[发明专利]提升无铅工艺合格率的印刷电路板及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种印刷电路板及工艺，特别涉及一种提升无铅工艺合格率的印刷电路板及其制造工艺。 

背景技术

表面粘着技术(Surface Mount Technology；SMT)主要应用于印刷电路板(Printed Circuit Board；PCB)上的电子元件粘着过程。 

电子元件依外型包装方式可分成通孔元件(Plated Through HoleComponent；PTHC)以及表面粘着元件(Surface Mount Device；SMD)两大类。通孔元件具有接脚，当放置在电路板正面时，电路板有对应的插孔从而允许接脚通过，一旦经过锡炉时会将接脚上锡固定于电路板背面；至于表面粘着元件则是在平面的接脚处涂上锡膏，配合电路板上电路大小位置，经加热锡膏熔化后接脚即固定于电路板上。 

以表面粘着元件为例，不同工艺设备依序区分为点胶机、锡膏印刷机、零件取置机及回焊炉，各部分通常会以传输带连结；点胶机在置放表面粘着元件的位置点胶，以便暂时固定在制造过程中不掉落；接着，锡膏印刷机会对准元件要被焊接的接脚印刷锡膏，再让零件取置机自动将表面粘着元件放置在正确焊接位置；最后，经回焊炉加热后使得锡膏熔化，表面粘着元件就完成焊接固定于电路板上。 

其中印刷电路板的表面处理之一如喷锡(Hot Air Solder Leveling；简称HASL)处理所使用的是锡铅(Sn/Pb的组成比例为63/37)焊料，为满足欧盟的“有害物质使用限制指令”(简称ROHS)规范禁用含铅产品的要求，势必停止使用有铅的喷锡而改采不含铅的表面处理如有机焊料保焊剂(Organic Solder Preservative；简称OSP)、化银(Immersion Sliver；简称ImAg)、化镍金(Electroless Nickle Immersion Gold简称ENIG)、化锡(ImmersionTin；简称Im Sn)、无铅喷锡(Lead Free Hot Air Solder Leveling；简称Pb Free)  等。 

另外，回焊炉(RE-FLOW)处理所使用的也属锡铅(Sn/Pb的组成比例为63/37)焊料，也为满足欧盟的「有害物质使用限制指令」规范禁用含铅产品的要求，势必停止使用锡铅焊料而改采不含铅的锡膏。 

参阅图1，一般印刷电路板9具有基材93，基材93具有多个焊盘(PAD)931及多个导线932，且在基材93表面具有覆盖于多个导线932上的防焊层930，若电子元件接脚92以无铅锡膏(Lead-Free Solder)91粘着于焊盘931上，则由于无铅锡膏91的特性，导致了产品合格率不佳，其原因包括： 

1.无铅锡膏91张力较大，在熔锡时不容易扩展至焊盘932的整个铜箔上，导致焊盘931靠近导线932之处在表面上形成无效吃锡区或产生裸铜或部分焊接材料停留于无效焊盘。 

2.无铅锡膏91的锡含量在熔锡后比原有含铅锡膏的锡含量少，如此也将导致相同的锡膏印刷量无法在熔锡后完全涂布于焊盘931的整个铜箔上。 

3.原含铅锡膏熔点约183℃可达高温220至225℃(温差约40℃)，而无铅锡膏91的熔点约217℃可达高温约245℃(温差约30℃)，但一般零件的封装耐温约为240至250℃，为避免零件温度过高，无法以长时间高温来达到加强无铅锡膏91熔锡扩展至焊盘931的整个铜箔的效果。 

因而，采用无铅锡膏91的问题若不经过适当处理，常见锡量不足将造成零件与铜箔间吃锡不良，导致空焊、假焊或短路等问题产生；此外，圆形焊盘与方形焊盘过近容易短路；焊盘931与导线932之间的接触点在工艺中容易因化学熔剂残留而腐蚀导致慢性断线。 

中国台湾专利文献第93134260号申请提供一种通过直接在防焊层上进行刮印的方法，使得无铅锡膏能完全覆盖在基材上的焊盘，虽然具有将防焊层覆盖基材及部分焊盘的步骤，但由其现有技术的附图(如该申请的图1A～图1E)与改良后的附图(如该申请的图2A～图2C)都显示其防焊层覆盖部分为焊盘的两侧并露出焊盘开口，可知该申请为制作类似球栅阵列(Ball GridArray；BGA)金属接点的方法，又其具有将锡膏推进至焊盘的步骤，目的在于得到表面均匀的无铅锡膏，但在实际焊接电子元件时，仍然无法避免熔锡后因为锡膏量无法完全爬锡整个焊盘的问题发生。 

发明内容

因此，本发明的目的即在提供一种提升无铅工艺合格率的印刷电路板及其制造工艺。