JP2002359459A - 電子部品の実装方法、プリント配線基板および実装構造体 - Google Patents

電子部品の実装方法、プリント配線基板および実装構造体

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JP2002359459A JP2001166827A JP2001166827A JP2002359459A JP 2002359459 A JP2002359459 A JP 2002359459A JP 2001166827 A JP2001166827 A JP 2001166827A JP 2001166827 A JP2001166827 A JP 2001166827A JP 2002359459 A JP2002359459 A JP 2002359459A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 PbフリーはんだであるSn−Zn系はんだ
を用いた場合でも、接合強度の低下を招くことなく電子
部品の実装を行う。 【解決手段】 Pbが含まれていないPbフリーはんだ
を用いて電子部品をプリント配線基板に実装する際に、
電子部品を搭載するためのプリント配線基板として、配
線パターンを構成する銅箔3の表面にNiメッキ層2を
形成し、該Niメッキ層2の表面にAuメッキ層1を形
成するNi−Au処理による表面処理が行われたプリン
ト配線基板を用いる。このようにすることにより、銅箔
3の表面に形成されているNiメッキ層2がバリア層と
なり、Sn−Zn系はんだによりはんだ付けを行った場
合でも、接合強度を低下させる原因となるCu−Zn反
応層の形成が防止され、接合強度の低下を招くことがな
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の電子部品を
はんだ付けによりプリント配線基板に実装するための電
子部品の実装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、電子部品をプリント配線基板
(printed circuit board:以下PCBと略す。)に実
装するためにはんだ付けが用いられている。このよう
に、電子部品をはんだを用いて実装するための電子部品
の実装方法の一例を図2を参照して以下に説明する。こ
こでは、PCBの両面をそれぞれリフローによりはんだ
付けを行う両面リフローの場合を用いて説明する。
【0003】先ず、PCBのランド部分だけ孔のあいた
メタルマスクを用いてはんだペーストのランドへの印刷
を行う(ステップ101)。次に、印刷したはんだペー
ストの上にチップ部品、QFP(Quad Flat Packag
e)、SOP(Small Outline Package)等の表面実装部
品を搭載する(ステップ102)。そして、表面実装部
品を搭載したPCBを、高温のリフロー炉内を通過させ
ることによりはんだペーストを融解させて表面実装部品
の電極と、PCBの銅箔とのはんだ付けを行う(ステッ
プ103)。ここまでの工程によりPCBの片面の実装
が終了するため、PCBを反転して未だ部品の実装が行
われていない面を上に向ける(ステップ104)。
【0004】次に、ステップ101、102と同様の工
程によりはんだペーストの印刷(ステップ105)、部
品の搭載(ステップ106)を行った後に、リードを有
する部品のスルーホール(T/H)への挿入を行う(ス
テップ107)。そして、ステップ103の工程と同様
にしてPCBをリフロー炉内を通過させて部品のはんだ
付けを行う(ステップ108)。
【0005】最後に、リフロー炉の高温に耐えることが
できない部品を手はんだ付けして電子部品のPCBへの
実装が終了する(ステップ109)。
【0006】上記のような処理により、PCB上にはん
だを用いて電子部品が実装され、実装構造体の製造が行
われる。
【0007】上記で説明した従来の電子部品の実装方法
では、はんだペーストとしてSn−Pb系はんだが一般
的に使用されてきた。しかし、このSn−Pb系はんだ
には毒性を有する重金属であるPbが含まれているた
め、使用後の電子機器が適切に廃棄されない場合には、
地球環境に悪影響を及ぼすという問題を有していた。そ
のため、近年では、このような問題を解決して環境汚染
を未然に防ぐためにPbが含まれていないPbフリーは
んだの使用が望まれている。
【0008】このPbフリーはんだとしては、Sn−A
g系はんだが広く知られている。このSn−Ag系はん
だはAgの特性が安定しているため、Sn−Pb系はん
だの代わりとして電子部品の実装のために使用しても従
来と同程度の信頼性を確保することができる。しかし、
Sn−Pb系はんだの融点が約183℃程度であるのに
対して、Sn−Ag系はんだの融点は220℃程度と高
くなってしまう。そのため、Sn−Pb系はんだを使用
していた実装装置や実装方法をそのまま使用するには困
難であった。一般的な電子部品の耐熱温度は約230℃
程度であるため、融点が220℃にもなるSn−Ag系
はんだをリフロー炉内で融解してはんだ付けを行った場
合、電子部品の温度は場合によっては240℃以上にも
なってしまう場合もあり得る。そのため、Sn−Ag系
はんだを用いて電子部品の実装を行おうとした場合に
は、使用する各種の電子部品の耐熱温度を上げなければ
ならないという問題が発生する。
【0009】このような融点が高いSn−Ag系はんだ
とは別のPbフリーはんだとして、Sn−Zn系はんだ
がある。このSn−Zn系はんだの融点は197℃程度
であるため、このSn−Zn系はんだを用いて電子部品
の実装を行えば、従来の設備、電子部品をそのまま使用
することができる。
【0010】しかし、このSn−Zn系はんだは従来か
ら使用されてきたSn−Pb系はんだと比較して、Zn
が酸化し易い、はんだ濡れ性が悪い等の問題点を有して
おり、従来の設備、実装方法により電子部品の実装を行
ったのでは、従来と同様な信頼性を確保することができ
ない。
【0011】特に、従来の電子部品の実装方法では、配
線パターンを構成する銅箔の表面に予めフラックスを塗
布しておくプリフラックス処理が行われたPCBを用い
て電子部品の実装が行われていた。このように銅箔の表
面にプリフラックス処理を施しておく理由は、銅箔に何
も皮膜を設けずに大気中にさらしてしまうと表面が酸化
してしまいはんだ濡れ性が悪化するためである。このよ
うなプリフラックス処理が行われたPCBの断面図を図
3に示す。このようなPCBは、図3に示されるよう
に、基材10上に形成された銅箔3上にフラックス層4
が形成されている。尚、PCB上の配線パターンは絶縁
性のレジスト層に被覆されており、配線パターンの一部
においてレジスト層を除去することによりランドが形成
されているが、本図および他の図面においてはレジスト
層を省略して模式的に示している。
【0012】上記で説明したプリフラックス処理以外に
も、銅箔の酸化防止のための表面処理方法が存在する
が、プリフラックス処理は他の処理方法に比べてPCB
のコストを抑えることができため広く用いられている。
【0013】このようなプリフラックス処理がされただ
けのPCBを用いた場合であっても、Sn−Pb系はん
だを用いてはんだ付けを行っていた場合には、信頼性の
高い電子部品の実装を行うことができる。しかし、銅箔
の表面にフラックスが塗布されただけのPCB上にSn
−Zn系はんだを用いてはんだ付けを行った場合には、
銅箔のCuとSn−Znはんだに含まれるZnとが反応
することにより、はんだ付けの接合部においてCu−Z
n反応層が形成されてしまう。このCu−Zn反応層は
150℃付近での高温になると脆くなるため、接合強度
の低下を招いてしまう。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電子部
品の実装方法では、Sn−Zn系はんだを用いて電子部
品に実装を行った場合、Cu−Zn反応層が形成されて
しまうため接合強度の低下を招くという問題点があっ
た。
【0015】本発明の目的は、Sn−Zn系はんだを用
いて電子部品に実装を行った場合でも、接合強度の低下
を招くことがない電子部品の実装方法を提供することで
ある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電子部品の実装方法は、Pbが含まれてい
ないPbフリーはんだを用いて電子部品をプリント配線
基板に実装するための電子部品の実装方法において、電
子部品を搭載するためのプリント配線基板として、配線
パターンを構成する銅箔表面にNiメッキ層を形成し、
該Niメッキ層の表面にAuメッキ層を形成するNi−
Au処理による表面処理が行われたプリント配線基板を
用いることを特徴とする。
【0017】本発明によれば、Ni−Au処理により表
面処理が行われたPCBを用いて電子部品の実装を行う
ようにしたため、銅箔の表面に形成されているNiメッ
キ層がバリア層となり、Sn−Zn系はんだによりはん
だ付けを行った場合でも、接合強度を低下させる原因と
なるCu−Zn反応層の形成が防止される。そのため、
Sn−Zn系はんだを用いて電子部品の実装を行った場
合でも、接合強度の低下を招くことがない。
【0018】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0019】本発明の一実施形態の電子部品の実装方法
では、電子部品を搭載するためのプリント配線基板とし
て、Ni−Au処理による表面処理が行われたプリント
配線基板を用いる。
【0020】本実施形態の電子部品の実装方法において
使用する、Ni−Au処理により表面処理が行われたP
CBの断面図を図1に示す。図1において、図3中の構
成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を
省略するものとする。
【0021】Ni−Au処理により表面処理が行われた
PCBは、図1に示されるように、基材10上に形成さ
れた銅箔3の表面上にNiメッキ層2が形成され、この
Niメッキ層2の表面にAuのメッキ処理により形成さ
れたAuメッキ層1が形成されている。一般的に、Ni
メッキ層2の膜厚は3〜6μm程度であり、Auメッキ
層1の膜厚は0.03〜0.08μm程度である。
【0022】尚、図1に示したようなPCBにおいてN
iメッキ層2の表面上にさらにAuメッキ層1を形成す
るようにしているのは、Niメッキ層2を大気中に直接
さらしてしまうと表面が酸化してはんだ濡れ性が悪化し
てしまうからである。
【0023】本実施形態の電子部品の実装方法によれ
ば、Ni−Au処理により表面処理が行われたPCBを
用いて電子部品の実装を行うようにしたため、銅箔3の
表面に形成されているNiメッキ層2がバリア層とな
り、Sn−Zn系はんだによりはんだ付けを行った場合
でも、接合強度を低下させる原因となるCu−Zn反応
層の形成が防止される。そのため、Sn−Zn系はんだ
を用いて電子部品の実装を行った場合でも、接合強度の
低下を招くことがない。
【0024】本実施形態では、Niメッキ層2の酸化を
防止するための層としてAuメッキ層1を形成した場合
を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、Niメッキ層2を大気から保護して酸化を防止
することができ、かつはんだ濡れ性を確保することがで
きる他の金属により表面処理を行うようにした場合でも
同様に本発明を適用することができるものである。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ni−Au処理により表面処理が行われたPCBを用い
て電子部品の実装を行うようにしたため、銅箔の表面に
形成されているNiメッキ層がバリア層となり、Sn−
Zn系はんだによりはんだ付けを行った場合でも、Cu
−Zn反応層の形成が防止され、Sn−Zn系はんだを
用いて電子部品の実装を行った場合でも、接合強度の低
下を招くことがないという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の電子部品の実装方法によいて用い
られるNi−Au処理が行われたPCBの断面を示す図
である。
【図2】電子部品をはんだを用いて実装するための電子
部品の実装方法の一例を示すフローチャートである。
【図3】プリフラックス処理が行われたPCBの断面を
示す図である。
【符号の説明】
1 Auメッキ層 2 Niメッキ層 3 銅箔 4 フラックス層 10 基材 101〜109 ステップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 誠 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 (72)発明者 田中 昭広 新潟県柏崎市大字安田7546番地 新潟日本 電気株式会社内 Fターム(参考) 4E351 AA01 BB01 BB23 BB24 BB33 BB35 CC06 DD04 DD06 DD19 GG15 5E319 AA03 AC01 AC18 BB02 CC22 GG03 GG20

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pbが含まれていないPbフリーはんだ
    を用いて電子部品をプリント配線基板に実装するための
    電子部品の実装方法において、 電子部品を搭載するためのプリント配線基板として、配
    線パターンを構成する銅箔表面にNiメッキ層を形成
    し、該Niメッキ層の表面にAuメッキ層を形成するN
    i−Au処理による表面処理が行われたプリント配線基
    板を用いることを特徴とする電子部品の実装方法。
  2. 【請求項2】 前記Pbフリーはんだが、Sn−Zn系
    はんだである請求項1記載の電子部品の実装方法。
  3. 【請求項3】 配線パターンを構成する銅箔表面にNi
    メッキ層を形成し、該Niメッキ層の表面にAuメッキ
    層を形成するNi−Au処理による表面処理が行われた
    プリント配線基板。
  4. 【請求項4】 配線パターンを構成する銅箔表面にN
    iメッキ層を形成し、該Niメッキ層の表面にAuメッ
    キ層を形成するNi−Au処理による表面処理が行われ
    たプリント配線基板上に、Pbが含まれていないPbフ
    リーはんだを用いて電子部品が実装された実装構造体。
  5. 【請求項5】 前記Pbフリーはんだが、Sn−Zn系
    はんだである請求項4記載の実装構造体。
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