TWI311453B - - Google Patents

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1311453 (1) 九、發明說明 •【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種只在電子電路基板（包含印刷電路 板）露出的細微金屬面使其附著精細的焊料粉末用之焊接 基板處理用夾具以及對電子電路基板焊料粉末之附著方法 【先前技術】 % 近年電子電路基板’例如塑膠基板（也有薄膜）、陶 瓷基板或包覆塑膠等之金屬基板等的絕緣性基板上，形成 電子電路圖案之電子電路基板正在開發中，其配線面上， . 焊料接合1C元件、半導體晶片、電阻、電容器等的電子 零件，而構成電子電路之手段被廣泛採用。 於該情況，一般電子零件的引線端子，爲了使其接合 於電路圖案的既定的導電性電路電極表面部分，預先在電 子電路基板上露出的導電性電路電極表面形成焊料薄層， Φ 印刷焊料糊料或助焊劑，將既定的電子零件裝載於決定的 位置後，使焊料薄層或焊料薄層與焊料糊料回流而連接焊 _ 料。 - 而且，最近因電子產品的小型化’電子電路要求細間 距化。於小面積內搭載許多的精細間距的零件，例如 0.3mm間距的QFP ( Quad Flat Package ;四面平整封裝） 型的LSI (大規模積體電路）、CSP( Chip Size Package ;晶片尺寸封裝）、〇.15mm間距的FC (Flip Chip;覆晶 封裝）等。因此，於電子電路基板，要求對應細間距之精 -5- (2) (2)1311453 細的焊接電路圖案。 爲了在電子電路基板形成焊料膜之焊接電路，已使用 電鍍法、HAL ( hot air leveling ;熱風整平）法、或印刷 焊料粉末的糊料後回流的方法等。但是，電鍍法之焊接電 路的製造方法’難以達到焊料層所需之厚度，HAL法、 焊料糊料的印刷之方法，難以對付細間距的圖案。 所以，作爲無需進行電路圖案的位置對準等的麻煩的 操作而形成焊接電路之方法，已有揭露於電子電路基板的 導電性電路電極表面，藉由使其與黏著性賦予化合物反應 而賦予黏著性’使該黏著部附著焊料粉末，然後加熱該電 子電路基板’熔解焊料’形成焊接電路之方法（例如參照 專利文獻1 )。 藉由專利文獻1所揭露之方法，以簡單的操作可形成 細微的焊接電路圖案’可提供信賴性高之電子電路基板， 但該方法在乾式下使焊料粉末附著於電子電路基板時，由 於靜電等無法避免焊料粉末附著於需要處以外之多餘部分 ’而且於電子電路基板的金屬露出面，附著需要以上的量 ’使焊料粉末附著後，需要開發有效地除去如此的多餘焊 料粉末之技術。 [專利文獻1 ]日本公開專利特開平7 - 7 2 44號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 本發明係以提供電子電路基板上露出的金屬表面藉由 -6- (3) (3)1311453 黏著性賦予化合物的處理而賦予該金屬表面黏著性，使焊 料粉末附著於該黏著部之方法中’有效地除去多餘的附著 的焊料粉末用之有利的夾具，以及藉由使用其之焊料粉末 的附著方法，可實現更細微的電路圖案之焊料粉末的附著 方法’由該方法附著之焊料粉末進行回流的焊料附著之電 子電路基板的製造方法的開發’以及具有細微電路圖案之 信賴性高的電子電路基板、可實現高信賴性、高封裝密度 之電子零件爲目的。 [解決課題之手段] 本發明人’爲了解決上述課題專心努力檢討的結果， 因而完成本發明。亦即本發明藉由開發 [1 ]焊接基板處理用夾具，係以賦予黏著性的化合物 處理而賦予電子電路基板之露出的金屬表面黏著性，於乾 式或濕式中使焊料粉末附著於該黏著部，然後於液體中除 去多餘的附著的焊料粉末時所使用之夾具，其特徵爲：由 在對應設置複數片電子電路基板部分之處被打穿之基板保 持板、設置於該基板保持板之電子電路板的兩側邊緣方向 或兩側邊緣方向與下方邊緣方向使單以挾入即可插入基板 之基板插入具以及不使已插入的基板從該基板插入具中脫 出而設置於基板插入具的上方邊緣以及下方邊緣或上方邊 緣之基板壓條所構成； [2]如上述[1]記載之焊接基板處理用夾具，其中該基 板保持板係由金屬板、合成樹脂板或陶瓷工業系原料所成 1311453

[3] 如上述[1]或[2]記載之焊接基板處理用夾具，其中 該基板插入具係由金屬線、U字形金屬配件或栓銷或將其 以合成樹脂、橡膠包覆所形成用以挾入電子電路基板之基 板插入具； [4] 如上述[1]〜[3]中任一項記載之焊接基板處理用夾 具，係爲了防止基板插入具中所挾入之電子電路基板脫出 ，於基板保持用板上設置突起或栓銷之基板壓條； [5] 對電子電路基板焊料粉末之附著方法，其特徵爲 :以賦予黏著性的化合物處理而賦予電子電路基板之露出 的金屬表面黏著性，於乾式或濕式中使焊料粉末附著於該 黏著部之電子電路基板，插入.固定於[1]〜[4]中任—項 記載的基板保持用板之基板插入具，然後藉由浸漬於賦予 振動之液體中，除去多餘之附著的焊料粉末； [6] 如上述[5]記載之焊料粉末之附著方法，其中除去 焊料粉末時使用的液體，係去氧水或添加防鏽劑的水； [7] 如上述[5]或[6]記載之焊料粉末之附著方法，其中 振動的液體係賦予超音波震盪之液體；以及 [8] 焊料附著之電子電路的製造方法，其特徵爲：藉 由上述[5]〜[7]中任一項記載的方法，於電子電路基板上 附著焊料粉末後，將其加熱熔融形成電路所構成，因而解 決上述的課題。 [發明的效果] -8- (5) (5)1311453 藉由根據本發明的焊接基板處理用夾具、使用其之對 電子電路基板之焊料粉末的附著方法以及使用其之電子電 路基板的製造方法，可以簡單的操作形成細微的焊接電路 圖案。特別是即使對細微的電路圖案，因可有效地除去附 著於不需要處之焊料粉末、附著需要以上之多餘的焊料粉 末，可有效地減少鄰接電路圖案間的熔融焊料所造成的短 路，顯著地提高電子電路基板的信賴性。而且，藉由本發 明的電子電路基板的製造方法，可實現電子零件封裝之電 路基板的小型化以及高信賴性化，可提供特性優異的電子 機器。 【實施方式】 作爲本發明的對象之電子電路基板，係於塑膠基板、 塑膠薄膜基板、玻璃布基板、紙基質環氧樹脂基板、陶瓷 基板等層合金屬板之基板，或於金屬基板包覆塑膠或陶瓷 等之絕緣基板上，使用金屬等導電性物質形成電路圖案之 單面電子電路基板、兩面電子電路基板、多層電子電路基 板或可撓性電子電路基板等。 本發明係例如在上述電子電路基板上的導電性電路電 極表面藉由黏著性賦予化合物的處理而賦予該電極表面黏 著性’使焊料粉末附著於該黏著部，以靜電等爲目的之導 電性電路電極表面以外附著之多餘的焊料粉末或於導電性 電路電極表面附著需要以上之多餘的焊料粉末，於液體中 有效地除去之焊接基板處理用夾具的開發以及使用其除去 -9- (6) (6)1311453 附著於電子電路基板之多餘的焊料粉末，然後加熱電子電 路基板’熔融附著的焊料粉末，形成焊接電路之焊料附著 之電子電路基板的製造方法。 作爲形成電子電路基板的電路之導電物質，雖然大部 分的情況都使用銅，但本發明不限於此，只要是藉由後述 的黏著性賦予物質而其表面可得到黏著性之導電性物質， 可成爲本發明的對象。作爲這些金屬，可例如包含Ni、 Sn、Ni-Al、焊錫合金等的物質。 作爲本發明使用之較理想的黏著性賦予化合物，例如 專利文獻1記載之萘并三唑系衍生物、苯并三唑系衍生物 、咪唑系衍生物、苯并咪唑系衍生物、苯并三唑系衍生物 、氫硫苯并唾唑系衍生物以及苯并噻唑硫脂肪酸等。這些 黏著性賦予化合物，對銅的效果特別強，對其他導電性物 質也可賦予黏著性。 於本發明，賦予電子電路基板上的導電性電路電極表 面黏著性時，上述的黏著性賦予化合物的至少其中之一溶 解於水或酸性水，較理想爲使用P Η調整爲3〜4程度的微 酸性。作爲調整Ρ Η的物質，導電性物質爲金屬時，例如 鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸等的無機酸。此外作爲有機酸’ 可使用例如蟻酸、乙酸、丙酸、蘋果酸、草酸、丙二酸、 琥珀酸、酒石酸等。該黏著性賦予化合物的濃度並無嚴格 的限制，依據溶解性、使用狀況’進行適當調整使用’較 理想爲使用對全部爲〇. 05質量％〜20質量％的範圍內的濃 度。比該範圍的濃度低時，黏著性膜的生成不完全’功能 -10- (7) (7)1311453 上不理想。 處理溫度係比室溫少許加溫，黏著性膜的生成速度、 生成量較佳。隨黏著性賦予化合物的濃度、金屬的種類等 而異，雖無限定，一般適合爲30 °C〜60 °C的範圍。處理時 間雖無限定，從作業效率上使其爲5秒〜5分鐘的範圍，調 整其他的條件較理想。 再者，該情況下，於溶液中作爲離子的銅（1價或2價 )100〜lOOOppm共存時’因黏著性膜的生成速度、生成 量等的生成效率高，較理想。 需處理之電子電路基板，係電子電路基板上需附著焊 料的導電性電路電極表面部分以外的不要焊料的導電性電 路部分包覆光阻等，只露出電路圖案的導電性電路電極部 分（基板上露出的金屬表面）的狀態下，以黏者性賦予化 合物進行處理較理想。 此處，於上述的黏著性賦予化合物溶液，浸漬包覆光 阻等的電子電路基板，或於該電子電路基板塗佈或噴塗少 許的該溶液，可賦予導電性電路電極表面黏著性。 作爲本發明的電子電路基板的製造方法所使用的焊料 粉末的金屬組成，例如Sn-Pb系、Sn-Pb-Ag系、Sn-Pb-Bi 系、Sn-Pb-Bi-Ag系、Sn-Pb-Cd系。而且，從最近的產業 廢棄物中排除Pb的觀點，不含Pb之Sn-In系、Sn-Bi系 、In-Ag 系、In-Bi 系、Sn-Zn 系、Sn-Ag 系、Sn-Cu 系、 Sn-Sb 系、Sn-Au 系、Sn-Bi-Ag-Cu 系、Sn-Ge 系、Sn-Bi-Cu 系、Sn-Cu-Sb-Ag 系、Sn-Ag-Zn 系、Sn-Cu-Ag 系、 -11 - (8) 1311453

Sn-Bi-Sb 系、Sn-Bi-Sb-Zn 系、Sn-Bi-Cu-Zn 系、Sn Sb 系、Sn-Ag-Sb-Zn 系、Sn-Ag-Cu-Zn 系、Sn-Zn-Bi 理想。而且可爲混合2種以上相異組成的焊料粉末者。 上述焊料粉末中，無Pb的焊料，特別理想爲使 自Sn以及Zn、或含有Sn、Zn以及Bi之焊料之合金 ，製作本發明的電子電路基板的情況下，因與S n-Pb 焊料有同等程度之回流溫度的降低，可使封裝零件長 化，而且也可對應零件材料的多樣化。 於本發明，其特徵爲對已賦予黏著性的電子電路 之焊料粉末的附著，於乾式或濕式下進行，多餘之附 焊料粉末的除去在液體中進行時，使用設有基板插入 及基板壓條之基板保持板（焊接基板處理用夾具）。 使用該夾具，於液體中除去多餘之附著的焊料粉末， 止除去作業中焊料粉末因靜電而附著於無黏著性的部 焊料粉末因靜電而凝集，因而可使用細間距的電路基 或微粉的焊料粉末。 本發明係開發可有效地除去因靜電而附著於非黏 的多餘焊料粉末、對黏著部附著需要量以上的焊料粉 焊接基板處理用夾具，將附著焊料粉末之電子基板裝 該夾具，於賦予振動的液體中，藉由除去多餘的焊料 ，可解決靜電等造成之問題。 以下，參照圖示，更具體地說明本發明。 圖1表示焊接基板處理用夾具1。 本發明的焊接基板處理用夾具的厚度，隨處理對 -Ag- 系較 用選 組成 系的 壽命 基板 著的 具以 藉由 可防 分或 板、 著部 末之 載於 粉末 象的 -12- 1311453 Ο) 電子電路基板6而異，通常使用比電子電路基板6的厚度-1mm〜+ 0.5 mm程度的具剛性的金屬板、合成樹脂板、陶瓷 板或這些的表面包覆薄合成樹脂或橡膠等的基板保持板2 。其尺寸係符合一次同時處理的電子電路基板6的數目而 成爲之任意尺寸。該基板保持板2，設置符合需處理的電 子電路基板6的數目之比電子電路基板6的被處理面至少大 一些的孔洞。較理想爲設置比電子電路基板6大一些的孔 洞。 基板插入具4係設置於上述基板保持板2的孔洞3的周 圍。該基板插入具4需要至少比插入的電子電路基板6的兩 側邊緣大的寬度，使電子電路基板6容易插入、脫離。再 者，該基板插入具4，無須如彈簧壓住插入的電子電路基 板6，有些許空間（空隙）較理想。其形狀如圖1所示，以 2個「=1」形的金屬線（壓條個數爲任意）可支持電子電 路基板6的兩面（些許空間）的形狀，於基板保持板2的孔 洞3 (比電子電路基板6大）的側面設置排列u字形的金 屬配件（無圖示）使電子電路基板6可插入「U」字形之 間的手段，或設置2行複數栓銷（無圖示），於其間可插 入電子電路基板6之基板插入具4。 這些金屬線、U字形金屬配件或栓銷等，對電子電路 基板6之接觸，盡可能的窄較理想，也可剖面爲圓形者， 接觸面越窄，於賦予振動的液體中，附著於這些基板插入 具4的焊料粉末可越少。上述基板插入具4，不只是設置於 電子電路基板6的兩側邊緣，也可設置於下方邊緣。 -13- (10) (10)1311453 雖然基板插入具4設置於電子電路基板6的兩側邊緣， 於電子電路基板6的取出放入的上方邊緣（上方邊緣、下 方邊緣的兩方向取出放入的情況下也在下方邊緣），設置 基板壓條5，使電子電路基板6在焊料粉末除去作業中無法 從焊接基板處理用夾具脫出。 該基板壓條5係，在設置有電子電路基板6之焊接基板 處理用夾具1並不用於限定，而是電子電路基板6在幾乎水 平的狀態下進行焊料粉末除去作業時，電子電路基板6設 置於基板插入具4後，只是防止電子電路基板6的脫出，使 插入電子電路基板6時不造成大的障礙下而設置突起、栓 銷等。 將電子電路基板6設置於焊接基板處理用夾具1時，藉 由電子電路基板6與基板插入具4的接觸面積小，可使焊料 粉末的除去性良好，焊料粉末的附著量也少，且殘留液體 也少。而且，不易使電子電路基板6受傷。再者，處理用 夾具1因設置基板對應部分的孔洞3，可一次除去電子電路 基板6的兩面的焊料粉末，於乾燥步驟依照原樣使用時， 基板處理用夾具的熱容量變小，電子電路基板6的溫度變 爲固定，可均勻地乾燥。 而且，電子電路基板6的設置也容易’設置的複數電 子電路基板6，在該狀態下可一次取出’可有效率地進行 處理。傳統焊料粉末的除去作業，雖可取出每一片電子電 路基板6，使用焊接基板處理用夾具1時’可與一片的電子 電路基板6同樣地取出複數片。 -14 - (11) (11)1311453 於乾式或濕式中除去附著的多餘焊料粉末的步驟所使 用的液體，可使用水或水與水溶性沸點低的有機溶劑的混 合溶劑等。若考慮環境污染等的問題，較理想者爲水。 考慮焊料粉末的回收時，爲了防止溶解存在於液體中 的氧氧化焊料粉末，脫氧水或添加防鏽劑的水較理想。作 爲脫氧水，可使用加熱過之脫氣的水、或以碳酸氣體、氮 氣等的不活性氣體冒泡過的水。而且，也可爲添加防鏽劑 的水或於脫氧水中添加防鏽劑的水。使用如此的脫氧水以 及/或添加防鏽劑的水時，因可防止除去的焊料粉末表面 的氧化，適合回收再利用。使用防鏽劑時，因後續需要水 洗，使用脫氧水較理想。 於本發明，於液體中進行多餘焊料粉末的除去，可以 將設置有電子電路基板之焊接基板處理用夾具浸漬於液體 中’也可藉由噴塗方式進行。多餘焊料粉未的除去，也可 以毛刷輕輕地撫過電子電路基板表面，液體中振動，較理 想爲0 _ 1 Η z〜數百Η Z的振動或加上超音波者較理想。於液 體中除去多餘焊料粉末時，因液體中的焊料粉末簡單地沈 澱而不飛散，可容易地回收。 本發明使用的焊料粉末，爲了防止氧化，焊料粉末表 面塗膜較理想。作爲焊料粉末的塗膜劑，使用選自苯并三 唑衍生物、側鏈具有碳數4〜1 0的烷基之胺類、硫脲、矽 烷偶合劑、鉛、錫、金、無機酸鹽以及有機酸鹽中至少i 種較理想。作爲有機酸鹽，使用選自月桂酸、十四酸、棕 櫚酸以及硬脂酸中至少之一較理想。 -15- (12) 1311453 本發明的處理方法，不止是上述焊料附著之電路基板 ，可有效地使用作爲B G A接合用等焊料的形成，這些當 然都包含於本發明的電子電路基板。 除去多餘的焊料粉末，且黏著部附著需要量的焊料粉 末之電子電路基板，然後乾燥，接著藉由回流步驟加熱熔 融附者的焊料粉末’成爲焊料附著之電子電路基板。該加 熱，因只要熔融附著於黏著部的焊料粉末即可，考慮焊料 # 粉末的融點等，可簡單地決定處理溫度、處理時間等。 本發明所製作的焊料附著之電子電路基板，適合使用 於包含裝載電子零件的步驟以及焊料回流之接合電子零件 的步驟之電子零件的封裝方法。例如，本發明所製作的焊 料附著之電子電路基板，將電子零件期望接合的部分，以 印刷法等塗佈焊料糊料，裝載電子零件，然後加熱，熔融 焊料糊料中的焊料粉末’使其凝固而可將電子零件接合於 電路基板。 〔實施例〕 ^ (實施例） - 製作FC封裝部的最小電極間的間隔爲50μπ!(導電性 電路爲銅）的印刷電路板（尺寸5〇xl80x〇.4mmt)。將該 印刷電路板設置於橫向可裝載3片的夾具（尺寸 250x230mm ：圖 1的形狀）。

作爲黏著性賦予化合物溶液，使用如下述一般式（1 )所示之咪哩系化合物的2質量％水溶液，以乙酸調整pH -16- (13) 1311453 爲約4。該水溶液加溫至4〇 °C ’以鹽酸水溶液前處理過之 上述印刷電路板浸漬3分鐘’於銅電路表面生成黏著性物 質。 化

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HI 然後，將該印刷電路板’使平均粒徑約1 5 μιη的 96.5 Sn/3. 5 Ag之焊料粉末接觸電極而附著。然後，於脫氧 水中輕輕搖動後，使焊料附著之印刷電路板乾燥。 於該狀態下，確認粉末的附著性的結果，表示於表1 〇 於該印刷電路板，以噴塗供給助焊劑，放入2 4 0 °C的 烤箱，熔融焊料粉末，於銅電路露出部，形成厚度約 15μιη的96.5Sn/：3_5Ag之焊料薄層。觀察基板的狀況，結 果表示於表1。 -17- (14) 1311453 [表1] 粉末附著 回流後 每單位時間 橋 塗膜厚度 助焊劑殘渣 的處理量 夾具(設置3片） 良好 Μ j \ w 15.1μιπ 無 3 處理1片仳較） 良好 te 15.2μιη 無 1 [產業上的利用可能性] φ 本發明係開發賦予電子電路基板上露出的金屬表面黏 著性，使焊料粉末附著之方法，有效地除去多餘的附著的 焊料粉末用之有利的夾具，可實現更細微的電路圖案之焊 料粉末的附著方法，使藉由該方法附著的焊料粉末回流而 製造焊料附著的電子電路基板的方法。結果，因可提供具 有細微電路圖案之信賴性高的電子電路基板，高信賴性、 高封裝密度的電子零件，更容易小型化，於小面積內可適 用細間距的零件，例如〇.3mm間距的 QFP ( Quad Flat φ Package ;四面平整封裝）型的LSI (大規模積體電路） 、CSP ( Chip Size Package ;晶片尺寸封裝）、〇.i5mm 間 ' 距的FC ( Flip Chip ;覆晶封裝）等。 【圖式簡單說明】 圖1表示焊接基板處理用夾具的基板保持板（處理3片 電子電路基板用）的一例。 圖2表示基板插入具（無基板壓條）的一例的放大圖 -18- (15)1311453

圖3表 —例。 圖4表 理用夾具二 【主要元ί 1 ·_焊 2 :基 3 :孔 4 :基 5 :基 6 :電 示電子電路基板設置於焊接基板處理用夾具之 示具有基板插入具以及基板壓條之焊接基板處 二一例的放大圖。 F符號說明】 接基板處理用夾具 板保持板 洞 板插入具 板壓條 子電路基板

-19-

Claims (1)

1311453 (1)十、申請專利範圍

第95 1 39369號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國98年1月6日修正 1 · 一種焊接基板處理用夾具，係以賦予黏著性的化合 物處理而賦予電子電路基板之露出的金屬表面黏著性，於 乾式或濕式中使焊料粉末附著於該黏著部，然後於液體中 除去多餘的附著的焊料粉末時所使用之夾具，其特徵爲： 由在對應設置複數片電子電路基板部分之處被打穿之基板 保持板、設置於該基板保持板之電子電路板的兩側邊緣方 向或兩側邊緣方向與下方邊緣方向使單以挾入即可插入基 板之基板插入具以及不使已插入的基板從該基板插入具中 脫出而設置於基板插入具的上方邊緣以及下方邊緣或上方 邊緣於基板插入具的上方邊緣以及下方邊緣或上方邊緣之 基板壓條所構成。 2 ·如申請專利範圍第1項之焊接基板處理用夾具，其 中該基板保持板係由金屬板、合成樹脂板或陶瓷工業系原 料所成。 3.如申請專利範圍第1項或第2項之焊接基板處理用夾 具，其中該基板插入具係由金屬線、U字形金屬配件或栓 銷或將其以合成樹脂、橡膠包覆所形成用以挾入電子電路 基板之基板插入具。 4.如申請專利範圍第1項或第2項之焊接基板處理用夾 具，係爲了防止基板插入具中所挾入之電子電路基板脫出 1311453 (2) J ，於基板保持用板上設置突起或栓銷之基板壓條。

5.—種對電子電路基板焊料粉末之附著方法，其特徵 爲：以賦予黏著性的化合物處理而賦予電子電路基板之露 出的金屬表面黏著性，於乾式或濕式中使焊料粉末附著於 該黏著部之電子電路基板，插入·固定於申請專利範圍第 1項至第4項中任一項的基板保持用板之基板插入具，然後 藉由浸漬於賦予振動之液體中，除去多餘之附著的焊料粉 末。 6 .如申請專利範圍第5項之焊料粉末之附著方法，其 中除去焊料粉末時使用的液體，係去氧水或添加防鏽劑的 水。 7·如申請專利範圍第5項或第6項之焊料粉末之附著方 法’其中振動的液體係賦予超音波震盪之液體。 8.—種焊料附著之電子電路的製造方法，其特徵爲： 藉由申請專利範圍第5項至第7項中任一項的方法，於電 子電路基板上附著焊料粉末後，將其加熱熔融形成電路所 構成。