(57)【要約】【課題】基板２１０上に形成されたプリントパターン２２１をクリーム半田２５０で鍍金する。【解決手段】基板２１０の表面に形成されたプリントパターン２２１において半田鍍金すべき環状の鍍金領域をクリーム半田で鍍金する鍍金方法であって、鍍金領域の外側をマスクする外側マスクパターン、鍍金領域の内側をマスクする内側マスクパターン、および、外側マスクパターンおよび内側マスクパターンを相互に結合するブリッジ部２４７を有するマスク板２４０を、基板２１０に重ねるマスク手順と、マスク板２４０において外側マスクパターンおよび内側マスクパターンの間に形成された窓部２４１、２４３をクリーム半田２５０で充填する充填手順と、クリーム半田２５０を装荷された基板２１０を昇温させてクリーム半田２５０を溶融させる溶融手順とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体により基板の表面に形成されたプリントパターンにおいて半田鍍金すべき環状の鍍金領域をクリーム半田で鍍金する鍍金方法であって、
前記鍍金領域の外側をマスクする外側マスクパターン、前記鍍金領域の内側をマスクする内側マスクパターン、および、前記外側マスクパターンおよび前記内側マスクパターンを相互に結合するブリッジ部を有するマスク板を、前記基板に重ねるマスク手順と、
前記マスク板において前記外側マスクパターンおよび内側マスクパターンの間に形成された窓部をクリーム半田で充填する充填手順と、
クリーム半田を装荷された前記基板を昇温させて前記クリーム半田を溶融させる溶融手順と
を含む鍍金方法。
【請求項２】
前記ブリッジ部の幅が、前記マスク板の厚さと略等しい請求項１に記載の鍍金方法。
【請求項３】
前記内側マスクパターンが、前記基板を貫通して形成された貫通穴の開口をマスクする請求項１または請求項２に記載の鍍金方法。
【請求項４】
導体により基板の表面に形成されたプリントパターンにおいて半田鍍金すべき鍍金領域に対応した窓部を有し、前記基板に重ねた状態で前記窓部にクリーム半田を充填することにより前記鍍金領域にクリーム半田を塗布する場合に用いるマスク板であって、前記鍍金領域の内側に配置され、前記マスク板の厚さと略等しい幅を有し、異なるマスクパターンを相互に結合するブリッジ部を有するマスク板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鍍金方法およびマスク板に関する。より詳細には、プリント基板上に形成された環状のプリントパターンを、クリーム半田によって鍍金する方法と、それに用いるマスク板に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の素子を実装して機器の電気回路を形成するプリント基板は、紙、ガラス繊維クロス等の基材に、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の非導電性樹脂を含浸させて形成した基板と、その表面に銅箔等の導電材料により形成されたプリントパターンとを含む。更に、特定の回路を形成するために供給されるプリント基板は、その表面のうち、半田付けにより部品を実装する領域を除く領域をソルダレジスト等の樹脂により被覆された状態で出荷される。これにより、半田によるプリントパターンの短絡等を防止すると共に、プリントパターンを形成する金属箔の酸化等を防止している。また、部品を実装する目的でソルダレジストが塗布されていない領域においても、多くの場合、プリントパターンの表面は半田により被覆されている。この半田鍍金により、大気中に露出した銅箔が酸化する等して劣化することが防止される。
【０００３】
上記のような半田鍍金は、半田レベラと呼ばれる特定の半田材料により形成されていた。この種の半田材料は、溶融状態においてはプリントパターンに対する濡れ性が良好で、流動性も高いので、プリント基板上に露出した銅箔をすべて半田鍍金することができた。しかしながら、鉛を含有する半田の使用が制限されるようになったことから、レベラとしての性能が高い半田が得られなくなった。
【０００４】
そこで、半田レベラに換えて、クリーム半田と呼ばれる材料が用いられる。クリーム半田は、粉末状の半田材料をフラックスにより混練してペースト状にしたもので、プリント基板に塗布した上で加熱するとフラックス成分が揮発して半田層を形成する。ただし、レベラとしての性能は半田レベラに及ばず、また、鉛を含有しない場合は溶融温度も高い。
【０００５】
更に、クリーム半田は揮発成分を大量に含むので、所望の厚さの半田鍍金層を形成するためには、プリント基板に相当に厚く塗布しなければならない。このため、金属等により形成されたマスク板等と呼ばれる治具を用いて塗布される。即ち、マスク板は、基板と同じか、基板よりも大きな板であって、クリーム半田を塗布すべき領域に貫通穴が形成されている。このようなマスク板を基板と重ねた状態で、十分な量のクリーム半田をマスク板上に載せ、更に、スキージによりクリーム半田を貫通穴に押し込むと共に、穴に充填されなかった余剰の半田を掻き取る。こうして、プリント基板表面の所望の領域にクリーム半田が塗布される。次いで、マスク板を取り外してから、プリント基板を加熱することにより、クリーム半田が溶融して、プリントパターン上に展開する。こうして、基板上のプリントパターンは、半田により鍍金される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５１０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、プリント基板上には、半田付けにより部品を実装しない領域であっても、プリントパターンがソルダレジストから露出している領域が存在する場合がある。これは、例えば特許文献１に記載されるように、プリント基板自体をシャシー、ケース等に固定するためのネジを挿通するネジ穴の周囲に形成される環状の領域である。このようなプリントパターンは、ネジを介して基板上のプリントパターンをシャシーに電気的に結合するために利用される。
【０００８】
ところが、上記のようなネジ穴の周囲に形成された環状のパターンは、その内側にネジ穴が形成されているので、マスク板を用いた前記のような方法で、クリーム半田による半田鍍金ができない。即ち、環状のパターンの周囲をマスクした状態でクリーム半田を塗布すると、ネジ穴の中に大量のクリーム半田が入り込んでしまう。従って、良好な鍍金層が形成されないだけではなく、半田がネジ穴の一部を塞ぎ、あるいは、裏面に流れてしまう場合がある。従って、クリーム半田を用いて半田鍍金をする場合は、環状のプリントパターンの半田鍍金は省略される。
【０００９】
しかしながら、前記したように、プリントパターンの銅箔を大気に対して露出させた状態では、ネジを装着した後でも、僅かに露出する銅箔から酸化が進行して、ネジおよびプリントパターンの間で導通不良が生じる場合がある。また、プリントパターンを形成する薄い銅箔は殆ど弾性を有していないので、径年変化により基板材料が痩せた場合には、ネジ下に間隙が生じて、銅箔の酸化が更に進行するという不具合があった。そこで、クリーム半田を用いつつ、ネジ穴を含む環状のプリントパターンをも良好に半田鍍金する技術が模索されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、上記課題を解決する目的で、本発明の第１の形態として、導体により基板の表面に形成されたプリントパターンにおいて半田鍍金すべき環状の鍍金領域をクリーム半田で鍍金する鍍金方法であって、鍍金領域の外側をマスクする外側マスクパターン、鍍金領域の内側をマスクする内側マスクパターン、および、外側マスクパターンおよび内側マスクパターンを相互に結合するブリッジ部を有するマスク板を、基板に重ねるマスク手順と、マスク板において外側マスクパターンおよび内側マスクパターンの間に形成された窓部をクリーム半田で充填する充填手順と、クリーム半田を装荷された基板を昇温させてクリーム半田を溶融させる溶融手順とを含む鍍金方法が提供される。これにより、基板上に形成された環状のプリントパターンに対しても、クリーム半田を用いて半田鍍金ができる。
【００１１】
また、ひとつの実施形態によると、上記鍍金方法において、ブリッジ部の幅が、マスク板の厚さと略等しい。これにより、マスク板が載っていた状態ではブリッジ部にマスクされていた領域にも溶融した半田が過不足なく拡がる、適切な量のクリーム半田をプリントパターン上に塗布できる。
【００１２】
また他の実施形態によると、上記鍍金方法において、内側マスクパターンが、基板を貫通して形成された貫通穴の開口をマスクする。これにより、基板に形成されたネジ穴等の貫通穴にクリーム半田が充填されることが防止され、環状のプリントパターンに対してもクリーム半田を用いて半田鍍金できる。
【００１３】
また、本発明の第２の形態として、導体により基板の表面に形成されたプリントパターンにおいて半田鍍金すべき鍍金領域に対応した窓部を有して、基板に重ねた状態で窓部にクリーム半田を充填することにより鍍金領域にクリーム半田を塗布する場合に用いるマスク板であって、鍍金領域の内側に配置され、マスク板の厚さと略等しい幅を有して、異なるマスクパターンを相互に結合するブリッジ部を有するマスク板が提供される。これにより、基板上の環状のプリントパターンに対しても、クリーム半田を用いて半田鍍金ができる。また、マスク板が載っていた状態ではブリッジ部にマスクされていた領域にも溶融した半田が過不足なく拡がる、適切な量のクリーム半田をプリントパターン上に塗布できる。
【００１４】
また、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
図１は、半田鍍金すべきプリントパターン２２１を装荷された基板２１０の、処理前の状態１１０を示す部分斜視図である。同図に示すように、絶縁材料により形成された基板２１０上には、銅箔２２０により形成された複数のプリントパターン２２１、２２２、２２４、２２６、２２８が配置される。これらプリントパターン２２１、２２２、２２４、２２６、２２８のうち、プリントパターン２２１、２２２、２２６は合わさって大型パターンを形成している。また、プリントパターン２２１、２２２、２２６により形成された大型パターンの内側には、基板２１０を貫通したネジ穴２１２が形成される。
【００１７】
図２は、図１に示した基板２１０の表面をソルダレジスト２３０で部分的に被覆した状態１２０を示す部分斜視図である。ソルダレジスト２３０は、それ自体は絶縁性を有すると共に通気性も低い材料で、基板２１０の表面に印刷により形成される。ソルダレジスト２３０は、銅箔２２０により形成されたプリントパターン２２１、２２２、２２４、２２６、２２８の表面の一部と、基板２１０表面においてプリントパターン２２１、２２２、２２４、２２６、２２８が形成されていない領域とを被覆する。
【００１８】
ただし、電気的接続が形成される領域には窓部２２１、２２２、２２４、２２６、２２８が形成され、銅箔２２０により形成されたプリントパターン２２１、２２２、２２４、２２６、２２８の一部が露出している。これらのプリントパターン２２１、２２２、２２４、２２６、２２８のうち、小型で方形のプリントパターン２２２、２２４、２２６、２２８は、後述する素子の接続端子を半田付けする領域となる。また、円形で大型のプリントパターン２２１は、この基板２１０を固定するためにネジ穴２１２に挿通されたネジ２６６の頭部が当接する領域となる。これらの窓部２３１、２３２、２３４、２３６、２３８の内側に露出している銅箔２２０が、半田鍍金の対象となる。
【００１９】
図３は、図２に示した基板２１０に対してマスク板２４０を重ねる直前の状態１３０を示す部分斜視図である。同図に示すように、マスク板２４０は、ソルダレジスト２３０の窓部２３２、２３４、２３６、２３８の内側に露出した銅箔２２０に対応した形状の窓部２４２、２４４、２４６、２４８を有する。また、基板２１０のネジ穴２１２の周囲のプリントパターン２２１に対応した窓部２４１、２４３も有する。
【００２０】
更に、マスク板２４０は、窓部２４１、２４３の内側に、基板２１０のネジ穴２１２を封止する円形のネジ穴封止部２４５を有する。マスク板２４０において、窓部２４１、２４３の外側周辺の領域は、外側マスクパターンとしてソルダレジスト２３０の表面を覆う。また、ネジ穴封止部２４５は、内側マスクパターンとしてネジ穴２１２を上方から覆う。従って、これらのマスクパターンの間には、略環状の窓部２４１、２４３が形成される。更に、ネジ穴封止部２４５は、一対のブリッジ部２４７により、窓部２４１、２４３の内面に結合されている。従って、ネジ穴封止部２４５は、マスク板２４０の他の部分と一体に取り扱うことができる。
【００２１】
なお、マスク板２４０の材料としては、変形の少ない薄板であれば任意の板材を使用できる。しかしながら、再利用のための耐久性等を考慮するとステンレス板を好ましく例示できる。また、窓部２４１、２４２、２４３、２４４、２４６、２４８は、レーザ加工により形成することができる。
【００２２】
図４は、基板２１０にマスク板２４０を重ねた状態１４０を示す部分斜視図である。同図に示すように、基板２１０に対してマスク板２４０は上方から密着している。なお、基板２１０上に装荷された銅箔２２０およびソルダレジスト２３０により、基板２１０には多少の不陸が形成されている。しかしながら、後述するクリーム半田２５０には高い粘性があるので、実質的に密着していると看做すことができる。
【００２３】
なお、小型のプリントパターン２２２、２２４、２２６、２２８は、同じ形状の窓部２４２、２４４、２４６、２４８の内側に略前面にわたって露出している。これに対して、ネジ穴２１２の周囲に形成された円形のプリントパターン２２１は、その一部が、マスク板２４０のブリッジ部２４７により覆われている。しかしながら、後述するように、ブリッジ部２４７に覆われた領域も、最終的には半田鍍金が施される。
【００２４】
図５は、マスク板２４０の窓部２４１、２４２、２４４、２４６、２４８にクリーム半田２５０を充填した状態１５０を示す部分斜視図である。作業手順としては、マスク板２４０の上に十分な量のクリーム半田２５０を載せた上で、スキージ等の工具でマスク板２４０の表面をしごくことにより、図５に示すように、マスク板２４０の窓部２４１、２４２、２４４、２４６、２４８の内部をクリーム半田２５０で充填できる。余剰のクリーム半田２５０は、マスク板２４０の表面から掻き落とされる。
【００２５】
図６は、図５に示した基板２１０上からマスク板２４０を取り除いた状態１６０を示す部分斜視図である。同図に示すように、マスク板２４０を取り除くと、ソルダレジスト２３０の窓部２３１、２３２、２３４、２３６、２３８の内側には、クリーム半田２５０が盛り上がる。ただし、ネジ穴２１２の周囲では、マスク板２４０のブリッジ部２４７に対応する領域のクリーム半田２５０が欠けている。
【００２６】
図７は、図６に示した状態１６０において、ネジ穴２１２の周囲のクリーム半田２５０の形状を、図６に示す矢印Ｓを含む断面において示す部分断面図である。同図に示すように、マスク板２４０のブリッジ部２４７が存在していた領域では、銅箔２２０の表面にクリーム半田２５０が載っていない。従って、この状態１６０では、銅箔２２０の表面が一部露出している。
【００２７】
図８は、図５に示した基板２１０をリフロー処理した状態１７０を示す部分斜視図である。同図に示すように、リフロー処理において加熱されることにより、窓部２３１、２３２、２３４、２３６、２３８の各々の内側において、クリーム半田２５０はいったん溶融されて、半田鍍金層２５２を形成する。ここで、窓部２３１の内側においても、半田鍍金層２５２は前面にわたって形成される。
【００２８】
図９は、図８に示した状態１７０において、ネジ穴２１２の周囲に形成された半田鍍金層２５２の形状を示す部分断面図である。同図に示すように、図７に示した状態１６０では銅箔２２０が露出していた領域にも、半田鍍金層２５２が形成される。即ち、溶融したクリーム半田２５０に対して濡れ性の高い銅箔２２０の表面で溶融したクリーム半田２５０が拡がり、ブリッジ部２４７のために露出していた銅箔２２０の一部まで覆う半田鍍金層２５２が形成される。
【００２９】
ただし、窓部２３１において、ブリッジ部２４７により形成された銅箔２２０の露出領域が広すぎると、クリーム半田２５０が不足して、半田鍍金層２５２が形成されない領域が残る。従って、ブリッジ部２４７の幅は、マスク板２４０の厚さ程度とすることが好ましい。
【００３０】
図１０は、ソルダレジスト２３０および半田鍍金層２５２により被覆された基板２１０の状態１００と、その用途を示す部分斜視図である。同図に示すように、ソルダレジスト２３０の窓部２３１、２３２、２３４、２３６、２３８の内側は、すべて半田鍍金層２５２により覆われている。従って、各種素子のチップ２６２、２５２等を、プリントパターン２２２、２２４、２２６、２２８に対して良好にハンダ付けできる。また、ネジ穴２１２の周囲のプリントパターン２２１においても、銅箔２２０の表面は半田鍍金層２５２により被覆されている。従って、ネジ２６６の頭部とプリントパターン２２１との良好な電気的接続が得られるだけではなく、この領域における銅箔２２０の酸化を効果的に防止できる。
【００３１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】鍍金処理を始める前の状態１１０を示す部分斜視図である。
【図２】図１に示した基板２１０の表面をソルダレジスト２３０で部分的に被覆した状態１２０を示す部分斜視図である。
【図３】図２に示した基板２１０に対してマスク板２４０を重ねる前の状態１３０を示す部分斜視図である。
【図４】基板２１０にマスク板２４０を重ねた状態１４０を示す部分斜視図である。
【図５】マスク板２４０の窓部２４１、２４２、２４４、２４６、２４８にクリーム半田２５０を充填した状態１５０を示す部分斜視図である。
【図６】図５に示した基板２１０上からマスク板２４０を取り除いた状態１６０を示す部分斜視図である。
【図７】図６に示した状態１６０において、ネジ穴２１２の周囲のクリーム半田２５０の形状を示す部分断面図である。
【図８】図５に示した基板２１０をリフロー処理した状態１７０を示す部分斜視図である。
【図９】図８に示した状態１７０において、ネジ穴２１２の周囲に形成された半田鍍金層２５２の形状を示す部分断面図である。
【図１０】ソルダレジスト２３０および半田鍍金層２５２により被覆された基板２１０の状態１００と、その用途を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０  状態、２１０  基板、２１２  ネジ穴、２２０  銅箔、２２１、２２２、２２４、２２６、２２８  プリントパターン、２３０  ソルダレジスト、２３１、２３２、２３４、２３６、２３８、２４１、２４２、２４３、２４４、２４６、２４８  窓部、２４０  マスク板、２４５  ネジ穴封止部、２４７  ブリッジ部、２５０  クリーム半田、２５２  半田鍍金層、２６２、２６４  チップ、２６６  ネジ
【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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【図１０】
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