JP5645248B2 - プリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法、そのダム及びプリント配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路（ＩＣ）などが搭載されるプリント配線基板（ＰＷＢ，ＰＣＢ等と略記されることがある。）上に、溶融ハンダ等の流体を堰き止めるダムを形成する方法、プリント配線基板上に流体を堰き止めるために設けられるダム及び該表面にダムを有するプリント配線基板に関し、特にプリント配線基板上に印刷するランド等の印刷回路をハンダ等の導体で形成する工程において、該導体を溶融した溶融導体を所定領域に正確に形成するのに有用なプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法、プリント配線基板上流体堰き止め用ダム及びプリント配線基板に関する。

プリント配線基板上にハンダ製のランド等の導体を印刷する工程では、溶融したハンダを所定領域に溜めるダム（ソルダダムとも称される。）をプリント配線基板の表面に形成することが行われている。

例えば、特許文献１（特開平９−２３２７４１）には、その段落０００２，０００３に、ソルダレジストにより各種のソルダダムを形成する方法が記載されている。この特許文献１に記載のソルダダム形成方法では、レジストインクを基板に印刷し、印刷したレジストインクをＵＶ硬化又は熱硬化する方法や、感光性のレジストインクを用い、印刷した感光性レジストインクに露光および現像の処理を施す方法で、ソルダレジストを基板上に形成し、このソルダレジストで以ってソルダダムとする。

また、特許文献２（特開平５−９０７３１）には、基板本体（２）にレーザスクライブ加工によりランド（３）の高さより高いバリ（４）を形成し、ハンダリフロー工程において、ランド（３）上のハンダクリーム（８ａ）が溶融して流れ出しても、流れ出したハンダ（８）をバリ（４）により堰き止めることにより、ハンダブリッジの発生を抑制する構造が記載されている。

特開平９−２３２７４１公報 特開平５−９０７３１公報

前述の特許文献１に記載のソルダダムを形成する方法は印刷技術により印刷したソルダレジストで以ってソルダダムを形成するので、そのソルダダムの形および位置は正確でない。

図７は、ソルダレジストで以って形成したソルダダムと、そのソルダダムの内側にランドを形成する手順を示す図である。図７（Ａ）−（Ｄ）は、基板面に垂直な面を示す断面図である。図７（Ａ）は、基板Ｃに環状のソルダレジストでなるソルダダムＤ１及びＤ２を形成した状態を示す。図７（Ｂ）は、そのソルダダムＤ１にハンダペーストＢ１を塗布し、ソルダダムＤ２にハンダペーストＢ２を塗布した状態を示す。また図７（Ｃ）は、ハンダリフロー工程で、ハンダペーストＢ１及びＢ２を加熱し、ハンダを溶融し、続いて溶融したハンダを冷却してランドＢ１'及びＢ２'を形成した状態を示す。図７（Ａ）−（Ｃ）に示すソルダダムＤ１及びＤ２は、全周で高さが均一であるので、ソルダダムＤ１及びＤ２内に一定量が供給されたハンダペーストＢ１及びＢ２は、ハンダリフロー工程で溶融されたときにも、夫々ソルダダムＤ１及びＤ２内に保持され、溶融ハンダがソルダダムＤ１又はＤ２を超えて、外へ流れ出すことはない。

しかしながら、図７（Ｄ）に示すように、ソルダダムＤ１又はＤ２の高さが不均一であり、一部に正規の高さより低い箇所があると、ソルダダムＤ１及びＤ２内に供給されたハンダペーストＢ１及びＢ２が所定の一定量であったとしても、その低い箇所からハンダが流れ出し、ランドＢ１'及びＢ２'は互いに接触し、いわゆるハンダショートが発生する。また、ハンダの一部が流れ出すと、ソルダダムＤ１又はＤ２内のハンダが不均一になる。更に、ソルダダムＤ１又はＤ２の位置が所定の位置からずれると、プリント配線基板における配線に誤りが生じる恐れがある。その上、ソルダダムＤ１又はＤ２の形が正確でないときは、ソルダダムＤ１又はＤ２内のハンダ量が不均一になるし、プリント配線基板における配線に誤りが生じる恐れが生じる。

他方、特許文献２に開示された構造は、基板本体（２）にレーザスクライブ加工によりランド（３）の高さより高いバリ（４）を形成し、ハンダリフロー工程において、ランド（３）上のハンダクリーム（８ａ）が溶融して流れ出しても、流れ出したハンダ（８）をバリ（４）により堰き止めることにより、ハンダブリッジの発生を抑制する構造である。この特許文献２に開示された構造では、バリ（４）は隣接するランド（３）の間にのみ形成されるので、ランドの作成のためのソルダダムとしては利用できないし、ランドとなるべき領域を環状にバリ（４）で取り囲んだとしても、バリ（４）の高さを超える厚みのランドを作ることはできない。

（本発明の目的）
そこで、本発明は、形および位置の正確なランド等の導電体をプリント配線基板に容易に確実に形成でき、ハンダブリッジができ難いプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法、プリント配線基板上流体堰き止め用ダム及びプリント配線基板の提供を目的とする。

前述の課題を解決するため、本発明によるプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法、プリント配線基板上流体堰き止め用ダム及びプリント配線基板は、次のような特徴的な構成を採用している。

（１）本発明によるプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法は、表面に金の膜が形成されたプリント配線基板に所定パワーのレーザビームを照射することにより、該レーザビームが照射された領域を、溶融したハンダ又は樹脂でなる流体を弾き、該流体を堰き止めるダムとすることを特徴とする。
（２）本発明によるプリント配線基板上流体堰き止め用ダムは、表面に金の膜が形成されたプリント配線基板上において溶融したハンダ又は樹脂でなる流体を弾き、該流体を堰き止めるために該プリント配線基板上に形成されたダムであって、所定パワーのレーザビームの照射により改質された前記プリント配線基板上の領域であることを特徴とする。
（３）また、本発明によるプリント配線基板は、表面に金の膜が形成されたプリント配線基板上において溶融したハンダ又は樹脂でなる流体を弾き、該流体を堰き止めるダムを備えるプリント配線基板であって、所定パワーのレーザビームの照射により改質された前記表面上の領域が前記ダムであることを特徴とする。

本発明によれば、形および位置の正確なランド等の導電体をプリント配線基板に容易に確実に形成でき、ハンダショートが出来難いプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法、プリント配線基板上流体堰き止め用ダム及びプリント配線基板を提供できる。

本発明の一実施形態であるプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法により、その流体堰き止め用ダムを形成したプリント配線基板にランドを設ける工程を示す図である。 ランドが設けられた図１のプリント配線基板の平面図である。 プリント配線基板に溶融ハンダ堰き止め用ダムを形成する図１（Ａ）の工程の前であって、かつレーザビームを照射する前に、モノクロで撮影したプリント配線基板の顕微鏡写真である。 プリント配線基板に溶融ハンダ堰き止め用ダムを形成する図１（Ａ）の工程の前であって、かつレーザビームを照射する前に、カラーで撮影したプリント配線基板の顕微鏡写真である。 レーザビームを照射し、溶融ハンダ堰き止め用ダムを形成したプリント配線基板（図１（Ａ）、図２）をモノクロで撮影したプリント配線基板の顕微鏡写真である。 レーザビームを照射し、溶融ハンダ堰き止め用ダムを形成したプリント配線基板（図１（Ａ）、図２）をカラーで撮影したプリント配線基板の顕微鏡写真である。 ソルダレジストで以って形成したソルダダムと、そのソルダダムの内側にランドを形成する手順を示す図である。

以下、本発明によるプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法、プリント配線基板上流体堰き止め用ダム及びプリント配線基板の好適な実施形態について添付図を参照して説明する。

（本発明の特徴）
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明によるプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法の特徴についてその概要をまず説明する。本発明のプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法は、表面に金の膜が形成されたプリント配線基板に所定パワーのレーザビームを照射することにより、該レーザビームが照射された領域を、溶融したハンダ又は樹脂でなる流体を弾き、該流体を堰き止めるダムとすることを特徴とする。

図１は、本発明の一実施形態であるプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法により、流体堰き止め用ダム（特許文献１におけるソルダダムに相当）を形成したプリント配線基板にランドを設ける工程を示す図である。図２は、図１（Ｃ）に示す状態のプリント配線基板の平面図である。以下では、本発明のプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法の一実施例を中心に説明しながら、本発明のプリント配線基板上流体堰き止め用ダム及びプリント配線基板の一実施形態も併せて説明する。

図１（Ａ）は、レーザビームを照射し、溶融ハンダ堰き止め用ダム（以下、単に「ダム」と称する。）Ｄ１，Ｄ２を形成した状態のプリント配線基板Ｃを示す断面図である。図１（Ｂ）は、ダムＤ１，Ｄ２にハンダペーストＢ１，Ｂ２を塗布した状態のプリント配線基板Ｃを示す断面図である。図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）の状態のプリント配線基板Ｃをハンダリフロー工程において高温に環境に置くことにより、ハンダペーストＢ１，Ｂ２を溶融し、ダムＤ１，Ｄ２の内側を溶融ハンダＢ１'，Ｂ２'とした状態のプリント配線基板Ｃを示す断面図である。 図１（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は、図２におけるＸ−Ｙ線で切断し、矢印方向に見た断面図である。溶融ハンダＢ１'，Ｂ２'は冷却されて、ランドとなる。

本実施の形態におけるプリント配線基板Ｃは、アルミ基板に絶縁膜をコーティングしてなる金属基板の表面に銅箔を張り、その銅箔にニッケルを１μｍ（ミクロン）の厚さにメッキし、更にニッケルメッキの上に金を０．０１μｍの厚さにメッキしてなる。

そのプリント配線基板ＣにダムＤ１，Ｄ２を形成するために、本実施の形態ではレーザビームをプリント配線基板Ｃに照射する。レーザビームは、ＹＡＧレーザにより出力し、そのパワーは３０KWatt（キロワット）である。レーザビームの直径Φは２０μｍ、レーザビームの移動速度は５０ｍｍ／秒である。

図３及び図４は、プリント配線基板ＣにダムＤ１，Ｄ２を形成する図１（Ａ）の工程の前であって、かつレーザビームを照射する前に、モノクロ及びカラーで夫々撮影したプリント配線基板Ｃの顕微鏡写真である。また、図５及び図６は、レーザビームを照射し、ダムＤ１を形成したプリント配線基板（図１（Ａ）、図２）をモノクロ及びカラーで夫々で撮影したプリント配線基板の顕微鏡写真である。図５では、ダムＤ１は、周りより濃いグレーで現れている正方形の枠領域である。図６では、ダムＤ１は、周りの金色より濃く、茶色がかった色彩の正方形の枠領域である。図１及び図２では、作図の容易化のために、ダムＤ１の幅は、図５及び図６に撮影されているダムＤ１の幅より広く描いてある。ダムＤ１の平面形は、1辺１０ｍｍの正方形である。

図１及び図２に表してあるように、ダムＤ１は、盛り上り部ａ，ｃと窪み部ｂとでなる。上述のレーザビームの照射により、プリント配線基板Ｃの表面は、レーザビームが直接に照射された領域ｂで約２μｍ窪み、その領域ｂの両側領域ａ及びｃで約２μｍ盛り上がる。図１（Ａ）における領域ａ，ｂ及びｃ各々の幅はほぼ等しく、ａ，ｂ及びｃ全体の幅は３μｍ〜８μｍである。レーザビームの照射を受けたプリント配線基板Ｃの表面の金メッキ層には、このように凹凸ができると同時に、金メッキ層の顕微鏡写真において色彩が変化する。色彩が濃く、褐色がかった領域は、溶融ハンダを弾き、その領域にはハンダは付かない。金メッキがレーザビームの照射を受けることにより、金メッキの結晶構造が変化したものと思われる。ダムＤ２もダムＤ１と全く同様に形成する。

このように、溶融ハンダを弾く性質をもつダムＤ１，Ｄ２を図１（Ａ）のように形成し、続いてダムＤ１，Ｄ２で囲まれた正方形の領域にハンダペーストＢ１，Ｂ２を塗布し図１（Ｂ）、ハンダペーストＢ１，Ｂ２を塗布したプリント配線基板Ｃをハンダリフロー工程により高温環境に置き、ハンダペーストＢ１，Ｂ２を溶融し、溶融ハンダＢ１'，Ｂ２'とし図１（Ｃ）、溶融ハンダＢ１'，Ｂ２'を常温に戻し、溶融ハンダＢ１'，Ｂ２'を固体化して、両者を夫々ランドとする。

本実施の形態においては、ダムＤ１，Ｄ２はレーザビームの照射により形成するので、その形、高さ、大きさ（平面形の縦横の寸法）及び位置が正確であり、またレーザビームのビーム径、パワー、移動速度は正確に制御できるので、ダムＤ１，Ｄ２の高さは均一であり、更にダムＤ１，Ｄ２における溶融ハンダを弾く性質も均一である。ダムＤ１，Ｄ２は、溶融ハンダを弾くので、図１（Ｃ）に示すように、内側の溶融ハンダＢ１'，Ｂ２'の高さをダムＤ１，Ｄ２の高さより高くすることができる。ダムＤ１，Ｄ２の形、高さ、大きさ及び位置が正確であり、ダムＤ１，Ｄ２による溶融ハンダを弾く性質も均一である。そこで、ダムＤ１，Ｄ２内に塗布するハンダペーストの量を正確にでき、またダムＤ１，Ｄ２の内側に形成するランドは、形、厚み（高さ）、大きさ（平面形の縦横の寸法）及び位置を正確にすることができる。したがって、本実施の形態によれば、規格に適合したランドを容易に、高い信頼性でもって、形成することができる。

以上には実施形態を挙げ、本発明を具体的に説明したが、本発明はこの実施形態に限られないことは勿論である。例えば、上述の実施の形態では、ハンダでなるランドをプリント配線基板Ｃに形成する方法を詳述したが、本発明は、ハンダに代えて、金属粉を粘性のあるプラスチックに混入してなる導電性プラスチックで以ってプリント配線基板に導体を形成する工程にも適用できる。また、上述の実施の形態では、ハンダペーストＢ１，Ｂ２をダムＤ１，Ｄ２の内側に塗布したが（図１（Ｂ））、ハンダペーストを塗布する代わりに、板状のハンダペレットを用い、ハンダペレットをダムＤ１，Ｄ２の内側に嵌め、リフローによりハンダペレットを溶融し、溶融ハンダＢ１'，Ｂ２' （図１（Ｃ））としても、本発明は実施できる。

また、上述の実施の形態は、ランドをプリント配線基板Ｃに形成する方法であったが、ランドに限らず、プリント配線基板上に形成する配線その他の導体の形成にも、本発明は適用できる。また、上述の実施の形態は、レーザビームのパワー、ビーム径、ビームを移動させる速度を具体的に示したが、これらは一例であり、プリント配線基板上の金製の膜・箔にレーザビームを照射することにより、レーザビームで照射した領域の金製の膜・箔の表面に溶融ハンダ等の流体を弾く性質を与えることにより、該流体を堰き止めるダムを形成する方法、その方法により形成したダム及び該ダムを有するプリント配線基板に本発明は適用される。

ａ，ｃ 溶融ハンダ堰き止め用ダムにおける盛り上り部
ｂ 溶融ハンダ堰き止め用ダムにおける窪み部
Ｂ１，Ｂ２ ハンダペースト
Ｂ１'，Ｂ２' 溶融ハンダ
Ｃ プリント配線基板
Ｄ１，Ｄ２ 溶融ハンダ堰き止め用ダム

Claims (6)

1. 表面に金の膜が形成されたプリント配線基板の上に線状に、該金の膜と比較して濃い色を呈させるように所定パワーのレーザビームを照射することにより、
   該レーザビームが照射された領域と隣接する両側領域において、盛り上がる形状を有しつつ、溶融したハンダ又は樹脂でなる流体を弾くように改質されたダムを形成し、
   前記ダムは、前記流体を弾き、該流体を堰き止め、
   前記ダムの高さは、前記ダム内に溜められる前記流体の高さよりも低い
   ことを特徴とするプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法。
2. 前記レーザビームが照射された領域の両側における所定幅の範囲を該所定幅の範囲の外側領域より盛り上げ、該所定幅の範囲を前記ダムとすることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板上流体堰き止め用ダム形成方法。
3. 表面に金の膜が形成されたプリント配線基板上において溶融したハンダ又は樹脂でなる流体を堰き止めるために該プリント配線基板上に形成されたダムであって、
   前記ダムは、前記金の膜と比較して濃い色を呈するように所定パワーのレーザビームを線状に照射することにより改質された前記プリント配線基板上の領域であり、
   前記ダムは、該レーザビームが照射された領域と隣接する両側領域において、盛り上がる形状を有しつつ、前記流体を弾くように改質されており、
   前記ダムは、前記流体を弾き、前記流体を堰き止め、
   前記ダムの高さは、前記ダム内に溜められる前記流体の高さよりも低い
   ことを特徴とするプリント配線基板上流体堰き止め用ダム。
4. 前記レーザビームが照射された領域の両側における所定幅の範囲を該所定幅の範囲の外側領域より盛り上げ、該所定幅の範囲が前記改質領域であることを特徴とする請求項３に記載のプリント配線基板上流体堰き止め用ダム。
5. 表面に金の膜が形成されたプリント配線基板上において溶融したハンダ又は樹脂でなる流体を堰き止めるダムを備えるプリント配線基板であって、
   前記ダムは、前記金の膜と比較して濃い色を呈するように所定パワーのレーザビームを線状に照射することにより改質された前記表面上の領域であり、
   前記ダムは、該レーザビームが照射された領域と隣接する両側領域において、盛り上がる形状を有しつつ、前記流体を弾くように改質されており、
   前記ダムは、前記流体を弾き、前記流体を堰き止め、
   前記ダムの高さは、該ダム内に溜められる前記流体の高さよりも低い
   ことを特徴とするプリント配線基板。
6. 前記レーザビームが照射された領域の両側における所定幅の範囲を該所定幅の範囲の外側領域より盛り上げ、該所定幅の範囲を前記ダムとすることを特徴とする請求項５に記載のプリント配線基板。