プリント配線板とその製造方法

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【発明の名称】	プリント配線板とその製造方法
【発明者】	【氏名】宮寺一恵【住所又は居所】群馬県伊勢崎市柴町今井２３６日本シイエムケイ株式会社内【氏名】塚田依男【住所又は居所】群馬県伊勢崎市柴町今井２３６日本シイエムケイ株式会社内【氏名】吉井昇【住所又は居所】群馬県伊勢崎市柴町今井２３６日本シイエムケイ株式会社内【氏名】森永雅俊【住所又は居所】群馬県伊勢崎市柴町今井２３６日本シイエムケイ株式会社内【氏名】柏葉証【住所又は居所】群馬県伊勢崎市柴町今井２３６日本シイエムケイ株式会社内
【要約】	【課題】鉛フリーはんだで電子部品を実装する場合においても、実装不良等の不具合が発生することのないプリント配線板の提供。【解決手段】鉛フリーはんだで電子部品を実装するプリント配線板であって、当該プリント配線板の含水率を０．２重量％以下とした。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛フリーはんだで電子部品を実装するプリント配線板であって、当該プリント配線板の含水率が、０．２重量％以下であることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
鉛フリーはんだで電子部品を実装するプリント配線板の製造方法であって、当該電子部品の実装前に、プリント配線板を脱湿処理して含水率を０．２重量％以下とすることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項３】
当該脱湿処理が、配線パターン表面に表面処理膜を形成した後、ベーキング処理して行なうものであることを特徴とする請求項２記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項４】
当該脱湿処理が、常温の真空乾燥処理であることを特徴とする請求項２記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項５】
当該常温の真空乾燥処理を、還元ガス雰囲気内で行なうことを特徴とする請求項４記載のプリント配線板の製造方法。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛フリーはんだ処理等の高温処理によって発生する、電子部品の実装不良や層間剥離等の不具合を防止できるプリント配線板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品のはんだ付け等の高温処理時に問題となるものとして、プリント配線板の絶縁層に含まれている水分の膨張による電子部品の実装不良（パッド浮等）や、導体と絶縁層との界面剥離等が挙げられ、特に、吸湿し易いビルドアップ多層プリント配線板やフレキシブル基板（リジッドフレキ基板も含む）等においては、その脱湿手段が重要な要素となっている。
【０００３】
このような問題を解決する手段として、導体面積の大きい電源及びグランド層にメッシュ状の開口部を設け、はんだ付け等の高温処理時に膨張した水分を当該開口部を通して外部に放出することによって、当該電源やグランド層と、隣接する絶縁層との界面剥離等の発生を防止する方法が既に知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、上記した吸湿し易いビルドアップ多層プリント配線板やフレキシブル基板等においては、電子部品を実装する前にベーキング処理を行ない、予めプリント配線板の含水率（ここでいう含水率とは、プリント配線板の重量に対する含水量の割合）を下げておくという手段も知られている。
【０００５】
しかし近年では、電子部品の実装に鉛フリーはんだが使用されるようになり、当該鉛フリーはんだは、従来使用されていた錫－鉛系はんだと比較して実装温度が高い（例えば、約２４５～２６０℃）ことから、以下のような問題が発生してきた。
【０００６】
まず第一に、錫－鉛系のはんだを使用していたときには、プリント配線板の含水率を０．３重量％程度とすることで上記不具合を回避することができていたので、従来は、吸湿し易いビルドアップ多層プリント配線板やフレキシブル基板等にのみ脱湿処理を行なっていたが、鉛フリーはんだを使用する場合には、当該含水率では上記不具合を回避することができなかった。
【０００７】
第二に、プリント配線板の表面処理として、金めっきやはんだ等を施すものに関しては、実装パッド等の表面が酸化することがないため、ベーキングによる脱湿処理が可能であるが、プリフラックスを施すものに関しては、実装パッド等の表面が酸化してしまうため、ベーキングによる脱湿処理が不可能であった。
【特許文献１】特開平３－１０８３９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記不具合を解消すべくなされたもので、その目的とするところは、鉛フリーはんだで電子部品を実装する場合においても、実装不良等の不具合が発生することのないプリント配線板とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成すべく請求項１に係る本発明は、鉛フリーはんだで電子部品を実装するプリント配線板であって、当該プリント配線板の含水率が、０．２重量％以下であることを特徴とするプリント配線板である。
【００１０】
これにより、鉛フリーはんだで部品実装を行なった場合においても、電子部品の実装不良や層間剥離等の不具合が発生しないプリント配線板とすることができる。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明は、鉛フリーはんだで電子部品を実装するプリント配線板の製造方法であって、当該電子部品の実装前に、プリント配線板を脱湿処理して含水率を０．２重量％以下とすることを特徴とするプリント配線板である。
【００１２】
これにより、鉛フリーはんだで部品実装を行なった場合においても、電子部品の実装不良や層間剥離等の不具合が発生しないプリント配線板を容易に得ることができる。
【００１３】
また、請求項３に係る本発明は、請求項２に係る発明の脱湿処理を、配線パターン表面に表面処理膜を形成した後、ベーキング処理することにより行なうことを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【００１４】
これにより、実装パッド等の表面を酸化させずに容易に脱湿処理することができる。
【００１５】
また、請求項４に係る本発明は、請求項２に係る発明の脱湿処理を、常温の真空乾燥処理により行なうことを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【００１６】
これにより、表面処理としてプリフラックス処理を施したプリント配線板においても、実装パッド等の表面を酸化させずに容易に脱湿処理をすることができる。
【００１７】
また、請求項５に係る本発明は、請求項４に係る発明の常温の真空乾燥処理を、還元ガス雰囲気内で行なうことを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【００１８】
これにより、長時間放置して、実装パッド等の表面に酸化膜が形成されたプリント配線板に対して、脱湿処理と当該酸化膜の除去を同時に行なうことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明プリント配線板に、鉛フリーはんだを用いて電子部品を実装すれば、従来生じていた、電子部品の実装不良や層間剥離等の不具合の発生を容易に防止することができ、また、本発明の製造方法によれば、上記不具合の発生を防止できるプリント配線板を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態を、図１乃至図３を用いて簡単に説明する。
【００２１】
図１は第一の実施形態で、ベーキング処理により脱湿処理する本発明プリント配線板の製造例を示す概略工程説明図であり、まず、図１（ａ）に示したように、配線パターンやソルダーレジスト等が形成されたプリント配線板の当該ソルダーレジストから露出した配線パターン（実装パッド等）表面に、金めっき膜やはんだ膜の表面処理膜を形成する。
【００２２】
次に、図１（ｂ）に示したように、上記金めっき等が形成されたプリント配線板の外形加工を行なった後、図１（ｃ）に示したように、オーブン等を用いたベーキング処理により、当該プリント配線板の脱湿処理（温度：１２０～１５０℃、時間：１．５～２．５ｈ）を行なって、含水率を０．２重量％以下のプリント配線板を得る。
【００２３】
そして図１（ｄ）に示したように、この得られたプリント配線板に、鉛フリーはんだ（例えば、実装温度が２４５～２６０℃）を用いたリフロー処理（予備加熱：１７５～１８０℃、１２０±１０秒、本加熱：２３０℃以上（ピーク温度２６０℃）、６０±５秒）によって、部品実装を行なう。
【００２４】
このように、配線パターン（実装パッド等）の表面が金めっき膜やはんだ膜で保護されているプリント配線板に対しては、ベーキングによる酸化の懸念がないため、ベーキング処理により、容易に含水率を０．２重量％以下にすることができる。
【００２５】
続いて図２は第二の実施形態で、常温の真空乾燥処理により脱湿処理する本発明プリント配線板の製造例を示す概略工程説明図であり、まず、図２（ａ）に示したように、配線パターンやソルダーレジスト等が形成されたプリント配線板の外形加工を行なった後、図２（ｂ）に示したように当該プリント配線板にプリフラックス処理を施す。
【００２６】
次に、図２（ｃ）に示したように、常温の真空乾燥処理（真空度：０．１MPa以下、処理時間：０．５～１６時間）を行なって、含水率を０．２重量％以下のプリント配線板を得る。
【００２７】
そして図２（ｄ）に示したように、この得られたプリント配線板に、鉛フリーはんだ（例えば、実装温度が２４５～２６０℃）を用いたリフロー処理（予備加熱：１７５～１８０℃、１２０±１０秒、本加熱：２３０℃以上（ピーク温度２６０℃）、６０±５秒）によって、部品実装を行なう。
【００２８】
このように、プリフラックス処理を施したプリント配線板に対しては、脱湿処理として常温の真空乾燥処理を用いることにより、実装パッド等の表面を酸化させることなく、容易に含水率を０．２重量％以下にすることができる。
【００２９】
図３は、常温の真空乾燥処理を還元ガス雰囲気内で行なう場合の本発明プリント配線板の製造例を示す概略工程説明図であり、図３（ｃ）に示したように、常温の真空乾燥処理を還元ガス雰囲気内で行なう以外は図２と基本的に同一である。
【００３０】
このように、還元ガス雰囲気内で常温の真空乾燥処理を行なうことにより、脱湿処理と同時に酸化膜を除去することができるので、プリフラックス処理したプリント配線板を長期間自然放置したことによって、実装パッド等の表面が酸化してしまった場合等に特に有利である。
【００３１】
試験例１
絶縁層がＦＲ－４からなる４層プリント配線板（以降これをサンプル１と呼ぶこととする）と、ＳＥＭ－３からなる両面（２層）プリント配線板（以降これをサンプル２と呼ぶこととする）を用いて、含水率による不具合発生状況を試験観察した。
【００３２】
まず、上記サンプル１、２をベーキング処理（温度：１２０℃、処理時間：２時間）して絶対乾燥状態（含水率０重量％）とし、次いで、当該絶対乾燥状態のサンプルに対して加湿処理（温度：４０℃、湿度：９０％）を行なうことによって、各サンプルで含水率が０．２重量％（７日間の加湿処理）のものと０．３重量％（３０日間の加湿処理）のものを用意した。
【００３３】
次いで、０時間、２４時間、４８時間、９６時間常温放置（温度：２５℃、湿度：６０％）した各含水率のサンプル１、２に対してリフロー処理（予備加熱：１８０℃、１２５秒、本加熱：２３０℃以上（ピーク温度２６０℃）、６０秒）を行ない、層間剥離（デラミネーション）やミーズリング等の不具合発生状況を観察した。この結果は表１のとおりであった。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表１の結果から分かるように、サンプル１、２とも、含水率が０．２重量％の場合には不具合が発生せず、含水率が０．３重量％の場合には、いずれのサンプルにおいても不具合が発生することが確認できた。従って、鉛フリーはんだ処理等の高温処理を施す際に、プリント配線板の含水率を少なくとも０．２重量％以下とすることによって、上記不具合の発生を防止することが確認できた。
【００３６】
試験例２
プリフラックス処理後、上記試験例１と同様の加湿処理を行なって、含水率を０．３重量％とし、次いで、上記試験例１と同様のリフロー処理を行なって、強制的に実装パッドを酸化させたサンプルに対して、還元ガス雰囲気内（ガス種：Ａｒ－Ｈ₂ガス（Ａｒ：９５％、Ｈ₂：５％）、ガス圧力：１Ｌ／min）で、常温の真空乾燥処理（真空度：０．１MPa、処理時間：１６時間）を行なった。その結果、含水率が０．１８重量％で、且つ実装パッド上での共晶はんだの濡れ広がり性が良好であることが確認できた。従って、当該処理にて脱湿処理と同時に酸化膜も除去されたことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】脱湿処理をベーキング処理で行なう本発明プリント配線板の製造例を示す概略工程説明図。
【図２】脱湿処理を常温の真空乾燥処理で行なう本発明プリント配線板の製造例を示す概略工程説明図。
【図３】還元ガス雰囲気内で常温の真空乾燥処理を行なう本発明プリント配線板の製造例を示す概略工程説明図。

【出願人】	【識別番号】０００２２８８３３【氏名又は名称】日本シイエムケイ株式会社【住所又は居所】東京都新宿区西新宿六丁目５番１号
【出願日】	平成１６年３月８日（２００４．３．８）
【代理人】	【識別番号】１１０００００８４【氏名又は名称】特許業務法人アルガ特許事務所【識別番号】１０００６８７００【弁理士】【氏名又は名称】有賀三幸【識別番号】１０００７７５６２【弁理士】【氏名又は名称】高野登志雄【識別番号】１０００９６７３６【弁理士】【氏名又は名称】中嶋俊夫【識別番号】１０００８９０４８【弁理士】【氏名又は名称】浅野康隆【識別番号】１００１０１３１７【弁理士】【氏名又は名称】的場ひろみ【識別番号】１００１１７１５６【弁理士】【氏名又は名称】村田正樹【識別番号】１００１１１０２８【弁理士】【氏名又は名称】山本博人
【公開番号】	特開２００５－２５２１２０（Ｐ２００５－２５２１２０Ａ）
【公開日】	平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願番号】	特願２００４－６３３８９（Ｐ２００４－６３３８９）