JP2000151095A - プリント配線基板に対する部品のはんだ付け方法、プリント配線基板の作製方法 - Google Patents
プリント配線基板に対する部品のはんだ付け方法、プリント配線基板の作製方法Info
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- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
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- H05K3/3463—Solder compositions in relation to features of the printed circuit board or the mounting process
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 リフロープロセスにさらされるカプセル化さ
れたサブシステムＰＷＢ上に無鉛はんだ接合部を形成す
る方法を提供する。 【解決手段】 本発明の一つの形態に係る方法は、プリ
ント配線基板にほぼ無鉛のはんだを塗布するステップ４
２０と、そのはんだ上に無鉛端子を持つ電子部品を配置
するステップ４３０と、ほぼ無酸素雰囲気中で、そのプ
リント配線基板を、そのはんだをリフローするのに十分
な温度まで加熱するステップ４４０とを有する。別の形
態において、その方法は、錫ベースのはんだを塗布する
ステップを含む。あるいはまた、その方法は、銀、アン
チモン、銅、あるいは金からなるグループから選択され
た金属と錫とのはんだ合金を塗布するステップを含む。
れたサブシステムＰＷＢ上に無鉛はんだ接合部を形成す
る方法を提供する。 【解決手段】 本発明の一つの形態に係る方法は、プリ
ント配線基板にほぼ無鉛のはんだを塗布するステップ４
２０と、そのはんだ上に無鉛端子を持つ電子部品を配置
するステップ４３０と、ほぼ無酸素雰囲気中で、そのプ
リント配線基板を、そのはんだをリフローするのに十分
な温度まで加熱するステップ４４０とを有する。別の形
態において、その方法は、錫ベースのはんだを塗布する
ステップを含む。あるいはまた、その方法は、銀、アン
チモン、銅、あるいは金からなるグループから選択され
た金属と錫とのはんだ合金を塗布するステップを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、プリ
ント配線基板に部品をはんだ付けする方法に関するもの
であり、特に、２次はんだリフロープロセスにさらされ
るカプセル化されたサブシステムプリント配線基板上
に、高信頼性を有する無鉛はんだ接合部を形成する方法
に関するものである。
ント配線基板に部品をはんだ付けする方法に関するもの
であり、特に、２次はんだリフロープロセスにさらされ
るカプセル化されたサブシステムプリント配線基板上
に、高信頼性を有する無鉛はんだ接合部を形成する方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】今日、多くの電子製品アセンブリは、販
売業者や下請け業者によって製造業者に提供された部品
やサブアセンブリから作製されている。そのような製品
を組み立てる際の共通の方法は、部品やサブシステムプ
リント配線アセンブリ（ＰＷＡ）のリードや端子を接続
する方法である。２つの最も一般的な連続的大量はんだ
接合プロセスは、ウェーブ式はんだ接合とリフロー式は
んだ接合である。
売業者や下請け業者によって製造業者に提供された部品
やサブアセンブリから作製されている。そのような製品
を組み立てる際の共通の方法は、部品やサブシステムプ
リント配線アセンブリ（ＰＷＡ）のリードや端子を接続
する方法である。２つの最も一般的な連続的大量はんだ
接合プロセスは、ウェーブ式はんだ接合とリフロー式は
んだ接合である。
【０００３】ウェーブ式はんだ接合は、一般的に、製品
アセンブリ内に他種類のスルーホール部品が含まれる場
合に使用される。これに対して、リフロー式はんだ接合
プロセスは、大半の部品が表面実装される場合に採用さ
れる。リフロー式はんだ接合においては、製品アセンブ
リ全体が、はんだを確実に溶かして、メインシステムＰ
ＷＢとサブシステムＰＷＢの間に相互接続部を形成する
ために十分な、特定の温度条件にさらされる。
アセンブリ内に他種類のスルーホール部品が含まれる場
合に使用される。これに対して、リフロー式はんだ接合
プロセスは、大半の部品が表面実装される場合に採用さ
れる。リフロー式はんだ接合においては、製品アセンブ
リ全体が、はんだを確実に溶かして、メインシステムＰ
ＷＢとサブシステムＰＷＢの間に相互接続部を形成する
ために十分な、特定の温度条件にさらされる。
【０００４】最も一般的な標準タイプの錫−鉛はんだ
（錫／鉛比が６０／４０あるいは６３／３７の錫−鉛は
んだ）は、その純粋成分単体の溶融温度のいずれよりも
低い溶融温度（１８３℃）を持つ合金である。すなわ
ち、錫の溶融温度は２３２℃であり、鉛の溶融温度は３
２８℃である。錫８０％＋鉛２０％から錫１５％＋鉛８
５％までの幅広い範囲の合金組成に亘って、錫−鉛はん
だは１８３℃のはんだ溶融点を持つ。
（錫／鉛比が６０／４０あるいは６３／３７の錫−鉛は
んだ）は、その純粋成分単体の溶融温度のいずれよりも
低い溶融温度（１８３℃）を持つ合金である。すなわ
ち、錫の溶融温度は２３２℃であり、鉛の溶融温度は３
２８℃である。錫８０％＋鉛２０％から錫１５％＋鉛８
５％までの幅広い範囲の合金組成に亘って、錫−鉛はん
だは１８３℃のはんだ溶融点を持つ。
【０００５】カプセル化されたサブシステムあるいは部
品が、標準的な６０／４０あるいは６３／３７の錫−鉛
はんだの温度条件にさらされる場合に、それらの内部部
品は、そのはんだ合金の溶融温度より約２０℃も高い温
度に達することがある。明らかに、サブシステムプリン
ト配線アセンブリの製造に同じはんだ合金が使用されて
いる場合には、そのサブシステム内の部品のはんだ接合
部は、メインの製品アセンブリとそのサブシステムＰＷ
Ｂとの間に新しい接合部が形成されるのと同時に溶けて
しまう。このような状況において、そのカプセル化され
たサブシステムＰＷＢ上のはんだ接合部は損傷してしま
い、また、そのはんだが液化した場合には部品が移動し
てしまう。
品が、標準的な６０／４０あるいは６３／３７の錫−鉛
はんだの温度条件にさらされる場合に、それらの内部部
品は、そのはんだ合金の溶融温度より約２０℃も高い温
度に達することがある。明らかに、サブシステムプリン
ト配線アセンブリの製造に同じはんだ合金が使用されて
いる場合には、そのサブシステム内の部品のはんだ接合
部は、メインの製品アセンブリとそのサブシステムＰＷ
Ｂとの間に新しい接合部が形成されるのと同時に溶けて
しまう。このような状況において、そのカプセル化され
たサブシステムＰＷＢ上のはんだ接合部は損傷してしま
い、また、そのはんだが液化した場合には部品が移動し
てしまう。
【０００６】したがって、多くのサブアセンブリに関し
て、下請け業者からのカプセル化ＰＷＡには、そのサブ
システムＰＷＡの内部はんだ接合温度と、そのサブシス
テムのアセンブリに使用されるはんだ合金の溶融温度と
の間に熱防護用の温度幅を与えなければならない。特
に、そのサブシステムが、標準的な６０／４０錫−鉛は
んだのリフロープロセスにさらされる場合には、熱防護
用の温度幅は重要である。このような熱防護用の温度幅
は、最小でも２０℃である。
て、下請け業者からのカプセル化ＰＷＡには、そのサブ
システムＰＷＡの内部はんだ接合温度と、そのサブシス
テムのアセンブリに使用されるはんだ合金の溶融温度と
の間に熱防護用の温度幅を与えなければならない。特
に、そのサブシステムが、標準的な６０／４０錫−鉛は
んだのリフロープロセスにさらされる場合には、熱防護
用の温度幅は重要である。このような熱防護用の温度幅
は、最小でも２０℃である。
【０００７】サブシステム基板をはんだ付けするための
溶融温度をより高くするための一つのアプローチは、鉛
リッチなはんだ、すなわち、Ｐｂ＞８５％のはんだに向
かっている。しかしながら、９０％鉛合金において、鉛
−錫はんだは２６８℃で溶ける。残念ながら、この温度
は、一般的な電子部品の品質保証温度を越えている。し
たがって、別の一つのアプローチは、錫リッチなはんだ
合金に向かっている。錫リッチなはんだは、一般的に
は、２５０℃未満の温度で溶ける。しかしながら、事実
上、供給業者から受け取られる全ての部品は、その接続
リード上にある程度の鉛を含む金属化部分を有する。
溶融温度をより高くするための一つのアプローチは、鉛
リッチなはんだ、すなわち、Ｐｂ＞８５％のはんだに向
かっている。しかしながら、９０％鉛合金において、鉛
−錫はんだは２６８℃で溶ける。残念ながら、この温度
は、一般的な電子部品の品質保証温度を越えている。し
たがって、別の一つのアプローチは、錫リッチなはんだ
合金に向かっている。錫リッチなはんだは、一般的に
は、２５０℃未満の温度で溶ける。しかしながら、事実
上、供給業者から受け取られる全ての部品は、その接続
リード上にある程度の鉛を含む金属化部分を有する。
【０００８】図１を参照すれば、ＰＷＢ上の表面実装部
品の従来のはんだ接合部が示されている。部品リード１
１０は、従来技術において、ＰＷＢ１４０上の銅トレー
ス１３０にはんだ付けされる。錫が存在する場合に、鉛
は、他の不純物と結合してはんだボール１５０と銅トレ
ース１３０の間の中間金属層１２０に第３合金を形成す
る。この第３合金は、銀、ビスマス、アンチモン、ある
いはインジウムと結合した錫−鉛からなる。
品の従来のはんだ接合部が示されている。部品リード１
１０は、従来技術において、ＰＷＢ１４０上の銅トレー
ス１３０にはんだ付けされる。錫が存在する場合に、鉛
は、他の不純物と結合してはんだボール１５０と銅トレ
ース１３０の間の中間金属層１２０に第３合金を形成す
る。この第３合金は、銀、ビスマス、アンチモン、ある
いはインジウムと結合した錫−鉛からなる。
【０００９】このような第３合金は、リフロー用の錫−
鉛はんだの共融点、すなわち、１８３℃よりもかなり低
い融点を持つ。したがって、リフローが行われる場合に
は、このような第３合金は、リフローを確実に行うため
に要求される処理温度に達する前に溶けてしまい、サブ
システムの接合部は、早期に損傷してしまう。この結
果、そのＰＷＢ上の所望の位置から部品が移動してしま
うことがある。
鉛はんだの共融点、すなわち、１８３℃よりもかなり低
い融点を持つ。したがって、リフローが行われる場合に
は、このような第３合金は、リフローを確実に行うため
に要求される処理温度に達する前に溶けてしまい、サブ
システムの接合部は、早期に損傷してしまう。この結
果、そのＰＷＢ上の所望の位置から部品が移動してしま
うことがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、リフロープロセスにさらされるカプセル化され
たサブシステムＰＷＢ上に、信頼性の高い、無鉛はんだ
接合部を形成可能な、低コストな方法を提供することで
ある。
目的は、リフロープロセスにさらされるカプセル化され
たサブシステムＰＷＢ上に、信頼性の高い、無鉛はんだ
接合部を形成可能な、低コストな方法を提供することで
ある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
従来技術の問題点を解決するために、プリント配線基板
に部品をはんだ付けする方法を提供するものである。一
つの実施の形態において、その方法は、プリント配線基
板にほぼ無鉛のはんだを塗布するステップと、そのはん
だ上に無鉛端子を持つ電子部品を配置するステップと、
ほぼ無酸素雰囲気中で、そのプリント配線基板を、その
はんだをリフローするのに十分な温度まで加熱するステ
ップとを有する。別の形態において、その方法は、錫ベ
ースのはんだを塗布するステップを含む。あるいはま
た、その方法は、銀、アンチモン、銅、あるいは金から
なるグループから選択された金属と錫とのはんだ合金を
塗布するステップを含む。
従来技術の問題点を解決するために、プリント配線基板
に部品をはんだ付けする方法を提供するものである。一
つの実施の形態において、その方法は、プリント配線基
板にほぼ無鉛のはんだを塗布するステップと、そのはん
だ上に無鉛端子を持つ電子部品を配置するステップと、
ほぼ無酸素雰囲気中で、そのプリント配線基板を、その
はんだをリフローするのに十分な温度まで加熱するステ
ップとを有する。別の形態において、その方法は、錫ベ
ースのはんだを塗布するステップを含む。あるいはま
た、その方法は、銀、アンチモン、銅、あるいは金から
なるグループから選択された金属と錫とのはんだ合金を
塗布するステップを含む。
【００１２】別の好適な形態において、その方法は、そ
のほぼ無鉛のはんだを約２４０℃〜約２６０℃の範囲内
の温度まで加熱するステップを含む。別の形態におい
て、その方法は、そのプリント配線基板を窒素雰囲気中
で加熱するステップを含む。一つの実施の形態におい
て、その方法は、錫コーティングされた端子を持つ電子
部品を配置するステップを含む。あるいはまた、その無
鉛端子をニッケル−パラジウム合金でコーティングして
もよい。
のほぼ無鉛のはんだを約２４０℃〜約２６０℃の範囲内
の温度まで加熱するステップを含む。別の形態におい
て、その方法は、そのプリント配線基板を窒素雰囲気中
で加熱するステップを含む。一つの実施の形態におい
て、その方法は、錫コーティングされた端子を持つ電子
部品を配置するステップを含む。あるいはまた、その無
鉛端子をニッケル−パラジウム合金でコーティングして
もよい。
【００１３】別の好適な形態において、その方法は、錫
と銀のはんだ合金を塗布するステップを含む。特定の用
途の形態において、そのプリント配線基板はサブシステ
ムプリント配線基板であり、その方法は、そのほぼ無鉛
はんだの共融点より低い共融点を持つはんだを用いてそ
のサブシステムプリント配線基板をシステムプリント配
線基板にはんだ付けするステップをさらに有する。さら
に別の形態において、その方法は、かなりの量の第３合
金を形成するのに不十分な、極めて微量の鉛のみを含む
ほぼ無鉛のはんだを塗布するステップを含む。
と銀のはんだ合金を塗布するステップを含む。特定の用
途の形態において、そのプリント配線基板はサブシステ
ムプリント配線基板であり、その方法は、そのほぼ無鉛
はんだの共融点より低い共融点を持つはんだを用いてそ
のサブシステムプリント配線基板をシステムプリント配
線基板にはんだ付けするステップをさらに有する。さら
に別の形態において、その方法は、かなりの量の第３合
金を形成するのに不十分な、極めて微量の鉛のみを含む
ほぼ無鉛のはんだを塗布するステップを含む。
【００１４】前述の記載は、本発明の好ましい特徴や変
形例の概略にすぎず、当業者であれば、以下に述べる本
発明の詳細な説明に基づいて本発明を十分に理解できる
はずである。本発明の付加的な特徴もまた、後述するよ
うに、本発明のクレームの主題を構成する。当業者であ
れば、ここに開示された内容および特定の形態を容易に
用いて、他の構造を設計し、あるいは変形することが可
能であり、それによって、本発明と同じ目的を果たすこ
とができる。当業者であればまた、本発明の思想および
範囲から逸脱することなく、その最も広い意味で等価な
構造を実現することができるはずである。
形例の概略にすぎず、当業者であれば、以下に述べる本
発明の詳細な説明に基づいて本発明を十分に理解できる
はずである。本発明の付加的な特徴もまた、後述するよ
うに、本発明のクレームの主題を構成する。当業者であ
れば、ここに開示された内容および特定の形態を容易に
用いて、他の構造を設計し、あるいは変形することが可
能であり、それによって、本発明と同じ目的を果たすこ
とができる。当業者であればまた、本発明の思想および
範囲から逸脱することなく、その最も広い意味で等価な
構造を実現することができるはずである。
【００１５】
【発明の実施の形態】従来の鉛リッチはんだおよび錫リ
ッチはんだが、第３合金あるいは共融合金の形成を生じ
る可能性があり、これらの合金が、第２のリフロープロ
セスの間に早期に溶けてしまうことは、すでに確認され
ている。このような第３合金あるいは共融合金が溶けた
場合には、表面実装された部品がそのリフロープロセス
の間に移動してしまう可能性がある。
ッチはんだが、第３合金あるいは共融合金の形成を生じ
る可能性があり、これらの合金が、第２のリフロープロ
セスの間に早期に溶けてしまうことは、すでに確認され
ている。このような第３合金あるいは共融合金が溶けた
場合には、表面実装された部品がそのリフロープロセス
の間に移動してしまう可能性がある。
【００１６】鉛を含む従来のはんだおよびリフロープロ
セスの問題点に鑑みて、ほぼ無鉛の錫ベースのはんだが
使用される。しかしながら、錫ベースのはんだを使用し
た場合には、サブシステムはんだ接合部をリフロープロ
セス後も残留させるために、部品リードとＰＷＢの接触
表面もまた無鉛に保たれることが重要である。
セスの問題点に鑑みて、ほぼ無鉛の錫ベースのはんだが
使用される。しかしながら、錫ベースのはんだを使用し
た場合には、サブシステムはんだ接合部をリフロープロ
セス後も残留させるために、部品リードとＰＷＢの接触
表面もまた無鉛に保たれることが重要である。
【００１７】いくつかの部品製造業者は、将来的に、リ
ードの金属化部に、無鉛端子用の純度１００％の錫ある
いはニッケル−パラジウム合金のいずれかを用いてなる
部品を供給するものと思われる。無鉛リードを生成する
ために使用された別の方法は、リードをストリッピング
して無鉛化合物で再度錫メッキする方法である。ほぼ無
鉛のＰＷＢ表面仕上げ層は、銅を含み、これに有機的は
んだ接合性コーティング、金メッキ、および錫浸漬が施
される。
ードの金属化部に、無鉛端子用の純度１００％の錫ある
いはニッケル−パラジウム合金のいずれかを用いてなる
部品を供給するものと思われる。無鉛リードを生成する
ために使用された別の方法は、リードをストリッピング
して無鉛化合物で再度錫メッキする方法である。ほぼ無
鉛のＰＷＢ表面仕上げ層は、銅を含み、これに有機的は
んだ接合性コーティング、金メッキ、および錫浸漬が施
される。
【００１８】錫ベースはんだ、特に、錫−銀はんだによ
ってはんだ付けする場合には、はんだを液体状態にさせ
るために、部品温度が２２１℃を越えなければならな
い。しかしながら、この温度では新たな問題が生じる。
すなわち、銅トレースの酸化が促進されてしまう。この
状況を改善するためには、不活性雰囲気、例えば窒素中
でのリフロープロセスが望ましい。
ってはんだ付けする場合には、はんだを液体状態にさせ
るために、部品温度が２２１℃を越えなければならな
い。しかしながら、この温度では新たな問題が生じる。
すなわち、銅トレースの酸化が促進されてしまう。この
状況を改善するためには、不活性雰囲気、例えば窒素中
でのリフロープロセスが望ましい。
【００１９】図２は、プリント配線基板とこのプリント
配線基板にはんだ付けされる典型的な部品の展開斜視図
である。なお、このプロセスは特に、表面実装部品をは
んだ付けする場合に特に有用である。しかしながら、本
発明は、部品実装用の他の方法にも同様に適用可能であ
る。プリント配線基板（ＰＷＢ）２１０が、典型的な表
面実装用の部品２２０、２３０、２４０をはんだ付けす
るために用意されている。すなわち、ＰＷＢ２１０の表
面２１１上の各はんだ領域２２１、２３１、２４１内に
は、ほぼ無鉛のはんだ２５０が既存のスクリーン印刷法
によって印刷されている。
配線基板にはんだ付けされる典型的な部品の展開斜視図
である。なお、このプロセスは特に、表面実装部品をは
んだ付けする場合に特に有用である。しかしながら、本
発明は、部品実装用の他の方法にも同様に適用可能であ
る。プリント配線基板（ＰＷＢ）２１０が、典型的な表
面実装用の部品２２０、２３０、２４０をはんだ付けす
るために用意されている。すなわち、ＰＷＢ２１０の表
面２１１上の各はんだ領域２２１、２３１、２４１内に
は、ほぼ無鉛のはんだ２５０が既存のスクリーン印刷法
によって印刷されている。
【００２０】本発明の一つの実施の形態においては、ほ
ぼ無鉛のはんだ２５０は、錫ベースのはんだである。こ
の形態の特定の側面においては、その錫ベースのはんだ
は、銀、アンチモン、銅、あるいは金と合金された錫を
含む。なお、ほぼ無鉛のはんだとしては、当業者に周知
の他のタイプのはんだを用いてもよい。
ぼ無鉛のはんだ２５０は、錫ベースのはんだである。こ
の形態の特定の側面においては、その錫ベースのはんだ
は、銀、アンチモン、銅、あるいは金と合金された錫を
含む。なお、ほぼ無鉛のはんだとしては、当業者に周知
の他のタイプのはんだを用いてもよい。
【００２１】部品２２０、２３０、２４０は、それぞれ
端子リード２２３、２３３、２４３を有しているが、こ
れらの部品は、形成しようとする回路の必要に応じて、
ＰＷＢ２１０上に配置される。このＰＷＢ２１０および
部品２２０、２３０、２４０からなるアセンブリは、続
いて、ほぼ無酸素雰囲気中、すなわち、その接合部の導
電性を低下させるようなかなりの量の酸化物を形成する
のに十分な量の酸素の存在しない雰囲気中で、そのはん
だ２５０を溶かす（リフローする）のに十分な温度まで
高温の不活性ガスにより加熱される。
端子リード２２３、２３３、２４３を有しているが、こ
れらの部品は、形成しようとする回路の必要に応じて、
ＰＷＢ２１０上に配置される。このＰＷＢ２１０および
部品２２０、２３０、２４０からなるアセンブリは、続
いて、ほぼ無酸素雰囲気中、すなわち、その接合部の導
電性を低下させるようなかなりの量の酸化物を形成する
のに十分な量の酸素の存在しない雰囲気中で、そのはん
だ２５０を溶かす（リフローする）のに十分な温度まで
高温の不活性ガスにより加熱される。
【００２２】一つの実施の形態において、ＰＷＢ２１０
および部品２２０、２３０、２４０は、約２４０℃〜約
２６０℃の範囲内の温度にさらされる。別の形態におい
て、その加熱は窒素雰囲気中において行われ、それによ
って、露出した金属の酸化を最小限に抑えることができ
る。このようにして、部品２２０、２３０、２４０は、
ＰＷＢ２１０に電気的かつ機械的に結合され、ＰＷＢア
センブリ２００を形成する。本発明の一つの実施の形態
において、端子リード２２３、２３３、２４３はほぼ無
鉛であり、錫によってコーティングされる。別の形態に
おいて、端子リード２２３、２３３、２４３は無鉛であ
り、ニッケル−パラジウム合金によってコーティングさ
れる。
および部品２２０、２３０、２４０は、約２４０℃〜約
２６０℃の範囲内の温度にさらされる。別の形態におい
て、その加熱は窒素雰囲気中において行われ、それによ
って、露出した金属の酸化を最小限に抑えることができ
る。このようにして、部品２２０、２３０、２４０は、
ＰＷＢ２１０に電気的かつ機械的に結合され、ＰＷＢア
センブリ２００を形成する。本発明の一つの実施の形態
において、端子リード２２３、２３３、２４３はほぼ無
鉛であり、錫によってコーティングされる。別の形態に
おいて、端子リード２２３、２３３、２４３は無鉛であ
り、ニッケル−パラジウム合金によってコーティングさ
れる。
【００２３】なお、本明細書中において、「ほぼ無鉛」
とは、はんだや端子リードが例外を除いて実質的に無鉛
であることを意味しており、勿論、極めて微量の鉛が存
在する場合を含む。しかしながら、好ましい形態におい
ては、はんだや端子リードは完全に無鉛であり、極めて
微量の（例えば、０．５％未満の）鉛すら存在しない。
とは、はんだや端子リードが例外を除いて実質的に無鉛
であることを意味しており、勿論、極めて微量の鉛が存
在する場合を含む。しかしながら、好ましい形態におい
ては、はんだや端子リードは完全に無鉛であり、極めて
微量の（例えば、０．５％未満の）鉛すら存在しない。
【００２４】いくつかの応用において、ＰＷＢアセンブ
リ２００は、ＰＷＢ２１０の裏面２１２に追加の部品２
６０、２７０、２８０を配置できるように設計される。
そのような応用においては、上記のプロセスが繰り返さ
れる。すなわち、はんだ領域にほぼ無鉛のはんだ（図示
していない）をスクリーン印刷し、部品２６０、２７
０、２８０を配置した後、表面２１１に先に形成された
はんだ接合部に不都合な影響を与えないようにして、そ
の裏面２１２上のはんだを溶かす（リフローする）ため
に十分な温度の高温不活性ガスにその裏面２１２をさら
す。この形態において、ＰＷＢアセンブリ２００は概し
て、コンピュータシステム、電気通信システム、あるい
は電力システムにおいて使用されるような、大きなシス
テム基板上にリフロー付けされるように設計されたサブ
システムアセンブリ基板である。
リ２００は、ＰＷＢ２１０の裏面２１２に追加の部品２
６０、２７０、２８０を配置できるように設計される。
そのような応用においては、上記のプロセスが繰り返さ
れる。すなわち、はんだ領域にほぼ無鉛のはんだ（図示
していない）をスクリーン印刷し、部品２６０、２７
０、２８０を配置した後、表面２１１に先に形成された
はんだ接合部に不都合な影響を与えないようにして、そ
の裏面２１２上のはんだを溶かす（リフローする）ため
に十分な温度の高温不活性ガスにその裏面２１２をさら
す。この形態において、ＰＷＢアセンブリ２００は概し
て、コンピュータシステム、電気通信システム、あるい
は電力システムにおいて使用されるような、大きなシス
テム基板上にリフロー付けされるように設計されたサブ
システムアセンブリ基板である。
【００２５】図３は、図２のＰＷＢアセンブリとシステ
ムプリント配線基板の展開斜視図である。この形態にお
いて、ＰＷＢアセンブリ２００は、システムプリント配
線基板３１０にはんだ付けされるサブシステムアセンブ
リである。システムＰＷＢ３１０は、サブシステムアセ
ンブリであるＰＷＢアセンブリ２００を組み立てるため
に使用されるほぼ無鉛のはんだの共融点より低い共融点
を持つはんだを用いてはんだ領域３２０、３３０、３４
０をスクリーン印刷することによって用意されている。
ムプリント配線基板の展開斜視図である。この形態にお
いて、ＰＷＢアセンブリ２００は、システムプリント配
線基板３１０にはんだ付けされるサブシステムアセンブ
リである。システムＰＷＢ３１０は、サブシステムアセ
ンブリであるＰＷＢアセンブリ２００を組み立てるため
に使用されるほぼ無鉛のはんだの共融点より低い共融点
を持つはんだを用いてはんだ領域３２０、３３０、３４
０をスクリーン印刷することによって用意されている。
【００２６】一つの実施の形態において、はんだ領域３
２０、３３０、３４０は、鉛を含むはんだである。この
形態の特定の側面において、はんだの鉛含有量は、約３
７％〜約４０％である。当業者に周知のように、結合さ
れたサブシステムＰＷＢアセンブリ２００とシステムＰ
ＷＢ３１０は、はんだ領域３２０、３３０、３４０をリ
フローするのに十分なヒートサイクルにさらされなけれ
ばならない。このようなアセンブリを作製する場合に、
はんだ領域３２０、３３０、３４０のコア温度を、少な
くとも、鉛−錫はんだの共融点である１８３℃とするた
めには、概して、約２２０℃の高温の空気が必要であ
る。
２０、３３０、３４０は、鉛を含むはんだである。この
形態の特定の側面において、はんだの鉛含有量は、約３
７％〜約４０％である。当業者に周知のように、結合さ
れたサブシステムＰＷＢアセンブリ２００とシステムＰ
ＷＢ３１０は、はんだ領域３２０、３３０、３４０をリ
フローするのに十分なヒートサイクルにさらされなけれ
ばならない。このようなアセンブリを作製する場合に、
はんだ領域３２０、３３０、３４０のコア温度を、少な
くとも、鉛−錫はんだの共融点である１８３℃とするた
めには、概して、約２２０℃の高温の空気が必要であ
る。
【００２７】図２に関して前述したように、サブシステ
ムＰＷＢアセンブリ２００上のはんだ接合部は、システ
ムＰＷＢ３１０にサブシステムＰＷＢアセンブリ２００
を組み付けるために要求される温度（約２２０℃）より
高い温度（約２４０℃〜約２６０℃）で、ほぼ無鉛のは
んだを用いて形成されている。したがって、システムＰ
ＷＢ３１０にサブシステムＰＷＢアセンブリ２００を組
み付ける際のリフロープロセスが達する温度は、先の無
鉛はんだ接合部に影響を及ぼさない。
ムＰＷＢアセンブリ２００上のはんだ接合部は、システ
ムＰＷＢ３１０にサブシステムＰＷＢアセンブリ２００
を組み付けるために要求される温度（約２２０℃）より
高い温度（約２４０℃〜約２６０℃）で、ほぼ無鉛のは
んだを用いて形成されている。したがって、システムＰ
ＷＢ３１０にサブシステムＰＷＢアセンブリ２００を組
み付ける際のリフロープロセスが達する温度は、先の無
鉛はんだ接合部に影響を及ぼさない。
【００２８】このようにして、システムアセンブリ３０
０は、サブシステムＰＷＢ２１０とシステムＰＷＢ３１
０を電気的に相互接続することによって、サブシステム
ＰＷＢアセンブリ２００とシステムＰＷＢ３１０から形
成されている。適切に設計されるならば、本発明は、電
気通信用、電力システム用、コンピュータ用などの、多
様な電子応用製品用としてシステムアセンブリ３００を
作製するために使用可能である。
０は、サブシステムＰＷＢ２１０とシステムＰＷＢ３１
０を電気的に相互接続することによって、サブシステム
ＰＷＢアセンブリ２００とシステムＰＷＢ３１０から形
成されている。適切に設計されるならば、本発明は、電
気通信用、電力システム用、コンピュータ用などの、多
様な電子応用製品用としてシステムアセンブリ３００を
作製するために使用可能である。
【００２９】図４は、図２および図３に示されるアセン
ブリの作製において行われる各種の動作を示すフローチ
ャートである。この図４に示すように、４００において
プロセスが開始する。４１０においては、サブシステム
ＰＷＢ２１０が選択される。続いて、４２０において、
ほぼ無鉛のはんだ２５０が、サブシステムＰＷＢ２１０
上の選択された箇所（はんだ領域）２２１、２３１、２
４１にスクリーン印刷される。
ブリの作製において行われる各種の動作を示すフローチ
ャートである。この図４に示すように、４００において
プロセスが開始する。４１０においては、サブシステム
ＰＷＢ２１０が選択される。続いて、４２０において、
ほぼ無鉛のはんだ２５０が、サブシステムＰＷＢ２１０
上の選択された箇所（はんだ領域）２２１、２３１、２
４１にスクリーン印刷される。
【００３０】４３０においては、部品２２０、２３０、
２４０が、形成しようとする回路の必要に応じて、サブ
システムＰＷＢ２１０上に配置される。４４０におい
て、サブシステムＰＷＢアセンブリ２００は、約２４０
℃〜約２６０℃の無酸素雰囲気中でヒートサイクルにさ
らされる。前述したように、必要な場合には、４２０、
４３０、４４０をほぼ繰り返すことにより、サブシステ
ムＰＷＢ２１０の裏面２１２に部品２６０、２７０、２
８０が追加される。
２４０が、形成しようとする回路の必要に応じて、サブ
システムＰＷＢ２１０上に配置される。４４０におい
て、サブシステムＰＷＢアセンブリ２００は、約２４０
℃〜約２６０℃の無酸素雰囲気中でヒートサイクルにさ
らされる。前述したように、必要な場合には、４２０、
４３０、４４０をほぼ繰り返すことにより、サブシステ
ムＰＷＢ２１０の裏面２１２に部品２６０、２７０、２
８０が追加される。
【００３１】４５０においては、システムＰＷＢ３１０
が選択される。続いて、４６０において、通常の鉛−錫
はんだがシステムＰＷＢ３１０上の選択された箇所（は
んだ領域）３２０、３３０、３４０にスクリーン印刷さ
れる。４７０においては、サブシステムＰＷＢアセンブ
リ２００が、システムＰＷＢ３１０上のはんだ領域３２
０、３３０、３４０を覆うように配置される。４８０に
おいて、サブシステムＰＷＢアセンブリ２００とシステ
ムＰＷＢ３１０は、はんだ領域３２０、３３０、３４０
のはんだを溶かしてシステムアセンブリ３００を形成す
るための、約２２０℃のヒートサイクルにさらされる。
このプロセスは４９０において終了する。
が選択される。続いて、４６０において、通常の鉛−錫
はんだがシステムＰＷＢ３１０上の選択された箇所（は
んだ領域）３２０、３３０、３４０にスクリーン印刷さ
れる。４７０においては、サブシステムＰＷＢアセンブ
リ２００が、システムＰＷＢ３１０上のはんだ領域３２
０、３３０、３４０を覆うように配置される。４８０に
おいて、サブシステムＰＷＢアセンブリ２００とシステ
ムＰＷＢ３１０は、はんだ領域３２０、３３０、３４０
のはんだを溶かしてシステムアセンブリ３００を形成す
るための、約２２０℃のヒートサイクルにさらされる。
このプロセスは４９０において終了する。
【００３２】なお、本発明は、上で詳述したような実施
の形態に限定されるものではなく、当業者であれば、本
発明の思想および範囲から逸脱することなく、その最も
広い範囲内において、多様な変形例を実施可能である。
の形態に限定されるものではなく、当業者であれば、本
発明の思想および範囲から逸脱することなく、その最も
広い範囲内において、多様な変形例を実施可能である。
【００３３】
【発明の効果】したがって、本発明によれば、リフロー
プロセスにさらされるカプセル化されたサブシステムＰ
ＷＢ上に、信頼性の高い、無鉛はんだ接合部を形成可能
な、低コストな方法を提供することができる。
プロセスにさらされるカプセル化されたサブシステムＰ
ＷＢ上に、信頼性の高い、無鉛はんだ接合部を形成可能
な、低コストな方法を提供することができる。
【図１】プリント配線基板にはんだ付けされた表面実装
部品の部品リードを示す断面図である。
部品の部品リードを示す断面図である。
【図２】プリント配線基板とこのプリント配線基板には
んだ付けされる典型的な部品を示す分解斜視図である。
んだ付けされる典型的な部品を示す分解斜視図である。
【図３】図２のＰＷＢアセンブリとシステムプリント配
線基板を示す分解斜視図である。
線基板を示す分解斜視図である。
【図４】図２および図３に示されるアセンブリの作製に
おいて行われる各種の動作を示すフローチャートであ
る。
おいて行われる各種の動作を示すフローチャートであ
る。
１１０…部品リード １２０…中間金属層 １３０…銅トレース １４０…ＰＷＢ １５０…はんだボール ２００…ＰＷＢアセンブリ（サブシステムＰＷＢアセン
ブリ） ２１０…ＰＷＢ（サブシステムＰＷＢ） ２１１…表面 ２１２…裏面 ２２０、２３０、２４０、２６０、２７０、２８０…部
品 ２２１、２３１、２４１…はんだ領域 ２２３、２３３、２４３…端子リード ２５０…ほぼ無鉛のはんだ ３００…システムアセンブリ ３１０…システムＰＷＢ ３２０、３３０、３４０…はんだ領域
ブリ） ２１０…ＰＷＢ（サブシステムＰＷＢ） ２１１…表面 ２１２…裏面 ２２０、２３０、２４０、２６０、２７０、２８０…部
品 ２２１、２３１、２４１…はんだ領域 ２２３、２３３、２４３…端子リード ２５０…ほぼ無鉛のはんだ ３００…システムアセンブリ ３１０…システムＰＷＢ ３２０、３３０、３４０…はんだ領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 1/008 Ｂ２３Ｋ 1/008 Ｚ 35/26 ３１０ 35/26 ３１０Ａ (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 イー ティー．シー アメリカ合衆国、75080 テキサス、リチ ャードソン、フォレスト グローブ アベ ニュー 2805 (72)発明者 サン ディー．トゥオン アメリカ合衆国、75052 テキサス、グラ ンド プレイリー、クレイトン ストリー ト 554 (72)発明者 ウィリアム エル．ウッズ アメリカ合衆国、75142 テキサス、カウ フマン、カウンティー ロード 9453、 133
Claims (22)
- 【請求項１】 プリント配線基板に部品をはんだ付けす
る方法において、 前記プリント配線基板にほぼ無鉛のはんだを塗布するス
テップと、 前記ほぼ無鉛のはんだ上に無鉛端子を持つ電子部品を配
置するステップと、 ほぼ無酸素雰囲気中で、前記プリント配線基板を、前記
ほぼ無鉛のはんだをリフローするのに十分な温度まで加
熱するステップを有することを特徴とするプリント配線
基板に対する部品のはんだ付け方法。 - 【請求項２】 ほぼ無鉛のはんだを塗布する前記ステッ
プは、錫ベースのはんだを塗布するステップを含むこと
を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 錫ベースのはんだを塗布する前記ステッ
プは、銀、アンチモン、銅、および金からなるグループ
の中から選択された金属と錫とのはんだ合金を塗布する
ステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方
法。 - 【請求項４】 前記ほぼ無鉛のはんだをリフローするの
に十分な温度まで加熱する前記ステップは、前記ほぼ無
鉛のはんだを約２４０℃〜約２６０℃の範囲内の温度ま
で加熱するステップを含むことを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項５】 ほぼ無酸素雰囲気中で前記プリント配線
基板を加熱する前記ステップは、前記プリント配線基板
を窒素雰囲気中で加熱するステップを含むことを特徴と
する請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記ほぼ無鉛のはんだ上に無鉛端子を持
つ電子部品を配置する前記ステップは、錫コーティング
された端子を持つ電子部品を配置するステップを含むこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 前記ほぼ無鉛のはんだ上に無鉛端子を持
つ電子部品を配置する前記ステップは、ニッケル−パラ
ジウム合金でコーティングされた無鉛端子を持つ電子部
品を配置するステップを含むことを特徴とする請求項１
に記載の方法。 - 【請求項８】 ほぼ無鉛のはんだを塗布する前記ステッ
プは、錫−銀合金を塗布するステップを含むことを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項９】 前記プリント配線基板は、サブシステム
プリント配線基板であり、前記方法は、前記ほぼ無鉛は
んだの共融点より低い共融点を持つはんだを用いて前記
サブシステムプリント配線基板をシステムプリント配線
基板にはんだ付けするステップをさらに有することを特
徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 ほぼ無鉛のはんだを塗布する前記ステ
ップは、かなりの量の第３合金を形成するのに不十分
な、極めて微量の鉛のみを含むほぼ無鉛のはんだを塗布
するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項１１】 前記プリント配線基板は、ほぼ無鉛の
仕上げ層を有するプリント配線基板であることを特徴と
する請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 プリント配線基板を作製する方法にお
いて、 サブシステムプリント配線基板を用意するステップと、 前記サブシステムプリント配線基板にほぼ無鉛のはんだ
を塗布するステップと、 前記ほぼ無鉛のはんだ上に無鉛端子を持つ電子部品を配
置するステップと、 ほぼ無酸素雰囲気中で、前記サブシステムプリント配線
基板を、前記ほぼ無鉛のはんだをリフローするのに十分
な温度まで加熱するステップと、 前記ほぼ無鉛はんだの共融点より低い共融点を持つはん
だを用いて前記サブシステムプリント配線基板を前記プ
リント配線基板にはんだ付けするステップを有すること
を特徴とするプリント配線基板の作製方法。 - 【請求項１３】 前記プリント配線基板を電気通信シス
テム用に設計するステップをさらに有することを特徴と
する請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記プリント配線基板をコンピュータ
システム用に設計するステップをさらに有することを特
徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記プリント配線基板を電力システム
用に設計するステップをさらに有することを特徴とする
請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１６】 ほぼ無鉛のはんだを塗布するステップ
は、錫ベースのはんだを塗布するステップを含むことを
特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１７】 錫ベースのはんだを塗布する前記ステ
ップは、銀、アンチモン、銅、および金からなるグルー
プの中から選択された金属と錫とのはんだ合金を塗布す
るステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の
方法。 - 【請求項１８】 前記ほぼ無鉛はんだの共融点より低い
共融点を持つはんだを用いてはんだ付けする前記ステッ
プは、少なくとも２０％の鉛含有量を持つはんだ合金を
用いてはんだ付けするステップを含むことを特徴とする
請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１９】 ほぼ無酸素雰囲気中で前記サブシステ
ムプリント配線基板を加熱する前記ステップは、前記サ
ブシステムプリント配線基板を窒素雰囲気中で加熱する
ステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方
法。 - 【請求項２０】 前記ほぼ無鉛のはんだ上に無鉛端子を
持つ電子部品を配置する前記ステップは、錫コーティン
グされた端子を持つ電子部品を配置するステップを含む
ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記ほぼ無鉛のはんだ上に無鉛端子を
持つ電子部品を配置する前記ステップは、ニッケル−パ
ラジウム合金でコーティングされた無鉛端子を持つ電子
部品を配置するステップを含むことを特徴とする請求項
１２に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記プリント配線基板は、ほぼ無鉛の
仕上げ層を有するプリント配線基板であることを特徴と
する請求項１２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/184753 | 1998-11-02 | ||
| US09/184,753 US6264093B1 (en) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | Lead-free solder process for printed wiring boards |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000151095A true JP2000151095A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=22678203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11311179A Pending JP2000151095A (ja) | 1998-11-02 | 1999-11-01 | プリント配線基板に対する部品のはんだ付け方法、プリント配線基板の作製方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6264093B1 (ja) |
| EP (1) | EP0999730A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000151095A (ja) |
| TW (1) | TW472513B (ja) |
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