软钎焊结构及电子部件的软钎焊方法
专利汇可以提供软钎焊结构及电子部件的软钎焊方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种可靠并低成本地进行耐热性差的 电子 部件的 焊接 的 软钎焊 结构及软钎焊方法。该无铅软钎焊结构和软钎焊方法，在同一面上形成有表面安装用焊 锡 区和引线 端子 用焊锡区的 电路 板(10)的各焊锡区(11，12)上面，设置由锡－ 银 － 铜 系列焊锡材料形成的第一焊锡部后，通过将晶片状电子部件的端子部加载到表面安装用焊锡区上并加热，来使第一焊锡部 熔化 接合到该端子部上，然后，在引线端子用焊锡区上面的第一焊锡部上面设置由锡－锌系列焊锡材料形成的第二焊锡部，在该区的附近形成的端子孔中插入耐热性差的电子部件的引线端子后，通过在比所述加热工序中的 温度 更低的温度下进行加热，来使第二焊锡部熔化接合到该引线端子上。，下面是软钎焊结构及电子部件的软钎焊方法专利的具体信息内容。
1.一种软钎焊结构，其特征在于，在含铜的导体图形上设置由锡- 银-铜系列焊锡材料形成的焊锡底部，并且在该焊锡底部上设置由锡- 锌系列焊锡材料形成的焊锡接合部，并使该焊锡接合部熔化接合到电 子部件的端子部。
2.根据权利要求1所述的软钎焊结构，其特征在于，所述焊锡底 部是由含有添加物的锡-银-铜系列焊锡材料形成，该添加物为锑，镍， 磷，锗，镓中的任何一种或者二种以上。
3.一种软钎焊结构，其特征在于，在含铜的导体图形上设置由锡- 银系列焊锡材料形成的焊锡底部，该锡-银系列焊锡材料含有作为添加 物的锑，镍，磷，锗，镓，铝，钴，铬，铁，锰，钯，钛中的任何一 种或者一种以上，并且，在该焊锡底部上面设置由锡-锌系列焊锡材料 形成的焊锡接合部，并使该焊锡接合部熔化接合到电子部件的端子部。
4.一种电子部件的软钎焊方法，其特征在于，具有在同一面上形 成有作为含铜导体图形的表面安装用焊锡区和引线端子用焊锡区的电 路板，在该电路板的所述各焊锡区上设置由锡-银-铜系列焊锡材料，或 者由含有权利要求2所述的添加物的锡-银-铜系列焊锡材料，或者由含 有权利要求3所述添加物的锡-银系列焊锡材料中任意一种形成的第一 焊锡部之后，通过将晶片状电子部件的端子部加载到所述表面安装用 焊锡区上并加热，来使所述第一焊锡部熔化接合到该端子部上，然后， 在所述引线端子用焊锡区上面的所述第一焊锡部上面设置由锡-锌系列 焊锡材料形成的第二焊锡部，在该引线端子用焊锡区的附近形成的端 子孔中插入别的电子部件的引线端子后，通过在比上述加热工序的温 度更低的温度下进行加热，来使所述第二焊锡部熔化接合到该引线端 子上。
技术领域
本发明涉及一种软钎焊结构及电子部件的软钎焊方法，该软钎焊 结构及电子部件的软钎焊方法，适用于利用不含铅(Pb)的焊锡材料 焊接耐热温度不高的电子部件。
背景技术
另一方面，作为可焊接耐热性差的电子部件的无铅焊锡材料，还 有锡-锌系列(Sn-Zn系列)焊锡材料(例如参照专利文献2)。该锡- 锌系列焊锡材料，例如为在锡中添加8％重量的锌和3％重量的铋制成 的焊锡合金(Sn-8Zn-3Bi)，熔点较低，约为200℃。因此，即使在耐 热性差的电子部件的端子部上熔化接合锡-锌系列焊锡材料也没有问 题，但是，若将该焊锡材料涂敷到如铜箔图形的含有铜的导体图形上 并进行温度循环试验，则可知铜和铅的相互作用而其结合强度变弱， 焊接的可靠度大幅降低。即，即使将锡-锌系列焊锡材料直接涂敷到电 路板的焊锡区(铜箔图形)上后进行焊接，也不能确保所要求的可靠 度。
因而，现有技术中，如图7所示，采用在电路板1的铜箔图形2 上面作为底层形成镍(Ni)镀层3和薄的金(A)镀层4，利用在该金 镀层4上涂敷的锡-锌系列焊锡材料5进行低熔点焊接的方法。这里， 镍镀层3用于抑制锌向铜箔图形2的扩散，金镀层4用于覆盖焊锡浸 润性差的镍镀层3以使锡-锌系列焊锡材料5可靠接合。另外，标记6 表示与电路板1的铜箔图形2靠近形成的端子孔，在金镀层4上涂敷 锡-锌系列焊锡材料5后，通过将耐热性差的电子部件的引线端子31 插入端子孔6，并在反射炉中在200℃下加热，可使锡-锌系列焊锡材料 5熔化接合到该引线端子上。
根据如上所述的、在铜箔图形2上面将镍镀层3及金镀层4介于 中间设置锡-锌系列焊锡材料5的软钎焊结构，可以抑制因铜和锌的相 互作用引起的接合强度的降低，因而可以用无铅焊锡材料可靠焊接耐 热性差的电子部件。
专利文献1：特开2002-158438号公报(第三页，图2)；专利文 献2：特开2002-66783号公报(第三页，图1)。
但是，图7所示的现有软钎焊结构，虽然具有避免铅引起的环境 污染的同时可以可靠进行耐热性差的电子部件的焊接的优点，但是， 必须用金镀层4覆盖焊锡浸润性差的镍镀层3，因而原料费用高，并且 工序数多，因此有制造成本高的缺点。
鉴于这些现有技术的实际情况，本发明的目的是提供一种可以可 靠并且低成本地进行耐热性差的电子部件的焊接的无铅软钎焊结构。 另外，本发明的第二个目的是提供一种在电路板上安装耐热电子部件 及耐热性差的电子部件时，可以可靠并且低成本地进行无铅焊接的电 子部件的软钎焊方法。
发明内容
而且，在这样的软钎焊结构中，焊锡底部由锡-银-铜系列焊锡材料 形成时，该焊锡材料可以不含有添加物，也可以含有作为添加物的锑， 镍，磷，锗，镓中的任何一种或者一种以上。另外，焊锡底部由锡-银 系列焊锡材料形成时，最好含有作为添加剂的锑，镍，磷，锗，镓， 铝，钴，铬，铁，锰，钯，钛中的任何一种或者一种以上。
如上所述，在铜箔图形这样的含铜的导体图形上，将无铅焊锡底 部介于中间来设置无铅焊锡接合部的软钎焊结构，可通过焊锡底部抑 制因铜和锌的相互作用而引起的接合强度的降低，因此不需要附设高 价的金镀层也可以确保可靠度。其结果，可通过锡-锌系列焊锡可靠并 且低成本地进行耐热性差的电子部件的焊接。
另外，为实现所述第二目的，本发明的电子部件的软钎焊方法中， 具有在同一面上形成有为含铜导体图形的表面安装用焊锡区和引线端 子用焊锡区的电路板，在该电路板的所述各焊锡区上设置由锡-银-铜系 列焊锡材料或锡-银系列焊锡材料形成的第一焊锡部之后，通过将晶片 状电子部件的端子部加载到所述表面安装用焊锡区上并加热，来使所 述第一焊锡部熔化接合到该端子部上，然后，在所述引线端子用焊锡 区上面的所述第一焊锡部上设置由锡-锌系列焊锡材料形成的第二焊锡 部，该引线端子用焊锡区的附近形成的端子孔中插入别的电子部件的 引线端子后，通过在比所述加热工序温度更低的温度下进行加热，从 而使所述第二焊锡部熔化接合到该引线端子。
而且，这样的软钎焊方法中，第一焊锡部由锡-银-铜系列焊锡材料 形成时，该焊锡材料可以不含有添加物，也可以含有作为添加剂的锑， 镍，磷，锗，镓中的任何一种或者一种以上。另外，焊锡底部由锡-银 系列焊锡材料制成时，最好含有作为添加剂的锑，镍，磷，锗，镓， 铝，钴，铬，铁，锰，钯，钛中的任何一种或者一种以上。
如上所述地、在将由锡-银-铜系列焊锡材料或锡-银系列焊锡材料 形成的第一焊锡部，设置到表面安装用焊锡区上后，在该焊锡区上加 载耐热性晶片状电子部件的端子部并加热，则可以进行可靠度高的无 铅焊接。另一方面，耐热性差的电子部件的焊接必须在该晶片状电子 部件的焊接之后进行，但若将第一焊锡部设置在表面安装用焊锡区上 时，也设置在引线端子用焊锡区上，则可将引线端子用焊锡区上的第 一焊锡部作为底部来设置低熔点的第二焊锡部，因此，可以确保在耐 热性差的电子部件的引线端子上熔化接合第二焊锡部的可靠度。即， 通过作为底层的第一焊锡部抑制因铜与锌的相互作用而引起的接合强 度的降低，因此，即使不附设高价的金镀层，也可以可靠进行利用无 铅的锡-锌系列焊锡焊接耐热性差的电子部件。另外，第一焊锡部预先 设置在对应的焊锡区上以焊接晶片状电子部件，因而不需要追加形成 第二焊锡部的底层的独立工序。
附图说明
图1是表示本发明实施例中在电路板上安装了各种电子部件的状 态的说明图；
图2是表示图1中耐热性差的电子部件的引线端子的软钎焊结构 的截面图；
图3是表示该电路板的各焊锡区的说明图；
图4是表示在该电路板的各焊锡区上印刷了锡-银-铜系列焊锡的 状态的说明图；
图5是表示在该电路板上安装了晶片状电子部件的状态的说明图；
图6是表示在该电路板的引线端子用焊锡区上印刷了锡-锌系列焊 锡的状态的说明图；
图7是表示使用锡-锌系列焊锡的现有软钎焊结构的截面图。
具体实施方式
如上述附图中所示，电路板10的同一平面上形成有作为铜箔图形 的表面安装用焊锡区11和引线端子用焊锡区12，在引线端子用焊锡区 12附近贯穿设置有端子孔13。这里，表面安装用焊锡区11是加载并 焊锡接合耐热性晶片状电子部件20的端子部21的部位。另外，引线 端子用焊接面12是焊锡接合插入到端子孔13的耐热性差的电子部件 30的引线端子31的部位。
在该电路板10上安装晶片状电子部件20和耐热性差的电子部件 30时，为了避免耐热性差的电子部件30的热损伤，首先，将耐热性晶 片状电子部件20在较高的温度(例如约230℃)下焊接安装，而后， 将耐热性差的电子部件30在比其低的温度(例如约200℃)下进行焊 接安装。另外，这些电子部件20，30的焊接中，使用避免环境污染的 无铅焊锡材料。
具体来讲，首先，在图3所示的电路板10的表面安装用焊锡区11 上及引线端子用焊锡区12上，如图4所示，印刷形成由锡-银-铜系列 焊锡材料形成的第一焊锡部14。该焊锡材料是以锡(Sn)为主要成分 并含有3％重量的银(Ag)和0.5％重量的铜(Cu)的焊锡合金，熔点 约为220℃。
然后，在表面安装用焊锡区11上的第一焊锡部14上加载晶片状 电子部件20的端子部21后，通过在反射炉中在230℃下进行加热，如 图5所示，将第一焊锡部14熔化接合到端子部21上，来完成晶片状 电子部件20的安装。如前所述，锡-银-铜系列焊锡材料具有优良的耐 热疲劳特性等，因此，通过使第一焊锡部14熔化接合到端子部21上， 可将晶片状电子部件20可靠地焊接到面11上。
而后，如图6所示，在引线端子用焊锡区12上面的第一焊锡部14 上面，印刷形成由锡-锌系列焊锡材料形成的第二焊锡部15。该焊锡材 料是以锡(Sn)为主要系列成分并含有8％重量的锌和3％重量的铋的 焊锡合金(Sn-8Zn-3Bi)，熔点约为200℃。这里，之所以添加铋是因 为只具有锡和锌的合金不能在大气中进行焊接。
然后，在引线端子用焊锡区12的附近形成的端子孔13中，插入 耐热性差的电子部件30的引线端子31之后，在反射炉中在约200℃下 进行加热，如图2所示，来使第二焊锡部15熔化接合到引线端子31 上，以完成耐热性差的电子部件的焊接。如前所述，即使将锡-锌系列 焊锡材料直接涂敷到铜箔图形上来进行焊接，因铜和锌的相互作用导 致接合强度降低而难以保证所要求的可靠性，但在本实施例中，通过 作为底层的第一焊锡部14抑制因铜和锌的相互作用而导致的接合强度 的降低，因而即使不附设高成本的金镀层，利用无铅的低熔点焊锡材 料(第二焊锡部15)即可将耐热性差的电子部件30可靠焊接到焊锡区 12上。
这样，本实施例中，通过将设置在表面安装用焊锡区11上并熔化 接合到晶片状电子部件20的端子部21上的第一焊锡部14，还设置在 引线端子用焊锡区12上，由此，使该焊锡区12上的第一焊锡部14成 为熔化接合到耐热性差的电子部件30的引线端子31上的第二焊锡部 15的底层。由此，抑制了锡-锌系列焊锡材料(第二焊锡部15)中所担 心的铜和锌相互作用引起的接合强度的降低，因而，不仅是耐热性的 晶片状电子部件20，耐热性差的电子部件30也可以进行高可靠度的无 铅焊接。其结果是，不需要附设确保可靠度的高成本的金镀层，材料 成本大幅度降低。另外，第一焊锡部14在各焊锡区11，12上一并形 成，因此不需要追加进行为在焊锡区12上形成底层的单独工序，因而 可避免工序数的增加。
而且，所述实施例中，虽然对第一焊锡部14使用不含添加物的锡 -银-铜系列焊锡材料的情况进行了说明，但是，本发明并不仅限于此。 例如，第一焊锡部14也可以使用添加微量的锑，镍，磷，锗，镓中的 任何一种或者一种以上的锡-银-铜系列焊锡材料。此外，作为第一焊锡 部14也可以使用添加微量的锑，镍，磷，锗，镓，铝，钴，铬，铁， 锰，钯，钛中的任何一种或者一种以上的锡-银系列焊锡材料。
如上含有微量的添加物的锡-银-铜系列焊锡材料和锡-银系列焊锡 材料，最好其添加物的含量在0.1％左右、熔点为220℃左右。而且， 在第一焊锡部14是由添加了锑或镍的锡-银-铜系列焊锡材料或者由锡- 银系列焊锡材料形成的情况下，可得到其进一步提高耐热疲劳特性的 效果。另外，第一焊锡部14是由添加了磷，锗，镓等的锡-银-铜系列 焊锡材料或由锡-银系列焊锡材料形成的情况下，可抑制氧化，因而可 得到其进一步提高焊接可靠度的效果。
本发明以以上实施方式实施，获得如下效果。
一种软钎焊结构，在如铜箔图形含铜的导体图形上，将由锡-银- 铜系列焊锡材料或锡-银系列焊锡材料形成的焊锡底部介于中间，来设 置由锡-锌系列焊锡材料形成的焊锡接合部；在该软钎焊结构中，利用 底部可抑制因铜和锌的相互作用而导致的接合强度的降低，因而，即 使不附设高价的金镀层也可以确保可靠度，因而利用无铅的低熔点锡- 锌系列焊锡，也可以可靠并且低成本地进行耐热性差的电子部件的焊 接。
另外，一种软钎焊方法，在将由锡-银-铜系列焊锡材料或锡-银系 列焊锡材料形成的第一焊锡部设置在表面安装用焊锡区上时，也设置 在引线端子用焊锡区上，在表面安装用焊锡区上安装晶片状电子部件 后，在引线端子用焊锡区上的第一焊锡部上，设置由低熔点的锡-锌系 列焊锡材料形成的第二焊锡部来焊接耐热性差的电子部件的引线端 子。引线端子用焊锡区上的第一焊锡部成为底层，抑制了因铜和锌的 相互作用而导致的接合强度的降低，因而，即使不附设高价的金镀层 也可确保通过第二焊锡部进行的焊接的可靠度，不需要追加形成底层 的单独工序。因而，可以大幅度降低材料费用等制造成本。
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