在电路板的焊盘上形成焊料层的方法以及在电路板上安装电子零件的方法技术

在电路板的焊盘阵列区上涂敷含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物。然后，加热该糊状混合物使之产生沉积，由此基本上仅在焊盘上形成由Ｓｎ－Ｐｂ合金组成的焊料层。这个沉积是在这种状态下进行的，即当由于加热使该糊状混合物变成液体时，在焊盘阵列区上形成液池，且锡粉沉降在液池中。当欲把电子零件安装在焊盘时，首先，用上述沉积工艺在焊盘上形成预涂焊料层，随后将糊状混合物涂敷在预涂焊料层上，把电子零件旋置在糊状混合物上。然后，加热该糊状混合物，由此电子零件的引线与焊盘焊接上。＾＠＾（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在电路板的焊盘上形成焊料层的方法，也涉及在电路板上安装电子零件的方法。一般来说，在电路板上安装电子零件之前，为了防止焊盘被氧化和改进用来安装电子零件的焊料浸湿性，在电路板焊盘上形成薄焊料层，该薄焊料层用热气平整法、电镀法或其它类似方法形成。在热气平整法中，首先，把电路板浸在熔化的焊料中，以使形成在该电路板上的焊盘阵列上涂复焊料。把电路板从熔化的焊料中拉出之后，在焊料硬化之前用热气喷射在电路板上，由此，从焊盘和相邻焊盘相的隙缝上吹掉多余的焊料。结果，仅在焊盘上形成薄焊料层。该方法的缺点是很难形成厚度均匀的焊料层。该焊料层的厚度往往引起很大的变化。特别是，如果焊盘的间距是精细的，容易发生跨接(焊盘间通过焊料导电)。为了避免跨接必需形成薄焊料层。然而，如果由于焊料层厚度的变化产生了厚度为1μm或更小的区域，在铜焊盘与焊料层之间形成的诸如Cu3Sn金属间化合物层可能被暴露，而焊料层表面可能被氧化。因此，在下一步安装零件时焊料的浸湿性大大降低。另一方面，电镀法的优点是在精细的图形上能形成焊料层。然而，它必须在电镀之后加热和熔化该焊料层，因此，没有形成用于焊盘铜箔与焊料层相粘结的金属间化合物。在加热步骤中往往导致电路板的保护层产生气泡以及上面所 提到的跨接。此外，其制造成本为热气平整法所要求的两倍。当电子零件安装在电路板两面时，首先，在两面的焊盘上形成焊料层，把零件安装在一面之后再在另一面上安装(同时在两面安装零件是不可能的)。当零件安装到第一面上的焊料层时，随后将要安装零件的第二面上的焊料层在软熔炉流程中加热到高温。在这个时间，如果在第二面上的焊料层有的地方厚度太薄，金属间化合物可能暴露，那么，在这个地方发生氧化，并且该焊料层的浸湿性趋向于降低。因此，需要一个制造具有相当大厚度且均匀的予涂焊料层的方法。在最近几年，为了把电子器件制造的轻些、薄些和更紧凑些，电子零件的引线间距已经减小到0.8mm，0.65mm或0.5mm。已经设计出具有0.36mm、0.3mm和0.15mm的引线间距的电子部件。传统的方法，如在每个焊盘涂复焊料糊的印刷法，能够应用到引线间距约为0.5mm或更大些的部件上。然而，在每个焊盘上供给适当量的焊料糊是困难的。如果焊料糊太多，相邻焊盘之间有形成跨接的趋势。另一方面，如果焊料糊量太少，那就不能把部件安装在电路板上。因此，需要发展能适用于具有引线间距精细的零件的安装方法。本专利技术的目的是提供一种在电路板焊盘上均匀形成焊料层的方法(这里使用的名词“焊盘”是对零件-安装部件，包括例如往里要装零件的通孔，的通用名词。以后的名词“焊盘”仍采用上面的意思)，该焊料层具有相当大的厚度，即使在加热焊料层时，金属间化合物也不被暴露。本专利技术的另一个目的是提供一种在电路板上安装零件的方法，该方法适用于具有引线间距精细的零件安装。按照本专利技术提供的在电路板焊盘上形成焊料层的方法包括下列步骤在电路板焊盘阵列区涂复含有有机酸铅盐和锡粉的类糊状混合物;加热该混合物使焊料沉积，由此，由Sn-Pb合金组成的焊料层基本上仅仅在焊盘上形成，该沉积是在这种状态下进行的，即当加热使类糊状混合物液化时，在焊盘阵列区上形成液池，而Sn粉被沉降(is settled)在液池中。提供在电路板上安装电子零件的方法包括下列步骤由Sn-Pb合金组成的予涂焊料层基本上仅在电路板焊盘上形成;在予涂焊料层上涂复含有有机酸铅盐和锡粉的类糊状混合物;把电子零件放置在类糊状混合物上;加热混合物使焊料沉积，由此，焊盘与电子零件的引线进行焊接。提供的另一个在电路板上安装电子零件的方法包括下列步骤在电路板焊盘阵列区涂复含有有机酸铅盐和锡粉的类糊状混合物;加热该混合物使焊料沉积，由此，按零件安装在电路板焊盘上的所需量形成由Sn-Pb合金组成的焊料层;在焊料层上或在要安装到焊盘的电子零件引线上涂复焊剂;把电子零件放在焊盘上;加热焊料层并使焊盘与电子零件引线进行焊接。本专利技术的其它目的和优点将陈述在以下的说明中，有的从说明中可显而易见或由本专利技术的实施例可知。从附加权利要求特别指出的手段和组合中，可以了解和获得本专利技术的目的和优点。组成和构成说明书部分的附图说明了本专利技术现有的最佳实施例，并结合上述一般说明和以下对实施例的详细说明解释了本专利技术的原理。图1是表示用于本专利技术电路板一部分的平面图;图2是表示在一个焊盘上有一个类半园部分焊料层的剖面图;图3表示焊盘宽度与沉积在其上的焊料层厚度之间的关系曲线。本专利技术提供一种仅仅在焊盘上沉积由Sn-Pb合金构成的焊料的方法(由未审查的日本专利申请NO1-157796公开了)。在该方法中，将包含有机酸铅盐和锡粉的类糊状混合物涂复在电路板的一个焊盘阵列上，加热该混合物。结果，Sb-Pb焊盘基本上仅仅沉积在焊盘上。按照本专利技术形成焊料层的方法是基于上述沉积焊料的方法，其特征在于，用于沉积焊料的类糊状混合物的状态是限定的。特别是，当类糊状混合物被加热以及由于加热而变成液体时，一个沉降锡粉的液池在焊盘阵列区上形成，且在锡粉沉降于液体的情况中，即锡粉被液体覆盖的情况下进行焊料沉积。按照本专利技术的方法，在焊盘间距为0.5mm或更小的精细图形上均匀地形成相对厚的焊料层。该方法作为本专利技术者的研究成果首先被专利技术。通常，当将熔化的焊料涂复在电路板焊料盘上形成焊料层时，在铜箔制成的焊盘表面上形成1到2μM厚度的，由Cu和Sn组成的化合物层(一种金属间化合物，诸如Cu3Sn或Cu6Sn5)。因此，为防止化合物暴露，最好该焊料层为5μm厚或更厚。在传统方法中，焊料层由再熔化Sn-Pb合金形成，与之相比，本专利技术的方法基于以下原理在含有锡粉和有机酸铅盐的高温溶液中，由于Sn和Pb之间的电离电平不同而彼此相互置换，从而形成Pb沉积;沉积的Pb和Sn粉在原子状态被熔化，由此形成一种Sn-Pb合金。一般使用的传统焊糊在温度升高时会出现瞬时再熔化，并由于表面张力而使熔化的焊料隆起。按照本专利技术，因为沉积反应要求相当长的时间周期，因此，焊料是逐渐沉积的，故可形成均匀厚度的焊料层。沉积的焊料混合物主要包含组成焊料合金的有机酸铅盐和锡粉，至少有松香和胺中的一种以及一种保持糊状混合物调合的粘度调节剂。这些材料经混合后在室温下形成糊状物。用固态涂复方式将该糊状物涂复在电路板的焊盘阵列区上，同时加热，由此，沉积的焊料基本上仅在焊盘上。对该过程来说，重要的是由于加热而使糊状物液化，此时在其中沉降锡粉的液池将在焊盘阵列区上形成，且沉积是在这种状态下进行，即使锡粉沉降在液体中，也就是说，锡粉被液体所覆盖。其理由如下当加热糊状物时，其粘度显著下降。当粘度太低时，该液体在焊盘阵列区上和其附近的宽范围内延伸。结果导致在焊盘上的有机酸铅盐的量不足以与锡粉起反应，且不能获得足够量的焊料。少量的延伸是允许的。然而，为了形成相对厚度而均匀的焊料层(例如5μm)，必须有大量的锡粉沉降在焊盘阵列区上并保持被熔化的液体覆盖。在上述的工艺过程中，用前面提到过的置换反应，从有机酸铅盐中分离出的Pb原子碰撞锡粉，由此形成Pb-Sn合金。这是焊料进行沉积的机理。因此，碰撞的机率决定沉积合金的量。为了这个缘故，最好在焊盘阵列区上存储的锡粉被含有有机酸铅盐和松香的液体完全覆盖。接着下面将说明在焊盘上安装电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在电路板的焊盘上形成焊料层的方法，包括下列步骤：在电路板的焊盘阵列区上涂复含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物；加热该混合物使焊料沉积，由此，基本上仅仅在焊盘上形成由Ｓｎ－Ｐｂ合金组成的焊料层；为形成焊料合金，所说焊料沉积是在这 种状态下进行的，即当由于加热而使糊状混合物液化时，在焊盘阵列区上形成液池，锡粉沉降在液池中。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：布施宪一，福永隆男，河野政直，入江久夫，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，哈利马化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]