专利名称：提升无铅工艺合格率的印刷电路板及工艺的制作方法
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 Hole Component; 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Im Ag)、化镍金(Electroless Nickle Immersion Gold简称ENIG)、化锡(Immersion Tin;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。C可达高温220至225T:(温差约40。C)，而 无铅锡膏91的熔点约217匸可达高温约245°C (温差约3(TC)，但一般零件 的封装耐温约为240至250'C，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IE)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 Grid Array; 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 工艺。
于是，本发明提升无铅工艺合格率的印刷电路板供焊接至少一个电子元 件，该印刷电路板包含基材、防焊漆及无铅锡膏。
该基材表面形成至少一个导线及至少一个焊盘，该焊盘界定有第一端部、
焊接部及远离该第一端部的第二端部，且该第一端部连接该导线；该防焊漆
覆盖于该基材的导线与该第一端部的表面但不及于该焊接部及该第二端部；
该无铅锡膏在熔锡后使得该电子元件与该焊接部彼此粘接。
上述印刷电路板中，该防焊漆覆盖于该第一端部的长度可介于4至6密 耳之间。
上述印刷电路板中，该无铅锡膏在未熔锡前可覆盖在该第一端部的防焊 漆表面至该第二端部。
上述印刷电路板中，该防焊漆覆盖于该第一端部的前缘可大致呈内凹弧 形或切线形。
本发明提升合格率的工艺包含下述步骤步骤a，提供基材，该基材的 表面形成至少一个导线及至少一个焊盘，该焊盘界定有第一端部、焊接部及 远离该第一端部的第二端部，且该第一端部连接该导线；步骤b，覆盖防焊 漆于该基材的导线与该第一端部的表面但不及于该焊接部及该第二端部；及 步骤c，使用无铅锡膏，在熔锡后使得电子元件的接脚与该焊接部彼此粘接。
上述提升合格率的工艺中，该防焊漆覆盖于该第一端部的长度可介于4 至6密耳之间。
上述提升合格率的工艺中，该无铅锡膏在未熔锡前可覆盖在该第一端部 的防焊漆表面至该第二端部。
上述提升合格率的工艺中，该防焊漆覆盖于该第一端部的前缘可大致呈 内凹弧形或切线形。
本发明提升无铅工艺合格率的印刷电路板及工艺由于是以防焊漆覆盖焊 盘的端部，不但防止吃锡不良的问题而且增加元件脚的焊接的锡量，同时避 免无铅锡膏熔锡时不容易扩展至焊盘的整个铜箔上的问题。
图1是立体示意图，说明目前的印刷电路板使用无铅锡膏作为焊料时容
易遇到在焊盘表面上形成无效吃锡区或产生裸铜；
图2A是示意图，说明本发明提升无铅工艺合格率的印刷电路板的第一优选实施例，其防焊漆覆盖于第一端部的前缘大致呈切线形；
图2B是示意图，说明第一优选实施例的无铅锡膏覆盖在第一端部的防焊漆表面至第二端部；
图3A是示意图，说明本发明提升无铅工艺合格率的印刷电路板的第二优选实施例，其防焊漆覆盖于第一端部的前缘大致呈内凹弧形；
图3B是示意图，说明第二优选实施例的无铅锡膏覆盖在第一端部的防焊漆表面至第二端部；
图4是示意图，说明基材表面形成至少一个导线及至少一个焊盘；
图5是示意图，说明覆盖防焊漆及使用无铅锡膏于基材表面；
图6是示意图，说明将电子元件的接脚置放于对应焊盘的焊接部的位置;
及
图7是示意图，说明无铅锡膏在熔锡后便将电子元件的接脚与该焊盘的焊接部彼此粘接。
其中，附图标记说明如下
〔现有技术)9印刷电路板91无铅锡膏92电子元件接脚93 基材931焊盘932导线
〔本发明〕
i、 r印刷电路板io 基材
ii、 ir防焊漆
13、 13'无铅锡膏21导线22 焊盘220焊接部
221、 221'第一端部
222、 222'第二端部3电子元件
31接脚
具体实施例方式
有关本发明前述及其他的技术内容、特点与效果，在以下配合参考附图对优选实施例进行的详细说明中，将可清楚的呈现。在详细描述本发明之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示的。
参阅图2A，本发明提升无铅工艺合格率的印刷电路板的第一优选实施例中，印刷电路板1包含基材10、防焊漆(Solder Mask) 11;基材10表面形成至少一个导线(Conductor Pattern) 21及至少一个焊盘22，焊盘22界定有连接导线21的第一端部221、焊接部220及远离第一端部221的第二端部222。
防焊漆11是防焊涂料层，覆盖于基材10的导线21与第一端部221的表面，但不及于焊接部220及第二端部222的表面，且防焊漆11覆盖于第一端部221的前缘大致呈切线(直线)形。
参阅图2B，无铅锡膏13未熔锡前覆盖在第一端部221的防焊漆11表面至第二端部222，而在熔锡后可使得电子元件3的接脚31与焊接部220彼此粘接。
参阅图3A及3B，本发明提升无铅工艺合格率的印刷电路板的第二优选实施例的全部元件与第一优选实施例相同，且无铅锡膏13'在未熔锡前也覆盖在第一端部221'的防焊漆lr表面至第二端部222'，唯一不同的是第二优选实施例的印刷电路板l'的防焊漆ll'覆盖于第一端部221'的前缘大致呈内凹弧形，如此一来即可与无铅锡膏13'在熔锡收縮后的外扩弧形相互吻合，进而防止印刷电路板裸铜现象发生。
本发明提升合格率的工艺步骤分别以图4至图7等各图进行说明。参阅图4，首先提供基材IO，该基材10的表面形成至少一个导线21及至少一个焊盘22，该焊盘22界定有连接导线21的第一端部221、焊接部220及远离第一端部221的第二端部222。
参阅图5，接着，在该基材10的导线21与第一端部221的表面覆盖防焊漆11，但不及于焊接部220及第二端部222，且防焊漆11覆盖于第一端部221的长度L介于4至6密耳(mil)之间；及使用无铅锡膏13，该无铅锡膏13在尚未熔锡之前覆盖在第一端部221的防焊漆11表面至第二端部222。
参阅图6，然后，将电子元件3的接脚31置放于对应焊盘22的焊接部220的位置，且接脚31与焊盘22之间具有该无铅锡膏13。
参阅图7，最后，该无铅锡膏13在熔锡后，便将电子元件3的接脚31与该焊盘22的焊接部220彼此粘接，但是由于防焊漆11覆盖于第一端部221的表面，使得无铅锡膏13只有朝向电子元件3的接脚31粘接，又由于无铅锡膏13的张力较大、锡含量在熔锡后锡含量较少等因素，使得无铅锡膏13熔锡刚好可扩展至焊盘22未被防焊漆11覆盖的整个铜箔，不致有裸焊或无效吃锡区的问题发生。
归纳上述，本发明提升无铅工艺合格率的印刷电路板及工艺由于是以防焊漆覆盖部分焊盘22，即焊盘22的第一端部221，因而不但避免了无铅锡膏13熔锡时不容易扩展至焊盘22的整个铜箔上的问题，还可防止裸铜产生、改善电子元件3的接脚31吃锡高度、防止导线21与焊盘22之间的接触点在工艺中容易因化学溶剂残留而腐蚀导致慢性断线问题;又由于防焊漆11覆盖焊盘22的第一端部221有固定的效果，因此也可有效改善维修时焊盘22脱落的现象。
然而以上所述仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修改，均仍属本发明的范围内。
权利要求
1.一种提升无铅工艺合格率的印刷电路板，供焊接至少一个电子元件，该印刷电路板包含基材，其表面形成至少一个导线及至少一个焊盘，该焊盘界定有第一端部、焊接部及远离该第一端部的第二端部，且该第一端部连接该导线；防焊漆，覆盖于该基材的导线与该第一端部的表面但不及于该焊接部及该第二端部；及无铅锡膏，在熔锡后使得该电子元件与该焊接部彼此粘接。
2. 根据权利要求1所述的提升无铅工艺合格率的印刷电路板，其中该防 焊漆覆盖于该第一端部的长度介于4至6密耳之间。
3. 根据权利要求1所述的提升无铅工艺合格率的印刷电路板，其中该无 铅锡膏在未熔锡前覆盖在该第一端部的防焊漆表面至该第二端部。
4. 根据权利要求1、 2或3所述的提升无铅工艺合格率的印刷电路板，其 中该防焊漆覆盖于该第一端部的前缘大致呈内凹弧形或切线形。
5. —种提升合格率的工艺，包含下述步骤-步骤a,提供基材，该基材的表面形成至少一个导线及至少一个焊盘， 该焊盘界定有第一端部、焊接部及远离该第一端部的第二端部，且该第一端 部连接该导线；步骤b，覆盖防焊漆于该基材的导线与该第一端部的表面但不及于该焊 接部及该第二端部；及步骤c，使用无铅锡膏，在熔锡后使得电子元件的接脚与该焊接部彼此 粘接。
6. 根据权利要求5所述的提升合格率的工艺，其中该防焊漆覆盖于该第 一端部的长度介于4至6密耳之间。
7. 根据权利要求5所述的提升合格率的工艺，其中该无铅锡膏在未熔锡 前覆盖在该第一端部的防焊漆表面至该第二端部。
8. 根据权利要求5、 6或7所述的提升合格率的工艺，其中该防焊漆覆盖 于该第一端部的前缘大致呈内凹弧形或切线形。
全文摘要
一种提升无铅工艺合格率的印刷电路板及工艺，供焊接至少一个电子元件，该印刷电路板包含基材、防焊漆及无铅锡膏，该基材表面形成至少一个导线及至少一个焊盘，该焊盘界定有第一端部、焊接部及远离该第一端部的第二端部，且该第一端部连接该导线；该防焊漆覆盖于该基材的导线与该第一端部的表面，但不及于该焊接部及该第二端部；该无铅锡膏在熔锡后使得电子元件与焊接部彼此粘接。本发明以防焊漆覆盖部分焊盘，在锡炉熔锡中达到锡凝聚于零件接脚上，可强化电子元件焊接的吃锡效果与增加锡量。
文档编号H05K3/34GK101553091SQ200810090098
公开日2009年10月7日 申请日期2008年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者姜义炎 申请人:微星科技股份有限公司