(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の表面一端部と裏面他端部とに、それぞれ表面導体部及び／又はスルーホールと裏面導体部及び／又はスルーホールとが設けられており、絶縁基板を分割するための分割線が絶縁基板に設けられており、絶縁基板の裏面又は表面に裏面識別用又は表面識別用のマーキング領域が設けられていることを特徴とするプリント配線板のはんだ付け性評価用テストピース。
【請求項２】
請求項１のはんだ付け性評価用テストピースが、プリント配線板のはんだ付け性を代表し得る位置に、はんだ付け性評価用テストクーポンとして分離可能に設けられているプリント配線板。
【請求項３】
はんだ付け性評価用テストクーポンがアッセンブリ時に切除される捨てプリント配線板領域に設けられている請求項２記載のプリント配線板。
【請求項４】
プリント配線板が捨てプリント配線板領域を持たないものであって、はんだ付け性評価用テストクーポンがその周縁部又は部品非実装部に設けられている請求項２記載のプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板（プリント板）のはんだ付け性の良否の判定を客観的且つ定量的に行うための、はんだ付け性評価用テストピース及びそれをはんだ付け性評価用テストクーポンとして備えたプリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板には、その表面に設けられている導体パターン（ランド、スルーホール等）の酸化劣化を防止して良好なはんだ付け性を維持するため、表面処理（ロジン系プリフラックス処理、金めっき、はんだコート、水溶性プリフラックス処理（アルキルベンゾイミダゾール＝銅の錯体形成）等）が施されているが、これらの表面処理の劣化あるいは不具合が導体パターンのはんだ付け性に悪影響を及ぼす場合がある。
【０００３】
このため、このような表面処理の良否及び劣化（経時劣化、高温劣化、高湿劣化等）に依存するプリント配線板のはんだ付け性を評価するために、従来、（１）プリント配線板のフットプリント上に印刷されたソルダペーストをリフロー炉で加熱（リフローソルダリング）し、溶融して付着したはんだの濡れ面積を測定する方法（はんだ広がり性測定）、あるいは（２）リフローソルダリングを行って、スルーホール中のはんだ上昇高さを測定する方法（はんだ上り性測定）が採用されていた（ＪＩＳ  Ｃ５０１３／５０１４参照）。
【０００４】
しかし、これらの方法ではテスト用の代替プリント配線板を使用して破壊試験を行っており、しかも試験結果の評価を目視で行うために評価自体を主観に依存する部分が多く、評価結果が実際のプリント配線板のはんだ付け性の結果を十分に表していないという問題がある。また、実際のはんだ付け装置を使用する必要があるために測定が簡便でないという問題もある。
【０００５】
このため、従来の（１）及び（２）に示すような方法では、客観的且つ定量的でしかも簡便にプリント配線板のはんだ付け性の評価をすることが困難であった。特に、近年のデジタル技術の発展に伴っていっそうの高密度実装化が要求されている現状を考慮すると、プリント配線板のはんだ付け性の客観的且つ定量的な評価方法を早急に確立することが要請されている。
【０００６】
最近、本発明者らは、このような要請に応える評価方法として、ソルダペーストウェッティングバランス法によるプリント配線板のリフローはんだ付け性の定量的測定方法（以下、リフローソルダリング法という）、及びその方法を実施するための装置（リフローソルダリングテスター）を提案した（回路実装学会誌，１３（２），１０９〜１１４（１９９８））。図５に、リフローソルダリングテスターの概要図を示す。この装置は、テストピースに作用する力の時間変化を測定することによりはんだの濡れ時間を測定する装置である。
【０００７】
ところで、良好なはんだ付け性を確保するためには、はんだの濡れが良好なことが必要である。ここで、はんだの濡れはテストピースに作用する力の時間変化で測定することができる。はんだの濡れが悪いと表面張力は図６に示すグラフ（はんだ濡れ曲線（テストピースに加わる力の時間変化）、Ｐ1＝加熱開始点；Ｐ2＝ゼロクロス点；Ｐ1〜Ｐ2までの時間（ｔ0）＝濡れ時間（ゼロクロスタイム））において下向きに作用（斥力）し、濡れが良くなると上向きに作用（張力）するようになる。従って、濡れ時間を指標として部品、材料のはんだ付け性を定量的に評価することができる。
【０００８】
このリフローソルダリング法では、プリント配線板のテストピース１０（絶縁基板１の一端部にはんだ付け性評価用ランドとして表面導体部２ａと裏面導体部２ｂとが層状に形成されている（図４参照））を溶融前のソルダペーストに入れ、その後でソルダペーストを加熱して溶融させる。このため、ソルダペーストが完全に溶融する前にテストピースのランドも加熱され、そしてソルダペースト中のフラックスが活性化し、その作用により酸化膜や汚れ等が除去されてテストピースの表面が清浄化される。
【０００９】
一方、溶融はんだにいきなりテストピースを浸漬させた場合（従来のウェッティングバランス法の場合）は、テストピースの表面が清浄化されていないため先に大きな浮力（負の表面張力）が発生し、これによってテストピースが排斥されて表面張力を測定することができない。
【００１０】
しかし、このリフローソルダリング法による場合は、浮力の発生より先に溶融ソルダペーストの（正の）表面張力が作用するため、浮力の影響を抑制することができる。従って、ソルダペーストの溶融時にテストピースに作用する力（表面張力と浮力）の時間変化を測定することによりはんだの濡れ性（はんだ付け性）を測定することが可能となる。
【００１１】
ところで、この図５に示すリフローソルダリングテスターは、ソルダペースト５１が充填されているマイクロポット５２と、低融点金属５３で満たされている加熱バス５４と、ロードセル５５（高感度荷重センサー）とを有する。
【００１２】
マイクロポット５２は、固定治具５６で所定の位置に固定されている。加熱バス５４中の低融点金属５３は、ヒーター５７と温度検出装置５８とを備えた温度調節装置５９により、所定の温度に加熱されて溶融状態となっている。この加熱バス５４及び固定治具５６は、上下方向に駆動装置６０により移動できるようになっている。
【００１３】
また、ロードセル５５には、テストピース１０を保持するためのホルダー６１を保持する電磁チャック機構６２が連結されている。更に、ロードセル５５から得られるデータを処理するための記録装置６３が接続されている。
【００１４】
記録装置６３と駆動装置６０との間には、それらを統合的に制御するための制御装置６４が設けられている。
【００１５】
このような構成のリフローソルダリングテスターで、図４に示すようなテストピース１０のはんだ付け性を試験する操作を以下に説明する。
【００１６】
先ず、テストピース１０をホルダー６１に装着し、次いで、テストピース１０の表面導体部２ａ及び裏面導体部２ｂとがソルダペースト５１に没するようにマイクロポット５２を上昇させ、マイクロポット５２内の底面との間に所定のギャップを保持した状態で固定する。
【００１７】
次に、溶融した低融点金属５３が入っている加熱バス５４を駆動装置６０により上昇させ、低融点金属５３の液面をマイクロポット５２に接触させてソルダペースト５１を所定時間加熱する。加熱開始とともに、テストピース１０に作用する力（浮力と表面張力）の時間変化をロードセル５５で検出し、これから出力されたデータ（電圧）を記録装置６３で記録する。すると、図６に示すようなグラフが得られるので、加熱開始点Ｐ1からゼロクロス点Ｐ2までの時間ｔ0を求め、これを濡れ時間として記録する。この濡れ時間が短いほどはんだ付け性が良好となる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すような構造のテストピース１０を使用すると、テストピース１０の導体部（２ａ，２ｂ）の表面処理、及びその後の表面状態の経時変化に表裏のバラツキが生ずる。このようなバラツキが生じた場合、加熱時間とロードセル５５の出力との関係を図にプロットすると、図６に示すような階段状の濡れ曲線を示す。このような階段状の濡れ曲線を示す原因は、デイウェッティングなどによる場合もあるので、正確なはんだ付け性を判定することが実質的に困難になる。また、その再現性も十分でない。更に、表面導体部２ａのはんだ付け性及び裏面導体部２ｂのはんだ付け性とを別々に識別することも困難である。
【００１９】
本発明は、以上の従来の技術の問題点を解決しようとするものであり、プリント配線板のはんだ付け性を客観的且つ定量的に簡便に評価することが可能なリフローソルダリングテスターを用いた場合に、階段状の濡れ曲線を示さず、しかも表面及び裏面のそれぞれのはんだ付け性を確実に識別できるようにすることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、プリント配線板のはんだ付け性評価用のテストピースとして、絶縁基板の表面一端部と裏面他端部とに、それぞれ表面導体部と裏面導体部とを設けることにより、表面及び裏面のそれぞれのはんだ付け性テストが別々に可能となり、しかも絶縁基板を分割（好ましくは２分割）するための分割線を絶縁基板中央部に設けることによりテストピースを容易に分割でき、更に表裏識別用のマーキング領域を設けることにより分割後のテストピースの表裏の識別が可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２１】
即ち、本発明は、絶縁基板の表面一端部と裏面他端部とに、それぞれ表面導体部及び／又はスルーホールと裏面導体部及び／又はスルーホールとが設けられており、絶縁基板を分割するための分割線が絶縁基板中央部に設けられており、絶縁基板の裏面又は表面に裏面識別用又は表面識別用のマーキング領域が設けられていることを特徴とするプリント配線板のはんだ付け性評価用テストピースを提供する。
【００２２】
また、本発明は、上述のはんだ付け性評価用テストピースが、プリント配線板のはんだ付け性を代表し得る位置に、はんだ付け性評価用テストクーポンとして分離可能に設けられているプリント配線板を提供する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明のはんだ付け性評価用テストピースの裏面方向から見た斜視図である。このテストピース１０は、絶縁基板１の表面の片側端部に表面導体部２ａが設けられ、裏面の他側端部には裏面導体部２ｂが設けられた構造を有する。このように、表面導体部２ａと裏面導体部２ｂとを分離して設けることにより、表裏の表面状態のバラツキによる階段状の濡れ現象を防止することができ、より安定性、再現性、実用性の高い定量的なデータが得られる。
【００２５】
表面導体部２ａ及び裏面導体部２ｂの形成は、通常のプリント配線板の製法（サブトラクティブ法、アディティブ法等）により行うことができる。
【００２６】
また、このテストピース１０には、絶縁基板１を２分割するための分割線Ｌが絶縁基板１のほぼ中央部に設けられている。分割線Ｌに沿ってテストピース１０を、特別な装置等を使用することなく容易に分割することができる。分割したテストピース１０は、プリント配線板の表面と裏面の導体部２ａ及び２ｂのはんだ付け性並びに表面処理状態を評価するための１対のテストピースとなる。
【００２７】
分割線Ｌは、図１及び後述する図２に示すようにＶカットラインでもよく、ミシン目でもよい。ここで、Ｖカットラインはカッティングマシンで形成することができ、また、ミシン目はＮＣドリル又は金型プレス等で形成することができる。
【００２８】
また、このテストピース１０において、絶縁基板１の片面には表裏面識別用のマーキング領域３ａ（例えば銅箔パターン）、３ｂ（ピット）等が設けられているが、これらに限られるものではない。即ち、マーキング領域は、テストピース１０を二分割した際に、二つのテストピース片の区別がつくように設ければよい。従って、マーキング領域３ａ及び３ｂの両方を同時に設ける必要もなく、いずれか一方のみを設けてもよい。
【００２９】
このようなマーキング領域は、銅箔を点状にパターン化する方法、機械的加工による方法（キズやピット等）により形成することができる。
【００３０】
本発明のはんだ付け性評価用テストピース１０は、図２（ａ）（平面図）及び図２（ｂ）（断面図）に示すように、表面導体部２ａと裏面導体部２ｂとの間にスルーホールＴｈを設けてもよい。この場合、テストピースの片端のみにスルーホールＴｈを設けてもよい。また、テストピースの両端のそれぞれに２つ以上のスルーホールＴｈを設けてもよいし、表面導体部２ａ及び裏面導体部２ｂは必ずしも形成しなくてもよい。
【００３１】
なお、安定性及び再現性の良好なデータを得るためには片端のスルーホールは１つが望ましく、表面導体部を形成しない方が望ましい。また、片端にスルーホールだけを設け、他端には表面導体部もしくは裏面導体部だけを設けてもよい。
【００３２】
本発明のはんだ付け性評価用テストピース１０のはんだ付け性評価結果を、実際のプリント配線板のはんだ付け性評価結果に再現性よく一致させるためには、プリント配線板のはんだ付け性を代表し得る位置（例えば、中央部、四隅、対辺、対角線の位置等）に、本発明のはんだ付け性評価用テストピース１０をテストクーポンとして分離可能に設けることが好ましい。これにより、実際のプリント配線板の表面処理と同一の処理が施されたテストクーポンを得ることができる。従って、このテストクーポンのはんだ付け性を評価すると、実質的にプリント配線板のはんだ付け性及びその分布を非破壊検査で評価していることになる。
【００３３】
ここで、プリント配線板のはんだ付け性を代表し得る位置としては、図３（ａ）の４枚集合のプリント配線板に示すように、アッセンブリ時に切除されてしまう“捨てプリント配線板領域”Ｒを挙げることができる。
【００３４】
また、捨てプリント配線板領域Ｒが存在しないプリント配線板の場合には、その周縁部や中央にはんだ付け性評価用テストピース１０をテストクーポンとしてを分離可能に組み込めばよい。捨てプリント配線板領域のないプリント配線板にあっては、プリント配線板の空きスペース（グランド部分等）にはんだ付け性評価用テストクーポンを設置してもよい。空きスペースもないプリント配線板にあっては、テストクーポン設置エリアを別に設けてもよい。
【００３５】
プリント配線板に分離可能にはんだ付け性評価用テストピース１０を設ける方法としては、図３（ａ）のＡ領域の部分拡大断面図である図３（ｂ）に示すように、捨てプリント配線板領域Ｒとプリント配線板Ｐとの境界線であるカットラインＣＬをＶカットラインＶＬとしたり、図３（ａ）のＢ領域の部分拡大平面図である図３（ｃ）に示すように、ミシン目Ｍとしたりすることが挙げられる。また、図３（ａ）のＣ領域の部分拡大平面図である図３（ｄ）に示すように、一部に捨てプリント配線板領域Ｒと連続したホールド領域Ｈを設けつつ周囲に溝Ｇを設けてもよい。ここで、溝Ｇは、ＮＣルーター加工又は金型プレスでプリント配線板を加工（外形加工、穿孔工程）する時に同時に形成することができる。作業性を考慮すると図３（ｄ）の態様が望ましい。
【００３６】
以上説明した本発明のはんだ付け性評価用テストピースは、図５に示すようなリフローソルダリングテスターのテストサンプルとして非常に適している。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のはんだ付け性評価用テストピースによれば、はんだ付け性を客観的且つ定量的に簡便に評価することが可能なリフローソルダリングテスターを用いた場合に、階段状の濡れ曲線を示さず、しかもプリント配線板の表面及び裏面のそれぞれのはんだ付け性を確実に識別できる。
【００３８】
また、本発明のはんだ付け性評価用テストピースをはんだ付け性評価用テストクーポンとして備えたプリント配線板によれば、実工程でプリント配線板にはんだ付けを行う前に、はんだ付け性を定量評価することができる。従って、プリント配線板の受け入れ検査や保管状態（保管後の劣化）の検査が実施可能で、回路実装工程でのはんだ付け不良の発生を未然に防ぐことができる。また、プリント配線板の回路実装工程においてはんだ付け不良が発生した場合、不良の原因の所在（即ち、プリント配線板なのか、部品なのか、はんだなのか、ポストフラックスなのか、はんだ付け工程（プロセス）なのか）を容易に識別できる。しかも、プリント配線板表面処理剤の開発過程及びプリント配線板の製造工場、めっき工場での品質性能チェック及び工程管理や出荷検査が簡便に実施できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のはんだ付け性評価用テストピースの下方斜視図である。
【図２】本発明の別の態様のはんだ付け性評価用テストピースの平面図（同図（ａ））、及びその断面図（同図（ｂ））である。
【図３】本発明のはんだ付け性評価用テストピースがテストクーポンとして設けられたプリント配線板の平面図（同図（ａ））、そのＡ領域の部分拡大断面図（同図（ｂ））、そのＢ領域の部分拡大平面図（同図（ｃ））及びそのＣ領域の部分拡大平面図（同図（ｄ））である。
【図４】従来のはんだ付け性評価用テストピースの断面図である。
【図５】リフローソルダリングテスターの概要図である。
【図６】従来のはんだ付け性評価用テストピースを使用した場合に得られるはんだ濡れ曲線図である。
【符号の説明】
１  絶縁基板、２ａ  表面導体部、２ｂ  裏面導体部、３ａ，３ｂ  マーキング領域、１０  はんだ付け性評価用テストピース、Ｌ  分割線、ＣＬ  カッティングライン、Ｐ  プリント配線板、Ｒ  捨てプリント配線板領域、Ｔｈ  スルーホール
【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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