[发明专利]涂敷焊料的方法以及适用于该方法的焊料糊剂

说明书

本发明涉及一种在衬底上提供的金属焊接区上涂敷焊料的方法，用该方法至少在该焊接区的表面上提供了一层焊料糊剂的沉积物，其后至少对该衬底的一部分进行一个加热工艺，该加热工艺引起一个基本上连续的金属性焊料层从该焊料糊剂中分离出来成为局部沉淀，该局部沉淀发生在该焊接区上而不是在该焊接区的边缘之外的衬底表面上，然后，任何不需要的、在该焊接区的边缘之外的衬底表面上的焊料糊剂的碎屑被去除。

本发明也涉及一种适用于该类型的方法的焊料糊剂。

如上所述的经过涂敷焊料的金属焊接区可用作电气元件的引线的固定基座。通常使用的印刷电路板（和柔性的印刷电路箔）包括一个衬底，在该衬底上提供了许多按规定的图形进行排列的、经过导电轨迹网络而选择性地互连起来的金属焊接区。当这种电路板的焊接区已用上述方法涂敷焊料时，适当的电气元件就可用一种所谓“回流”焊接工艺被固定到电路板上。该工艺必然伴有以下工序：将元件布置在电路板上预定的位置，将元件的引线排列在预期的、涂敷了焊料的金属焊接区上，以及其后的加热处理。在每条引线和相应的焊接区间的焊料层于是熔化，从而在其后的冷却中便将引线焊到焊接区上。有关回流焊接的深入的内容由C.Lea的“表面安装技术的科学指南”一书的第7章中给出。（该书于1988年由Electrochemica  Publications  Limited出版，ISBN    0    901150    223）。

现今的印刷电路板（和箔）是很复杂的，而且经常包括很密集的元件。这意味着在这样电路板上的金属焊接区经常以很大的数量和以彼此间离很近的方式呈现。在这个方面，如上面所描述的、选择性地涂敷焊料的方法能在一次操作中有效地涂敷所有焊接区（而不是衬底）是很有利的。这样做就消除了在冗长的和一个一个焊接区地细致进行的基础上提供焊料的要求。

作为在本申请开头的段落中描述的一种涂敷焊料的方法，连同应用于该方法的一种焊料糊剂，在未经审查的日本专利申请（Kokai）JP-A-2-310991（Fukunaga等）中得到阐明。按照此先有技术文件，把由锡的粉末和有机酸铅盐的混合物组成的一种焊料糊剂涂在印刷电路板的金属焊接区上，此时无需限制该糊剂只涂在金属焊接区上。然后已涂糊剂的该电路板在约220℃的温度中曝露几分钟，这样，在该锡粉末和铅盐间发生局部化学反应，结果使锡铅合金从该糊剂中沉淀出来。这个反应及上述伴生的沉淀只发生在焊接区的金属表面上，不发生在该焊接区边缘之外的无遮蔽的、非金属性的衬底表面上。

由于以这种方式沉淀在焊接区上的锡铅合金是比较富锡的，故制定了第二个工艺步骤，在该步骤中用含铅离子的亚麻籽油与涂敷了锡铅合金的该焊接区接触并在其后进行加热。这个步骤引起在耗费该合金的锡含量的情况下增加现存的锡铅合金的铅含量的化学反应。然后最终的焊料合金的组成应该具有所需要的锡对铅的比例。

由本发明者们对该方法进行评估的试验已显示了该已知方法具有一定的缺点，一些缺点可总结如下：

（1）所用的有机酸铅盐，如环烷酸铅盐，是非常有毒的。因此需要采取特殊的预防措施来保护工艺操作者的健康;

（2）由于上述方法包含了较高温度和较长时间的热曝露（即热处理），所需的加热工艺可能导致该印刷电路板上产生严重的污渍，除非加热过程在化学惰性气氛中进行;

（3）如果该印刷电路板在用焊料糊剂对其进行涂抹之前是不进行腐蚀清洗，那么可以证明该金属焊接区上的焊料涂层是不能令人满意的。这样就对整个涂敷工艺增加了新的工序;

（4）在这些金属焊接萄互相间的间隙是200μm或更小时，由该金属焊接区上的焊料斑点引起的不希望有的短路的危险增加到不能接受的程度。考虑到在电子工业中趋向于应用引线中心间距越来越缩小的多引线、表面安装的元件的现代趋势，这种不中意的焊料涂层对期望用于由已知方法生产的涂敷焊料的印刷电路板的元件的引线间隙设置了一个下限。

本发明的一个目的是：以在本申请开头的段落中阐述的方式提供一种不依赖应用有剧毒的有机酸铅盐的涂敷焊料的方法。本发明的另一个目的是：这样一种方法应该采用足够温和的、从而不会发生严重的衬底污渍的热处理条件。此外，本发明的目的还在于：这样一种方法能满意地应用于当焊接区彼此间的间隙小于200μm的情况以及不需要在对焊接区进行焊料涂敷之前对其进行腐蚀清洗。