(57)【要約】【課題】本発明は、リード付電子部品のリードをスルーホールに挿入し、はんだ付けする工程に於いて、はんだが上記スルホールの上部まで上がらない不具合を解消したプリント配線板の表面処理方法および電子機器を提供することを課題とする。【解決手段】リード付き電子部品２０の実装部分（リード部品実装部分）に設けられた、リード２１が挿入される各スルーホール１１，１１，…、およびスルーホールランド１２，１２，…に、それぞれニッケル−金メッキ（ＰＬ）による表面処理を施し、表面実装部品３０の実装部分（表面実装部分）に設けられた各パッド１３，１３，…に、それぞれ水溶性プリフラックス（Ｐｆ）による表面処理を施す。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面実装部品を実装するパッド、およびリード付き電子部品のリードが挿入されるスルーホールを有するプリント配線板に於いて、前記スルーホールにニッケル−金メッキを施し、前記パッドに水溶性プリフラックスを塗布して表面処理を施したことを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
前記表面実装部品が両面に実装され、スルーホールを用いるリード付き電子部品が少なくとも片面に実装される回路基板を対象に、前記水溶性プリフラックスによる表面処理を両面に施した請求項１記載のプリント配線板。
【請求項３】
前記ニッケル−金メッキは電解ニッケル−金メッキ若しくは無電解ニッケル−金メッキである請求項１記載のプリント配線板。
【請求項４】
リード付き電子部品を実装するリード部品実装部分に設けられたスルーホールにニッケル−金メッキを施し、表面実装部品を実装する表面実装部分に設けられたパッドに水溶性プリフラックスを塗布してプリント配線板に表面処理を施す表面処理工程と、
前記プリント配線板の表面実装部分に表面実装部品を実装するリフロー工程と、
前記リフロー後、前記プリント配線板の前記スルーホールに前記リード付き電子部品のリードを挿入し前記リード部品実装部分に前記リード付き電子部品を実装するフロー工程と
を備えて、前記プリント配線板に表面実装部品およびリード付き電子部品を実装することを特徴とする電子部品実装方法。
【請求項５】
前記リフロー工程は、
前記プリント配線板の一方の面に表面実装部品を実装する第１のリフロー工程と、
前記プリント配線板の他方の面に表面実装部品を実装する第２のリフロー工程と
を具備する請求項４記載の電子部品実装方法。
【請求項６】
前記表面処理工程は、メッキ用引き出し線につながるスルーホール部分に電解ニッケル−金メッキを施す工程と、
前記表面実装部分に水溶性プリフラックスを塗布する工程とでなる請求項４記載の電子部品実装方法。
【請求項７】
外部応力が加わる電子部品の実装部分に設けられた電子部品のリードが挿入されはんだ付けされるスルーホールにニッケル−金メッキを施した基板と、
前記基板に設けられた前記スルーホールにリードが挿入されはんだ付けされて前記基板に実装された電子部品と
を具備したことを特徴とする電子機器。
【請求項８】
前記基板には、表面実装部品を実装する表面実装部分が水溶性プリフラックスにより表面処理され、前記表面実装部分に表面実装部品が実装される請求項７記載の電子機器。
【請求項９】
前記表面実装部品は前記基板の両面に設けられる請求項８記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装部品、およびスルーホールを用いるリード付き電子部品を実装対象とするプリント配線板、電子部品実装方法、および電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多層プリント配線板に於ける各加工工程では常にコストパフォーマンスを踏まえた種々の改善、改良が図られている（例えば引用文献１参照）。
【０００３】
プリント配線板に、リード付電子部品のリードをスルーホールに挿入し、はんだ付けする工程に於いて、はんだが上記スルホールの上部まで上がらない（十分に充填されない）ことがある。
【０００４】
このようなはんだ実装状態のまま上記プリント配線板が製品化されると、振動、外部応力等に対して極めて脆弱な製品となる。特に、パーソナルコンピュータ等の電子機器に於いては、回路基板に、リード付き電子部品として、外部応力が加わる種々のコネクタ部品を実装する必要があり、これらの部品実装部分のはんだ付け部にクラックが発生すると、当然、印刷ユニットを搭載している電子機器の動作、並びに機能に不具合が生じ、耐久性、信頼性等、種々の面で多くの問題が発生する。
【０００５】
このような、スルーホールに部品リードを接合するはんだが、スルホールの上部まで上がらない、はんだ付け不良に対しては、一般に、当該はんだ付け部分の下側から、フローはんだ付、若しくははんだごてを使って、はんだが上記スルホールの上部まで上がる（充填される）ように修正処理を行っている。
【０００６】
上記したような、はんだが上がらない現象は、表裏２面の表面実装によるスルーホール内のはんだ濡れ性が落ちているとき、プリント配線板の板厚が厚いとき、はんだ材料が特定されるとき等に於いて、特に多く見られる傾向がある。表面実装を表面と裏面とで２回行うと、表面処理が劣化し、スルーホール内のはんだ濡れ性が落ちることから、上記表面実装の後に、リード付の電子部品をスルーホールに挿入して、はんだ付けを行っても、はんだが上記スルホールの上部まで上がらない。また、従来一般的であった、錫−鉛系共晶はんだに比べ、錫―銀−銅系の無鉛はんだは、上がらない傾向にある。尚、錫−鉛系共晶はんだは、環境面で使用が厳しく制限され、はんだ付けに使っているはんだ中の鉛を無くした無鉛はんだの採用が推し進められている。従って、プリント配線板のスルーホールに、リード付き電子部品のリードを挿入して、無鉛はんだで、はんだ付けする場合も、スルーホールの上部まで、十分にはんだを上げる必要がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２７３４５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来では、リード付電子部品のリードをスルーホールに挿入し、はんだ付けする工程に於いて、はんだが上記スルホールの上部まで上がらない（十分に充填されない）不具合を排除する有効な手段が存在しなかった。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、リード付電子部品のリードをスルーホールに挿入し、はんだ付けする工程に於いて、はんだが上記スルホールの上部まで上がらない（十分に充填されない）不具合を有効に解消して長期間にわたり安定した動作を維持することのできる信頼性の高い装置を実現可能にしたプリント配線板、電子部品実装方法および電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
リード付電子部品のリードが挿入されてはんだ付けされるスルーホールについては、表面実装処理の際に於けるスルーホール内での表面処理が熱履歴でできるだけ劣化し難く、はんだ濡れ性の良い表面処理を使うことが望ましい。
【００１１】
そこで、本発明は、リフロー前のプリント配線板に、ニッケル−金メッキと水溶性プリフラックスとを組み合わせた特定の表面処理加工を施すことで、良好な表面平滑性を保ち、リフロー後（特に表裏２回のリフロー後）に於けるリード付き電子部品のはんだ上がり性を著しく向上させて、表面実装部品並びにリード付き電子部品のはんだ付け強度を高めたことを特徴とする。
【００１２】
本発明は、表面実装部品、およびスルーホールを用いるリード付き電子部品が実装されるプリント配線板に於いて、前記リード付き電子部品のリードが挿入されるスルーホールにニッケル−金メッキを施し、前記表面実装部品が実装される表面実装部分のパッドに水溶性プリフラックスを塗布して表面処理を施したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、リード付き電子部品を実装するリード部品実装部分に設けられたスルーホールにニッケル−金メッキを施し、表面実装部品を実装する表面実装部分に設けられたパッドに水溶性プリフラックスを塗布してプリント配線板に表面処理を施す表面処理工程と、前記プリント配線板の表面実装部分に表面実装部品を実装するリフロー工程と、前記リフロー後、前記プリント配線板の前記スルーホールに前記リード付き電子部品のリードを挿入し前記リード部品実装部分に前記リード付き電子部品を実装するフロー工程とを備えて、前記プリント配線板に表面実装部品およびリード付き電子部品を実装する電子部品実装方法を特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、外部応力が加わる電子部品の実装部分に設けられた電子部品のリードが挿入されはんだ付けされるスルーホールにニッケル−金メッキを施した基板と、前記基板に設けられた前記スルーホールにリードが挿入されはんだ付けされて前記基板に実装された電子部品とを具備した電子機器を特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態に於けるプリント配線板の表面処理状態を示したもので、プリント配線板１０には、その表面の部品実装部分に、リード付き電子部品２０のリード２１が嵌挿されるスルーホール１１およびスルーホールランド１２、表面実装部品３０が実装されるパッド（フットプリント）１３等が設けられている。
【００１７】
このように、リード付き電子部品２０のリード２１が嵌挿されるスルーホール１１、および表面実装部品３０が実装されるパッド（フットプリント）１３を設けたプリント配線板１０に於いては、上記表面実装部品３０、およびリード付き電子部品２０をはんだ付けするためのリフロー処理およびフロー処理に於いて迅速かつ良好なはんだ付けが行えるよう表示処理が施される。この際は、表面実装処理による、スルーホール１１，１１，…内の表面処理が熱履歴でできるだけ劣化し難く、はんだ濡れ性の良い表面処理を使うことが望ましい。
【００１８】
ここでは、リード付き電子部品２０の実装部分（リード部品実装部分）に設けられた、リード２１が挿入される各スルーホール１１，１１，…、およびスルーホールランド１２，１２，…に、それぞれニッケル−金メッキ（ＰＬ）による表面処理が施され、表面実装部品３０の実装部分（表面実装部分）に設けられた各パッド１３，１３，…に、それぞれ水溶性プリフラックス（Ｐｆ）による表面処理が施される。
【００１９】
この際の表面処理工程を図２に示している。この第１実施形態に於いては、メッキ用電極（メッキ用引き出し線）を必要としない無電解ニッケル−金メッキ手段を用いて、上記リード部品実装部分の各パッド１３，１３，…へのニッケル−金メッキ（ＰＬ）による表面処理を施している。
【００２０】
上記図２に示す表面処理工程では、上記リード部品実装部分にスルーホール１１，１１，…、およびスルーホールランド１２，１２，…を設け、上記表面実装部分にパッド１３，１３，…を設けたプリント配線板１０を表面処理対象として、先ず、工程１に於いて、当該プリント配線板１０のスルーホール１１，１１，…、およびスルーホールランド１２，１２，…を設けたリード部品実装部分に、無電解ニッケル−金メッキ手段を用いて、ニッケル−金メッキ（ＰＬ）による表面処理を施す。
【００２１】
次に、工程２に於いて、上記パッド１３，１３，…を設けた表面実装部分に、水溶性プリフラックス（Ｐｆ）による表面処理を施す。
【００２２】
本発明で対象としている、リード部品実装部分にスルーホールを設け、表面実装部分にパッドを設けたプリント配線板の代表的な表面処理についてその特徴を図４に示している。
【００２３】
この図４に示すように、水溶性プリフラックスによる表面処理は、「表面実装部品のはんだ付け強度」、「表面平滑性」に対しては共に良好であるが、「表裏２回のリフロー後のスルーホールはんだ上がり性」が悪いという特徴をもつ。電解ニッケル−金メッキによる表面処理は、「表面実装部品のはんだ付け強度」、「表面平滑性」、「表裏２回のリフロー後のスルーホールはんだ上がり性」に対してそれぞれ良好であるが、メッキ用電極（メッキ用引き出し線）を設けなければならないという欠点をもつ。無電解ニッケル−金メッキによる表面処理は、「表面平滑性」、「表裏２回のリフロー後のスルーホールはんだ上がり性」に対しては共に良好であるが、「表面実装部品のはんだ付け強度」が劣る。はんだレベラーによる表面処理は、「表面実装部品のはんだ付け強度」、「表裏２回のリフロー後のスルーホールはんだ上がり性」に対してそれぞれ良好であるが、「表面平滑性」が悪い。
【００２４】
このような表面処理上の特性を鑑み、本発明の第１実施形態では、上述したように、メッキ用電極（メッキ用引き出し線）を必要としない無電解ニッケル−金メッキ手段を用いて、上記リード部品実装部分の各パッド１３，１３，…へのニッケル−金メッキ（ＰＬ）による表面処理を施している。
【００２５】
上記した第１実施形態により表面処理したプリント配線板１０の部品実装工程について、その具体的な一例を図５および図６に示している。
【００２６】
プリント配線板１０には、図５に示すように、基板の周辺部分を主に、コネクタ部品等、複数のリード付き電子部品を実装するためのリード部品実装部分１０１〜１０５が設けられる。この各リード部品実装部分１０１〜１０５には、それぞれ図１に示すように、リード付き電子部品２０のリード２１，２１，…が挿入されはんだ付けされるスルーホール１１，１１，…、およびスルーホールランド１２，１２，…が設けられる。また、上記リード部品実装部分１０１〜１０５を除いた表面実装部分には、それぞれ図１に示すように、表面実装部品３０がはんだ付けにより実装されるパッド１３，１３，…が設けられている。
【００２７】
上記図５に示すようなリード付き電子部品配置構成のプリント配線板１０に対して、図６に示すように、そのプリント配線板１０の表裏２面に、２回のリフロー処理で、表面実装部品３０が、それぞれはんだ付けにより実装される。さらにそのプリント配線板１０のリード部品実装部分１０１〜１０５に、リード付き電子部品２０が、そのリード２１，２１，…をスルーホール１１，１１，…に挿入されることにより、はんだ付け実装される。
【００２８】
図６（ａ）乃至同図（ｄ）に示す１回目のリフロー工程で、上記プリント配線板１０の一方の面（例えば表面）に、表面実装部品３０がマウントされ、はんだ付けされる。続いて図６（ｅ）乃至同図（ｈ）に示す２回目のリフロー工程で、上記プリント配線板１０の他方の面（例えば裏面）に、表面実装部品３０がマウントされる。さらに続いて図６（ｉ）乃至同図（ｋ）に示すフロー工程で、上記プリント配線板１０の例えば表面に、リード付き電子部品２０がマウントされ、例えば裏面からのフロー装置の噴流はんだによりはんだ付けされる。
【００２９】
図６（ａ）乃至同図（ｄ）に示す１回目のリフロー工程に於いて、図（ａ）に示す工程では、プリント配線板１０が被部品実装プリント配線板としてリフローラインに投入される。図（ｂ）に示す工程では、リフローラインに投入されたプリント配線板１０の例えば表面の表面実装部分に、スキージ、メタルマスク等を用いてクリームはんだが印刷（塗布）される。図（ｃ）に示す工程では、上記クリームはんだが印刷された表面実装部分に表面実装部品３０がマウントされる。図（ｄ）に示す工程では、上記表面実装部分にマウントされた表面実装部品３０がリフロー装置により、はんだ付けされる。正確には、表面実装部品３０の各電極（パッド）が、はんだ溶融によりパッド１３，１３，…に接合されることによって、表面実装部品３０がプリント配線板１０の表面実装部分にはんだ付け実装される。
【００３０】
続く図６（ｅ）乃至同図（ｈ）に示す２回目のリフロー工程に於いて、図（ｅ）に示す工程では、表面処理したプリント配線板１０が反転される。図（ｆ）に示す工程では、プリント配線板１０の裏面の表面実装部分に、スキージ、メタルマスク等を用いてクリームはんだが印刷される。図（ｇ）に示す工程では、上記クリームはんだが印刷された表面実装部分に表面実装部品３０がマウントされる。図（ｈ）に示す工程では、上記表面実装部分にマウントされた表面実装部品３０がリフロー装置により、はんだ付けされる。
【００３１】
続く図６（ｉ）乃至同図（ｋ）に示すフロー工程に於いて、図（ｉ）に示す工程では、リード部品実装部分１０１〜１０５の各スルーホール１１，１１，…に、リード付き電子部品２０のリード２１，２１，…が挿入されることによってリード付き電子部品２０，２０，…がリード部品実装部分１０１〜１０５にマウントされる。図（ｊ）に示す工程では、リード付き電子部品２０が、フロー装置の裏面からのはんだ噴流により、はんだ付けされる。図（ｋ）に示す工程では、リード付き電子部品２０，２０，…、および表面実装部品３０，３０，…を実装したプリント配線板１０が、プリント回路板（回路基板）として次工程に送られる。
【００３２】
このようにして、プリント配線板１０のリード部品実装部分の各スルーホール１１，１１，…、およびスルーホールランド１２，１２，…にニッケル−金メッキ（ＰＬ）による表面処理を施し、表面実装部分の各パッド１３，１３，…に水溶性プリフラックス（Ｐｆ）による表面処理を施して、そのプリント配線板１０に表裏２回のリフローを行った後の、上記スルーホール１１，１１，…のはんだ上がり状態を、上記スルーホール１１，１１，…の表面処理を行わない場合のはんだ上がり状態と対比して図７および図８に示す。
【００３３】
ここでは、リード部品実装部分の各スルーホール１１，１１，…、およびスルーホールランド１２，１２，…にニッケル−金メッキ（ＰＬ）による表面処理を施した場合のはんだ上がり状態を図７に示し、リード部品実装部分にニッケル−金メッキ（ＰＬ）による表面処理を施さない場合のはんだ上がり状態を図８に示している。はんだの欠乏による間隙部分を図中に符号ｄで示している。
【００３４】
図７に示すはんだ上がり状態に於いては、はんだ４０がスルーホール１１，１１，…の内部に十分に回り込み（充填され）、良好なはんだ上がりによって、リード付き電子部品２０の各リード２１，２１，…がはんだ４０により強固にスルーホール１１，１１，…に接合され固着される。従ってこの回路基板を機器に搭載することで、振動、衝撃等に対して十分に耐えられ、安定した回路動作を長期に亘って維持することができる、信頼性の高い電子機器が提供できる。図８に示すはんだ上がり状態では、はんだ４０がスルーホール１１内に十分に回り込まず（十分に充填されず）、スルーホール１１内に、はんだの欠乏による間隙部分（ｄ）が生じ、外部応力、振動等に対して脆弱な構造となってしまう。特にパーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ポータブルコンピュータ等の小型電子機器に於いては、図９に示すように、基板の周辺部に、外部応力が加わるコネクタ部品等を実装する場合が多く、このような部品実装部分に、上述した本発明の実施形態を適用することで、振動、衝撃等の外部応力に対して十分に耐えることのできる、信頼性の高い装置が提供できる。尚、図９に於いては、対象電子部品として、複数本のリード（ＴＰ  １，ＴＰ  ２，…）を備えたＩＥＥＥ１３９４コネクタ６１の実装例を示している。
【００３５】
上記した第１実施形態は、リード部品実装部分１０１〜１０５の各スルーホール１１，１１，…に無電解ニッケル−金メッキによる表面処理を施した例を示したが、例えば図２に示す表面処理工程に代わり、図３に示す電解ニッケル−金メッキ手段による表面処理工程を適用して、リード部品実装部分の各スルーホール１１，１１，…に表面処理することも可能である。
【００３６】
この電解ニッケル−金メッキによる表面処理は、図４に示すように、「表面実装部品のはんだ付け強度」、「表面平滑性」、「表裏２回のリフロー後のスルーホールはんだ上がり性」に対してそれぞれ良好であり、上述した第１実施形態に対して表面実装部品３０のはんだ付け強度をより高めることができるが、上記リード部品実装部分の各スルーホール１１，１１，…に対してそれぞれメッキ用電極（メッキ用引き出し線）を設けなければならず、さらにメッキ後の電極カット等の後処理も必要となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、リード付電子部品のリードをスルーホールに挿入し、はんだ付けする際に、そのはんだ上がりを改善して、振動、衝撃等の外部応力に対し十分に耐えることのできる信頼性の高い電子機器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に於けるプリント配線板の表面処理状態を示す断面図。
【図２】上記第１実施形態に於ける表面処理工程を示す図。
【図３】本発明の第２実施形態に於ける表面処理工程を示す図。
【図４】上記各実施形態に於ける表面処理の特徴を比較して示す図。
【図５】上記第１実施形態に於けるプリント配線板の具体的なリード部品実装部分の配置例を示す平面図。
【図６】上記第１実施形態に於ける部品実装工程を示す図。
【図７】上記第１実施形態に於けるスルーホール部分のはんだ上がり状態を示す図。
【図８】上記第１実施形態に於ける表面処理を施さない際のスルーホール部分のはんだ上がり状態を図７と対比させて示す図。
【図９】上記第１実施形態に於ける表面処理の対象となるリード付き電子部品の実装例を示す斜視図。
【符号の説明】
１０…プリント配線板、１１…スルーホール、１２…スルーホールランド、１３…パッド、２０…リード付き電子部品、２１…リード、３０…表面実装部品、４０…はんだ、ＰＬ…ニッケル−金メッキ（メッキ部分）、Ｐｆ…水溶性プリフラックス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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