CN101321441A - 使用了导电性涂料的印刷电路基板的回流焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种回流焊方法，该回流焊方法可有效地改善对电路图案、焊盘图案使用导电性涂料时的焊料的渗漏性。其特征在于：在实施回流焊的工序中，将活化熔剂的预加热温度设定在150～190℃范围内，且将预加热时间设定在60±30秒的范围内。或者在氮气氛中进行预加热。

Description

使用了导电性涂料的印刷电路基板的回流焊方法
技术领域
本发明涉及一种在使用了导电性涂料的印刷电路基板上安装电子部件的表面安装焊料的焊接方法。
背景技术
就对覆铜板进行蚀刻处理形成电路图案的印刷电路基板的制造来说，化学性蚀刻处理对环境造成的负荷大，还需要特殊的处理设备，由此，研究了使用导电性涂料形成电路图案的技术。
但是，导电性涂料的焊料的润湿性不好，在表面安装焊料领域难以利用。
日本特开2006-28213号公开的导电性涂料是作为填料配合了Ag涂层Ni粉末和Ag粉末的涂料，将酚醛树脂等固化性树脂作为粘合剂，用丁基卡必醇等有机溶剂调整粘度，以能够进行丝网印刷。
另外，还配合有油酸等不饱和脂肪酸，据说可去除在金属粉末表面上形成的自然氧化膜。
本申请的申请人用配合有不饱和脂肪酸的上述导电性涂料实施了回流焊评价。
回流焊是在焊盘图案(land pattern)上印刷焊膏，在该焊盘上载放电子部件，通过使其加热回流来进行表面安装的方法。
这种场合，为了使焊膏中含有的熔剂活化，一般采用的工序是在大气氛围中在150～190℃下进行约95～120秒的预加热，接着正式加热到焊料的焊接温度230～240℃。
对于使用上述配合有不饱和脂肪酸的导电性涂料进行丝网印刷的电路图案的焊盘图案，用这种以往实施的回流炉试行回流焊时，遗憾的是焊盘部的焊料的渗漏性不充分。
因此，努力研究了回流条件并完成了本发明。
在日本特开平6-37440号公报中，就回流焊方法公开了为了防止预加热后的部件接合部等的再氧化而从预加热温度连续逐渐上升至回流温度的技术。
但是，该公报中的发明的技术思想虽是防止预加热后的接合部的再氧化，但预加热时间短，有在熔剂的活化上会产生不均的问题，不能适用于使用了导电性涂料的焊盘图案。
专利文献1：日本特开2006-28213号公报
专利文献2：日本特开平6-37440号公报
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效地改善对电路图案、焊盘图案使用导电性涂料时的焊料的渗漏性的回流焊方法。
使用了本发明涉及的导电性涂料的印刷电路基板的回流焊方法的特征在于：在绝缘体基板上面使用导电性涂料丝网印刷电路图案，在电路图案的焊盘部印刷焊膏，在该焊盘部上载放部件，在实施接下来的回流焊的工序中，将使熔剂活化的预加热温度设定在150～190℃范围内，且将预加热时间设定在60±30秒的范围内。
在本发明中，将预加热时间设定在30～90秒的范围内是因为如果不保持30秒以上，则不能得到导电性涂料中的金属粉末的表面活性，但意外的是如果预加热时间超过90秒，焊料的渗漏性又会再次恶化。
推断这是因为，与以往的铜箔焊盘图案一般是进行100秒左右的预加热相比，导电性涂料的情况会因空气中的氧而使涂料中的金属粉末的表面氧化。
根据详细的实验，预加热时间为25秒时，不能得到金属粉末的活性，预加热时间为95秒时，焊盘部氧化，焊料的润湿性恶化。
因此，预加热时间以60±30秒为好，优选为55～75秒的范围。
因此，为了抑制焊盘部的氧化而在氮气氛中在预加热温度150～190℃下预加热约95秒的结果，这时的焊盘的焊料渗漏性也良好。
另外，这时的回流炉的氧浓度为3500ppm。
因此，本发明涉及的另一回流焊方法的特征在于：在绝缘体基板上面使用导电性涂料丝网印刷电路图案，在电路图案的焊盘部印刷焊膏，在该焊盘部上载放部件，在实施接下来的回流焊的工序中，是在氮气氛中进行使熔剂活化的预加热。
因此，回流炉的预加热也可以在氧浓度4000ppm以下的氮气氛中进行。
另外，虽然也受到氮气氛中的氧浓度的影响，但在氧浓度3000～4000ppm程度的范围内，预加热时间优选为30～120秒之间。
在本发明中，在用导电性涂料印刷形成焊盘图案的情况，将焊膏印刷后的回流炉中的预加热条件设定成在大气氛围中为150～190℃、60±30秒，或通过在氮气氛中进行预加热，使焊盘的焊料渗漏性变得良好，焊料接合强度也优越。
附图说明
图1表示回流炉中的焊料渗漏性的评价结果。
图2是在遥控基板上安装了部件的外观照片。
图3表示焊料部分的剖面EPMA照片。
具体实施方式
本发明涉及的回流焊方法能够适用于将导电性涂料用于焊盘图案的各种电子基板，但在本实施例中，是以作为远程操作电子仪器用的遥控器的基板使用的情况为例进行了评价，以下进行说明。
作为使酚醛树脂渗透到纸基材中的酚醛纸基板素材，准备了在厚度1.6mm、吸收率2.0％的基板素材(利昌工业株式会社制，PS-1131)上面涂层处理有抗蚀剂层(田村制作所制抗蚀剂，FINEDELDSR-330R14-13)的基板素材，用导电性涂料丝网印刷布线图案。
在评价中使用的导电性涂料是麦克赛尔北陆精器株式会社制的导电涂料，将涂层了Ag的Ni粉末和Ag粉末配合，用酚醛树脂作为粘合剂，配合油酸和丁基卡必醇的有机溶剂而成的导电性涂料(专利文献1记载的涂料)。
使用导电性涂料丝网印刷布线图案及焊盘图案后，用干燥炉在160℃干燥约30分钟。
用无铅焊料(千住金属制，M705)在焊盘上印刷焊膏，用回流炉(Heller制，1812EXL-N2/UL)进行回流焊试验，结果如图1所示。
图1(a)是在使氧浓度成为3500ppm程度的氮气氛中进行了150～190℃、95秒的预加热后，在230～240℃下使其回流的情况，焊盘的焊料渗漏性良好。
图1(b)是在大气氛围中进行了150～190℃、55～60秒的预加热后，在230～240℃下使其回流的情况。这种场合也与图1(a)同样，焊料的渗漏性良好。
图1(c)是在大气氛围中进行了150～190℃、95秒的预加热后，在230～240℃下使其回流的情况，但焊料对焊盘的渗漏性不充分。
图2是表示实际在遥控器用基板上将一部分进行安装评价的状态的外观照片。
在大气氛围中进行预加热的情况，通过将加热时间控制在30～90秒之间，能够实现如图2(1)所示的良好的部件安装。
另外，在氮气氛中进行预加热的话，如图2(2)所示，显示了更加良好的焊料性。
另外，从侧面加压图2(1)所示的芯片部件，评价焊料接合强度的结果，在剥离强度8.5～25.5N下剥离的面为酚醛纸与导电涂料的粘合面。
只要芯片部件的焊接强度为10N/mm2以上，品质上就没有问题，在图2(1)所示的焊盘表面积的情况，6.4N以上为基准，而这次试验结果是8.5～25.5N，所以可以确认焊接强度是充分的。
图3显示了图1(b)所示的试验样品的剖面EPMA观察的结果。
可以确认导电性涂料层中扩散有Sn、Ag、Cu等。
Sn、Ag、Cu之所以扩散在导电性涂料中是由于在这次的试验评价中使用的焊料是Sn-Ag-Cu系的3元系无铅焊料。
另外，只要是回流用焊料，并不特别限定，即便是以往广泛使用的Sn-Pb系焊料也可以。

Claims (2)

1.一种使用了导电性涂料的印刷电路基板的回流焊方法，其特征在于：在绝缘体基板上面使用导电性涂料丝网印刷电路图案，在电路图案的焊盘部印刷焊膏，在该焊盘部上载放部件，在实施接下来的回流焊工序中，将使焊剂活化的预加热温度设定在150～190℃的范围内，且将预加热时间设定在60±30秒的范围内。
2.一种使用了导电性涂料的印刷电路基板的回流焊方法，其特征在于：在绝缘体基板上面使用导电性涂料丝网印刷电路图案，在电路图案的焊盘部印刷焊膏，在该焊盘部上载放部件，在实施接下来的回流焊工序中，在氮气氛中进行使焊剂活化的预加热。
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