[發明專利]模塊基板的釬焊方法

無效

• 申請號: 200680020910.X
• 申請日: 2006-06-13
• 公開（公告）號: CN101194541A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 島村將人;稻葉耕;岡田弘史;大西司
• 申請（專利權）人: 千住金屬工業株式會社
• 主分類號: H05K3/34
• 分類號: H05K3/34
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 李貴亮

技術領域

本發明涉及一種釬焊方法，防止將搭載有采用了無鉛焊料合金封裝部件、尤其是作為引線部件以焊料補片(vamp)的BGA、CSP為代表的電子部件的模塊基板對鋼性印刷線路板進行安裝·加熱溶解接合時，因熔合不良而發生的連接不良。

背景技術

模塊基板、剛性印刷線路板是在經濟產業部的生產動態統計調查中也使用的電子部件的用語。所謂剛性印刷線路板是指裝入各種電子部件而構成電子電路，通常在一個機器上只有一個，其被稱為主板。與之相對，所謂模塊基板是指將一個半導體元件用焊料球補片形成的被稱為單芯片的BGA(Ball?Grid?Array)、CSP(Chip?Size?Package)基板和配置有多個芯片的MCM(Multi-Chip?Module)基板等，相應地也稱為輔助基板。

作為在剛性印刷線路板上安裝的封裝部件，有引線部件的BGA、CSP、晶片補片等部件存在。其中，對于CSP和BGA等引線部件(以下稱為BGA等)，利用焊料補片形成電極。即，在BGA等中，預先在模塊基板的電極上形成焊料補片，在向印刷基板安裝時，將模塊基板設置于剛性印刷線路板的釬焊部。

而且，當用回流爐那樣的加熱裝置進行加熱時，在模塊基板上形成焊料補片和在剛性印刷線路板上印刷的焊料膏熔融、熔合，將模塊基板和剛性印刷線路板的釬焊部這兩者間進行釬焊使之導通。

作為在BGA等模塊基板上形成焊料補片的方法，通常使用焊料球或焊料膏。

現有的補片形成用焊料合金是Pb-Sn類焊料合金，Pb-Sn類焊料合金多用于作為上述BGA等及晶片的焊料補片用的焊料球、或焊料膏。該Pb-Sn類焊料合金的釬焊性優異，因此，在進行工件和印刷基板的釬焊時，進行釬焊不良的發生少的這樣的可靠性優異的釬焊。

用Pb-Sn類焊料合金釬焊的電子器件在發生老朽化和故障時，幾乎都被廢棄處理。在廢棄處理的電子器件的構成材料中，將構架金屬、殼體的塑料、顯示的玻璃等進行回收再使用，但由于印刷基板不能再利用，故大多進行填埋處理。這是由于，就印刷基板而言，是將樹脂和銅箔粘接，另外，在銅箔上金屬性接合焊料，從而不能將它們進行分離。

當該填埋處理的印刷基板與侵入地下的酸性雨接觸時，焊料中的Pb因酸性雨而溶出，含有Pb成分的酸性雨再一次侵入地下而混入地下水。若人和家畜長年飲用含有該Pb成分的地下水，則Pb積蓄在體內，最終引起Pb中毒。因此，在世界范圍內限制Pb的使用，開始使用不含Pb的所謂“無鉛焊料”。

所謂無鉛焊料是以Sn為主要成分，此外適當添加Ag、Bi、Cu、Sb、In、Ni、Zn等焊料。

目前，作為無鉛焊料，有以Sn為主要成分的Sn-Cu、Sn-Sb、Sn-Bi、Sn-Zn、Sn-Ag等二元合金和在該二元合金中添加了其它元素的多元類的無鉛焊料。通常，Sn-Cu、Sn-Sb無鉛焊料由于焊料合金的融點高，因此，在同樣條件下，與現有的Sb-Sn焊料相比，其釬焊性顯著劣化。

另外，就Sn-Bi類而言，由于焊料變脆，故當對釬焊部作用沖擊時，其容易破壞，而且，在引線部件中，當由鍍敷混入少量的Pb時有時產生上升。而且，就Sn-Zn類而言，由于Zn是賤金屬，因此在作為焊料膏時，存在因經時變化而不能進行印刷涂敷，或者在釬焊后與釬焊部之間引起電腐蝕的問題。

因此，作為以Sn為主要成分的無鉛焊料，Sn-Ag類與其它二元類無鉛焊料相比，在機械特性和融點方面優異，從而最好使用在此中添加了Cu的Sn-Ag-Cu焊料。

在使用BGA等的安裝中，通常采用如下工序，在安裝基板上印刷焊料合金粉末，例如由Sn-Ag-Cu合金粉末和焊劑構成的焊料膏，在BGA等上裝載形成有Sn-Ag-Cu類的焊料合金補片的電子部件，通過進行加熱溶解，進行釬焊。

最近，在該工序中，存在即使在充分超過了焊料合金的融點的溫度下進行安裝時，CSP·BGA等模塊基板的焊料補片和焊料膏、或引線部件和焊料膏也不能融合，從而引起導通不良這樣的融合不良現象的問題。不用說也引起導通不良，從二不能滿足作為電子機械制品的機能，根據情況，可能發展成為市場缺陷。模塊基板和剛性印刷線路板的釬焊的特征是，和剛性印刷線路板和翹曲少的芯片部件的釬焊不同，模塊基板和剛性印刷線路板都因回流爐的加熱而發生大的翹曲。該現象在部件電極進行無鉛化以前也已被確認，但是，由于在部件電極的無鉛化的發生已被更多地確認，故今后成為主流的無鉛釬焊電極的對策成為當務之急。