JP2001257464A - 電子デバイス搭載プリント配線板蒸着膜の形成方法 - Google Patents

電子デバイス搭載プリント配線板蒸着膜の形成方法

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JP2001257464A
JP2001257464A JP2000069587A JP2000069587A JP2001257464A JP 2001257464 A JP2001257464 A JP 2001257464A JP 2000069587 A JP2000069587 A JP 2000069587A JP 2000069587 A JP2000069587 A JP 2000069587A JP 2001257464 A JP2001257464 A JP 2001257464A
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Japan
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wiring board
printed wiring
electronic device
layer
copper electrode
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JP2000069587A
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English (en)
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Satoo Seto
学雄 瀬戸
Yoshinobu Momoi
義宣 桃井
Ryoko Toyoda
陵子 豊田
Atsushi Makino
篤 牧野
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期にわたって使用できる電子デバイス搭載
プリント配線板を提供する。 【解決手段】 プリント配線板1の銅電極5と、このプ
リント配線板1に実装した電子デバイス2の銅電極4と
を接合するものであって、上記銅電極4、5を接合する
接合層3が、非Pb系のSnを主成分とするはんだペー
ストを塗布した後に熱処理が施されて、Cu3 Sn層を
主成分としてなる単層で形成されたものであり、且つ、
この接合層3の厚みが10〜30μmである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント配線板の
銅電極と、このプリント配線板に実装した電子デバイス
の銅電極とを接合する電子デバイス搭載プリント配線板
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子デバイス搭載プリント配線板は、図
4に示すように、電子デバイス42の銅電極44とプリ
ント配線板41に形成された銅電極45を、はんだによ
り形成したはんだ層43を介して接続されたものが汎用
されている。このはんだ層43の形成は、Pbを含有成
分としたPb−Snはんだが多用され、上記はんだ層4
3は、プリント配線板41の銅電極45と電子デバイス
42の端面の銅電極44を覆うように形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年の電子機器の使用
範囲が拡大することに伴い、このような電子デバイス搭
載プリント配線板は、高温や低温等の各種環境で使用さ
れる。それに伴って、電子デバイス42の銅電極44と
プリント配線板41に形成された銅電極45との接合個
所でクラックが生じ易くなっている。そのため、上記銅
電極44、45間の電気的な接続が不十分となるので、
より長期にわたって使用できる電子デバイス搭載プリン
ト配線板が望まれている。
【0004】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、長期にわたって使用でき
る電子デバイス搭載プリント配線板を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の電子デバ
イス搭載プリント配線板は、プリント配線板の銅電極
と、このプリント配線板に実装した電子デバイスの銅電
極とを接合する電子デバイス搭載プリント配線板におい
て、上記銅電極を接合する接合層が、非Pb系のSnを
主成分とするはんだペーストを塗布した後に熱処理が施
されて、Cu3 Sn層を主成分としてなる単層で形成さ
れたものであり、且つ、この接合層の厚みが10〜30
μmであることを特徴とする。
【0006】本発明者は、上記目的を達成するために鋭
意研究を重ねた結果、銅電極間を接合するはんだ層は、
銅電極の近傍にCu3 Sn層が形成されており、一方は
んだ層の主要部はSnPb層からなり、このCu3 Sn
層とSnPb層の界面でクラックが発生しているとの知
見を得てさらに研究を行い、従来のはんだ層に代わり1
0〜30μmの厚みのCu3 Sn層を主成分とする単層
の接合層を形成し、この接合層で銅電極間を接合したも
のは、高温や低温の環境下で使用してもクラックを生じ
ることがないことを見出し、本発明の完成に至ったもの
である。
【0007】請求項2記載の電子デバイス搭載プリント
配線板は、請求項1記載の電子デバイス搭載プリント配
線板において、上記プリント配線板の基板が、厚み0.
3mm以下のポリイミド樹脂基板であることを特徴とす
る。上記によって、基板の剛性が低いため接合層のクラ
ックの発生を抑制することができるものである。
【0008】請求項3記載の電子デバイス搭載プリント
配線板は、請求項2記載の電子デバイス搭載プリント配
線板において、プリント配線板は、上記電子デバイスを
搭載した個所の基板に、基板を貫通して切れ目を形成し
たものであることを特徴とする。上記によって、電子デ
バイスとプリント配線板との線膨張係数の差により接合
層に作用する応力を切れ目で緩和することができるの
で、より熱衝撃によるクラックの発生を抑制することが
できるものである。
【0009】請求項4記載の電子デバイス搭載プリント
配線板は、請求項2記載の電子デバイス搭載プリント配
線板において、プリント配線板は、上記電子デバイスを
搭載した個所の基板に、衝撃緩和用の波状のたわみを形
成したものであることを特徴とする。上記によって、電
子デバイスとプリント配線板との線膨張係数の差により
接合層に作用する応力を波状のたわみで緩和することが
できるので、より熱衝撃によるクラックの発生を抑制す
ることができるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、請求項1〜2に係る発明
に対応する実施の形態の一例を示した要部の概略断面図
である。
【0011】本発明の対象となる電子デバイス搭載プリ
ント配線板は、プリント配線板1に電子デバイス2を実
装したものである。上記プリント配線板1、及び、電子
デバイス2の電極は銅電極4、5で形成されている。上
記電子デバイス搭載プリント配線板は、このプリント配
線板1の銅電極5、5と、電子デバイス2の銅電極4、
4とを接合して用いられるものである。
【0012】上記プリント配線基板1は、絶縁基板の表
面またはスルーホール内に銅回路を形成し、また、電子
デバイス2の銅電極4と対向する絶縁基板の表面に銅電
極5を形成したものである。上記絶縁基板は、例えば、
離型フィルム上に塗布した樹脂を硬化させた樹脂シート
板、ガラス繊維等の基材に樹脂を含浸した樹脂を硬化さ
せたものが挙げられる。上記樹脂としては、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、PPO樹脂等の単独、変成物、
混合物等が挙げられる。なかでも、上記プリント配線基
板1としては、厚み0.3mm以下のポリイミド樹脂基
板が、基板の剛性が低いため接合層のクラックの発生を
抑制するのに、より好適である。また、上記銅回路、及
び銅電極5は、絶縁基板の表面に配設した銅箔をエッチ
ングしたり、その他銅メッキで形成される。
【0013】電子デバイス搭載プリント配線板は、上記
銅電極4、5を接合する接合層3が厚み10〜30μm
のCu3 Sn層を主成分としてなる単層で形成されたも
のである。上記接合層3の形成は、上記銅電極5上に非
Pb系のSnを主成分とするはんだペーストを厚み10
〜30μmで塗布した後に、このはんだペーストを熱処
理する。上記はんだペーストを塗布する厚みが30μm
を超えると、熱処理を施してCu3Sn層を主成分とし
てなる単層を形成することが難しくなり、上記はんだペ
ーストを塗布する厚みが10μm未満であるとプリント
配線板1の表面凹凸を考慮すると、均一な所望の塗布量
を維持することが難しくなるものである。上記熱処理と
しては、350〜430℃程度が好ましく、処理時間は
10〜30分間程度が好ましい。上記非Pb系のSnを
主成分とするはんだペーストとしては、Sn−Agのは
んだが例示され、具体的にはSn97%−Ag3%のは
んだが挙げられる。このSn−Agのはんだは、上記熱
処理によってAaの少量が散在してなるCu3Sn層を
主成分としてなる単層が形成されるものである。
【0014】上記電子デバイス搭載プリント配線板は、
上記接合層3がCu3Sn層を主成分としてなる単層を
形成することにより、長期間にわたって使用しても接合
層3にクラックを生じることがないものである。
【0015】図2は、請求項3に係る発明に対応する実
施の形態の一例を示した要部の概略平面図である。上記
電子デバイス搭載プリント配線板と異なる点のみ説明す
る。上記電子デバイス搭載プリント配線板は、電子デバ
イス2とプリント配線板1との線膨張係数の差により接
合層3に作用する応力を緩和するようにしたものであ
る。
【0016】上記電子デバイス搭載プリント配線板は、
プリント配線板1の基板が、厚み0.3mm以下のポリ
イミド樹脂基板である。さらに、上記プリント配線板1
は、上記電子デバイス2を搭載した個所に、その基板を
貫通して切れ目6が形成されている。上記基板を貫通す
る切れ目6は、図2(a)に示すように平面視で電子デ
バイス2を搭載する個所の中央部を横断する直線状の切
れ目6aを有するもの、また、図2(b)に示すように
平面視で電子デバイス2を搭載する個所の両外側の近傍
にコの字型の形状をした第1の切れ目6bと、この第1
の切れ目6bの相対向する中央より電子デバイス2を搭
載する個所の中央部を横断する直線状の第2の切れ目c
を有するもの等が例示される。上記電子デバイス搭載プ
リント配線板は、電子デバイス2を搭載した個所に、そ
の基板を基板を貫通する切れ目6を有するので、電子デ
バイス2とプリント配線板1との線膨張係数の差により
接合層3に作用する応力を切れ目6で緩和することがで
きるため、より熱衝撃によるクラックの発生を抑制する
ことができるものである。
【0017】図3は、請求項3に係る発明に対応する実
施の形態の一例を示した要部の概略断面図である。上記
電子デバイス搭載プリント配線板と異なる点のみ説明す
る。上記同様にこの電子デバイス搭載プリント配線板
は、電子デバイス2とプリント配線板1との線膨張係数
の差により接合層3に作用する応力を緩和するようにし
たものである。
【0018】上記電子デバイス搭載プリント配線板は、
プリント配線板1の基板が、厚み0.3mm以下のポリ
イミド樹脂基板である。さらに、上記プリント配線板1
は、上記電子デバイスを搭載した個所に、衝撃緩和用の
波状のたわみ7が形成されている。上記衝撃緩和用の波
状のたわみ7は、図3(a)に示すように断面視で電子
デバイス2の搭載個所の中央部にUの字状の形状をした
もの、また、図3(b)に示すように複数個の折りたた
み形状をしたもの等が例示される。上記電子デバイス搭
載プリント配線板は、基板に衝撃緩和用の波状のたわみ
7を有するので、電子デバイス2とプリント配線板1と
の線膨張係数の差により接合層3に作用する応力を波状
のたわみ7で緩和することができるため、より熱衝撃に
よるクラックの発生を抑制することができるものであ
る。
【0019】
【実施例】(実施例1)厚さ0.1mmのポリイミド樹
脂基板の銅電極に、Sn97%−Ag3%のはんだを厚
さ20μmで塗布した。次に、電子デバイスを搭載し、
430℃10分間熱処理をし、電子デバイスとポリイミ
ド樹脂基板の銅電極を接合した。
【0020】この電子デバイス搭載プリント配線板の寿
命試験として、温度マイナス40℃30分、125℃3
0分間、移動時間5分間のサイクル試験機を用い、熱サ
イクル試験を行った。1000サイクル行った後に、取
出して接合層を5000倍のSEMで観察したところ、
クラックの発生がなかった。また、接合層をEDXで元
素マッピングしたところ、Aaの少量が散在してなるC
3Sn層を主成分としてなる単層で形成されいること
が、確認された。
【0021】(比較例1)厚さ0.1mmのポリイミド
樹脂基板の銅電極に、Sn97%−Ag3%のはんだを
厚さ40μmで塗布した。次に、電子デバイスを搭載
し、430℃10分間熱処理をし、電子デバイスとポリ
イミド樹脂基板の銅電極を接合した。次に実施例1と同
様に熱サイクル試験を行った。1000サイクル行った
後に、接合層を観察したところ、クラックが発生してい
た。
【0022】(比較例2)厚さ0.1mmのポリイミド
樹脂基板の銅電極に、Sn60%−Pb40%のはんだ
を厚さ40μmで塗布した。次に、電子デバイスを搭載
し、220℃3分間のリフローを通して、電子デバイス
とポリイミド樹脂基板の銅電極を接合した。次に実施例
1と同様に熱サイクル試験を行った。1000サイクル
行った後に、接合層を観察したところ、クラックが発生
していた。
【0023】
【発明の効果】請求項1記載の電子デバイス搭載プリン
ト配線板は、上記接合層がCu3Sn層からなる単層で
形成されいることにより、長期間にわたって使用しても
接合層にクラックを生じることがない。
【0024】さらに、請求項2記載の電子デバイス搭載
プリント配線板は、特に、基板の剛性が低いため接合層
のクラックの発生をより抑制することができる。
【0025】さらに、請求項3〜4記載の電子デバイス
搭載プリント配線板は、特に、電子デバイスとプリント
配線板との線膨張係数の差により接合層に作用する応力
を緩和することができるので、より熱衝撃によるクラッ
クの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示した要部の概略
断面図である。
【図2】(a)、(b)は、本発明の他の実施の形態の
一例を示した要部の概略平面図である。
【図3】(a)、(b)は、本発明の他の実施の形態の
一例を示した要部の概略断面図である。
【図4】従来の一例を示した要部の概略断面図である。
【符号の説明】
1 プリント配線板 2 電子デバイス 3 接合層 4、5 銅電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊田 陵子 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 牧野 篤 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Fターム(参考) 5E319 AC02 AC16 BB05 BB08 CC33 CD26 5E336 AA04 BB01 BB12 BB16 BC01 BC28 BC34 BC40 CC36 EE01 EE03 GG01 GG16 5E338 AA01 AA05 AA12 AA16 BB02 BB13 BB17 BB51 BB61 CC01 CD01 EE01 EE28

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリント配線板の銅電極と、このプリン
    ト配線板に実装した電子デバイスの銅電極とを接合する
    電子デバイス搭載プリント配線板において、上記銅電極
    を接合する接合層が、非Pb系のSnを主成分とするは
    んだペーストを塗布した後に熱処理が施されて、Cu3
    Sn層を主成分としてなる単層で形成されたものであ
    り、且つ、この接合層の厚みが10〜30μmであるこ
    とを特徴とする電子デバイス搭載プリント配線板。
  2. 【請求項2】 上記プリント配線板の基板が、厚み0.
    3mm以下のポリイミド樹脂基板であることを特徴とす
    る請求項1記載の電子デバイス搭載プリント配線板。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のプリント配線板は、上記
    電子デバイスを搭載した個所の基板に、基板を貫通して
    切れ目を形成したものであることを特徴とする請求項2
    記載の電子デバイス搭載プリント配線板。
  4. 【請求項4】 請求項2記載のプリント配線板は、上記
    電子デバイスを搭載した個所の基板に、衝撃緩和用の波
    状のたわみを形成したものであることを特徴とする請求
    項2記載の電子デバイス搭載プリント配線板。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006310177A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Matsushita Electric Works Ltd 放電灯始動装置、放電灯装置、車両用前照灯及び車両
US8599571B2 (en) 2006-04-21 2013-12-03 Panasonic Corporation Memory card

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