JP2001156431A - 回路基板および回路基板のはんだ付け方法 - Google Patents

回路基板および回路基板のはんだ付け方法

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JP2001156431A
JP2001156431A JP33363499A JP33363499A JP2001156431A JP 2001156431 A JP2001156431 A JP 2001156431A JP 33363499 A JP33363499 A JP 33363499A JP 33363499 A JP33363499 A JP 33363499A JP 2001156431 A JP2001156431 A JP 2001156431A
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JP
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circuit board
solder
joint
copper land
soldering
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JP33363499A
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Shunichi Haga
俊一 羽賀
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Canon Inc
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 はんだ材料を変更することなく、はんだ接合
部の接合強度を高めて、はんだ接合部の接合信頼性を向
上させ、しかも、はんだ亀裂の発生し難い回路基板およ
び回路基板のはんだ付け方法を提供する。 【解決手段】 回路基板1の電極としての銅ランド2の
表面の少なくとも一部分をブラスト処理等により凹凸形
状2aにし、銅ランド2にはんだペースト3を塗布し、
その上に電子部品4のリード5を位置決めして搭載し、
はんだペースト3を加熱溶融し、回路基板1上に電子部
品4をはんだ付けする。銅ランド2の凹凸形状2aによ
り、銅ランドとはんだとの接合面積を増加させて、回路
基板1と電子部品4のはんだ接合部の接合強度を強くで
き、温度変化に基づく熱応力によりはんだ接合部にたと
え亀裂が生じても、亀裂の伝播は見かけ上短くなり、は
んだ接合部の電気抵抗の変化も少なく、接合信頼性を向
上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品をはんだ
接合する回路基板および回路基板のはんだ付け方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】電子機器の小型化、軽量化、多機能化の
流れの中で、電子部品と回路基板のはんだ付けについ
て、半導体部品は、狭ピッチ多ピン化し、QFP(Quad
FlatPackage )、SOP(Small Outline Package
)、TSOP(Thin Small Outline Package)、S
OJ(Small Outline J-leaded Package )等のリー
ドを有する電子部品が多く利用されるようになってきて
いる。また、その他の部品についてもチップ抵抗、チッ
プコンデンサ等小型のものが多く利用されるようになっ
てきている。これらの電子部品のはんだ接合部は、微細
であり、回路基板の銅ランド上にスクリーン印刷等の方
法により塗布されたはんだペーストとを一括にリフロー
加熱することにより、回路基板上の銅ランドとはんだの
接合界面と電子部品電極とはんだの接合界面が合金化さ
れはんだ接合部が形成されるのが一般的である。
【0003】図4に従来から一般的に用いられている回
路基板と電子部品とのはんだ接合部を断面図で示し、同
(a)ははんだ接合前の状態であり、同(b)ははんだ
接合後の状態である。
【0004】回路基板101と電子部品としてのQFP
104のはんだ接合に際して、図4の(a)に示すよう
に、回路基板101の銅ランド102上に、スクリーン
印刷等によりはんだペースト103が塗布され、その
後、リード105を有するQFP104を回路基板10
1に対して位置決めして搭載し、はんだペースト103
を一括にリフロー加熱することにより、図4の(b)に
示すように、はんだペースト103の溶融によってはん
だ接合部が形成される。なお、図4の(b)において、
106は回路基板101上の銅ランド102と溶融した
はんだペースト103の接合界面であり、また、107
ははんだ接合界面106の沿って伝播するはんだ亀裂で
あり、109は回路基板101上で銅ランド102以外
の部分に塗布硬化されたソルダーレジストである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
回路基板では、リフローはんだ付け工程の熱履歴や使用
中の周囲環境の温度変化等のために、はんだ接合部に熱
応力がかかり、はんだ接合部に図4の(b)に示すよう
な亀裂107が発生し、最悪の場合には破断してしまう
場合もある。
【0006】はんだ接合部の亀裂が生じ難くするために
は、特開平10−137972号公報に示されるような
耐熱疲労特性の良いはんだペーストを用いる方法もある
が、従来の材料よりもコストアップになるという欠点が
ある。
【0007】そこで、本発明は、上述の従来技術の有す
る未解決の問題点に鑑みてなされたものであって、はん
だ材料を変更することなく、はんだ接合部の接合強度を
高めて、はんだ接合部の接合信頼性を向上させ、しか
も、はんだ亀裂の発生し難い回路基板および回路基板の
はんだ付け方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の回路基板は、電子部品をはんだペーストを
介してはんだ接合する銅ランドを有する回路基板におい
て、はんだ接合部の銅ランド表面の少なくとも一部分を
凹凸形状にしてあることを特徴とする。
【0009】本発明の回路基板においては、前記銅ラン
ド表面の凹凸形状は表面粗さRaが1μm〜35μmの
範囲であることが好ましい。
【0010】また、本発明の回路基板のはんだ付け方法
は、表面の少なくとも一部分を凹凸形状にした銅ランド
を有する回路基板の該銅ランドにはんだペーストを塗布
し、その上に電子部品を搭載して、はんだペーストを加
熱溶融し、前記回路基板上に前記電子部品をはんだ付け
することを特徴とする。
【0011】本発明の回路基板のはんだ付け方法におい
ては、前記銅ランド表面の凹凸形状は表面粗さRaが1
μm〜35μmの範囲であることが好ましい。
【0012】
【作用】本発明の回路基板およびそのはんだ付け方法に
よれば、電子部品とはんだ接合される回路基板の電極と
しての銅ランドの表面の少なくとも一部をブラスト処理
等により凹凸形状にすることにより、銅ランドの表面積
を増やし、銅ランドとはんだとの接合面積を増加させる
ことができ、回路基板と電子部品のはんだ接合部の接合
強度を強くすることができる。また、温度変化に基づく
熱応力によりはんだ接合部にたとえ亀裂が生じても、亀
裂は凹凸形状の接合面に沿って伝播し、亀裂の伝播は見
かけ上短くなるので、はんだ接合部の電気抵抗の変化も
少なく、接合信頼性を向上させることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。
【0014】(第1の実施例)図1は、本発明の第1の
実施例における回路基板と電子部品とのはんだ接合部を
示す断面図であり、図2は、本発明の第1の実施例にお
いて回路基板と電子部品をはんだ接合する態様を説明す
る図であり、同(a)は回路基板の銅ランドの表面を加
工する方法を説明するための断面図であり、同(b)は
はんだ接合前の状態を示す断面図である。
【0015】図1において、1は回路基板、2は回路基
板1上の電極としての銅ランドであり、その表面に少な
くとも一部分に(図1においては3箇所に)凹凸形状2
aが形成されている。3は回路基板1上の銅ランド2に
スクリーン印刷等によりペースト状で塗布され、その後
溶融され固化したはんだ、4は回路基板1に搭載されは
んだ付けされる電子部品としてのQFPであり、QFP
4のリード5は回路基板1の銅ランド2にはんだペース
ト3を介して接合されている。なお、6は回路基板1上
の銅ランド2と溶融したはんだ3の接合界面であり、7
は銅ランド2とはんだの接合界面6の沿って伝播するは
んだ亀裂、9は銅ランド2以外の回路基板1表面に塗布
硬化されたソルダーレジストである。
【0016】回路基板1上の銅ランド2の表面に部分的
に形成される凹凸形状2aは、図2の(a)に示すよう
に加工される。すなわち、先ず、回路基板1上のソルダ
ーレジスト9および銅ランド2の表面にソルダーレジス
ト10を塗布硬化させる。なお、このとき、ソルダーレ
ジスト10は、銅ランド2の表面において、凹凸形状2
aを形成する部位を部分的に開口されている。このよう
に形成されたソルダーレジスト10をマスクとして、銅
ランド2の表面を部分的に樹脂ビーズ、ガラスビーズ等
でブラスト処理する。これにより銅ランド2の表面は部
分的な凹凸形状2aが加工形成される。
【0017】このようにブラスト処理等により部分的に
凹凸形状2aが形成された銅ランド2に、電子部品とし
てのQFP4のリード5を接合するに際して、銅ランド
2の上に、図2の(b)に示すように、はんだペースト
3を塗布する。その後、図2の(b)に示すように、Q
FP4のリード5をはんだペースト3の真上に位置合わ
せし、QFP4を回路基板1に搭載し、これらをリフロ
ー加熱工程に通す。これにより、はんだペースト3が溶
融し、はんだペースト3とQFPリード5の接合界面と
が溶融し、銅ランド2とはんだ3の接合界面、QFPリ
ード5とはんだ3の接合界面がそれぞれ合金化され、Q
FP4と回路基板1のはんだ接合部が形成される。
【0018】このように形成されるはんだ接合部におい
ては、図1に図示するように、銅ランド2とはんだの接
合界面6が、凹凸形状をしているために、従来のように
銅ランド表面が未加工の場合に比べて、銅ランド2の表
面積が増え、銅ランド2とはんだ3との接合面積が増加
するので、接合強度が強くなる。また、回路基板1の銅
ランド2の凹凸形状2aの程度に関しては、表面粗さR
aで1μm〜35μmの範囲が好適である。凹凸形状2
aの表面粗さRaが小さいと、はんだの破断寿命に対し
て効果が少なく、また、表面粗さRaが大きいと、はん
だペーストの印刷性(転写性)低下の原因となる。銅ラ
ンド32メッキ厚さが約40μmであることを考慮する
と凹凸形状2aの表面粗さRaは5μm〜20μmの範
囲が特に望ましい。
【0019】はんだ接合部は一般的に弱く脆いので、温
度変化によりはんだ接合部に熱応力がかかり、はんだ接
合部に亀裂が生じるとしても、はんだ亀裂が接合面に沿
って伝播し、銅ランド表面の凹凸形状により亀裂の伝播
経路は長くなり、見かけ上の亀裂は短くなり、はんだ接
合部の接合信頼性や熱疲労特性を向上させることができ
る。さらに、はんだの亀裂伝播によるはんだ接合部の電
気抵抗の変化も少なく、はんだ接合面全面にわたり亀裂
が伝播してはんだ接合部が電気的にオープン状態に到る
という故障までの接合寿命が長くなる。
【0020】(第2の実施例)図3は、本発明の第2の
実施例における回路基板と電子部品(チップ抵抗)との
はんだ接合部を示す断面図である。なお、本実施例にお
いて、前述した第1の実施例と同様の部材には同一符号
を付して説明する。
【0021】図3に図示する本実施例において、電子部
品4Aは、前述した第1の実施例とはその形状が異な
り、電極部にばね構造を有しないチップ抵抗であり、ま
た、回路基板1の銅ランド2上での凹凸形状の形成箇所
の数が異なっている。
【0022】本実施例においても、回路基板1上の銅ラ
ンド2の表面の1箇所に凹凸形状2aが加工形成されて
おり、チップ抵抗4Aのリード5Aを銅ランド2上に塗
布されたはんだペースト3の真上に位置合わせした後に
チップ抵抗4Aを回路基板1に搭載し、これをリフロー
加熱工程に通すことにより、はんだペースト3が溶融
し、銅ランド2とはんだ3の接合界面およびチップ抵抗
4Aのリード5Aとはんだ3の接合界面が溶融し、チッ
プ抵抗4Aと回路基板1のはんだ接合部が形成される。
【0023】このチップ部品4Aと回路基板1のはんだ
接合部は、前述した第1の実施例と同様に、回路基板1
上の銅ランド2とはんだ3の接合界面6が凹凸形状にな
るために、従来のように銅ランド表面が未加工の場合に
比べて、接合面積が増えるので、接合強度が強くなる。
また、はんだ接合部は一般的に脆く弱いので温度変化に
よりはんだ接合部に亀裂が生じるとしても、亀裂が接合
面に沿って伝播すると、銅ランド表面の凹凸形状により
亀裂の伝播経路は長くなり、見かけ上の亀裂は短くな
り、はんだ接合部の接合信頼性を向上させることができ
る。さらに、はんだの亀裂伝播によるはんだ接合部の電
気抵抗の変化も少なく、はんだ接合面全面にわたり亀裂
が伝播してはんだ接合部が電気的にオープン状態に至る
という故障までの接合寿命を長くすることができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回路基板と電子部品とのはんだ接合部において、はんだ
と回路基板上の銅ランドの接合界面の形状を凹凸形状に
することにより、回路基板上の銅ランドとはんだとの接
合面積が増加し、回路基板と電子部品のはんだ接合部の
接合強度を強くすることができる。また、温度変化に基
づく熱応力によりはんだ接合部にたとえ亀裂が生じて
も、亀裂は接合面に沿って伝播し、亀裂の伝播経路が長
くなり、亀裂は見かけ上短くなるので、はんだ接合部の
電気抵抗の変化も少なく、接合信頼性を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における回路基板と電子
部品とのはんだ接合部を示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例において回路基板と電子
部品をはんだ接合する態様を説明する図であり、同
(a)は回路基板の銅ランドの表面を加工する方法を説
明するための断面図であり、同(b)ははんだ接合前の
状態を示す断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例における回路基板と電子
部品とのはんだ接合部を示す断面図である。
【図4】従来の回路基板と電子部品とのはんだ接合部を
示す断面図であって、同(a)ははんだ接合前の状態で
あり、同(b)ははんだ接合後の状態である。
【符号の説明】
1 回路基板 2 銅ランド 3 はんだ(ペースト) 4 電子部品(QFP) 4A 電子部品(チップ抵抗) 5 リード 5A リード 6 (はんだ)接合界面 7 はんだ亀裂 9、10 ソルダーレジスト

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子部品をはんだペーストを介してはん
    だ接合する銅ランドを有する回路基板において、はんだ
    接合部の銅ランド表面の少なくとも一部分を凹凸形状に
    してあることを特徴とする回路基板。
  2. 【請求項2】 前記銅ランド表面の凹凸形状は表面粗さ
    Raが1μm〜35μmの範囲であることを特徴とする
    請求項1記載の回路基板。
  3. 【請求項3】 表面の少なくとも一部分を凹凸形状にし
    た銅ランドを有する回路基板の該銅ランドにはんだペー
    ストを塗布し、その上に電子部品を搭載して、はんだペ
    ーストを加熱溶融し、前記回路基板上に前記電子部品を
    はんだ付けすることを特徴とする回路基板のはんだ付け
    方法。
  4. 【請求項4】 前記銅ランド表面の凹凸形状は表面粗さ
    Raが1μm〜35μmの範囲であることを特徴とする
    請求項3記載の回路基板のはんだ付け方法。
JP33363499A 1999-11-25 1999-11-25 回路基板および回路基板のはんだ付け方法 Pending JP2001156431A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101855260B1 (ko) * 2011-10-07 2018-05-08 엘지디스플레이 주식회사 발광다이오드 패키지를 기판에 표면실장하는 방법 및 발광다이오드 패키지가 표면실장된 인쇄회로기판

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101855260B1 (ko) * 2011-10-07 2018-05-08 엘지디스플레이 주식회사 발광다이오드 패키지를 기판에 표면실장하는 방법 및 발광다이오드 패키지가 표면실장된 인쇄회로기판

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