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CN1493177A - 印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法和印制布线板的元件安装方法 - Google Patents

印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法和印制布线板的元件安装方法 Download PDF

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CN1493177A CNA028053664A CN02805366A CN1493177A CN 1493177 A CN1493177 A CN 1493177A CN A028053664 A CNA028053664 A CN A028053664A CN 02805366 A CN02805366 A CN 02805366A CN 1493177 A CN1493177 A CN 1493177A
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Abstract

在印制布线板的表面上形成的用来以无铅焊接剂安装元件的连接盘部分(14)的周围部分由在印制布线板的表面上形成的焊接掩膜(20)的延伸部分(21)所覆盖。

Description

印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法 和印制布线板的元件安装方法
技术领域
本发明涉及印制布线板的连接盘部分(land portion)、印制布线板的制造方法和印制布线板的元件安装方法。更具体说，本发明涉及印制布线板的连接盘部分和应用无铅焊接剂(非铅焊接剂)制造印制布线板的方法以及涉及应用无铅焊接剂的印制布线板的元件安装方法。
背景技术
通常，印制布线板的最外层表面，除了连接盘部分和连线部分以外，覆盖有焊接掩膜(solder mask)。图6A的示意部分平面图和图6B的部分端面图从原理上示出连接盘和焊接掩膜之间的位置关系。印制布线板，比如，可通过以下的步骤制造：在基材上钻出印制布线10用孔、该基材为玻璃布基/环氧树脂覆铜层压板，两面有铜箔11；通过通孔镀覆形成通孔13；通过对镀层12和铜箔11进行刻蚀形成布线(图中未示出)和连接盘部分14(14A、14B)以及形成焊接掩膜20。为了清楚显示连接盘部分14和焊接掩膜20，在图6A中，从左上向右下的斜线表示连接盘部分14，而从右上向左下的斜线表示焊接掩膜20。
如图6A和6B所示，一般，连接盘部分14的周围部分不受在印制布线板的表面上形成的焊接掩膜20的覆盖。在连接盘部分14的外缘114和焊接掩膜20的端部之间存在一个间隙CL。这是根据，比如，JIS C 5013(1990)，第6.4.5章规定的，上述间隙CL在I类中规定的最小间隙为200μm，在II类中规定为100μm，而在III类中规定为50μm。
作为用于焊接印制布线板的焊接剂，通常使用锡铅(Sn-Pb)低熔焊接剂。在焊接剂中铅用来降低焊接剂熔点，促进焊接剂的流动性和减小其表面张力。然而，说道铅的毒性，其对人体的影响受到关注已经很长时间。还有，由铅造成的环境污染也是问题。因此，近年来，无铅焊接剂(非铅焊接剂)的开发和使用日益增加。无铅焊接剂的组成，比如，包括93-98％重量的锡，其余为银、铜和锑，有些无铅焊接剂含有少量的铋、镉、镍、硫、砷和锌。此种无铅焊接剂的熔解温度为210-230℃，比锡铅低熔焊接剂的熔解温度(大约为183℃)高。
当元件引线部分40作为元件固定部分焊接到示于图6A和6B中的通孔部分13时，元件引线部分40从元件一侧插装到通孔部分13中，元件引线部分40暴露在与元件一侧相对的焊接剂一侧的上部利用焊接剂焊接到焊接剂一侧的连接盘部分14B上，以形成一个焊脚(fillet)31。焊接剂进入并填充通孔部分13和元件引线部分40之间的间隙，并且通过通孔部分13的焊接剂在元件一侧的连接盘14A上形成焊脚。这样，元件一侧的元件引线部分40就焊接到连接盘部分14A上。
当将此种具有高熔解温度的无铅焊接剂应用于元件安装时，如图7的示意部分端面图所示，会出现翘起(焊接剂剥离)现象，即无铅焊接剂30的焊脚31会从连接盘部分14剥离，或是出现连接盘剥离现象，即连接盘部分14从构成印制布线10的基材的基材10A的表面剥离。图7示意地示出在连接盘部分的左侧发生的翘起(焊接剂剥离)现象的状态，并且图7也示意地示出在连接盘部分的右侧发生的连接盘剥离现象的状态。另外，有时会发生无铅焊接剂30从元件的元件引线部分40的表面剥离的现象，或是发生在通孔部分13的内壁上形成的镀覆层12A(见图6B)从基材10A的内壁剥离的现象。特别是，发生连接盘剥离现象和镀覆层12A剥离对于在安装元件之后的印制布线板而言是严重疵点。
不过在使用通常的铅焊接剂时翘起现象和连接盘剥离现象不常发生。而在使用无铅焊接剂时常常发生。无论采用什么焊接方法，就是说，不论是采用流体焊接法还是烙铁焊接法，上述现象都会发生。另外，没有观察到在发生上述现象的任何地点与任何焊接法有相关性。当使用烙铁从连接盘取下元件时上述现象有时发生。一般认为上述现象是由于无铅焊接剂的热收缩或凝结收缩引起的。然而，现在还没找到合适的办法来阻止或防止这些现象的发生。
因此，本发明的目的在于提供一种印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法和印制布线板的元件安装方法使翘起现象和连接盘剥离现象即使是在使用具有高熔解温度的无铅焊接剂(非铅焊接剂)安装元件时也可以受到抑止或被防止。
发明内容
根据为实现上述目的的本发明第一方面的印制布线板的连接盘部分是在印制布线板的表面上形成的用来以无铅焊接剂安装元件的连接盘部分，
其中所述连接盘部分的周围部分由在印制布线板的表面上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，并且
所述连接盘部分的周围部分由焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区。
在根据本发明的第一方面的印制布线板的连接盘部分中，或在将在下面描述的根据本发明的第一方面的印制布线板的制造方法或印制布线板的元件安装方法中，因为连接盘部分的周围部分由焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区，翘起(焊接剂剥离)现象和连接盘剥离现象可受到抑制或被防止，即使是考虑到在形成连接盘部分和形成焊接掩膜的步骤中的波动起伏也如此。特别是，可以可靠地抑制或防止由于利用烙铁手工插装或取下元件等等所引起的连接盘剥离现象。未被焊接掩膜的延伸部分覆盖的那部分连接盘区域，可根据要求确定，只要元件可以可靠地安装即可，并且连接盘部分的上述区域可根据要安装到连接盘部分上的元件的大小和形状确定。在根据本发明的第一方面的印制布线板的制造方法或据本发明的第一方面的印制布线板的元件安装方法中，连接盘部分不被覆盖的区域可采用类似的方法确定。
根据为实现上述目的的本发明的第二方面的印制布线板的连接盘部分是从通过印制布线板形成的通孔部分延伸到印制布线板的元件一侧和焊接剂一侧用来以无铅焊接剂安装元件的连接盘部分，
其中延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，并且
延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区。
在根据本发明的第二方面的印制布线板的连接盘部分中，或在将在下面描述的根据本发明的第一方面的印制布线板的制造方法或印制布线板的元件安装方法中，因为延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区，翘起(焊接剂剥离)现象和连接盘剥离现象可受到抑制或防止，即使是考虑到在形成连接盘部分和形成焊接掩膜的步骤中的波动起伏也如此。未被焊接掩膜的延伸部分覆盖的那部分连接盘区域，可根据要求确定，只要元件可以可靠地安装即可，并且连接盘部分的上述区域可根据要安装到连接盘部分上的元件的大小和形状确定。几乎整个延伸到元件一侧的连接盘部分有时可以由焊接掩膜的延伸部分所覆盖。即有可能形成通孔部分单独暴露的状态。上述构成也可应用在根据本发明的第二和第三方面的印制布线板的制造方法中或应用在将在下面叙述的第二和第三方面的印制布线板的元件安装方法中。
与根据本发明的第二方面的印制布线板的连接盘部分类似，延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分有可能未被在印制布线板上形成的焊接掩膜所覆盖。然而，为了抑制或防止出现翘起现象和连接盘剥离现象，最好是延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分能够被在印制布线板上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖。
就是说，根据为实现上述目的的本发明的第三方面的印制布线板的连接盘部分是从通过印制布线板形成的通孔部分延伸到印制布线板的元件一侧和焊接剂一侧用来以无铅焊接剂安装元件的连接盘部分，
其中延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，并且
延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖。
在根据本发明的第三方面的印制布线板的连接盘部分中，当考虑到在形成连接盘部分和形成焊接掩膜的步骤中的波动起伏，并且为了更可靠地抑制或防止翘起现象和连接盘剥离现象，最好是延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区，并且最好是延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区。另外，最好是延伸到元件一侧的连接盘部分的未被焊接掩膜的延伸部分所覆盖的区域小于延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的未被焊接掩膜的延伸部分所覆盖的区域。这样，元件就可更可靠地安装(固定)到连接盘部分。
根据为实现上述目的的本发明的第一方面的印制布线板的制造方法包括的步骤为：
(A)在基材的表面上形成用于印制布线的布线和连接盘部分，以及
(B)在基材的表面上形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，
其中步骤(B)包含以在基材上形成的用于印制布线的焊接掩膜的延伸部分覆盖连接盘部分的周围部分以使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区的步骤。
根据为实现上述目的的本发明的第一方面的印制布线板的元件安装方法包括的步骤为：
(A)在基材的表面上形成用于印制布线的布线和连接盘部分，
(B)在基材的表面上形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，以及
(C)以无铅焊接剂将元件固定部分固定到连接盘部分以使元件安装于印制布线板，
其中步骤(B)包含以在基材上形成的用于印制布线的焊接掩膜的延伸部分覆盖连接盘部分的周围部分以使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区的步骤。
根据为实现上述目的的本发明的第二方面的印制布线板的制造方法包括的步骤为：
(A)形成用于印制布线的通过基材的通孔部分和形成延伸到基材的元件一侧和焊接剂一侧用于从所述通孔部分印制布线的连接盘部分，以及在基材上的用于印制布线的布线，以及
(B)在基材的元件一侧和焊接剂一侧形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，
其中步骤(B)包含以在基材的元件一侧上形成的用于印制布线的焊接掩膜的延伸部分覆盖连接盘部分的周围部分以使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区的步骤。
根据为实现上述目的的本发明的第二方面的印制布线板的元件安装方法包括的步骤为：
(A)形成用于印制布线的通过基材的通孔部分和形成延伸到基材的元件一侧和焊接剂一侧用于从所述通孔部分印制布线的连接盘部分，以及在基材上的用于印制布线的布线，
(B)在基材的元件一侧和焊接剂一侧形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，以及
(C)将元件固定部分插入通孔部分并以无铅焊接剂将元件固定部分固定到通孔部分和连接盘部分以使元件安装于印制布线板，
其中步骤(B)包含以在基材的元件一侧上形成的用于印制布线的焊接掩膜的延伸部分覆盖延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分以使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区的步骤。
与根据本发明的第二方面的印制布线板的印制布线板的制造方法或元件安装方法类似，延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分有可能未被在上述步骤(B)中在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜所覆盖。然而，为了抑制或防止出现翘起现象和连接盘剥离现象，优选的是延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分能够被在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖。
就是说，根据为实现上述目的的本发明的第三方面的印制布线板的制造方法包括的步骤为：
(A)形成用于印制布线的通过基材的通孔部分和形成延伸到基材的元件一侧和焊接剂一侧用于从所述通孔部分印制布线的连接盘部分，以及在基材上的用于印制布线的布线，以及
(B)在基材的元件一侧和焊接剂一侧形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，
其中步骤(B)包含使延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在基材的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分覆盖的步骤和使延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖的步骤。
根据为实现上述目的的本发明的第三方面的印制布线板的元件安装方法包括的步骤为：
(A)形成用于印制布线的通过基材的通孔部分和形成延伸到基材的元件一侧和焊接剂一侧用于从所述通孔部分印制布线的连接盘部分，以及在基材上的用于印制布线的布线，
(B)在基材的元件一侧和焊接剂一侧形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，以及
(C)将元件固定部分插入通孔部分并以无铅焊接剂将元件固定部分固定到通孔部分和连接盘部分以使元件安装于印制布线板，
其中步骤(B)包含以在基材的元件一侧上形成的用于印制布线的焊接掩膜的延伸部分覆盖延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分的步骤和使延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖的步骤。
在根据本发明的第三方面的印制布线板的制造方法中或在根据本发明的第三方面的印制布线板的元件安装方法中，当考虑到在形成连接盘部分和形成焊接掩膜的步骤中的波动起伏，并且为了更可靠地抑制或防止翘起现象和连接盘剥离现象，在上述步骤(B)中，最好是延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区，并且最好是延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区。另外，最好是延伸到元件一侧的连接盘部分的未被焊接掩膜的延伸部分所覆盖的区域小于延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的未被焊接掩膜的延伸部分所覆盖的区域。这样，元件就可更可靠地安装(固定)到连接盘部分。
在根据本发明的第一至第三方面中任何一个的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法或印制布线板的元件安装方法(下面有时将这些总称之为“本发明”)中，连接盘部分的大小和通孔部分的直径实质上可以是按照需要确定的任何大小和任何直径，并且可以按照需要根据印制布线板的规格要求、要安装的元件的尺寸等等确定。另外，连接盘部分的平面形状实质上也可以是任何形状，并且可以从以下的形状中选择：圆形、椭圆形、矩形(包括正方形和长方形)、似圆矩形、多边形或似圆多边形。当连接盘部分具有圆形平面形状时，最好是连接盘部分的外缘的形状和覆盖连接盘部分的焊接掩膜的延伸部分的边缘部分的形状实际上彼此类似。就是说，尽管因为形成焊接掩膜的精度不同而有所不同，但最好是从连接盘部分的外缘到覆盖连接盘部分的焊接掩膜的延伸部分的边缘部分的距离实际上相等，不论连接盘部分的外缘部分的位置如何。当连接盘部分的平面形状不是圆形时，覆盖连接盘部分的焊接掩膜的延伸部分的边缘部分最好是圆形。就是说，尽管因为形成焊接掩膜的精度不同而有所不同，但最好是从连接盘部分的外缘到覆盖连接盘部分的焊接掩膜的延伸部分的边缘部分的距离保持为至少5×10-5m，不论连接盘部分的外缘部分的位置如何。在很多情况下，一个或多个布线从连接盘部分延伸。布线的宽度和厚度也同样可根据对印制布线板的规格要求而定。
在本发明中，实质上，无铅焊接剂(非铅焊接剂)可具有任何组成和性质。比如，所使用的无铅焊接剂可包括93-98％重量的锡(Sn)，其余为银(Ag)、铜(Cu)和锑(Sb)，并且此种无铅焊接剂还可含有少量的铋(Bi)、镉(Cd)、镍(Ni)、硫(S)、砷(As)、锌(Zn)、钴(Co)、磷(P)或铟(In)。无铅焊接剂的例子包括Sn-Bi、Sn-Bi-Ag-Cu、Sn-Zn、Sn-Zn-In、Sn-Ag-Zn、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi-Cu和Sn-Cu。含有上述成分的无铅焊糊(焊油)可根据要安装的元件、元件安装方法或焊接方法而使用。
本发明中的焊接掩膜(也称为“阻焊膜”)包含热硬化树脂薄膜、紫外光固化树脂薄膜、光敏树脂薄膜和所谓的干膜。当焊接掩膜是热硬化树脂薄膜时，热硬化树脂是通过丝网印刷法印刷在用于印制布线的基材的表面(元件一侧、焊接剂一侧)，并且印刷的树脂被热处理。当焊接掩膜是紫外光固化树脂薄膜时，紫外光固化树脂薄膜是通过丝网印刷法印刷在用于印制布线的基材的表面(元件一侧、焊接剂一侧)，并且印刷的树脂对紫外线曝光，其后可根据需要进行再进行热处理。当焊接掩膜是光敏树脂薄膜时，光敏树脂层是通过丝网印刷法、喷溅法、幕涂法、旋涂法等等形成在用于印制布线的基材的表面(元件一侧、焊接剂一侧)，并且光敏树脂层经过曝光、显影和硬化。当焊接掩膜是干膜时，干膜层叠在用于印制布线的基材的表面(元件一侧、焊接剂一侧)上，并且干膜经过曝光、显影和硬化。也可使用具有粘接层的薄膜。在这种情况下，藉助钻、冲、应用激光等等方式在薄膜上与连接盘部分相对应的部分上打孔，并且薄膜层叠在用于印制布线的基材的表面(元件一侧、焊接剂一侧)上并被硬化。
本发明的印制布线板包括具有在单面或双面上形成的布线的刚性印制布线板、多层刚挠结合印制布线板、具有在单面或双面上形成的布线的金属芯印制布线板、多层金属芯印制布线板、具有在单面或双面上形成的布线的金属基印制布线板、多层金属基印制布线板、积层(build-up)多层印制布线板和陶瓷布线板。制造上述各种印制布线板的方法可从通常的方法中选择。形成连接盘部分、布线和通孔部分的方法可从采用所谓的相减法，如平面镀敷法和图形镀覆法，或所谓的相加法，如半加法和全加法中选择。用来构成印制布线基材的基材实质上可具有任何构成。基材构成的例子如：纸/酚醛树脂、纸/环氧树脂、玻璃布/环氧树脂、玻璃无纺布/环氧树脂、玻璃布/玻璃无纺布/环氧树脂、合成纤维/环氧树脂、玻璃布/聚酰亚胺树脂、玻璃布/改性聚酰亚胺树脂、玻璃布/环氧改性聚酰亚胺树脂、玻璃布/双马来酰亚胺/三嗪/环氧树脂、玻璃布/含氟树脂、玻璃布/PPO(聚苯醚)树脂以及玻璃布/PPE(polyphenylene ether)(聚苯醚)树脂。比如，通过对铜箔(或镀铜铜箔)进行刻蚀形成布线(电路)和连接盘部分。铜箔的厚度可根据布线和连接盘部分所要求的规格确定。比如，布线和连接盘部分为70μm厚、35μm厚、18μm厚、12μm厚或9μm厚。镀层的厚度也可根据印制布线板所要求的规格确定。
在根据本发明的第一方面的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法或印制布线板的元件安装方法中，元件包括：片状元件，如各种角形或圆柱形片状电阻、SO(小外廓)封装的电阻网络、各种片状电容、各种片状电感、各种器件元件(比如，片状半固定电位器(volume)、片状轻触开关)和特殊功能元件(比如，片状变阻器、片状表面滤波器、片状陶瓷振荡器和片状EMI(电磁干扰)滤波器)；以及IC元件，类型为LCC(无引线芯片载体)、PLCC(塑料引线芯片载体)、SOP(小外廓封装)和QFP(方形扁平封装)。为方便起见，这些元件将称作“表面安装元件”。
在根据本发明的第二或第三方面的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法或印制布线板的元件安装方法中，元件包括：轴向引线电阻，如碳膜电阻，圆柱形陶瓷电容器和二极管；径向引线元件，如陶瓷电容器，铝电解电容和晶体管；IC元件，类型为SIP(单列直插式封装)和DIP(双列直插式封装)和PGA(管脚网格阵列)；以及各种连接器。为方便起见，这些元件将称作“引线部分固定元件”。
在根据本发明的第一至第三方面中任何一个的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法或印制布线板的元件安装方法中，采用无铅焊接剂安装元件的专门方法包括：烙铁焊接法；各种浸焊法；各种类型的流体焊接法，如波焊法、双波焊接法、流体浸焊法、单流体焊接法、磁焊法、惰性气体氛围焊接法、等离子体焊接法和超声射流焊接法；各种回流焊接法，如红外加热焊接法、热空气加热焊接法、饱和蒸汽加热焊接法、热片加热焊接法、激光加热焊接法、液体加热焊接法及惰性气体氛围焊接法。
在印制布线板上的元件安装的各种情况包括：在印制布线板的一个表面上安装表面安装元件、在印制布线板的两个表面上都安装表面安装元件、在印制布线板的一个表面上安装引线部分固定元件、在印制布线板的一个表面上安装表面安装元件和引线部分固定元件以及在印制布线板的两个表面上都安装表面安装元件并且在两个表面之一上安装引线部分固定元件。在这些情况的每一种之中，都可以按照要求应用根据本发明的第一至第三方面中任何一个的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法或印制布线板的元件安装方法。在很多情况下，根据本发明的第一至第三方面中任何一个的印制布线板的连接盘部分可以在一个印制布线板上一起存在，并且在很多情况下，根据本发明的第一至第三方面中任何一个的印制布线板的制造方法或印制布线板的元件安装方法可以一起应用于一个印制布线板。
在根据本发明的第一方面的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法或印制布线板的元件安装方法中，由于连接盘部分的周围部分由在印制布线板的表面上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，连接盘剥离现象的出现可以得到可靠的抑制或防止。另外，在根据本发明的第二或第三方面的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法或印制布线板的元件安装方法中，由于连接盘部分的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，可以减小焊脚的体积。结果，焊接剂凝结期间的应力可以减小，并且翘起现象和连接盘剥离现象的出现可以得到可靠的抑制或防止。另外，当延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖时，翘起现象和连接盘剥离现象的出现可以得到可靠的抑制或防止。
附图说明
下面将参考附图根据示例对本发明予以说明。
图1A和1B分别为示出示例1的印制布线板的连接盘部分和焊接掩膜之间的位置关系的示意部分平面图和示意部分端面图。
图2A和2B分别为示出示例2的印制布线板的连接盘部分和焊接掩膜之间的位置关系的示意部分平面图和示意部分端面图。
图3为示出在示例2中元件安装于连接盘部分上的示意部分端面图。
图4为示出在示例4的印制布线板的连接盘部分和焊接掩膜之间的位置关系的示意部分端面图。
图5A和5B分别为示出示例2的印制布线板的变型的连接盘部分和焊接掩膜之间的位置关系的示意部分平面图和示意部分端面图。
图6A和6B分别为示出在通常的印制布线板中的连接盘部分和焊接掩膜之间的位置关系的示意部分平面图和示意部分端面图。
图7为示出用来说明当在印制布线板中采用无铅焊接剂时引起的问题的通常的印制布线板的示意部分端面图。
具体实施方式
示例1
示例1涉及根据本发明的第一方面的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法和印制布线板的元件安装方法。在图1A的部分平面图和1B的部分端面图中分示意地示出印制布线板的连接盘部分和焊接掩膜之间的位置关系。示例1中的印制布线板，比如，是通过以下的公知步骤制造的：为印制布线10提供基材，该基材为玻璃布基/环氧树脂覆铜层压板(厚度0.1mm)，其一面上覆盖有铜箔(厚度18μm)11；对铜箔11进行刻蚀以形成布线(图中未示出)和连接盘部分14；以及形成以紫外光固化树脂涂层制作的焊接掩膜20。布线从连接盘部分延伸。为了清楚地示出图1A的焊接掩膜20，从右上向左下的斜线表示焊接掩膜20。标号114表示连接盘部分14的外缘114。
上述连接盘部分14是在印制布线板的表面上形成以便采用无铅焊接剂安装元件。在示例1中，连接盘部分14为平面形状，是0.9mm×1.4mm的矩形。连接盘部分14的周围部分由在印制布线板的表面上形成的焊接掩膜20的延伸部分21所覆盖。在这种情况下，连接盘部分的周围部分由焊接掩膜20的延伸部分21所覆盖，使周围部分与连接盘部分14的外缘114之间具有至少5×10-5m、或在示例1中的平均为75μm(＝L)宽的覆盖区。就是说，在示例1中，焊接掩膜20的覆盖连接盘部分14的延伸部分21的外缘的形状是0.75mm×1.25mm的矩形。
在示例1中，使用的是含有Sn-Ag-Cu作为主要成分的无铅焊糊和含有An-Ag-Bi-Cu作为主要成分的无铅焊糊，并且将在其上形成的具有Sn-10Pb镀层的表面安装元件的元件固定部分根据热空气加热回流焊接法以上述的无铅焊糊固定于连接盘部分14，从而将元件安装于印制布线板上。之后，藉助吹风机和烙铁将元件取下以便研究了是否出连接盘剥离现象。
作为对比示例1，以与示例1中的同样的方式制造印制布线板，除了在连接盘部分14的外缘114和焊接掩膜20的端部部分之间的间隙CL平均为75μm。以与示例1同样的方式在此连接盘部分上安装一个元件。
在元件安装后，研究了在印制布线板的每个连接盘部分上是否出现翘起现象和连接盘剥离现象。特别是，检查了从连接盘部分延伸的布线是否因为上述现象而造成断线。即使是在一个部分上具有断线的印制布线板也被认为有缺陷。在示例1中，没有印制布线板有断线。在对比示例1中，大约10％印制布线板有断线，虽然这个百分比因工人的技术而不同。上述结果表明，翘起现象和连接盘剥离现象的出现可以通过采用根据本发明的第一方面的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法和印制布线板的元件安装方法而明显被防止。
示例2
示例2涉及根据本发明的第二和第三方面的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法和印制布线板的元件安装方法。在图2A的部分平面图和2B的部分端面图中分示意地示出印制布线板的连接盘部分和焊接掩膜之间的位置关系。示例2中的印制布线板，比如，是通过以下的公知步骤制造的：为印制布线10提供基材，该基材为玻璃布基/环氧树脂覆铜层压板(FR-4，厚度1.6mm)，其两面上覆盖有铜箔(厚度18μm)11；对印制布线10的基材钻孔；通过对通孔镀覆形成通孔部分(直径0.8mm)13；对镀层12和铜箔11进行刻蚀以形成布线(图中未示出)和连接盘部分14(14A、14B)；以及形成焊接掩膜20。为了清楚地示出图2A的连接盘部分14和焊接掩膜20，从左上向右下的斜线表示连接盘部分14，从右上向左下的斜线表示焊接掩膜20。标号114表示连接盘部分14的外缘114。
上述连接盘部分14(14A、14B)从印制布线板的通孔部分13延伸，这些通孔部分13是用来在印制布线板的元件一侧和焊接剂一侧上采用无铅焊接剂安装元件。在示例2中，延伸到元件一侧的连接盘部分14A的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜20的延伸部分21所覆盖，并且延伸到焊接剂一侧的连接盘部分14B的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜20的延伸部分21所覆盖。
在示例2中，连接盘部分14A和14B为平面形状，是直径1.35mm的圆形。在这种情况下，连接盘部分14A和14B的周围部分由在印制布线板的元件一侧和焊接剂一侧上形成的焊接掩膜20的延伸部分21所覆盖，使每个周围部分与连接盘部分14A和14B的外缘114之间具有至少5×10-5m宽(在示例2中平均为50μm(＝L))的覆盖区。就是说，在示例2中，焊接掩膜20的覆盖连接盘部分14A和14B的延伸部分21的外缘的形状是直径为1.25mm的圆形。
在示例2中，使用的是含有Sn-3.0Ag-0.5Cu作为主要成分的无铅焊接剂和含有Sn-0.7Cu作为主要成分的无铅焊接剂，并且将具有在黄铜表面上形成的Sn-10Pb镀层的表面安装元件的元件固定部分(元件引线部分40)从元件一侧通过连接盘部分14插入到通孔部分13，并且之后使用烙铁以无铅焊接剂将此元件固定部分(元件引线部分40)固定到13和连接盘部分14A和14B，从而将元件安装于印制布线板上。图3为示意地示出这种状态。
作为对比示例2，以与示例2中的同样的方式制造印制布线板，区别只在于在每个连接盘部分14A和14B的外缘114和焊接掩膜20的端部部分之间的间隙CL平均为75μm，就是说，区别只在于每个连接盘部分14A和14B具有直径为1.35mm的圆形的平面形状和焊接掩膜20的端部具有直径为1.5mm的圆形的形状。以与示例2同样的方式在此连接盘部分上安装元件。
对如此得到的印制布线板以与示例1同样的方式进行评估。在示例2中，没有印制布线板有断线。在对比示例2中，大约17.5％印制布线板有断线。上述结果表明，翘起现象和连接盘剥离现象的出现可以通过采用根据本发明的第二和第三方面的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法和印制布线板的元件安装方法而明显被防止。
示例3
示例3是示例2的变型。在示例3中，连接盘部分14A和14B具有方形平面形状，其每边的长度为1.35mm。另外，在这种情况下，用来覆盖连接盘部分14A和14B的焊接掩膜20的延伸部分21的外缘部分为直径1.25mm的圆形。元件安装在连接盘部分的方式与示例2的相同。作为对比示例3，以与示例3中的同样的方式制造印制布线板，区别只在于在每个连接盘部分14A和14B的外缘114和焊接掩膜20的端部部分之间的间隙CL平均为75μm，就是说，区别只在于焊接掩膜20的端部具有每边的长度为1.35m的方形形状，并且以与示例3同样的方式在此连接盘部分上安装元件。结果，在示例3中，没有印制布线板中有断线。在对比示例3中，大约20％印制布线板有断线。
示例4
示例4也是示例2的变型。在示例4中，如图4的示意部分端部图所示，延伸到元件一侧的连接盘部分14A的未被焊接掩膜20的延伸部分21所覆盖的区域小于延伸到焊接剂一侧的连接盘部分14B的未被焊接掩膜20的延伸部分21所覆盖的区域。
特别是，在示例4中，连接盘部分14A和14B具有直径为1.35mm的圆形平面形状。用来覆盖延伸到元件一侧的连接盘部分14A的焊接掩膜20的延伸部分21的外缘部分为直径1.1mm的圆形，而用来覆盖延伸到焊接剂一侧的连接盘部分14B的焊接掩膜20的延伸部分21的外缘部分为直径1.25mm的圆形。元件安装在连接盘部分的方式与示例2的相同。结果，在示例4中，在这样制造的印制布线板中没有断线。
另外，连接盘部分14A和14B形成为具有每边长度为1.35mm的方形平面形状。用来覆盖延伸到元件一侧的连接盘部分14A的焊接掩膜20的延伸部分21的外缘部分为直径1.1mm的圆形，而用来覆盖延伸到焊接剂一侧的连接盘部分14B的焊接掩膜20的延伸部分21的外缘部分为直径1.25mm的圆形。元件安装在连接盘部分的方式与示例2的相同。结果，情况类似，在这样制造的印制布线板中没有断线。
示例5
示例5也是示例2的变型。在示例5中，连接盘部分14A和14B具有圆形平面形状，其直径为1.5至2.25mm。另外，在这种情况下，连接盘部分14A和14B的外缘部分由在印制布线板的元件一侧和焊接剂一侧形成的焊接掩膜20的延伸部分21所覆盖，使周围部分与连接盘部分14A和14B的外缘114之间具有至少5×10-5m(在示例5中的平均为75μm(＝L))宽的覆盖区。就是说，在示例5中，焊接掩膜20的覆盖连接盘部分14的延伸部分21的外缘的形状是直径为1.35至2.1mm的圆形。
在示例5中，使用的是含有Sn-2.5％Ag-1％Bi-0.5％Cu作为主要成分的无铅焊接剂，并且将在其上形成的具有Sn-10Pb镀层的表面安装元件的元件固定部分(元件引线部分)通过连接盘14插入到通孔部分13，之后根据双波型流体焊接法以上述的无铅焊接剂将元件固定部分(元件引线部分)固定于通孔部分13和连接盘部分14A和14B，从而将元件安装于印制布线板上。
作为对比示例4，以与示例5中的同样的方式制造印制布线板，区别只在于在连接盘部分14A和14B的外缘114和焊接掩膜20的端部部分之间的间隙CL平均为75μm，就是说，区别只在于连接盘部分14A和14B具有直径为1.5至2.25mm的圆形平面形状，并且每个焊接掩膜20的端部具有直径为1.65至2.4mm的圆形形状，并且以与示例5同样的方式在此连接盘部分上安装元件。
在元件安装后，研究了在印制布线板的每个连接盘部分上是否出现翘起现象和连接盘剥离现象。即使是在一个部分上具有断线的印制布线板也被认为是有缺陷。表1和表2示出其结果。在示例5和对比示例4中，各检查了100个印制布线板。
表1
[连接盘剥离现象]
    示例5     对比示例4
  元件一侧     0％     19％
  焊接剂一侧     0％     29％
表2
[翘起现象]
    示例5     对比示例4
  元件一侧     24％     55％
  焊接剂一侧     0％     1％
上面参照优选实施例对本发明进行了说明，但本发明不限于此。印制布线板和的组成和生产条件、元件安装方法及在示例中说明的条件，以及无铅焊接剂、无铅焊糊和在示例中使用的元件都是为了说明的目的，并且可以按照需要改变。连接盘部分和焊接掩膜之间的位置关系示意地示出于图5A的部分平面图和5B的部分端面图中。延伸到元件一侧的几乎整个连接盘部分14A可由焊接掩膜20的延伸部分21所覆盖。另外，在使用普通的有铅焊接剂时，如果安装元件的印制布线板的使用条件严酷，连接盘部分也有可能从基材的表面剥离。在此种情况下，最好是采用根据本发明的印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法和印制布线板的元件安装方法。
在本发明中，翘起现象和剥离现象的出现可以得到抑制和防止。结果，不存在由于这些现象引起的断线，于是安装元件的印制布线板的可靠性可以明显提高。

Claims (15)

1.一种印制布线板的连接盘部分，该连接盘部分是在印制布线板的表面上形成的用来以无铅焊接剂安装元件，
其中所述连接盘部分的周围部分由在印制布线板的表面上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，并且
所述连接盘部分的周围部分由焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区。
2.印制布线板的连接盘部分，所述连接盘部分从通过印制布线板形成的通孔部分延伸到印制布线板的元件一侧和焊接剂一侧用来以无铅焊接剂安装元件，
其中延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，并且
延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区。
3.印制布线板的连接盘部分，所述连接盘部分从通过印制布线板形成的通孔部分延伸到印制布线板的元件一侧和焊接剂一侧用来以无铅焊接剂安装元件，
其中延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，并且
延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖。
4.如权利要求3中所述的印制布线板的连接盘部分，其中延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区，并且
延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区。
5.如权利要求3中所述的印制布线板的连接盘部分，其中延伸到元件一侧的连接盘部分的未被焊接掩膜的延伸部分所覆盖的区域小于延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的未被焊接掩膜的延伸部分所覆盖的区域。
6.一种印制布线板的制造方法，其包括的步骤为：
(A)在基材的表面上形成用于印制布线的布线和连接盘部分，以及
(B)在基材的表面上形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，
其中步骤(B)包含以在基材上形成的用于印制布线的焊接掩膜的延伸部分覆盖连接盘部分的周围部分以使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区的步骤。
7.一种印制布线板的制造方法，其包括的步骤为：
(A)形成用于印制布线的通过基材的通孔部分和形成延伸到基材的元件一侧和焊接剂一侧用于从所述通孔部分印制布线的连接盘部分，以及在基材上的用于印制布线的布线，以及
(B)在基材的元件一侧和焊接剂一侧形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，
其中步骤(B)包含以在基材的元件一侧上形成的用于印制布线的焊接掩膜的延伸部分覆盖连接盘部分的周围部分以使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区的步骤。
8.一种印制布线板的制造方法，其包括的步骤为：
(A)形成用于印制布线的通过基材的通孔部分和形成延伸到基材的元件一侧和焊接剂一侧用于从所述通孔部分印制布线的连接盘部分，以及在基材上的用于印制布线的布线，以及
(B)在基材的元件一侧和焊接剂一侧形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，
其中步骤(B)包含使延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在基材的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分覆盖的步骤和使延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖的步骤。
9.如权利要求8中所述的印制布线板的制造方法，其中在上述步骤(B)中，延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区，并且延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区。
10.如权利要求8中所述的印制布线板的制造方法，其中延伸到元件一侧的连接盘部分的未被焊接掩膜的延伸部分所覆盖的区域小于延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的未被焊接掩膜的延伸部分所覆盖的区域。
11.一种印制布线板的元件安装方法，其包括的步骤为：
(A)在基材的表面上形成用于印制布线的布线和连接盘部分，
(B)在基材的表面上形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，以及
(C)以无铅焊接剂将元件固定部分固定到连接盘部分以使元件安装于印制布线板，
其中步骤(B)包含以在基材上形成的用于印制布线的焊接掩膜的延伸部分覆盖连接盘部分的周围部分以使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区的步骤。
12.一种印制布线板的元件安装方法，其包括的步骤为：
(A)形成用于印制布线的通过基材的通孔部分和形成延伸到基材的元件一侧和焊接剂一侧用于从所述通孔部分印制布线的连接盘部分，以及在基材上的用于印制布线的布线，
(B)在基材的元件一侧和焊接剂一侧形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，以及
(C)将元件固定部分插入通孔部分并以无铅焊接剂将元件固定部分固定到通孔部分和连接盘部分以使元件安装于印制布线板，
其中步骤(B)包含以在基材的元件一侧上形成的用于印制布线的焊接掩膜的延伸部分覆盖延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分以使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区的步骤。
13.一种印制布线板的元件安装方法包括的步骤为：
(A)形成用于印制布线的通过基材的通孔部分和形成延伸到基材的元件一侧和焊接剂一侧用于从所述通孔部分印制布线的连接盘部分，以及在基材上的用于印制布线的布线，
(B)在基材的元件一侧和焊接剂一侧形成用于印制布线的焊接掩膜，以便得到印制布线板，以及
(C)将元件固定部分插入通孔部分并以无铅焊接剂将元件固定部分固定到通孔部分和连接盘部分以使元件安装于印制布线板，
其中步骤(B)包含以在基材的元件一侧上形成的用于印制布线的焊接掩膜的延伸部分覆盖延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分的步骤和使延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖的步骤。
14.如权利要求13中所述的印制布线板的元件安装方法，其中在上述步骤(B)中，延伸到元件一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的元件一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区，并且延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的周围部分由在印制布线板的焊接剂一侧上形成的焊接掩膜的延伸部分所覆盖，使周围部分与连接盘部分的外缘之间具有至少5×10-5m宽的覆盖区。
15.如权利要求13中所述的印制布线板的元件安装方法，其中延伸到元件一侧的连接盘部分的未被焊接掩膜的延伸部分所覆盖的区域小于延伸到焊接剂一侧的连接盘部分的未被焊接掩膜的延伸部分所覆盖的区域。
CNB028053664A 2001-03-07 2002-01-24 印制布线板的连接盘部分、印制布线板的制造方法和印制布线板的元件安装方法 Expired - Lifetime CN100423621C (zh)

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