电路基板、使用该电路基板的电子设备和电路基板的分选方法技术

本发明专利技术的电路基板设有用于插入电子元件的引线３的通孔４，并且设有无铅焊锡６安装引线３和焊盘２，保护电路基板１的阻焊剂５覆盖焊盘外周端部２ａ的至少一部分而形成，从而抑制了焊盘剥离。阻焊剂５至少覆盖焊盘外周端部２ａ之内、易受焊锡的热收缩影响的部分而形成。阻焊剂覆盖焊盘外周端部之内、与形成于电路基板上的电路连接一侧或／和与该端部相对一侧的端部而形成。（*该技术在2021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，特别是涉及使用无铅焊锡来安装插入型电子元件的。
技术介绍
以下利用附图说明图15至图18，对现有的电路基板结构进行详细说明。图15是将电子元件安装在电路基板上的焊点的透视图，图16是图15的b-b′的剖视图。如图16所示，现有的电路基板11是对铜箔进行加热加压处理，然后将其贴附在绝缘板上而形成覆铜基板，上述绝缘板是将环氧树脂、酚醛树脂等渗入纸基材和玻璃基材、聚酯纤维基材等中形成的，在形成覆铜基板之后，在该基板的规定位置上形成通孔，在通孔的侧面上添加催化剂之后，通过无电解镀铜进行基底电镀，然后在其上进行电解镀铜而形成导电体，将该导电体和覆铜基板表面的铜膜接合而形成通孔4。然后，通过腐蚀覆铜基板表面上由铜构成的导电膜，从而形成焊盘2。最后，将阻焊剂5印刷涂覆在进行锡焊的焊盘2以外的部分上，使其不粘附铅锡焊料12，然后通过感光而形成电路基板11。此时，阻焊剂5承担保护安装了引线3的焊盘2以外的电路7的作用。如图15所示，在电路基板11上印刷阻焊剂5，使其比焊盘2的面积大，并使阻焊剂5不覆盖焊盘2。这是因为，在利用电子设备钎焊接合中使用最多的铅锡共晶焊料(Sn63wt％，其余为Pb)的锡焊中，如果阻焊剂5覆盖焊盘2，则会妨碍铅锡焊料12的焊脚12a形成。此外，近年来随着安装高密度化，对于焊盘2，在能确保最低限度焊接强度的范围内，尽量得形成小些。因此，使用上述现有的电路基板11制造的电子设备由于具有应力缓和铅锡共晶焊料与杂质接合而产生的热膨胀失配(mismatch)的作用，所以在可靠性上不会有问题。但是，近年来随着环保意识的提高，铅造成的环境污染成为突出的问题，向不含铅的无铅焊锡的转换的研究正在进行。该无铅焊锡以锡为主要成分，由铜、银、锌、铋、铟、锑、镍、锗等构成，与现在在电子设备焊锡接合中使用最多的铅锡共晶焊料(Sn63wt％，其余为Pb，以下记为Pb-63Sn)相比，具有金属的拉伸强度、蠕变强度大、并且延展率小等金属特性。因此，在锡焊部不易由铅焊锡引起应力缓和，并且与铅锡共晶焊料的熔融温度183℃相比，无铅焊锡的熔融温度可以提高到190～230℃。作为现在使用的主要无铅焊锡，有锡锌系列焊锡(以锡锌的共晶成分Sn-9.0wt％Zn为中心，通过改变锌的量，或添加其它元素来改善特性，统称为锡锌系列焊锡，其代表例为Sn-8.0Zn-3.0Bi)、锡铜系列焊锡(以锡铜的共晶成分Sn-0.7wt％Cu为中心，通过改变铜的量，或添加其它元素来改善特性，统称为锡铜系列焊锡，其代表例为Sn-0.7Cu-0.3Ag)和锡银系列焊锡(以锡银的共晶成分Sn-3.5wt％Ag为中心，通过改变银的量，或添加其它元素来改善特性，统称为锡银系列焊锡，其代表例为Sn-3.0Ag-0.5cu、Sn-3.5Ag-0.75Cu)等。上述锡锌系列焊锡具有融点低(190℃左右)的优点，但由于易氧化，所以必须在惰性气氛或真空中进行钎焊，存在作业性差的问题。此外，锡铜系列焊锡和锡银系列焊锡不存在氧化的问题，但锡铜系列焊锡的存在熔融温度高(约230℃)、焊盘易发生剥离的缺点。锡银系列焊锡的熔融点为220℃，比锡铜系列焊锡的低，并且通过添加Bi(铋)，可以使熔融点降至205℃左右。虽然其熔融点随着铋的添加量的增加而下降，但如果增加铋的添加量，则存在焊脚易发生剥离的缺点。另一方面，作为电路基板主要材料的环氧系列材料的玻化温度为125～140℃，当使用锡铅焊料时，凝固收缩温度差变大，从而作用于无铅焊锡的接合部的应力变大。根据该无铅焊锡的金属特性，当使用现有的电路基板11，利用无铅焊锡6进行插装时，容易产生焊盘剥离现象，而这在利用锡铅焊料12时几乎是不发生的。以下利用附图，对发生焊盘剥离的实例进行详细说明。图17是示意地表示焊盘剥离的发生状态的剖视图。图18是表示在验证实验中确认的发生了焊盘剥离现象的图，是图17的B部分(左右反转)的剖面照片。如图17所示，当使用现有的电路基板11进行无铅焊锡6的钎焊时，焊盘2和电路基板11之间剥离，焊盘2变为浮起来的状态。此时，与焊盘2连接的电路7预一起被拉起来，从而受到过大的应力。在该状态下，如果反复受到热应力，则电路7容易断线，正如图18的剖面照片所示。这样，存在以下问题，即焊盘剥离使电子设备的可靠性显著下降。此外，使用发生了焊盘剥离的现有电路基板11进行电子设备的制造，会使电子设备的可靠性显著下降。本专利技术就是鉴于上述问题而提出的，其主要目的是提供一种即使使用无铅焊锡，也不发生焊盘剥离和焊脚剥离、可靠性高的电路基板。此外，本专利技术的另一个目的是提供使用上述电路基板、可靠性高的电子设备。
技术实现思路
为了实现上述目的，本专利技术的电路基板，在表面和背面具有电路布线，设有具有插入电子元件的导电部件的通孔、并且该通孔被导电膜覆盖的焊盘，使用无铅焊锡安装上述导电部件和上述焊盘，并且在上述焊盘上形成上述无铅焊锡的焊脚，其特征在于，具有覆盖上述焊盘外周端部的至少一部分而形成的阻焊剂，在上述阻焊剂的至少一部分区域上，上述焊脚的半径在上述阻焊剂的开口半径以下。在本专利技术中，优选上述阻焊剂在上述焊盘外周端部之内、覆盖与形成于上述电路基板上的电路连接一侧的端部而形成。此外，优选上述阻焊剂在上述焊盘外周端部之内、覆盖与形成于上述电路基板上的电路连接一侧相对的一侧的端部而形成。上述焊盘的形状可以为例如圆形、长圆形、多角形、十字形或星形的变形等。此外，优选在上述焊盘和形成于上述电路基板上的电路之间的连接部上形成辅助焊盘。此外，上述无铅焊锡可以列举锡锌系列焊锡、锌银系列焊锡或锡铜系列焊锡等。此外，本专利技术提供一种电路基板的分选方法，该电路基板在表面和背面具有电路布线，设有具有插入电子元件的导电部件的通孔、并且该通孔被导电膜覆盖的焊盘，使用无铅焊锡安装上述导电部件和上述焊盘，并且在上述焊盘上形成上述无铅焊锡的焊脚，该分选方法之特征在于，设上述电路基板的玻化温度为Tg、在比玻化温度小的温度条件下基板厚度方向的线膨胀系数为α1、在玻化温度以上的温度条件下基板厚度方向的线膨胀系数为α2、上述无铅焊锡的熔融点为Tm、常温为ts，并且将L1作为规定的基板膨胀率，则根据下式求得的上述电路基板的基板膨胀率L满足 L＝{α1(Tg-Ts)+α2(tm-Tg)}/104≤L1…式(1)上述无铅焊锡优选锡锌系列焊锡、锌银系列焊锡或锡铜系列焊锡等。本专利技术的电子设备是用无铅焊锡在上述构成的电路基板上插装电子元件的设备。本专利技术的电路基板是在表面和背面具有电路布线，设有具有插入电子元件的导电部件的通孔、并且该通孔被导电膜覆盖的焊盘的电路基板，即适用于两面基板或多层基板等。另外，所谓无铅焊锡也包含在不改变性质的前提下有时也含有作为杂质存在的铅。因此，本专利技术的电路基板如图1所示，在电路基板1的表面形成通过腐蚀法等(只要是焊盘形成方法即可)所形成的焊盘2。在该焊盘2的中心部形成用于插装电子元件的引线(作为导电部件)3的通孔，对通孔的表面进行电镀，并与电路基板1表面的焊盘2接合，形成通孔4，为了在最后进行钎焊的焊盘2以外的部分上不涂覆无铅焊锡6，而印刷涂覆阻焊剂5，然后通过感光而成形。此时，如图2所示，使阻焊剂5覆盖焊盘端部2a的整个圆周或一部分，并使焊脚的半径为阻焊剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路基板，在表面和背面具有电路布线，设有具有插入电子元件的导电部件的通孔、并且该通孔被导电膜覆盖的焊盘，使用无铅焊锡安装上述导电部件和上述焊盘，并且在上述焊盘上形成上述无铅焊锡的焊脚，其特征在于，具有覆盖上述焊盘外周端部的至少一部分 而形成的阻焊剂，在上述阻焊剂的至少一部分区域上，上述焊脚的半径在上述阻焊剂的开口半径以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石塚直美，松本昭一，河野英一，铃木元治，佐藤明弘，松冈洋，金井政史，
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]