專利名稱：電子部件、安裝該電子部件的電子裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子部件、安裝該電子部件的電子裝置及其制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及有利于地球環(huán)境的電子部件、安裝該電子部件的電子裝置及其制造方法。
近年來(lái)，作為改善地球環(huán)境污染的對(duì)策之一，消除電視機(jī)顯像管和磁帶錄像機(jī)等各種電子裝置中的鉛等有害物質(zhì)以保護(hù)環(huán)境的活動(dòng)十分活躍。
在這種形勢(shì)下，為了取代現(xiàn)在的電子裝置安裝等之中廣泛使用的Sn-Pb系共晶焊料，對(duì)Sn-Bi、Sn-Ag、Sn-Zn、Sn-Cu系構(gòu)成的不含鉛的焊料的研究、開(kāi)發(fā)與實(shí)用化正積極地進(jìn)行著。在這些不含鉛的焊料中，尤其是作為在流動(dòng)浸漬型焊接裝置中使用的焊料，Sn-Cu系共晶合金引人矚目。Sn-Cu系共晶合金在經(jīng)濟(jì)性、接合部分的機(jī)械和電氣特性方面可望有大的提高。
另一方面，在使用Sn-Cu系共晶合金的流動(dòng)浸漬型焊接中，采用在印刷電路板上搭載的電子部件的外部端子的表層上鍍有Sn-Pb或Sn。作為對(duì)應(yīng)于電子部件的外部端子的無(wú)鉛化，也考慮使用進(jìn)行Sn-Bi鍍和Sn-Ag鍍的電子部件。
但是，若在熔融的Sn-Cu共晶合金中混有Pb、Bi、Ag和Zn等其它金屬后，長(zhǎng)期放置時(shí)，會(huì)在印刷電路板的電路圖案與Sn-Cu合金層的界面處發(fā)生剝離，存在電子裝置可靠性下降的問(wèn)題。這種剝離現(xiàn)象也可稱作脫落(Lift-off)。
另外，對(duì)于在電子部件的外部端子上不含有Sn以外的其它金屬的鍍Sn的電子部件，因其使用方法會(huì)出現(xiàn)毛刺，恐怕會(huì)有電路短路的問(wèn)題。
本發(fā)明正是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題而提出的，目的在于提供一種對(duì)地球環(huán)境有利的、電子部件的外部端子和印刷電路板的電路圖案之間的接合可靠性提高的電子部件。而且本發(fā)明的目的還在于提供安裝該電子部件的電子裝置及其制造方法。
本發(fā)明是在電子部件的外部接線端子的表面上設(shè)置Sn-Cu合金層。其特征在于上述Sn-Cu合金層中的銅濃度為0.5～3％。另外，本發(fā)明的電子裝置使用本發(fā)明的電子部件，用Sn-Cu共晶合金實(shí)現(xiàn)電路圖案的連接。
圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電子裝置的剖視圖。
下面，參照


本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電子裝置。
圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電子裝置的剖視圖。
圖1中，在以酚醛紙基板、環(huán)氧玻璃基板等作為基板的印刷電路板1上，形成以預(yù)定圖案蝕刻銅箔所得到的電路圖案2。印刷電路板1具有可插入由電阻器、電容器、線圈等構(gòu)成的第一電子部件3的外部端子，即引線4的貫通孔5。
引線4是在由鐵或銅構(gòu)成的金屬線上，夾著由鎳或銅等構(gòu)成的金屬鍍層，在表層具有Sn-Cu合金層。另外，由電阻器、電容器、線圈等構(gòu)成的無(wú)引線的表面安裝型第二電子部件6的外部端子7，是在銀和玻璃的燒結(jié)體表面上，夾著鎳等的阻擋金屬層，在最外層上有Sn-Cu合金層。
這些表面上的合金層可以用多種方法形成，一般地說(shuō)，用電鍍法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。用電鍍法還可以容易地控制最外層的合金組成。
在本實(shí)施方案中，該引線4和外部端子7的最外層的Sn-Cu合金層含有0.5～3％的銅。
表1示出“Cu含量和毛刺出現(xiàn)和焊料浸潤(rùn)性”與Sn-Cu合金中Cu濃度的關(guān)系。表中的“毛刺出現(xiàn)”的判定如下進(jìn)行。即，將鍍有Sn-Cu合金的引線4彎曲180°，在60℃、95％RH的條件下放置1000小時(shí)，觀察彎曲部分的表面。通過(guò)上述觀察，將出現(xiàn)50μm以上的Sn的針狀突起的場(chǎng)合判定為“X”，除此之外判定為“0”。
“焊料浸潤(rùn)性”的判定是，將鍍有Sn-Cu合金的引線4和第二電子部件在60℃、95％RH條件下放置168小時(shí)，將其浸入溶解有Sn-Cu的焊料槽中，用接近零的計(jì)時(shí)器(zero close timer)測(cè)量，在上述浸入試驗(yàn)中，計(jì)時(shí)器為3秒以上為“X”，除此之外為“0”。
表1
試驗(yàn)條件Sn-Cu焊料溫度255℃浸漬速度5mm/sec(1mm/sec)浸漬深度2mm(0.1mm)助熔劑(flux)松香系列活性助熔劑測(cè)量裝置日本(株)レスカ社制SAT-5000從表1可看出，作為引線4和第二電子部件的外部端子7的最外層的Sn-Cu合金層，Cu含量為0.5～3％的Sn-Cu合金層不發(fā)生毛刺，焊料浸潤(rùn)性良好。
另外，電子部件3的引線4和第二電子部件的外部端子7，在印刷電路板1的電路圖案2上，通過(guò)Sn-Cu共晶合金層8電氣連接。在焊接時(shí)，上述引線4或外部端子7浸在約250℃的熔融的Sn-Cu共晶合金中。
下面，說(shuō)明上述構(gòu)造的電子裝置的制造方法。
首先，對(duì)具有貫通孔5的印刷電路板1上以預(yù)定圖案蝕刻銅箔形成電路圖案2。
然后，向貫通孔5插入具有第一電子部件3的Sn-Cu合金層的引線4，同時(shí)，根據(jù)需要用粘合劑等固定帶有在預(yù)定位置具有Sn-Cu合金層的外部端子7的第二電子部件6。
最后，將印刷電路板1浸入熔融的不含鉛的Sn-Cu共晶合金中，通過(guò)流動(dòng)浸漬法把第一電子部件3的引線4和第二電子部件6的外部端子7和印刷電路板的電路圖案2電氣接合起來(lái)。這種接合是通過(guò)Sn-Cu共晶合金層8實(shí)現(xiàn)的。此時(shí)，由于第一電子部件3的引線4和第二電子部件6的外部端子7的最外層都用本實(shí)施方案的Sn-Cu合金層覆蓋，連接用的Sn-Cu共晶合金層8和界面上不存在雜質(zhì)金屬。由此，可以獲得電子部件和電路圖案之間的穩(wěn)定連接。
另外，在上述說(shuō)明中，作為焊接方法，以用流動(dòng)浸漬法制造電子裝置為例進(jìn)行了描述。但只要是被安裝的電子部件是表面安裝型部件，其外部端子表面被具有本發(fā)明的成分的Sn-Cu合金層覆蓋，當(dāng)然也可以采用使用Sn-Cu合金的回流焊接法。
另外，在上述說(shuō)明中，以使用Sn-Cu合金為例進(jìn)行了說(shuō)明。但在制造電子裝置時(shí)，根據(jù)條件不同，當(dāng)然也可以使用非共晶成分的Sn-Cu合金。
如上所述的本發(fā)明的電子部件，由于在外部端子表面具有含一定銅濃度的Sn-Cu合金層，在通過(guò)在熔融Sn-Cu合金中用流動(dòng)浸漬法進(jìn)行印刷電路板的接合時(shí)，在Sn-Cu合金中不會(huì)有雜質(zhì)金屬溶出。由此，在接合界面不存在雜質(zhì)金屬，可以實(shí)現(xiàn)連接狀態(tài)穩(wěn)定、電子裝置的安全性提高的效果。而且由于本發(fā)明的電子部件在其外部接線端子的表面上具有含合適銅濃度的Sn-Cu合金層，保存可靠性優(yōu)良。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供不使用對(duì)地球環(huán)境有害的鉛等金屬、可靠性優(yōu)良的電子裝置，在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上有很大的價(jià)值。
權(quán)利要求
1．一種電子部件，其特征在于在其外部接線端子表面上設(shè)有Sn-Cu合金層。
2．如權(quán)利要求1所述的電子部件，其特征在于所述Sn-Cu合金層含有0.5～3％的Cu。
3．一種電子裝置，其特征在于包括印刷電路板、以及搭載在上述印刷電路板上的其外部接線端子表面具有Sn-Cu合金層的電子部件，所述電子部件的外部接線端子和所述印刷電路板的電路圖案之間通過(guò)不含鉛的Sn-Cu系合金電氣接合。
4．如權(quán)利要求3所述的電子裝置，其特征在于所述外部接線端子表面的Sn-Cu合金層含有0.5～3％的銅。
5．如權(quán)利要求3所述的電子裝置，其特征在于連接所述電子部件的外部接線端子和所述印刷電路板的電路圖案的Sn-Cu系合金是Sn-Cu共晶合金。
6．一種電子裝置的制造方法，其特征在于包括在電子部件的外部接線端子表面通過(guò)電鍍形成Sn-Cu合金層的工序；和在印刷電路板上搭載所述電子部件，用不含鉛的Sn-Cu系合金將所述電子部件的外部接線端子和所述印刷電路板的電路圖案電氣接合的工序。
7．如權(quán)利要求6所述的電子裝置的制造方法，其特征在于所述外部接線端子的表面的Sn-Cu合金層含有0.5～3％的銅。
8．如權(quán)利要求6所述的電子裝置的制造方法，其特征在于連接所述電子部件的外部接線端子和所述印刷電路板的電路圖案的Sn-Cu系合金是Sn-Cu共晶合金。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有利于地球環(huán)境的、電子部件的外部端子和印刷電路板的電路圖案之間的接合可靠性提高的電子部件。還提供安裝這種電子部件的電子裝置及其制造方法。本發(fā)明的電子部件具有在其最外層有Sn－Cu合金層的引線或在最外層有Sn－Cu合金層的外部端子。本發(fā)明的電子裝置的制造方法,是在印刷電路板的電路圖案上用Sn－Cu合金層電氣連接上述電子部件。
文檔編號(hào)B23K35/26GK1313993SQ00801063
公開(kāi)日2001年9月19日 申請(qǐng)日期2000年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月9日
發(fā)明者中村恒, 吉田昭雄, 潮憲樹(shù), 栗林孝志, 山添敏博, 柿木良昭 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社