專利名稱：安裝結(jié)構(gòu)體及馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用焊錫將電子零件表面安裝于布線基板上而形成的安裝結(jié)構(gòu)體。另 外，本發(fā)明還涉及具有該安裝結(jié)構(gòu)體的馬達(dá)。
背景技術(shù)：
在將電子零件表面安裝于布線基板上而形成的安裝結(jié)構(gòu)體中，雖然電子零件自身 的耐熱性已經(jīng)提高，但含有焊錫的安裝結(jié)構(gòu)體整體的耐熱性、特別是對(duì)反復(fù)施加的熱沖擊 的耐久性尚不充分。隨著汽車的高功能化，希望實(shí)現(xiàn)能夠在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)艙或其周邊使用 且包含安裝結(jié)構(gòu)體的馬達(dá)，例如是用來(lái)驅(qū)動(dòng)槽閥或吸氣閥等閥門的馬達(dá)。為此，即使進(jìn)行假 定在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)使用的熱沖擊試驗(yàn)，即_40°C 150°C下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)，安裝結(jié) 構(gòu)體的焊錫接合部分也必須不會(huì)產(chǎn)生裂紋。另外，為了減輕環(huán)境負(fù)荷，也必須使用無(wú)鉛焊 錫。專利文獻(xiàn)1中記載了機(jī)械特性優(yōu)良、能夠用于基板安裝的Sn-Ag-Bi-In系無(wú)鉛焊錫。專利文獻(xiàn)2中記載了為防止在焊錫中產(chǎn)生由熱應(yīng)力導(dǎo)致的裂紋，將通過(guò)焊錫與電 子零件的電極進(jìn)行連接的焊盤、以及在基板上形成的布線圖案這二者用寬度較窄的布線連 接。專利文獻(xiàn)3中記載了使用了 Sn-Cu系或Sn-Ag系的無(wú)鉛焊錫的安裝結(jié)構(gòu)體。還記 載了可以使用熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的金屬芯基板和耐熱性優(yōu)良的陶瓷基板作為基板。然而，專利文獻(xiàn)1中僅記載了有關(guān)常溫下機(jī)械特性的提高的內(nèi)容，并沒(méi)有記載有 關(guān)在什么樣的熱環(huán)境下可以使用的內(nèi)容。實(shí)際上，當(dāng)進(jìn)行假定在汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)附近使用 的-40°C 150°C下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)時(shí)，取決于Sn-Ag-Bi-In系焊錫的組成和布 線基板的特性，具有在焊錫與電子零件的接合部分會(huì)產(chǎn)生裂紋的問(wèn)題。另外，即使使用專利文獻(xiàn)2中記載的方法，如果不能恰當(dāng)?shù)剡x定焊錫的組成，則難 以在_40°C 150°C下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)中耐受熱沖擊。進(jìn)一步地，在使用專利文獻(xiàn)3所記載的潤(rùn)濕性差的Sn-Cu系焊錫或強(qiáng)度低的Sn-Ag 系焊錫時(shí)，不能緩和在_40°C 150°C下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)中對(duì)焊錫施加的應(yīng)力，難 以防止在焊錫接合部分產(chǎn)生裂紋。而且，金屬芯基板和陶瓷基板的價(jià)格都非常高。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平8-206874號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2008-72065號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2001-358446號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述的現(xiàn)有問(wèn)題，并提供使用無(wú)鉛焊錫將電子零件表面安裝 于布線基板上而形成的安裝結(jié)構(gòu)體，即使進(jìn)行_40°C 150°C下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)， 在該安裝結(jié)構(gòu)體的焊錫接合部分也不會(huì)產(chǎn)生裂紋。另外，本發(fā)明的另一目的是提供具有上
3述的安裝結(jié)構(gòu)體的馬達(dá)。本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體是使用Sn-Ag-Bi-In系焊錫將電子零件表面安裝于布線基 板上而形成的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述Sn-Ag-Bi-In系焊錫包含0. 1重量％ 5重 量％的財(cái)、大于3重量％且小于9重量％的In，剩余部分由SruAg以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu) 成；所述布線基板的線膨脹系數(shù)在所有方向上均為13ppm/K以下。本發(fā)明的馬達(dá)具有上述的本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供因-40°C 150°C下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)焊錫接合部 分也不會(huì)產(chǎn)生裂紋、且耐熱沖擊性優(yōu)良的安裝結(jié)構(gòu)體。另外，由于Sn-Ag-Bi-In系焊錫是無(wú) 鉛的，因此環(huán)境負(fù)荷小。


圖1是表示本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體的一例的大致構(gòu)成的剖視圖。圖2A是示意地表示在進(jìn)行了 -40°C 150°C下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)之后切 斷的、本發(fā)明實(shí)施例所涉及的安裝結(jié)構(gòu)體的焊錫接合部周邊的剖視圖。圖2B是示意地表示 在進(jìn)行了 -40°C 150°C下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)之后切斷的、現(xiàn)有的安裝結(jié)構(gòu)體的焊 錫接合部周邊的剖視圖。圖3A是概念地表示布線基板上由絲網(wǎng)印刷法形成的阻焊膜的剖視圖。圖3B是概 念地表示布線基板上由幕涂法形成的阻焊膜的剖視圖。圖4是表示具有本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體的馬達(dá)的一例的大致構(gòu)成的剖視圖。[符號(hào)說(shuō)明]1,1a, Ib 安裝結(jié)構(gòu)體2，2a，2b 布線基板3 布線4 焊錫5，5a，5b，5c 電子零件6 裂紋7 阻焊膜10 馬達(dá)11 轉(zhuǎn)子12 磁鐵13 軸14 軸承
0033]15 定子16 線圈18 箱體
具體實(shí)施例方式在上述的本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體中，上述Sn-Ag-Bi-In系焊錫優(yōu)選含有0. 1 %重 量％ 5重量％的Ag。如果Ag的含量比其小，則焊錫的熔點(diǎn)上升，且焊錫的潤(rùn)濕性和流動(dòng)性降低。如果Ag的含量比其大，則焊錫的熔點(diǎn)仍然會(huì)上升，且焊錫的成本增加。上述布線基板優(yōu)選為FR5級(jí)的布線基板。FR5級(jí)的布線基板是具有耐熱性的環(huán)氧 玻璃鋼基板。通過(guò)使布線基板為FR5級(jí)的布線基板，能夠廉價(jià)地獲得滿足線膨脹系數(shù)在所 有方向上均為13ppm/K以下這一條件的布線基板。上述布線基板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度優(yōu)選為150°C以上。由此，于高溫環(huán)境下在布線基 板上發(fā)生的變形或彎曲得以減少，因此能夠降低在焊錫中產(chǎn)生裂紋的可能性。優(yōu)選在上述布線基板的表面上形成有通過(guò)絲網(wǎng)印刷法得到的阻焊膜。由此，能夠 防止阻焊膜的厚度變得過(guò)厚而超出所需。因此，由于溫度變化時(shí)在布線基板上發(fā)生的變形 或彎曲得以減少，所以能夠降低在焊錫中產(chǎn)生裂紋的可能性。上述電子零件的尺寸優(yōu)選為5750以下。通過(guò)使用這樣小型的電子零件，溫度變 化時(shí)的布線基板與電子零件的線膨脹的差別變小，因此能夠降低在焊錫中產(chǎn)生裂紋的可能 性。以下參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式和實(shí)施例。但本發(fā)明并不受以下所示 的實(shí)施方式和實(shí)施例的限定，可以作出適當(dāng)?shù)淖兏D1是表示本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體1的一例的大致構(gòu)成的剖視圖。在布線基板2上 以規(guī)定圖案形成的布線3上，使用焊錫4進(jìn)行電子零件5的表面安裝。另外，圖1中省略了 后述的阻焊膜。[關(guān)于焊錫]對(duì)焊錫4進(jìn)行說(shuō)明。焊錫4是包含0. 1重量％ 5重量％的財(cái)、大于3重量％且小于9重量％的In、 且剩余部分由SruAg以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Sn-Ag-Bi-In系焊錫。該Sn-Ag-Bi-In系 焊錫是對(duì)環(huán)境友好的無(wú)鉛組成。Bi有助于降低焊錫的熔點(diǎn)和提高焊錫的機(jī)械強(qiáng)度。但當(dāng)Bi的含量超過(guò)上述的數(shù) 值范圍(特別是10重量％以上)時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生由被稱作焊點(diǎn)剝離(也稱為焊角翹離)現(xiàn) 象的焊錫的偏析等所造成的焊錫缺陷。In也有助于降低焊錫的熔點(diǎn)和提高焊錫的機(jī)械強(qiáng)度。但當(dāng)In的含量超過(guò)上述的 數(shù)值范圍時(shí)，有時(shí)焊錫的熔點(diǎn)會(huì)下降過(guò)多，使得安裝結(jié)構(gòu)體不能在高溫環(huán)境下使用。此外， 還會(huì)導(dǎo)致焊錫的成本上升。Ag有助于降低焊錫的熔點(diǎn)和提高焊錫的潤(rùn)濕性和流動(dòng)性。Ag為3.5重量％時(shí)具 有共晶點(diǎn)，如果Ag的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此值，則焊錫的熔點(diǎn)上升。此外，Ag的含量增多時(shí)，焊錫 的成本上升。因此，Ag的含量?jī)?yōu)選為0. 1 5重量％。示出本發(fā)明的實(shí)施例。作為布線基板2，使用了 FR5級(jí)的環(huán)氧玻璃鋼基板，其線膨 脹系數(shù)在縱向?yàn)閘lppm/K、在橫向?yàn)?3ppm/K，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為180°C，通過(guò)絲網(wǎng)印刷法在 表面形成了阻焊膜。作為電子零件5，使用了尺寸為5750的電容器。作為Sn-Ag-Bi-In系 焊錫4，使用了包含3.5重量％的々8、0.6重量％的財(cái)、6重量％的In，剩余部分為Sn以及 不可避免的雜質(zhì)的Sn-Ag-Bi-In系焊錫(以下表示為“Sn_3. 5Ag-0. 6Bi-6In”)。將含有 Sn-3. 5Ag-0. 6Bi-6In焊錫的焊糊印刷在上述布線基板2上，該布線基板2上形成了利用銅 箔的規(guī)定圖案的布線3，并在焊糊上安裝上述電子零件5，通過(guò)回流將電子零件5進(jìn)行表面 安裝，從而得到安裝結(jié)構(gòu)體1。對(duì)該安裝結(jié)構(gòu)體1進(jìn)行下述的熱沖擊循環(huán)試驗(yàn)(“-40°C 150°C下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)”)，上述熱沖擊循環(huán)試驗(yàn)中，將該安裝結(jié)構(gòu)體在_40°C下 保持30分鐘，接著在150°C下保持30分鐘，將其作為1個(gè)循環(huán)，并重復(fù)此循環(huán)1000次。圖 2A是示意地表示進(jìn)行了 -40°C 150°C下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)之后切斷的、上述實(shí)施 例所涉及的安裝結(jié)構(gòu)體1的焊錫接合部周邊的狀態(tài)的剖視圖。在圖2A中，對(duì)與圖1相同的 構(gòu)成要素標(biāo)記為同樣的符號(hào)。作為現(xiàn)有例，除了將包含3. 0重量％的Ag、0. 5重量％的Cu，剩余部分為Sn以及 不可避免的雜質(zhì)的Sn-Ag-Cu系焊錫(以下表示為“Sn-3. OAg-O. 5Cu”)用作焊錫以外，以 與上述實(shí)施例同樣的方法得到了安裝結(jié)構(gòu)體。對(duì)該安裝結(jié)構(gòu)體進(jìn)行與上述的實(shí)施例同樣的 在-40°C 150°C下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)。圖2B是示意地表示進(jìn)行了 _40°C 150°C 下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)之后切斷的、上述現(xiàn)有例所涉及的安裝結(jié)構(gòu)體的焊錫接合部 周邊的狀態(tài)的剖視圖。在圖2B中，對(duì)與圖1相同的構(gòu)成要素標(biāo)記為同樣的符號(hào)。在圖2B表示的現(xiàn)有例中，焊錫4與電子零件5的接合部分附近形成了裂紋6。與 此相對(duì)，在圖2A所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，焊錫4中未見(jiàn)裂紋。因此本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)體 的耐熱沖擊性優(yōu)異。表1比較地表示考慮了環(huán)境方面的代表性的4種無(wú)鉛焊錫的物理性質(zhì)。表1中， "Sn-16. 751η”表示含有16. 75重量％的In，剩余部分為Sn以及不可避免的雜質(zhì)的Sn-In系 焊錫；"Sn-3. 9Ag-0. 6Cu-3Sb”表示含有3. 9重量％的Ag、0. 6重量％的Cu,3重量％的Sb， 剩余部分為Sn以及不可避免的雜質(zhì)的Sn-Ag-Cu-Sb系焊錫。表 權(quán)利要求
一種安裝結(jié)構(gòu)體，其是使用Sn Ag Bi In系焊錫將電子零件表面安裝于布線基板上而形成的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述Sn Ag Bi In系焊錫包含0.1重量％～5重量％的Bi、大于3重量％且小于9重量％的In，剩余部分由Sn、Ag以及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成；所述布線基板的線膨脹系數(shù)在所有方向上均為13ppm/K以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述Sn-Ag-Bi-In系焊錫包含0.1 重量％ 5重量％&Ag。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述布線基板是FR5級(jí)的布線 基板，所述布線基板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為150°C以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，在所述布線基板的表 面上形成有通過(guò)絲網(wǎng)印刷法得到的阻焊膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的安裝結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述電子零件的尺寸 為5750以下。
6.一種馬達(dá)，其具有權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的安裝結(jié)構(gòu)體。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種使用焊錫(4)將電子零件(5)表面安裝于布線基板(2)上的安裝結(jié)構(gòu)體(1)。焊錫是包含0.1重量％～5重量％的Bi、大于3重量％且小于9重量％的In、剩余部分由Sn、Ag以及不可避免的雜質(zhì)所組成的Sn-Ag-Bi-In系焊錫。布線基板的線膨脹系數(shù)在所有方向上均為13ppm/K以下。由此，可以實(shí)現(xiàn)采用了無(wú)鉛焊錫的安裝結(jié)構(gòu)體，并抑制了因-40℃～150℃下的熱沖擊1000次循環(huán)試驗(yàn)導(dǎo)致的在焊錫接合部產(chǎn)生裂紋。
文檔編號(hào)B23K35/26GK101960933SQ20108000117
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月4日
發(fā)明者久山浩二, 日高將人, 近藤憲司, 鴨木豐 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社