專利名稱：由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板，具體來(lái)說(shuō)，涉及這樣的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板，該電路板包括由樹(shù)脂材料制成的層間絕緣層，和焊接到在電路板的主表面上形成的許多插腳結(jié)合部分(電極)上的插腳(輸入和輸出端子)，正如在具有諸如安裝和封裝了半導(dǎo)體集成電路元件(IC)之類的電子零件的PGA(針型柵格陣列)類型的封裝電路板中一樣。
背景技術(shù)：
由樹(shù)脂制成的PGA類型的電路板(以下簡(jiǎn)稱“電路板”)在其一個(gè)主表面上提供了許多焊點(diǎn)形狀的插腳連接部分(電極)，用于安裝諸如LSI和IC芯片之類的電子零件，并在其另一個(gè)主表面提供了許多插腳，用于插入到母板等上提供的插孔。作為通常使用的這種插腳，例如，釘子形狀的扁平插腳，包括桿部分和在其一端形成的片狀大直徑部分(其直徑大于桿部分的直徑)。這種扁平插腳借助于通過(guò)將其位于對(duì)面的大直徑部分焊接到電路板的插腳結(jié)合部分而形成的焊接層來(lái)粘接到電路板。
在如前所述類型的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板中，有一種趨勢(shì)，即，更多的由樹(shù)脂制成的電路板具有較小的尺寸和更多的連接端子(插腳)以實(shí)現(xiàn)要安裝的諸如LSI、IC芯片和片狀電容器之類的電子零件的較高的集成和密度。因此，甚至可以通過(guò)縮小桿部分的直徑來(lái)縮小在這樣的由樹(shù)脂制成的電路板上安裝的扁平插腳的尺寸。
JP-A-2001-267451[專利參考文獻(xiàn)2]
JP-A-2001-217341[專利參考文獻(xiàn)3]JP-A-2001-358277關(guān)于在如前所述的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板上提供的扁平插腳的尺寸的縮小，最近的要求用數(shù)字表示是，桿部分的直徑大約為0.30mm，具體來(lái)說(shuō)，不大于0.35mm(例如，從不小于0.25mm到不大于0.35mm)。在扁平插腳的桿部分的直徑縮小的情況下，必須根據(jù)如此縮小的桿部分的直徑優(yōu)化扁平插腳的大直徑部分的尺寸。當(dāng)不進(jìn)行這種優(yōu)化時(shí)，無(wú)法保證在由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板上扁平插腳的大直徑部分與插腳結(jié)合部分有足夠的粘接強(qiáng)度。例如，當(dāng)在將插腳插入到母板上的插孔期間在軸線方向或與之傾斜的方向產(chǎn)生過(guò)度的意外外力時(shí)，在用于粘接扁平插腳的焊接層與插腳結(jié)合部分的邊界附近可能會(huì)發(fā)生剝落，或者在扁平插腳的大直徑部分與焊接層的邊界附近發(fā)生剝落。這自然會(huì)使由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板無(wú)法保持其諸如電特性之類的質(zhì)量要求。
實(shí)用新型內(nèi)容鑒于前述的問(wèn)題，研究出了本實(shí)用新型。本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板，該電路板具有在插腳結(jié)合部分焊接到由樹(shù)脂制成的電路板的扁平插腳，該插腳結(jié)合部分允許確認(rèn)扁平插腳連接到插腳結(jié)合部分的可靠性，同時(shí)還適于縮小扁平插腳的尺寸。
用于解決前述問(wèn)題的本實(shí)用新型的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板是帶有這樣的插腳的由樹(shù)脂制成的電路板，該插腳包括扁平插腳，每一個(gè)扁平插腳都包括直徑不大于0.35mm的桿部分和在桿部分的一端形成的其直徑大于桿部分的直徑的同心片狀大直徑部分，每一個(gè)扁平插腳都在大直徑部分焊接到電路板的主表面上提供的插腳結(jié)合部分，其中，假設(shè)扁平插腳的桿部分和大直徑部分的直徑分別是S和W，則大直徑部分的直徑與桿部分的直徑的比率(W/S)從不小于2.16到不大于2.67。
用于本實(shí)用新型的如前所述的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板的每一個(gè)插腳都是這樣的插腳，該插腳包括桿部分和在桿部分的一端形成的其直徑大于桿部分的直徑的同心片狀大直徑部分。桿部分的直徑被預(yù)先確定為不大于0.35mm(例如，從不小于0.25mm到不大于0.35mm)，以應(yīng)付要安裝到由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板上的諸如LSI和IC芯片之類的電子零件的集成和密度的增強(qiáng)。在扁平插腳的桿部分的直徑被如此縮小的情況下，必須優(yōu)化大直徑部分的尺寸以保證在電路板的主表面上提供的插腳結(jié)合部分與扁平插腳的大直徑部分有足夠的粘接強(qiáng)度。為此，在本實(shí)用新型中已經(jīng)預(yù)先確定，假設(shè)扁平插腳的桿部分和大直徑部分的直徑分別是S和W，大直徑部分的直徑與桿部分的直徑的比率(W/S)從不小于2.16到不大于2.67。當(dāng)比率(W/S)低于2.16時(shí)，大直徑部分無(wú)法擔(dān)任作為基座的角色，使得扁平插腳無(wú)法保持足夠的粘接強(qiáng)度以抵抗水平外力(假設(shè)扁平插腳的軸線方向是垂直的)。此外，大直徑部分的粘接到通過(guò)焊接所形成的焊接層的區(qū)域縮小，使得扁平插腳無(wú)法保持足夠的粘接強(qiáng)度以抵抗向上的垂直外力。相反，當(dāng)比率(W/S)超過(guò)2.67時(shí)，桿部分的直徑比所需的大小超出太多。這似乎需要過(guò)大的粘接強(qiáng)度。換句話說(shuō)，只要比率(W/S)最大不超過(guò)2.67，即可保證足夠的粘接強(qiáng)度。當(dāng)比率(W/S)超過(guò)2.67時(shí)，因?yàn)榇笾睆讲糠值捏w積會(huì)增大，從而會(huì)增大成本，這也是不利的。
根據(jù)本實(shí)用新型的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板，假設(shè)大直徑部分的厚度是T，大直徑部分的厚度與桿部分的直徑的比率(T/S)從不小于0.40到不大于0.67。如前所述，對(duì)扁平插腳的大直徑部分的直徑的優(yōu)化可以可以顯著地保證扁平插腳與插腳結(jié)合部分有足夠的粘接強(qiáng)度，同時(shí)還適于縮小扁平插腳的尺寸。優(yōu)選情況下，還應(yīng)優(yōu)化扁平插腳的大直徑部分的厚度。為此，在本實(shí)用新型中預(yù)先確定，大直徑部分的厚度與桿部分的直徑的比率(T/S)從不小于0.40到不大于0.67。當(dāng)比率(T/S)低于0.40時(shí)，大直徑部分的厚度太小，使得大直徑部分有可能無(wú)法充當(dāng)基座。換句話說(shuō)，大直徑部分無(wú)法保持足夠大的強(qiáng)度以支撐桿部分，從而會(huì)使插腳容易斷裂。插腳相對(duì)于厚度的易斷裂性被定義為基座強(qiáng)度，關(guān)于這一點(diǎn)，下文將進(jìn)一步描述。假設(shè)向插腳的桿部分的前端施加一個(gè)水平外力(假設(shè)插腳的軸線方向是垂直的)。由外力所產(chǎn)生的對(duì)插腳的應(yīng)力集中發(fā)生在插腳的桿部分與大直徑部分的邊界附近。應(yīng)力的大小對(duì)應(yīng)于(成比例地)發(fā)生應(yīng)力的部分和插腳的前端之間的長(zhǎng)度。因此，在總長(zhǎng)度是固定的情況下，發(fā)生應(yīng)力的部分和插腳的前端之間的長(zhǎng)度越大，即，大直徑部分的厚度越小，向桿部分與大直徑部分的邊界附近的部分施加的應(yīng)力就越大。由于向插腳的桿部分施加的外力不僅限于水平外力或者向插腳的前端施加的外力，向插腳的桿部分施加的所有外力都可以當(dāng)做向插腳的前端施加的水平外力對(duì)待，如前所述的描述可以應(yīng)用于向插腳的桿部分施加的所有外力。由于如前所述的原因，大直徑部分的厚度越小，就越容易由于應(yīng)力而損壞插腳。
相反，當(dāng)比率(T/S)超過(guò)0.67時(shí)，要求如前所述的基座強(qiáng)度超過(guò)所需的基座強(qiáng)度。因此，如果比率(T/S)最大不超過(guò)0.67，則認(rèn)為是令人滿意的。此外，當(dāng)比率(T/S)超過(guò)0.67時(shí)，因?yàn)榇笾睆讲糠值捏w積會(huì)增大，從而會(huì)增大成本，所以也是不利的。
根據(jù)本實(shí)用新型，大直徑部分的直徑與桿部分的直徑的比率(W/S)從不小于2.33到不大于2.67，大直徑部分的厚度與桿部分的直徑的比率(T/S)從不小于0.40到不大于0.54。如前所述的對(duì)扁平插腳的大直徑部分的直徑或厚度的優(yōu)化旨在保證扁平插腳與插腳結(jié)合部分有足夠的粘接強(qiáng)度和足夠的基座強(qiáng)度。然而，在向扁平插腳施加過(guò)度的意外外力的情況下，即使保證了足夠的粘接強(qiáng)度和基座強(qiáng)度，也可以推想，由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板從扁平插腳開(kāi)始損壞。損壞的形式大致分為三種形式。損壞的第一種形式是僅插腳斷裂，如圖6A所示。損壞的第二種形式是發(fā)生在插腳的大直徑部分與焊接層邊界的附近的剝落，如圖6B所示。損壞的第三種形式是發(fā)生在用于粘接插腳的焊接層與插腳結(jié)合部分的邊界附近的剝落，如圖6C所示。與第二種和第三種損壞形式相比，第一種損壞形式只涉及插腳的損壞，而不損壞電路板和焊接層。相應(yīng)地，即使有損壞的話，優(yōu)選情況下都只是插腳的斷裂。
為了在施加外力時(shí)只是插腳斷裂，優(yōu)選情況下，大直徑部分的直徑與桿部分的直徑的比率(W/S)應(yīng)在上面定義的范圍(從2.16到2.67)內(nèi)盡可能的大(從2.33到2.67)，大直徑部分的厚度與桿部分的直徑的比率(T/S)應(yīng)在上面定義的范圍(從0.40到0.67)內(nèi)盡可能的小(從0.40到0.54)。大直徑部分的直徑與桿部分的直徑的比率(W/S)需要局限于這種范圍內(nèi)較高值的原因是，比率(W/S)與如上所述的粘接強(qiáng)度有點(diǎn)關(guān)系，當(dāng)比率(W/S)小時(shí)，即，在施加外力插腳被損壞之前，產(chǎn)生的粘接強(qiáng)度降低，在粘接強(qiáng)度降低的插腳與焊料的邊界附近或焊料與插腳結(jié)合部分的邊界附近發(fā)生剝落，從而增大了電路板和焊接層被損壞的可能性。大直徑部分的厚度與桿部分的直徑的比率(T/S)需要局限于這種范圍內(nèi)較小值的原因是，比率(T/S)與如上所述的基座強(qiáng)度有點(diǎn)關(guān)系，當(dāng)比率(T/S)大時(shí)，即，產(chǎn)生的基座強(qiáng)度提高，在施加外力時(shí)，插腳難以斷裂，因?yàn)榇笾睆讲糠志哂休^大的強(qiáng)度，從而使外力轉(zhuǎn)移到插腳與焊料的邊界附近或焊料與插腳結(jié)合部分的邊界附近的區(qū)域，因此，在這些邊界發(fā)生剝落，從而增大電路板和焊接層被損壞的可能性。
在焊接的基礎(chǔ)上形成的焊接層的成形厚度被調(diào)整為沿著從插腳結(jié)合部分的第一主表面朝著扁平插腳的垂直方向不大于0.30mm。在焊接層的厚度超過(guò)0.30mm的情況下，當(dāng)安裝和封裝了IC的電路板的插腳作為半導(dǎo)體器件被插入母板的插孔時(shí)，焊料可以與插孔接觸，使得半導(dǎo)體器件難以在電路板上固定。焊接層的厚度的下限可以被預(yù)先確定為大約0.10mm，但是，對(duì)此不作具體限制。
在本實(shí)用新型的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板中，如前所述的扁平插腳由至少包含銅的金屬制成。銅具有極好的導(dǎo)電性，因此，優(yōu)選情況下，使用銅作為扁平插腳的材料。銅還比較軟，當(dāng)施加應(yīng)力時(shí)，可以變形，因此比較有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗a(chǎn)生的插腳會(huì)難以斷裂。單純的銅制成的插腳太軟，因此沒(méi)有足夠的強(qiáng)度。因此，比較理想的情況是，使用包含少量的諸如鐵之類的金屬的銅合金(例如，合金194(CDA Alloy C19400(符合ASTM B465))。


圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板1的側(cè)視圖；圖2是圖1的放大圖；圖3是圖2的放大圖；圖4A和4B是說(shuō)明焊接層的實(shí)施例的圖表；圖5是說(shuō)明破壞載荷的測(cè)量的概述的圖表；圖6A到6C是說(shuō)明對(duì)由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板的損壞的形式；圖7是說(shuō)明示例和比較示例的插腳的大直徑部分的直徑和厚度的圖表；圖8是說(shuō)明插腳強(qiáng)度(粘接強(qiáng)度)的測(cè)量結(jié)果的圖表；以及圖9是說(shuō)明損壞模式的比例的圖表。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板1的側(cè)視圖。圖2是圖1的放大剖面圖。圖3是圖2的放大剖面圖。由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板1在平面圖上來(lái)看是矩形(50mm長(zhǎng)×50mm寬×1mm厚)，主要由樹(shù)脂板12組成，包括許多主要由環(huán)氧樹(shù)脂組成的樹(shù)脂絕緣層和在芯板(厚度大約0.8mm)上彼此層疊的由銅制成的內(nèi)部布線層。由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板1具有許多電極(未顯示)，用于連接安裝在上部主表面13上的半導(dǎo)體集成電路元件IC，在其內(nèi)部形成的孔(未顯示)，用于將一層上的內(nèi)部布線層連接到其他層，并將一層上的內(nèi)部布線層彼此連接。由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板1還具有在其下部的主表面14上形成的并連接到各孔的許多導(dǎo)體層(銅)。這些導(dǎo)體層例如在平面圖上起來(lái)看是圓形。這些導(dǎo)體層中的每一層都鍍有鎳或金以形成插腳結(jié)合部分15。這些插腳結(jié)合部分15彼此的間隔大約為1.3mm。
電路板12具有由環(huán)氧樹(shù)脂制成的阻焊層17，基本上覆蓋上下主表面13、14的整個(gè)表面。阻焊層17的表面171和插腳結(jié)合部分15的第一主表面151之間的阻焊層17的高度H1大約為20μm。然而，本模式中的阻焊層17是這樣形成的，它是開(kāi)口的，以預(yù)先確定的寬度覆蓋插腳結(jié)合部分15的第一主表面151的周邊，插腳結(jié)合部分15的第一主表面151的接近于中心的區(qū)域同心地暴露。在本實(shí)施例中，插腳結(jié)合部分(導(dǎo)體層)的長(zhǎng)度D1被預(yù)先確定為大約2.06mm，外露區(qū)域(阻焊層17的開(kāi)口，即，在插腳結(jié)合部分的表面上沒(méi)有被阻焊層覆蓋的區(qū)域)在平行于電路板的主表面的方向上的長(zhǎng)度D2，即，焊接表面的直徑被預(yù)先確定為大約1.03mm。
另一方面，在本實(shí)施例中，粘接到電路板的插腳是釘子形狀的扁平插腳，該插腳由合金194(CDA Alloy C19400(符合ASTMB465))制成，其包括具有圓形剖面的圓桿部分(直徑大約0.30mm)111，和同心圓形大直徑部分112，該部分的直徑大于在其上端部形成的桿部分的直徑。大直徑部分112位于對(duì)面，并用適量的焊料焊接到插腳結(jié)合部分15的上部第一主表面151，并與插腳結(jié)合部分15的第一主表面151同心(通過(guò)焊接形成的層簡(jiǎn)稱為“焊接層16”)。作為焊料，使用了具有高于半導(dǎo)體集成電路元件IC的焊接溫度的熔點(diǎn)的焊料(例如，Pb 82％/Sn 10％/Sb 8％或Sn 95％和Sb 5％)。
當(dāng)使用諸如PbS2％/Sn10％/Sb8％之類的基于Pb-Sn的焊料時(shí)，焊接層16可以變形以接收通過(guò)向插腳11施加一個(gè)意外的過(guò)大的外力而在插腳11上產(chǎn)生的應(yīng)力，因?yàn)楹噶习S多鉛(Pb)，所以該材料是軟的，使得由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板1難以遭到由于外力而造成的損壞(如前所述的三種形式的損壞)。
在本實(shí)施例中，假設(shè)插腳11的桿部分111的直徑是S，插腳11的大直徑部分112的直徑(在平行于電路板的主表面的方向上的長(zhǎng)度)是W，則大直徑部分的直徑與桿部分的直徑的比率(W/S)被預(yù)先確定為從2.33到2.67(如果桿部分111的直徑S是0.3mm，大直徑部分112的直徑W是0.73mm或0.75mm)。假設(shè)大直徑部分112的厚度(在垂直于電路板的主表面的方向上的長(zhǎng)度)是T，大直徑部分的厚度與桿部分的直徑的比率(T/S)被預(yù)先確定為從0.40到0.54(如果桿部分111的直徑S是0.3mm，大直徑部分112的厚度T是0.15mm)。從阻焊層17的表面171到插腳11的前端的阻焊層17的高度L被預(yù)先確定為大約2.00mm(例如，2.08mm)。
此外，插腳的大直徑部分112和插腳結(jié)合部分15被夾在插腳結(jié)合部分15的第一主表面151和位于對(duì)面的大直徑部分112的上表面之間的焊接層16彼此粘接在一起，而彼此不直接接觸。大直徑部分的上表面113和插腳結(jié)合部分的第一主表面151之間的距離被預(yù)先確定為從大約10μm到30μm。優(yōu)選情況下，插腳的大直徑部分112和插腳結(jié)合部分15彼此不直接接觸，以確保有足夠的區(qū)域進(jìn)行焊料吸附。然而，本實(shí)用新型不僅限于此方案。插腳的大直徑部分112和插腳結(jié)合部分15可以彼此直接接觸。
從插腳結(jié)合部分15的第一主表面151的高度H2被預(yù)先確定為不大于0.3mm。在高度H2不小于0.3mm的情況下，當(dāng)插腳被插入到母板的插孔中時(shí)，插孔與焊接層16進(jìn)行接觸，使得電路板難以固定在母板上。
焊接層16的高度H2被預(yù)先確定為高于插腳的大直徑部分112的下部表面114的位置。在本實(shí)施例中，顯示了在其周邊的附近覆蓋下部表面114的焊料。然而，焊料可以覆蓋整個(gè)下部表面114，只要焊接層16的高度H2不大于0.3mm。優(yōu)選情況下，從粘接強(qiáng)度的觀點(diǎn)來(lái)看，焊接層16的高度H2高于插腳的大直徑部分112的下部表面114的位置。然而，本實(shí)用新型不僅限于如前所述的方案。如圖4A和4B所示，焊接層16的高度H2可以低于插腳的大直徑部分112的下部表面114的位置。
焊接層16朝著插腳結(jié)合部分15的第一主表面151的方向弄濕大直徑部分112。在本實(shí)施例中，被焊接層16弄濕的散布區(qū)(spread)的直徑被預(yù)先確定為與在平行于電路板的主表面的方向沒(méi)有被阻焊層覆蓋的插腳結(jié)合部分的區(qū)域的長(zhǎng)度D2一樣。然而，本實(shí)用新型不僅限于如前所述的方案。被焊接層16弄濕的散布區(qū)的直徑可以小于D2?；蛘撸附訉?6可以部分地覆蓋阻焊層17的開(kāi)口的傾斜表面172。
下面將參考比較示例，描述本實(shí)用新型的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板的具體示例。圖7顯示了各個(gè)樣本的插腳的大直徑部分的直徑與桿部分的直徑的比率(W/S)和大直徑部分的厚度與桿部分的直徑的比率(T/S)。然而，各個(gè)樣本的插腳的桿部分的直徑是0.30mm。下面將詳細(xì)列舉各種情況。
(1)樣本No.1是比率W/S為2.00(大直徑部分的直徑W0.60mm)并且比率T/S為0.83(厚度T0.25mm)的插腳(此樣本是不屬于任何方面的比較示例)。
(2)樣本No.2是比率W/S為2.23(大直徑部分的直徑W0.67mm)并且比率T/S為0.50(厚度T0.15mm)的插腳(此樣本是屬于第1和2方面的本實(shí)用新型的示例)。
(3)樣本No.3是比率W/S為2.23(大直徑部分的直徑W0.67mm)并且比率T/S為0.67(厚度T0.20mm)的插腳(此樣本是屬于第1和2方面的本實(shí)用新型的示例)。
(4)樣本No.4是比率W/S為2.40(大直徑部分的直徑W0.72mm)，比率T/S為0.50(厚度T0.15mm)的插腳(此樣本是屬于第1、2和3方面的本實(shí)用新型的示例)。
(5)樣本No.5是比率W/S為2.50(大直徑部分的直徑W0.75mm)，比率T/S為0.50(厚度T0.15mm)的插腳(此樣本是屬于第1、2和3方面的本實(shí)用新型的示例)。
然后，將樣本插腳No.1到5焊接到由樹(shù)脂制成的、包括插腳結(jié)合部分(該部分在平行于電路板的被阻焊層暴露的區(qū)域的主表面方向上具有1.03mm的直徑)的電路板，以作為樣本No.1到5(對(duì)應(yīng)于如前所述的插腳編號(hào))大量生產(chǎn)由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板。然后，對(duì)每個(gè)由樹(shù)脂制成的帶有插腳No.1到5的電路板的30個(gè)插腳的粘接強(qiáng)度進(jìn)行檢查。
粘接強(qiáng)度是當(dāng)從軸線方向在20度的方向拉插腳時(shí)測(cè)量的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板的破壞載荷(kg)，如圖5所示。對(duì)樣本No.1到5中的每一個(gè)樣本進(jìn)行30次的測(cè)量。圖8顯示了測(cè)量的結(jié)果，以及測(cè)量結(jié)果的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。表1顯示了測(cè)量結(jié)果的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。在本實(shí)用新型的示例中，粘接強(qiáng)度的判斷條件被定義為以破壞載荷來(lái)計(jì)算不小于2.25kg。
(插腳強(qiáng)度(粘接強(qiáng)度)的測(cè)量的結(jié)果的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差)

如圖8所示，樣本No.1是一個(gè)比較示例，顯示了低于判斷條件(為2.25kg)的平均粘接強(qiáng)度。相反，樣本No.2到5是本實(shí)用新型的示例，每一個(gè)樣本都顯示出了超過(guò)2.25kg的平均粘接強(qiáng)度。顯而易見(jiàn)，由樹(shù)脂制成的具有插腳的并包括具有在這里所定義的范圍內(nèi)的直徑和厚度的大直徑部分的電路板的樣本，與比較示例相比較，顯示出了優(yōu)選的粘接強(qiáng)度。然而，樣本No.2和3的某些顯示出了低于2.25kg的測(cè)量平均粘接強(qiáng)度。此外，樣本No.2和3與樣本No.4和5相比較，傾向于顯示粘接強(qiáng)度的大標(biāo)準(zhǔn)偏差。
如前所述，在施加外力時(shí)，對(duì)由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板的損壞可以大致分為三種形式，如圖6A至6C所示。在這些損壞形式中中，即使有損壞的話，優(yōu)選情況下都只發(fā)生在插腳處。在如前所述對(duì)粘接強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量期間，當(dāng)由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板被損壞時(shí)，進(jìn)行觀察，以查看它是如何損壞的。從圖9的結(jié)果可以看出，屬于第3方面的樣本No.4和5只在插腳處分別以80％或更多和90％或更多的比例被損壞。相反，作為比較示例的樣本No.1，焊接層100％被損壞。甚至不屬于第3方面的樣本No.2也主要在焊接層損壞。樣本No.3的某些電路板在插腳處損壞。然而，樣本No.3在焊接層以不小于50％的比例被損壞。顯而易見(jiàn)，由樹(shù)脂制成的具有插腳的并包括具有落入本實(shí)用新型的第3方面所定義的范圍內(nèi)的直徑和厚度的大直徑部分的大多數(shù)電路板，與其他樣本相比較，在損壞期間，只在插腳處受到損壞，這是理想的損壞形式。此外，如圖8和表1所示，與樣本No.1到3相比較，樣本No.4和5顯示了比較大的破壞載荷的平均測(cè)量值以及為樣本No.1到3的破壞載荷標(biāo)準(zhǔn)偏差的大約60％到80％的小破壞載荷標(biāo)準(zhǔn)偏差，這表明，只在插腳處受到損壞的那些樣本，與受到其他形式的損壞的樣本相比較，顯示了比較小的破壞載荷離差，從而也是有利的，因?yàn)榭梢蕴峁┓€(wěn)定的產(chǎn)品。
下面將詳細(xì)描述將如前所述的插腳11焊接到電路板的方法。然而，將插腳11焊接到電路板的方法與生產(chǎn)由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板的相關(guān)技術(shù)方法相同，只是要焊接的插腳11包括具有直徑W和厚度T的大直徑部分112，直徑W和厚度T具有本實(shí)用新型中定義的預(yù)先確定的關(guān)系。
還沒(méi)有焊接插腳的電路板12中的內(nèi)部布線層通過(guò)涉及鍍銀的移除法、半添加法或全添加法形成。樹(shù)脂絕緣層的形成是這樣實(shí)現(xiàn)的層疊以前在芯板或墊層板的表面上形成薄膜的樹(shù)脂，或者使用輥式涂布機(jī)等等在電路板上涂敷液態(tài)樹(shù)脂。樹(shù)脂絕緣層中的孔的形成是這樣實(shí)現(xiàn)的如果材料是非光敏材料，則使用激光束鉆孔，如果材料是光敏性樹(shù)脂，則使用光刻法鉆孔。
此后，使用光刻法例如在電路板上涂一層光敏阻焊層。將光敏阻焊層通過(guò)在插腳結(jié)合部分15的中心形成為開(kāi)放(open)的掩模圖案而暴露于光中，然后顯影并硫化，以形成阻焊層17。隨后，在諸如插腳結(jié)合部分15之類的暴露的金屬區(qū)域鍍上鎳和金。然后，將焊錫膏以如前所述的量絲網(wǎng)印刷在插腳結(jié)合部分15上。
獨(dú)立地準(zhǔn)備在與電路板12上的插腳結(jié)合部分15的位置相反的位置提供的具有許多小孔以允許插入插腳11的預(yù)先確定的固定物(未顯示)。鍍上了鎳和金的插腳11被插入到相應(yīng)的小孔，大直徑部分112位于上部。通過(guò)預(yù)先確定插腳11的表面上的金沉積物的厚度不小于0.04μm(在本實(shí)施例中，為0.3μm)，可以提高耐氧化性或連接到插孔的可靠性。隨后，電路板12定位并放置于接收插腳的片狀固定物上，以便插腳11的焊接表面113和插腳結(jié)合部分112接觸。然后，將焊錫膏加熱并熔化。如此，可以立即將許多插腳11焊接到插腳結(jié)合部分112。從而，生產(chǎn)出了本實(shí)用新型的電路板。
插腳11的大直徑部分112不一定需要用與插腳的主體相同的材料制成，而可以通過(guò)回流(熔化)具有在插腳的焊接溫度下不熔化的熔點(diǎn)的焊料制成。本實(shí)施例中的插腳的大直徑部分112可以通過(guò)使用扁平形狀的模子在軸線方向上按壓軸材料(布線材料)的一端而制成。
作為用于焊接插腳11的焊料，依據(jù)所使用的電路板的材料，可以選擇那些在諸如IC之類的電子零件的焊接溫度下不熔化的材料。對(duì)于由樹(shù)脂制成的電路板，例如，可以使用基于Pb-Sn的焊料(例如，82Pb-10Sn-8Sb焊料、27Pb-73Sn低共熔點(diǎn)焊料、50Pb-50Sn焊料)、基于Sn-Sb的焊料(例如，95Sn-5Sb焊料)、基于Sn-Ag的焊料(例如，基于96.5Sn-3.5Ag的焊料)等。在這些焊料中，基于Sn-Sb的焊料不會(huì)弄濕在表面上具有金沉積物的插腳，從而比較有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵趯⒉迥_固定到電路板期間可以防止它們朝插腳的方向流動(dòng)。
插腳結(jié)合部分15的平面和插腳11的大直徑部分112通常是圓形的，如在本實(shí)施例中的軸長(zhǎng)方向所看到的，但本實(shí)用新型不僅限制于此。構(gòu)成焊接表面的大直徑部分112的表面粗糙一些以增大焊接面積則更理想。
在上文的描述中，由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板以由環(huán)氧樹(shù)脂制成的PGA類型的電路板來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，不言而喻，本實(shí)用新型的電路板可與材料無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)，電路板可以用諸如聚亞胺樹(shù)脂、BT樹(shù)脂和PPE樹(shù)脂等材料制成。此外，不管電路板具有單層結(jié)構(gòu)還是具有多層結(jié)構(gòu)，都可以應(yīng)用本實(shí)用新型。此外，本實(shí)用新型不僅限于PGA類型，而可以在其中的插腳結(jié)合部分焊接了扁平插腳的電路板上廣泛地實(shí)施。從而，本實(shí)用新型不僅限于如前所述的實(shí)施例，而可以在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下以經(jīng)過(guò)適當(dāng)修改的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)施。
從上文的描述可以看出，本實(shí)用新型的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板包括具有大直徑部分的插腳，該大直徑部分具有符合預(yù)先確定的要求的直徑和厚度。因此，可以獲得插腳與插腳結(jié)合部分的足夠的粘接強(qiáng)度。此外，當(dāng)有外力作用于插腳時(shí)，只有插腳受到損害，而結(jié)合部分和電路板難以被損壞。相應(yīng)地，本實(shí)用新型可以提供具有較高粘接強(qiáng)度的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板，即使被損壞，也可以輕松地修復(fù)。此外，本實(shí)用新型的電路板由這樣的樹(shù)脂制成，這種樹(shù)脂需要使用具有低熔點(diǎn)的焊料以便焊接插腳。因此，插腳的粘接強(qiáng)度趨于變低。然而，在本實(shí)用新型中，即使使用了這樣的焊料，也可以確保提高插腳的粘接強(qiáng)度。
權(quán)利要求1.一種由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板，包括扁平插腳，每個(gè)扁平插腳都包括直徑不大于0.35mm的桿部分，以及在該桿部分的一端形成的直徑大于桿部分的直徑的同心片狀大直徑部分，每一個(gè)扁平插腳都在大直徑部分焊接到電路板的主表面上提供的插腳結(jié)合部分，其中如果扁平插腳的桿部分的直徑和大直徑部分的直徑分別是S和W，則大直徑部分的直徑與桿部分的直徑的比率(W/S)從不小于2.16到不大于2.67。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板，其中如果所述大直徑部分的厚度是T，則該大直徑部分的厚度與所述桿部分的直徑的比率(T/S)從不小于0.40到不大于0.67。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板，其中所述大直徑部分的直徑與所述桿部分的直徑的比率(W/S)從不小于2.33到不大于2.67，以及該大直徑部分的厚度與所述桿部分的直徑的比率(T/S)從不小于0.40到不大于0.54。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板，其中在焊接的基礎(chǔ)上形成的焊接層的成形厚度被調(diào)整為沿著從插腳結(jié)合部分的第一主表面朝著所述扁平插腳的垂直方向不大于0.30mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板，其中每一個(gè)所述扁平插腳都由至少包含銅的金屬材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板，其中所述同心片狀大直徑部分的頂部從焊接層暴露。
專利摘要在用于由樹(shù)脂制成的帶有插腳的電路板的扁平插腳(該扁平插腳包括直徑不大于0.35mm的桿部分和在桿部分的一端形成的其直徑大于桿部分的直徑的同心片狀大直徑部分)中，假設(shè)桿部分的直徑和扁平插腳的大直徑部分的直徑分別是S和W，大直徑部分的厚度是T，大直徑部分的直徑與桿部分的直徑的比率(W/S)從不小于2.16到不大于2.67，大直徑部分的厚度與桿部分的直徑的比率(T/S)從不小于0.40到不大于0.67。
文檔編號(hào)H01L23/498GK2652088SQ0320804
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2003年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月20日
發(fā)明者宮本憲峰, 佐藤和久 申請(qǐng)人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社