专利名称：焊接方法和焊合部件的制作方法
发明的
背景技术：
领域本发明涉及一种电子元件的焊接方法以及一种焊合单元，该电子元件的焊接引线端子镀有无铅的金属。
而且，本发明涉及一种印刷线路板的焊接方法，该印刷线路板在相反表面上包括要焊接的部分，该方法包括回流焊接一个表面；以及，随后流动焊接另一表面。本发明具体地涉及一种焊接方法，用于执行上述过程中的焊接操作，其中，当流动焊接时，在回流焊接部分中避免剂带脱皮现象(电路分离)的产生。
另外，本发明涉及一种采用锡-锌焊接剂(主要包含锡和锌的焊接剂)的流动焊接方法，它在焊接剂的湿润/扩散和焊接剂在电镀的通孔中湿润/上升效果方面是优秀的，即使在低温条件下。
背景技术：
(第一现有技术)作为用含铅焊接剂进行电镀的替代品，在半导体元件的引线框架表面上形成了一个钯或钯合金层。然而，与迄今使用的锡-铅焊接剂、或无铅焊接剂的潜在候选物比如基于锡-银-铜的焊接剂和基于锡-铜的焊接剂相比，钯的问题是湿润性不好。而且还存在浮脱(lift-off)问题，即焊接剂从印刷线路板的铜凸台上漂浮起来。下面将详细地描述这些现有技术和问题。
如上所述，作为用于无铅电子元件的技术，执行了在半导体元件的引线框架的表面上用电镀方法形成钯或钯合金层的方法。这是因为，相对于用蜡质材料(银蜡)或黄金制成的结合导线而言，在牢固结合过程中，钯的湿润性极高。
值得一提的是，在具有钯或钯合金层的引线框架中经常产生锈。因此，通常形成一个镍层以作为衬底。
图1为表示半导体元件的引线框架(焊接引线)的截面的示意图。为了易于看见，表示了一个相当厚的镀层。
即，在焊接引线30中，例如，引线框架材料比如铁-镍合金31的表面涂敷包括镍层32的衬底，然后再涂敷钯层33(或钯合金层)作为上层。
为了在印刷线路板上安装电子元件比如半导体元件并且用流动焊接方法切实地焊接该元件，该方法包括将该焊接引线端子插入在该印刷线路板的通孔中；在该通孔周围形成一个焊接凸台，并且使该焊接引线端子与熔化的焊接剂的喷射流接触，以焊接该元件。在这种状况下，通孔被电镀，以形成电镀的通孔，以达到高可靠性的焊接/安装。
图2是该通孔的纵向截面图，它表示半导体元件的焊接引线端子插入在印刷线路板的电镀的通孔中的情形。
具体地，焊接凸台41设置在印刷线路板40的上、下表面上，并且这些凸台41通过电镀的通孔42彼此连接。半导体装置的焊接引线端子43插入在通孔42中，并且在凸台41和电镀的通孔42以及焊接引线端子43之间构成要焊接的部分44。
在该状态下，熔化的焊接剂的喷射流从图2中的下面接触到印刷线路板40的下表面，即，在该印刷线路板的下表面上的要焊接的部分44，以执行流动焊接。
在焊接/安装过程中，有必要供给充分熔化的焊接剂到要焊接的部分44，以便获得满意的湿润性。换言之，必需满足要焊接的部分44的满意电连接和足够的机械强度/连接。而且，包括电镀的通孔42的印刷线路板40必须在通孔42中充分地填充焊接剂并且向上湿润。
在现有技术中，电子元件被焊接到印刷线路板上，为了保证焊接性能，一般要施加液态焊剂。该液态焊剂比如用沉浸、涂刷、喷雾和起泡等方法施加。用于电子工业的后期焊剂通常由主要成分构成，该成分是通过将作为基本树脂的松香与作为催化剂的胺类氢卤化物在低浓度酒精有机溶剂比如异丙醇中进行混合和溶解而获得的。
然而，由于该引线框架的温度在制造该半导体元件过程中的模结合或导线结合步骤中升高，即使钯或钯合金的结合特性极高，也会在将它焊接/安装到印刷线路板的过程中产生引线框架的焊接剂湿润性的恶化问题。即，该半导体元件的焊接引线端子的焊接剂湿润性被恶化。
图3通孔的纵向截面视图，表示了其湿润性被恶化的焊接引线端子的焊接状态。
具体地，焊接引线端子53的湿润性的恶化妨碍了焊接剂向上湿润电镀通孔52，并且设置在印刷线路板50的上表面的焊接凸台51没有充分地湿润。在迄今使用的锡-铅焊接剂，或无铅焊接剂的潜在候选物比如基于锡-银-铜的焊接剂和基于锡-铜的焊接剂中，也类似地产生这种焊接剂54的向上湿润缺陷。
另一方面，作为用于无铅焊接剂的技术，基于锡-银-铜的焊接剂是潜在候选物。该焊接剂用于制备电子元件的焊接引线端子，该电子元件受到不同的类型的电镀，并且该端子插入在镀有作为印刷线路板表面处理的潜在候选物的预先焊剂的通孔中，它们不包含铅。当基于锡-银-铜的焊接剂被用于焊接该元件时，产生了已知的称为浮脱(结合缺陷)的缺陷。即，该焊接剂从印刷线路板的铜凸台上漂浮起来。图4A、4B为在无铅焊接剂中产生的浮脱的鸟瞰图。
如上所述，熔化状态的焊接剂没有被充分地填充或湿润到电镀通孔中，或者出现了浮脱。然后，当印刷线路板安装在电子装置上而且使用时，由于施加的应力(例如温度变化、振动、加速度、印刷线路板偏斜而产生的扭曲，等等)或随时间的变化，焊接凸台即设置在印刷线路板的上下表面上的印刷电路彼此断开连接。换句话说，存在的问题是焊接剂的结合分离而且这些分离很容易出现。换言之，那些安装有印刷线路板的电子装置的可靠性被显著地降低了。
(第二现有技术)图5是一个示意图，它表示了一个焊接过程的例子，其中，采用现有技术的方法，印刷线路板60的一个表面被回流焊接，而另一表面被流动焊接。这里要说明的是，该现有技术的例子表示印刷线路板60的一个例子，印刷线路板60包括电镀通孔61，圈内的附图标记1至9表示步骤编号。
具体地，首先，在步骤1中，用于结合要被流动焊接的电子元件12(例如，SMD，比如一个芯片元件)的粘接剂63被施加，随后，在步骤2中，安装对应的电子元件12。其后，在步骤3中，在步骤1中施加的粘接剂63变硬，而电子元件12固定到凸台64(电路图形)上。
接下来，在步骤4中，印刷线路板60被颠倒，并且焊接剂65比如膏状焊接剂预先供给到凸台64上，其上设置要回流焊接的电子元件62、66的焊接端子。随后，在步骤5中，电子元件62、66比如芯片元件和QFP集成电路被安装。
其后，在步骤(6)中，用回流焊接装置进行回流焊接。具体地，在步骤4中供给的焊接剂65被加热并且熔化，在焊接端子67和凸台64之间的电子元件62、66比如芯片元件和QFP集成电路的要焊接的部分被焊接。
在完成回流焊接之后，在步骤7中，例如，在印刷线路板的回流焊接表面的一侧面上，插入类型电子元件68(以下称为插入元件)比如连接器的引线端子89插入在通孔61中。在步骤8中，采用流动焊接装置执行流动焊接。
具体地，在凸台84和在步骤3中固定在凸台64上的电子元件62之间形成的要焊接的部分，以及在包括电镀的通孔61的凸台64与在步骤7中插入在该通孔61中的插入元件68的引线端子69之间形成的要焊接的部分接触到熔化状态的锡-9锌焊接剂的喷射流。因此，焊接剂被供给到要焊接的这些部分上，并且执行焊接。
这里，在要对电子元件12或插入元件68进行流动焊接时，通常将液态焊剂施加到印刷线路板60上，以保证焊接性能。该液态焊剂比如用沉浸、涂刷、喷雾和起泡等方法施加。用于电子工业的后期焊剂通常由主要成分构成，该成分是通过将作为基本树脂的松香与作为催化剂的胺类氢卤化物在低浓度酒精有机溶剂比如异丙醇中进行混合和溶解而获得的。
通过上述的过程，象图5的步骤9那样，印刷线路板60被冷却，完成对该电路板的相对表面上的要焊接的部分的焊接，并且在SMD(电子元件12)和插入元件68的要焊接的部分上形成焊接剂的剂带600。
在这种情况下，如果设置在印刷线路板60的一个表面的凸台64经由通孔61连接到设置在另一表面的凸台64，在流动焊接步骤8中，焊接剂65需要向上湿润电镀通孔61的内部并且湿润整个相对的凸台64。而且，如果插入元件68的引线端子69插入在电镀通孔61中，如步骤9所示，焊接剂65需要湿润整个相对的凸台64，以形成剂带600。
在将印刷线路板60安装到电子装置上时，这就避免了电镀通孔61破裂，并且避免由于应力比如热应力、加速度和振动导致的电路分离。因此，避免了该电子装置通过由印刷线路板60操作的可靠性的损坏。
而且，最重要的是，避免了在步骤6中回流焊接的部分的焊接剂在流动焊接的步骤8中被再次熔化。即，在流动焊接时焊接剂喷射流接触到印刷线路板60，由于来自焊接剂喷射流的热传导，回流焊接部分的温度升高。
在流动焊接期间，当回流焊接部分的焊接剂被再次熔化时，回流焊接的电子元件62的位置被移动，并且产生焊接剂缺陷。极端地，电子元件62被分离并且离开构成要焊接的部分的凸台64，并且导致电路功能上的缺陷。即使进行简单的再熔化，也会出现焊接剂的湿润缺陷，并且焊接剂的强度下降。
为了解决该问题，提出了不同的焊接方法。
例如，在日本专利公开号(JP-A)2001-358456(以下称为专利文件1)中描述的例子。即，在该现有技术例子中，使用了基于锡-银-铋的无铅焊接剂和基于锡-锌-铋的无铅焊接剂。在该技术中，″允许每个焊接剂的熔化范围移动，因此抑制了元件的松开或连接强度的下降，在流动焊接时，该元件是由第二表面回流或第一表面回流连接的″(参见专利文件1的现有技术例子的段落 )。在该现有技术例子公开的技术中，铋主要用作熔点调正剂，并且焊接剂中铋的含量被控制，以调整焊接剂的熔化范围。然而，当使用包含铋的焊接剂时，要焊接的部分的焊接剂容易变脆。存在的问题是对于施加给要焊接的部分的周期应力，焊接剂的强度很容易迅速下降。换言之，即没有韧性。
另外，在现有技术例子中，描述了″按照元件的类型，元件与焊接剂一起从基底上的电极处脱皮的现象″(参见现有技术例子的段落 )。然而，没有阐明出现该现象的机理。因此，理论上没有适当的技术来解决该问题。即，在该技术中，如果可能的话，在无铅焊接剂中包括铋，因此强迫熔点下降，在流动焊接过程中温度升高的影响被最小化。
本发明人注意到″元件与焊接剂一起从基底上的电极处脱皮的现象″，即从凸台的剂带脱皮现象只是在电子元件涂敷有锡-铅焊接剂或包括例如电镀的焊接端子的情况下在利用基于锡-银-x(其它元素)的无铅焊接剂焊接时才会出现，并且用一台电子显微镜观察了该脱皮的部分。结果，在该脱皮部分认出了铅的断裂。具体地，阐明了这样的观点，即在凸台和剂带的界面中形成了锡-银-铅的微小三质共熔合金成分，并且该熔点低到178℃(参见Kazuhiko Tanabe、Yu Saito等人在第15届电子学装备学术演讲通用论文汇集文件的″ExperimentalConsideration conceming SMT Fillet Peel ofLead-Free Solder″)。
图6是一个要焊接的部分的端表面的示意图，表示了剂带脱皮现象，图6A是普通焊接状态的示意图，图6B是表示脱皮的剂带600的状态的示意图。在该图中，脱皮部分70被夸大表示了，以便于看见。因此，剂带脱皮现象是以脱皮方式在凸台64和焊接剂的接触面诈产生的。
值得一提的是，在上述的现有技术例子中，″基于三种元素的焊接剂比如基于锡-银-铋和锡-锌-铋的焊接剂以特写方式注明无铅焊接剂合金的潜在候选物，来替代基于锡-铅的焊接剂″。″锡-9％重量百分比的锌(熔点199℃)具有基本上适当的熔点，但是在环境中进行焊接时该焊接剂表面被明显地氧化，并且该焊接剂不容易使用″(参见第一现有技术例子的段落 )。这有点接近本发明范围的边界点。
具体地，在整理现有技术例子时，还没有建立采用锡-9锌焊接剂(锡-9％重量百分比的锌焊接剂以下，在元素之前的数字表示百分比重量)对印刷线路板进行流动焊接的技术。采用锡-9锌焊接剂的印刷线路板的流动焊接技术随后发表在日本专利公开号(JP-A)2001-293559(作为专利文件2)中，并且已知该技术的确立。
(第三现有技术)铅的毒性扩散到自然环境并且影响到人体是人们关注的问题，并且电子装置和印刷线路板的焊接已经采用无铅焊接剂进行焊接了，其中不使用铅。然而，目前最多使用的无铅焊接剂是熔点高达大约220℃的无铅焊接剂。最佳的焊接温度比迄今已经使用的锡-铅焊接剂的焊接温度(大约240℃至250℃)高大约10℃至15℃，即在大约250℃至255℃范围内。
为了流动焊接其上安装电子元件的印刷线路板，即要焊接的工件，一个热应力施加到该印刷线路板和电子元件上。具体地，有必要将要焊接的部分即印刷线路板的要焊接的表面与熔化状态的焊接剂接触，以焊接该部分。
而且，目前使用的具有高熔点的无铅焊接剂的热应力比以前的大，因此会出现电子装置的寿命比以前的要短。作为一个对策，开发工作用于增强电子元件的热阻抗以及利用低温焊接剂实现流动焊接。
热应力对电子元件的寿命有较大的影响。具体地，当利用低温焊接剂执行流动焊接时，可以实现长寿命的电子装置。另外，如果采用其最佳焊接温度低于迄今使用的锡-铅焊接剂的焊接温度的焊接剂，电子装置的寿命可以比以前的长。
如上所述，在流动焊接期间焊接剂的温度表现为可靠性的不同，从电子装置来看不能明显地判断出它们。因此，在向用户供给高可靠性的电子元件时，作为一个重要的指标，应采用具有低的最佳焊接温度的焊接剂的流动焊接技术。
锡-锌焊接剂的熔点(例如，锡-9锌焊接剂的熔点)为大约199℃，低于其它的无铅焊接剂的熔点(例如，大约220℃)。优点是在流动焊接期间施加到印刷线路板或电子元件上的热应力可以被减少。然而，采用锡-锌焊接剂对印刷线路板进行流动焊接被认为是不可能的，因为焊接性能比如湿润性不好。
在日本专利申请号2002-4185中，本发明人已经申请的一个专利，该技术包括对印刷线路板的要焊接的凸台或电镀通孔用锡-锌焊接剂进行平整处理比如热空气平整(HAL)处理，以在该电路板的表面上形成一个以锡和锌为主要成分的焊接剂层。因此，可以对在其焊接引线端子的表面上形成有钯或钯合金层的电子元件进行焊接，具有极高的湿润性，并且要焊接部分的连接可靠性也很高。
因此，有可能利用其温度类似于或低于常规温度的焊接剂进行流动焊接。钯或钯合金层已经被用于替代迄今广泛使用的锡-锌焊接剂层的无铅单元。
这里，值得一提的是，该HAL处理是这样一个处理，包括将印刷线路板沉浸在熔化状态的焊接剂或金属中；其后，将该印刷线路板拉出熔化状态的焊接剂；以及，将空气或惰性气体喷雾到该电路板上，以弄平该电路板。
对于其上安装大量不同的电子元件的印刷线路板，它包括大量的要焊接的部分，为了集中地流动焊接各个要焊接的部分，要控制影响焊接剂的焊接性能比如湿润性和向上湿润特性的因素。因此，可以忽略其它次要因素地焊接性能的影响。这就增强和统一了大量的要焊接的部分的焊接质量。另外，必需增强和稳定大量生产的印刷线路板的焊接质量。
因此，在采用锡-锌焊接剂的流动焊接方法中，为了增强锡-锌焊接剂在印刷线路板中的要焊接的凸台和电镀通孔中的湿润性和向上湿润特性，本发明人已经规定了印刷线路板中的主要因素。要阐明流动焊接方法的条件被认为是一个技术难题，该方法中采用锡-锌焊接剂，具有稳定的焊接质量，并且该流动焊接方法已经开发出来。
发明内容
因此，本发明的一个目的是供给一种焊接方法，其中，焊接/安装有可能获得极高的焊接湿润性，并且焊合部件有可能获得极高的湿润性，以解决第二现有技术的难题。
而且，本发明的另一目的是实现整个可靠性极高的印刷线路板，包括一种半导体元件的包装技术，并且因此实现具有高可靠性的电子装置，作为整个装置它包括该电子元件(第一目的)。
另外，本发明也考虑到第二现有技术的问题，并且其目的是要在使用无铅焊接剂期间可靠地避免凸台脱皮，并且使焊接质量和可靠性极高的印刷线路板的焊接/包装成为可能。
另外，本发明考虑到第三现有技术的问题，并且其目的是供给一种流动焊接方法，它采用锡-锌焊接剂，其中，规定了印刷线路板的状态，即焊接剂在要焊接的部分的湿润性极高，并且焊接剂在电镀通孔中的向上湿润效果极好，并目因此使用低温焊接剂，以使得焊接质量和可靠性都极高的印刷线路板的焊接/包装成为可能(第三目的)。
(本发明的第一方面)为了实现第一目的，按照本发明，供给有一种焊接电子元件的焊接方法，该电子元件包括在其表面上形成的钯或钯合金层并且包括一个插入到印刷线路板上的焊接引线端子，该印刷线路板包括焊接凸台和电镀的通孔，该方法包括以下步骤用HAL处理在凸台和通孔的表面上形成包含作为主要成分的锡和锌的焊接剂层；将该引线端子插入并且安装在该通孔中；将印刷线路板与包含锡和锌为主要成分的焊接剂的喷射流接触；并且因此将焊接剂供给到凸台和通孔上。
这里，如上所述，这里的HAL处理是用于喷雾热空气到基底上的处理，该衬底浸在一种熔化的焊接剂的液体中，以弄平该基底，其方法是用焊接剂涂布基底，并将电子元件焊接在该涂层上，以增强电子电路基底中的焊接性能。
在此状况下，当印刷线路板接触到焊接剂的喷射流时，该焊接剂湿润引线端子，并且焊接剂经由通孔的内部向上到达凸台的上表面并湿润它。
这里，在用该焊接剂焊接引线端子所用的焊剂最好包含松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
此外，按照本发明，供给了一种焊接方法，用于按需要焊接包括已电镀的焊接引线端子的电子元件到印刷线路板上，该印刷线路板包括电镀通孔，该方法包括以下步骤用HAL处理在通孔的表面上形成包括锡和锌为主要成分的焊接剂层；将该引线端子插入并且安装在该通孔中；将印刷线路板与包含锡和锌为主要成分的焊接剂的喷射流接触；并因此将焊接剂供给到通孔，以减少或避免浮脱。
在此状况下，当印刷线路板接触到焊接剂的喷射流时，该焊接剂湿润引线端子，并且焊接剂经由通孔的内部向上到达凸台的上表面并湿润它。
这里，在用该焊接剂焊接引线端子时所用的焊剂最好包含松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
此外，按照本发明，供给了一种焊合部件，用于将半导体元件焊接到印刷线路板上。该半导体元件包括通过在焊接引线端子的表面上形成钯或钯合金层而获得的焊接引线端子，该印刷线路板包括由铜形成的焊接凸台或焊接通孔，并且该半导体元件经由包含锡和锌为主要成分的焊接剂层连接到该凸台或通孔。
这里，该半导体元件例如包括一个引线框架。
另外，在用该焊接剂焊接引线端子时所用的焊剂最好包含松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
另外，按照本发明，供给了一种焊合部件，用于将电子元件焊接到印刷线路板上。该电子元件包括按需要电镀的焊接引线端子，该印刷线路板包括一个焊接通孔，该焊接通孔包括在该孔的表面上用HAL处理形成的第一焊接剂层，第一焊接剂层包含锡和锌作为主要成分。该引线端子插入在通孔中并且被安装，并且包括第二焊接剂层，第二焊接剂层主要地包含锡和锌作为主要成分，它们是通过将印刷线路板与包含锡和锌为主要成分的焊接剂的喷射流接触而形成的。该电子元件经由第二焊接剂层连接到该通孔。
在此结构情况下，通过第二焊接剂层执行连接，从而减少或避免浮脱。
此外，在用该焊接剂焊接引线端子时所用的焊剂最好包含松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
按照本发明的焊接方法和焊合部件，其特征在于相对于钯或钯合金，湿润性极高的焊接剂可用于在焊接凸台和由铜形成的通孔之间形成优秀的焊接状态。
(1)即，供给了一种焊接方法，其包括将电子元件的焊接引线端子插入并安装在印刷线路板的通孔中，该电子元件包括在其表面上形成的钯或钯合金层，该印刷线路板包括焊接凸台和电镀通孔，并且其中，在焊接凸台和电镀通孔表面上由HAL处理形成以锡和锌为主要成分的焊接剂层；将印刷线路板与包含锡和锌为主要成分的焊接剂的喷射流接触；并且，因此，将焊接剂供给到焊接凸台和电镀通孔，以焊接该电子元件。
对于那些包含作为主要成分的锡和锌的焊接剂，钯和钯合金表示一种了满意的湿润性。此外，通过HAL处理在焊接凸台和由铜制成的电镀通孔的表面上形成以锡和锌为主要成分的锡-锌焊接剂层，并且它们被充分湿润。
因此，其上形成了包含锡和锌为主要成分的焊接剂层的焊接凸台和电镀通孔，电镀通孔以及电子元件的焊接引线端子接触到包含锡和锌为主要成分的焊接剂的喷射流，该焊接引线端子插入在通孔中且包括在其端子表面上形成的钯或钯合金层。然后，该焊接剂将焊接引线端子湿润，而且向上深入到该电镀通孔的内部，这样可以获得湿润性极高的满意的焊接状态。
(2)另外，供给了一种焊合部件，用于将半导体元件经由包含锡和锌为主要成分的焊接剂而连接到印刷线路板的焊接凸台或铜制的焊接通孔中，该半导体元件包括引线框架，其中，在该半导体元件的焊接引线端子的表面上形成一个钯或钯合金层。
以锡和锌为主要成分的焊接剂具有合适的硬度和优良的伸张度特性。例如，在125℃时，包含锡和37％重量百分比的铅的常规焊接剂所表示出的高温伸张度为66％，包含锡和9％重量百分比的锌的焊接剂所表示出的高温伸张度为相等值或更大一点即67％，而包含锡3％银和0.5％铜重量百分比的焊接剂所表示出的高温伸张度只有12％。即，使用包含锡和锌为主要成分的焊接剂进行的连接，可以获得坚韧的焊合部件。
此外，相对于钯或钯合金以及铜，包含锡和锌为主要成分的焊接剂具有极高的湿润性。
(3)另外，已经发现在液体组合物中使用松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂，因此获得了更满意的焊接剂的湿润性。本发明已经完成。
因此，按照本发明的焊合部件，在高可靠性的无铅半导体元件中，焊接剂连接是牢固的，其中，在所述半导体元件的引线框架的电镀以及在将该无铅半导体元件焊接/安装到印刷线路板过程中使用了钯。不仅机械连接而且电连接都是优良的。通过在将这些电子元件焊接/安装到印刷线路板过程中的该焊合部件，可以实现可靠性极高的电子装置。
(本发明的第二方面)为了达到第二目的，按照本发明，供给了一种焊接方法，用于在印刷线路板上已经要焊接的部分的相对表面上进行焊接，包括以下步骤用至少包含锡、银和铜的无铅焊接剂将电子元件回流焊接到印刷线路板的一个表面上；随后，通过使锡-9锌焊接剂在220℃至230℃的温度范围内，控制在印刷线路板的另一表面上形成的要焊接的部分的焊接；将回流焊接的要焊接的部分的温度保持在178℃或更低，以执行流动焊接。
这里，电子元件包括涂敷有锡-铅焊接剂的焊接端子。
另外，在印刷线路板上形成有电镀通孔，而且用锡-锌焊接剂对该印刷线路板进行了HAL处理。这里，如上所述，这里的HAL处理是用于喷雾热气体(空气)到基底上的处理，该基底浸在一种熔化的焊接性能剂的床中，以弄平该基底，其方法是用焊接剂涂布基底，并将电子元件焊接在该涂层上，以增强电子电路基底中的焊接性能。
此外，在流动焊接中所用的焊剂最好包含松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
在这种情况下，焊接剂不包含铋。
本发明的焊接方法，其特征在于执行流动焊接，从而避免在回流焊接表面上要焊接的部分的温度超过178℃，即锡-银-铅的三质共熔合金的熔点。
(1)具体地，供给了一种焊接方法，其包括使用至少包含锡、银、铜的无铅焊接剂，将包括涂敷有锡-铅焊接剂的焊接端子的电子元件回流焊接到印刷线路板的一个表面上；随后，通过使锡-9锌焊接剂在220℃至230℃的温度范围内，控制在印刷线路板的另一表面上形成的要焊接的部分的焊接；将回流焊接的要焊接的部分的温度保持在178℃或更低，以执行流动焊接。
当为了执行该流动焊接而将锡-9锌焊接剂的温度控制在220℃至230℃范围内时，回流焊接的要焊接的部分的温度维持在178℃或更低，即锡-银-铅的三质共熔合金的熔点。
因此，在剂带和凸台的界面上形成的、微小尺寸的锡-银-铅三质共熔合金不会被熔化，并且解决了剂带脱皮现象。
此外，由于使用了没有包含铋的无铅焊接剂，要焊接的部分的焊接剂没有变脆。
(2)另外，在上述焊接方法(1)中，当使用包括电镀的通孔的印刷线路板时，使用由锡-锌焊接剂进行HAL处理的印刷线路板。
当使用由锡-锌焊接剂进行HAL处理的印刷线路板时，在使用锡-9锌焊接剂的流动焊接期间，该锡-9锌焊接剂可以很容易向上湿润电镀通孔，而且锡-9锌焊接剂不仅在流动焊接表面的凸台上而且在流动焊接表面的凸台上湿润/扩散。因此，完成的焊接具有极高的焊接质量。
(3)在流动焊接中所用的焊剂最好包含松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。当松香的丙烯酸加合物以及包括肌氨酸组织的催化剂被用于液体混合物时，在使用锡-9锌焊接剂的流动焊接期间，该液体混合物可以很容易向上湿润通孔，而且完成的焊接具有极高的焊接质量。
具体地，按照本发明，在该印刷线路板的相对表面上的要焊接的部分，在一个表面侧用回流焊接方法进行焊接，在另一表面侧则用流动焊接方法进行焊接。即使当用回流焊接在要焊接的部分的界面中形成锡-银-铅的微小三质共熔合金时，不包含铋的无铅焊接剂可用于对另一表面进行流动焊接，而不超过锡-银-铅三质共熔合金的熔点。由于建立了此焊接方法，的确避免了由于使用无铅焊接剂而引起的凸台脱皮现象，并且有可能对印刷线路板实现焊接质量和可靠性都极高的的焊接/安装。
(本发明的第三方面)为了达到第三目的，按照本发明，供给了一种流动焊接方法，用于将安装电子元件的印刷线路板与以锡和锌为主要成分的焊接剂即锡-锌焊接剂的喷射流接触，以进行焊接，该方法包括以下步骤预先在该印刷线路板的要焊接的凸台和电镀通孔的表面上形成一个不含铋和铅的富锡焊接剂层或者一个锡层；此后，安装电子元件；并且，随后将该印刷线路板与该锡-锌焊接剂的喷射流接触，以焊接该电路板。
具体地，在该印刷线路板的要焊接的凸台和电镀通孔的表面上形成了富锡焊接剂层或锡层，因此增强了该锡-锌焊接剂的湿润性或在该电镀通孔中的向上湿润特性，并且获得了满意的焊接质量。
值得一提的是没有使用包含铋的富锡焊接剂。这是因为避免了焊接剂在焊接之后变脆，以及包含锡和锌为主要成分的焊接剂具有极高的韧性。当然，该无铅焊接剂没有使用铅。
在上述的流动焊接方法中使用的不含铋和铅的富锡焊接剂是下列之一包含锡、银和铜为主要成分的焊接剂即基于锡-银-铜的焊接剂，包含锡和银为主要成分的焊接剂即基于锡-银的焊接剂，以及以锡和铜为主要成分的焊接剂即基于锡-铜的焊接剂。该焊接剂具有90％或更多重量百分比的锡。
具体地，当使用基于锡-银-铜的焊接剂、基于锡-银的焊接剂或基于锡-铜的焊接剂时，而且锡的含量为90％重量百分比或更多，在要焊接的凸台中获得了满意的锡-锌焊接剂湿润扩散特性。此外，在该电镀通孔中获得了锡-锌焊接剂的满意的湿润扩散和湿润效果。
另外，由于广泛地使用基于锡-银-铜的焊接剂、基于锡-银的焊接剂和基于锡-铜的焊接剂作为无铅焊接剂，现有的平整装置可容易地在该印刷线路板的要焊接的凸台和电镀通孔上形成凸台。
在流动焊接方法中，在要安装在印刷线路板上的电子元件的焊接端子的表面上形成了一个钯或钯合金层。
换言之，对于锡-锌焊接剂，在该焊接端子表面上的钯或钯合金层展现出了极高的湿润性。此外，在该印刷线路板的要焊接的凸台和电镀通孔上形成的富锡焊接剂层或锡层也具有极高的锡-锌焊接剂湿润扩散或向上湿润特性。因此，获得具有极高的焊接质量的印刷线路板。
在该流动焊接方法中，要安装在该印刷线路板上的电子元件包括引线端子，在该引线端子表面上形成钯或钯合金层，并且该引线端子插入在该电镀通孔中并且被安装。
在该流动焊接方法中，在电镀通孔的内壁上沉积了富锡焊接剂层或锡层，并且在插到该电镀通孔中的电子元件的引线端子表面上形成钯或钯合金层。因此，相对于该电子元件的引线端子和该电镀通孔内壁，该锡-锌焊接剂也表示出了极高的湿润性。在与锡-锌焊接剂的喷射流接触之时，该锡-锌焊接剂快速地向上湿润该电镀通孔，并且可以完成满意的焊接。
在该流动焊接方法中，该锡-锌焊接剂的喷射流的温度在220℃至250℃范围内。
为了使其它的无铅焊接剂或现有技术的锡-铅焊接剂获得满意的湿润性，执行流动焊接操作的温度必需要比熔点高40℃或更多。然而，在温度比熔点高20℃或更多的温度上，该锡-锌焊接剂可以获得满意的湿润性和向上湿润特性。因此，即使当该焊接剂的喷射流的温度低到大约220℃时，也可获得满意的湿润性。此外，在220℃以上，温度的变化几乎不影响湿润性的改善。
因此，在220℃至250℃的范围内，它比现有技术的焊接剂的温度范围低，可以获得满意的焊接操作。
在流动焊接中所用的焊剂最好包含松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
因此，该焊剂的热阻抗增强了，因此可以增强持续的湿润性。在印刷线路板与锡-锌焊接剂的喷射流接触中，锡-锌焊接剂在要焊接的凸台中的湿润扩散效果和在电镀通孔的向上湿润效果得到了保证。
图1是一个半导体元件的引线框架的剖视图；图2是一个剖视图，表示一个半导体元件的引线端子插入在包括电镀通孔的印刷线路板中；图3是一个剖视图，表示一个半导体引出的焊接引线端子的焊接状态；图4是一个鸟瞰图，表示在无铅焊接剂中产生的浮脱；图5是一个焊接过程的示意图，表示本发明的常规焊接方法；图6表示要焊接的部分的端表面，用于表示剂带脱皮现象，图6A是一个普通焊接状态的示意图，而图6B是表示剂带600的脱皮状态的示意图，以夸大的方式表示了脱皮部分，以便容易看见；图7是一个纵向截面视图，表示实现本发明的焊接方法的焊接装置的一个例子；图8是一个示意图，表示在不同的焊接剂和电镀方法情况下焊接性能的比较结果；图9是一个示意图，表示锡-铅中的浮脱与凸台脱皮出现比率之间的关系；图10是一个示意图，表示镀金时的浮脱与凸台脱皮出现比率之间的关系；图11是一个示意图，表示镀镍/钯时的浮脱与凸台脱皮出现比率之间的关系；图12是一个焊接过程的示意图，它们实现了本发明的焊接方法；图13是一个侧面的剖视图，即，表示回流焊接装置的一个例子的纵向截面视图；图14是一个示意图，表示流动焊接装置的一个构造例子；图15A、15B为表格，表示剂带脱皮现象出现状态的证实结果；图15A表示焊接剂的类型、电子元件的电镀类型、以及出现脱皮现象的焊接过程的分析结果；图15B表示要焊接的部分的温度的测量结果，在流动焊接过程中完全用回流焊接剂焊接；而图15C是一个示意图，表示在流动焊接之前将一个用于抑制热传导的热绝缘带接附到要流动焊接的表面上，该表面与具有QFP集成电路且被回流焊接的表面相反；图16表示了一些表格，其中表示利用本发明的焊接方法情况下剂带脱皮现象存在/不存在的核查结果； 图16A是一个表格，集中地表示用于回流焊接的焊接剂类型、电子元件的电镀类型、以及在流动焊接中使用的锡-9锌焊接剂的温度等因素，以及剂带脱皮现象的存在/不存在；而图16B是一个表格，比较了在流动焊接期间各部分的温度，在焊接中使用了该类型的焊接剂和合适焊接剂温度；图17是一个实现本发明的流动焊接方法的过程的示意图；图18是一个纵向截面视图，表示该流动焊接装置的一个例子；图19是印刷的焊接剂的体积所扩散的焊接剂高度(H)和直径(D)的示意图，该焊接剂被认为是一个球，它们是在依照JIS-Z-3184标准的扩散比率测试中测试的。
图20是一个示意图/表格，集中地表示符合JIS-Z-3184标准所做的焊接剂的扩散比率测试的结果；图21为一个图/表，表示由印刷线路板的锡-锌焊接剂进行的流动焊接的结果，该印刷线路板受到各种不同的平整处理；以及图22是一个示意图/表格，表示采用焊剂的实例和相比较的实例的焊接剂评估结果。
具体实施例方式
第一实施例下面将参考附图对按照本发明的第一实施例的焊接方法和焊合元件进行详细描述。
首先，参考图7描述焊接装置的构造。图7是表示该焊接装置的一个实例的纵向截面视图，该焊接装置实现本发明的焊接方法。值得一提的是氮气供给系统用符号表示。
最初，通过HAL处理将印刷线路板的凸台和通孔涂敷一层锡-锌焊接剂(锡-9％重量百分比的锌焊接剂)。在印刷线路板上(通过锡-锌焊接剂)进行HAL处理的方法是已知的，因此在附图中将其省略。例如，进行HAL处理的方法描述在日本专利公开号(JP-A)2001-168513中。
如上所述，这里的HAL处理比如是用于喷雾热空气到衬底上的处理，该衬底浸在一种熔化的焊接剂的槽中，以弄平该衬底，其方法是用焊接剂涂布衬底，并将电子元件焊接到该涂层上，以增强电子电路衬底中的焊接性能。
随后将包括镀有钯或钯合金的焊接引线端子的电子元件(例如具有引线端子类型的焊接端子的半导体元件)插入在印刷线路板的通孔中并且安装好(参见图2)，这样一个要焊接的工件就形成了。
另一方面，对于该印刷线路板，其上安装包括要焊接的工件即镀有钯的焊接引线端子的电子元件，像通常一样在通过焊剂施加装置(图中未示)将焊剂施加到一个表面上之后，由图7所示的焊接装置100进行焊接。
图7所示的焊接装置100构造成在惰性气体即具有低浓度氧的氮气的环境中进行焊接操作。
具体地，用于输送要焊接的工件即印刷线路板101的输送器由用于仰角度输送(仰角θ1)的第一输送器102和用于倾角度输送(倾角θ2)的第二输送器103构成。设置一个通道形腔室104以覆盖这些输送器。
如图7所示，该通道形腔室104的纵向截面为倒V形状，输入端口105和输出端口106构造成离水平平面具有相同高度。由于输入端口105的高度构造成与输出端口106的高度相同，因此就很容易将焊接装置100连接到另一装置上并且在线使用该装置。而且，最重要的是容易使该腔室中的环境保持比腔室104外部的环境温度更高的温度，并且可以形成成分(即氧浓度)稳定的的环境。
第一和第二输送器102、103包括保持爪，用于保持印刷线路板101的相对侧端，并且每个输送器都包括设置在相对侧端上的两个输送器框架，它们彼此平行。另外，一个输送器框架通常构造成在印刷线路板101的宽度方向上是可移动的/可调整的，因此可以保持具有不同宽度的印刷线路板101。箭头A表示了印刷线路板101的输送方向。
而且，用于预先加热印刷线路板101的预热器107，以及用于执行焊接步骤的焊接罐108在通道形腔室104中沿第一输送器102设置。
预先设置用于预先加热步骤的预热器107是要加热印刷线路板101，该印刷线路板101预先被施加了焊剂，并减少了该焊剂的前置活动性，并对该印刷线路板101进行热冲击且安装电子元件。
另外，用于焊接步骤的焊接罐108包括锡-锌焊接剂109(锡-9％锌焊接剂)，它由加热器(图中未示)加热并且为熔化状态。熔化的焊接剂109通过第一泵110发送到第一喷雾嘴111，以形成第一喷射流112。而且，第二泵113发送焊接剂到第二喷雾嘴114，以形成第二喷射流115。
随后，这些喷射流112、115接触到印刷线路板101的下表面，即要焊接的表面，其上要焊接的部分44包括凸台41、通孔42和电子元件的焊接引线端子43，如图2所示。因此，熔化的焊接剂被供给到要焊接的部分44，以焊接该部分。
预热器107设置在通道形腔室104中。然而，焊接罐108如此构成，以使开口116设置在通道形腔室104中，而第一和第二喷射流112和115通过开口116定位在通道形腔室104中。利用这种结构，裙部117设置在通道形腔室104中形成的开口116中，以保持通道形腔室104的密封。裙部117陷于焊接罐108中的熔化的焊接剂中，以实现完整的密封。
另外，沿隧道的纵向即通道形腔室104中输送器的输送方向设置大量的板元件，即抑制板118。另外，设置这些抑制板118，使得板表面与输送器的输送方向成直角交叉。具体地，这些抑制板118在通道形腔室104中形成一个迷宫式封闭，并构形成避免在通道形腔室104中产生不必要的环境气流动。
如此，从通道形腔室104的上壁向下直到输送器设置这些抑制板118，并且从通道形腔室104的下壁直到输送器设置这些抑制板118。
在从输送方向看在焊接罐108之后设置的抑制板118之中设置排放端口119，用于将氮气作为惰性气体供给到通道形腔室104中，并且通过流率调节阀120和流率计121可以调整目标氮气供给流率。氮气是从爆炸型或PSA型的氮气供给装置122供给的，并通过开/关阀123、用于除去杂质的过滤器124、和用于将供应压力调整到目标压力的压力控制阀125供给到流率调节阀120。设置一个压力计126以监测压力。
针对氮气供应流率，用氧浓度计(图中未示)测量通道形腔室104中的氧浓度，比如当印刷线路板101的接触区域与熔化的焊接剂109接触时对焊接阶段的环境进行取样，并且测量取样区域的比率。对流率调节阀120进行调整，以获得标称氧浓度，并且设定流动速率。
而且，如果有必要，对于虚线所示的构造，用于氮气供应的排放端口119类似地设置在预热阶段的预热器107的附近，并且预热器107附近的环境氧浓度也可以通过氧浓度计测量。
接下来，将描述图7所示的焊接装置100的操作。
印刷线路板101包括要焊接的部分，在印刷线路板101的下表面预先施加了焊剂，即要焊接的表面通过焊接装置100的输入端口105输送，如图7所示。然后，该电路板的相对侧端由第一输送器102的保持爪保持，并且在箭头A方向以输送仰角θ1输送。
随后，例如，要焊接的部分预先在大约100度由预热器107加热。接着，印刷线路板101的下表面，即要焊接的表面被带进与第一和第二喷射流112和115接触，温度比如在大约250℃，并且熔化的焊接剂109供给到要焊接的部分，以焊接该部分。
其后，印刷线路板101在通道形腔室104的顶点处被转移到第二输送器103，输送角为输送倾角θ2，并且输送出输出端口106，以完成焊接。
该焊接操作系列是在具有低氧浓度的氮气环境下进行的。具体地，通过从用于氮气供应的排放端口119供给氮气，通道形腔室104的内部变成具有低氧浓度的氮气环境。
通过如上所述构成的这些焊接操作系列，来自包含作为主要成分的锡和锌的焊接剂的喷射流的熔化的焊接剂被供给到焊接凸台和电镀的通孔，在它们上面，形成了包含作为主要成分的锡和锌的焊接层。类似地焊接剂被供给到电子元件的焊接引线端子，它们插入到通孔中，并且在这些端子的表面上包括一个钯或钯合金层。因此，这些锡-锌焊接剂将这些焊接引线端子变湿并且使这些电镀的通孔变湿，并且焊接剂还将元件插入表面(图2和3所示的印刷线路板的上表面)上设置的凸台全部变湿，以形成一个剂带(见图3的附图标记55)。这样就可获得湿润性极高的满意的焊合元件。
换言之，相对于那些包含作为主要成分的锡和锌的焊接剂，钯和钯合金展现了满意的湿润性。在由铜形成的焊接凸台和电镀的通孔表面上，通过HAL处理，形成锡-锌焊接剂层，其中，包含作为主要成分的锡和锌的焊接剂被充分地变湿。
图8是一个示意图/表，表示了焊接剂性能的比较结果，图8A是集中表示比较结果的表。图8B是要焊接的部分的纵向截面视图，表示了一个评估标准(水平)，指示熔化的焊接剂变湿并且被填充在要焊接的部分的通孔中的程度。
要评估焊接性能，首先要确定评估标准。具体地，如图8B所示，″○″表示满意的焊接状态，其中，焊接剂向上湿润通孔22，并且在印刷线路板20的上下表面的凸台21之上形成焊接剂剂带。在印刷线路板20的下表面的凸台21上形成焊接剂带24，且焊接剂向上湿润通孔22。然而，这些焊接剂不能全部湿润印刷线路板20上面的凸台21并且没有形成剂带24。该状态由″△″表示为稍微不够的焊接状态。在印刷线路板20的下表面的凸台21上形成焊接剂带24，但是这些焊接剂没有充分地向上湿润通孔22。因此，这些焊接剂不能全部湿润印刷线路板20上面的凸台21并且没有形成剂带24。该状态由″×″表示为一个不够的焊接状态。
另一方面，要比较这些焊接性能，作为要焊接的部分的构造，为这些焊接引线端子的表面处理状态准备了三个类型。具体地，准备了镀有锡-10％重量百分比的铅的焊接剂的焊接引线端子，包含常规的铅，镀有黄金的焊接引线端子，以及包括作为衬底的镍层和在该镍层上形成的钯或钯合金层的焊接引线端子。
同时，作为印刷线路板的凸台和通孔的表面处理的状态，作为要焊接的部分的另一个组成元件，准备了四种类型。具体如一下a.其上暴露有用作为布线模式或凸台的铜的印刷线路板；b.包括铜凸台和经过用锡-37％重量百分比的铅焊接剂进行HAL处理的通孔的印刷线路板；c.包括铜凸台和用锡-9％重量百分比的锌焊接剂进行HAL-处理的通孔的印刷线路板；以及d用锡-9％重量百分比的锌焊接剂并进一步将防锈剂施加到该表面而对印刷线路板的表面进行HAL处理获得的印刷线路板。
而且，作为在焊接阶段中从喷射流供给到要焊接的部分的焊接剂的类型，准备了下列类型a.迄今使用的锡-37％重量百分比的铅焊接剂；b.作为无铅焊接剂的潜在候选物的锡-3％重量百分比的银-0.5％重量百分比的铜焊接剂；c.锡-0.7％重量百分比的铜焊接剂；以及d.锡-9％重量百分比的锌焊接剂。值得一提的是，焊接剂的温度设置为通常使用的焊接剂温度250℃。
进一步，这些焊接引线端子、印刷线路板a至d，以及焊接剂a至d的焊接性能之间的关系集中表示在图2A的表中。
具体地，对于镀有锡-37％锌焊接剂和黄金的焊接引线端子，获得了满意的焊接性能，而不管凸台和通孔以及焊接剂的表面处理的类型。然而，由于源自环境问题而引发的无铅构造的需求，锡-10％重量百分比的铅的焊接剂的电镀处理不能继续作为将来的电子元件的焊接引线端子的表面处理。而且，黄金很昂贵，因此只被用于特殊的目标，其中，成本不是问题，而且未广泛使用于一般用途的电子元件中。
另一方面，用镀有钯的焊接引线端子，其凸台和通孔被锡-9％重量百分比的锌焊接剂进行HAL处理的印刷线路板被使用，并且从锡-9％重量百分比的锌焊接剂的喷射流供给焊接剂。从中看出只有在这种情况下才获得满意的焊接性能。
即，从制造半导体元件并且焊接/安装该元件到印刷线路板的所有安装步骤系列的观点来考虑电子元件的安装可靠性，对于镀钯的导线框架，由银蜡(silverwax)产生的模片键合性能和由黄金导线产生的导线结合性能是极高的。在焊接/安装过程中，元件被安装在由锡-锌焊接剂进行HAL处理过的印刷线路板上，从锡-锌焊接剂的喷射流供给熔化的焊接剂，以焊接该元件。可以发现，在这种情况下可以形成安装最优良的元件。
随后，为比较浮脱出现比率，对电子元件焊接引线端子部分准备了三种类型的电镀处理。具体如下(1)镀有锡-10％重量百分比的铅的焊接剂的焊接引线端子，包含常规的导线；(2)包括作为衬底的镍层和在镍层的上层镀有黄金的焊接引线端子；和，(3)包括作为基础的镍层和在镍层上形成的钯或钯合金层的焊接引线端子。另一方面，作为印刷线路板的通孔的表面处理的状态，作为要焊接的部分的另一组成元件，准备了两个种类型。
具体如下a)其中在用作为布线图形的在铜上施加作为抗氧化剂的预先焊剂的印刷线路板；以及，b)其通孔被锡-9％重量百分比的锌焊接剂进行HAL-处理而且其厚度为1.6mm的印刷线路板。进一步，对于印刷线路板的通孔和凸台设计，准备了九种类型。
具体如下1)0.8mm的通孔直径，1.1mm的凸台直径；2)0.8mm的通孔直径，1.4mm的凸台直径；3)0.8mm的通孔直径，1.7mm的凸台直径；4)1.0mm的通孔直径，1.3的凸台直径；5)1.0mm的通孔直径，1.6的凸台直径；6)1.0mm的通孔直径，1.9mm的凸台直径；7)1.2mm的通孔直径，1.5mm的凸台直径；8)1.2mm的通孔直径，1.8mm的凸台直径；以及，9)1.2mm的通孔直径，2.1mm的凸台直径；
而且，作为在焊接阶段中从喷射流被供给到要焊接的部分的焊接剂的类型，准备了下列类型a)作为无铅焊接剂的潜在候选物的锡-3％重量百分比的银-0.5％重量百分比的铜焊接剂；以及，b)锡-9％重量百分比的锌焊接剂。值得一提的是焊接剂的温度设置为通常使用的焊接剂温度250℃。
在这些焊接引线端子1至3，印刷线路板a、b，和焊接剂a、b之间的浮脱出现比率的关系集中地表示在图11至13的表中。值得一提的是，在这些图中，T/H直径表示通孔直径，而“凸台直径”表示凸台直径。
具体地，如图9所示，在(1)镀有锡-10％重量百分比的铅的焊接剂，包括常规导线的焊接引线端子中，对于施加了预先焊剂的印刷线路板以及作为无铅焊接剂的潜在候选物的锡-3％重量百分比的银-0.5％重量百分比的铜焊接剂，浮脱出现比率是50％。其通孔用锡-9％重量百分比的锌焊接剂进行HAL处理的印刷线路板具有的浮脱出现比率为50％或更少。减少作用是公认的。
同时，如图11所示，，在包括作为衬底的镍层和在该镍层的上层形成的钯或钯合金层的焊接引线端子中，作为无铅焊接剂的潜在候选物的锡-3％重量百分比的银-0.5％重量百分比的铜焊接剂以及锡-9％重量百分比的锌焊接剂具有相等的浮脱出现比率即0。而且，如图10所示，对于包括作为基础的镍层和镍层的镀金的表面的焊接引线端子，在通孔和凸台直径的某些组合中，在锡-3％重量百分比的银-0.5％重量百分比的铜焊接剂情况下，浮脱的出现是识别的。然而，在锡-9％重量百分比的锌焊接剂的情况下，浮脱出现比率是零。从中看出完全避免了浮脱的出现。
同时，当与常规的锡-铅的焊接剂比较时，作为无铅焊接剂的基于锡-锌的焊接剂具有高熔点和糟糕的湿润性，因为锡和锌是主要成分。因此，当使用常规的后期焊剂时，不容易保证足够的湿润性和连接可靠性。
因此，在本发明中，从增强后期焊剂的热阻抗和增强焊接剂湿润性的角度看，选择性地使用具有更高热阻抗的松香的丙烯酸加合物，来取代作为常规后期焊剂的树脂成分的树胶松香。
按照本发明，从应该保证持续的湿润性，对于在基于锡-锌的焊接剂中使用后期焊剂为必需的性能的观点看，显然要混合催化剂，因此选择性地使用包括肌氨酸结构的催化剂，这样持续的湿润性是有可能的。在本发明中使用的松香丙烯酸加合物包括丙烯酸和松香的附加反应物或进一步受到氢化反应的松香衍生物。松香的实例包括树胶松香、木质松香、以及包含树脂酸类比如松香酸、parastrin酸、新松香酸、松脂酸、同松脂酸和脱水松香酸作为主要成分的高油松香。
包括在本发明中使用的肌氨酸结构的催化剂的实例包括油性(oleyl)肌氨酸、十二烷基肌氨酸，以及棕榈油脂肪酸肌氨酸。而且，除了上述的特定构成成分，在本发明的焊剂中也可以使用常规焊剂中使用的各种成分，比如树脂、催化剂、溶剂、抗氧化剂、去光剂、以及其它添加物。在常规焊剂中使用的树脂成分的实例包括各种松香衍生物，比如树胶松香、聚合松香、不成比例的(deproportionated)松香、与氢化合的松香，以及合成树脂，比如聚酰胺树脂和松烯树脂。
常规焊剂中使用的催化剂的实例包括胺类氢卤化物、有机酸、有机胺以及有机hailed。胺类氢卤化物的具体实例包括二乙基胺氢氯化物和环己胺氢氯化物。有机酸的具体实例包括脂肪酸、硬脂酸、以及安息香酸。有机胺的具体实例包括己基胺、二丁基胺和三乙基胺。有机卤化物的具体实例包括2，3-二溴基-1-丙醇和2，3-二溴基-2-丁烯-1，4-二醇。溶剂的实例包括异丙醇、醋醚和甲苯。此外，抗氧化剂、去光剂以及其它添加物没有特别限定，可以适当地选择并使用各种已知试剂。
下面将结合实例对本发明进行详细描述。制备了包括实例1至4和比较实例1至3的液体焊剂合成物，且喷雾施加到安装了电子元件的印刷线路板上，这些电子元件由一个自动焊接装置焊接。焊接状态被观察，焊接性能用″○″、″△″和″×″来评估。评估结果表示在下面的表1中。
(例子1)己二酸 1.0重量百分比二丁基胺 1.0重量百分比环己胺氢溴酸盐 0.2重量百分比油烯基肌氨酸 1.0重量百分比松香的丙烯酸加合物 7.0重量百分比氢生松香 7.0重量百分比异丙醇 82.8重量百分比(例子2)
癸二酸 1.0重量百分比2，3-二溴基-1-丙醇 0.5重量百分比二乙胺氢氯化物 0.2重量百分比月桂酰肌氨酸 1.0重量百分比松香的丙烯酸加合物 10.0重量百分比松香 5.0重量百分比异丙醇 82.3重量百分比(例子3)辛基酸 1.0重量百分比苯甲酸 1.0重量百分比Diphyenylguanidine氢溴酸盐 0.2重量百分比棕榈油脂肪酸肌氨酸 1.0重量百分比松香的丙烯酸加合物 20.0重量百分比异丙醇 77.8重量百分比(例子4)戊二酸 1.0重量百分比2，3-二溴基-1-丙醇 0.5重量百分比环己胺氢溴酸盐 0.2重量百分比油烯基肌氨酸 1.0重量百分比松香的丙烯酸加合物 7.0重量百分比不成比例的松香 7.0重量百分比异丙醇 83.3重量百分比(比较例1)己二酸 1.0重量百分比二丁基胺 1.0重量百分比环己胺氢溴酸盐 0.2重量百分比松香 15.0重量百分比异丙醇 82.8重量百分比(比较例2)癸二酸 1.0重量百分比2，3-二溴基-1-丙醇 0.5重量百分比二乙胺氢氯化物 0.2重量百分比月桂酰肌氨酸 1.0重量百分比松香 15.0重量百分比异丙醇 82.3重量百分比(比较例3)辛基酸 1.0重量百分比苯甲酸 1.0重量百分比Diphyenylguanidine氢溴酸盐 0.2重量百分比松香的丙烯酸加合物 10.0重量百分比氢生松香 10.0重量百分比异丙醇 77.8重量百分比[表1]
换言之，如表1所示，在实例1，2，3中获得了满意的焊接性能。如上所述，可以看出在本发明的焊接方法和焊合元件中获得了满意的具有作为基本焊合条件的足够强度的电连接和机械连接。另外，这些锡-锌焊接剂具有适当的硬度和优良的伸张度特性。比如，现有技术的锡-37％重量百分比的铅的焊接剂在125℃处具有66％的高温伸张度，而锡-9％重量百分比的锌焊接剂具有67％的伸张度，它与前者相当或更高。另一方面，锡-3％重量百分比的银-0.5％重量百分比的铜焊接剂只有12％的伸张度。
因此，为了将包括导线框架并在导线框架的表面上形成的钯或钯合金层的半导体元件焊接/安装到这些印刷线路板上，通过本发明的焊接方法可以获得满意的焊接性能。从中可发现，有可能获得坚韧的并且极高的机械和电连接性能和长期可靠性的焊合元件。
(第二实施例)下面将参考附图对本发明的第二实施例进行详细描述。
(1)焊接过程用于实现本发明的焊接方法的焊接过程将参考图12来描述。步骤(1)至(9)的顺序大体上与图5中的相同，但是，在每个步骤中的处理内容不同于图5的那些。
首先，在步骤(1)中，制备用锡-锌焊接剂进行HAL处理过的印刷线路板10，并且施加用于结合要被流动焊接的电子元件(SMD)12的粘接剂13。随后，在步骤(2)中，安装相应的电子元件12。其后，在步骤(3)中，在步骤(1)中施加的粘接剂13被固化，并且电子元件12被固定到凸台14上。
如上所述，这里的HAL处理比如是用于喷雾热气体(空气)到衬底上的处理，该衬底浸在一种熔化的焊接剂的床中，以弄平该衬底，其方法是用焊接剂涂布衬底，并将电子元件焊接到该涂层上，以增强电子电路衬底中的焊接性能。
接下来，在步骤(4)中，印刷线路板10被颠倒，锡-3银-0.5铜(217℃的固态线性温度，220℃的液态线性温度)的膏状焊接剂15或锡-3.5银-0.75铜(217℃的固态线性温度，219℃的液态线性温度)的膏状焊接剂15预先供给到凸台14上，要回流焊接的电子元件12的焊接端子被设置在凸台14上。接着，在步骤(5)中，其焊接端子被涂敷，比如用锡-锌焊接剂电镀的芯片元件62和电子元件16比如QFP集成电路被安装在凸台14上。自然地，也可以包括采用另一种电镀类型的电子元件。
其后，在步骤(6)中，用回流焊接装置进行回流焊接。具体地，在上述步骤中供给的焊接剂被加热并且熔化，芯片元件62和在焊接端子17(引线端子部分)与凸台14之间形成的电子元件16比如QFP集成电路的要焊接的部分被焊接。
在完成回流焊接之后，在步骤(7)中，例如，在印刷线路板10的回流焊接表面的一侧面上，插入部件18比如连接器的引线端子19插入在通孔11中。而且，在步骤(8)中，熔化的锡-9锌焊接剂的喷射流接触到印刷线路板10的要流动焊接的表面，以流动焊接该表面，该喷射流的温度在步骤(8)中用温度控制装置控制在220℃至230℃范围内。
换言之，在凸台14和在步骤(3)中固定在凸台14上的电子元件12之间形成的要焊接的部分，以及在包括电镀的通孔11的凸台14与在步骤(7)中插入在该通孔11中的插入部件18的引线端子之间形成的要焊接的部分接触到熔化的锡-9锌焊接剂的喷射流。锡-9锌焊接剂供给到这些要焊接的部分，以流动焊接这些部分。
由于这些部分在流动焊接步骤(8)中被锡-9锌流动焊接，温度处于220℃至230℃的较低范围内。具体地，与现有技术的锡-37锌焊接剂中认为适当的温度245℃至250℃，或者，锡-3银-0.5铜或锡-3.5银-0.75铜的无铅焊接剂中认为适当的温度250C°至255℃相比，这些部分现在可以在非常低的温度处焊接。而且，由于这些印刷线路板10被用锡-锌焊接剂进行了HAL处理，在电镀的通孔11中的锡-9锌焊接剂的向上湿润效果还是非常满意的。
在流动焊接步骤(8)中，焊接剂回流焊接的要焊接的部分的焊接剂，具体地，在凸台14之间形成的锡-银导线的微小三质共熔合金，在凸台14上安装了元件16、62，以及剂带150没有加热到超过178℃熔点的温度，而且剂带脱皮现象没有出现。
结果，如在步骤(9)中所示，在印刷线路板10的相对面上的要焊接的部分被冷却并且完全被焊接。在SMD的这些要焊接的部分和插入部件18上形成没有剂带脱皮并且具有满意的连接状态的焊接剂的剂带150，印刷线路板10取得了极高的焊接质量。
而且，由于流动焊接是用锡-9锌焊接剂完成的，与另外的无铅焊接剂相比，就可以避免或减少在流动焊接过程中产生的浮脱现象。进一步，由于使用了没有包含铋的无铅焊接剂，要焊接的部分的焊接剂没有变脆。有可能完成这样的焊接/安装，它能耐热循环应力、重复施加的加速度应力、以及振动应力。
由于松香的丙烯酸加合物以及包括肌氨酸组织的催化剂被用于在流动焊接过程中施加的焊剂合成物，在通孔11中的锡-9锌焊接剂的向上湿润效果可以进一步提高。
因此，在本发明中，从增强后期焊剂的热阻抗的角度看，选择性地使用具有更高热阻抗的松香的丙烯酸加合物，来取代作为现有技术的后期焊剂的树脂成分的树胶松香。
按照本发明，从应该保证作为在基于锡-锌的焊接剂中使用后期焊剂必需的性能的持续的湿润性的观点看，显然要混合催化剂。采用肌氨酸组织的催化剂选择性地使用，因此有可能获得持续的湿润性。
在本发明中使用的松香丙烯酸加合物包括丙烯酸和松香的附加反应物或进这些步受到氢化反应的松香衍生物。松香的实例包括树胶松香、木质松香、以及包含树脂酸类比如松香酸、parastrin酸、新松香酸、松脂酸、同松脂酸和脱水松香酸作为主要成分的高油松香。而且，包括在本发明中使用的肌氨酸组织结构的催化剂的实例包括油性肌氨酸、十二烷基肌氨酸，以及棕榈油脂肪酸肌氨酸。
而且，除了上述的特定构成成分，在本发明的焊剂中也可以使用常规焊剂中使用的各种成分，比如树脂、催化剂、溶剂、抗氧化剂、去光泽剂、以及其它添加物。
在常规焊剂中使用的树脂成分的实例包括各种松香衍生物，比如树胶松香、聚合松香、不成比例的松香和氢化合的松香，以及合成树脂，比如聚酰胺树脂和松烯树脂。常规焊剂中使用的催化剂的实例包括胺类氢卤化物、有机酸、有机胺以及有机卤化物。胺类氢卤化物的具体实例包括二乙基胺氢氯化物和环己胺氢氯化物。有机酸的具体实例包括脂肪酸、硬脂酸、以及安息香酸。有机胺的具体实例包括己基胺、二丁基胺和三乙基胺。有机卤化物的具体实例包括2，3-二溴基-1-丙醇和2，3-二溴基-2-丁烯-1，4-二醇。溶剂的实例包括异丙醇、醋醚和甲苯。
此外，抗氧化剂、去光剂以及其它添加物没有特别限定，可以适当地选择并使用各种已知试剂。
(2)焊接装置的构造接下来，将参考图13描述回流焊接装置的构造的例子以及其操作。
回流焊接装置对预先供给焊接剂的要焊接的部分进行加热，以熔化这些焊接剂，并将电子元件焊接到在印刷线路板上形成的凸台和电路图形上。
回流焊接装置的加热方法的实例包括用红外线的电热丝加热、热气加热、蒸汽加热、热输送加热、和组合式加热。以任何方法，该印刷线路板在腔室型加热炉中被加热并且被回流焊接，以保持高温环境。而且，该电路板经常是在具有低氧浓度的环境中被加热的，在该环境中补充了惰性气体比如氮气。
图13是一个侧面的剖视图，即，表示回流焊接装置200的例子的纵向截面视图。值得一提的是该氮气供给系统以一个象征图表示。
在此例中，回流焊接装置具有所谓的七个区域构造，其中，加热炉即炉部件216被分为七个区域。包括加热装置203的加热腔室204对称地垂直设置，其中，加热装置203经由一个用于输送印刷线路板201的输送器202设置，它是一个边界，并且设置14个加热腔室204。而且，沿印刷线路板201的输送方向A，第一和第二区域对应于温度升高部分加热腔室，第三至第五区域对应于保持加热腔室，并且第六和第七区域对应于回流部分加热腔室。
使用已知的热气加热装置和红外线加热装置，它们是加热装置203。而且，这些加热装置203是组合使用的。为了向印刷线路板201供给热量，在热气加热装置中，最终供给的热量是由热空气温度确定的，而每单位时间供给的热量是由热空气速度确定的。
进一步，在该红外线加热装置中，供给的热量可以与大体上红外线加热器的表面温度的第四功率成比例地增加。另外，热空气温度、热空气速度和红外线加热器的表面温度被调整，因此调整印刷线路板201的加热温度，从而获得目标加热温度。
图中未示出输送器202的细节，该输送器通常依靠在相反侧端的两个平行输送链而被用于保持和输送印刷线路板201。这里，迷宫部分即入口迷宫部分207和出口迷宫部分208由平行地设置在输入端口205和输出端口206处的抑制板构成。这就保证加热腔室204的内部和外部以及炉部件216的外部的封闭特性。
同时，氮气被供给到回流部分加热腔室，其中，焊接剂被熔化，并且在回流部分加热腔室中形成具有最低氧浓度的氮气环境。具体地，在从爆炸型或PSA型的氮气供给装置209通过开/关阀210由过滤器211除去不必要的材料之后，由压力控制阀212维持一个目标压力。目标流率由流率控制阀213和流率计214调整，并且如此供给气体。设置一个压力计215以监视压力。
在输送器202输送印刷线路板201的同时，执行焊接操作。具体地，通过输入端口205供给的印刷线路板201在箭头A方向输送。该电路板被加热，通过各个加热腔室204的顺序为温度升高部分→支撑部分→回流部分。被完全焊接的印刷线路板201经由输出端口206输送出。
在每个加热腔室204中的印刷线路板201的加热所达温度由从每个加热腔室204的加热装置203供给到印刷线路板201的热量调整，而且进一步由热空气温度、热空气速度和红外线加热器的表面温度调整。因此，该印刷线路板201以目标预定加热温度分布加热并且回流焊接。
例如，利用在本实施例中使用的基于锡-银-铜的无铅焊接剂，即锡-3银-0.5铜或锡-3.5银-0.75铜的膏状焊接剂，通常将回流部分中的要焊接的部分的温度控制在大约230℃至240℃范围内，并且实施焊接。
值得一提的是，在基于锡-银-铜的无铅焊接剂的回流焊接操作过程中，回流焊接也可以在不供给氮气到加热腔室204的环境中执行。另外，当回流焊接在具有低氧浓度的氮气环境中进行时，避免了印刷线路板201的要焊接的部分或焊接剂被氧化。与自然空气环境相比，该焊接可以获得满意的湿润性。
接下来，将参考图14描述该流动焊接装置的构造的例子以及其操作。这里，图14是一个纵向截面视图，表示了流动焊接装置的一个例子，并且氮气供给装置以象征图表示。
流动焊接装置300被构造成，以在惰性气体即具有低氧浓度的氮气的环境中执行焊接操作。值得一提的是图14的流动焊接装置具有类似于图7的流动焊接装置的构造。
具体地，用于输送要焊接的工件即印刷线路板301的输送器由用于仰角输送(仰角θ1)的第一输送器302和用于倾角输送(倾角θ2)的第二输送器303构成。设置一个通道形腔室304，以覆盖这些输送器。
如图14所示，该通道形腔室304的纵向截面为倒V形状，输入端口305和输出端口306构造成离水平平面具有相同高度。因此，容易保持腔室304中的环境，其温度比腔室304外部的环境温度更高，并且可以形成成分稳定的环境。
第一和第二输送器302、303包括保持爪，用于保持印刷线路板301的相对侧部，并且每个输送器都包括设置在相对侧端的两个输送器框架，它们彼此平行。而且，沿第一输送器302在通道形腔室304中，设置构成印刷线路板301的预热阶段的预热器307，以及构成焊接阶段的焊接罐308。值得一提的是，所示箭头A表示印刷线路板301的输送方向。
焊接阶段的焊接罐308包含锡-9锌焊接剂309，而且焊接剂309由加热器、温度传感器和温度控制装置(图中未示)加热，并且具有熔化的状态。该温度被控制到预先指示的温度。而且，这一熔化的焊接剂309通过第一泵310给送到第一喷雾嘴311，以形成第一喷射流312。此外，第二泵313给送焊接剂到第二喷雾嘴314，以形成第二喷射流315。
随后，这些喷射流312、315接触到印刷线路板301的下表面即印刷线路板10的下表面的要被流动焊接的表面，在该表面上要焊接的部分包括凸台14、通孔11、以及电子元件的焊接和引线端子，如图12的步骤(7)所示。因此，熔化的焊接剂309供给到要焊接的部分，以焊接该部分。
而且，预热器307设置在通道形腔室304中。然而，焊接罐308被如此构成，以使开口316设置在通道形腔室304中，而第一和第二喷射流312和315通过开口316定置在通道形腔室304中。值得一提的是，在开口316处设置一个裙部317。裙部317陷于焊接罐308中的熔化的焊接剂309中，以实现完整的封闭。
此外，沿隧道的纵向即输送器302、303的输送方向在通道形腔室304中设置了大量的板部件即抑制板318。这些板形成迷宫式密封，并且构造成用于避免在通道形腔室304中产生的不必要的环境气体流。
在从输送方向观看，在焊接罐308之后设置的抑制板318之中设置用于将惰性气体的氮气供给到通道形腔室304的排放端口1319，并且目标氮气供应流率可以由流率调节阀320和流率计321调整。氮气是从爆炸型或PS型的氮气供给装置322供给的，并通过开/关阀323、用于除去杂质的过滤器324和用于将供应压力调整到目标压力的压力控制阀325供给到流率调节阀320。设置一个压力计326以监视压力。
针对氮气供应流率，用氧浓度计(图中未示)测量通道形腔室304中的氧浓度，比如当印刷线路板301的接触区域与熔化的焊接剂309的喷射流312、315接触时对焊接焊接阶段的环境进行取样，并且设定比率。流率调节阀320被调整，以获得标称氧浓度，并且设置流动速率。
而且，如果有必要，对于由虚线所示的构造，用于供给氮气的排放端口319类似地设置在预热阶段的预热器307的附近，并且在预热器307附近的环境的氧浓度也可以由氧浓度计测量。在该构造中，预热阶段和焊接阶段的氧浓度也可以分别地调整/控制。
在输送器302、303输送印刷线路板301的同时，执行焊接操作。具体地，通过输入端口305供给的印刷线路板301在箭头A方向输送。该电路板以预热阶段→焊接阶段的顺序输送，熔化的焊接剂309在焊接阶段由喷射流312、315供给到印刷线路板301的要焊接的部分，以焊接该部分，并且被完全焊接的印刷线路板201经由输出端口206被输送出。
流动焊接操作在预热阶段中执行，而印刷线路板301的要焊接的部分的温度表示预定目标值在80℃至150℃范围内。该操作在焊接阶段中执行，而锡-9锌焊接剂的温度表示预定目标值在220℃至230℃范围内。
值得一提的是，如日本专利公开号(JP-A)2001-293559所公开的，预热阶段的氧浓度被控制在1000ppm或更少，焊接阶段的氧浓度被控制在500ppm或更少，并且用锡-9锌焊接剂可以对印刷线路板301进行流动焊接而且具有满意的湿润性。
正如本发明人所阐明的，当电子元件的焊接端子被涂敷锡-铅的焊接剂时，并且当用基于锡-银-铜的无铅焊接剂进行回流焊接时，在要焊接的部分的凸台的剂带介面中形成了一个具有178℃熔点的锡-银-铅的微小的三质共熔合金。这在随后进行的流动焊接中导致了剂带脱皮。
然后，本发明人进一步确认到在印刷线路板的实际焊接操作中有这样的事实。图15表示出表和图，它们表示了所出现的剂带脱皮状态的确认结果，图15A表示焊接的类型、电子元件的电镀类型以及出现脱皮的焊接过程阶段的分析结果。图15B表示了在流动焊接过程中由回流焊接完全焊接的要焊接的部分的温度测量结果。图15C是一个示意图，它表示了一个用于抑制热传导的热绝缘带接附到要流动焊接的表面，该表面与在执行流动焊接之前用QFP IC进行回流焊接的表面相对。
为了进行分析，在回流焊接操作中，要焊接的部分的焊接端子(引线端子)或焊接剂的温度设定为230℃，而在流动焊接操作中焊接剂的温度被控制为250℃。而且，在图15A中，标记○表示没有出现剂带脱皮，而标记x表示出现了剂带脱皮。
正如图15A所示，即使在锡-37铅焊接剂、锡-3银-0.5铜焊接剂以及锡-3.5银-0.75铜焊接剂的任何一种中，不管该元件的焊接端子的电镀类型即锡-铅焊接剂电镀或锡-铋焊接剂电镀，都可发现剂带脱皮现象没有出现，因为只对第一表面进行回流焊接操作。
然而，当接着对第二表面进行流动焊接时，可以看出在第一表面的回流焊接过程中只用锡-3银-O.5铜焊接剂和锡-3.5银-0.75铜焊接剂并且元件镀有锡-锌焊接剂时会出现剂带脱皮。值得一提的是，用于流动焊接的焊接剂具有的成分基本上与回流焊接中使用的焊接剂的成分相同。
进一步，正如图15C所示，可以看出用于抑制QFP集成电路16(240针QFP集成电路)的焊接端子的温度升高的热绝缘带40被接附上，而且即使是流动焊接也没有出现剂带脱皮现象。
正如图15B所示，在不用热绝缘带40的通常的焊接状态下，在流动焊接过程中回流焊接的部分的温度为182℃，当接附上热绝缘带40时，该温度升高至122℃。在这种情况下，印刷线路板10的第一表面即回流焊接的表面的温度为201℃和133℃。
正如从这些分析结果所认识到的，只有在焊接的部分中，通过随后进行的流动焊接才会产生剂带脱皮现象，该焊接的部分包括镀有锡-锌焊接剂的焊接端子的电子元件12用基于锡-银-铜的无铅焊接剂回流焊接。在流动焊接过程中，焊接部分的温度升高至182℃，它超过锡-银-铅三质共熔合金的熔点178℃，并且这可以被指定为原因。
接下来，通过使用本发明的焊接方法来核查剂带脱皮现象的存在/不存在。图16为表示核查结果的表，而图16A集中地表示了用于执行回流焊接的焊接剂类型、电子元件的电镀类型以及在流动焊接中使用的锡-9锌焊接剂的温度等因数，以及剂带脱皮现象的存在/不存在。图16B是一个表，它比较了在流动焊接过程中所用焊接剂类型和在焊接过程中所使用的适当焊接剂温度而产生的各部分的温度。
具体地，正如图16A所示，类似于上述的例子，锡-3银-0.5铜焊接剂和锡-3.5银-0.75铜焊接剂被用于回流焊接过程的焊接剂中，锡-9锌焊接剂被用于执行流动焊接的焊接剂中，温度为220℃和230℃。对该情形进行了研究。结果，在任何情况下，都没有出现剂带脱皮现象。
自然地，锡-9锌焊接剂充分地向上湿润了电镀的通孔，并且还充分地湿润整个凸台((在图12的步骤(9)中所示的状态)。而且，当用锡-锌焊接剂对印刷线路板进行HAL处理时，或当松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂被用于该焊剂成分时，即使以非常低的焊接剂温度即220℃至230℃，锡-9锌焊接剂的湿润速度也是很高的，形成的剂带非常坚固。
另一方面，正如图16B所示，当锡-9锌焊接剂的温度为220℃时，在流动焊接中240针QFP集成电路的引线端子部分即焊接端子的温度为151℃。当锡-9锌焊接剂的温度为230℃时，端子温度为160℃。可以看出该温度远低于锡-银-铅三质共熔合金的熔点178℃。换言之，当用于流动焊接的焊接剂的温度降低时，回流焊接部分的温度升高也减少。
另外，在采用锡-37铅焊接剂、锡-3银-0.5铜焊接剂和锡-3.5银-0.75铜焊接剂并且有适当的流动焊接温度250℃的流动焊接中，端子温度为182℃，如上所述。
具体地，利用锡-9锌焊接剂在220℃至230℃的受控温度下进行流动焊接，在回流焊接部分的界面中出现的微小锡-银-铅三质共熔合金的熔化停止以防熔化，并且可以安全地避免剂带脱皮现象。
值得一提的是，用于图15和16中所示试验的印刷线路板采用最通常使用的、具有ASTM/NEMA标准的1.6mm厚的玻璃环氧基树脂的基底材料。
本发明的第三实施例的流动焊接方法可以如下进行。
(1)流动焊接装置的构造首先，将描述流动焊接装置的结构的例子，其中，可以实施本发明的流动焊接方法。图18是一个纵向截面视图，表示了流动焊接装置的一个例子，并且氮气供给系统以象征图表示。具体地，流动焊接装置构造成在具有低氧浓度的惰性气体即氮气的环境中执行焊接操作。值得一提的是，图18的流动焊接装置具有类似于图8和1 4所示的流动焊接装置的构造。
用于输送要焊接的工件即印刷线路板401的输送器由用于仰角输送(仰角θ1)的第一输送器402和用于倾角输送(倾角θ2)的第二输送器403构成。设置一个通道形腔室404，以覆盖这些输送器。
正如图18所示，通道形腔室404的纵向截面为倒V形状，输入端口405和输出端口406构造成距水平平面具有相同高度。因此，容易保持腔室404中的环境，其温度比腔室404外部的环境温度更高，并且可以形成成分稳定的大气环境。
第一和第二输送器402、403包括保持爪，用于保持印刷线路板401的相对侧端，并且每个输送器都包括设置在相对侧端的两个输送器框架，它们彼此平行。而且，沿第一输送器402在通道形腔室404中，设置构成印刷线路板401的预热阶段的预热器407，以及构成焊接阶段的焊接罐408。这里，，所示箭头A表示印刷线路板401的输送方向。
焊接阶段的焊接罐408包含锡-9锌焊接剂409，而且焊接剂409由加热器、温度传感器和温度控制装置(图中未示)加热，并且具有熔化的状态。温度控制在预定的温度。熔化的焊接剂409通过第一泵410被给送到第一喷雾嘴411，以形成第一喷射流412。第二泵413给送焊接剂到第二喷雾嘴414，以形成第二喷射流415。
随后，喷射流412、415接触到印刷线路板401的下表面即印刷线路板1O的下表面的要流动焊接的表面，在该表面上要焊接的部分包括凸台14、通孔11、以及电子元件的焊接和引线端子，如图12的步骤(7)所示。因此，熔化的焊接剂409供给到要焊接的部分，以焊接该部分。
而且，预热器407设置在通道形腔室404中。然而，焊接罐408被如此构成，以使开口416设置在通道形腔室404中，而第一和第二喷射流412和415通过开口416定位在通道形腔室404中。利用该结构，裙部417设置在开口416中。裙部417陷于焊接罐408中的熔化的焊接剂409中，以实现完整的封闭。
进一步，沿隧道的纵向即输送器402、403的输送方向在通道形腔室404中设置大量的板部件即抑制板418。这些板形成迷宫式封闭，并且用于避免在通道形腔室404中产生的不必要的环境气流。
在从输送方向观看，在焊接罐408之后设置的抑制板418之中设置用于将惰性气体的氮气供给到通道形腔室404的排放端口419，并且目标氮气供应流率可以由流率调节阀420和流率计421调整。氮气是从爆炸型或PSA型的氮气供给装置422供给的，并通过开/关阀423、用于除去杂质的过滤器424、和用于将供应压力调整到目标压力的压力控制阀425供给到流率调节阀420。设置一个压力计426以监视压力。
针对氮气供应流率，用氧浓度计(图中未示)测量通道形腔室404中的氧浓度，比如当印刷线路板401的接触区域与熔化的焊接剂409的喷射流412、415接触时对焊接焊接阶段的环境进行取样，并且测量比率。流率调节阀420被调整，以获得目标氧浓度，并且设定流动速率。
如果有必要，对于由虚线所示的构造，用于供给氮气的排放端口419类似地设置在预热阶段的预热器407的附近，并且在预热器407附近的环境的氧浓度也可以由氧浓度计测量。在该构造中，预热阶段和焊接阶段的氧浓度也可以分别地调整/控制。
在输送器402、403输送印刷线路板401的同时，执行焊接操作。具体地，通过输入端口405供给的印刷线路板401在箭头A方向上输送。该电路板以预热阶段→焊接阶段的顺序输送，熔化的焊接剂409在焊接阶段由喷射流412、415供给到印刷线路板401的要焊接的部分以焊接该部分，并且被完全焊接的印刷线路板201经由输出端口406被输送出。
流动焊接操作在预热阶段中执行，而印刷线路板401的要焊接的部分的温度表示预定目标值在80℃至150℃范围内。该操作在焊接阶段中执行，而锡-9锌焊接剂的温度表示预定目标值在220℃至230℃范围内。
在一个例子中，在印刷线路板的要焊接的表面的温度预先加热在约120℃之后，该表面接触到220℃的锡-9锌焊接剂的喷射流，以完成流动焊接。
(2)焊接过程图17是解释用于实现本发明的流动焊接方法的过程的示意图，图17A至17E为纵向截面视图，它表示每个过程中印刷线路板和所安装的电子元件的状态。这里，上述(1)的流动焊接装置被用于图17E的步骤。
(过程1)对于包括构成如图17所示的要焊接的部分的铜凸台171和铜通孔172的印刷线路板170，用基于锡-银-铜的焊接剂(例如锡-3.5银-0.75铜焊接剂、锡-3银-0.5铜焊接剂)，基于锡-银的焊接剂(例如锡-3.5银焊接剂)，基于锡-铜的焊接剂(例如锡-0.75铜焊接剂)，或锡(100锡)进行已知的HAL处理。在铜凸台171和铜通孔172(电镀的通孔)的表面上形成上述的焊接剂或锡的层173(图17B)。焊接剂层或锡层也可以用其它已知方法比如喷镀来形成。
在这种情况下，在焊接剂中使用了富锡的无铅焊接剂。具体地，最好是含90％或更多锡的无铅焊接剂。如稍后实例中所描述的，在凸台171之上的锡-锌焊接剂的湿润扩散或在电镀的通孔172中的锡-锌焊接剂的湿润提高满意的状态。
在这种情况下，富锡无铅焊接剂限制不包含铋的焊接剂。当包含铋时，要焊接的部分的焊接剂在焊接之后变脆。具有高韧性的锡-锌焊接剂的固有特征被损失，并且焊接部分的抗周期应力的连接强度变弱。
(过程2)电子元件175(例如SOP集成电路)被固定并且安装到印刷线路板170上，通过粘接剂174在印刷线路板170上设置焊接剂层或锡层，如图17C所示。而且，对于包括插入型引线端子176的电子元件175，如图17D所示，在如图17D所示印刷线路板170被颠倒之后，相应的电子元件175(例如DIP集成电路、SIP集成电路、ZIP集成电路)的引线端子176插入在通孔172中，以安装该元件。自然地，在图17C或17D中安装的电子元件175是一个例子。
受到无铅金属电镀或涂布处理的端子被用于电子元件175的焊接端子或焊接引线端子176。在电镀或涂布处理中使用的金属不同于电子元件175的制造类型。对于无源的元件比如阻抗和电容器，经常使用类似于在焊接中使用的焊接剂。然而，在半导体元件比如集成电路中，也要考虑在模结合引线框架中进行湿润，钯或钯合金用作一个例子。
(过程3)当在过程2中完成将电子元件175安装到印刷线路板170上时，印刷线路板170由上述(1)的流动焊接装置焊接。具体地，图17E所示的要焊接的表面(所示的下表面)与锡-锌焊接剂(例如锡-9锌焊接剂)的喷射流接触，供给该锡-锌焊接剂是为了湿润要焊接的部分177，并且锡-锌焊接剂将电镀的通孔172湿润。
在这种情况下，由过程1在印刷线路板170的凸台和电镀的通孔的表面上形成富锡无铅焊接剂层或锡层，因此在凸台171中的锡-锌焊接剂的湿润扩散以及在电镀的通孔172中的湿润得以改进。
而且，当在凸台171上安装的电子元件175的焊接端子的表面上或在通孔172插入的电子元件175的焊接引线端子176的表面上沉积钯或钯合金层时，锡-锌焊接剂将该钯或钯合金层全部湿润扩散。因此，获得了极高的焊接性能。另一方面，利用其它的无铅焊接剂，则不能获得极高的锡-锌焊接剂的湿润扩散或湿润效果。
同时，在印刷线路板的流动焊接过程中，在预热阶段之前通常施加后期焊剂，以避免氧化并且改善湿润性。然而，当使用包含松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂的焊剂时，在与喷射流的接触中，湿润性被持续地增强。具体地，用锡-锌焊接剂可获得更满意的湿润性。
(1)对由扩散比率方法产生的焊接性能的评估依照JIS-Z-3184进行了焊接剂的扩散比率测试，并且评估了焊接性能。
首先，用熔化的锡(100锡)、锡-0.75铜焊接剂、锡-3银-0.5铜焊接剂、锡-3.5银焊接剂和锡-3.5银-0.75铜焊接剂对磷光体除氧的铜版(JIS C-210050×50×O.3mm)进行电镀(平整处理)，以制备三个试验块。制备该磷光体除氧铜版(100铜)的三个试验块，它们没有被电镀/处理。
接下来，锡-9锌焊接剂膏被印刷在每个试验块上随后，该试验块被引入到回流炉中并且在加热状态焊接，其中，在回流炉中形成具有500ppm氧浓度的氮气环境，加热状态的峰值温度为220℃，在200℃处的保留时间为60秒或更多。
然后，每个焊接的试验块在室温下冷却。其后，用酒精清理/除去在每个试验块的表面上剩余的焊剂。接着，测量在每个试验块上的焊接剂的高度，且用下列公式(1)获得每个扩散比率S(％)。
S＝(D-H)/D×100(％)...(1)这里，H表示扩散的焊接剂的高度(mm)，D表示印刷的焊接剂的体积的直径(mm)，该焊接剂被认为是一个球。
D＝1.24V1/3...(2)V＝印刷的焊接剂的质量/比重...(3)这里，H和D的含义图示在图19中。
这些测量结果集中地表示在图20的图/曲线图中的一个表中。图20A是一个图/表，它表示锡-锌焊接剂在照片中的扩散状态和该扩散比率S(％)的每个中心值。图20B是一个示意图，它表示包括偏移的扩散比率S(％)。值得一提的是，在图20中每个单元由单元符号表示。
具体地，利用对应于在其上形成有铜凸台和通孔的印刷线路板的100铜，锡-9锌焊接剂的湿润扩散比率为82.3％。相比之下，当对应于平整处理的印刷线路板的熔化电镀处理是锡(100锡)时，该比率为90.9％。用锡-0.75铜焊接剂的湿润扩散比率为91.4％，用锡-3银-0.5铜的湿润扩散比率为90.3％，用锡-3.5银焊接剂的湿润扩散比率为89.4％，而用锡-3.5银-0.75铜焊接剂的湿润扩散比率为89.3％。
从图20B可看到，用更多含量的锡的平整处理，锡-锌焊接剂的湿润扩散效果成比例地改善。
进一步，从该图/表中可以得出如下结论平整处理由包含90％或更多重量百分比的锡的锡或富锡焊接剂进行平整处理，并且可以获得大约85％或更高的满意的湿润扩散比率。
(2)流动焊接的评估接下来，印刷线路板的要焊接的凸台和电镀的通孔进行不同的平整处理，其上形成有锡或富锡焊接剂层的印刷线路板被锡-9锌焊接剂进行流动焊接，对焊接性能进行评估。在焊接之时，焊接剂或喷射流的温度低于220℃。
图21为一个图/表，表示由印刷线路板的锡-锌焊接剂进行的流动焊接的结果，该印刷线路板受到各种不同的平整处理。图21A为一个示意图(单元符号被用来表示每个单元)，表示表中的焊接结果。图21B为要焊接的部分的垂直截面图，表示焊接性能的评估标准。值得一提的是，图21B中的评估标准是为插入在电镀的通孔中的电子元件的引线端子而表示的，这在流动焊接中是最困难的。
具体地，参见图21，在印刷线路板中，在印刷线路板的要焊接的凸台和电镀的通孔上形成了锡(100锡)、锡-1.2银-0.75铜焊接剂、锡-3银-0.5铜焊接剂、锡-3.5银-0.75铜焊接剂或锡-9锌焊接剂的焊接剂层。而且，在该印刷线路板中，该铜凸台或通孔镀有镍，并且该基础镀有黄金。而且，在铜印刷线路板中，该铜凸台或通孔没有被处理。对于各个板，使用锡-9锌焊接剂的焊接性能被评估并且其结果被表示出来。
为了进行评估，电子元件插入在通孔中并且被安装，在电子元件的焊接引线端子上形成了锡-锌焊接剂的焊剂层。电子元件插入在通孔中并且被安装，其中，焊接引线端子镀有镍，衬底镀有钯，并且在焊接引线端子的表面上形成有钯层。进一步，所使用的电子元件为DIP集成电路。
在这种情况下，电子元件插入在通孔并且被安装，该元件包括具有在其上面形成的锡-锌焊接剂的焊剂层的焊接引线端子，且对此进行评估，以将它与采用铅的现有技术例子进行比较。
接下来，将描述图21B中所示的评估标准。正如所示的，″○″表示满意的焊接状态，其中，焊接剂湿润通孔22，并且在印刷线路板20的上下表面的凸台之上形成焊接剂剂带。在印刷线路板的下表面的凸台上形成焊接剂带，并且这些焊接剂也湿润通孔。然而，这些焊接剂不能全部湿润印刷线路板上面的凸台并且没有形成剂带。该状态由″△″表示为稍微不够的焊接状态。在印刷线路板的下表面的凸台上形成焊接剂带，但是这些焊接剂没有充分地湿润通孔。因此，这些焊接剂不能全部湿润印刷线路板上面的凸台并且没有形成剂带。该状态由″×″表示为该不够的焊接状态。
从图21A的评估结果看，那些安装在印刷线路板上的电子元件，其焊接引线端子具有在其上面形成的无铅钯层，在与镀有镍/黄金的印刷线路板或没有被处理的印刷线路板进行焊接时，其焊接状态不够理想。然而，在形成有锡层或富锡焊接剂的焊剂层的印刷线路板中，获得了满意的焊接状态。
其焊接端子或引线端子的表面上形成有钯或钯合金层的电子元件(具体为包括引线框架的集成电路)通常被假定在无铅焊接剂的湿润性方面次于包括锡-铅焊接剂的焊剂层的电子元件。然而，按照本发明的流动焊接方法，可以获得满意的焊接状态。
当在电子元件上形成有现有技术的锡-锌焊接剂层时，在受到镍/黄金电镀处理的印刷线路板中，获得了极高的湿润性和焊接性能。然而，可以看出在电子元件的焊接引线端子上形成有钯层时，获得了不够充分的焊接状态。
进一步，锡-锌焊接剂提升到230℃和250℃，以进行流动焊接，仅仅获得了类似的评估结果。没有看到焊接剂和喷射流在温度上有较大的差值。
按此方式，预先在印刷线路板的要焊接的凸台和电镀的通孔上形成锡(100锡)或富锡(90％或更多重量百分比的锡)的无铅焊接剂层。该电子元件安装在印刷线路板上并且由锡-锌焊接剂进行流动焊接，因此获得了满意的焊接性能。
具体地，当该锡-锌焊接剂用于进行流动焊接时，对与湿润性有关的印刷线路板的主要因数进行控制。即使使用锡-锌焊接剂，迄今认为它在湿润性方面是不好的并且它还不是流动焊接的目标焊接剂，也有可能大量稳定地生产具有极高的焊接质量的印刷线路板。
另外，即使利用220℃低温的焊接剂和喷射流，在要焊接的凸台和电镀的通孔中也获得了满意的湿润扩散和湿润效果。与使用现有技术的锡-铅焊接剂的流动焊接过程中的温度(大约240℃至250℃)或使用高熔点无铅焊接剂的流动焊接过程中的温度(大约250C°至255℃)相比，该温度要低许多。
结果，在焊接过程中施加到该电子元件上的热应力被减少，并且该电子元件的寿命比现有技术的锡-铅焊接剂或高熔点无铅焊接剂的寿命长许多，其中，热应力是一个因数。只有该电子元件在其它因数方面的恶化可能会成问题。
进一步，众所周知，即使与任何其它的无铅焊接剂比较，锡-锌焊接剂具有很强的韧性，并且具有适当的硬度和极高的伸张特性。因此，有可能保持牢固的连接状态，以应付周期应力。因此，在具有大量热或加速度周期应力的装置(例如汽车)中使用，由于要焊接的部分的连接破损(分离)而出现的故障是非常少的，并且可以获得非常好的可靠性。
(3)可以获得持续性能的焊剂像平常一样，为了对流动焊接进行评估，后期焊剂被喷雾/施加到印刷线路极上。除了树胶松香之外，树胶松香是现有技术的后期焊剂的树脂成分，具有高热阻抗的松香的丙烯酸加合物选择性地用于该焊剂。进一步，从确保持续提高湿润性的观点看，包括肌氨酸组织的催化剂被选择性地用于要混合的催化剂。松香丙烯酸加合物包括丙烯酸和松香的附加反应物或进一步受到氢化反应的松香衍生物。松香的实例包括树胶松香、木质松香、以及包含树脂酸类比如松香酸、parastrin酸、新松香酸、松脂酸、同松脂酸和脱水松香酸作为主要成分的高油松香。而且，包括肌氨酸组织结构的催化剂的实例包括油性肌氨酸、十二烷基肌氨酸，以及棕榈油脂肪酸肌氨酸。
而且，除了上述的特定构成成分，也可使用在常规焊剂中使用的各种成分，比如树脂、催化剂、溶剂、抗氧化剂、去光泽剂、以及其它添加物。
在常规焊剂中使用的树脂成分的实例包括各种松香衍生物，比如树胶松香、聚合松香、不成比例的松香、与氢化合的松香，以及合成树脂，比如聚酰胺树脂和松烯树脂。
而且，常规焊剂中使用的催化剂的实例包括胺类氢卤化物、有机酸、有机胺以及有机卤化物。胺类氢卤化物的具体实例包括二乙基胺氢氯化物和环乙基胺氢溴酸盐。有机酸的具体实例包括脂肪酸、硬脂酸、以及安息香酸。有机胺的具体实例包括己基胺、二丁基胺和三乙基胺。有机卤化物的具体实例包括2，3-二溴基-1-丙醇和2，3-二溴基-2-丁烯-1，4-二醇。另外，溶剂的实例包括异丙醇、醋醚和甲苯。
而且，抗氧化剂、去光剂以及而且添加物没有特别地限定，可以适当地选择并使用各种已知试剂。
接下来，下面将结合焊剂的实例来详细地描述本发明。制备包括实例5至8和比较实例4至6的液态焊剂合成物，并且喷雾地施加到其上安装电子元件的印刷线路板上，并且用上述的流动焊接装置对组件进行焊接。
图22A是一个示意图/表，它表示使用各实例的评估结果。正如图22B所示，评估结果○△×是用图21B所示的相同的评估标准评估的。
(例子5)己二酸 1.0重量百分比(重量百分比)二丁基胺 1.0重量百分比环己胺氢溴酸盐 0.2重量百分比油烯基肌氨酸 1.0重量百分比松香的丙烯酸加合物 7.0重量百分比氢生松香 7.0重量百分比异丙醇 82.8重量百分比。(例子6)癸二酸 1.0重量百分比2，3-二溴基-1-丙醇 0.5重量百分比二乙胺氢氯化物 0.2重量百分比月桂酰肌氨酸 1.0重量百分比松香的丙烯酸加合物 10.0重量百分比松香 5.0重量百分比异丙醇 82.3重量百分比(例子7)辛基酸 1.0重量百分比苯甲酸 1.0重量百分比Diphyenylguanidine氢溴酸盐 0.2重量百分比棕榈油脂肪酸肌氨酸 1.0重量百分比松香的丙烯酸加合物 20.0重量百分比异丙醇 77.8重量百分比(例子8)戊二酸 1.0重量百分比2，3-二溴基-1-丙醇 0.5重量百分比环己胺氢溴酸盐 0.2重量百分比油烯基肌氨酸 1.0重量百分比松香的丙烯酸加合物 7.0重量百分比不成比例的松香 7.0重量百分比异丙醇 83.3重量百分比(比较例4)己二酸 1.0重量百分比二丁基胺 1.0重量百分比环己胺氢溴酸盐 0.2重量百分比胶体松香 15.0重量百分比异丙醇 82.8重量百分比(比较例5)癸二酸 1.0重量百分比2，3-二溴基-1-丙醇 0.5重量百分比二乙胺氢氯化物 0.2重量百分比月桂酰肌氨酸 1.0重量百分比胶体松香 15.0重量百分比异丙醇 82.3重量百分比(比较例6)辛基酸 1.0重量百分比苯甲酸 1.0重量百分比Diphyenylguanidine氢溴酸盐 0.2重量百分比松香的丙烯酸加合物 10.0重量百分比氢生松香 10.0重量百分比异丙醇 77.8重量百分比正如图22的评估结果所示，在实例5、6、7、8中获得了满意的焊接性能。
按此方式，用本实施例的焊剂混合物，可持续地获得焊剂的性能，比如在印刷线路板与锡-锌焊接剂的喷射流接触中湿润性的提高，在本实施例中，焊剂混合物的热阳抗是极高的，并且湿润性提高。当锡-锌焊接剂全部湿润要焊接的凸台时，或锡-锌焊接剂湿润电镀的通孔时，可获得较好的性能。
按照本发明的第一方面的焊接方法，有可能进行焊接/安装，而不会产生浮脱。为了将在其焊接引线端子上包括钯或钯合金层的电子元件焊接到印刷线路板上，有可能取得这样的印刷线路板，其焊接湿润性极高，其机械连接是牢固的，其电连接是满意的，并且具有高的焊接可靠性。
而且，按照本发明的第一方面的焊合元件，有可能建立所谓的无铅半导体元件的高可靠性性能，以及在将该半导体元件焊接/安装到印刷线路板过程中的高可靠性性能，该半导体元件使用引线框架，在其上面形成有钯或钯合金层并且不使用铅。
因此，在从包装该半导体元件到焊接/安装该半导体元件到印刷线路板上的所有步骤中，都可获得高可靠性。结果，可以获得很高可靠性的电子元件。
根据本发明第二方面，在流动焊接过程中出现凸台脱皮现象的电子元件或无铅焊接剂(锡-铅焊接剂电镀和基于锡-银-铜的无铅焊接剂)用于回流焊接该印刷线路板。其后，与回流焊接表面相反的表面在220℃至230℃的受控温度范围内利用锡-9锌焊接剂进行流动焊接。因此，有可能保持回流焊接部分的温度为178℃或更低，这是锡-银-铅三质共熔合金的熔点，并且在流动焊接过程中避免了凸台脱皮现象的出现。
而且，由于该焊接剂没有包含铋，焊接强度是牢固的，并且可以达到强有力克服周期应力的焊接。
另外，使用由锡-锌焊接剂进行HAL处理的印刷线路板，尽管用于流动焊接的锡-9锌焊接剂的温度是低的，锡-9锌焊接剂迅速地湿润整个电镀的通孔和连接凸台，并且可以取得安全满意的焊接，即使是在通孔中。
另外，使用了与容易氧化的锡-锌焊接剂匹配的的焊剂，因此可以进行具有极高焊接湿润性的焊接。
结果，使用无铅焊接剂引起的凸台脱皮现象被确切地消除了，并且有可能以极高的焊接质量和可靠性来焊接/安装该印刷线路板。
按照本发明的第三方面的流动焊接方法，在利用锡-锌焊接剂的流动焊接操作中，影响该焊接质量的主要因数被控制。具体地，印刷线路板中的主要因数被控制。可以获得锡-锌焊接剂的满意的湿润扩散和湿润效果。为了利用锡-锌焊接剂将大量的不同的电子组件焊接/安装到印刷线路板上，每个要焊接的部分可以在优秀的焊接状态下进行均匀且稳定的焊接。
另外，有可能利用具有220℃低温的焊接剂来执行流动焊接，并且有可能延长安装在该印刷线路板上的电子元件的寿命以及安装在印刷线路板上的电子装置的寿命。
因此，有可能实现这样的电子装置，它强有力地克服循环应力并且其寿命长即可靠性高。另外，由于锌是便宜的，该装置的生产制造成本比其它无铅焊接剂的成本低。
虽然本发明已经结合几种实施例被公开了，本专业中的技术人员将本发明换成其它实施方式是很容易的。
权利要求
1.一种焊接电子元件的方法，所述电子元件包括在其表面上形成的钯或钯合金层并且包括一个插入到印刷线路板上的焊接引线端子，所述印刷线路板包括焊接凸台和电镀的通孔，所述方法包括以下步骤用HAL处理在凸台和通孔表面上形成包含锡和锌为主要成分的焊接剂层；将所述引线端子插入并且安装在所述通孔中；以及通过将印刷线路板与包含锡和锌为主要成分的焊接剂的喷射流进行接触，将焊接剂供给到所述凸台和通孔。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，通过将印刷线路板与焊接剂的喷射流接触，在焊接剂经由通孔直到凸台的上表面进行湿润的同时，允许所述焊接剂湿润引线端子。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，在将引线端子焊接到焊接剂时所用的焊剂包括松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
4.一种将电子元件焊接到印刷线路板上的方法，所述电子元件包括电镀的焊接引线端子，所述印刷线路板具有焊接的通孔，所述方法包括以下步骤用HAL处理在通孔的表面上形成包含锡和锌为主要成分的焊接剂层；将所述引线端子插入并且安装在所述通孔中；将印刷线路板与包含锡和锌为主要成分的焊接剂的喷射流接触；以及将焊接剂供给到通孔，以减少或避免浮脱。
5.按照权利要求4的方法，其特征在于，通过将印刷线路板与焊接剂的喷射流接触，在焊接剂经由通孔向上进行湿润的同时，允许所述焊接剂湿润引线端子。
6.按照权利要求4的方法，其特征在于，在将引线端子焊接到焊接剂时所用的焊剂包括松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
7.一种焊合部件，用于将半导体元件焊接到印刷线路板上，其特征在于，半导体元件包括通过在所述半导体元件的表面形成钯或钯合金层获得的焊接引线端子；所述印刷线路板包括由铜制成的焊接凸台或焊接通孔；以及所述半导体元件经由包括锡和锌为主要成分的焊接剂层而被连接到所述凸台或通孔。
8.按照权利要求7的焊合部件，其特征在于，所述半导体元件包括引线框架。
9.按照权利要求7的焊合部件，其特征在于，在将引线端子焊接到焊接剂时所用的焊剂包括松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
10.一种焊合部件，用于将电子元件焊接到印刷线路板上，其特征在于，所述电子元件包经过电镀的焊接导线端子；所述印刷线路板包括焊接通孔，所述焊接通孔包括在其表面上用HAL处理形成的、包含锡和锌为主要成分的第一焊接剂层；所述引线端子插入在所述通孔中并且被安装；通过将所述印刷线路板与包含锡和锌为主要成分的焊接剂的喷射流接触，形成主要包含锡和锌为主要成分的第二焊接剂层；以及所述电子元件经由所述第二焊接剂层连接到所述通孔。
11.按照权利要求10的焊合部件，其特征在于，通过第二焊接剂层执行连接，以减少或避免浮脱。
12.按照权利要求10的焊合部件，其特征在于，在将引线端子焊接到焊接剂时所用的焊剂包括松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
13.一种焊接印刷线路板的方法，所述印刷线路板在相反表面上包括要焊接的部分，所述方法包括以下步骤用至少包含锡、银和铜的无铅焊接剂将电子元件回流焊接到所述印刷线路板的一个表面上；以及随后，通过锡-9锌焊接剂在220℃至230℃的温度范围内控制在所述印刷线路板的另一表面上形成的要焊接的部分的焊接；以及将回流焊接的要焊接的部分的温度保持在178℃或更低，以执行流动焊接。
14.按照权利要求13的方法，其特征在于，所述电子元件包括涂敷有锡-锌焊接剂的焊接端子。
15.按照权利要求13的方法，其特征在于，其进一步包括在所述印刷线路板中形成电镀通孔；以及用锡-锌焊接剂对所述印刷线路板进行HAL处理。
16.按照权利要求13的方法，其特征在于，在流动焊接中所用的焊剂包含松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
17.按照权利要求13的方法，其特征在于，所述焊接剂不包含铋。
18.一种焊接印刷线路板的方法，所述印刷线路板在相反表面上包括要焊接的部分，所述方法包括以下步骤用至少包含锡、银和铜的无铅焊接剂将电子元件回流焊接到所述印刷线路板的一个表面上；随后，用锡-9锌焊接剂对在所述印刷线路板的另一表面上形成的要焊接的部分进行流动焊接；以及执行所述流动焊接，因此回流焊接部分的温度不会超过锡-银-铅的三质共熔合金的熔点。
19.按照权利要求18的方法，其特征在于，所述电子元件包括涂敷有锡-锌焊接剂的焊接端子。
20.按照权利要求18的焊接方法，其特征在于，其进一步包括在所述印刷线路板中形成电镀通孔；以及用锡-锌焊接剂对所述印刷线路板进行HAL处理。
21.按照权利要求18的方法，其特征在于，在流动焊接中所用的焊剂包含松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
22.按照权利要求18的方法，其特征在于，所述焊接剂不包含铋。
23.一种流动焊接方法，用于将其上安装电子元件的印刷线路板与包括锡和锌为主要成分的焊接剂喷射流接触，以执行焊接，所述方法包括以下步骤预先在所述印刷线路板的要焊接的凸台和电镀通孔的表面上形成一个富锡且包含锡、银和铜为主要成分的但不包含铋和铅的焊接剂层，一个包含锡和银为主要成分的焊接剂层，或包含锡和铜为主要成分的焊接剂层，其中锡的含量在90％重量百分比或以上，或者一个锡层；安装所述电子元件；以及将所述印刷线路板与包含锡和锌为主要成分的所述焊接剂喷射流接触，以焊接所述印刷线路板。
24.按照权利要求23的流动焊接方法，其特征在于，在要被安装在所述印刷线路板上的所述电子元件的焊接端子的表面上形成一个钯或钯合金层。
25.按照权利要求23的流动焊接方法，其特征在于，安装在所述印刷线路板上的所述电子元件包括一个引线端子；在所述引线端子的表面上形成一个钯或钯合金层；以及所述引线端子插入并且安装在电镀通孔中。
26.按照权利要求23的流动焊接方法，其特征在于，包含锡和锌为主要成分的焊接剂的喷射流的温度落在220℃至250℃范围之内。
27.按照权利要求23的流动焊接方法，其特征在于，在流动焊接中所用的焊剂包含松香的丙烯酸加合物和包括肌氨酸组织的催化剂。
全文摘要
一种焊接电子元件的焊接方法，该电子元件包括在其表面上形成的钯或钯合金层并且包括一个插入到印刷线路板上的焊接引线端子，印刷线路板包括焊接凸台和电镀的通孔，在凸台和通孔的表面上用HAL处理形成包含锡和锌为主要成分的焊接剂层。引线端子插入并且安装在通孔中。印刷线路板接触到包含锡和锌为主要成分的焊接剂喷射流，因此将焊接剂供给到凸台和通孔。
文档编号B23K3/06GK1447638SQ0312005
公开日2003年10月8日 申请日期2003年1月11日 优先权日2002年1月11日
发明者田边一彦, 寺田博昭, 杉浦正洋, 水谷哲治, 今村桂一郎, 田中俊 申请人:日本电气英富醍株式会社, 富山Nec凸版电子基板株式会社, 锡银工业有限公司, 株式会社丸矢制作所, 日本电热计器株式会社