专利名称：印刷线路板、电子元件安装方法和电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种印刷线路板、电子元件安装方法和电子装置，在印刷线路板中表面安装元件和使用通孔提供有引线的电子元件是安装目标。
背景技术：
考虑到多层印刷线路板中每个加工过程的性能价格比，所以一直计划进行各种改进和提高(例如，见KOKAI公开号为No.7-273453的日本专利申请)。
在印刷线路板中，在提供有引线的电子元件的引线被插入通孔并被焊接的过程中，焊料不能达到通孔的上面部分(孔不能被充分地填充)。
当印刷线路板在保持这种焊接/安装状态的同时被形成在产品中时，该产品非常容易被振动、外部应力等损坏。在例如个人计算机的电子装置中尤为明显，在电路衬底上必须安装各种被施加外部应力的连接器元件作为提供有引线的电子元件。当元件安装部分的焊接部分破裂时，不用说，在其上安装有例如印制单元的电子装置的操作和功能中会产生故障，并且在诸如耐久性和可靠性等各方面会产生诸多问题。
将元件引线焊接到通孔的焊料不能达到通孔上部的缺陷，即，焊接缺陷需要经过使用流体焊接或烙铁的修正过程，以使焊料从焊接部分的下侧扩展(填充)到通孔的上部。
可频繁地看见焊料没有上升到通孔上部的现象，特别是当前后两个表面的表面安装使通孔中焊料可浸润性下降时，当印刷线路板的厚度很大时，或者当焊料材料特定时这种现象尤为明显。当在前后表面上执行两次表面安装时，表面处理被退化，通孔中的焊料可浸润性下降。因此，在表面安装之后即使当提供有引线的电子元件被插入到通孔并被焊接时，焊料也不能上升到通孔的上部。与此前普通的锡-铅基低共熔焊料相比，锡-银-铜基无铅焊料不容易上升到通孔的上部。应当注意，锡-铅基低共熔焊料的使用在环保方面受到严格地限制，因此一直提倡使用无铅焊料，无铅焊料去除了用于焊接的焊料中的铅。因此，即使当提供有引线的电子元件的引线被插入到印刷线路板的通孔中并使用无铅焊料被焊接时，该单元也需要被充分地上升到通孔的上部。
如上所述，此前一直没有任何用于消除缺点的有效方法，该缺点是在提供有引线的电子元件被插入通孔的焊接过程中焊料不能上升到通孔上部(通孔不能被充分填充)。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种印刷线路板、电子元件安装方法和电子装置，其在将提供有引线的电子元件的引线插入通孔以焊接该元件的过程中有效地解决了焊料不能上升到通孔上部(通孔不能被充分填充)的缺点，并且其实现了能够在较长时期内保持稳定操作的高可靠的设备。
在被提供有引线的电子元件的引线插入并焊接的引线通孔中，最好使用提供有好的焊料可浸润性的表面处理，以使通孔中的表面处理在表面安装处理中尽可能的不被热历史所损坏。
按照本发明第一方面的一种印刷线路板，其特征在于包括其上安装表面安装元件的焊盘；和其中插入提供有引线的电子元件的引线的通孔，并执行表面处理，对通孔应用镍-金镀覆，使用水溶性预涂熔剂覆盖焊盘。
按照本发明第二方面的一种电子元件安装方法，其特征在于包括使用镍-金镀覆设置在引线元件安装部分中的通孔，和使用水溶性预涂熔剂覆盖设置在表面安装部分上的焊盘，以使印刷线路板经历表面处理，在该引线元件安装部分上将安装提供有引线的电子元件，表面安装元件将被安装在表面安装部分上；在印刷线路板的表面安装部分上安装表面安装元件；将提供有引线的电子元件的引线插入到印刷线路板的通孔中，以便在回流之后在引线元件安装部分上安装提供有引线的电子元件，表面安装元件和提供有引线的电子元件被安装在印刷线路板上。
按照本发明第三方面的一种电子装置，其特征在于包括含有通孔的衬底，在所述通孔中将插入和焊接电子元件的引线并采用镍-金镀覆，所述引线设置在外部应力所作用的电子元件的安装部分上；和安装在衬底上的电子元件，其引线被插入并焊接到衬底上的通孔中。
图1示出了本发明第一具体实施方式
中印刷线路板的表面处理状态的剖面图；图2示出了第一具体实施方式
中表面处理过程；图3示出了在每个具体实施方式
中相比较的表面处理的特征；图4示出了第一具体实施方式
中印刷线路板的引线元件安装部分的具体排列示例的平面图；图5A至5K示出了第一具体实施方式
中元件安装步骤；图6示出了第一具体实施方式
中通孔部分的焊料上升状态；图7示出了与图6相反的没有经过第一具体实施方式
中表面处理的通孔部分的焊料上升状态；图8示出了提供有引线的电子元件的安装示例的透视图，该电子元件是第一具体实施方式
中表面处理的对象；和图9示出了本发明第二具体实施方式
中表面处理过程。
具体实施例方式
将参照图示说明本发明的具体实施方式
。
图1给出了本发明第一具体实施方式
中印刷线路板的表面处理状态的图示。印刷线路板10表面的元件安装部分提供有其中将插入提供有引线的电子元件20的引线21的通孔11和通孔焊盘12，以及其上将安装表面安装元件30的焊盘(管脚印刷区)13。
在包括通孔11和焊盘(管脚印刷区)13的印刷线路板10中执行表面处理，以使在用于焊接表面安装元件30和提供有引线的电子元件20的回流和流动处理中执行快速和令人满意的焊接，其中提供有引线的电子元件20的引线21插入在通孔11中，表面安装元件30安装在焊盘13上。在此情况下，最好使用提供有好的焊料可浸润性的表面处理，以使通孔11中的表面处理尽可能地不容易被表面安装过程中的热历史所损坏。
此处，其中插入引线21的通孔11和通孔焊盘12经过镍-金镀覆(PL)的表面处理，每个焊盘13经过水溶性预涂熔剂(Pf)的表面处理，其中通孔11和通孔焊盘12设置在提供有引线的电子元件20的安装部分(引线元件安装部分)中，焊盘13设置在表面安装元件30的安装部分(表面安装部分)上。
图2给出了此情况下的表面处理过程。在第一具体实施方式
中，使用无电的镍-金镀覆方法对引线元件安装部分的每个通孔11和通孔焊盘12执行镍-金镀覆(PL)的表面处理，其中无电的镍-金镀覆方法不需要任何用于镀覆的电极(用于镀覆的引出线)。
在如图2所示的表面处理过程中，包括设置在引线元件安装部分上的通孔11和通孔焊盘12以及设置在表面安装部分上的焊盘13的印刷线路板10被作为表面处理目标。首先在步骤1中，使用无电的镍-金镀覆方法使印刷线路板10的引线元件安装部分经过镍-金镀覆(PL)的表面处理，其中通孔11和通孔焊盘12设置在引线元件安装部分上。
接下来，在步骤2中，其上设置了焊盘13的表面安装部分经过水溶性预涂熔剂(Pf)的表面处理。
图3中给出了印刷线路板的典型表面处理的特征，其中印刷线路板包括设置在引线元件安装部分上的通孔以及设置在表面安装部分上的焊盘，该特征是本发明的一个目标。
如图3所示，水溶性预涂熔剂的表面处理具有以下特征，“表面安装元件的焊接强度”和“表面平整度”是令人满意的，但是“在前后表面上两次回流之后焊料在通孔中的上升特性”很差。在电解的镍-金镀覆的表面处理中，“表面安装元件的焊接强度”、“表面平整度”和“在前后表面上两次回流之后焊料在通孔中的上升特性”是人满意的，但是存在必须设置用于镀覆的电极(用于镀覆的引出线)的缺点。在无电的镍-金镀覆的表面处理中，水溶性预涂熔剂的表面处理具有以下特征，“表面平整度”和“在前后表面上两次回流之后焊料在通孔中的上升特性”是令人满意的，但是“表面安装元件的焊接强度”是较差的。在焊料校平的表面处理中，“表面安装元件的焊接强度”和“在前后表面上两次回流之后焊料在通孔中的上升特性”是人满意的，但是“表面平整度”很差。
考虑到表面处理的特征，如上所述在本发明的第一具体实施方式
中，使用无铅的镍-金镀覆方法在引线元件安装部分的每个通孔11和通孔焊盘12上执行镍-金镀覆(PL)的表面处理，其中该镍-金镀覆方法不需要任何用于镀覆的电极(用于镀覆的引出线)。
图4和图5A至5K给出了经过第一具体实施方式
表面处理的印刷线路板10的元件安装过程的具体示例。
如图4所示，在印刷线路板10中，引线元件安装部分101至105被主要设置在衬底的外围部分，用于安装多个提供有引线的电子元件，例如，连接器元件。引线元件安装部分101至105的每个都具有如图1所示的通孔11和通孔焊盘12，其中提供有引线的电子元件20的引线21被插入并焊接在通孔11中。在除了引线元件安装部分101至105之外的表面安装部分上如图1所示设置了焊盘13，其中表面安装元件30将被焊接并安装在焊盘13上。
在其中按照图4所示排列了提供有引线的电子元件的印刷线路板10上，如图5A至5K所示，在印刷线路板10的前后表面上执行两次回流处理，以便通过焊接安装表面安装元件30。另外在印刷线路板10的引线元件安装部分101至105上，提供有引线的电子元件20的引线21被插入到通孔11中，以便焊接/安装该元件。
在如图5A至5D所示的第一回流过程中，表面安装部分30被安装并焊接在印刷线路板10的一个表面(例如，前表面)上。随后，在如图5E至5H所示的第二回流过程中，表面安装部分30被安装在印刷线路板10的另一个表面(例如，后表面)上。此外，在如图5I至5K所示的流程中，提供有引线的电子元件20被安装在印刷线路板10的例如前表面上，并且从例如后表面通过流动设备的喷焊焊接。
在如图5A至5D所示第一回流过程中，在图5A所示的步骤中，印刷线路板10作为其上安装元件的印刷线路板被投入到回流线中。在如图5B所示的步骤中，使用挤压、金属掩模或类似方法在被投入到回流线的印刷线路板10的例如前表面的表面安装部分上印刷(覆盖)焊糊。在如图5C所示的步骤中，在印刷了焊糊的表面安装部分上安装表面安装元件30。在如图5D所示的步骤中，通过回流设备焊接被安装在表面安装部分上的表面安装元件30。确切地，通过焊料熔化将表面安装元件30的每个电极(焊盘)焊接到焊盘13上，因此表面安装元件30被焊接/安装到印刷线路板10的表面安装部分上。
随后，在如图5E至5H所示的第二回流过程中，在如图5E所示的步骤中，表面处理过的印刷线路板10被翻转。在如图5F所示的步骤中，使用挤压、金属掩膜或类似方法在印刷线路板10的后表面的表面安装部分上印刷(覆盖)焊糊。在如图5G所示的步骤中，在印刷了焊糊的表面安装部分上安装表面安装元件30。在如图5H所示的步骤中，通过回流设备焊接被安装在表面安装部分上的表面安装元件30。
随后，在如图5I至5K所示的回流过程中，在如图5I所示的步骤中，提供有引线的电子元件20的引线21被插入到引线元件安装部分101至105的通孔11中，以便在引线元件安装部分101至105上安装提供有引线的电子元件20。在如图5J所示的步骤中，在流动设备中通过从后表面喷焊来焊接提供有引线的电子元件20。在如图5K所示的步骤中，其上安装了提供有引线的电子元件20和表面安装元件30的印刷线路板10作为印刷线路板(电路衬底)被送到下个步骤。
以此方式，印刷线路板10的引线元件安装部分的通孔11和通孔焊盘12经历了镍-金镀覆(PL)的表面处理，表面安装部分的每个焊盘13经历了水溶性预涂熔剂(Pf)的表面处理，并在印刷线路板10的前后表面上执行两次回流。图6和7中给出了该过程之后的通孔11中的焊料上升状态，与在没有执行通孔11表面处理的情况下的焊料上升状态进行对比。
图6给出了当使用镍-金镀覆(PL)对引线元件表面安装部分的每个通孔11和通孔焊盘执行表面处理时的焊料上升状态。图7给出了当没有使用镍-金镀覆(PL)对引线元件表面安装部分的每个通孔11和通孔焊盘执行表面处理时的焊料上升状态。在图7中，参考符号d显示了缺乏焊料的缝隙部分。
在如图6所示的焊料上升状态中，焊料40被充分地折回(填充)到通孔11中，通过令人满意的焊料上升，提供有引线的电子元件20的引线21各自被焊料40坚固地键合/固定。因此，当装置上安装了该电路衬底时，该电路能够充分地承受任何的振动、冲击等，在较长时期内能够维持稳定的电路操作，并能够提供高可靠的电子装置。在如图7所示的焊料上升状态中，焊料40没有充分地折回(填充)通孔11中，在通孔11中产生了缺乏焊料的缝隙部分(d)，该结构容易受到外力、振动等损坏。尤其是在诸如个人计算机、PDA和便携式计算机的小尺寸电子装置中，如图8所示，在许多情况下都会安装连接器元件，该连接器元件中外力被施加到衬底或类似物的外围部分。当本发明的具体实施方式
被用于元件安装部分时，能够提供高可靠的能充分承受诸如振动和碰撞等外力的设备。应当注意，图8给出了IEEE1394连接器61的安装示例，该连接器61包括多个引线(TP1、TP2...)作为目标的电子元件。
在第一具体实施方式
中，给出了引线元件安装部分101至105的通孔11经过无电的镍-金镀覆的表面处理的示例。然而，例如，图9所示的电解的镍-金镀覆方法可取代图2所示的表面处理过程，用于使引线元件安装部分的每个通孔11经过表面处理。
在电解的镍-金镀覆方法的表面处理中，如图3所示，“表面安装元件的焊接强度”、“表面平整度”和“在前后表面上两次回流之后焊料在通孔中的上升特性”是令人满意的。与第一具体实施方式
相比能够进一步提高表面安装元件30的焊接强度，但是必须在引线元件安装部分的每个通孔11中设置用于镀覆的电极(用于镀覆的引出线)。因此，在镀覆之后还需要诸如电极切除的后处理。
如上详细说明，依照本发明的具体实施方式
，能够实现高可靠的电子装置，其在提供有引线的电子元件的引线被插入并焊接到通孔的情况下提高了焊料上升，并且该装置能够充分地承受诸如振动和冲击的外部应力。
本领域技术人员将很容易想到其它的优点和修改。因此，本发明在其较宽的方面并不限于此处显示和说明的具体细节和典型的具体实施方式
。因此，在不脱离权利要求及其等价物所限定的通常发明概念的实质或范围的情况下，可实施各种修改。
权利要求
1.一种印刷线路板，其特征在于包括其上安装表面安装元件的焊盘(13)；和向其中插入提供有引线的电子元件的引线的通孔(11)，其中执行表面处理，对通孔应用镍-金镀覆，从而使用水溶性预涂熔剂覆盖焊盘。
2.如权利要求1所述的印刷线路板，其特征在于通过使用水溶性预涂熔剂在电路衬底的两个表面上执行表面处理，在该印刷线路板中，表面安装元件安装在其两个表面上，以及使用通孔将提供有引线的电子元件安装在其至少一个表面上。
3.如权利要求1所述的印刷线路板，其特征在于所述镍-金镀覆是电解的镍-金镀覆或无电的镍-金镀覆。
4.一种电子元件安装方法，其特征在于包括采用镍-金镀覆设置在引线元件安装部分中的通孔，在该引线元件安装部分上将安装提供有引线的电子元件；采用水溶性预涂熔剂覆盖设置在将安装表面安装元件的表面安装部分上的焊盘，以使印刷线路板经历表面处理；在印刷线路板的表面安装部分上安装表面安装元件；和将提供有引线的电子元件的引线插入到印刷线路板的通孔中，以便在安装表面安装元件之后，在引线元件安装部分上安装提供有引线的电子元件，其中在印刷线路板上安装表面安装元件和提供有引线的电子元件。
5.如权利要求4所述的电子元件安装方法，其特征在于所述安装包括在印刷线路板的一个表面上安装表面安装元件；和在印刷线路板的另一表面上安装表面安装元件。
6.如权利要求4所述的电子元件安装方法，其特征在于所述镀覆包括对连接到引出线的通孔部分应用电解的镍-金镀覆，从而进行镀覆；和采用水溶性预涂熔剂覆盖表面安装部分。
7.一种电子装置，其特征在于包括含有通孔的衬底，在所述通孔中将插入和焊接电子元件的引线并采用镍-金镀覆，所述引线设置在外部应力所作用的电子元件的安装部分上；和安装在衬底上的电子元件，其引线被插入并焊接到设置在衬底上的通孔中。
8.如权利要求7所述的电子装置，当其上将安装表面安装元件的衬底的表面安装部分经过水溶性预涂熔剂的表面处理时，表面安装元件被安装在表面安装部分上。
9.如权利要求8所述的电子装置，其特征在于所述表面安装元件被设置在衬底的两个表面上。
全文摘要
一种印刷线路板包括其上安装表面安装元件的焊盘，和其中插入提供有引线的电子元件的引线的通孔，执行表面处理，对通孔应用镍－金镀覆，以使用水溶性预涂熔剂覆盖焊盘。
文档编号H05K3/28GK1578590SQ20041006212
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月2日 优先权日2003年7月2日
发明者八甫谷明彦 申请人:株式会社东芝