布线板、电子器件和电子元件的安装方法技术

本发明专利技术提供一种布线板、电子器件和电子元件的安装方法，即使使用无铅焊锡，也能以低成本防止焊盘剥离。该布线板具有：基板１１，具有通孔１２；第一导电膜１３，覆盖通孔１２的内表面；焊盘１５，由形成在基板１１表面上通孔１２的开口周围，并且与第一导电膜１３连接的第二导电膜构成；电路布线１６，形成在基板１１表面，并且与焊盘１５连接；保护膜１７，覆盖电路布线１６；以及被覆材料１８，覆盖焊盘１５的外周边缘１５Ａ的至少一部分。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种布线板及使用该布线板的电子器件，特别是涉及一种使用无铅焊锡来安装电子元件的布线板及使用该布线板的电子器件。此外，本专利技术涉及一种电子元件安装方法，特别是涉及一种使用无铅焊锡在布线板上安装电子元件的电子元件安装方法。
技术介绍
以下参照图19，对现有的布线板的一个构成例进行说明。在图19所示的现有布线板110A中，使用镀铜膜叠层基板11。该镀铜膜叠层基板11是将环氧树脂、苯酚树脂等渗入纸基体材料、玻璃基体材料或聚酯纤维基体材料等中，形成绝缘板，然后对铜箔进行加压加热处理并将其贴在该绝缘板的表面上而形成的。在镀铜膜叠层基板11的规定位置上形成通孔12。通孔12的内表面被与镀铜膜叠层基板11表面的铜箔连接的导电膜(第一导电膜)13覆盖。该导电膜13是例如在向通孔12的内表面添加催化剂之后，通过无电解镀铜工艺进行基底电镀，然后在其上电解镀铜而形成的。以下，将被导电膜13覆盖的通孔12称为通孔14。镀铜膜叠层基板11表面的铜箔被腐蚀，在通孔14开口周围形成圆形焊盘(land)(第二导电膜)15，以及与该焊盘15连接的电路布线16。焊盘15和电路布线16形成在基板11的两个表面，但有时也形成在基板11的一个表面上。关于焊盘15，近年来随着高密度化安装，在能确保最低限度的接合强度的范围内，尽可能地小地形成。镀铜膜叠层基板11表面的电路布线16等焊盘15以外的部分，被阻焊层(solder resistor)17覆盖。该阻焊层17起到保护膜的作用，保护涂覆焊锡的焊盘15以外的部分不被涂覆铅锡焊料31，它是在印刷涂覆焊锡膏(paste)之后，通过感光而形成的。其中，为了尽量不妨碍铅锡焊料31的焊脚(fillet)31A的形成，阻焊层17不覆盖焊盘15而形成。从电子元件20的壳体21引出的引线(导电部件)22插入上述构成的布线板110A的通孔14内，在该状态下，通过铅锡焊料31使引线22与通孔14接合。现在，作为铅锡焊料31，大多使用锡铅共晶焊料(Sn 63wt％，其余为Pb，以下记为Pb-63Sn)。铅锡焊料31具有缓和由于杂质接合而产生的热膨胀失配(miss match)的应力的作用，所以在电子元件20和布线板110A的接合处一般不会产生连接缺陷。但是，近年来随着环境意识的提高，铅造成的环境污染成为突出的问题，所以用不含铅的无铅焊锡替代铅锡焊料31正在被研究。该无铅焊锡是以锡为主要成分，由银、铜、锌、铋、铟、锑、镍、锗等构成的焊锡。无铅焊锡的熔融温度是190℃～230℃，上述Pb-63Sn的熔融温度高于183℃。由于布线板110A的主材即环氧系列材料的玻化温度为125～140℃，所以当用无铅焊锡替代现在使用的Pb-63Sn时，凝固收缩温度的差变大，涂覆焊锡时膨胀的布线板110A的基板收缩而引起的应力变大。此外，无铅焊锡与Pb-63Sn相比，具有金属的拉伸强度、蠕变强度大，且延伸率小等金属特性，所以不易缓和焊锡涂覆部位的应力。根据上述理由可知，当使用无铅焊锡在现有的布线板110A上安装电子元件20时，经常发生焊盘剥离现象，而这种现象在使用铅锡焊料31时几乎不会发生。当使用无铅焊锡32在现有的布线板110A上进行焊锡涂覆时，如图20(a)的照片所示，焊盘15从布线板110A的基板上剥离，焊盘15成为浮起来的状态。此时，与焊盘15连接的电路布线16也一起被拉起来，从而受到过大的应力。然后，当进行2000cyc反复过热和冷却的温度循环试验，持续地施加热应力时，如图20(b)的照片所示，焊盘15的端部和电路布线16之间的邻接部分发生较大变形，直至断线。由该验证试验可知，如果原封不动地使用发生焊盘剥离的现有布线板110A来制造电子器件，则电子器件的可靠性显著下降。与此相对，在特开2001-332851号公报中记载了一种抑制焊盘剥离的方法。在该公报所记载的现有布线板110B上，如图21所示，用阻焊层117的延伸部分覆盖焊盘15的外周边缘，从而抑制了焊盘剥离。但是，在不是新产品的现有的已有产品中，对于已经出厂的产品，象图19所示的现有布线板110A那样，大多使用没有采取防止焊盘剥离措施的布线板。当这样产品的电子元件发生故障，更换新的电子元件21进行维修时，如果使用无铅焊锡32将新的电子元件21安装在布线板110A，则会发生焊盘剥离，而存在可靠性上的问题。因此，为了抑制焊盘剥离，当对上述已有产品进行维修时，可以考虑废弃没有采取防止焊盘剥离措施的布线板110A，而更换图21所示的现有布线板110B。但是，为了制造新的布线板110B，必须设计用于将成为阻焊层117的焊锡膏印刷涂覆成规定图形的模具，使用该模具来实际地形成阻焊层117，从而增加了成本。并且，由于废弃了没有故障的布线板110A，从而造成了浪费。在制造现有的布线板110B时成本增加的问题，不限于维修已有产品的情况，在制造新产品时也会产生同样的问题。本专利技术就是为了解决上述问题而提出的，其目的是使用无铅焊锡，以低成本制造不产生焊盘剥离的布线板。
技术实现思路
为了实现上述目的，本专利技术的布线板的特征在于，具有覆盖在基板上形成的焊盘外周边缘的至少一部分的被覆材料。焊锡涂覆时膨胀的基板收缩产生的力W和随着无铅焊锡凝固收缩产生的张力T的垂直方向成分Tsinθ(θ是焊脚和焊盘之间形成的角度，即焊脚形成角)作用在焊盘上，当焊盘和基板之间的粘合力＜W+Tsinθ时发生焊盘剥离。通过用被覆材料覆盖焊盘外周边缘，焊锡不会在焊盘上扩散浸润到外周边缘，所以Tsinθ不作用在焊盘和基板之间的粘合力较弱的焊盘外周边缘上，而是作用在粘合力较大的内侧。从而焊盘不易从基板上剥离。此外，通过使用与重新形成图21中的阻焊层117相比能以低成本制造的被覆材料，能以低成本抑制焊盘剥离。其中，被覆材料可以覆盖焊盘外周边缘中与电路布线连接的部分，也可以覆盖与电路布线连接的部分相对的部分。由此，抑制了焊盘和电路布线之间的连接部分的剥离。此外，上述被覆材料可以覆盖焊盘的整个区域，也可以进而覆盖所有通孔的开口。无论哪种情况，由于在焊盘上不形成无铅焊锡的焊脚，所以进一步抑制了焊盘剥离。此外，被覆材料可以由耐热性粘着胶带、耐热性树脂或耐热性硅酮橡胶形成。另一方面，焊盘的形状为圆形、长圆形、多角形、十字形、星形或各种变形。此外，可以还具有在焊盘和电路布线之间的连接处形成的辅助焊盘。通过设置辅助焊盘，可以进一步强化焊盘和电路布线之间的连接。此外，无铅焊锡包括锡锌系列焊锡、锡银系列焊锡或锡铜系列焊锡。此外，本专利技术的电子器件的特征在于，具有覆盖焊盘外周边缘的至少一部分的被覆材料。焊锡涂覆时膨胀的基板收缩产生的力W和随着无铅焊锡凝固收缩产生的张力T的垂直方向成分Tsinθ(θ是焊脚和焊盘之间形成的角度，即焊脚形成角)作用在焊盘上，当焊盘和基板之间的粘合力＜W+Tsinθ时发生焊盘剥离。通过用被覆材料覆盖焊盘外周边缘，焊锡不会在焊盘上扩散浸润到外周边缘，所以Tsinθ不作用在焊盘和基板之间的粘合力较弱的焊盘外周边缘上，而是作用在粘合力较大的内侧。从而焊盘不易从基板上剥离。此外，通过使用与重新形成图21中的阻焊层117相比能以低成本制造的被覆材料，能以低成本抑制焊盘剥离。此外，本专利技术的电子器件的特征在于，从布线板的基板表面伸出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子器件，包括：布线板，该布线板具有：基板，具有通孔；第一导电膜，覆盖上述通孔的内表面；焊盘，由形成在上述基板表面上的上述通孔的开口周围，并且与上述第一导电膜连接的第二导电膜构成；和电路布线，形成在上述基板表面，并且与上述焊盘连 接；以及电子元件，具有在插入上述布线板的上述通孔中的状态下，通过无铅焊锡与上述第一导电膜接合的导电部件，其特征在于，从上述基板表面伸出到外侧的上述导电部件的前端长度为上述焊盘半径的１／２以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：百川裕希，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]