[發(fā)明專利]提升無鉛工藝合格率的印刷電路板及工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810090098.9
• 申請(qǐng)日: 2008-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN101553091A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜義炎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 微星科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H05K3/34
• 分類號(hào): H05K3/34
• 代理公司: 隆天國際知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳 晨;吳世華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種印刷電路板及工藝，特別涉及一種提升無鉛工藝合格率的印刷電路板及其制造工藝。?

背景技術(shù)

表面粘著技術(shù)(Surface?Mount?Technology；SMT)主要應(yīng)用于印刷電路板(Printed?Circuit?Board；PCB)上的電子元件粘著過程。?

電子元件依外型包裝方式可分成通孔元件(Plated?Through?HoleComponent；PTHC)以及表面粘著元件(Surface?Mount?Device；SMD)兩大類。通孔元件具有接腳，當(dāng)放置在電路板正面時(shí)，電路板有對(duì)應(yīng)的插孔從而允許接腳通過，一旦經(jīng)過錫爐時(shí)會(huì)將接腳上錫固定于電路板背面；至于表面粘著元件則是在平面的接腳處涂上錫膏，配合電路板上電路大小位置，經(jīng)加熱錫膏熔化后接腳即固定于電路板上。?

以表面粘著元件為例，不同工藝設(shè)備依序區(qū)分為點(diǎn)膠機(jī)、錫膏印刷機(jī)、零件取置機(jī)及回焊爐，各部分通常會(huì)以傳輸帶連結(jié)；點(diǎn)膠機(jī)在置放表面粘著元件的位置點(diǎn)膠，以便暫時(shí)固定在制造過程中不掉落；接著，錫膏印刷機(jī)會(huì)對(duì)準(zhǔn)元件要被焊接的接腳印刷錫膏，再讓零件取置機(jī)自動(dòng)將表面粘著元件放置在正確焊接位置；最后，經(jīng)回焊爐加熱后使得錫膏熔化，表面粘著元件就完成焊接固定于電路板上。?

其中印刷電路板的表面處理之一如噴錫(Hot?Air?Solder?Leveling；簡(jiǎn)稱HASL)處理所使用的是錫鉛(Sn/Pb的組成比例為63/37)焊料，為滿足歐盟的“有害物質(zhì)使用限制指令”(簡(jiǎn)稱ROHS)規(guī)范禁用含鉛產(chǎn)品的要求，勢(shì)必停止使用有鉛的噴錫而改采不含鉛的表面處理如有機(jī)焊料保焊劑(Organic?Solder?Preservative；簡(jiǎn)稱OSP)、化銀(Immersion?Sliver；簡(jiǎn)稱ImAg)、化鎳金(Electroless?Nickle?Immersion?Gold簡(jiǎn)稱ENIG)、化錫(ImmersionTin；簡(jiǎn)稱Im?Sn)、無鉛噴錫(Lead?Free?Hot?Air?Solder?Leveling；簡(jiǎn)稱Pb?Free)? 等。?

另外，回焊爐(RE-FLOW)處理所使用的也屬錫鉛(Sn/Pb的組成比例為63/37)焊料，也為滿足歐盟的「有害物質(zhì)使用限制指令」規(guī)范禁用含鉛產(chǎn)品的要求，勢(shì)必停止使用錫鉛焊料而改采不含鉛的錫膏。?

參閱圖1，一般印刷電路板9具有基材93，基材93具有多個(gè)焊盤(PAD)931及多個(gè)導(dǎo)線932，且在基材93表面具有覆蓋于多個(gè)導(dǎo)線932上的防焊層930，若電子元件接腳92以無鉛錫膏(Lead-Free?Solder)91粘著于焊盤931上，則由于無鉛錫膏91的特性，導(dǎo)致了產(chǎn)品合格率不佳，其原因包括：?

1.無鉛錫膏91張力較大，在熔錫時(shí)不容易擴(kuò)展至焊盤932的整個(gè)銅箔上，導(dǎo)致焊盤931靠近導(dǎo)線932之處在表面上形成無效吃錫區(qū)或產(chǎn)生裸銅或部分焊接材料停留于無效焊盤。?

2.無鉛錫膏91的錫含量在熔錫后比原有含鉛錫膏的錫含量少，如此也將導(dǎo)致相同的錫膏印刷量無法在熔錫后完全涂布于焊盤931的整個(gè)銅箔上。?

3.原含鉛錫膏熔點(diǎn)約183℃可達(dá)高溫220至225℃(溫差約40℃)，而無鉛錫膏91的熔點(diǎn)約217℃可達(dá)高溫約245℃(溫差約30℃)，但一般零件的封裝耐溫約為240至250℃，為避免零件溫度過高，無法以長時(shí)間高溫來達(dá)到加強(qiáng)無鉛錫膏91熔錫擴(kuò)展至焊盤931的整個(gè)銅箔的效果。?

因而，采用無鉛錫膏91的問題若不經(jīng)過適當(dāng)處理，常見錫量不足將造成零件與銅箔間吃錫不良，導(dǎo)致空焊、假焊或短路等問題產(chǎn)生；此外，圓形焊盤與方形焊盤過近容易短路；焊盤931與導(dǎo)線932之間的接觸點(diǎn)在工藝中容易因化學(xué)熔劑殘留而腐蝕導(dǎo)致慢性斷線。?

中國臺(tái)灣專利文獻(xiàn)第93134260號(hào)申請(qǐng)?zhí)峁┮环N通過直接在防焊層上進(jìn)行刮印的方法，使得無鉛錫膏能完全覆蓋在基材上的焊盤，雖然具有將防焊層覆蓋基材及部分焊盤的步驟，但由其現(xiàn)有技術(shù)的附圖(如該申請(qǐng)的圖1A～圖1E)與改良后的附圖(如該申請(qǐng)的圖2A～圖2C)都顯示其防焊層覆蓋部分為焊盤的兩側(cè)并露出焊盤開口，可知該申請(qǐng)為制作類似球柵陣列(Ball?GridArray；BGA)金屬接點(diǎn)的方法，又其具有將錫膏推進(jìn)至焊盤的步驟，目的在于得到表面均勻的無鉛錫膏，但在實(shí)際焊接電子元件時(shí)，仍然無法避免熔錫后因?yàn)殄a膏量無法完全爬錫整個(gè)焊盤的問題發(fā)生。?

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的即在提供一種提升無鉛工藝合格率的印刷電路板及其制造工藝。?