DE69204516T2

DE69204516T2 - Leiterplatte mit Lötüberzug und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Info

Publication number: DE69204516T2
Application number: DE69204516T
Authority: DE
Inventors: Takao Fukunaga; Kenichi Fuse; Hisao Irie; Masanao Kohno; Izumi Kosuga; Hirokazu Shiroishi
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Harima Chemical Inc
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Harima Chemical Inc
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2012-03-20
Also published as: EP0509262A2; EP0509262B1; CN1065372A; ES2079713T3; CN1034706C; US5296649A; EP0509262A3; KR960001352B1; MY108034A; CA2063682C; TW228637B; BR9201047A; KR920019228A; DE69204516D1; CA2063682A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte mit einer Lotschicht einer Dicke, die notwendig ist zum Löten einer Zuführung elektronischer Teile auf einem Kissen, sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Herkömmlicherweise wird zum Anbringen eines Oberflächeanbringungsteils auf einer gedruckten Schaltungsplatte eine Lotpaste beschichtet auf ein Kissen mittels eines Drucks, eine Zuführung eines elektrischen Teils wird auf die Lotpaste platziert, und die gedruckte Schaltungsplatte wird zum Schmelzen der Lotpaste erhitzt, um dadurch das Oberflächenbefestigungsteil zu verlöten. Jüngst jedoch wurde, als der Feldabstand der Zuführungen der Teile erniedrigt wurde, der Feldabstand der Kissen ebenfalls erniedrigt. Wenn der Feldabstand der Kissen erniedrigt wird auf 0,5 mm oder weniger, wird es schwierig, die Lotpaste zu drucken, was in einem häufigen Lötdeffekt, wie z.B. einer Brücke, resultiert.
Als ein Verfahren, zum Befestigen eines Feinmusterteils, beispielsweise eines TAB auf einer gedruckten Schaltungsplatte, ist ein sogenanntes Gang(Horden)-Bonding- Verfahren bekannt, in dem eine Lotschicht gebildet wird auf einen Kissen durch Elektroplattieren oder elektrofreies Plattieren, eine Teilezuführung wird auf der Lotschicht platziert, und ein Heizstab oder dergleichen wird gegen die Teilezuführung gedrückt, um dadurch das Löten durchzuführen. Dieses Verfahren hat jedoch ein Problem bei der Bildung der Lotschicht. D.h. zum Bilden einer Lotschicht durch Elektroplattieren muß eine stromführende Leitung mit jedem Kissen verbunden sein. Es ist mühselig, die stromführende Leitung zu verbinden und zu entkoppeln. Zum Bilden einer Lotschicht mit einer relativ großen Dicke muß zeitaufwendiges Plattieren durchgeführt werden. Andererseits ist es schwierig, eine dicke Lotschicht durch elektrofreies Plattieren zu bilden, und eine Lotschicht einer hinreichenden Dicke zum Löten einer Teilezuführung kann nicht unter einem praktischen Aufwand gebildet werden durch elektrofreies Plattieren.
Als ein Verfahren zum Bilden einer Lotschicht auf einem Kissen einer gedruckten Schaltungsplatte ist ein Verfahren bekannt, welches eine Substitution benutzt zwischen Lotlegierungskomponenten, eines Salzes einer organischen Säure (z.B. Bleisalz einer organischen Säure) eines Metalls mit einer kleineren Ionisationstendenz und einem Metallpulver (z.B. Zinnpulver) mit einer höheren Ionisationstendenz als der des Metalls, das in dem obigen Salz der organischen Säure beinhaltet ist (veröffentlichte ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nummer 1-517 796). Wenn eine Präzipitationskomposition von pastenförmigen Lot mit einem Bleisalz einer organischen Söure und einen Zinnpulver als Hauptkomponenten fest beschichtet wird auf einen Kissenbereich auf einer gedruckten Schaltungsplatte und erhitzt wird, wird eine Lotlegierung selektiv präzipitiert auf dem Kissen durch die Substitution zwischen den Bleisalz der organischen Säure und dem Zinnpulver. Dieses Vefahren benutzt das obige Phänomen. Gemäß diesem Verfahren kann eine Lotschicht gebildet werden, ohne eine Brücke zu verursachen, und zwar innerhalb einer kurzen Zeitperiode, sogar falls der Feldabstand der Kissen 0,5 mm oder weniger ist.
Da jedoch dieses Verfahren dazu dient, das Lot auf dem Kissen durch eine Substitution zwischen dem Bleisalz der organischen Säure und dem Zinnpulver zu präzipitieren, ist die Gestalt der präzipitierten Lotschicht stark beeinflußt durch die Gestalt und die Dimension des Kissens. Aus diesem Grund haftet, sogar falls eine Lotschicht mit einer Dicke, die notwendig ist zum Löten einer Teilezuführung, die auf dem Kissen zu bilden ist, eine große Menge von Lot manchmal an einer Seitenoberfläche des Kissens, und zwar abhängig von der Gestalt und Dimension des Kissens, um es somit schwierig zu machen, die Dicke der Lotschicht zu erhöhen.
In dem Fall einer gedruckten Schaltungsplatte, die zu bestücken ist mit Oberflächenbefestigungsteilen von z.B. dem SOP (SOP = Small Outline Package = Kleinumrißverpackung) - Typ, dem QFP (QEP = Quad Flat Package = Quadratflachpackung) - Typ und dem PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier = Plastikzuführungschipträger) - Typ, welche eine Vielzahl von Zuführungen hat, wird ein Kissenarray mit einer Vielzahl von Kissen entsprechend den Teilezuführungen gebildet. Wenn eine Lotschicht einer Dicke, notwendig zum Löten der Teilezuführungen, zu bilden ist auf einer Kissenanordnung mit einer Vielzahl von Kissen, die angeordnet sind unter einem Feinabstand von 0,5 mm oder weniger, werden die Lotschichten der Kissen, die an den zwei Enden der Kissenanordnung angesiedelt sind, dicker als die Lotschichten der Kissen, die an der mittleren Position angeordnet sind, um es somit schwierig zu machen, die Lotschichten von einer gleichförmigen Dicke auf allen Kissen zu bilden.
Das hat folgenden Grund. D.h. wenn die pastenartige Lotpräzipitationskomposition fest beschichtet wird auf das Kissenarray zum Präzipitieren des Lots auf jedem Kissen, wird eine Stufenabdeckung verursacht auf den Kissen durch die pastenartige Lotpräzipitationskomposition, die auf einem Abschnitt, der verschieden ist von den Kissen, beschichtet wird. Diese Stufenabdeckung ist größer auf Kissen an den zwei Enden des Kissenfeldes als die auf mittleren Kissen, da das Kissen an jedem der zwei Enden des Kissenfeldes ein Nachbarkissen nur an einer Seite hat. Daraus resultierend ist die Dicke der Lotschicht auf Kissen an den zwei Enden des Kissenfeldes erhöht. Auf diese Art und Weise, tritt, falls die Dicke der Lotschicht im selben Kissenarray varriert, ein Teilezuführungsschweben während der Teileanbringung auf. Dann wird ein preliminäres Fixieren eines Teils auf der gedruckten Schaltungsplatte schwierig, und ein offener Deffekt, bei dem eine Zuführung eines Teils elektrisch nicht mit einem Kissen verbunden ist, tendiert dazu aufzutreten.
Da zusätzlich bei diesem Verfahren die pastenartige Lotkomposition beschichtet wird auf dem gesamten Abschnitt des Kissenfeldes, wird eine ökonomische Effizienz benötigt.
Wenn ein Teil anzubringen ist auf einer lotbeschichteten gedruckten Schaltungsplatte, bei der Lotschichten auf ihren Kissen vorausgebildet sind, muß ein Flußmittel beschichtet werden auf jede Lotschicht zum Auferlegen einer guten Benetzbarkeit des Lotes auf die Lotoberfläche zum Teileanbringen. Da das Flußnittel eine ionische Substanz enthält, wird, falls das Flußmittel nach dem Teilelöten zurückbleibt, die elektrische Isolationscharakteristik degradiert. Aus diesem Grund muß das Flußmittel abgewaschen werden nach dem Teilelöten. Jüngst jedoch ist die Benutzung eines Reinigungsmittels, wie z.B. Freon (Handelsname von Dupont de Nemour, E.I., Co.) verboten worden wegen der Umweltverschmutzung, und eine Gegenmaßnahme dazu ist erwünscht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte zu schaffen, welche eine Kissenanordnung mit Feinabstand hat, und wobei eine Lotschicht einer notwendigen Dicke auf jeden Kissen gebildet wird, sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte zu schaffen, welche eine Kissenanordnung hat mit einem Feinabstand und wobei keine Variation verursacht wird durch die Kissen, in der Dicke einer Lotschicht von jedem Kissenfeld, sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte zu schaffen, welche eine Kissenanordnung mit Feinabstand hat und ökonomisch ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte zu schaffen, welche nicht ein Flußmittel auf einer Lotschicht von jedem Kissen zum Teileanbringen erfordert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte geschaffen, mit einem Körper der gedruckten Schaltungsplatte und einer Vielzahl von Kissen, gebildet auf einem Oberflächenabschnitt des Plattenkörpers und jeweils mit einer Lotschicht einer Dicke, die notwendig ist zum Löten einer Teilezuführung, wobei die Lotschicht gebildet ist durch eine Substitutionsreaktion zwischen einen Pulver eines Metalls mit der höchsten Ionisationstendenz unter Metallen, die die Lotschicht bilden, oder einem Pulver einer Legierung davon und einem Salz, gebildet durch Bonden des weiteren Metalls oder Metallen in der Lotschicht an eine organische Säure, und eine Projektionshöhe H des Kissens von der Oberfläche des Plattenkörpers und eine Breite W des Kissens einer Relation 2H < W genügen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren geschaffen zum Herstellen einer lotbeschichteten gedruckten Schaltungsplatte mit den Schritten: Bereiten eines Körpers einer gedruckten Schaltungsplatte, Bilden einer Vielzahl von Kissen, die jeweils der Relation 2H < W genügen, wobei H eine Projektionshöhe des Kissens von einer Plattenkörperoberfläche und W eine Breite des Kissens auf dem Plattenkörper ist, und Bilden einer Lotschicht auf jedem Kissen, wobei die Lotschicht gebildet wird durch eine Substitutionsreaktion zwischen einem Pulver eines Metalls mit der höchsten Ionisationstendenz und den Metallen, die die Lotschicht bilden, oder eines Pulvers einer Legierung davon und einem Salz, gebildet durch Bonden des weiteren Metalls oder der Metalle in der Lotschicht an eine organische Säure.
Drittens ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte geschafffen, bei der die Vielzahl von Kissen angeordnet ist unter Abstand von nicht mehr als 0,5 mm zum Bilden eines Kissenfeldes, und eine Breite von jedem der Kissen, das lokalisiert ist an zwei Enden des Kissenfeldes, größer ist als die eines Kissens, das dazwischen angesiedelt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte geschaffen, bei der die Vielzahl von Kissen angeordnet ist unter einem Abstand von nicht mehr als 0,5 mm zum Bilden eines Kissenfeldes, und eine Breite W der Kissen und ein Kissen-zu-Kissen-Abstand D, die Relation W > D erfüllt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren einer lotbeschichteten Schaltungsplatte geschaffen, welches die Schritte umfaßt: Bilden einer Vielzahl von Kissen auf dem Plattenkörper unter einem Abstand von nicht mehr als 0,5 mm, so daß eine Breite W des Kissens und ein Kissen-zu-Kissen- Abstand D eine Beziehung W > D erfüllt.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine lotbeschichtete gedruckte Schaltungplatte geschaffen mit einem Körper der gedruckten Schaltungsplatte und einer Vielzahl von Kissen, gebildet auf einem Oberflächenabschnitt des Plattenkörpers und jeweils mit einer Lotschicht einer Dicke, die notwendig ist zum Löten einer Teilezuführung und einer Goldschicht, die auf der Lotschicht gebildet ist.
Die Erfindung kann vollständiger verstanden werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung.
Die bevorzugten Aus führungs formen der vorliegenden Erfindung werden beschrieben werden.
Figur 1 zeigt schematisch Kissen einer lotbeschichteten gedruckten Schaltungsplatte nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Vielzahl von Kissen 2 ist auf einen Plattenkörper 1 aus einem Isolator gebildet beispielsweise mittels Musterätzen einer Kupferfolie. Eine Lotschicht 3 einer Dicke, die notwendig ist zum Löten einer elektrischen Teilezuführung, ist gebildet auf jedem Kissen 2 zum Befestigen von Teilen auf der gedruckten Schaltungsplatte. Der Ausdruck "Kissen", der hier benutzt wird, ist ein allgemeiner Ausdruck für den Anbringungsabschnitt elektronischer Teile, welcher beispielsweise das Durchgangsloch beinhaltet, an dem die Teile angebracht werden. Der Ausdruck "Kissen" wird im weiteren in obiger Bedeutung benutzt.
Zum Bilden der Lotschicht 3 wird eine Lotpräzipitationskomposition, wie offenbart in der veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nummer 1-157 796, wie oben beschrieben, benutzt. D.h. die Lotschicht 3 wird gebildet durch eine Substitutionsreaktion zwischen einen Pulver eines Metalls mit der höchsten Ionisationstendenz unter Metallen, welche die Lotschicht bilden, und eines Salzes, gebildet durch Bonden des weiteren Metalls (mit einem niedrigeren Ionisationspegel als dem obigen Metall des Pulvers) in der Lotschicht an eine organische Säure.
Ein Pulver eines Metalls mit der größten Ionistaionstendenz unter Metallen, welche die Lotschicht bilden, und eines Salzes, gebildet durch Bonden des weiteren Metalls oder Metalle in der Lotschicht an eine organische Säure , z.B. ein Karboxylat, werden gemischt zum Bilden einer Paste. Wenn die Paste beschichtet wird auf das Kissen 2 und erhitzt wird, findet eine Substitutionsreaktion statt zwischen dem Metall, das das Pulver bildet, und dem Metallion in dem Salz abhängig von der Differenz in der Ionisationstendenz. Ein freies Metall aus dem Salz wird präzipitiert in der Form eines Metalls um die Pulverpartikel zum Bilden einer Legierung des Pulvermetalls und des Metalls im Salz. Wenn beispielsweise ein Bleisalz einer organischen Säure (z.B. ein Bleikarboxylat, wie z.B. Bleirosinat oder Bleiacetat) benutzt wird als das Salz der organischen Säure und ein Zinnpulver benutzt wird als ein Metallpulver mit einer großen Ionisationstendenz, wird eine Sn-Pb Lotlegierung präzipitiert auf den Kissen 2 durch die oben beschriebene Präzipitationsreaktion.
Bei dieser Ausführungsforn wird das Kissen 2 gebildet, daß es 2H < W genügt, wobei H die Projektionshöhe des Kissens 2 von der Oberfläche des Plattenkörpers 1 und W die Breite des Kissens 2 ist.
Dann wird die pastenförmige Lotpräzipitationskomposition, die auf und um das Kissen 2 beschichtet ist, welche das Bleisalz der organischen Säure und den Zinnpulver als die Hauptkomponenten beinhaltet, erhitzt, und die Lotlegierungspartikel werden durch die Substitutionsreaktion gebildet. Wenn die Lotlegierungspartikel in der Paste zum Kissen 2 austreten, haftet eine kleine Menge von Lot an der Seitenoberfläche des Kissens 2, und das meiste des Lots haftet an der oberen Oberfläche des Kissens 2, um dadurch die Lotschicht 3 auf eine große Dicke zu beschichten.
Falls 2H > W ist, ist die Lotmenge, die an der Seitenoberfläche des Kissens anhaftet, erhöht, und die Lotmenge auf der oberen Oberfläche des Kissens, welche zum Löten erforderlich ist ist erniedrigt. Falls ein Lot mit einer Menge notwendig zum Löten auf der oberen Oberfläche des Kissens für 2H > W zu beschichten ist, muß die Beschichtungsmenge der pastenartigen Lotpräzipitationskomposition erhöht werden, was unökonomisch ist. Da zusätzlich die Lotmenge, die an der Seitenoberfläche des Kissens angebracht wird, ebenfalls erhöht wird, wird eine Überbrückung zwischen Kissen oft verursacht.
Den Wert von 2H ist vorzugsweise kleiner als W, falls möglich. Aus diesem Zweck ist es effektiv, einen Isolator 4 beispielsweise ein Lotharz zwischen benachbarte Kissen 2 zu beschichten, wie in Figur 2 gezeigt, um dadurch die Projektionshöhe H zu erniedrigen.
Figur 3 ist eine ebene Ansicht zum Zeigen einer lotbeschichteten Schaltungsplatte gemäß einer Ausführungsforn der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist eine Vielzahl von Kissen angeordnet auf einem Plattenkörper 1 unter einen Abstand von 0,5 mm oder weniger zum Bilden eines Kissenfeldes 5 (vier Kissenfelder in Figur 3). Eine Lotschicht wird gebildet auf jedem Kissen durch eine Präzipitationsreaktion (nicht in Figur 3 gezeigt).
Bei dieser Ausführungsform, die in Figur 3 gezeigt ist, ist die Breite von jeden Kissen 2A, das an den 2 Enden des Kissenfeldes 5 angesiedelt ist, größer eingestuft als die von jedem der Kissen 28, das zwischen dem Kissen 2A angeordnet ist.
Dann wird, wenn eine pastenförmige Lotpräzipitationskomposition fest beschichtet wird auf das Kissenfeld zum Präzipitieren eines Lotes auf jedem Kissen, die Lotmenge, die fließt zu den Kissen, die angesiedelt sind an zwei Enden des Kissenfeldes von dem Abschnitt der verschieden ist von den Kissen, relativermaßen erniedrigt, da ein Bereich von jedem Kissen an den Enden steigt. Daraus resultierend kann die Dicke der Lotschicht, die auf den Kissen an den zwei Enden präzipitiert, und die auf den mittleren Kissen gleichförmig gemacht werden. Falls dies nicht so wäre, sind die Lotschichten, die auf dem Kissen 2A gebildet wird, welche an den zwei Enden angesiedelt sind, dicker, als die Lotschichten, die auf dem mittleren Kissen 2B gebildet wird, da die Lotmenge, die zu den Kissen 2A von dem Abschnitt verschieden von den anderen Kissen fließt, größer ist als die, die zu den Kissen 2B fließt. Es ist vorzuziehen, daß die Breite von jedem der Kissen 2A an den zwei Enden auf etwa 1,2 bis 2 x der von jeden der mittleren Kissen 2B eingestellt wird.
Figur 4 zeigt schematisch Kissen-gebildete Abschnitte einer lotbeschichteten gedruckten Schaltungsplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist eine Vielzahl von Kissen 2 angeordnet auf einem Plattenkörper 1 unter einem Abstand von 0,5 mm oder weniger. Eine Lotschicht 3 ist ausgebildet auf jedem Kissen 2 durch eine Präzipitationsreaktion wie bei der ersten Ausführungsforn.
Bei dieser Ausführungsform, wie gezeigt in Figur 4, sind die Kissen 2 gebildet zum Erfüllen W > D, wobei D die Breite von jedem Kissen 2 und D der Kissen-zu-Kissen-Abstand ist.
Wenn der Kissen-zu-Kissen-Abstand D auf diese Art und Weise klein eingestellt ist, wird ein Lot effektiv präzipitiert auf jedem Kissen 2 aus der pastenartigen Lotpräzipitationskomposition, welche zwischen die Kissen 2 beschichtet ist, so daß eine dicke Lotschicht gebildet werden kann. Zusätzlich ist die Menge der pastenförmigen Lotpräzipitationkomposition, welche nicht zur Präzipitation des Lots beiträgt, erniedrigt, was ökonomische ist.
Es sei bemerkt, daß bei jeglicher der obigen Ausführungsformen es zum Einstellen der Dicke der Lotschicht in gleichförmiger Weise vorzuziehen ist, daß eine Kissenlänge nicht übermäßig größer als notwendig ist. Der Grund dafür ist folgender. Wenn die Kissenlänge erhöht ist, ist die Variationen der Kissenbreite entlang der Längsrichtung der Kissen erhöht. Daraus resultierend ist die Variation der Dicke der Lotschicht, die auf dem Kissen gebildet wird ebenfalls erhöht.
Wenn ein Oberflächenbefestigungsteil angebracht wird auf einer bedruckten Schaltungsplatte, wird eine Führungsmarke zur Bestätigung einer korrekten Position durch Bilderkennung gebildet auf der Schaltungsplatte zum Ausrichten der Position des Schaltungsplattenkissens. Diese Führungsmarke wird konventionellermaßen vorgesehen auf einer Seite eines Kissenfeldes (zwischen äußeren und inneren Seiten des Kissenfeldes). Wenn die oben beschriebene Lotpräzipitationskomposition, beispielsweise eine pastenförmige Lotpräzipitationskomposition mit einem Bleisalz einer organischen Säure und einem Zinnpulver als Hauptkomponenten, beschichtet wird auf das Kissenfeld zum Bilden einer Lotschicht, ist die pastenförmige Lotpräzipitationskomposition fest beschichtet. Somit wird, falls die Führungsmarke an der oben beschriebenen Position lokalisiert ist, die Lotschicht ebenfalls auf der Führungsmarke präzipitiert, was es schwierig macht, die Führungsnarke vor einer Teilemontage zu bestätigen.
Um dies zu verhindern, ist es vorzuziehen, daß eine Führungsmarke 6 zur Teilemontage außerhalb einer äußeren Seite L von jeden Kissenfeld 5, bestehend auf einer Vielzahl von Kissen, angeordnet unter einem bestimmten Abstand, angebracht wird, wie gezeigt in Figur 5, so daß die pastenförmige Lotpräzipitationskomposition nicht auf die Führungsmarke 6 beschichtet wird oder die pastenartige Lotpräzipitationskomposition zugeführt wird an den Abschnitt, der verschieden ist von der Führungsmarke 6 und nicht auf der Führungsmarke 6 präzipitiert.
Figur 5 basiert auf Figur 3 zum Zeigen einer Ausführungsform. Es ist klar, daß diese Ausführungsform ebenfalls auf andere Schaltungsplatten anderer Ausführungsformen angewendet werden kann.
Auf einer lotbeschichteten bedruckten Schaltungsplatte, in der eine Lotschicht mit einer Dicke notwendig zum Löten von Teilezuführungen auf jedem Kissen gebildet ist, ist es vorzuziehen, daß ein In-Schaltungs-Testkissen 7 zu verbinden ist mit Teilezuführungen und vorzusehen ist räumlich getrennt von und verbunden mit jedem Kissen 2, wie gezeigt in Figur 6. Bei solch einem In-Schaltungs-Testkissen 7 kann, wenn ein Nicht-Reinigungstyp-Flußmittel beschichtet wird auf der Lotschicht des Kissens und eine Teilezuführung gelötet wird, sogar falls das isolierende Flußmittel zurückbleibt auf dem gelöteten Abschnitt zum Abblocken einer Leistungsversorgung von außen, der In-Schaltungs-Test durchgeführt werden unter Benutzung des Testkissens 7.
Figur 7 zeigt schematisch Kissen-gebildete Abschnitte einer lotbeschichteten bedruckten Schaltungsplatte nach noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind eine Vielzahl der Kissen 2 gebildet auf einem Plattenkörper 1 in derselben Art und Weise wie beschrieben mit Bezug auf Figur 1. Eine Lotschicht 3 einer Dicke notwendig zum Löten einer Teilezuführung wird gebildet auf jedem Kissen 2 zum Anbringen eines Teils der gedruckten Schaltungsplatte.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Goldschicht 8 gebildet auf der Lotschicht 3. In diesem Fall kann die Goldschicht 8 geeignetermaßen gebildet werden durch eine Plattierungstechnik, wie z.B. elektrofreies Plattieren, oder durch eine Dünnfilm-Bildungstechnik, wie z.B. Sputtern.
Bei dieser Ausführungsform wird die Lotschicht gebildet durch ein herkömmliches Verfahren, beispielsweise ein Verfahren des Druckens und Erhitzens einer Lotpaste, ein Wellenlotverfahren, ein Heißlufterhebungsverfahren und ein Verfahren des Durchführens von Elektroplattieren und Erhitzen. Falls der Kissenfeldabstand geringer ist als 0,5 mm, insbesondere 0,3 mm oder weniger, wird die Lotschicht vorzugsweise gebildet durch das oben beschriebene Verfahren, d.h. ein Verfahren des Präzipitierens einer Lotlegierung durch eine Substitutionsreaktion zwischen einem Metallsalz einer organischen Säure (beispielsweise eines Bleisalzes einer organischen Säure) mit einer kleinen Ionisationstendenz und einem Metallpulver (beispielsweise Zinnpulver) mit der größten Ionisationstendenz, bildend die Lotlegierung.
Wenn die Goldschicht 8 auf der Lotschicht 3 auf diese Art und Weise gebildet wird, kann eine Oxidation der Lotschicht 3 verhindert werden. Wenn zusätzlich eine Teilezuführung auf die Goldschicht 8 platziert wird und erhitzt wird, wird Gold diffundiert in die Sn- oder Sn-Pb-Bschichtung auf der Oberfläche der Teilezuführung so daß hinreichende Benetzbarkeit erhalten werden kann für das Lot und die Teilezuführung, und zwar ohne Benutzung eines Flußmittels. Ebenfalls kann eine gedruckte Schaltungsplatte mit einer Lotschicht mit einer Goldschicht darauf über eine lange Zeitspanne vor der Teilemontage gespeichert werden. Ein Reinigungsschritt kann ausgelassen werden, da ein Flußmittel nicht benutzt wird.
Bei jeglicher der oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Lotlegierung, bildend die Lotschicht, nicht besonders beschränkt, und jegliche Lotlegierung, welche normalerweise benutzt wird für eine Elektronikteilemontage, kann benutzt werden. Beispielsweise kann zusätzlich zum herkömmlichen Sn- Pb-Typ-Lot, ein niedrigschmelzendes Lot mit Bi, In, Sn-Bi- Legierung oder Sn-In-Legierung benutzt werden. In diesem Fall kann ein Bi, In, Sn-Bi-Legierung oder Sn-In- Legierungspulver benutzt werden als ein Pulver eines Metalls oder eine Legierung, beitragend zur Substitutionsreaktion.

Beispiel 1

Eine gedruckte Schaltungsplatte mit einem Kupferkissenfeld zum Anbringen von 0,3 mm-Abstand QFP-Typ 160-Stift-Teilen wurde fabriziert. Eine Projektionshöhe H von jedem Kissen von der Oberfläche einer isolierenden Platte war auf 50 um eingestellt, eine Breite W von jedem der mittleren Kissen (verschieden von den Teilen an den zwei Enden) des Kissenfeldes war auf 150 um (2H/W = 0,67) eingestellt, und die Breite von jedem der Kissen an den zwei Enden war auf 200 um eingestellt. Eine pastenförmige Lotpräzipitation mit Bleisalz einer organischen Säure und einem Zinnpulver als Hauptkomponenten wurde beschichtet auf das Kupferkissenfeld auf eine Dicke von 200 um und geheizt bei 215º C während zwei Minuten. Danach wurde der Rest abgelöst mit Trichloräthan. Als die Dicke der Lotschicht auf den Kissen gemessen wurde, war sie 30 um auf sowohl den Kissen an den zwei Enden als auch den mittleren Kissen. Danach wurde ein RMA-basierendes Flußmittel beschichtet auf die Lotschicht, und die QFB-Typ-Teile, die oben beschrieben wurden, wurden montiert. Die gesamte Struktur wurde geheizt zum Durchführen des Lötens. Daraus resultierend trat kein Deffekt, wie z.B. ein Überbrücken oder Zuführungsschweben, überhaupt auf.

Beispiel 2

Eine gedruckte Schaltungsplatte mit einem Kupferkissenfeld zum Anbringen von 0,15 mm-Abstand DAB-Typ 250-Stift-Teilen wurde fabriziert. Eine Projektionshöhe H von jedem Kissen von der Oberfläche einer isolierenden Platte war auf 18 um eingstellt, und eine Breite W war auf 90 um eingestellt (2H/W = 0,4, W/W = 0,67). Eine pastenförmige Lotpräzipitationskomposition mit Bleisalz einer organischen Säusre und einen Zinpulver als Hauptkomponenten wurde beschichtet auf das Kupferkissenfeld zu einer Dicke von 100 um. Als die gesamte Struktur wie in Beispiel 1 verarbeitet wurde, wurde eine Lotschicht mit einer Dicke von 15 um auf dem Kissen gebildet. Danach wurden die Zuführungen der TAB-Teile plaziert auf Lotschichten und Wärme gepresst durch einen Heizstab zum Durchführen eines Gang (Horden)- Bondens. Kein Deffekt, wie z.B. Überbrückung, trat auf.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Lotschicht wurde gebildet durch Verfolgen gleicher Prozeduren, wie beim Beispiel 1, mit Ausnahme der Tatsache, daß die Breite von jedem der zwei Kissen an den zwei Enden des Kupferfeldes gleich eingestellt wurde wie die (W = 150 um) von jedem mittleren Kissen. Daraus resultierend, die Dicke der Lotschicht 60 um auf den Kissen an den zwei Enden auf 30 um auf den mittleren Kissen. Wenn ein Teil wie in Beispiel 1 angebracht wurde, trat ein offener Deffekt auf, wobei manche Zuführungen von Kissen nicht verlötet waren.

Vergleichsbeispiel 2

Eine gedruckte Schaltungsplatte mit einer Kupferkissen- Projektionhöhe H von 38 um und einer Breite W von 60 um (2H/W = 1,3) wurde fabriziert und verarbeitet unter Verfolgung derselben Prozedur wie bei Beispiel 2. Die Dicke der Lotschicht auf jedem Kissen war nur 4 um. Wenn Teile angebracht wurden auf dieser gedruckten Schaltungsplatte und gelötet wurden, trat ein Lotausfall von einigen Zuführungen und Kissen auf.

Beispiel 3

Eine gedruckte Schaltungsplatte mit einem Kupferkissenfeld eines Abstandes von 0,3 mm wurde fabriziert. Eine pastenförmige Lotpräzipitationskomposition mit einem Bleisalz einer organischen Säure und einen Zinnpulver als Hauptkomponenten wurde beschichtet auf das Kupferkissenfeld zu einer Dicke von 200 um, und die Gesamtstruktur wurde erhitzt bei 215ºC während 2 min. um dadurch eine Lotschicht zu einer Dicke von 30 um auf jedem Kissen auszubilden.
Darauffolgend duren Fette und Öle in der Oberfläche der Lotschicht entfernt durch einen Entfettungsschritt und die Lotbeschichtete Schaltungsplatte wurde in eine Elektrofrei- Goldplattierungsflüssigkeit von 80 bis 90ºC während 5 min. getaucht, um dadurch eine Goldplattierungsschicht einer Dicke von 0,5 bis 0,8 um auf der Oberfläche der Lotschicht zu bilden.
Dann wurde die gesatme Struktur gewaschen mit Wasser und hinreichend getrocknet. Teilezuführungen jeweils mit einer Sn-Pb-Plattierungsschicht wurden gedrängt gegen die Kissen jeweils mit der Goldplattierungsschicht, und zwar mit einem Heizstab. Die Heiztemperatur war 280ºC, und die Heizzeit war 3 bis 5 sec.. Kein Flußmittel wurde benutzt.
Daraus resultierend wurden alle Zuuführungen gelötet an die Kissen mit guter Benetzbarkeit mit dem Lot. Keine Brückbildung trat zwischen den Kissen auf.
Zum Prüfen der Langzeitstabilität wurde eine lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte von Beispiel 3, auf der eine Goldplattierungsschicht gebildet wurde, gewaschen mit Wasser und während 1000 Std. in einem Thermohydrostat von 40ºC und 95% Luftfeuchtigkeit gelassen. Danach wurde die Schaltungsplatte hinreichend getrocknet, und Teilezuführungen wurden gelötet durch Verfolgen derselben Prozeduren wie in Beispiel 3. In diesem Fall wurden auf dieselbe Art und Weise wie bei Beispiel 3 alle Zuführungen mit den Kissen verlötet unter guter Benetzbarkeit mit dem Lot. Keine Brückenbildung trat zwischen den Kissen auf.

Claims

1. Lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte mit:

einem Körper (1) der gedruckten Schaltungsplatte; und

einer Vielzahl von Kissen (2), gebildet auf einem Oberflächenabschnitt des Plattenkörpers (1) und jeweils mit einer Lotschicht (3) einer Dicke notwendig zum Löten einer Teilezuführung,

wobei die Lotschicht (3) gebildet ist durch eine Substitutionsreaktion zwischen einem Pulver eines Metalls mit der höchsten Ionisationstendenz unter Metallen, die die Lotschicht bilden, oder einem Pulver einer Legierung davon und einem Salz, gebildet durch Bonden des weiteren Metalls oder von Metallen in der Lotschicht an eine organische Säure, und

wobei eine Projektionhöhe H der Kissen (2) von der Oberfläche des Plattenkörpers (1) und eine Breite W der Kissen (2) die Beziehung 2H < W erfüllen.

2. Lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß

die Vielzahl von Kissen (2) angeordnet ist unter einem Abstand von nicht mehr als 0,5 mm zum Bilden einer Kissenanordnung (5) und

eine Breite W der Kissen (2) und ein Kissen-zu-Kissen- Abstand D der Relation W > D genügt.

3. Loteschichtete gedruckte Schaltungsplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vielzahl von Kissen angeordnet sind unter einem Abstand von nicht mehr als 0,5 mm zum Bilden eines Kissenfeldes (5), und

eine Breite von jedem der Kissen von 2A, das an den zwei Enden des Kissenfeldes (5) gelegen ist, größer ist als die von Kissen (2B), die dazwischen angesiedelt sind.

4. Lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Breite von jedem der Kissen (2A), die an den zwei Enden des Kissenfeldes (5) angesiedelt ist, größer ist als die von den Kissen (28), die dazwischen angesiedelt sind.

5. Schaltungsplatte nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotschicht (3) eine Sn-Pb-Legierung enthält, die gebildet ist durch eine Substitutionsreaktion zwischen einem Bleisalz einer organischen Säure und einem Zinnpulver.

6. Schaltungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotschicht (3) eine Sn-Pb- Bi-Legierung enthält, die gebildet ist durch eine Substitutionsreakation zwischen einem Bleisalz einer organischen Säure und einem Sn-Bi-Legierungspulver.

7. Schaltungsplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lotschicht (3) eine Sn-Pb- Bi-Legierung enthält, die gebildet ist durch eine Substitutionsreaktion zwischen einem Bleisalz einer organischen Säure und einem Sn-In-Legierungspulver.

8. Schaltungsplatte nach einem der Ansprüche 2 bis 7 gekennzeichnet durch eine Führungsmarke (6) zur Teilemontage, wobei die Führungsnarke (6) außerhalb einer äußeren Seite des Kissenfeldes (5) gebildet ist.

9. Schaltungsplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein In-Schaltungs-Kissen (7) an einer Position räumlich beabstandet von einem Kissen (2) verbunden mit einem entsprechenden Kissen (2).

10. Lotbeschichtete gedruckte Schaltungsplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

jedes der Vielzahl von Kissen (2) eine Goldschicht (B) auf der Oberfläche der Lotschicht (3) gebildet hat.

11. Schaltungsplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Goldschicht (8) eine Plattierungsschicht oder ein dünner Film ist.

12. Verfahren zum Herstellen einer lotbeschichteten Schaltungsplatte mit gedruckten Schaltungsplatten mit den Schritten:

Bereiten eines Körpers (1) einer gedruckten Schaltungsplatte;

Bilden einer Vielzahl von Kissen (2), jeweils genügend der Relation 2H < W, wobei H eine Projektionshöhe der Kissen (2) von einer Plattenkörperoberfläche (1) und W die Breite der Kissen (2) auf dem Plattenkörper ist; und

Bilden einer Lotschicht (3) auf jedem Kissen (2), wobei die Lotschicht (3) gebildet wird durch eine Substitutionsreaktion zwischen einem Pulver eines Metalls mit der höchsten Ionisationstendenz unter Metallen, die die Lotschicht (3) bilden oder einem Pulver einer Legierung davon und einem Salz, gebildet durch Bonden des weiteren Metalls oder von Metallen in der Lotschicht (3) an eine organische Säure.

13. Verfahren zum Herstellen einer lotbeschichteten gedruckten Schaltungsplatte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bildungsschritt

die Vielzahl von Kissen (2) auf dem Schaltungsplattenkörper (1) angeordnet werden als Kissenfeld (5), welches einen Abstand von nicht mehr als 0,5 mm hat; und

ein Kissen-Zu-Kissen-Abstand D eine Beziehung W > D erfüllt.

14. Verfahren zum Herstellen einer lotbeschichteten gedruckten Schaltungsplatte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bildungsschritt

die Vielzahl von Kissen (2) angeordnet wird auf dem Plattenkörper (1) als ein Kissenfeld (5), welches einen Abstand von nicht mehr als 0,5 mm hat; und

eine Breite der Kissen (2A) der zwei Enden des Kissenfeldes (5) größer ist als die der Kissen (2B), die dazwischen angesiedelt sind.

15. Verfahren zum Herstellen einer lotbeschichteten gedruckten Schaltungsplatte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Breite der Kissen (2A) der zwei Enden des Kissenfeldes (5) größer ist als die der Kissen (28), die dazwischen angesiedelt sind.

16. Verfahren zum Herstellen einer lotbeschichteten nach einen der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch einen Schritt des Bildens einer Goldschicht auf jedem der Vielzahl von Kissen (2) auf der Oberfläche der Goldschicht (3).

17. Verfahren zum Herstellen einer lotbeschichteten gedruckten Schaltungsplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß

die Goldschicht (8) eine Plattierungsschicht oder ein dünner Film ist.