JP2000307223A - 電子回路用基板及びそれを用いた電子回路の製造方法 - Google Patents

電子回路用基板及びそれを用いた電子回路の製造方法

Info

Publication number
JP2000307223A
JP2000307223A JP11540399A JP11540399A JP2000307223A JP 2000307223 A JP2000307223 A JP 2000307223A JP 11540399 A JP11540399 A JP 11540399A JP 11540399 A JP11540399 A JP 11540399A JP 2000307223 A JP2000307223 A JP 2000307223A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
electronic circuit
lead
nickel
circuit board
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11540399A
Other languages
English (en)
Inventor
Masami Yokozawa
眞覩 横沢
Kazuhiro Aoi
和廣 青井
Yoshihisa Kawamoto
芳久 河本
Shigeki Sakaguchi
茂樹 坂口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP11540399A priority Critical patent/JP2000307223A/ja
Publication of JP2000307223A publication Critical patent/JP2000307223A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁性樹脂基板上に電子回路を形成するため
の金属膜を形成したプリント配線板において、少なくと
も電子部品をフロー実装する領域の金属膜上にニッケル
膜またはニッケル合金膜を形成することにより、鉛フリ
ーはんだを用いて電子部品をプリント配線板にフロー実
装する際に発生するリフトオフ現象の発生を著しく抑え
ることを目的とする。 【解決手段】 スルーホールを有するガラスエポキシ樹
脂基板4の上に銅膜5を形成したガラスエポキシ製プリ
ント配線板(厚み1.6mm、10cm角)の銅膜上
に、電気めっきによりニッケル膜6を1〜3μmの厚み
で形成する。この電子回路用基板に、鉛フリーの皮膜2
を形成した電極端子1を接合用鉛フリーはんだ3によっ
てフロー実装する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、フロー実装法によ
ってプリント配線板上に回路形成する電子回路用基板に
関し、特に鉛フリーはんだを接合用はんだとして用いる
場合に適する電子回路用基板及びそれを用いた電子回路
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、廃棄される家電製品や自動車に含
まれるプリント配線板上のはんだから地下水中に溶出す
る鉛の危険性が指摘されている(日経メカニカル,19
97.7.21,no.511,第40〜43頁)。こ
のような溶出鉛に対する汚染対策の主流としては、家電
製品などの組み立て時から鉛を含まないはんだや電子部
品を用いることが進められている。例えば、鉛を含まな
いはんだ(鉛フリーはんだ)として、すずに銀、銅、ビ
スマス、亜鉛等を添加したものが使用されている。ま
た、電子部品の電極端子に付着形成しているはんだ皮膜
についても、パラジウムやすずにビスマス、銀、銅等を
添加した合金が使用されている。
【0003】このような鉛フリーはんだは従来の鉛はん
だに比べていくつかの欠点を有するが、それらの中に電
子部品をプリント配線板にフロー実装する際に発生する
剥離現象がある(回路実装学会誌Vol.12,No.
2(1997),第83〜89頁)。この剥離現象はリ
フトオフ現象と呼ばれ、実装品の接合端部において主に
発生する。例えば、図3は従来のフロー実装用電子回路
基板と実装後の接合部の断面図であるが、スルーホール
を有する絶縁性樹脂基板4の上に銅からなる金属膜5を
形成してプリント配線板を製造し(図3(a))、その
プリント配線板に皮膜2で覆われた電極端子1を接合用
鉛フリーはんだ3で実装した場合に、接合端部において
リフトオフ現象が発生する(図3(b))。
【0004】このようなリフトオフ現象は、基板として
スルーホールを有するプリント配線板を用いた際に、接
合用はんだとしてビスマス含有量が5重量%を超えるよ
うな、ビスマス含有量の高いすず主体のはんだを用いた
場合や、鉛を含んだ接合用はんだや電子部品を用いた場
合に発生しやすい。
【0005】このようなリフトオフ現象の存在は、例え
ば、熱衝撃の繰り返しによって接合強度が低下するな
ど、接合の信頼性に大きく影響し、ひいては回路基板上
に形成した電子回路の信頼性を低下することとなり、重
要な問題となっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鉛フリーは
んだを用いて電子部品をプリント配線板にフロー実装す
る際に発生するリフトオフ現象の発生を著しく抑えるこ
とに適した電子回路用基板及び、高い信頼性の電子回路
を得る方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の電子回路用基板は、絶縁性樹脂基板上に電
子回路を形成するための金属膜を形成したプリント配線
板において、少なくとも電子部品をフロー実装する領域
の金属膜上にニッケル膜またはニッケル合金膜を形成す
ることを特徴とする。
【0008】また、本発明の電子回路の製造方法は、前
記本発明の電子回路用基板の上にすずを含有する鉛フリ
ーはんだを用いて電子部品をフロー実装することを特徴
とする。
【0009】図3に示す従来のフロー実装用電子回路基
板と実装後の接合部において、剥離部を解析すると、剥
離した両面には銅とすずとの化合物7,8が存在してお
り、図3における銅からなる金属膜5とはんだ3との界
面に銅とすずとの化合物が反応形成していることが判明
した。金属膜とはんだとの接合部の断面はプリント配線
板上の金属膜の銅側からCu(金属膜の銅)/Cu3
n/Cu6Sn5/Sn(はんだ中のすず)の4層構造と
なっており、これらの各層のヌープ硬度はそれぞれ56
/128/76/7である。従って、接合後の収縮応力
は銅とすずとの化合物に蓄積されているため、Cu3
nの層とCu6Sn5の層との間で剥離(破壊)するもの
と推定される。
【0010】本発明においては、プリント配線板上の銅
からなる金属膜の上にさらにニッケル膜またはニッケル
合金膜を形成し直接的に銅とすずとを接触させないよう
にすることによって、銅とすずとの化合物の形成を阻止
し、このような剥離現象を排除する。すなわち、銅とす
ずとの化学反応を防ぐために、金属膜上に銅やすずの拡
散しない(拡散の遅い)膜を形成する。
【0011】本発明においては、金属膜へのニッケル膜
またはニッケル合金膜の形成は電気めっきや無電解めっ
きによって容易に可能であり、この膜を絶縁基板上に張
り付けることで容易に本発明の電子回路用基板が完成す
る。また、絶縁基板上に金属膜を張り付けた後に、ニッ
ケル膜またはニッケル合金膜をめっきしても良い。
【0012】膜の材料としては、上記したニッケルまた
はニッケル合金が適し、ニッケル合金としては、クロ
ム、パラジウム、銅等を合金中5重量%未満添加したも
のや、クロム、パラジウム、銅等を合金中5〜30重量
%添加したもの等が挙げられるが、クロム、パラジウ
ム、銅等を合金中5重量%未満添加したものが好まし
い。
【0013】膜の形成方法としては、上記した電気めっ
き(例えば、ワット浴など)、無電解めっき(例えば、
次亜リン酸ソーダを還元剤としたものなど)の他、真空
蒸着(例えば、電子線によるもの)などが挙げられる
が、簡便性の点から電気めっきが好ましい。
【0014】ニッケル膜またはニッケル合金膜の膜厚は
0.05〜5μmの範囲が好ましく、1〜3μmの範囲
がさらに好ましい。膜厚が0.05μm未満の場合は膜
の効果が弱くなり、一方膜厚が5μmを超えると銅から
なる金属膜にクラックを発生させたり、膜形成に時間を
要し経済的に不利になる傾向がある。
【0015】本発明においては、その後、鉛フリーはん
だを用いたフロー実装によって電子部品をプリント配線
板に実装し電子回路を形成する。
【0016】用いられる鉛フリーはんだは、すずを主成
分として含有するもので、Sn−Ag系はんだ、Sn−
Bi系はんだ、Sn−Zn系はんだ等である。
【0017】
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図1は本発明の
フロー実装用電子回路基板と実装後の接合部の断面図で
ある。以下、図1を用いて本発明の実施の形態を説明す
る。
【0018】図1(a)に示すように、スルーホールを
有する絶縁性樹脂基板4の上に銅膜5を形成したガラス
エポキシ製プリント配線板(厚み1.6mm、10cm
角)の上に、電気めっきによりニッケル膜を1.5±
0.5μmの厚みで形成した(図1(a))。この電子
回路用基板に、表1に示す接合用鉛フリーはんだを用い
て、表1に示す皮膜を厚み20μmディップした(サン
プル5はめっき)電極端子(TO−220パッケージ)
6個を、260℃、10秒間でフロー実装した。10箇
所の接合部で観察した実装直後の剥離発生数を表1に示
す。また、比較品としてニッケル膜を形成しない電子回
路用基板についても同様の実験を行った。その結果も表
1に示す。
【0019】尚、表1中、例えば「Sn/2Ag/2B
i/0.5Cu」とは、SnとAgとBiとCuとがS
n:Ag:Bi:Cu=95.5:2:2:0.5の重
量比で配合された合金であることを示す(Sn以外の係
数は合金中の重量%を表す意味であり、以下同様)。
【0020】
【表1】
【0021】表1の結果より、ニッケル膜を形成した電
子回路用基板に鉛フリーはんだを用いて製造した電子回
路は、従来の鉛はんだを用いて製造した電子回路(サン
プル6)と同様の剥離防止効果を有することがわかる。
【0022】この他、接合用はんだとしてSn/0.5
Cuを用い、電極端子皮膜としてSn/2Ag/2〜1
0Bi/0.5Cuディップ皮膜やSn/2Biめっき
皮膜を用いた場合も同様の効果を有する。
【0023】尚、本発明では鉛を含む接合用はんだを用
いても剥離現象を加速発生させることはないので、鉛フ
リーの過渡期、すなわち鉛を含む電子部品と鉛を含まな
い電子部品とを併用する場合にも効果的に使用すること
ができる。
【0024】(実施の形態2)実施の形態1におけるサ
ンプル1〜6の電子回路について熱衝撃試験を行った。
熱衝撃試験は電子回路に熱衝撃を与えて接合強度を測定
することにより行った。接合強度は実装した電極をプリ
ント配線板の反対方向に直角に引っ張り、破壊した強度
を接合強度とした。尚、試験は液相中で行い、−65℃
と150℃を各5分間保持するのを1サイクルとし、0
〜500サイクルにおける接合強度を測定した。結果を
図2に示す。
【0025】図2の結果より、実装直後の接合強度は、
ニッケル膜を形成した電子回路も形成しない電子回路も
ほぼ同値を示すが、熱衝撃のサイクル数を増やすと銅膜
にニッケル膜を形成しない電子回路の接合強度が著しく
低下するのに対して、ニッケル膜を形成した電子回路の
接合強度は低下が少ないことがわかる。
【0026】(実施の形態3)実施の形態1と同じガラ
スエポキシ製プリント配線板の上に、電気めっきにより
ニッケル膜を厚みを変えて(0.05μm未満、1〜3
μm、5μmを超える厚み)形成した。この電子回路用
基板に、Sn/2Ag/7.5Bi/Cuからなる接合
用鉛フリーはんだを用いて実施の形態1におけるサンプ
ル1と同様にフロー実装した。この電子回路についてリ
ードの折れとリフトオフ現象の発生を観察したところ、
ニッケル膜の厚みが1〜3μmの電子回路ではリードの
折れもリフトオフ現象も発生しなかったが、0.05μ
m未満の電子回路ではリフトオフ現象が発生し、5μm
を超える電子回路ではリードの折れが発生した。尚、ニ
ッケル膜を形成しない従来の電子回路ではリフトオフ現
象が多発した。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、鉛フリーはんだを用い
て電子部品をプリント配線板にフロー実装する際に発生
するリフトオフ現象の発生を著しく抑えることができる
ため、環境的な問題が少なくかつ高い信頼性の電子回路
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフロー実装用電子回路基板と実装後の
接合部の断面図である。
【図2】実施の形態2における熱衝撃試験の結果を示す
グラフである。
【図3】従来のフロー実装用電子回路基板と実装後の接
合部の断面図である。
【符号の説明】
1 電極端子 2 電極端子皮膜 3 接合用鉛フリーはんだ 4 絶縁性樹脂基板 5 金属膜 6 ニッケル膜 7 銅とすずとの化合物 8 銅とすずとの化合物
───────────────────────────────────────────────────── 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 101:42 (72)発明者 河本 芳久 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 坂口 茂樹 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 Fターム(参考) 5E319 AC01 AC17 BB01 CC33

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性樹脂基板上に電子回路を形成する
    ための金属膜を形成したプリント配線板において、少な
    くとも電子部品をフロー実装する領域の金属膜上にニッ
    ケル膜またはニッケル合金膜を形成することを特徴とす
    る電子回路用基板。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電子回路用基板の上に
    すずを含有する鉛フリーはんだを用いて電子部品をフロ
    ー実装することを特徴とする電子回路の製造方法。
JP11540399A 1999-04-22 1999-04-22 電子回路用基板及びそれを用いた電子回路の製造方法 Pending JP2000307223A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11540399A JP2000307223A (ja) 1999-04-22 1999-04-22 電子回路用基板及びそれを用いた電子回路の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11540399A JP2000307223A (ja) 1999-04-22 1999-04-22 電子回路用基板及びそれを用いた電子回路の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000307223A true JP2000307223A (ja) 2000-11-02

Family

ID=14661716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11540399A Pending JP2000307223A (ja) 1999-04-22 1999-04-22 電子回路用基板及びそれを用いた電子回路の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000307223A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001069990A1 (fr) * 2000-03-15 2001-09-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Structure liee et carte a circuit imprime electronique
JP2004259703A (ja) * 2004-04-07 2004-09-16 K-Tech Devices Corp 抵抗発熱体
KR100497862B1 (ko) * 2000-12-19 2005-06-29 가부시끼가이샤 도시바 부품실장기판과 그 제조방법
JP2010066174A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Citizen Finetech Miyota Co Ltd ガスセンサ

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001069990A1 (fr) * 2000-03-15 2001-09-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Structure liee et carte a circuit imprime electronique
US6657135B2 (en) 2000-03-15 2003-12-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Connection structure and electronic circuit board
KR100497862B1 (ko) * 2000-12-19 2005-06-29 가부시끼가이샤 도시바 부품실장기판과 그 제조방법
JP2004259703A (ja) * 2004-04-07 2004-09-16 K-Tech Devices Corp 抵抗発熱体
JP2010066174A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Citizen Finetech Miyota Co Ltd ガスセンサ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3444245B2 (ja) 無電解ニッケル/金メッキへのはんだ付け方法、配線構造体、回路装置及びその製造方法
JP3682654B2 (ja) 無電解Niメッキ部分へのはんだ付け用はんだ合金
US6586683B2 (en) Printed circuit board with mixed metallurgy pads and method of fabrication
JPH11350188A (ja) 電気・電子部品用材料とその製造方法、およびその材料を用いた電気・電子部品
US6264093B1 (en) Lead-free solder process for printed wiring boards
JPH08164496A (ja) Sn−Zn系、Sn−Zn−Bi系はんだ及びその表面処理方法並びにそれを用いた実装品
JPH0148355B2 (ja)
JP2000153388A (ja) はんだ付け物品
KR20100126584A (ko) 배선 기판 및 그 제조 방법, 전자 장치의 제조 방법
JP2001274539A (ja) 電子デバイス搭載プリント配線板の電極接合方法
JP2003332731A (ja) Pbフリー半田付け物品
JP2000307223A (ja) 電子回路用基板及びそれを用いた電子回路の製造方法
JPH1093004A (ja) 電子部品およびその製造方法
JP2684631B2 (ja) コンデンサ用リード線
JPH01262092A (ja) Cu系材料接合用はんだ及びはんだ付方法
JP5019596B2 (ja) プリント配線板及びプリント回路板
EP1103995A1 (en) Electronic component, and electronic apparatus in which the electronic component is mounted and its manufacturing method
EP0697805A1 (en) Printed circuit board manufacture utilizing electroless palladium
JPH11251503A (ja) 電子部品およびその製造方法
JP2000208934A (ja) 電子部品実装品とその製造方法、およびこれに用いるはんだ
JP2006086201A (ja) フレキシブル配線板及びその表面処理方法
JPH06302952A (ja) スルーホール回路基板の製造法
JP2003347716A (ja) 配線基板
JP2001168513A (ja) 非鉛系はんだ材料被覆基板の製造方法
JP2006083410A (ja) 電子部品の製造方法