CN1245857C - 电路基板及其安装方法、以及使用该电路基板的电子设备 - Google Patents

Abstract

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。

Description

电路基板及其安装方法、以及使用该电路基板的电子设备

技术领域

本发明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。

背景技术

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(Ag1.3at％、Pb24.0at％、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，本发明的主要目的是：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。

发明内容

另外，本发明的其他的目的是：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，本发明的电路基板，是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，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，其特征在于：上述焊料为无铅焊料，上述无铅焊料的熔点高于所述合金层的熔点，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，具备抑制热传导的部件，用该部件，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。

在本发明中，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，在本发明中，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，在本发明中，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，在本发明中，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，在本发明中，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，在本发明中，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，在本发明中，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，在本发明中，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。

本发明的电路基板的安装方法，是使用下述电路基板的安装方法，该电路基板是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，具有由构成上述焊料、上述端子和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，上述电路基板的安装方法使用上述电路基板，在与上述表面安装部件搭载面相反一侧的背面进行流动焊接；其特征在于，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接合部为无铅焊料，上述无铅焊料的熔点高于上述合金层的熔点，当进行上述流动焊接工序时，在上述电路基板背面的、与上述表面安装部件连接的通孔、焊盘、布线或者包含上述表面安装部件正下方的至少一部分的区域上，配设抑制热传导的部材，通过抑制从上述电路基板背面到上述电极焊接衬垫的热传导，在进行上述电路基板背面的流动焊接时的上述接合部的温度维持在上述合金层的熔融温度以下。另外，本发明的电路基板的安装方法，遮断上述热传导的部件是由绝热带或者树脂构成的。

这样，根据本发明的上述结构，在安装表面安装部件后，当在电路基板的背面上进行流动焊接时，将表面安装部件的端子接合部的温度抑制在形成于该接合部上的合金层的熔融温度以下，或者，在合金层熔融的情况下，使焊料整体熔融或使端子弯曲向电路基板侧，以谋求提高表面安装部件的端子与电路基板的电极焊接衬垫的连接可靠性。

附图说明

图1是示出现有的电路基板的俯视图。

图2是示出现有的电路基板的上面放大图。

图3是示出现有的电路基板的剖面图。

图4是示出现有的多层布线基板的剖面图。

图5是示出本发明的第1实施例的电路基板结构的剖面图。

图6是示出本发明的第2实施例的电路基板结构的剖面图。

图7是示出本发明的第3实施例的电路基板结构的剖面图。

图8是示出本发明的第4实施例的电路基板结构的剖面图。

图9是示出本发明的第5实施例的电路基板结构的剖面图。

图10是说明本发明的效果图，示出了本发明与现有例的实验数据比较。

图11是根据图10的实验数据，示出现有例的产生制造不良的剖面照片。

图12是根据图10的实验数据，示出本发明的第1实施例的效果的剖面照片。

图13是示出本发明的第6实施例的电路基板的结构的俯视图。

图14是示出本发明的第7实施例的电路基板的结构的俯视图。

图15是示出本发明的第8实施例的电路基板结构的上面放大图。

图16是示出本发明的第9实施例的电路基板结构的上面放大图。

图17是示出本发明的第10实施例的电路基板结构的上面放大图。

图18是示出本发明的第11实施例的电路基板结构的上面放大图。

图19是示出本发明的第12实施例的电路基板结构的上面放大图。

图20是示出本发明的第13实施例的电路基板结构的上面放大图。

图21是示出本发明的第14实施例的电路基板结构的上面放大图。

图22是示出本发明的第15实施例的电路基板结构的上面放大图。

图23是示出本发明的第16实施例的电路基板结构的上面放大图。

图24是示出本发明的第17实施例的电路基板结构的上面放大图。

图25是示出本发明的第18实施例的电路基板结构的上面放大图。

图26是现有例与本发明的比较照片。

图27是示出本发明的第19实施例的电路基板的结构的俯视图。

图28是示出本发明的第19实施例的电路基板的结构的剖面图。

图29是示出本发明的第20实施例的电路基板的结构的剖面图。

图30是示出本发明的第21实施例的电路基板的结构的剖面图。

图31是示出本发明的第22实施例的进行流动焊接情况的剖面图。

图32是示出本发明的第23实施例的电路基板的结构的剖面图。

图33是示出本发明的第23实施例的电路基板的结构的剖面图。

图34是示出本发明的第23实施例的电路基板的结构的剖面图。

图35是示出本发明的第24实施例的进行流动焊接情况的剖面图。

图36是示出本发明的第25实施例的电路基板的结构的剖面图。

图37是示出本发明的第26实施例的电路基板的结构的剖面图。

图38是示出本发明的第27实施例的电路基板的结构的剖面图。

图39是示出本发明的第27实施例的电路基板的结构的剖面图。

图40是示出本发明的第27实施例的电路基板的结构的剖面图。

图41是说明本发明的效果图。

具体实施方式

本发明的电路基板，在其理想的一个实施方式中，是表面安装部件安装在电路基板的表面侧上，在背面侧进行流动焊接的电路基板，在表面安装部件的引线与焊接衬垫的焊料接合部上形成合金层，该合金层包含构成焊料、焊接衬垫或者引线的元素，安装表面安装部件后，当在电路基版的背面进行流动焊接时，设置使合金层的温度上升抑制在该合金层的熔融温度以下的部件，或者，在合金层熔融的情况下，设置抑制在该合金层中的剥离的部件，提高引线与焊接衬垫的连接可靠性。下面，参照附图进行详细说明。此外，由于电路基板的制造方法与现有的技术相同，省略它的说明。

(实施方式1)

如图5至图12所示，本发明的第1实施方式的电路基板，使用规定的导热率以下的材料形成在电路基板上形成的通孔的内壁、通孔的焊盘或者填充在通孔内部的部材中的至少一种，抑制流动安装时通过通孔传送的热的传导，由于在热传导路径上配设导热率低的材料，抑制在布线上传导、流入表面安装部件的引线接合部的焊料上的热，能够防止形成在引线接合部上的合金层的熔融。

这里，虽然通孔的内壁、焊盘或者填充到通孔内部的部材的导热率越低越好，但是，必须选择电传导性良好的金属，综合性考察这些要求的结果，最好是镍、钯等金属，镍的导热率是58～90W/m·K，钯的导热率是76W/m·K，如果导热率在100W/m·K以下，就能够抑制因合金层的熔融引起的剥离。此外，关于具体的结构，将在第1至第5实施例中详细叙述。

(实施方式2)

如图13至图26所示，本发明的第2实施方式，采用用规定的导热率以下的材料形成，或者使布线的长度设定在规定值以上，或者使布线的剖面面积设定在规定值以下，来形成在电路基板上形成的通孔和表面安装部件的引线接合的焊接衬垫之间的布线的至少一部分，抑制流动安装时通过通孔传导的热的传导，抑制在布线上传导、流入表面安装部件的引线接合部的焊料中的热，防止形成在引线接合部上的合金层的熔融。

这里，布线的导热率与第1实施方式相同，最好是100W/m·K以下，另外，根据本发明人的实验，如果使布线长度大于10mm、或者使布线的剖面面积小于0.0035mm²，能够确认不产生引线接合部的剥离。此外，关于具体的结构，将在第6至第18实施例中详细叙述。

(实施方式3)

如图27至图30所示，本发明的第3实施方式，采用在多层布线基板的表面安装部件安装区域的至少一部分上，设置不形成内层密排图形区域的方法，抑制在流动安装时、横断多层布线基板传导的热的传导，抑制在多层布线基板内部传导、流入表面安装部件的引线接合部的焊料中的热，防止在引线接合部上形成的合金层的熔融。此外，关于具体的结构，将在第19至第21实施例中详细叙述。

(实施方式4)

如图31至图34所示，本发明的第4实施方式的电路基板，当进行流动安装时，使用液氮气体等从上部冷却电路基板，或者在电路基板背面上设置耐热带或树脂，抑制来自流动焊接的热的流入，防止形成在引线接合部上的合金层的熔融。此外，关于具体的结构，将在第22及第23实施例中详细叙述。

(实施方式5)

如图35所示，本发明的第5实施方式的电路基板，当进行流动安装时，用嵌板式加热器等从上部加热电路基板，不仅熔融形成在引线焊接部上的合金层，熔融引线接合部的焊料整体，能够防止仅仅熔融合金层情况下产生的剥离。此外，关于具体的结构，将在第24实施例中详细叙述。

(实施方式6)

如图36所示，本发明的第6实施方式的电路基板，用热膨胀率不同的2种以上的材料形成表面安装部件的引线，选择材料的组合，使得在接合部的温度上升时、引线按压焊接衬垫，由此，即使在引线接合部的合金层熔融的情况下，也能够防止引线的剥离。此外，关于具体的结构，将在第25实施例中详细叙述。

(实施方式7)

如图37至图40所示，本发明的第7实施方式的电路基板，用导热率高的材料形成表面安装部件的引线，使流入引线接合部的热容易移动到表面安装部件本体侧，或者在表面安装部件的上部上设置散热器增大热容量，由此防止形成在引线接合部上的合金层的熔融。此外，关于具体的结构，将在第26至第27实施例中详细叙述。

(实施例)

参照附图，说明本发明的实施例，这些实施例能够更详细地说明上述本发明的实施方式。

(实施例1)

首先，参照图5、图10至图12，说明本发明的实施例1的电路基板。图5是原理性地示出本实施例的电路基板的一部分的剖面图，图10至图12是说明本实施例的效果图。如图5所示，本实施例的电路基板，表面安装部件6安装在形成了通孔2a的电路基板1的表面上，表面安装部件6的引线5与电路基板1的焊接衬垫7由焊料8连接。另外，通孔2a与焊接衬垫7由焊盘3及布线4连接。

这里，本实施例的特征在于：由导热率低于规定值的材料构成用粗线示出的通孔2a，具体的说由导热率在100W/m·K以下的镍、钯等材料构成通孔2a，根据上述结构，当流动焊接时，能够减小从通孔2a及填充在通孔2a中的焊料9传导布线4，传导到表面安装部件6用的焊接衬垫7、焊料8、引线5上的热量，能够抑制引线5与焊料8或者焊接衬垫7与焊料8之间的剥离。

另外，例如在使用镍作为通孔2a的情况下，由于镍与焊料的沾润性比铜与焊料的沾润性差，如图5所示，焊料9难于填充通孔2a，其结果是，能够减少传导到焊接衬垫7、焊料8、引线5上的热量。据此，能够将焊接衬垫7、焊料8及引线5的温度抑制在形成在焊接衬垫7或者引线5与焊料8的界面上的合金层的熔融温度以下，例如在174℃以下，能够更好地抑制表面安装部件的引线5与焊料8或者焊接衬垫7与焊料8之间的剥离。

这里，使用实验数据(图10至图12)具体地说明，当流动焊接时，在焊接衬垫7、焊料8及引线5的温度在174℃以下的条件下，制造电子设备情况下的效果。首先，使用无铅焊料(Sn-3.0 Ag-0.5 Cu)，将表面安装部件(28mm□、端子节距0.5mm、208引线QFP)流动焊接在本实施例结构的电路基板1和现有结构的电路基板上。然后，使用相同的无铅焊料(Sn-3.0 Ag-0.5Cu)，实施流动焊接，确认有无上述表面安装部件的焊料接合部的剥离。为了确认剥离的产生，使用光学显微镜及SEM进行外观观察及剖面观察。

从该实验的结果可知，在用Cu形成通孔的原有结构的电路基板中，当进行流动焊接时，焊接衬垫7、焊料8及引线5的温度在形成在焊料8与焊接衬垫7的界面上合金层的熔融温度(175℃)以上，在焊料8与引线5的界面上有时就产生剥离，而在用Ni形成通孔2a的本实施例的电路基板1中，当进行流动焊接时，由于通孔2a的导热率低，能够降低焊接衬垫7、焊料8及引线5的温度(在174℃以下)，确认不产生剥离。

用图11及图12的剖面照片(图5的A-A′线的剖面)说明这一结果。

由图11所示的引线5的剖面照片可知，在引线5为175℃条件(现有结构)下，在焊料8与焊接衬垫7之间产生间隙，由于该间隙就产生使电子设备的可靠性显著降低等不良情况。与此相反，由图12所示的端子5的剖面照片可知，在表面安装部件的引线5为165℃(本实施例的结构)的条件下，没有看到在焊料8与引线5及焊接衬垫7之间产生特别的异常，由此可知，本实施例的结构对于抑制表面安装部件引线接合部的剥离是有效的。

这样，在表面安装型部件与插入型部件混在的电子设备中，在用无铅焊料实施焊接的情况下，在本实施例的电路基板1中，用导热率低的材料形成通孔2a，流动焊接时流入引线5部分的热减少，能够抑制温度上升，因而能够抑制原来多发的引线接合部的剥离，能够制造高可靠性的电子设备。

(实施例2)

其次，用图6说明本发明的第2实施例的电路基板。图6原理性地示出了第2实施例的电路基板的一部分的剖面图。本实施例的特征是：不仅通孔内壁使用导热率在规定值(100W/m·K)以下的镍、钯等材料，而且用镍、钯等材料填充通孔内部整体。

与上述实施例1同样，本实施例的情况下，当进行流动焊接时，也能够抑制从通孔2a传导向引线5的热，同时由于流动安装的焊料9没有填充到通孔2a中，能够降低从焊料9直接接受的热量。因此，具有抑制引线接合部剥离的效果。

(实施例3)

下面，用图7说明本发明的第3实施例的电路基板。图7原理性地示出了第3实施例的电路基板的一部分的剖面图。此外，本实施例的特征在于：用导热率在规定值以下(100W/m·K)的镍、钯等材料形成通孔2周围的焊盘3a。与上述第1及第2实施例同样，在这种情况下，当进行流动焊接时，能够降低从焊料9及通孔2、通过布线4传导到引线5上的热量，因而，能够抑制引线接合部的温度上升，具有抑制剥离的效果。

(实施例4)

下面，用图8说明本发明的第4实施例的电路基板。图8原理性地示出了第4实施例的电路基板的一部分的剖面图。此外，本实施例的特征在于：用导热率在规定值(100W/m·K)以下、而且与焊料的沾润性不良的镍等材料形成通孔2a及焊盘3a。

例如，在用镍制作通孔2a的情况下，与铜相比较镍与焊料的沾润性差，焊料9难于填充到通孔2中，传导到焊盘7、焊料8、引线5的热量减小。与上述第1至第3实施例同样，这种情况下也能够抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部剥离的效果。

(实施例5)

下面，用图9说明本发明的第5实施例的电路基板。图9原理性地示出了第5实施例的电路基板的一部分的剖面图。此外，本实施例的特征在于：用导热率在规定值(100W/m·K)以下的材料填充通孔2a，同时也用导热率在规定值(100W/m·K)以下的材料形成焊盘3a。与上述第1至第4实施例同样，这种情况下也是在能够抑制流动焊接时的热传导的同时，由于焊料9不填充通孔2，能够减少从焊料直接接受的热量，具有抑制引线接合部剥离的效果。

(实施例6)

参照图13说明本发明的第6实施例的电路基板。图13是示出电子部件安装在第6实施例的电路基板上的状态的俯视图。此外，本实施例的特征在于：用导热率在规定值(100W/m·K)以下的材料，例如镍、钯等形成焊盘3、焊接衬垫7及布线4。

根据上述结构，在流动焊接时，从通孔2及填充通孔2的焊料9传导到表面安装部件用的焊盘7、焊料8、引线5的热量比使用铜线的情况小。因此，能够抑制焊盘7、焊料8及引线5的温度，例如能够抑制在形成于焊接衬垫7或者引线5与焊料8的界面上的合金层的熔融温度174℃以下，因而能够抑制表面安装部件6的引线5与焊料8或者焊接衬垫7与焊料8之间的剥离。此外，考虑到焊接衬垫7与焊料的沾润性，也可以在焊接衬垫7上实施金薄镀处理。

(实施例7)

下面，用图14说明本发明的第7实施例的电路基板。图14是示出电子部件安装在第7实施例的电路基板上的状态的俯视图。此外，本实施例的特征在于：用导热率在规定值(100W/m·K)以下的材料形成焊盘3、布线4及焊接衬垫7的一部分(与表面安装部件6的引线5连接的部分)。这种情况下也能够抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部剥离的效果。此外，考虑焊料8与焊接衬垫7的沾润性，也可以在焊接衬垫7的表面上实施金薄镀处理等，这一措施与上述第6实施例相同。

(实施例8)

下面，用图15说明本发明的第8实施例的电路基板。图15是焊盘3与焊接衬垫7之间的区域的放大平面图。此外，本实施例是用导热率在规定值(100W/m·K)以下的材料形成布线4a的整个区间，布线4a形成在焊盘3与焊接衬垫7之间，这种情况下，也抑制流动焊接时的热传导。具有抑制引线接合部的剥离的效果。

(实施例9)

下面，用图16说明本发明的第9实施例的电路基板。图16是焊盘3与焊接衬垫7之间的区域的放大平面图。此外，本实施例是用导热率在规定值(100W/m·K)以下的材料形成布线4的一部分区间，布线4形成在焊盘3与焊接衬垫7之间，这种情况下，也抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

(实施例10)

下面，用图17说明本发明的第10实施例的电路基板。图17是焊盘3与焊接衬垫7之间的区域的放大平面图。此外，本实施例的特征在于：用导热率在规定值(100W/m·K)以下的材料形成布线4a的整个区间及焊接衬垫7a，布线4a形成在焊盘3与焊接衬垫7之间。这种情况下，也抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部的剥离的效果。此外，考虑到焊料与焊接衬垫7的沾润性也可以在焊接衬垫7表面上实施金薄镀处理。

(实施例11)

下面，用图18说明本发明的第11实施例的电路基板。图18是焊盘3a与焊接衬垫7之间的区域的放大平面图。此外，本实施例的特征在于：用导热率在规定值(100W/m·K)以下的材料形成布线4a的整个区间及焊盘3a，布线4a形成在焊盘3与焊接衬垫7之间，这种情况下，也抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

(实施例12)

下面，用图19说明本发明的第12实施例的电路基板。图19是焊盘3a与焊接衬垫7a之间的区域的放大平面图。此外，本实施例是用导热率在规定值(100W/m·K)以下的材料形成布线4a的整个区间及焊盘3a、焊接衬垫7a，布线4a形成在焊盘3a与焊接衬垫7a之间，这种情况下，也抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

(实施例13)

下面，参照图20、图26及图41说明本发明的第13实施例的电路基板。图20是焊盘3与焊接衬垫7之间的区域的放大平面图。此外，本实施例的特征在于：形成的连接焊盘3与焊接衬垫7的布线4b的长度，大于规定值(10mm)。

根据上述结构，在流动焊接时，能够根据布线4b的长度减小从通孔2及填充在通孔2中的焊料9，通过布线4b传导到表面安装部件用的焊接衬垫7、焊料8、引线5的热量。据此，能够将焊接衬垫7、焊料8及引线5的温度抑制在合金层的熔融温度174℃以下，能够抑制表面安装部件的引线5与焊料8或者焊接衬垫7与焊料8之间的剥离。

这里，使用实验数据(第26图)，具体地说明在流动焊接时，在焊接衬垫7、焊料8及引线5的温度小于174℃条件下，制造电子设备情况下的效果。首先，使用无铅焊料(Sn-3.0 Ag-0.5Cu)、将表面安装部件(28mm□，端子节距0.65mm，168引线QFP)流动焊接在铜布线基板上。然后，使用同样的无铅焊料(Sn-3.0 Ag-0.5Cu)，实施流动焊接，确认上述表面安装部件的焊料接合部有无剥离。为了确认剥离，使用光学显微镜及SEM进行外观观察及剖面观察。

从该实验结果可知，在图26(a)所示的长度3mm的布线4(现有例)中，引线温度为189℃，在引线5与焊料8之间及焊接衬垫7与焊料8之间产生了剥离。但是，在图26(b)所示的长度11mm的布线4b(本实施例)中，引线5的温度为168℃，没有看到剥离，能够确认本实施例的效果。

另外，图41示出了使用Cu材和Ni材作为布线材料情况下，布线长度与温度之间的关系。图41是将布线4的初始温度设为100℃，将布线4的一端的温度上升到250℃后，由模拟得出4秒后另一端的温度。从图41可知，在使用导热率大的Cu材(黑圆标记)作为布线的情况下，由于热急速在布线4上传导，4秒后两端的温度成为同样的，而在使用导热率小的Ni材(黑方块标记)的情况下，热的传导被抑制，在10mm左右成为一定的值，另一端的温度保持在低的温度。从这些结果能够确认布线长度最好大于10mm。

(实施例14)

下面，用图21说明本发明的第14实施例的电路基板。图21是焊盘3与焊接衬垫7之间的区域的放大平面图。此外，本实施例的特征在于：将布线4c的剖面面积形成的小于0.0035mm²。这种情况下，也能够得到与实施例13同样的结果，抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

(实施例15)

下面，用图22说明本发明的第15实施例的电路基板。图22是焊盘3与焊接衬垫7之间的区域的放大平面图。此外，本实施例的特征在于：仅仅将布线4一部分的剖面面积形成的小于0.0035mm²。这种情况下，也能够得到与实施例13及实施例14同样的结果，抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

(实施例16)

下面，用图23说明本发明的第16实施例的电路基板。图23是焊盘3与焊接衬垫7之间的区域的放大平面图。此外，本实施例的特征在于：将布线4d的总长度形成为在10mm以上，而且布线4d的剖面面积形成为在0.0035mm²以下。这种情况下，也能够得到与实施例13至实施例15同样的结果，抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

(实施例17)

下面，用图24说明本发明的第17实施例的电路基板。图24是焊盘3与焊接衬垫7之间的区域的放大平面图。此外，本实施例将布线4d的总长度形成为在10mm以上，而且布线4d的一部分的剖面面积形成为在0.0035mm²以下。这种情况下，也能够抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

(实施例18)

下面，用图25说明本发明的第18实施例的电路基板。图25是焊盘3与焊接衬垫7之间的区域的放大平面图。此外，本实施例的特征在于：在布线4b不能用直线连接焊盘3与焊接衬垫7之间的情况下，将布线4b的总长度形成为在10mm以上。这种情况下，也能够抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

此外，布线图形也不是仅仅限于图25的形态，当然，如果将布线4b的整个区域或者将它的一部分的剖面面积设定的在0.0035mm²以下，能够更有效地抑制热传导。

(实施例19)

参照图27及图28，说明本发明的第19实施例的电路基板。图27是示出电子部件安装在第19实施例的电路基板上的状态的俯视图，图28是图27的B-B′剖面图。此外，由于电路基板的制造方法与现有技术同样，省略了它的说明。本实施例的特征在于：将图27及图28所示的表面安装部件6的安装位置正下方的基板部分作为内层密排图形禁止区域13。

根据上述结构，当进行流动焊接时，能够减少从通孔2及填充在通孔2中的焊料9，通过内层布线11、绝缘层12传导到焊接衬垫7、焊料8、引线5上的热量。另外，由于流动焊接时从与阻焊剂10接触的焊料传导到绝缘层12、内层布线11的热量也减少，降低基板中的内层密排图形禁止区域13部分的温度，因而焊接衬垫7、焊料8、引线5的温度也降低。据此，能够将焊接衬垫7、焊料8及引线5的温度抑制到低于合金层的熔融温度174℃的温度，能够抑制表面安装部件的引线5与焊料8或者焊接衬垫7与焊料8之间的剥离。

(实施例20)

下面，使用图29，说明本发明的第20实施例的电路基板。图29是将内层密排图形禁止区域13扩张到焊接衬垫7b的外侧而形成的电路基板。如果内层密排禁止区域13包含比焊接衬垫7b更内侧也可以，这种情况下也能够抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

(实施例21)

下面，使用图30，说明本发明的第21实施例的电路基板。图30是将内层密排图形禁止区域13应用于内层布线11的一部分而成的电路基板，这种情况下也能够抑制流动焊接时的热传导，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

(实施例22)

下面，使用图31，说明本发明的第22实施例的电路基板。本实施例的特征在于：冷却表面安装部件的引线周围及引线接合部的焊料周围或者布线、通孔、焊盘等。如图31所示，例如，在流动焊接时，在夹持电路基板1、与焊料槽19相反一侧上设置喷嘴或者风扇15，喷出氮气或空气16。由于冷却引线周围及焊料周围或者布线、通孔、焊盘等，能够抑制引线接合部的焊料的温度上升，防止形成在引线或者焊接衬垫与焊料的界面上的合金层的熔融，具有抑制引线接合部剥离的效果。

(实施例23)

下面，使用图32至图34说明本发明的第23实施例的电路基板。如图32及图33所示，本实施例中，用降低热传导的耐热带20(铝带)或者导热率低的树脂或阻焊剂21，覆盖在包含与电路基板1的表面安装部件6的搭载面相反一侧的非搭载面的表面安装部件6、引线5及焊料8的正下方的部分，或者通孔2、焊盘3部分的任何一个，或者包含所有的部分上。

此外，图32及图33仅仅图示出表面安装部件6安装区域附近的部分，如图34所示，在电路基板1上也形成用流动焊接法安装插入部件26的区域。因此，上述耐热带20或者树脂21最好至少形成在除安装插入部件26的通孔2的区域上，即使仅仅将树脂21形成在与表面安装部件6连接的通孔2区域上，也能够防止焊料9流入通孔2内，能够期待具有抑制热传导的效果。

这样，根据本实施例，能够抑制流动焊接时的热传导，而且，能够防止焊料流入与表面安装部件6的引线连接的通孔内，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

(实施例24)

下面，使用图35说明本发明的第24实施例的电路基板。本实施例的特征在于：使引线5的周围及焊料8的周围上升。如图35所示，在流动焊接时，夹持电路基板1、在与焊料槽19相反一侧上设置嵌板式加热器、温风等加热方法，使电路基板1的整体或者气氛的温度或者引线5的周围及焊料8的周围加温，不仅仅形成在引线接合部上的合金层，也使焊料8整体熔融，具有抑制因安装部件的翘曲引起的引线接合部的剥离的效果。

(实施例25)

下面，使用图36，说明本发明的第25实施例的电路基板。本实施例的特征在于：在安装于电路基板1上的表面安装部件6中，使表面安装部件6的引线5作成2层结构，用Ni等热膨胀系数大的材料形成配置在电路基板1侧上的第1层23，用铜等热膨胀系数小的材料形成配置在第1层23的上部上的第2层24。这种情况下，当进行流动焊接时，因加热使热膨胀系数不同的引线5，在按压向电路基板1一侧的方向上施加力的作用，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

此外，第2层24也可以用比第1层23的热膨胀系数更大的材料组合，将第1层23作成42合金，将第2层24作成Ni，也能够得到同样的效果。另外，引线5也可以制作成2层以上的多层的叠层结构，能够用电镀加工法设置在将成为第1层或者第2层的任何一个的单面上。

进而，也不是仅限于将引线5整体制作成热膨胀系数不同的材料的叠层结构的情况，可以仅仅在引线5的弯曲部分上部分地形成热膨胀系数不同的材料(例如，在弯曲部的上侧上形成热膨胀系数大的材料，在弯曲部的下侧上形成热膨胀系数小的材料)，当温度上升时，引线5按压向电路基板1一侧。

(实施例26)

下面，使用图37，说明本发明的第26实施例的电路基板。本实施例的特征在于：用导热率高的材料形成安装在电路基板1上的表面安装部件6的引线5a，例如用比通常使用的Cu(在100℃中的导热率为395W/m·K)的导热率更高的银(在100℃中的导热率为442W/m·K)形成表面安装部件6的引线5a。这种情况下，当进行流动焊接时，由于能够使流入引线接合部的焊料8中的热，通过引线5a有效地逃逸到表面安装部件6一侧，能够抑制引线接合部的温度上升，防止合金层的熔融，具有抑制引线接合部剥离的效果。

(实施例27)

下面，使用图38至图40，说明本发明的第27实施例的电路基板。本实施例的特征在于：在安装于电路基板1上的表面安装部件6上，设置散热器等热容量大的部材，当流动焊接时，吸收流入引线接合部中的热，抑制焊料8的温度上升。具体地说，如图38所示，仅仅在表面安装部件6上设置散热器25，使部件本体的热容量增大，容易吸收来自引线5的热。另外，图39是进一步使散热器25的端部与引线5接触的结构，图40是使散热器25的端部与焊料8接触的结构，更进一步促进热的吸收。这样，由于设置散热器，能够用表面安装部件6通过引线5更有效地吸收流入引线接合部的焊料8中的热，能够抑制焊料8的温度上升，具有抑制引线接合部的剥离的效果。

另外，该散热器25不仅吸收从引线5流入的热，还具有附加的功能，当进行流动焊接时，在合金层和焊料8熔融的情况下，由于具有将引线5按压向电路基板1一侧的作用，更能够抑制引线接合部的剥离。

此外，能够使用热容量大的金属等任意的材料作为散热器25的材料。在用金属形成散热器25的情况下，在图39及图40所示的形态中，由于引线5短路，最好仅仅在流动焊接时安装散热器25，另外，也可以使用陶瓷等绝缘性材料。另外，在图40的形态中，由于散热器25与焊料8接触，最好选择与焊料沾润性差的材料作为散热器材料。

以上所示的实施例，可以选择任何一个单独地实施，也可以适当地组合进行实施。

产业上应用的可能性

如上所述，根据本发明，具备通孔、表面安装部件用电极焊接衬垫及将这些连接起来的布线，在使用无铅焊料将表面安装部件安装到上述电极焊接衬垫上的电路基版中，根据用导热率低于规定值(100W/m·K)的材料形成通孔、焊盘、布线中的至少一种的基本结构，当流动焊接时，降低从通孔及填充在通孔中的焊料传导到电极焊接衬垫上的热量，抑制表面安装部件电极的温度上升，起到抑制引线接合部的剥离的效果。

另外，根据本发明，在具备通孔、表面安装部件用电极焊接衬垫及将这些连接起来的布线，使用无铅焊料将表面安装部件安装在电极焊接衬垫上的电路基板中，根据使布线长度大于规定值(10mm)，或者使布线的剖面面积小于规定值(0.0035mm²)的基本结构，当流动焊接时，降低从通孔及填充在通孔中的焊料传导到电极焊接衬垫上的热量，由此抑制表面安装部件电极的温度上升，起到抑制引线接合部的剥离的效果。

另外，根据本发明，在具备通孔、表面安装部件用电极焊接衬垫及将这些连接起来的布线，使用无铅焊料将表面安装部件安装在电极焊接衬垫上的多层基板中，基于将表面安装部件正下方的电路基板内层的全部或者一部分作为密排图形配置禁止区域的基本结构，当进行流动焊接时，降低从通孔、填充到通孔中的焊料，通过上述内层密排图形、绝缘层传导到电极焊接衬垫上的热量，抑制表面安装部件电极的温度上升，起到抑制引线接合部的剥离的效果。

而且，由抑制表面安装部件电极的温度上升，使之低于形成在表面安装部件的引线或者电路基板的电极焊接衬垫与焊料的界面上的合金层的熔融温度174℃的方法，提供能够抑制在使用无铅焊料进行表面安装后因进行流动安装产生的引线接合部的剥离的电路基板。

此外，本发明不是仅限于上述各实施例的形态，在本发明的技术思想范围内，各实施方式能够进行适当地变更。

Claims (11)

1、一种电路基板，在安装在电路基板表面上的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和所述端子，或者所述焊料和所述电极焊接衬垫的元素的一部分构成的合金层，其特征在于：

所述焊料为无铅焊料，所述无铅焊料的熔点高于所述合金层的熔点，在从与所述表面安装部件搭载面相反一侧的所述电路基板背面到所述电极焊接衬垫的热传导通路上，具备抑制热传导的部件，由于该部件，进行所述电路基板背面的流动焊接时，所述接合部的温度维持在所述合金层的熔融温度以下。

2、根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于：

所述合金层包含锡、银和铅构成的的3元合金，其中锡、银包含在所述焊料中，铅包含在所述端子或者所述电极焊接衬垫中。

3、根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于：

与所述电极焊接衬垫连接的通孔或者在该通孔的周围形成的焊盘中的至少一方，用导热率在100W/m·K以下的材料形成。

4、根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于：

在与所述电极焊接衬垫连接的通孔内部填充具有导热率在100W/m·K以下的材料。

5、根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于：

将与所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，用具有导热率在100W/m·K以下的材料形成。

6、根据权利要求3至5的任何一项所述的电路基板，其特征在于：

所述材料由镍或者钯构成。

7、根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于：

将与所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长度形成为10mm以上。

8、根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于：

将与所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剖面面积形成为0.0035mm²以下。

9、根据权利要求1所述的电路基板，其特征在于：

所述电路基板由多层布线基板构成，在包含所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，具有禁止形成密排图形的区域。

10、一种电路基板的安装方法，是使用下述电路基板的安装方法，该电路基板在安装在电路基板表面上的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和所述端子，或者所述焊料和所述电极焊接衬垫的元素的一部分构成的合金层，所述电路基板的安装方法使用所述电路基板，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；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，

当进行所述流动焊接工序时，在所述电路基板背面的、与所述表面安装部件连接的通孔、焊盘、布线或者包含所述表面安装部件正下方的至少一部分的区域上，配设抑制热传导的部材，通过抑制从所述电路基板背面到所述电极焊接衬垫的热传导，在进行所述电路基板背面的流动焊接时的所述接合部的温度维持在所述合金层的熔融温度以下。

11、根据权利要求10所述的电路基板的安装方法，其特征在于：

遮断所述热传导的部材由绝热带或者树脂构成。

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