GB/T3 印制板组装 第2部分 分规范 表面安装焊接组装的要求GBT3 印制板组装 第2部分 分规范 表面安装焊接组装的要求
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GBT 3 印制板组装 第1部分 通用规范 采用表面安装和相关组装技术的电子和电气焊接组装的要求.pdf32页
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中华 人 民共 和 国 国家 标 准一 :
印制板组装
第 部分:通用规范 采用表面安装和相
关组装技术的电子和电气焊接组装的要求 :
( 一 : , 发布 实施
中 华 人 民 共 和 匡
国家质量监督检验检疫总肩标准分享网
《印制板组装》分为个 部 分:
? 第部 分 :通 用规范 采用表面安装和相关组装技术的电子和电气焊接组装的要求;
? 第部 分 :分 规范 表面安装焊接组装的要求;
? 第部 分 :分 规范 通孔安装焊接组装的要求;
? 第部 分 ;分 规范 引出端焊接组装的要求。
本 的部分是 《第印部分,等 同采
制板组装 第部 分:通用规
范 采用表面安装和相关组装技术的电子和电气件焊接的组装要求》(英文版 )。根 据
《标 准化工作导则 第部 分:标 准的结构和编写规则》规定,作了必要的编辑性修改。
部分的附录、附录、附录为 规 范性附录、附录为 资料性附录。
本部分由 中华人民共和国信息产业部提出。
分由全国印制电路标准化技术委员会归口。
部分起草单位:中国电子技术标准化研究所(
分主要起草人:刘揭、石磊、陈长生。一 :
印制板组装
第 部分:通用规范 采用表面安装和相
关组装技术的电子和电气焊接组装的要求
本部分规定了采用表面安装和相关组装技术、进行高质量焊接互连和组装的材料、方法及检验判据
的要求。并推荐了良好的制造工艺。
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PCB板子上的焊接螺母，用于固定其他部件，M3螺母是用锡焊上去的。
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出门在外也不愁在电路板的焊盘上形成焊料层的方法以及在电路板上安装电子零件的方法
专利名称在电路板的焊盘上形成焊料层的方法以及在电路板上安装电子零件的方法
技术领域本发明涉及在电路板的焊盘上形成焊料层的方法，也涉及在电路板上安装电子零件的方法。
一般来说，在电路板上安装电子零件之前，为了防止焊盘被氧化和改进用来安装电子零件的焊料浸湿性，在电路板焊盘上形成薄焊料层，该薄焊料层用热气平整法、电镀法或其它类似方法形成。
在热气平整法中，首先，把电路板浸在熔化的焊料中，以使形成在该电路板上的焊盘阵列上涂复焊料。把电路板从熔化的焊料中拉出之后，在焊料硬化之前用热气喷射在电路板上，由此，从焊盘和相邻焊盘相的隙缝上吹掉多余的焊料。结果，仅在焊盘上形成薄焊料层。
该方法的缺点是很难形成厚度均匀的焊料层。该焊料层的厚度往往引起很大的变化。特别是，如果焊盘的间距是精细的，容易发生跨接(焊盘间通过焊料导电)。为了避免跨接必需形成薄焊料层。然而，如果由于焊料层厚度的变化产生了厚度为1μm或更小的区域，在铜焊盘与焊料层之间形成的诸如Cu3Sn金属间化合物层可能被暴露，而焊料层表面可能被氧化。因此，在下一步安装零件时焊料的浸湿性大大降低。
另一方面，电镀法的优点是在精细的图形上能形成焊料层。然而，它必须在电镀之后加热和熔化该焊料层，因此，没有形成用于焊盘铜箔与焊料层相粘结的金属间化合物。在加热步骤中往往导致电路板的保护层产生气泡以及上面所
提到的跨接。此外，其制造成本为热气平整法所要求的两倍。
当电子零件安装在电路板两面时，首先，在两面的焊盘上形成焊料层，把零件安装在一面之后再在另一面上安装(同时在两面安装零件是不可能的)。当零件安装到第一面上的焊料层时，随后将要安装零件的第二面上的焊料层在软熔炉流程中加热到高温。在这个时间，如果在第二面上的焊料层有的地方厚度太薄，金属间化合物可能暴露，那么，在这个地方发生氧化，并且该焊料层的浸湿性趋向于降低。
因此，需要一个制造具有相当大厚度且均匀的予涂焊料层的方法。
在最近几年，为了把电子器件制造的轻些、薄些和更紧凑些，电子零件的引线间距已经减小到0.8mm，0.65mm或0.5mm。已经设计出具有0.36mm、0.3mm和0.15mm的引线间距的电子部件。传统的方法，如在每个焊盘涂复焊料糊的印刷法，能够应用到引线间距约为0.5mm或更大些的部件上。然而，在每个焊盘上供给适当量的焊料糊是困难的。如果焊料糊太多，相邻焊盘之间有形成跨接的趋势。另一方面，如果焊料糊量太少，那就不能把部件安装在电路板上。
因此，需要发展能适用于具有引线间距精细的零件的安装方法。
本发明的目的是提供一种在电路板焊盘上均匀形成焊料层的方法(这里使用的名词“焊盘”是对零件-安装部件，包括例如往里要装零件的通孔，的通用名词。以后的名词“焊盘”仍采用上面的意思)，该焊料层具有相当大的厚度，即使在加热焊料层时，金属间化合物也不被暴露。
本发明的另一个目的是提供一种在电路板上安装零件的方法，该方法适用于具有引线间距精细的零件安装。
按照本发明提供的在电路板焊盘上形成焊料层的方法包括下列步骤在电路板焊盘阵列区涂复含有有机酸铅盐和锡粉的类糊状混合物;加热该混合物使焊料沉积，由此，由Sn-Pb合金组成的焊料层基本上仅仅在焊盘上形成，该沉积是在这种状态下进行的，即当加热使类糊状混合物液化时，在焊盘阵列区上形成液池，而Sn粉被沉降(is settled)在液池中。
提供在电路板上安装电子零件的方法包括下列步骤由Sn-Pb合金组成的予涂焊料层基本上仅在电路板焊盘上形成;在予涂焊料层上涂复含有有机酸铅盐和锡粉的类糊状混合物;把电子零件放置在类糊状混合物上;加热混合物使焊料沉积，由此，焊盘与电子零件的引线进行焊接。
提供的另一个在电路板上安装电子零件的方法包括下列步骤在电路板焊盘阵列区涂复含有有机酸铅盐和锡粉的类糊状混合物;加热该混合物使焊料沉积，由此，按零件安装在电路板焊盘上的所需量形成由Sn-Pb合金组成的焊料层;在焊料层上或在要安装到焊盘的电子零件引线上涂复焊剂;把电子零件放在焊盘上;加热焊料层并使焊盘与电子零件引线进行焊接。
本发明的其它目的和优点将陈述在以下的说明中，有的从说明中可显而易见或由本发明的实施例可知。从附加权利要求特别指出的手段和组合中，可以了解和获得本发明的目的和优点。
组成和构成说明书部分的
了本发明现有的最佳实施例，并结合上述一般说明和以下对实施例的详细说明解释了本发明的原理。
图1是表示用于本发明电路板一部分的平面图;
图2是表示在一个焊盘上有一个类半园部分焊料层的剖面图;
图3表示焊盘宽度与沉积在其上的焊料层厚度之间的关系曲线。
本发明提供一种仅仅在焊盘上沉积由Sn-Pb合金构成的焊料的方法(由未审查的日本专利申请NO1-157796公开了)。在该方法中，将包含有机酸铅盐和锡粉的类糊状混合物涂复在电路板的一个焊盘阵列上，加热该混合物。结果，Sb-Pb焊盘基本上仅仅沉积在焊盘上。
按照本发明形成焊料层的方法是基于上述沉积焊料的方法，其特征在于，用于沉积焊料的类糊状混合物的状态是限定的。特别是，当类糊状混合物被加热以及由于加热而变成液体时，一个沉降锡粉的液池在焊盘阵列区上形成，且在锡粉沉降于液体的情况中，即锡粉被液体覆盖的情况下进行焊料沉积。
按照本发明的方法，在焊盘间距为0.5mm或更小的精细图形上均匀地形成相对厚的焊料层。该方法作为本发明者的研究成果首先被发明。
通常，当将熔化的焊料涂复在电路板焊料盘上形成焊料层时，在铜箔制成的焊盘表面上形成1到2μM厚度的，由Cu和Sn组成的化合物层(一种金属间化合物，诸如Cu3Sn或Cu6Sn5)。因此，为防止化合物暴露，最好该焊料层为5μm厚或更厚。
在传统方法中，焊料层由再熔化Sn-Pb合金形成，与之相比，本发明的方法基于以下原理在含有锡粉和有机酸铅盐的高温溶液中，由于Sn和Pb之间的电离电平不同而彼此相互置换，从而形成Pb沉积;沉积的Pb和Sn粉在原子状态被熔化，由此形成一种Sn-Pb合金。一般使用的传统焊糊在温度升高时会出现瞬时再熔化，并由于表面张力而使熔化的焊料隆起。按照本发明，因为沉积反应要求相当长的时间周期，因此，焊料是逐渐沉积的，故可形成均匀厚度的焊料层。
沉积的焊料混合物主要包含组成焊料合金的有机酸铅盐和锡粉，至少有松香和胺中的一种以及一种保持糊状混合物调合的粘度调节剂。这些材料经混合后在室温下形成糊状物。用固态涂复方式将该糊状物涂复在电路板的焊盘阵列区上，同时加热，由此，沉积的焊料基本上仅在焊盘上。对该过程来说，重要的是由于加热而使糊状物液化，此时在其中沉降锡粉的液池将在焊盘阵列区上形成，且沉积是在这种状态下进行，即使锡粉沉降在液体中，也就是说，锡粉被液体所覆盖。其理由如下当加热糊状物时，其粘度显著下降。当粘度太低时，该液体在焊盘阵列区上和其附近的宽范围内延伸。结果导致在焊盘上的有机酸铅盐的量不足以与锡粉起反应，且不能获得足够量的焊料。
少量的延伸是允许的。然而，为了形成相对厚度而均匀的焊料层(例如5μm)，必须有大量的锡粉沉降在焊盘阵列区上并保持被熔化的液体覆盖。
在上述的工艺过程中，用前面提到过的置换反应，从有机酸铅盐中分离出的Pb原子碰撞锡粉，由此形成Pb-Sn合金。这是焊料进行沉积的机理。因此，碰撞的机率决定沉积合金的量。为了这个缘故，最好在焊盘阵列区上存储的锡粉被含有有机酸铅盐和松香的液体完全覆盖。
接着下面将说明在焊盘上安装电子零件的方法。
这个方法也是基于在公开的未审查的日本专利申请NO1-157796中披露的方法。为了在焊盘上安装电子零件的焊接步骤中，公开在该参考文献中的焊料进行沉积反应已形成。
该方法的第一实施例包括下列步骤基本上仅在焊盘上形成由Sn-Pb合金组成的予涂焊料层，在该予涂焊料层上涂复含有有机酸铅盐和锡粉的类糊状混合物，把电子零件放置在涂复了类糊状混合物的予涂焊料层上，加热类糊状混合物以沉积焊料，由此使电子零件的引线焊接到焊盘上。如前所述，在传统的焊接方法中，当温度升高时焊糊马上再熔化，而且焊料在一个较短于该焊料伸展到整个焊盘所需要的时间周期内完全熔化。因此，由于表面张力使熔化的焊料降起。当焊料隆起超过表面张力极限时，焊料扩散出焊盘，这样在精细的图形上可能产生跨接。另外，由于加热，焊接糊状物液化的焊剂成分流到焊盘之间。此刻，流动的焊料颗粒与焊剂一起瞬间熔化，这是造成跨接的一个原因。
相比之下，本发明的方法利用焊料沉积反应，是基于下述原理在含有锡粉和有机酸铅盐的高温溶液中，由于Pb和Sn之间的电离电平不同，Sn与Pb彼此相置换，因此进行了Pb沉积;而沉积的Pb和Sn是在原子状态被熔化，由此，形成Sn-Pb合金。在这个方法中，由于需要一个长的时间周期使Pb置换Sn，并熔合带有沉积Pb的锡粉的每个颗粒。这样，该沉积过程比前面提到的传统技术是更为缓慢。
其次，由于沉积反应在高温下进行，焊盘上沉积的Sn-Pb合金焊料与焊盘表面上焊盘材料的Cu产生直接地反应，由此，形成一个金属间化合物层，诸如Cu3Sn、Cu6Sn5或类似物。
然后，通过沉积在金属间化合物上的Sn-Pb合金焊料在金属间化合物上层上形成焊料层，与此同时，在合金焊料与金属间化合物层之间化学结合力起作用。
这个方法与传统方法之间的最大差别如下在传统的焊糊中，焊料颗粒马上并同时熔化，由此形成焊料层。相比之下，在本发明中，精细的焊料颗粒沉积在焊盘上，这些焊料颗粒在焊盘上沉积成为焊料且具有不同的时间周期。然后彼此相邻的焊料颗粒相互间扩散并被结合，由此，在焊盘上形成焊料层，也就是说，形成焊料层所用的时间周期比在传统方法中的较长些。
另外，在本发明的这种情况下，由于沉积的焊料颗粒有各种成分，这些颗粒熔化和结合是困难的，不象在传统方法中，即使焊料颗粒在焊盘之间沉积亦如此。
由于上述理由，按照本发明，焊盘之间的跨接很难发生。
另外，当沉积的Pb撞着焊盘附近或相邻焊盘间存在的Sn粉时，在那此区域上就形成Sn-Pb合金，这样形成的Sn-Pb合金接近沉积在焊盘上的焊料并被它吸收。在这种情况下，焊料层基本仅在精细间距(即0.5mm或更小)的焊盘上形成，而不形成跨接。
希望在焊盘上焊接电子零件的步骤中焊料层的形成用这样的方法进行，即用按照本发明形成焊料层的上述方法进行。按照本方法，由于均匀地形成相对厚的焊料层，电子零件的引线间距可以精细些。
另外还希望采用含有有机酸铅盐和锡粉的类糊状混合物涂复在电路板的焊盘阵列区上，然后加热该类糊状混合物在电路板的焊盘上形成一予涂焊料层。换言之，把上述焊料沉积反应也应用在形成予涂焊料层的步骤中。结果，按照一个精细的线路图形可以形成一个予涂焊料层。在这个实施例中，例如，在焊盘上形成均匀厚度的相对厚的予涂焊料层，在其上涂复含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物，然后，将电子部件放置在糊状混合物上并接着加热该混合物，由此，电子零件的引线与焊盘焊接上。或者用化学镀的方式可以形成予涂焊料层，因为，化学镀也能按照精细线路图形在焊盘形成予涂焊料层，且在相邻焊盘之间不形成跨接。
然后，在焊盘上形成予涂焊料层后，尽管把含有有机酸铅盐和锡粉的糊状物涂复在焊盘上，还可把该糊状物涂复到将要装到焊盘上的电子零件引线上。
此外，这也是可能的，即在电路板焊盘上形成予涂焊料层，将上述糊状物涂复到电子零件的引线上并加热，也在引线表面上形成予涂焊料层，而后把焊剂涂复到焊盘和引线中的至少一个上，接着该焊盘和该引线被加热和焊接上。在电子零件引线上形成予涂焊料层的情况下，最好也应用上述沉积焊料方法或化学镀法。
在焊盘上安装电子零件方法的第二个实施例包括下列步骤在电路板焊盘阵列区涂复含有有机酸铅盐和锡粉的类糊状合成物;加热该糊状混合物;由此，基本上仅在焊盘上形成焊料层，该焊料层由Sn-Pb合金组成，其量必须满足在焊盘上安装电子零件之需用;在焊料层上涂复焊剂，把电子零件放置在焊剂上并加热和熔化该焊料层，由此，将电子零件的引线焊接在焊盘上。
该焊剂也可涂复在电子零件的引线表面上。换言之，该焊剂可以涂复在焊盘焊料层上和引线表面中的至少一个。
在这个实施例中，用上述相同方法形成焊料层，其量必须满足在焊盘上安装电子零件之用量。由于不象在第一实施例中，它不形成予涂焊料层，因此在比第一实施例少的步骤下可将一个电子零件安装到焊盘上。
如果使用非卤焊剂、焊接之后不需要清洁电路板，或者至少可用氟利昂之外的清洁剂清洁，这样，本发明的贡献在于防止常说的大气污染。
假如电路板包含焊盘间距0.5mm或更小的小间距区和较大间距区的焊盘阵列区，则可以应用下述方法。
首先，在小间距区形成焊接层，该焊接层有一定的厚度，例如数十微米(其量必须满足焊接用量)、同时在大间距区形成一个厚度约为5到10μm的予涂焊料层，然后将焊料糊状物印刷在大间距区的予涂焊料层上，借助焊料糊的粘结性将电子零件临时固定在焊盘阵列区上。此后，在软熔炉或类似炉中加热电路板，由此，该电子零件与焊盘焊接上。另一方面，在焊盘上涂复焊剂，该焊盘上焊料层有数十微米的厚度，这是用上面提到方法焊接所需要的，同时，用焊剂的粘结性将电子零件临时固定到焊盘上。此后，在软熔炉或类似炉中加热电路板，由此，该电子零件与焊盘焊接上。
另外，因为焊盘面积或焊盘间距的不同，单个焊盘阵列区可要求有大不相同厚度的焊料层。在这种情况下，在每个焊盘阵列区上，相应于所要求的厚度涂复不同量的糊状混合物，此后加热，这样不同厚度的焊料层可以在焊盘阵列区分别形成。
另一方面，有数十微米厚的焊料层有时具有象半园形的截面，如图2所示。在这种情况下，如果把电子零件的引线放在焊料层上，仅仅用焊剂的粘结性是不能把电子零件精确地临时固定到焊盘上。就是说，有时不能完全防止焊盘与引线之间的位移。
在图2中，标号1是一个电绝缘基板，2是焊盘，4是焊料层，H是焊料层的厚度，W是焊盘的宽度。
这个问题用下列工艺可以克服。具有大厚度的(如数十微米厚)焊料层，在具有小面积或小间距的焊盘上沉积，而后，从上表面来的压力加到该焊料层上，由此，使得焊料层的表面平坦。在这个变平的步骤中，当焊料层达到指定的厚度和宽度时，在加热该焊料层的同时对该层施加压力是有效的。这个温度取决于焊料结构，具有小面积或小间距时，最好使焊料层在20℃-40℃下加热，它低于使沉积的焊料变形的温度。为了使隆起变平所要求的压力和时间周期，可按照焊料层的厚度和面积来决定。这样，用一个简单的工艺就能防止电子零件的位移。
当用第一实施例的方法安装电子零件时，能在低于用传统焊料糊状物情况的温度下使电子零件与焊盘焊接。特别是在使用具有高熔点富铅成分的焊料合金情况下，这个优点是非常突出的。
例如，为了制造集成电路装置，如用塑料的或多片的模件封装的针栅格阵列(PGA)，假如借助具有富铅成分的焊料合金形成的凸缘把集成电路芯片以一个组件焊接到电路上，最好在电路板上，而不是集成电路芯片上形成凸缘，其理由是，如果在电路板上形成凸缘，集成电路装置可以低成本生产，而对集成电路芯片无有害作用。然而，在电路板上形成凸缘，电路板必须能抗热，所加热是为形成具有高熔点富铅成分焊料层的，为此，需要一种能抗高温的昂贵基片材料，则导致在总体上的高成本。
在传统方法中，使用一种焊接糊状物，它必须在高于焊料熔点的30到60℃温度下加热。这是因为在焊料熔化过程中，铜原子从烛盘向焊料层的扩散，以及Pb和Sn原子从焊料向焊盘的扩散必须在一个短的时间周期内完成。
按照本发明，通过在上述糊状混合物材料中适当地选择有机酸铅盐和锡粉之间的成分比率，焊接基本上能在与焊料进行沉积的相同温度下完成，而与形成的焊料层的Sn/Pb比率是什么无关。例如，在具有高熔点的富铅焊料情况下，焊料层能在比沉积形成的焊料熔点低的多的情况下形成。其次，由于借助焊料与铜之间的扩散而形成一个金属间化合物，该铜是为建立焊料层的焊盘材料。当随后利用焊料层实现焊接时，在传统电镀方法中需要补加能量，例如熔化，而对于用后加热方法形成金属间化合物来说，则不再需要补加能量。这样，工艺步骤数量可减少，整个工艺流程的成本也降低。
按照本发明的在电路板焊盘上形成焊料层的方法和在电路板上安装电子零件的方法已被应用，例如，如图1所示的电路板。在图1中标号1是电绝缘基板，在其上形成用于安装电子零件的焊盘2，在焊盘阵列区3中对应将要安装零件的一个个排列着的焊盘2。
下面将说明本发明的实例。
例1下面是形成焊料层方法的实例。
混合46%(按重量)的有机酸铅盐、18%的催化剂、25%的锡粉和11%的粘度调节剂，由此生成一种粘度约为0000CPS的糊状混合物。把该糊状混合物以0.5mm的厚度涂复到电路板焊盘阵列区上，以组成焊盘尺寸为0.26mm×2mm和焊盘间距为0.36mm的284一针QFP(284-pinsQFP)。然后，在215℃的温度下，使电路板加热2分钟。观察该糊状混合物认为该糊状物已变为液体，但是很少扩散，而是成叠积累在焊盘阵列区及其附近，且锡粉被沉降在积累的液体中，因此，在焊盘上逐渐形成焊料层。在焊盘上均匀形成的焊料层具有平均厚度为9到10μm，其偏差量σ约为1到2μm。该焊料层含有64到69%(按重量)的锡。在焊料层中不形成跨接。
用同样的方法，在焊盘间距为0.15mm的焊盘阵列区的焊盘上形成焊料层。并无跨接。
作为一个比较例，用传统热-气平整方法，在如上述的相同条件下，在焊盘上形成焊料层，在某种意义上讲，同样不形成跨接。均匀形成的该焊料层具有厚度为1到5μm。这样，该厚度有大的偏差量，并且金属间化合物层从焊料层的较薄部分露出。当大量的焊料涂复在焊盘上以形成一个较厚的层时，则形成大量的跨接。
进一步，假定电子零件安装在电路板的两面，某些样品备用作检验加热前后焊料的浸湿性，加热前(假设为第一安装)和加热后(假设为第二安装，它是第一安装之后在电路板的背面进行的安装)。
这些样品如下A用本发明方法在其上形成焊料层的电路板。该板有一个0.3mm厚的铜板和一个焊料层。该焊料层是将糊状混合物(它含有37%的有机酸铅盐、10%的催化剂，40%的锡粉和13%的粘度调节剂)涂复在铜板上，该涂层厚度为300μm，然后在一个热板上使该铜板在220℃的温度下加热2分钟形成。
B如用A所说的电路板，用热-气平整方法形成焊料层。
C一个0.3mm厚无焊料层的铜板。
样品A到C各准备5片，在其上涂复无卤素型焊料糊状物，然后，加热全部样品片，此后以日本工业标准(JIS)E3197为准测量焊料的扩散率。
接着，样品A到C(每种5片)在150℃的热干燥空气中加热1小时。然后，在其上涂复无卤素焊料糊状物，此后测量其焊料扩散率。
本试验结果在下表1中表明表1
&/tables&从表1中可看出，按照本发明的焊料层保持着高的扩散性(浸湿性)，甚至在假设的电子零件第二安装受热之后。这样对于用在把电子零件焊接到电路板两面的予涂焊料来说，本发明的糊状混合物是适合的。
下面是按照第一实施例在电路板上焊接电子零件方法的实例。
混合46%(按重量)的有机酸铅盐、18%的催化剂、25%的锡粉和11%的粘度调节剂，由此，形成一种粘度约为0000CPS的糊状物，把该糊状物以0.5mm的厚度涂复到电路板的全部焊盘阵列上，该电路板是为安装284一针QFP的，它具有的焊盘尺寸为0.26mm×2mm和焊盘间距为0.36mm然后，该电路板在215℃温度下加热2分钟，由此在焊盘阵列区上形成予涂焊料层。该予涂焊料层含有64到69%(按重量)的Sn，它的平均厚度为9到10μm，其偏差量σ约为1到2μm，不形成跨接。
然后，一种含有40%有机酸铅盐、33%的催化剂、18.4%的锡粉和8.6%的粘度调剂的糊状混合物涂复在所有焊盘阵列区的予涂焊料层上。引线间距为0.36mm的284一针QFP临时固定在该糊状混合物上。然后，电路板在软熔炉中215℃温度下加热30秒钟并接着在220℃温度下保持2分钟，由此进行焊料沉积，用该焊料把284-针QFP焊接到焊盘阵列上。结果，不形成跨接，而且284-针QFP的引线良好地焊接到焊盘阵列上。
例3下面是按照第二实施例的在电路板上焊接电子零件方法的实例。
在电路板上焊接的零件如下1)一个具有100针的QFP，它的引线间距为0.65mm，它的整个尺寸为20mm×13mm。
2)整个尺寸为4.2mm×7mm的芯片。
3)有20个针的SOP，它的引线间距为0.8mm，它的整个尺寸为9mm×8mm。
首先，准备一个尺寸为200mm×250mm的环氧玻璃板，在其上形成对应于上述3个元件的焊盘，用于QFP的焊盘尺寸为0.5mm×2mm，用于芯片的焊盘尺寸为1.5mm×1.5mm，用于SOP的焊盘尺寸为1.2mm×0.8mm。
用于这个实例的糊状混合物含有40%的有机酸铅盐、33%的催化剂、18.4%的Sn粉和8.6%的粘度调节剂。按每一个焊盘阵列区用0.5到0.9克的比率在焊盘阵列区上涂复该糊状混合物。然后，电路板在具有远红外辐射热源的软熔炉中215℃温度下加热30秒，并接着在220℃温度下保持2分钟，由此进行焊料沉积。结果形成含有74%(按重量)Sn的厚度为30μm的焊料层。
然后，在该焊料层上涂上松香焊剂(由HARIMACHEMICALS，ZNC生产的微焊料F-40)，它具有水溶液电阻为100000Ω·Cm或更大些。上面提到的电子零件放置在焊剂上，并在软熔炉中加热该电路板使焊料熔化，由此每个零件的引线焊接到焊盘阵列区上。
结果，这些引线焊接到焊盘阵列上而无跨接和焊料珠，甚至在焊接之后，在未清洗处理焊料层的情况下用Ω计(Omegameter)(由USA
Corporation生产的600型)测量其剩余电离性。测量出的值是相当小的，即0.1到0.3μg
NaCl/sq.in。
在这个实例中，焊料沉积量取决于在焊盘上及其附近沉积的Sn粉量，不象传统焊料糊状物的情况。更具体地说，沉积在焊盘上的焊料厚度H与焊盘宽度有一个如图3所示的关系。当该关系表示为H＝aw时，a值的范围必须是0.05＜a＜0.5，而0.1＜a＜0.3更好。如果a＜0.05，该沉积的焊料层局部地将会有一个或几个凹陷(该区域沉积的焊料极少)，它对焊接需要形成隆起有影响。如果a＞0.5，焊料层局部地将会有一个或几个增高区域，它会妨碍电子零件的引线使之产生位移。
例4下面是一个在电路板安装电子零件之前，形成含有富铅成分的焊料层方法的实例。
1)在铜板上涂复厚度为400到500μm的糊状混合物，该糊状混合物含有67%的有机酸铅盐、10%的催化剂、13%的锡粉和10%的粘度调节剂，在220℃的温度下加热2分钟，由此形成焊料层。所获得的焊料层有8到10μm厚，并含有Sn和Pb的比率2∶8。它的熔点为293℃。当用传统焊料糊状物形成上述焊料层时，要求把电路板浸入熔化了的焊料中(Sn/Pb＝2/8)保持293℃的温度或更高，这个温度大大高于在本发明中的220℃。结果，电路板的可靠性大大降低。
2)在铜板上涂复厚度为300到400μm的一种糊状混合物，它含有55%的有机酸铅盐、15%的催化剂、13%的锡粉和17%的粘度调节剂，在220℃温度下加热2分钟，由此形成焊料层。所获得的焊料层为4到8μm厚并含Sn与Pb的比率为3∶7，它的熔点为278℃。在使用含有上述同样比率成分的焊料糊状物的传统方法中，要求在320℃温度下加热电路板。
注意，环烷酸铅、松脂酸铅、辛酸铅、油酸铅、硬脂酸铅或类似物可用作有机酸铅盐。松香、有机酸、链烷醇酰胺、胺酸或类似物可用作催化剂。Custer腊、纤维素粉末、丁基卡必醇、己基卡必醇、三十六碳六烯或类似物可用作粘度调节剂。最好锡粉末用喷雾方法形成直径为80μm或更小的球形颗粒结构，直径为25μm或更小最佳，其含氧率为1500ppm或更少，最好为1000ppm或更少。
对于本领域的技术人员来说，其它的优点和变形将会是容易想到的。因此，从广义的角度看，本发明不限于专门详述的，以及这里指出和说明过的实例。因此，只要不脱离附加权利要求和它们的等同物所限定的本发明总构思的思想和范围就可以做出各种变形。
1.一种在电路板的焊盘上形成焊料层的方法，包括下列步骤在电路板的焊盘阵列区上涂复含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物；加热该混合物使焊料沉积，由此，基本上仅仅在焊盘上形成由Sn-Pb合金组成的焊料层；为形成焊料合金，所说焊料沉积是在这种状态下进行的，即当由于加热而使糊状混合物液化时，在焊盘阵列区上形成液池，锡粉沉降在液池中。
2.按照权利要求1的在电路板的焊盘上形成焊料层的方法，其特征在于，所说的焊料层含有富铅成分的Sn-Pb合金。
3.一种在电路板上安装电子零件的方法，包括下列步骤基本上仅在电路板焊盘阵列区的焊盘上形成由Sn-Pb合金组成的予涂焊料层;在该予涂焊料层上涂复含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物;把电子零件放置在糊状混合物上;加热混合物使焊料沉积而形成焊料合金，由此，焊盘与电子零件的引线焊接。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于借助在焊盘阵列区上涂复含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物，并加热该糊状混合物的方法形成所说的予涂焊料层。
5.按照权利要求3所说的方法，其特征在于用化学镀法形成所说的予涂焊料层。
6.按照权利要求3的方法，其特征在于所说的焊料沉积是在这种状态下进行的，即当由于加热而使糊状混合物液化时，在焊盘阵列区上形成液池，锡粉被沉降在液池中。
7.按照权利要求3的方法，其特征在于所说的焊料合金是含有具有富铅成分的Sn-Pb合金。
8.一种在电路板上安装电子零件的方法，包括下列步骤基本上仅在电路板焊盘阵列区的焊盘上形成由Sn-Pb合金组成的予涂焊料层;把含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物涂复到电子零件的引线上以使之与焊盘焊接;把电子零件放置在予涂焊料层上;为形成焊料合金加热混合物使焊料沉积，由此，焊盘与电子零件的引线焊接。
9.按照权利要求8的方法，其特征在于借助在焊盘阵列区上涂复含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物并加热该混合物的方法形成予涂焊料层。
10.按照权利要求8的方法，其特征在于所说的予涂焊料层用化学镀法形成。
11.按照权利要求8的方法，其特征在于所说的焊料沉积是在这种状态下进行的，即当由于加热而使糊状混合物变成液体时在焊盘阵列区上形成液池，锡粉沉降在液池中。
12.按照权利要求8的方法，其特征在于所说的焊料合金含有具有富铅成分的Sn-Pb合金。
13.一种在电路板上安装电子零件的方法，包括下列步骤基本上仅在电路板焊盘阵列区的焊盘上形成由Sn-Pb组成的予涂焊料层;把含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物涂复到电子零件的引线上，使之与焊盘焊接;加热该糊状混合物使焊料沉积，而在引线上形成焊料层;在焊盘上的予涂焊料层和引线上的予涂焊料层中的至少一层上涂复焊剂;把电子零件放置在焊盘上的予涂焊料层上;加热焊盘上的和引线上的予涂焊料层，由此，焊盘与电子零件的引线焊接上。
14.按照权利要求13的方法，其特征在于借助涂复含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物并加热该糊状混合物的方法形成在焊盘上的予涂焊料层。
15.按照权利要求13的方法，其特征在于所说的在焊盘上的予涂焊料层用化学镀法形成。
16.按照权利要求13的方法，其特征在于所说的焊料沉积是在这种状态下进行的，即当由于加热该糊状混合物变成液体时在焊盘阵列区上形成液池，锡粉沉降在液池中。
17.按照权利要求13的方法，其特征在于所说的焊料合金含有具有富铅成分的Sn-Pb合金。
18.一种在电路板上安装电子零件的方法，包括下列工序在电路板的焊盘阵列区上涂复含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物;加热该糊状混合物使焊料沉积，由此，形成焊料层，该焊料层由Sn-Pb合金组成，其量必须满足在焊盘阵列区的焊盘上安装电子零件之需用;把焊剂涂复在焊料层和欲安装在焊盘上的电子零件引线中的至少一个上;把电子零件放置在焊盘上;加热该焊料层并使焊盘与电子零件的引线焊接上。
19.按照权利要求18的方法，其特征在于所说的焊料沉积是在这种状态下进行的，即当由于加热使糊状混合物变成液体时，在焊盘阵列区上形成液池，且锡粉沉降在液池中。
20.按照权利要求18的方法，其特征在于所说的焊剂是非卤素型的。
21.按照权利要求18的方法，其特征在于所说的焊料合金含有具有富铅成分的Sn-Pb合金。
22.按照权利要求18的方法，其特征在于，在形成焊料层步骤之后与把电子零件放置在焊盘上的步骤之前，还包括一个对焊料层上表面加压的步骤。
23.按照权利要求22的方法，其特征在于，在加热该焊料层时，对焊料层的上表面加压。
在电路板的焊盘阵列区上涂敷含有有机酸铅盐和锡粉的糊状混合物。然后，加热该糊状混合物使之产生沉积，由此基本上仅在焊盘上形成由Sn-Pb合金组成的焊料层。这个沉积是在这种状态下进行的，即当由于加热使该糊状混合物变成液体时，在焊盘阵列区上形成液池，且锡粉沉降在液池中。当欲把电子零件安装在焊盘时，首先，用上述沉积工艺在焊盘上形成预涂焊料层，随后将糊状混合物涂敷在预涂焊料层上，把电子零件旋置在糊状混合物上。然后，加热该糊状混合物，由此电子零件的引线与焊盘焊接上。
文档编号B23K35/22GK11029
公开日日 申请日期日 优先权日日
发明者布施宪一, 福永隆男, 河野政直, 入江久夫 申请人:古河电气工业株式会社, 哈利马化学株式会社