电路基板及其安装方法、以及使用该电路基板的电子设备技术

在表面安装部件（６）的引线（５）与焊接衬垫（７）的焊料接合部上，形成由构成焊料（８）、焊接衬垫（７）、引线（５）的元素的一部分构成的合金层的电路基板（１）中，用导热率在１００Ｗ／ｍ.Ｋ以下的镍、钯等形成与引线（５）连接的通孔（２ａ），在安装表面安装部件（６）后，当在电路基板（１）的背面上进行流动焊接时，降低通过通孔（２ａ）传导到接合部上的热量，使接合部的温度维持在该合金层的熔融温度以下，防止接合部界面的剥离，提高引线（５）与焊接衬垫（７）的连接的可靠性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路基板及该电路基板的安装方法，以及使用该电路基板的电子设备。特别是涉及使用无铅焊料，复合安装表面安装型电子部件及插入型电子部件的电路基板及该电路基板的安装方法，以及使用该电路基板的电子设备。
技术介绍
迄今为止，安装基板中很多都是在电路基板上安装表面安装型电子部件及插入型电子部件，参照图1至图4详细说明使用现有的电路基板的安装基板的结构及其制造方法。图1是示出表面安装部件6安装在电路基板1上的状态下的俯视图，在电路基版1上形成了通孔2，图2是图1中C部分的放大平面图，图3是沿C-C′线的剖面图，图4是使用多层布线基板情况下沿C-C′线的剖面图。如图1至图4所示，在纸质基板材料、玻璃基板材料、聚脂纤维基板材料等上面，渗入环氧树脂、酚醛树脂等形成的绝缘薄板上，进行铜箔加压加热处理、形成覆铜叠层基板后，在该覆铜叠层基板规定的位置上形成贯通孔，在贯通孔的侧面上给予催化剂后，用无电解铜电镀法进行底层电镀，在它的上面形成电解铜电镀的导电体，使该导电体与覆铜叠层基板表面的铜膜接合、形成通孔2。然后，刻蚀由覆铜叠层基板表面的铜构成的导体膜，形成焊盘3、布线4、焊接衬垫7。最后，印刷涂覆阻焊剂10，印刷涂覆阻焊剂10时应使焊料8、9不涂覆在进行焊接的焊盘3以外的区域上，在印刷涂覆阻焊剂10后，进行曝光形成电路基板1。在该电路基板1的焊接衬垫7上，印刷涂覆焊料8后，搭载表面安装部件6，用回流炉加热熔融焊料8，使电路基板1上的焊接衬垫7与表面安装部件6的引线5接合。然后，为了安装插入型电子部件，在电路基板1的背面上涂覆焊剂后，用流动槽进行焊接。与此过程相伴，在将插入型电子部件插入通孔的同时，用焊料9填充到与表面安装部件6连接的通孔2的一部分或者全部上。但是，近年来，由于铅对环境的污染成为重大问题，正在进行向不包含铅的无铅焊料的转换。该无铅焊料主要成分是锡，由银、铜、锌、铋、铟、锑、镍、锗等构成，代表性的无铅焊料是锡银系焊料，它的熔融温度约为220℃。这种焊料的锡与电路基板1的焊接衬垫7的铜及表面安装部件6的引线5的铜或者镍反应，形成化合物层，将电路基板1的焊接衬垫7与表面安装部件6的引线5接合起来。这时，一旦表面安装部件6的引线5的电镀或者电路基板1的焊接衬垫7的焊料涂层中包含铅，铅就在上述合金层与焊料之间析出，形成锡银铅三元合金层。在该三元合金层的共晶组成(Ag 1.3at％、Pb 24.0at％、其余为Sn)下熔融温度是174℃，比锡银系焊料的熔融温度低，因此，在外观上，就成为焊料的液相线与固相线有明显差别的状态。这里，在现有的电路基板1中，存在于通孔2、焊料9、焊盘3、布线及多层布线基板的内部布线11中的密排(ベタ)布线都是用铜构成，在这种状态下、进行上述的流动焊接的情况下，由于铜的热导率高(386W/m.K)，因为通过布线4及内层布线11传导的通孔2及焊料9的热，以及从与阻焊剂10接触的焊料，通过内部布线11、绝缘层12传导的热，有可能使焊料8的温度超过三元合金的熔融温度174℃，尽管焊料8整体并没有熔融，但是，三元合金层却被熔融了。而且，这时如果在电路基板1或者表面安装部件6上施加弯曲等外力时，上述三元合金层的熔融部上就产生剥离，即在表面安装部件6的引线5与焊料8之间、或者在电路基板1的焊接衬垫7与焊料8之间产生剥离，电路基板1的焊接衬垫7与表面安装部件6的引线5之间的连接就不能维持下去。另外，即使在仅仅剥离熔融部的一部分的情况下，由于降低了接合面积，就产生显著降低电子设备可靠性的问题。鉴于上述问题，本专利技术的主要目的是提供在使用无铅焊料安装的表面安装部件的端子连接部分上，不产生剥离的、高可靠性的电路基板及该电路基板的安装方法。
技术实现思路
另外，本专利技术的其他的目的是提供使用上述电路基板或者多层布线基板的高可靠性电子设备。为了达到上述目的，本专利技术的电路基板是在表面侧上安装表面安装部件，在背面侧进行流动焊接的电路基板，当在使用无铅焊料接合上述表面安装部件的端子与上述电路基板的电极焊接衬垫的状态下，实施上述流动焊接时，上述端子与上述电极焊接衬垫的接合部的结构，采用使接合部的温度不超过合金层的熔融温度的结构，该合金层具有比形成在上述端子或者上述电极焊接衬垫与上述无铅焊料的界面上的上述无铅焊料更低的熔点。另外，本专利技术的电路基板，安装在电路基板表面上的表面安装部件的端子与上述电路基板的电极焊接衬垫的焊料接合部中，在上述端子与上述焊料的界面，或者在上述电极焊接衬垫与上述焊料的界面上，在具有由构成上述焊料、上述端子及上述电极焊接衬垫的元素的一部分构成的合金层的电路基板中，具备抑制热在从与上述表面安装部件搭载面反对侧的上述电路基板背面到上述电极焊接衬垫的热传导通路上传导的方法，用该方法，在进行上述电路基板背面的流动焊接时，上述接合部的温度能够维持在上述合金层的熔融温度以下。在本专利技术中，上述合金层最好是包含由锡、银及铅构成的3元合金。其中，锡及银包含在上述焊料中、铅包含在上述端子或者上述电极焊接衬垫中。另外，在本专利技术中，与上述电极焊接衬垫连接的通孔或者形成在该通孔周围的焊盘中的至少一方，是用具有规定值以下导热率材料形成的结构。另外，在本专利技术中，也可以是用具有规定值以下的导热率材料填充在与上述电极焊接衬垫连接的通孔内部的结构。另外，在本专利技术中，也可以是用具有规定值以下的导热率材料，形成将与上述电极焊接衬垫连接的通孔和该电极焊接衬垫连系起来的布线中的至少一部分的结构。另外，在本专利技术中，上述规定的导热率设定在100W/m.K以下，另外，具有上述规定的导热率的材料最好是镍或者钯。另外，在本专利技术中，将与上述电极焊接衬垫连接的通孔和该电极焊接衬垫连系起来的布线的结构，也可以是大于规定的长度，最好是10mm以上的结构。另外，在本专利技术中，将与上述电极焊接衬垫连接的通孔和该电极焊接衬垫连系起来的布线的至少一部分的结构，也可以是低于规定的剖面面积，最好是0.035mm2以下的结构。另外，在本专利技术中，上述电路基板由多层布线基板构成，在包含上述表面安装部件的安装位置正下方的区域的内层的全部或者一部分上，也可以是具有禁止形成密排图形(ベタパタ一ン)区域的结构。本专利技术的表面安装部件是安装在电路基板上的表面安装部件，上述表面安装部件的端子的至少一部分，具有热膨胀系数不同的多种材料的叠层结构，而且，在上述电路基板侧，设置由热膨胀率低的材料构成的层，由于上述电路基板背面的流动焊接时的温度上升，上述端子向按压上述电路基板的方向变形，在上述端子的弯曲部上，能够配设由与上述端子的主结构元素的热膨胀率不同的材料构成的层。另外，本专利技术的表面安装部件是安装在电路基板上的表面安装部件，上述表面安装部件的端子的至少表面部分用比Cu的导热率还高的规定的材料形成，当进行上述电路基板背面的流动焊接时，促进流入上述端子的接合部的热，向上述表面安装部件本体的移动，上述规定的材料包含Ag。本专利技术的电子设备是使用上述电路基板或者上述表面安装部件中的至少一方而形成的电子设备。本专利技术的电路基板的安装方法，是在安装表面安装部件后，在与上述表面安装部件搭载面相反的背面侧进行流动焊接的电路基板的安装方法中，当进行上述流动焊接工序时，至少冷却上述表面安装部件与上述电路基板的接合部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面安装部件，是安装在电路基板上的表面安装部件，所述电路基板是使用在表面安装部件的端子与所述电路基板的电极焊接衬垫的焊料接合部中，在所述端子与所述焊料的界面或者在所述电极焊接衬垫与所述焊料的界面上，具有由构成所述焊料、所述端子和所述电极焊接衬垫的元素的一部分构成的合金层的电路基板，并在与所述表面安装部件搭载面相反一侧的背面进行流动焊接的电路基板，其特征在于，所述表面安装部件的端子与所述电路基板的电极焊接衬垫的接合部为无铅焊料，所述无铅焊料的熔点高于所述合金层的熔点 ，至少所述表面安装部件的端子的表面，用导热率比Ｃｕ高的规定的材料形成，当进行所述电路基板背面的流动焊接时，促进流入所述端子的接合部的热向所述表面安装部件本体的移动，所述接合部的温度维持在所述合金层的熔点温度以下。

【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，河野英一，齐藤优，田边一彦，
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]