（14）上に、ソルダ
ーレジスト開口（13a）から連続してこれより径大なめ
っきレジスト開口（15a）を形成し、その他の部位にめ
っきレジスト（15）を形成する。（第１図の（ｃ）） 以上のようにした基板（11）上の化学めっき（14）に
対して通電しながら、電解半田めっきを行い、所望箇所
にめっき半田（16）を形成する。（第１図の（ｄ））そ
の後不要となっためっきレジスト（15）を除去して（第
１図の（ｅ））、更に表面に露出している化学めっき
（14）をエッチング除去する（第１図の（ｆ））のであ
る。

（発明の効果） 以上詳述した通り、本発明にあっては、プリント配線
板（10）上の導体回路（12）に対して、部品を実装する
半田層（16）を、 「プリント配線板（10）上の導体回路（12）に対し
て、部品（20）を実装する凹所（16a）を有する半田層
（16）を次の（ａ）〜（ｆ）の各工程を経て形成する方
法。

（ａ）基板（11）上に形成した導体回路（12）間に該導
体回路（12）の厚さよりも大なる厚さのソルダーレジス
ト（13）を形成するとともに、前記導体回路（12）の半
田層（16）形成部位に該導体回路（12）が露出するソル
ダーレジスト開口（13a）を形成し、導体回路（12）上
のソルダーレジスト開口（13a）を除くその他の部位を
ソルダーレジスト（13）により覆う工程； （ｂ）ソルダーレジスト（13）の表面、及びソルダーレ
ジスト開口（13a）から露出している導体回路（12）の
表面に化学めっき（14）を施す工程； （ｃ）ソルダーレジスト（13）表面の化学めっき（14）
上に、ソルダーレジスト開口（13a）から連続してこれ
より径大なめっきレジスト開口（15a）を形成し、めっ
きレジスト開口（15a）を除くその他の部位にめっきレ
ジスト（15）を形成する工程； （ｄ）、（ｂ）工程で形成した化学めっき（14）層をめ
っきリードとして、ソルダーレジスト開口（13a）及び
めっきレジスト開口（15a）の化学めっき（14）層の表
面に電解半田めっきを行う工程； （ｅ）、（ｃ）工程で形成しためっきレジスト（15）を
除去する工程； （ｆ）、（ｅ）工程によって露出した化学めっき（14）
層を除去する工程」 の各工程を経て形成するようにしたので、電子部品を実
装するに際して使用される半田層を、プリント配線板上
の導体回路の高密度化に悪影響を及ぼすことなく、確実
かつ容易に形成することができることは勿論のこと、電
子部品（20）をプリント配線板上に載置したとき、その
突起状電極（21）の位置決めを確実に行なうことのでき
る半田凹所（16a）を有した半田層（16）を形成するこ
とのできる方法を提供することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）〜（ｆ）のそれぞれは本発明に係る方法
を段階をおって示した部分拡大断面図、第２図は基板上
に予め形成されるべき各導体回路の態様を示す部分拡大
平面図、第３図はソルダーレジスト上に形成される化学
めっきが比較的薄い場合であって、形成されためっき半
田をリフローした場合の状態を示す部分拡大断面図、第
４図は第３図に対応した図であって、ソルダーレジスト
上に形成される化学めっきが比較的厚い場合の部分拡大
断面図である。 第５図〜第７図は従来の方法を示すものであって、第５
図の（イ）〜（ハ）は従来の半田層を形成する第一の方
法を工程順に示した部分拡大断面図、第６図は基板上に
予め形成されるべき各導体回路の態様を示す部分拡大平
面図、第７図は第６図に示したものにソルダーレジスト
を形成した場合の拡大平面図である。 第８図は電子部品の突起状電極と半田層との関係を示す
部分拡大断面図、第９図は突起状電極が半田層からズレ
た状態を示す部分拡大断面図である。 符号の説明 10……プリント配線板、11……基板、12……導体回路、
13……ソルダーレジスト、13a……ソルダーレジスト開
口、14……化学めっき、15……めっきレジスト、15a…
…めっきレジスト開口、16……めっき半田、16a……半
田凹所。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント配線板上の導体回路に対して、部
   品を実装する凹所を有する半田層を次の（ａ）〜（ｆ）
   の各工程を経て形成する方法。 （ａ）基板上に形成した導体回路間に該導体回路の厚さ
   よりも大なる厚さのソルダーレジストを形成するととも
   に、前記導体回路上の半田層形成部位に該導体回路が露
   出するソルダーレジスト開口を形成し、導体回路上のソ
   ルダーレジスト開口を除くその他の部位をソルダーレジ
   ストにより覆う工程； （ｂ）ソルダーレジストの表面、及び前記ソルダーレジ
   スト開口から露出している導体回路の表面に化学めっき
   を施す工程； （ｃ）ソルダーレジスト表面の化学めっき上に、前記ソ
   ルダーレジスト開口から連続してこれより径大なめっき
   レジスト開口を形成し、めっきレジスト開口を除くその
   他の部位にめっきレジストを形成する工程； （ｄ）前記（ｂ）工程で形成した化学めっき層をめっき
   リードとして、前記ソルダーレジスト開口及びめっきレ
   ジスト開口の化学めっき層の表面に電解半田めっきを行
   う工程； （ｅ）前記（ｃ）工程で形成しためっきレジストを除去
   する工程； （ｆ）前記（ｅ）工程によって露出した前記化学めっき
   層を除去する工程。