(57)【要約】【課題】ビアホールの電気的接続の信頼性を向上させたプリント基板の製造方法を得る。【解決手段】絶縁基板１の両面に配線パターンが形成され、両面の配線パターンを接続するビアホールを有し、表面実装部品をリフロー半田付けによって実装するプリント基板の製造方法において、ビアホールランド６ｂの表面に、貫通穴６ａを覆って、めっき層６ｃを除く貫通穴６ａの容積とほぼ同量のクリーム半田７ａを塗布し、リフロー半田付けの工程によってクリーム半田７ａを溶融させてビアホール６の貫通穴６ａに流入させ、貫通穴６ａのほぼ全体に半田７を充填させる。【選択図】図２
2011254050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の両面に配線パターンが形成され、前記両面の前記配線パターンを接続するビアホールを有し、表面実装部品をリフロー半田付けによって実装するプリント基板の製造方法において、
前記ビアホールは、前記絶縁基板を貫通する貫通穴と、前記貫通穴の両端開口部の前記絶縁基板面に形成されたビアホールランドと、前記貫通穴の内面に形成されて前記両ビアホールランドを電気的に接続するめっき層とを備えており、
前記ビアホールランドの表面に、前記貫通穴を覆って、前記めっき層を除く前記貫通穴の容積とほぼ同量のクリーム半田を塗布し、
前記リフロー半田付けの工程で前記クリーム半田を溶融させて前記ビアホールの前記貫通穴に流入させ、前記貫通穴のほぼ全体に半田を充填することを特徴とするプリント基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のプリント基板の製造方法にいて、
前記ビアホールランドの表面への前記クリーム半田の塗布は、前記表面実装部品をパッドに半田付けするためのクリーム半田を印刷する印刷工程で、メタルマスクを用いて前記パッドへの印刷と同時に印刷により塗布することを特徴とするプリント基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のプリント基板の製造方法にいて、
前記ビアホールランドの表面への前記クリーム半田の塗布は、前記絶縁基板の両面に形成された前記ビアホールランドのそれぞれに塗布することを特徴とするプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子部品がリフロー半田付けにより実装されるプリント基板の製造方法に関し、特に、ビアホールの接続の信頼性を向上させたプリント基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプリント基板において、両面に導電パターンが形成された回路基板上に、チップ部品やリード付部品を半田付けにより実装する場合、例えば、次のような方法で行われている。図３は、従来のプリント基板の製造工程の一例を示す説明図である。
まず、（ａ）のように、基板１１の表面の部品半田付け部とスルーホール１２の周縁のランド部にメタルマスクによりクリーム半田１３を塗布し、チップ部品１４を搭載してリフロー処理を行う。これにより、（ｂ）のように、クリーム半田１３が溶融してチップ部品１４が半田付けされるとともに、スルーホール１２内に微量のクリーム半田１３が流れ込み、スルーホール１２の内側は一部ハンダメッキ加工される。この状態で、（ｃ）に示すように、リード付部品１５をスルーホール１２に挿入し、フロー処理を行うと、（ｄ）のように、フロー槽の半田が部品面側ランドに塗布されているクリーム半田１３に引き込まれる。つまり、リフロー処理時に溶融してスルーホールに１２流れ込んだクリーム半田１３が、フロー槽の半田の呼び半田となり、結果、フロー処理によってリード付部品１５は良好に半田付けすることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６５５０号公報（第３頁、図３−図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
導体配線が両面に施された両面基板や、多層に施された多層基板において、リード付部品を実装する場合は、リードをスルーホールに貫通させてフロー半田付けによって半田付けを行い、表面実装部品を実装する場合はリフロー半田付けによるのが一般的である。上記の特許文献１では、フロー半田付けとリフロー半田付けを併用したものである。
プリント基板には、部品実装用のスルーホール以外にも、プリント基板の各層の層間を電気的に接続するため、基板を貫通する垂直に穿った穴の内側に導電めっきを施したスルーホールが設けられている。このような層間の導通のみを目的としたスルーホールは、とくにビアホール（Via Hole）と呼ばれているので、以下では、同様に層間の導通を目的としてリードが挿通されないスルーホールをビアホールと称することにする。
【０００５】
基板を貫通したビアホールは、占有面積を小さくするために出来るだけ小さな穴径が要求される。ビアホール内径側には上述したように導通のためのめっきが施されているが、小径になるほどメッキの信頼性を維持するのが難しくなってくる。
この対策として、フロー半田付け工程を有する実装方法であれば、フロー半田付け工程において、ビアホール内に半田を侵入させて、穴の内部を半田で充填することで、ビアホール内面めっきの信頼性（導通の信頼性）を向上させることが可能である。
【０００６】
ところが、実装部品の高密度化が進み、リフロー／リフロー半田付けによる実装方法、すなわち、表面側と裏面側のそれぞれの部品実装を、リフロー半田付けのみで実装する実装方法が近年の主流になりつつある。この実装方法では、特に手段を講じなければ、ビアホールを半田によって穴埋めすることができないので、ビアホールの導通の信頼性は基板
メーカーのビアホール内壁めっきの信頼性に依存することになる。
特に、近年は、ビアホールが小径(φ0.2〜0.3)となり、ますますビアホールの電気的接続の信頼性の向上が要求されている。
このように、リフロー半田付け工程のみで実装されるプリント基板では、ビアホールが小径になるに従って、ビアホール内面のめっきの信頼性を維持するのが難しいという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、ビアホールの電気的接続の信頼性を向上させたプリント基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係るプリント基板の製造方法は、絶縁基板の両面に配線パターンが形成され、両面の配線パターンを接続するビアホールを有し、表面実装部品をリフロー半田付けによって実装するプリント基板の製造方法において、ビアホールは、絶縁基板を貫通する貫通穴と、貫通穴の両端開口部の絶縁基板面に形成されたビアホールランドと、貫通穴の内面に形成されて両ビアホールランドを電気的に接続するめっき層とを備えており、ビアホールランドの表面に、貫通穴を覆って、めっき層を除く貫通穴の容積とほぼ同量のクリーム半田を塗布し、リフロー半田付けの工程でクリーム半田を溶融させてビアホールの貫通穴に流入させ、貫通穴のほぼ全体に半田を充填するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明のプリント基板の製造方法によれば、絶縁基板に表面実装部品をリフロー半田付けによって実装するプリント基板の製造方法において、ビアホールランドの表面に、貫通穴を覆って、めっき層を除く貫通穴の容積とほぼ同量のクリーム半田を塗布し、リフロー半田付けの工程でクリーム半田を溶融させてビアホールの貫通穴に流入させ、貫通穴のほぼ全体に半田を充填するようにしたので、充填した半田と両面のビアホールランド及びめっき層とが一体となって電気的接続がなされた状態となるため、ビアホールの電気的接続の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１によるプリント基板を示す側面断面図である。
【図２】図１のビアホール内に半田を形成する過程を説明する側面断面図である。
【図３】従来のプリント基板の製造工程を説明する側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図1は、実施の形態１によるプリント基板を示す側面断面図である。まず、図1により、プリント基板の全体と、電子部品を実装する製造工程を説明する。
プリント基板は、ガラスエポキシ等の材料からなる絶縁基板１の両面に銅箔による配線パターン２が形成されており、絶縁基板１の各面の配線パターン２に接続されたパッド３上に、表面実装部品４が半田付けによって実装されている。表面実装部品４としては、ＩＣ等の大型の半導体デバイスを始め、小型面実装部品やチップ部品等が多数実装されているが、図では、説明に必要な最小の図示に留めている。絶縁基板１の表面には、半田付けが必要な部分だけを銅箔として露出させ、半田付けが不要な部分に半田が付かないように、熱硬化性エポキシ樹脂皮膜等からなるソルダレジスト５が施されている。
なお、以下の説明において、絶縁基板1の一方の面をＡ面、他方の面をＢ面呼ぶことに
する。
【００１２】
Ａ面側とＢ面側の配線パターン２を接続するために、絶縁基板１を貫通して多数のビアホール６が形成されている（図では１個のみを示す）。ビアホール６は、絶縁基板１を貫
通する貫通穴６ａと、貫通穴６ａの両端開口部の絶縁基板１の面に形成されたビアホールランド６ｂと、貫通穴６ａの内面に形成されて両ビアホールランド６ｂを電気的に接続するめっき層６ｃとを備えている。
ビアホールランド６ｂは貫通穴６ａと同心の円形をしており、配線パターン２に接続されている。また、めっき層６ｃは、銅メッキ，半田めっき等からなっている。
更に、本実施の形態では、ビアホール６の内部に半田７が充填されているが、この充填方法については後述する。
【００１３】
ここで、Ａ面とＢ面の両面に表面実装部品をリフロー半田付けのみにより半田付する、いわゆるリフロー／リフロー半田付けによる両面実装工法を簡単に説明する。なお、ビアホール６内の半田７の形成については後述する。
まず、絶縁基板１のＡ面上にあるパッド３上に印刷によりクリーム半田８を塗布する。印刷は、一般的に、スクリーン印刷機によって行われる。スクリーン印刷機には、半田付けする箇所（プリント基板上の部品のパッドの位置）に穴を開けたけたメタルマスク版を設置して、スキージによりクリーム半田８が印刷される。
【００１４】
次に、絶縁基板１の、印刷されたクリーム半田８上に表面実装部品４を装着し、リフロー炉（図示せず）へ搬送する。リフロー炉では、赤外線等によって加熱し、予熱後半田が溶融するピーク温度まで昇温させて一括して半田付を行ない、冷却して取り出すとＡ面側がリフロー半田付けさた状態となる。
次に、絶縁基板１の表裏を反転し、Ｂ面を上面として、同様に、パッド３上にクリーム半田８を印刷により塗布し表面実装部品４を装着して、リフロー炉で一括して加熱、冷却してＢ面側をリフロー半田付けする。
【００１５】
ここで、本願発明の特徴部であるビアホール６部について説明する。先に課題の項で説明したように、近年はビアホールの径が、例えば、φ0.2〜0.3ｍｍと小径化しており、小径になるに伴って内面のメッキ層６ｃを均等に形成するのが難しくなり、接続の信頼性が問題となってきている。
そこで、図１に示すように、ビアホール６内に半田７を充填し、Ａ面とＢ面のビアホールランド６ｂの電気的接続を、メッキ層６ｃによる接続に加えて半田７により補助することで、より確実なものとしている。
【００１６】
この半田７の充填は、フロー半田付け工程がある場合であれば、フロー工程で半田の噴流によりビアホール６内に半田の一部が自然と侵入するので、それを積極的に利用してビアホール６を半田で埋めることが可能であった。
しかし、本願発明は、リフロー／リフロー半田付けによって実装するプリント基板を対象としているので、次のような方法でビアホール６内に半田７を充填する。
【００１７】
図２は、図１のプリント基板のビアホール６部に半田を充填する過程を説明する側面断面図である。
まず、（ａ）のように、Ａ面のビアホールランド６ｂ上へ、貫通穴６ａも覆って、クリーム半田７ａを塗布する。塗布は、先に説明したリフロー／リフロー半田付け工程において、表面実装部品４を搭載するパッド３にクリーム半田８を印刷するときに使用するメタルマスクに、ビアホールランド６ｂの位置に合わせた開口穴を追加形成しておけば、表面実装部品４用のクリーム半田８の印刷工程と同時に印刷により塗布することができる。
【００１８】
クリーム半田７ａは適度に粘性を有するので、塗布後の状態は、図（ａ）のようにビアホールランド６ｂ上で貫通穴６ａを塞いで蓋をした形状になっている。
ここで、塗布するクリーム半田７ａの量（体積）は、ビアホール６の、めっき層６ｃを除く貫通穴６ａの容積とほぼ同程度とする。メタルマスクの厚さは印刷の作業性等から決
められているので、メタルマスクに開ける開口穴の穴径で容積を調整すればよい。
【００１９】
次に、リフロー炉へ搬入して、表面実装部品４のリフロー半田付けの工程と同工程で、赤外線等を照射してクリーム半田７ａを溶融させると、（ｂ）のように、溶融半田がビアホール６の貫通穴６ａの内部に流れ込み、冷却されると貫通穴６ａの内部に半田７が充填された状態となる。上記のように、クリーム半田７ａの量をめっき層６ｃを除く貫通穴６ａの容積とほぼ同じにしているので、貫通穴６ａ内のほぼ全体に半田７が行き渡り充填される。こうして、半田７によりＡ面，Ｂ面のビアホールランド６ｂ及びめっき層６ｃが一体となり電気的接続がなされた状態となる。
【００２０】
なお、図２（ａ）の状態のクリーム半田７ａの塗布は、Ａ面側のビアホールランド６ｂに塗布して最初のリフローにおいて溶融させる方法で説明したが、Ｂ面側のパッド３の塗布に合わせてＢ面側のビアホールランド６ｂへ塗布し、２回目のリフロー時に溶融させても良い。
また、貫通穴６ａの径やアスペクト比によっては、Ａ面とＢ面に分けて塗布し、それぞれのリフロー工程で溶融させるようにしても良い。この場合は、当然、各面のクリーム半田７ａの塗布量は１回で行う場合のほぼ半分とする。
また、上記の説明では、プリント基板はＡ面とＢ面の２層としたが、３層以上の多層基板でも、貫通ビアホールを有する基板であれば同様に適用できる。
更に、実装部品は表面実装部品４で説明したが、リード付部品が混在していても、リフロー半田付けのみで実装するものであれば、同様に適用できる。
【００２１】
以上のように、実施の形態１のプリント基板の製造方法によれば、絶縁基板の両面に配線パターンが形成され、両面の配線パターンを接続するビアホールを有し、表面実装部品をリフロー半田付けによって実装するプリント基板の製造方法において、ビアホールは、絶縁基板を貫通する貫通穴と、貫通穴の両端開口部の絶縁基板面に形成されたビアホールランドと、貫通穴の内面に形成されて両ビアホールランドを電気的に接続するめっき層とを備えており、ビアホールランドの表面に、貫通穴を覆って、めっき層を除く貫通穴の容積とほぼ同量のクリーム半田を塗布し、リフロー半田付けの工程でクリーム半田を溶融させてビアホールの貫通穴に流入させ、貫通穴のほぼ全体に半田を充填するようにしたので、充填した半田と両面のビアホールランド及びめっき層とが一体となって電気的接続がなされた状態となるため、ビアホールの電気的接続の信頼性が向上する。
また、半田付け後、防湿，防塵，防食等の目的で基板コーティング剤を塗布するが、ビアホールが貫通していないため、ビアホールを通じて他面側へ液漏れすることがない。
【００２２】
また、ビアホールランドの表面へのクリーム半田の塗布は、表面実装部品をパッドに半田付けするためのクリーム半田を印刷する印刷工程で、メタルマスクを用いてパッドへの印刷と同時に印刷により塗布するようにしたので、メタルマスクにビアホールランドの位置に合わせた開口穴を追加するだけで、容易にビアホールランドの位置にクリーム半田を塗布することができる。
【００２３】
また、ビアホールランドの表面へのクリーム半田の塗布は、絶縁基板の両面に形成されたビアホールランドのそれぞれに塗布するようにしたので、貫通穴の径やアスペクト比によっては片面からのみでは貫通穴内部に半田が充填しにくいような場合でも、内部まで充填することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  絶縁基板                          ２  配線パターン
３  パッド                            ４  表面実装部品
５  ソルダレジスト                    ６  ビアホール
６ａ  貫通穴                          ６ｂ  ビアホールランド
６ｃ  めっき層                        ７  半田
７ａ  クリーム半田                    ８  クリーム半田。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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