TW590836B - Method of mounting electronic parts with Sn-Zn solder free of Pb without reduction in bonding strength - Google Patents

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Description

590836 五、發明說明（〇 1.發明背暑： 本發明揭示一種以焊接在印刷電路板上安裝各種電子零 件之方法。 2·相關技術之說明：
迄今以焊接來安裝電子零件在印刷電路板（下文稱PCB)上 是習用做法。下文中將參照附圖之第1圖來詳細說明以焊接 (soldering)來安裝電子零件之方法的一個實例。在本實例中 ，電子零件以回流焊接（reflow soldering )來焊接到雙面PCB 之兩表面上。
在步驟1 0 1中，焊鍚膏（solder paste)使用具有互補界定焊 點（land)之孔的金屬面罩來打印到PCB表面的焊點上。在步 驟102中，包括晶片零件、QFPs(四角扁平封裝）、SOP (小型封裝）等之表面安裝組件安置在已打印焊鍚膏上。然後 ’在步驟103中，其具有表面安裝組件之PCB通過高溫回流 焊爐（reflow furnace)來熔化焊鍚膏，如此，使得在表面安裝 組件之電板焊接到PCB上之銅箔（copper foil)。如此，在表面 安裝組件已安裝在PCB之其一表面後，在步驟104中倒反 PCB，使得PCB之另一面向上。 在步驟105、106中，以步驟1〇1、1〇2之相同方式來施加 焊鍚膏及安置表面安裝組件在PCB之另一表面上。然後，在 步驟107中具有引線（lead)之組件插置穿過PCB之孔。然後 ，PCB通過回流焊爐來熔化焊鍚膏，如此，在步驟1 〇8中， 以步驟1 03相同方式使得表面安裝組件之電板焊到PCB之銅 箱上。 五、發明說明（2) 最後，在步驟1 09中，將不能承受回流焊爐之高溫的任何 組件以人工焊接到PCB，如此，完成PCB上必需之電子零件 的安裝。 電子零件根據上述方法來焊接到PCB，因而，產生如附圖 之第2圖所示的表面安裝結構總成（surface-mounted structural assembly) 〇 在安裝電子零件在PCB上之之習用方法中，大致已使用 Sn-Pb(鍚-鉛）焊料做爲焊鍚膏。然而，因爲Sn-Pb焊料合有毒 性重金屬之Pb(鉛），如果電子包括PCB電子裝置在使用後沒 有適當地處理，其容易不良地影響環境。因此，爲防止環境 汙染，近來已要求在PCB上使用無鉛焊接材料。 Sn-Ag(鍚-銀）焊料是眾所週知之無鉛焊料。因爲Ag(銀）之 性質穩定，所以當使用來安裝電子零件在PCB上時，Sn-Ag焊 料和Sn-Pb焊料一樣地可靠。Sn-Ag焊料之其一問題在於Sn-Ag焊料之熔點約220°C，其高於約183°C之Sn-Pb焊料的熔 點。因此，難於直接地使用表面安裝設施以及處理以Sn-Ag 焊料來焊接已經使用Sn-Pb焊料之電子零件。明確地，因爲 一般電子零件具有約230°C之耐熱溫度，如果Sn-Ag焊料在 回流焊爐中熔化來焊接電子零件，則電子零件之溫度可能會 到達240°C或更高。結果，如果電子零件要以Sn-Ag焊料來 安裝來在PCB上，則必需增加電子零件之耐熱溫度。 另一型式無Pb焊料是Sn-Zn焊料。因爲Sn-Zn焊料具有約 197°C之熔點，如果使用Sn-Zn焊料來焊接電子零件，則可直 接地使用習用表面安裝設施及電子零件。 590836 五、發明說明（3) 然而，如比較Sn-Pb焊料，則Sn-Zn焊料缺點在於Zn容易 氧化，而造成潤濕不良。如果使用習用表面安裝設施來安裝 電子零件在具有Sn-Zn焊料之PCB上，而加工處理，則Sn-Zn焊料不如Sn-Pb焊料可靠。 根據安裝電子零件在PCB上之習用方法，PCB已先以助焊 劑施加到提供互連圖型（interconnection pattern)之銅范表面來 預做助焊。因爲如果銅箔表面曝露在大氣，則其容易氧化而 且和焊料具有不良潤溫性，所以銅箔表面預施助焊劑。附圖 之第3圖表示預焊之PCB。如第3圖所示，PCB具有底板10 、銅箔3配置在底板表面、及助焊劑層4積存在銅箔3上。 PCB上之互連圖型覆蓋絕緣抗蝕層，而且焊點以去除互連圖 型部份之抗蝕層來提供。第3圖及其他圖示中所示說明省略 抗蝕層。 雖然有不同於預施助焊劑方法以防止銅箔表面氧化之另一 方法，但在習用技術中廣泛地使用預施助焊劑方法，因爲可 降低PCB之成本。 電子零件可非常可靠地安裝在使用Sb-Pb焊料之回流焊接 PCB。如果電子零件焊接到具有使用Sn-Zn焊料來預施助焊 劑之銅箔表面的PCB，則Zn焊料相互反應作用，在焊接接 合點形成Cu-Zn(銅-鋅）反應層。Cu-Zn反應層容易降低接合 強度，因爲其在約150°C高溫時變得易碎。 發明之槪沭 因此，本發明之目的在提供一種以Sn-Zn焊料來安裝電子 零件在PCB上之方法，而不會降低接合強度。 590836 五、發明說明（4) 爲獲得上述目的，根據本發明以無Pb焊料來安裝電子零件 在印刷電路板上之方法，使用表面以Ni/Au(鎳/金）來處理之 印刷電路板，其具有銅箔之互連圖型•、在銅箔表面上所配置 之Ni電鍍層及在Ni電鍍層之表面上所配置的Au電鍍層。 當電子零件使用Sn-Zn焊料來安裝在印刷電路板上時，在 銅箱表面上之Ni電鍍層作爲障層（barrier layer)來防止Cu-Zn 反應層，在焊接接合處產生，否則其容易降低接合強度。 本發明上述及其他目的、特徵及優點，在參照說明本發明 之實例的附圖及下文之說明，將變得顯而易見。 圖式之簡單說明 第1圖是以焊料來安裝電子零件在PCB上之方法的流程圖 示； 第2圖是以焊料來安裝電子零件在PCB上來產生表面安裝 構造總成之透視圖示； 第3圖是預施助焊劑之PCB的橫剖面圖示；及 第4圖是在根據本發明來安裝電子零件之方法中所使用以 Ni/Au處理的PCB橫咅IJ面圖。 較隹實施例之詳細說明 根據本發明來安裝電子零子零件之方法中，其表面以Ni/Au 處理之印刷電路板（PCB)使用爲安裝其電子零件的印刷電路板。 第4圖表示其表面以Ni/Au處理之PCB的剖面圖示，其在 根據本發明來安裝電子零件之方法中使用。第4圖中所示零 件和第3圖所示完全相同這些零件以相同參考符號來表示， 五、發明說明（5) 而且下文中將不詳細說明。 如第4圖所示，表面以Ni/Au處理之PCB包含：底板10、 在底板1〇之表面上沉積之銅箔、在銅箔3表面上沉積Ni電 鍍層2、及在Ni電鍍層2上沉積Au電鍍層2。通常，Ni電 鍍層2具有厚度範圍自3至6/zm;而Au電鍍層1具有厚度 範圍自〇.〇3至0.08 // m。 Au電鍍層1沉積在Ni電鍍層2表面上，因爲如果Ni電鍍 層2曝露在大氣，則其容易氧化而使得焊料具有不良潤濕性。 當電子零件使用Sn-Zn焊料來安裝在第4圖所示PCB上時 ，在銅箔3表面上之Ni電鍍層2作用爲障層，其防止Cu-Zn 反應層產生在焊接接合處，其因而容易降低接合強度。因此 ，當電子零件使用Sn-Zn焊料來安裝在PCB上時，接合強度 不會降低。 在所述實施例中，Au電鍍層1使用爲止Ni電鍍層2氧化 之層。然而，PCB表面可以其他金屬層來處理，只要其能防 止Ni電鍍層2因爲大氣而氧化，而提供焊料具有所其望潤濕 性之程度。 雖然本發明之較要實施例已使用特定項目來說明，但是此 說明僅用於圖解說明之目的，而且當然可實施改變例及變動 例而沒有脫離申請專利範圍之精神或範圍。 符號之說明 1 金電鍍層 2 鎳電鍍層 3 銅箔 10 底板

Claims (1)

  1. 590836 ^ [ Hfetrt 六、申請專利範圍 第91111428號「以不含pb之Sn-Zn焊料安裝電子部件而 不會降低焊接強度之方法」專利案 (93年4月22日修正本） 六、申請專利範圍： 1 · 一種在印刷電路板上安裝電子零件之方法，包含下例步 驟： 選擇印刷電路板，其表面以Ni/Au處理，且具有互連 圖型之銅范，在該銅范表面上沉積Ni電鍍層、及在該 Ni電鑛表面上沉積置Au電鍍層；及 以無Pb焊料來安裝電子零件在該印刷電路板上。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該無鉛焊料包含 Sn-Zn焊料。 3.—種印刷電路板，其表面以Ni/Au處理，具有互連圖型 之銅箔，在該銅箔表面上沉積Ni電鍍層、及在該Ni電 鍍層之表面上沉積Au電鍍層。 4 · 一種表面安裝構造總成，包含： 印刷電路板，其表面以Ni/Au來處理，具有互連圖型 之銅箱、在該銅范表面上沉積之Ni電鍍層、及在該Ni 電鍍層表面上沉積置Au電鍍層；及 以無Pb焊料來安裝電子零件在該印刷電路板上。 5 ·如申請專利範圍第4項之表面安裝構造總成，其中該無 Pb焊料包含Sn-Zn焊料。 -1-
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