(57)【要約】【課題】回路パターン、ランドパターンに導電性塗料を用いた場合におけるはんだの漏れ性改善に効果的なリフローはんだ付け方法の提供を目的とする。【解決手段】リフローはんだを実施する工程において、フラックスを活性化させる予備加熱温度を１５０〜１９０℃の範囲に設定し、且つ予備加熱時間を６０±３０秒の範囲に設定したことを特徴とする。あるいは窒素雰囲気中で予備加熱する。【選択図】  図１
2008306029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体基板の上に導電性塗料を用いて回路パターンをスクリーン印刷し、回路パターンのランド部にクリームはんだを印刷し、当該ランド部に部品を載置し、次のリフローはんだを実施する工程において、フラックスを活性化させる予備加熱温度を１５０〜１９０℃の範囲に設定し、且つ予備加熱時間を６０±３０秒の範囲に設定したことを特徴とする導電性塗料を用いたプリント回路基板のリフローはんだ付け方法。
【請求項２】
絶縁体基板の上に導電性塗料を用いて回路パターンをスクリーン印刷し、回路パターンのランド部にクリームはんだを印刷し、当該ランド部に部品を載置し、次のリフローはんだを実施する工程において、フラックスを活性化させる予備加熱を窒素雰囲気中で行うことを特徴とする導電性塗料を用いたプリント回路基板のリフローはんだ付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導電性塗料を用いたプリント回路基板上に電子部品を実装する表面実装はんだのはんだ付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅張基板をエッチング処理して回路パターンを形成するプリント回路基板の製造においては、化学的エッチング処理が環境に対する負荷が大きく、特殊な処理設備も必要なことから導電性塗料を用いて回路パターンを形成することが検討されている。
しかし、導電性塗料ははんだの濡れ性が悪く、表面実装はんだの分野では利用が難しかった。
【０００３】
特開２００６−２８２１３号に開示する導電性塗料は、フィラーとしてＡｇコートＮｉ粉末とＡｇ粉末を配合したものであり、フェノール樹脂等の硬化性樹脂をバインダーにして、スクリーン印刷できるようにブチルカルビトール等の有機溶媒で粘度を調整してある。
また、オレイン酸等の不飽和脂肪酸を配合してあり、金属粉末表面上に形成される自然酸化膜が除去されるといわれている。
【０００４】
本願出願人は、不飽和脂肪酸の配合された上記導電性塗料を用いてリフローはんだ付け評価を実施した。
リフローはんだ付けは、ランドパターンにクリームはんだを印刷し、当該ランドに電子部品を載置し、加熱リフローさせることで表面実装する方法である。
この場合に、クリームはんだに含有しているフラックスを活性化させるために大気雰囲気中において、１５０〜１９０℃にて約９５〜１２０秒間予備加熱し、次にはんだの溶接温度２３０〜２４０℃に本加熱する工程を採用しているのが一般的であった。
上記不飽和脂肪酸配合導電性塗料を用いてスクリーン印刷した回路パターンのランドパターンにこのような従来から実施されているリフロー炉にてリフローはんだ付けを試行したところ、残念ながらランド部のはんだの漏れ性が不充分であった。
そこでリフロー条件を精意検討した結果完成したのが本発明である。
【０００５】
特開平６−３７４４０号公報には、リフローはんだ付け方法において、予備加熱後の部品接合部等の再酸化を防止するために予備加熱温度からリフロー温度まで連続的に徐々に上昇させる技術を開示する。
しかし、同公報における発明の技術的思想は予備加熱後の接合部の再酸化を防止するものであるが予備加熱時間が短く、フラックスの活性化にバラツキが生じる問題があり、導電性塗料を用いたランドパターンには適用できないものであった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８２１３号公報
【特許文献２】特開平６−３７４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、回路パターン、ランドパターンに導電性塗料を用いた場合におけるはんだの漏れ性改善に効果的なリフローはんだ付け方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る導電性塗料を用いたプリント回路基板のリフローはんだ付け方法は、絶縁体基板の上に導電性塗料を用いて回路パターンをスクリーン印刷し、回路パターンのランド部にクリームはんだを印刷し、当該ランド部に部品を載置し、次のリフローはんだを実施する工程において、フラックスを活性化させる予備加熱温度を１５０〜１９０℃の範囲に設定し、且つ予備加熱時間を６０±３０秒の範囲に設定したことを特徴とする。
本発明において、予備加熱時間を３０〜９０秒の範囲に設定したのは、３０秒以上保持しないと導電性塗料中の金属粉末の表面活性が得られないからであるが、意外にも、予備加熱時間が９０秒を越えると、再びはんだの漏れ性が悪化したからである。
従来の銅箔ランドパターンでは１００秒前後の予備加熱が一般的であったのに比較すると、導電性塗料の場合には空気中の酸素により塗料中の金属粉末の表面が酸化するからだと推定された。
詳細な実験によると、予備加熱時間が２５秒では金属粉末の活性が得られず、予備加熱時間９５秒ではランド部が酸化し、はんだの濡れ性が悪化した。
従って予備加熱時間は６０±３０秒が良く、好ましくは５５〜７５秒の範囲である。
【０００９】
そこで、ランド部の酸化を抑えるべく窒素雰囲気中で予備加熱温度１５０〜１９０℃にて約９５秒間予備加熱したところ、この場合もランドのはんだ漏れ性が良好であった。
なお、この時のリフロー炉の酸素濃度は３５００ｐｐｍであった。
よって本発明において、リフローはんだ付け方法は請求項２に記載したように、絶縁体基板の上に導電性塗料を用いて回路パターンをスクリーン印刷し、回路パターンのランド部にクリームはんだを印刷し、当該ランド部に部品を載置し、次のリフローはんだを実施する工程において、フラックスを活性化させる予備加熱を窒素雰囲気中で行うことを特徴とする。
従って、リフロー炉の予備加熱は、酸素濃度４０００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気で行ってもよい。
なお、窒素雰囲気中の酸素濃度にも影響を受けるが酸素濃度３０００〜４０００ｐｐｍレベルの範囲では予備加熱時間は３０〜１２０秒の間が好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、ランドパターンを導電性塗料を用いて印刷形成した場合であって、クリームはんだ印刷後のリフロー炉での予備加熱条件を大気雰囲気中であっては１５０〜１９０℃、６０±３０秒に設定し、あるいは窒素雰囲気中で予備加熱することでランドのはんだ漏れ性が良くなり、はんだ接合強度にも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係るリフローのはんだ付け方法は導電性塗料をランドパターンに用いた各種電子基板に適用できるが、本実施例においては、電子機器を遠隔操作するためのリモコンの基板として用いた場合を例に挙げて評価したので以下説明する。
【００１２】
紙基材にフェノール樹脂を含浸させた紙フェノール基板素材として、厚み１．６ｍｍ、吸収率２．０％の基板素材（利昌工業株式会社製、ＰＳ−１１３１）の上に、レジスト層をコート処理（タムラ製作所製レジスト、ＦＩＮＥＤＥＬＤＳＲ−３３０Ｒ１４−１３）した基板素材を準備し、導電性塗料を用いて配線パターンをスクリーン印刷した。
【００１３】
評価に用いた導電性塗料は、マクセル北陸精器株式会社製の導電塗料であり、ＡｇコートしたＮｉ粉末とＡｇ粉末を配合し、フェノール樹脂をバインダーとして用い、オレイン酸と、ブチルカルビトールの有機溶媒を配合したものである（特許文献１記載の塗料）。
導電性塗料を用いて配線パターン及びランドパターンをスクリーン印刷した後は、乾燥炉を用いて１６０℃にて約３０分間乾燥させた。
【００１４】
鉛フリーはんだ（千住金属製、Ｍ７０５）を用いて、ランドにクリームはんだを印刷し、リフロー炉（Ｈｅｌｌｅｒ製、１８１２ＥＸＬ−Ｎ２／ＵＬ）にて、リフロ−はんだ試験をした結果を図１に示す。
図１（ａ）は酸素濃度３５００ｐｐｍレベルになるような窒素雰囲気にて１５０〜１９０℃、９５秒の予備加熱をした後に２３０〜２４０℃にてリフローさせたものであり、ランドのはんだ漏れ性は良好であった。
【００１５】
図１（ｂ）は大気雰囲気中で、１５０〜１９０℃、５５〜６０秒間予備加熱をした後に２３０〜２４０℃にてリフローさせたものである。この場合も図１（ａ）と同様にはんだの漏れ性は良好であった。
【００１６】
図１（ｃ）は大気雰囲気中で１５０〜１９０℃、９５秒間予備加熱後に２３０〜２４０℃にてリフローさせたものであるが、ランドに対するはんだの漏れ性が不充分であった。
【００１７】
図２は実際にリモコン用基板に部分を実装評価した状態の外観写真を示す。
予備加熱を大気雰囲気中で行なう場合には加熱時間を３０〜９０秒の間に制御することで図２（１）に示すように良好な部品実装が可能になる。
また、予備加熱を窒素雰囲気中で行なうと図２（２）に示すようにさらに良好なはんだ性を示した。
【００１８】
また、図２の（１）で示したチップ部品を側部から加圧してはんだ接合強度を評価した結果、剥れ強度８．５〜２５．５Ｎで剥れる面は紙フェノールと導電塗料との密着面であった。
チップ部品のはんだ付け強度は１０Ｎ／ｍｍ２以上あれば品質上問題ないとされ、図２（１）で示したランド表面積の場合に６．４Ｎ以上が基準となるが、今回の試験結果は８．５〜２５．５Ｎであったのではんだ付け強度は充分にあることが明らかになった。
【００１９】
図３に図１（ｂ）で示した試験サンプルの断面ＥＰＭＡ観察した結果を示す。
導電性塗料層にＳｎ、Ａｇ、Ｃｕ等が拡散しているのが明らかになった。
Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕが導電性塗料中に拡散しているのは、今回の試験評価に用いたはんだが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の３元系鉛フリーはんだだからである。
なお、リフロー用はんだであれば、特に限定する必要はなく、従来から広く使用されているＳｎ−Ｐｂ系はんだでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】リフロー炉でのはんだ漏れ性評価結果を示す。
【図２】リモコン基板に部品を実装した外観写真である。
【図３】はんだ部分の断面ＥＰＭＡ写真を示す。
【図１】
2008306029.tif 000003
【図２】
2008306029.tif 000004
【図３】
2008306029.tif 000005