製造焊接電路板的方法

2023-05-13 08:51:41 2

專利名稱：製造焊接電路板的方法
技術領域：
本發明涉及使用特定形狀和尺寸的焊料粒子製造焊接電路板的方法， 更特別涉及形成將例如球柵陣列(BGA)結構等結構的LSI晶片連接到焊 接電路板上的連接凸點的方法，和形成位於LSI晶片上的連接凸點的方法。
背景技術：
近年來，已經開發出其中在絕緣基底(如塑料基底、陶瓷基底或其上 具有由塑料形成的塗層的金屬基底等)上形成電路圖案的印刷線路板。由 這類印刷線路板形成電子電路通常釆用將電子部件(如IC元件、半導體 晶片、電阻器和電容器)焊接到電路圖案上的技術。
在採用這類技術時，將電子部件的引線端子與電路圖案的預定區域相 連的方法通常如下進行在位於基底上的導電電路電M面上預先形成焊 料薄層；通過印刷施用焊膏或焊劑；定位並放置相關電子部件，使焊料薄 層或者焊料薄層和焊膏這二者回流。
在近來電子產品小型化的趨勢中，出現了對焊接電路板的細距圖案化 的需求。在此類焊接電路板上安裝細距部件，如0.3毫米間距QFP (四列 扁平封裝)LSI和CSP (晶片尺寸封裝)和0.15毫米間距FC (倒裝晶片)。為了在焊接電路板上安裝此類晶片，將在晶片上形成的焊料凸點和在焊接 電路板上形成的焊料凸點彼此疊加，並使這些凸點回流以便將晶片與焊接 電路板連接在一起。為此，要求在焊接電路板上形成突起的電極部分，即 用於電部件連接的所謂凸點。該電極部分被要求具有與晶片細距一致的精 細圖案。
當通過焊接在印刷線路板上形成用於連接的凸點時，採用例如電鍍、
熱風整平機(HAL)法或印刷焊粉膏與回流的組合等方法。但是，電鍍的 缺陷在於，難以形成厚的焊料層，且HAL法和焊膏印刷在提供細距圖案 方面遇到困難。
為克服前述缺陷，公開了無需麻煩的操作(例如電路圖案的定位)來 形成焊接電路的方法(參見例如JP-A HEI 7-7244 )。在該方法中，使位於
具有粘性，將焊料粉沉積在由此形成的粘性區域上，並將該印刷線路板加 熱以將焊料熔融，由此形成焊接電路。
採用JP-A HEI 7-7244中公開的方法能夠通過簡單操作形成精密焊接 電路圖案，由此提供具有高可靠性的電路板。但是，由於該現有技術方法 中所用的焊料粉優選具有陡峭的粒度分布，因而非常昂貴。此外，該現有 技術方法的問題在於，多個焊料粉粘附到要在其上形成焊接電路板凸點的 粘性區域上，使得焊料凸點的高度不均勻，且焊料粉沒能粘附到相關位置 上，以致形成不完全的焊料凸點。此外，當使用普通球形焊料粉時，由於 已具有粘性的電路板與焊料粉之間的接觸部分呈點狀，焊料粉有可能從電 路板上脫落。此外，由於只通過焊料粉的粒徑控制在形成的電路板上的焊 料層厚度，因此該焊料層的厚度難以控制。
為解決這些問題，尤其是為了提供與JP-A HEI 7-7244中公開的製造 焊接電路板的方法相當的用加工成特定形狀的焊料粒子製造焊接電路板的 方法，完善了本發明。本發明涉及提供具有優異經濟性的製造焊接電路板 的方法，能夠實現富有精細度和加工精確度的電路圖案的製造焊接電路板 的方法，具有富於精細度和加工精確度的電路板、幾乎不伴有焊料層厚度
5離散性並具有優異可靠性的焊接電路板，和帶有能夠實現高可靠性和高封 裝密度的電子部件的電子電路部件。
本發明人進行了大量研究以解決前述問題，並已完成了本發明。因此， 本發明人已經開發出用以解決這些問題的下述技術。

發明內容
作為其第一方面，本發明提供了製造焊接電路板的方法，包括下述步
驟使印刷線路板上的導電電路電極的表面具有粘性以形成粘性部分，使 僅僅一個焊料粒子粘附到該粘性部分上，並將該印刷線路板加熱，由此使 焊料粒子熔融，以形成與所述粘性部分相對應且將與電子部件相連的凸點 部分，並形成焊接電路。
作為其第二方面，本發明進一步提供了製造焊接電路板的方法，包括
下述步驟用抗蝕劑塗布印刷線路板上的部分導電電路電極以在其中形成 開口，使該開口具有粘性以形成粘性部分，使僅僅一個焊料粒子粘附到該 粘性部分上，並將該印刷線路板加熱，由此使焊料粒子熔融並形成焊接電 路。
在涉及第二方面方法的本發明第三方面中，所述焊料粒子為球形，所 述開口為圓形，當開口直徑為D1、焊料粒子的直徑為D2且抗蝕劑厚度為 1)3時，滿足1 > (Dl - 2 x ((D2 - D3) x D3)1/2)/D2 > 0。
在涉及第一或第二方面方法的本發明第四方面中，通過將焊料片衝孔 而獲得所述焊料粒子。
在涉及第四方面方法的本發明第五方面中，焊料粒子的平均寬度為開 口尺寸的30至卯％。
在涉及第四或第五方面方法的本發明第六方面中，焊料片的平均厚度 為將要形成的焊接電路厚度的100至300%。
在涉及第一或第二方面方法的本發明第七方面中，焊料粒子是從焊線 上切下的具有規定長度的棒。
在涉及第七方面方法的本發明第八方面中，焊線厚度為開口尺寸的50
6至90 % 。
在涉及第一至第八方面的任一方面方法的本發明第九方面中，使焊料
粒子粘附到所述粘性部分上的步驟包括將焊料粒子^L在液體中，並將印
刷電路板浸在該液體中。
在涉及第九方面方法的本發明第十方面中，所述液體是經脫氧的液體。 在涉及第一至第八方面的任一方面方法的本發明第十一方面中，通過
在環境空氣中振動或通過使用吸附夾具或裝配機，使焊料粒子粘附到該粘
性部分上。
通過本發明的製造焊接電路板的方法，可以通過簡單的程序形成焊料 層厚度離散度小的精細焊接電路圖案，並消除焊料凸點的缺陷。此外，關 於迄今在製造特定尺寸的粒子方面遇到困難的合金組合物焊料，該方法能 夠方便地製造形狀和尺寸均勻的焊料粒子。特別地，在精細電路圖案中， 該方法產生了下述效果減少相鄰電路圖案之間焊料金屬的短路，並使電 路圖案的焊料層厚度均勻化，並顯著提高焊接電路板的可靠性。通過本發 明的製造焊接電路板的方法，可以實現其上裝有電子部件的電路板的小型 化並使其具有高可靠性，並因此提供具有優異的特殊品質的電子器件。
此外，本發明產生了解決下述問題(1)至(4)的效果，在使用通過 用沖壓機衝孔而得的焊料粉時可能出現這些問題。
(1 )在包括將一個較大的粒子安裝到電路上並用過熱使其熔融的方法 中，為了提高加工精度，需要通過熔融焊料來製備粒子而不利地使用非常 昂貴的粉末。
(2 )常規技術要求粒子必須具有極高球形度，因為當用於形成電路時， 前項(1)中製成的具有極高精度的粒子被吸氣夾具吸引。
(3) 由於該吸氣夾具在形狀上必須與該電路相同，每次改變電路時其 不得不重新製備。
(4) 由於使用吸氣夾具，為了防止通過進氣口吸入外來粒子，所涉及 的操作必須在清潔度極高的房間中進行。
本發明能夠應對傳統印刷技術從未達到的200微米或更低的間距精細度。因此，可以提供適合CSP、面陣型倒裝晶片和5 陣列(BGA)的焊 接電路。
本發明的最佳實施方式
本發明所述印刷線路板包括單面印刷線路板、雙面印刷線路板、多層 印刷線路板和柔性印刷線路板，這些線路板通過在塑料基底、塑料薄膜基 底、玻璃織物基底、紙基環氧樹脂基底、將金屬板沉積在陶瓷基底上而得 的基底、或用塑料或陶瓷塗布金屬基底而得的絕緣基底上形成導電物質(例 如金屬)的電路圖案而產生。其可以用於例如IC基底、電容器、電阻器、 線圏、壓敏變阻器、棵晶片和晶片。
本發明的特徵特別在於在印刷線路板上提供連接凸點，以便連接例如 BGA結構的LSI晶片。
本發明如下形成用於電子部件的連接凸點使印刷線路板上的導電電 路電極的表面具有粘性以形成粘性部分，使焊料粒子粘附到該粘性部分上， 並將該印刷線路板加熱，由此使焊料粒子熔融並形成焊接電路。
本發明的特徵在於，使僅僅一個坪料粒子粘附到預先已賦予粘性的電 子部件的連接凸點部分上。其特徵進一步在於，以可以在導電電路電極部 件的一部分中形成開口的方式用抗蝕劑覆蓋該導電電路電極部件，使該開 口具有粘性，然後使僅僅一個焊料粒子粘附到所得粘性開口上。這裡，本 發明的特徵在於，預先用抗蝕劑覆蓋要求粘附焊料粒子以形成凸點的電路 電極部件的外圍，由此使該開口呈圓形，該圓形使得D1、 D2和D3之間 存在下文中所示公式的關係，其中Dl是指圓形開口的直徑，D2是指焊料 粒子的直徑，D3是指電路電極部件上的抗蝕劑的厚度。
1 > (Dl - 2 x ((D2畫D3) x D3)1/2)/D2 > 0
通過使用上述方法製造印刷電路板，可以限定用於連接電子部件的焊 料凸點相對於電路板的表面的高度，並確保製造用於連接電子部件的焊料 凸點沒有任何破裂的印刷電路板。
通過使這些項Dl、 D2和D3滿足下文所示y^式的關係，可以使僅僅一
8個焊料粒子粘附到連接焊料凸點部分上。
0.9 > (Dl - 2 x ((D2 - D3) x D3)1/2)/D2 > 0.05 此外，關於製造用於形成電子電路板的電路的焊料粒子的方法，本發 明涉及用衝壓機從焊料片合金上衝出焊料粒子並使用該焊料粒子，或者， 關於用於形成電子電路板的電路的垾料，本發明涉及通過切下一定長度的 焊線合金來製造焊料粒子，將該特定長度的焊料粘附到電路的粘性部分上， 並使焊料本身熔融，由此製造焊料-電路板。
作為要用於製造本發明的焊料粒子的焊料粒子金屬組合物的實例，可 以歹寸舉Sn-Pb基、Sn-Pb-Ag基、Sn-Pb-Bi基、Sn-Pb畫Bi-Ag基和Sn-Pb-Cd 基組合物。從近期從工業廢物中排除Pb的觀點看，優選使用不含Pb的組 合物，如Sn-In基、Sn-Bi基、In-Ag基、In-Bi基、Sn-Zn基、Sn國Ag基、 Sn-Cu基、Sn-Sb基、Sn國Au基、Sn-Bi-Ag-Cu基、Sn隱Ge基、Sn-Bi-Cu 基、Sn-Cu-Sb-Ag基、Sn-Ag-Zn基、Sn-Cu-Ag基、Sn-Bi-Sb基、Sn-Bi-Sb-Zn 基、Sn畫Bi-Cu-Zn基、Sn畫Ag畫Sb基、Sn-Ag-Sb畫Zn基、Sn畫Ag畫Cu畫Zn基和 Sn-Zn-Bi基組合物。
作為前述組合物的具體實例，可以列舉由63質量％的Sn和37質量。/0 的Pb(下文表示為"63Sn-37P，，)構成並起主要作用的共晶焊料，以及 62Sn-36Pb-2Ag、 62.6Sn-37Pb-0.4Ag、 60Sn-40Pb、 50Sn-50Pb、 30Sn-70Pb、 25Sn-75Pb 、10Sn-88Pb-2Ag 、 46Sn-8Bi-46Pb 、57Sn-3Bi-40Pb 、 42Sn-42Pb-14Bi-2Ag、 45Sn-40Pb-15Bi 、 50Sn-32Pb-18Cd 、 48Sn-52In 、 43Sn-57Bi、 97In-3Ag、 58Sn畫42In 、 95In-5Bi 、 60Sn-40Bi、 91Sn-9Zn、 96.5Sn-3,5Ag 、 99.3Sn-0.7Cu 、 95Sn-5Sb 、 20Sn-80Au 、卯Sn-10Ag 、 90Sn-7.5Bi-2Ag-0.5Cu 、 97Sn-3Cu 、 99Sn-lGe 、 92Sn-7.5Bi-0.5Cu 、 97Sn-2Cu-0.8Sb畫0.2Ag 、95.5Sn-3.5Ag-lZn 、95.5Sn-4Cu-0.5Ag 、 52Sn-45Bi-3Sb、 51Sn- 45Bi-3Sb-lZn、 85Sn-10Bi-5Sb、 84Sn畫10Bi-5Sb-lZn、 88.2Sn-10Bi曙0.8Cu畫lZn 、 89Sn-4Ag-7Sb 、 88Sn-4Ag-7Sb-lZn 、 98Sn-1 Ag-l Sb 、 97Sn-1 Ag-l Sb-l Zn 、 91.2Sn-2 Ag國0.8Cu-6Zn 、 89Sn-8Zn-3Bi 、 86Sn-8Zn-6Bi和89.1Sn-2Ag畫0.9Cu-8Zn。通常，採用霧化法製造焊料粉。術語"霧化法，，是指通過以細霧形式 噴射熔融焊料合金並在惰性氣體氣氛空間中固化該細霧來製備粉末的方 法。通過該方法製成的焊料粉往往具有被固化氣氛中所含的痕量氧氧化的
表面。特別地，含Ag或Zn的無鉛焊料由於在粉末表面上形成的氧化膜的 影響而造成回流特性受損。許多合金在通過霧化法製造粉末時遇到困難。
此前，由於焊料合金通常使用霧化(噴霧)法減小粒度，其產生了尺 寸在寬範圍內變化的粒子。儘管之後需要通過篩分將這些粒子分級，但篩 分難以完全除去細粒。未被篩除的細粒不時對電路板產生不可避免的不利 影響。
為獲得精細電路，使用由容易製造的焊料片或線的熔融產生的具有極 高球形度的粉末作為用於製造焊料粒子的原材料。因此，由此使用的粉末 極其昂貴。
本發明通過實施在室溫下將焊料片或線切成小粒子的方法，能夠消除 使用這種昂貴粉末的必要性。此外，由於避免使用霧化法，因而擴大了可 用作該具有均勻球形度的焊料粉的合金的範圍。
本發明能夠通過用沖壓機從焊料片中沖出粒子來製造焊料粒子。這種 沖孔的形狀可以自由選自例如正方形、矩形、多邊形、圓形、橢圓形。與 上列其它形狀相比，與抗蝕劑開口形狀相對應地，圓形經證實特別優選。 片材厚度為將要製造的焊料粒子的厚度，並可以自由選擇該厚度以適應預 計製造的焊料粒子的厚度。
本發明所述的焊料粒子可以通過用例如切割機以 一定長度切割焊線來 製造。可以自由選擇預計切下的線粒子的厚度和長度以適應需要製造的焊 料粒子的尺寸(對應於連接凸點部分和抗蝕劑開口的尺寸)。
本發明涉及如下製造焊料-電路板的方法例如，用抗蝕劑塗布電子電 路基底或電路基底上的導電電路電極表面，通過打開與電極對應的部分而 暴露出導電電路板的電極表面，使其與賦予粘性的化合物反應，由此使其 具有粘性，使僅僅一個焊料粒子粘附到所得粘性部分的連接焊料凸點部分 上，並將該電子電路板加熱，由此使焊料粒子熔融並形成焊接電路。
10本發明通過用抗蝕劑塗布預定安放焊料凸點的電路電極部件的外圍而 形成圓形開口。該圓形優選為理想的圓形，但也可以是橢圓形或正方形。
當該開口具有理想圓形以外的形狀時，通過假定尺寸Dl為相關形狀的內 切圓的直徑來實現與理想圓形所得的相類似的焊料粒子的粘附狀態。
本發明中所用的抗蝕劑是電子電路板製造中常用的絕緣抗蝕劑。其是 在性質上避免在如下所述的使印刷線路板上的導電電路電極的表面具有粘 性的過程中表現出粘性的抗蝕劑。
本發明優選用產生粘性的化合物的溶液處理用於形成焊料凸點的部分 之外的部分，而用抗蝕劑塗布不需要被焊料塗布的導電電路部分。
儘管在幾乎所有情況下都使用銅作為導電物質以形成電子電路基底的 導電電路電極，但本發明不需要將該物質局限於銅，而允許它是能夠通過 下述產生粘性的物質在其表面上獲得粘性的導電物質。用在電路中的物質 可以含有例如Ni、 Sn、 Ni-Au或焊料合金。
本發明中優選使用的產生粘性的化合物包括基於萘並三唑的衍生物、 基於苯並三唑的衍生物、基於咪唑的衍生物、基於苯並咪唑的衍生物、基
於巰基苯並瘞唑的衍生物和基於苯並噻唑硫代脂肪酸。儘管這些產生粘性 的化合物特別對銅表現出強的效果，但它們也能使其它導電物質具有粘性。 在本發明中，基於苯並三唑的衍生物由下述通式(1)表示
R3 R2 —
(其中Rl至R4獨立地表示氫原子、具有1至16個、優選5至16個碳原 子的烷基、烷氧基、F、 Br、 Cl、 I、氰基、氨基或OH基團)。 基於萘並三唑的衍生物由通式(2)表示
K4 N
U》
11formula see original document page 12
(其中R5至R10獨立地表示氫原子、具有1至16個、優選5至16個碳 原子的烷基、烷氧基、F、 Br、 Cl、 I、氰基、氨基或OH基團)。 基於咪唑的衍生物由通式(3)表示
formula see original document page 12(3>
(其中Rll和R12獨立地表示氫原子、具有1至16個、優選5至16個碳 原子的烷基、烷氧基、F、 Br、 Cl、 I、氰基、氨基或OH基團)。 基於苯並咪唑的衍生物由通式(4)表示
formula see original document page 12(其中R13至R17獨立地表示氫原子、具有1至16個、優選5至16個碳 原子的烷基、烷氧基、F、 Br、 Cl、 l、氰基、氨基或OH基團)。 基於巰基苯並噻唑的衍生物由通式(5)表示
formula see original document page 12(其中R18至R21獨立地表示氫原子、具有1至16個、優逸5至16個碳 原子的烷基、烷氧基、F、 Br、 Cl、 I、氰基、氨基或OH基團). 基於苯並噻唑硫代脂肪酸的衍生物由通式(6)表示
(其中R22至R26獨立地表示氫原子、具有1至16個、優選1或2個碳 原子的烷基、烷氧基、F、 Br、 Cl、 1、氰基、氨基或OH基團)。
在這些化合物中，通式(1)所示的基於苯並三唑的衍生物通常隨著 Rl至R4的碳原子數增加而粘性增加。
同樣地，通式(3)和(4)所示的基於咪唑的衍生物和基於苯並咪唑 的衍生物通常隨著Rll至R17的碳原子數增加而粘性增加。
在通式(6 )所示的基於苯並噻唑硫代脂肪酸的衍生物中，R22至R26 各自的碳原子數優選為1或2。
在本發明中，將至少一種產生粘性的化合物溶解在水或酸水中，並優 選調節至pH3至5的弱酸性使用。作為用於調節pH值的物質，在導電物 質正好是金屬時，可以列舉無機酸，如鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸。作為有 機酸，甲酸、乙酸、丙酸、蘋果酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、酒石酸等可 用。不需要僵化地限制所述產生粘性的化合物的濃度，但可以適當調節以 適應溶解度和使用條件。優選地，0.05質量％至20質量％範圍內的濃度完 全可備4吏用。如果濃度不到該範圍，由於粘性薄膜的形成不足，該短缺經 證實在性能方面不利。
當略微升至高於室溫時，該處理溫度經證實在粘性薄膜的形成速度和 量方面有利。這不是確定的，因為其可以隨所述產生粘性的化合物的濃度、 金屬種類等而變。但是，通常，其優選在30。C至60'C的範圍內。儘管浸漬 時間不確定，但從工作效率的角度看，優選調節其它條件以使浸漬時間處在5秒至60分4^的大致範圍內。
需要i兌明，在這種情況下，以100至1000 ppm的量以離子形式存在於 溶液中的銅有利於提高粘性薄膜的形成效率，如形成速度和量。
被處理的電子電路板在下述狀況下製備例如，可以使不需要焊料的 導電電路板保持被抗蝕劑塗布，並且一部分電路圖案可以零星地保持暴露， 並以產生粘性的化合物溶液處理。
通過使將要形成焊接電路的電子電路板浸在產生粘性的化合物溶液 中，或將產生粘性的化合物溶液施用到該電子電路板上，可實現用產生粘 性的化合物溶液的處理。該處理使得所述導電電路板的電極的暴露表面具 有粘性。
本發明優選如下將球形焊料粒子或加工成一定形狀的焊料粒子粘附到 已經^支賦予粘性的導電電路板的電極的表面上將由上述方法製成的焊料 粒子裝在焊料粒子粘附設備中，將電子電路板安裝在該設備中，傾斜焊料 粒子容器，由此使焊料粒子粘附到被預先賦予粘性的連接焊料凸點部分上。
當將焊料粒子裝在焊料粒子粘附設備中時，可以防止該焊料粒子散落，且 當焊料粒子粘附設備傾斜時，焊料粒子可以按預期粘附。焊料粒子一旦由 於添加到粘附區域上而迅速粘附時，幾乎不會脫離而是可以穩定保持就位。
焊料金屬通常容易加工成細絲，因為其平坦化性質優異。因此可以容 易地製造用於製造本發明的焊料粒子的線材。
對於旨在粘附焊料粒子的處理，此前時常使用球形焊料粒子。但是， 如本發明中那樣，通過^f吏用由衝壓機從片狀焊料箔上沖出的具有平坦形狀 的焊料粒子或從焊線上以 一定長度切下的焊料粒子，可以增加粘性部分與 焊料粒子的接觸面積，並實現焊料粒子的穩定粘附。由於通過本發明這樣 獲得的焊料粒子具有極尖銳的粒度分布，它們能夠比使用焊料粉的傳統方 法更穩定地製造高精度焊接電路板。
通過焊料片厚度、用於衝孔的衝頭尺寸、焊線厚度或焊線切割長度， 本發明能夠自由地控制焊料粒子的尺寸。當用衝壓機衝出的焊料粒子平均 寬度設為需要賦予粘性的電極部件寬度的30至90 % 、優選40至80 % 、更
14優選50至75 %的範圍內時，這種焊料粒子能夠使焊料粒子的粘結穩定化， 並使焊料粒子熔融後電路部件中焊料層的厚度均勻化。
如果焊料粒子的平均寬度大於卯％上限，該過量會妨礙焊料粒子粘附 到粘性部分上或使其容易從粘性部分上分離。如果小於30%下限，該不足 會造成數個焊料粒子粘附到電極部件的開口上，並使得在焊料粒子熔融後 焊料層厚度不穩定。
本發明優選的是，用沖壓機衝出的焊料粒子的平均厚度是預計形成的 焊接電路厚度的100至300 % 。
可以將焊料金屬加工成細線，因為如上所述其具有優異的平坦化性質。 可以將由此製成的線材切成一定長度以製造焊接粒子。可以使該線材在如 此切割之前或之後穿過對置輥，以製造扁平的焊料粒子。
所述線材的厚度在電極部件寬度(抗蝕劑開口內徑)的50至卯％、 優選55至80%的範圍內，且從該線上切下的各粒子的長度在電極部件寬 度(抗蝕劑開口內徑)的50至90%、優選55至80%的範圍內。當要製造 扁平粒子時，該線材的寬度優選在電極部件寬度的30至卯％ 、合適地40 至80%、更合適地50至70%的範圍內。
在使用產生粘性的化合物溶液形成焊接電路的常規方法中，為了增加 焊接電路部件的厚度，使用了增大焊料粒子的方法或增加處理數的方法。 這些方法要求使電路部件具有粘性並使焊料粒子粘附在其上，使焊料粒子 熔融，由此形成電路，然後使該電路具有粘性，使焊料粒子粘附到相關部 分上，並使焊料粒子熔融。前一方法往往增加焊料粒子的量，提高焊料粒 子的分離可能性，並使焊料層厚度缺乏穩定性。後一方法往往降低電路基 底的生產率，在電路板上施加多次熱滯後，並因此使電路板缺乏可靠性。
本發明的製造焊接電路板的方法優選將焊料粒子裝在焊料粒子粘附設 備中，然後將電子電路板安裝在該設備中，振動其容器以使焊料粒子粘附 到已因此獲得粘性的連接焊料凸點部分上，由此實現生產。這樣可以防止 焊料粒子散落。
在本發明的製造焊接電路板的方法中，通過使用夾具使安裝在焊料粒
15子粘附設備中的電子電路基底從焊料粒子粘附設備的底部升起，甚至可以 使焊料粒子粘附到雙面印刷線路板上。
本發明製造焊接電路板的方法優選具有封閉容器形式的焊料粒子粘附 設備。該方案可以防止焊料粒子散落。
本發明特別優選在液體中使焊料粒子粘附到已預先獲得粘性的焊接電 路板上。通過在液體中實施焊料粒子的粘附，可以防止焊料粒子粘附到缺 乏粘性的部分上，防止焊料粒子在靜電作用下聚集，並能夠使用細距電路 板和極細焊料粉。
本發明優選通過用液流流化焊料粒子來實施焊料粒子在液體中的粘 附。在這種情況下，要供應的焊料粒子的量有利地為要粘附的焊料粒子的
量的110%或更多。
本發明優選使用水作為焊料粒子粘附所需的液體。為了防止焊料粒子 被液體氧化，有利地使用經脫氧的液體或在該液體中加入防鏽劑。
本發明涉及的製造焊接電路板的方法所用的焊料粒子粘附設備有利地 包含容納焊料粒子和電子電路板的容器、能使電子電路板以水平方向^ 該容器的入口 、適用於在線路板插入該容器的過程中使該容器傾斜並防止 焊料粒子接觸線路板的裝置、和適用於將處於敞開或封閉狀態的容器傾斜 或振動的裝置。在線路板插入該容器的過程中防止焊料粒子接觸線路板的 作用是為了在將基底放置在焊料粒子粘附設備中時避免焊料粒子夾在夾具 與基底之間，並因此能夠實現基底的穩定放置。
儘管本發明涉及的處理方法可特別有效地用於形成連接BGA和CSP 用的凸點，其當然也可有效用於連接其它電子部件用的凸點。
根據本發明製造的焊接電路板可有利地用於裝配電子部件的方法，該 方法包括裝配電子部件並通過將焊料回流來連接電子部件的步驟。當通過 本發明製成的焊接電路板預計用於連接電子部件時，例如，該電子部件可 以如下連接到電路板上使用各種方法將焊劑施用到需要連接的電子部件 上，在其上裝配電子部件，然後將所得接點加熱，由此4吏焊料熔融並4吏熔 融的焊料固化。作為連接(裝配)焊接電路板和電子部件的方式，可以使用例如表面
安裝技術(SMT)。該技術始於將焊劑施用到焊接電路板的預計部分。其 然後在該凸點上安裝電子部件，如晶片部件和QFP，並藉助回流熱源實現 整體焊接。作為回流熱源，熱風爐、紅外爐、蒸氣冷凝焊接設備和光束焊 接設備可供使用。
回流法中的回流溫度為相對於所用合金熔點的+20至+50'C，優選為相 對於合金熔點的+20至+30。C,預熱溫度為130。C至180"C，優選130。C至 150°C，預熱時間為60至120秒，優選60至90秒，且回流時間為30至 60秒，優選30至40秒。
回流法可以在氮氣或在空氣中進行。在氮回流的情況下，通過將氧濃 度控制至5體積％或更少，優選0.5體積％或更少，可以實現穩定處理， 因為與空氣回流的情況相比，焊料對焊接電路的潤溼性提高，且減少了焊 料球的出現。
此後，將焊接電路板冷卻以完成表面貼裝。在根據這種裝配方法製造 電子部件連接的方法中，可以在印刷線路板的雙面上實現該連接。可用於 本發明電子部件裝配方法的電子部件還包括例如LSI、電阻器、電容器、 變壓器、電感、濾波器、振蕩器和換能器以及BGA和CSP連接晶片，但 不限於此。
下面參照實施例描述本發明，但它們不是對本發明的限制。 實施例1:
作為產生粘性的化合物溶液，使用符合通式(3)的基於咪唑的化合物 的2質量％水溶液，其中R12的烷基是CnH23且Rll是氫原子，並用乙 酸將該水溶液調節至大約pH4。將該水溶液加熱至40。C。在經過加熱的水 溶液中，將用鹽酸水溶液預處理的印刷線路板浸漬3分鐘，以在銅電路表 面上形成粘性物質。
然後，將該印刷線路板裝在焊料粒子粘附設備中，如圖l所示，該設 備帶有內部尺寸為250 mmxl20 mmxl20 mm的容器，並帶有可使印刷線路板水平進入其中的入口。在該容器中，裝有水和大約400克組成為 96，5Sn-3.5Ag且粒徑為70樣t米的焊料粒子。在該;故置過程中，將焊料粒子 粘附設備傾斜以免焊料粒子接觸線路板。該線路板帶有用抗蝕劑環形地打 開的連接焊料凸點部分，抗蝕劑的厚度如下表l中所示。在將線路M入 焊料粒子粘附設備中後，將該容器雙向傾斜30。達10秒，以使焊料粒子粘 附到印刷線路板上。傾斜時間為5秒/周期。
此後，將印刷線路板從該設備中取出，用純淨水溫和漂洗並乾燥。 將該印刷線路板故在240。C爐中以使焊料粒子熔融，並在銅電路的暴 露表面上形成厚度大約20微米的96.5Sn-3.5Ag焊料薄膜。結果顯示在下 表l中。
表1
1
2
3
4
開口內徑焊料粉抗蝕劑厚度(D1- 2 x ((D2 -D3) x D3)l/2)/D2凸點狀況
70微米70微米20微米0.1良好
130微米70微米25微米0.9良好
65微米70微米25微米-0.03出現未形成部分
135微米70微米20微米1.03大的高度變動
實施例2:
從厚度為50微米並含有3.0 Q/。 Sn和0.5 % Ag的焊料Cu合金箔上衝出 邊長50微米的正方形。將直徑為80微米並含有3,0 %Sn和0.5% Ag的焊 料Cu合金線切成50微米的確定長度。在此使用由此製成的這兩種焊料粒子。
子線路板。銅用於該導電電路。
作為產生粘性的化合物溶液，使用符合通式(3)的基於咪唑的化合物 的2質量°/。水溶液，其中R12的烷基是CuH23且Rll是氫原子，並用乙
18酸將該水溶液調節至大約pH4。將該水溶液加熱至40。C。在經過加熱的水 溶液中，將用鹽酸水溶液預處理的電子線路板浸漬3分鐘，以在銅電路表 面上形成粘性物質。
然後，將該印刷線路板裝在焊料粒子粘附設備中，該設備內部尺寸為 250 mmxl20 mmxl20 mm,並帶有可使電子線路板水平iiyV其中的入口 。 在該容器中，裝有大約10,000個來自實施例1中製成的焊料箔的產品。在 該放置過程中，將焊料粒子粘附設備傾斜以免焊料粒子接觸線路板。在將 線路板》文入焊料粒子粘附設備中後，將該容器雙向傾斜30。達10秒，以使 焊料粒子粘附到印刷線路板上。傾斜時間為5秒/周期。
此後，將電子電路板從該設備中取出，用純淨水溫和漂洗並乾燥。 用焊劑塗布該電子電路板的整個表面，然後將其》文入保持在24(TC的 爐中以將焊料粒子熔融，並用水洗滌以除去焊劑。在銅電路的暴露部分上 形成厚度大約55微米的焊料凸點。需要說明，在焊接電路中絕對沒有出現 橋接。
實施例3:
使用部件裝配機(部件裝配設備)將由線材製成的焊料產品(80微米 x 50微米直徑)裝配在各種電極部件上，電極部件上具有預先形成的粘性 薄膜。在與實施例2中相同的條件下，將焊料熔融以形成70微米厚的焊料 凸點。需要說明，在焊接電路中絕對沒有出現橋接。
工業適用性
通過包括下述步驟的製造焊接電路板的方法，可以通過簡單程序形成 精細焊接電路圖案，並提供具有高可靠性益處的電路板使印刷線路板上 的導電電路板的表面具有粘性以形成粘性部分，將焊料粒子粘附到該粘性 部分上，並使焊料熔融，由此形成焊接電路。但是，當通過該方法形成用 於連接電子部件的焊料凸點時，由於焊料粒子的粒徑的不均勻性，該方法 伴隨著多個焊料粒子粘附到預計要形成焊接電路板凸點的粘性部分上等問
19題，以致焊料凸點的高度不均勻，阻礙了焊料粒子粘附到預期部分上並引 起焊料凸點的損失。相反，通過使用具有特定粒徑的焊料粒子並使僅僅一 個焊料粒子粘附到各開口上，可以實現精細電路圖案，提供製造無焊料凸 點損失的焊接電路板的方法，並且也能夠提供具有高集成度和高可靠性的 電子器件。
此外，由於使用具有特定形狀和尺寸的焊料產品而非使用球形焊料粒 子，本發明已成功地製造了經濟性優異的焊接電路板，能夠製造可獲得精 細且加工精度優異的電路圖案的焊接電路板，提供具有精細且加工精度優 異的電路圖案、幾乎沒有表現出焊料層厚度的離散性並具有高可靠性益處 的焊接電路板，並提供已安裝了能夠實現高可靠性和高封裝密度的電子部 件的電子電路部件。本發明因此甚至在精細電路圖案中也可抑制相鄰電路 圖案之間焊料金屬的短路，獲得使電路圖案的厚度均勻化的效果，顯著提 高焊接電路板的可靠性，實現其上裝有電子部件的電路板的小型化和高可 靠性，並能夠提供具有優異性質益處的電子器件。
權利要求
1. 製造焊接電路板的方法，包括下述步驟使印刷線路板上的導電電路電極的表面具有粘性以形成粘性部分，使僅僅一個焊料粒子粘附到該粘性部分上，並將該印刷線路板加熱，由此使焊料粒子熔融，以形成與所述粘性部分相對應並且將與電子部件相連的凸點部分，並形成焊接電路。
2. 製造焊接電路板的方法，包括下述步驟用抗蝕劑塗布印刷線路板 上的部分導電電路電極以在其中形成開口，使該開口具有粘性以形成粘性 部分，使僅僅一個焊料粒子粘附到該粘性部分上，然後將該印刷線路^L^口 熱，由此使焊料粒子熔融並形成焊接電路。
3. 根據權利要求2的製造焊接電路板的方法，其中所述焊料粒子為球 形，所述開口為圓形，當開口直徑為D1、焊料粒子的直徑為D2且抗蝕劑 厚度為D3時，滿足1 > (Dl — 2 x ((D2 - D3) x D3)1/2)/D2 > 0。
4. 根據權利要求1或2的製造焊接電路板的方法，其中通過將焊料片 衝孔而獲得所述焊料粒子。
5. 根據權利要求4的製造焊接電路板的方法，其中焊料粒子的平均寬 度為開口尺寸的30至卯％。
6. 根據權利要求4或5的製造焊接電路板的方法，其中焊料片的平均 厚度為將要形成的焊接電路厚度的100至300% 。
7. 根據權利要求1或2的製造焊接電路板的方法，其中焊料粒子是從 焊線上切下的具有規定長度的棒。
8. 根據權利要求7的製造焊接電路板的方法，其中焊線的厚度為開口 尺寸的50至90°/0。
9. 根據權利要求l至8任一項的製造焊接電路板的方法，其中使焊料 粒子粘附到所述粘性部分上的步驟包括將焊料粒子M在液體中，並將印 刷電路板浸在該液體中。
10. 根據權利要求9的製造焊接電路板的方法，其中所述液體是經脫 氧的液體。
11.根據權利要求1至8任一項的製造焊接電路板的方法，其中通過 在環境空氣中振動或通過使用吸附夾具或裝配機，使焊料粒子粘附到所述 粘性部分上。
全文摘要
本發明涉及製造焊接電路板的方法，包括下述步驟使印刷線路板上的導電電路電極的表面具有粘性以形成粘性部分，使僅僅一個焊料粒子粘附到該粘性部分上，並將該印刷線路板加熱，由此使焊料粒子熔融以形成與該粘性部分相對應且要與電子部件相連的凸點部分，並形成焊接電路。
文檔編號H01L23/12GK101513141SQ20078003272
公開日2009年8月19日 申請日期2007年7月27日 優先權日2006年8月3日
發明者堺丈和, 庄司孝志 申請人:昭和電工株式會社