(57)【要約】  本発明は、構成部品（６）をプリント回路基板（１）へ、またはプリント回路基板内に固定する、および／またはプリント回路基板の個々の素子を接続する方法で、相互接続または互いに固定される構成部品（６）および／またはプリント回路基板（１）の領域が少なくとも１つのそれぞれのはんだ層（４、５、９、１０）とともに備えられ、はんだ層（４、５、９、１０）は周囲条件に対して高められた圧力および温度で互いに接触および相互接続され、金属間拡散層（１２）が形成され、それにより、高い強度の接続を実現する。さらに本発明は前記方法の使用およびプリント回路基板（１）にも関するものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成部品をプリント回路基板（１）へ、またはプリント回路基板内に固定する、および／またはプリント回路基板（１）の個々の素子を接続する方法であって、相互接続または互いに固定される構成部品（６）および／またはプリント回路基板（１、２５）の領域が少なくとも１つのそれぞれのはんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）とともに備えられ、はんだ層（５、１０、１７、１９）が周囲条件に対して高められた圧力および温度で互いに接触および相互接続され、金属間拡散層（１２）も形成されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
少なくとも１つのはんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）が、銀、金、ニッケル、および銅、ならびに／またはスズ、インジウム、およびビスマスからなる群から選択される電気伝導性金属によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つのはんだ層（４、５、９、１０）を付着する前に、構成部品（６）および／またはプリント回路基板（１）の相互接続または互いに固定される領域に、バリア層（３、８）が付着されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
バリア層（３、８）が、ニッケル、鉄、またはモリブデン、ならびに／あるいはニッケルおよび／または鉄を含む合金からなる群から選択される電気伝導性金属によって形成されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
異なる２つのはんだ層（４、５、９、１０）が接続または固定される領域にそれぞれ付着されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つのはんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）および／またはバリア層（３、８）が電気化学的もしくは化学的に蒸着または付着されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つのはんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）および／またはバリア層（３、８）が少なくとも５ナノメートル、詳細には、少なくとも１００ナノメートルから大きくても１００マイクロメートル、好適にはせいぜい２０マイクロメートルの厚さであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
はんだ付け手順が３００バール未満、詳細には２５０バール未満の圧力、および６００度を下回り、詳細には１５０度と４５０度の間の温度で実行されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
高められた圧力および高められた温度が少なくとも１０分、詳細には少なくとも２０分、および長くても１５０分、詳細にはせいぜい１２０分の間、加えられることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
プリント回路基板（１、２５）の、固定される構成部品（６）、または互いに固定される素子（１３、１４、１５）が接着層（１１、１２）を使用して互いに一時接続されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
プリント回路基板（１）上へ、またはプリント回路基板内へ電子構成部品（６）を装着するための、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項１２】
特に、リジッドフレキシブルプリント回路基板（２５）の製造で、プリント回路基板セグメント（１３、１４、１５）を接続するための、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項１３】
プリント回路基板（１、２５）内またはプリント回路基板上での熱放散素子の製造のための、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項１４】
構成部品（６）および／またはプリント回路基板（１、２５）の相互接続または互いに固定される領域が、それぞれ少なくとも１つのはんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）とともに備えられ、はんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）が周囲条件に対して高められた圧力および温度で互いに接触および相互接続され、金属間拡散層（１２）も形成されることを特徴とする、プリント回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成部品をプリント回路基板へ、またはプリント回路基板内に固定する、および／またはプリント回路基板の個々の素子を接続する方法のほか、そのような方法の使用ならびにプリント回路基板にも関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板の製造、詳細には、構成部品のプリント回路基板への、またはプリント回路基板内での固定、および／またはプリント回路基板の個々の素子の接続という状況で、例えば、リジッドフレキシブルプリント回路基板の製造では、とりわけ、現行の従来技術に沿う３つの方法が適用され、ここで参照されるのは、特に、ワイヤーボンディング、はんだ付け、および電気的導通性もしくは導電性の粘着フィルムまたは接着剤によるボンディングである。リジッドフレキシブルプリント回路基板の製造では、さらに、多くのスペースを要するプラグインシステムが知られている。
【０００３】
ワイヤーボンディングの場合、例えば、金またはアルミニウムから形成されたワイヤーは、超音波、熱、および圧力を供給することにより電子構成部品の導体パッドまたは接触部位に接続され、その後、プリント回路基板上の、ともに接続される接触面または領域に引き出される。そのプリント回路基板では、例えば、超音波、熱、および／または圧力を使用した接続またはボンディング手順が繰り返される。そのようなボンディングプロセスに必要な多額のコストに加えて、主な欠点は、並行プロセスが実行不可能な個々の接続の生成を逐次的に連続することにある。特に、接触される各接触または各領域は別々に製造される必要があり、従って全体的に、費用のかさむ方法となっている。使用される金属ワイヤーのタイプによっては、部分的にさらに高い熱負荷が、例えば、３００度位までの、そして必要に応じてそれを超える温度で、接続またはボンディングされる構成部品または素子に加えられる。それによって、ワイヤーボンド接続の単に平均的で、ほとんどの場合、十分ではない抗張力も付加的に得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
はんだ付けプロセスの場合、はんだペースト堆積物の利用に次に、例えば、供給されたはんだペースト堆積物または部位で、相互接続されるプリント回路基板の構成部品、あるいは素子または小領域の配置が行われる。その上で、はんだペーストの溶解による接続はその後、例えば、ともに接続されるプリント回路基板の小領域の構成部品および基板からなる組み立て部品全体のリフロー炉の加熱に影響される。このため、特に無鉛はんだ付けでは、２４０度を超える、詳細には、２６５度を超える温度が少なくとも短時間、必要とされ、それは構成部品と接続されるプリント回路基板またはプリント回路基板の小領域にかなりの負荷となり、個々のプリント回路基板層の分離、すなわち層間剥離につながる場合がある。
【０００５】
電気的導通性もしくは導電性の粘着フィルムまたは接着剤を使用する場合、例えば、電気的導通性の構成部品の充填材の含有物間の相互作用のために、達成可能な伝導性に関し、妥協点が見つけられる必要があり、そのように達成される粘着力を考慮して、通例、接着特性に不利な影響がない限定された伝導性のみを達成することが可能となる。加熱する接着済み素子がプリント回路基板上で、例えば１つの構成部品または複数の電子構成部品から構成される場合、大きく異なった寸法変化が、使用される物質に応じてさらに発生することになり、詳細には、例えば受動部品の場合に使用されるセラミック、能動部品の場合のシリコンのほか、粘着フィルムおよび接着剤に使用される合成物質ならびに、例えば、銅であっても、それらの膨張係数の部分的な大幅な違いがプリント回路基板の導電性接触部位またはパッドおよび導体トラックの領域で発生し、導通性接着剤を使用して提供されるパッドまたは接触領域の損傷および破壊が、温度変化による温度変動または負荷により生じる場合がある。
【０００６】
したがって最初に定義した種類の方法から離れ、本発明は、プリント回路基板へのまたはプリント回路基板内の構成部品の適切な接着および固定および／またはプリント回路基板の個々の素子の接続を維持する問題についての上述の欠点を回避することを目的としており、詳細には、プリント回路基板へのまたはプリント回路基板内の少なくとも１つの構成部品および／またはプリント回路基板の個々の素子間のほか、個々の構成部品および／または小領域の改善された粘着性を備えるプリント回路基板で、耐久性があり、改善または強化された抗張力のある強度を発揮する接続または固定を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的を解決するために、最初に定義した種類の方法は、基本的に、相互接続される、または互いに固定される構成部品および／またはプリント回路基板の領域が、はんだ層が互いに接触し、周囲条件に対して高い圧力および温度で相互接続され、金属間拡散層が形成される、少なくとも１つのそれぞれのはんだ層とともに提供されることを特徴としている。相互接続されるか、互いに固定される、構成部品およびプリント回路基板の領域、あるいはプリント回路基板の小領域または小素子に少なくとも１つのそれぞれのはんだ層が付着された後、はんだ層が周囲条件に対して高められた圧力および温度を加えることによって、相互に接着および相互接続され、同時に、金属間拡散層が形成され、プリント回路基板へ接続されるまたは固定される、プリント回路基板の構成部品および／または素子間の適切で高強度の接続が確保され、同時に、相互に隣接または接着したはんだ層間で、合金または接続が形成され、それによって、知られている方法と比較すると、詳細には、例えば変動する温度条件または応力の下での使用中の、破壊に対して高い抗張力のほか、改善された抵抗力も実現される。相互接続または互いに固定される領域、構成部品の特にパッドのほか、プリント回路基板の素子も接続する金属間拡散層を形成することによって、例えば、使用される材料の熱膨張係数の近似または調和が得られるので、接続を提供するために使用される材料の膨張係数の適応または均一化により、熱応力が変動する場合であっても、接続の損傷または破壊に対して大幅に改善された抵抗力を実現することができる。さらに固定または接続手順では、配置または固定される構成部品とプリント回路基板の両方、あるいは、例えばリジッドフレキシブルまたはスティッフフレキシブルプリント回路基板の接着または接続されるプリント回路基板の小領域がより均一で、とりわけ、例えば知られているはんだ付け接着またはワイヤーボンディングプロセスと比較して、より低い熱負荷にしか暴露されないことが確保される。拡散はんだ付け方法または溶融拡散はんだ付け方法を使用し、同時に、金属間拡散層を形成するために周囲条件に対して高くされる圧力と温度が加えられると、相互に接着されたはんだ付け層の材料または構成部品が互いに拡散し、相互への、または互いとのはんだ層の拡散により、高強度の接続を提供する。そのようにする際、金属間層または合金が、金属間拡散層の形成に使用される材料間で発生または生成される場合があり、相互への材料の拡散が、はんだ層でそれぞれ使用される原材料の溶解温度を大幅に下回る温度で起きるようなことには、注意する必要がある。これについては、以下でより詳細に述べられる。
【０００８】
プリント回路基板の小領域であっても損傷なく暴露可能な圧力および温度条件で拡散はんだ付けを実行し、同時に、それぞれのはんだ層に使用される材料で、拡散による適切な接続または固定を達成するには、少なくとも１つのはんだ層が銀、金、ニッケル、および銅ならびに／またはスズ、インジウム、およびビスマスからなる群から選択された導電性金属により形成されることが、本発明による方法の好適な実施形態により提案されている。言及された材料は、接続される構成部品および／あるいはプリント回路基板の領域または接触部位の間の適切な接着を達成するのに必要である（複数可）優れた高い電気伝導性を示し、さらに、適切な時間期間にわたって特に比較的低い温度および適切な圧力で、信頼できる金属間接続が接続される構成部品または素子のはんだ層の間に形成されることを確保する。
【０００９】
はんだ接続として金属間拡散層の形成に使用される材料が相互接続または互いに固定される構成部品または素子のパッドまたは接触領域に拡散しないようにするには、少なくとも１つのはんだ層を付着する前に、バリア層が構成部品および／またはプリント回路基板で、相互接続または互いに固定される領域に付着することが、さらに好適な実施形態により提案されている。このバリア層によって、形成する金属間接続のはんだ材料または素子、あるいは必要に応じて形成された合金が構成部品および／またはプリント回路基板で、相互接続または互いに固定される領域またはパッドの領域に拡散しないようにすることができる。
【００１０】
バリア層の信頼できる形成と同時に、十分な接続性のほか、相互接続または互いに固定される構成部品および素子の隣接する領域またはパッドのほか、加えて提供される少なくとも１つのはんだ層への信頼できる接続も維持することを確保するには、バリア層がニッケル、鉄、またはモリブデンならびに／あるいはニッケルおよび／または鉄を含む合金からなる群から選択された導電性金属により形成されることがさらに好適な実施形態により提案されている。
【００１１】
相互接続または互いに固定される領域、特にパッドを接続するために溶解拡散手順をサポートするには、異なる２つのはんだ層が接続または固定される領域に、それぞれ付着されることがさらに好適な実施形態により提案されている。異なる２つのはんだ層を備える、または付着することで、例えば、直接隣接するはんだ層を適切に選択し、同時に、はんだ層をさらに備えることで金属間拡散層の形成下で接着の進行または継続を制御することによって、相互接続される領域を接触した後に、拡散手順を選択的に起動または開始することが可能である。この点において、拡散はんだ層は、例えば、溶解温度の観点で選択されることができ、ここで例えば、低溶解温度材料のはんだ層が相互接続される領域の上側にそれぞれ固定され、そこで、必要に応じ、改善または強化された電気伝導性を備えたより高い溶解温度の材料のはんだ層が、例えば、はんだ層に使用される材料の共晶合金が拡散手順の間にさらに形成されるように、その後に付着され、接続の破壊に対して相応の高い抵抗力のほか、達成される接着について相応の高く優れた電気伝導性を示す。
【００１２】
プリント回路基板の製造に特に関連付けられた、薄い厚さまたは層の厚さのそれぞれ少なくとも１つのはんだ層を特に信頼できかつ簡単に付着するには、少なくとも１つのはんだ層およびバリア層が電気化学的もしくは化学的に蒸着または付着されることが本発明による方法のさらに好適な実施形態により提案されている。
【００１３】
プリント回路基板の小型化が進むことに伴い、それに応じて個々の素子で厚さの薄い層が使用される、プリント回路基板の製造状況、およびそれに応じた耐久性のある接続または接着の達成を考慮する場合、少なくとも１つのはんだ層および／またはバリア層には少なくとも５ナノメートルの厚さ、詳細には少なくとも１００ナノメートルから大きくて１００マイクロメートル、好適にはせいぜい２０マイクロメートルの厚さがあることがさらに好適な実施形態により提案されている。通常、層の厚さ内で採用される範囲のはんだ層および／またはバリア層のそのような層の厚さは、プリント回路基板の製造で、個々の素子またはそのようなプリント回路基板の層に付着され、その結果、生成される接着はそのようなプリント回路基板に簡単に一体化されることが可能である。
【００１４】
接着される領域または素子の信頼できる接続を実現し、同時に、金属間拡散層を形成するには、はんだ付け手順が３００バール未満、詳細には２５０バール未満の圧力、および６００度未満、詳細には１５０度と４５０度の間の温度で実行されることがさらに好適な実施形態により提案されている。溶解拡散はんだ付け手順で使用される温度を特別に考慮中の場合、部分的に、はんだ付け層の形成に使用される材料の溶解温度をかなり超えた状態の温度で、はんだ付け手順が実行されることが直ぐに明らかになる。
【００１５】
接続または固定手順の間に金属間拡散層を形成する場合、少なくとも１０分、詳細には少なくとも２０分および長くても１５０分、特にはせいぜい１２０分の間、高められた圧力および高められた温度が加えられることがさらに好適な実施形態により提案されている。
【００１６】
本発明による接続または固定方法の状況において、それぞれ少なくとも１つのはんだ層の付着、および、はんだ付けまたはワイヤーボンディングなどの知られている技術とは対照的に、接続または固定手順の並行または同時実行が、必要に応じて相互接続または互いに固定される非常に膨大な数の領域、特にパッドに影響を与える可能性があるような、はんだ層の相互接着の後に、複数の接続または固定が同時に実現されることが可能であることにさらに留意すべきである。
【００１７】
固定される構成部品、または互いに固定されるプリント回路基板の素子で、必要に応じて必要とされる一時または仮の位置決めを確実にするには、少なくとも１つのはんだ層と、必要に応じてバリア層の付着のほか、接続される素子または構成部品のはんだ層の接着の後に、プリント回路基板の固定される構成部品、または互いに固定される素子が一時的に接着剤層を使用して互いに接続されることが本発明による方法のさらに好適な実施形態により提案されている。接着による固定は、単に接続または固定を形成するための溶解拡散方法の実行前後の一時的な位置決め用にのみ提供されるので、接着力に関しては、それに応じて簡単でほんのわずかな必要性を満たす接着剤で十分である。それは、最終的に達成される接続または接着はその後の、構成部品または素子を一方へまたは互いに固定するために、周囲条件に対して高められた圧力および温度で行われる拡散方法の際に達成される。
【００１８】
数回、既に上述しているように、特に好適な方法の本発明による方法は、例えば、プリント回路基板上に、またはプリント回路基板内に電子構成部品を装着するために使用されることが可能で、そのような構成部品は能動または受動構成部品、単一の構成部品、または組み立て部品から構成される。
【００１９】
さらに、好適な方法の本発明による方法は、プリント回路基板の一部または素子の接続に、特に、リジッドフレキシブルプリント回路基板の製造に適用または使用されることが可能である。
【００２０】
本発明による方法の適用または使用の別の好適な分野はプリント回路基板内またはプリント回路基板上の熱放射素子の製造または形成であり、そこでは、適切な材料のはんだ層を配置することにより、そのような熱放射素子を、例えば、プリント回路基板への、またはプリント回路基板内の構成部品の接続または固定、あるいはプリント回路基板の個々の素子の相互接続の生成と同時に製造することが可能である。
【００２１】
最初に定義した目的を解決するために、プリント回路基板がさらに提供されており、それは基本的に、構成部品および／またはプリント回路基板の相互接続または互いに固定される領域がそれぞれ少なくともの１つのはんだ層とともに提供され、はんだ層が周囲条件に対して高められた圧力および温度で互いに接触可能および互いに相互接続可能で、金属間拡散層が形成されることを特徴としている。接続または接触される領域間で金属間拡散層が形成されるので、接触パッドの例の場合、したがってプリント回路基板が提供されており、相互接続される構成部品または素子は固定、または互いに接続され、高度に信頼できる接続または接着が示される。
【００２２】
続く部分で、本発明は、添付図面で略示される例示的な実施形態の形でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるプリント回路基板の小領域、およびそこから隔てられ、したがってそこに接続される構成部品の略図で、バリア層および２つのはんだ層が、相互接続される領域の各領域に本発明による方法で既に付着されている。
【図１Ａ】図１の小領域Ａを拡大した詳細図である。
【図２】図１と類似した図で、プリント回路基板と接続される構成部品の一時位置決めのための接着部位のあるプリント回路基板の詳細図である。
【図３】溶解拡散方法が実行されるより前の、図２により適用された接着剤によってプリント回路基板上に配置された構成部品を示す図である。
【図４】はんだ層間に金属間拡散層が形成された状況下で溶解拡散方法の実行後の、プリント回路基板に固定された構成部品を示す図である。
【図５】図１と類似した図で、特に、相互接続前および相互接続される領域にはんだ領域が付着された後の、リジッドフレキシブルプリント回路基板で相互接続された素子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１から図４では、プリント回路基板に、またはプリント回路基板内に構成部品を固定する方法を遂行する様々な方法ステップを図示している。
【００２５】
図１では、１で通常示されるプリント回路基板上の、それぞれ２で示され、例えば銅で作られた接触パッドの領域に、バリア層３がこの銅の層２上に配置されており、このバリア層上に、異なるはんだ材料の２つの層４および５が続いて配置または付着されていることが示されている。
【００２６】
同様に、バリア層８は、接触部位の領域すなわちパッド７でプリント回路基板１と接続される電子構成部品６にそれぞれ配置または付着され、そこに、異なる材料のはんだ層９および１０がここでも続けて付着または備えられている。
【００２７】
図１Ａは、図１による構成部品６の小領域Ａを拡大して図示しており、厚さが誇張され図示されている接触層７には、バリア層８が続けて備えられており、それには、はんだ層９および１０がさらに続けて付着されていることは明らかである。
【００２８】
図１Ａによる例示では、個々の層７から１０は理解しやすいように、わずかに分離した方法で図示されており、そのような分離は単に、図式的な例示の理解しやすさを単純化するためのものである。さらに、個々の層７から１０の厚さは、単に例示的なもので、一律の縮尺で示しているものではなく、使用可能な層の厚さの範囲は以下で詳細に説明されることになる。
【００２９】
プリント回路基板１のパッド２の領域も、図１Ａによる例示と同様の方法で形成され、その結果、図１で例示されている実施形態では、層すなわち接触部位２および７はそれぞれ銅で形成されており、それに、例えばニッケルから作られたバリア層３および８がそれぞれ続けて付着されていることが予測されることができる。図１で図示されている例示的な実施形態で、それぞれ互いに接続されている、はんだ層４および５ならびに９および１０は、例えば、層４および９は銀から作られ、層５および１０はスズから作られることができる。
【００３０】
層３、４、および５ならびに８、９、および１０の付着は、それぞれ、電気化学的または化学的蒸着または付着により達成されることが可能である。
【００３１】
プリント回路基板１上の接触パッド２の領域にバリア層３のほか、少なくとも１つのはんだ層４および５を配置または付着した後、図２で例示されているように、接着部位または層１１の配置または付着が行われ、それにより、図３で例示されているように構成部品６の一時的な固定または配置が行われ、はんだ層の接着は続けて行われ、それにより、特に相互に面する層５および１０が互いに直接接触するようになることは図３から明らかである。
【００３２】
特に、接着部位１１による、プリント回路基板１上の構成部品６の配置は、金属間拡散層１２を形成するために、次に周囲条件に対して高められた圧力および温度を加え、層３および９に銀が使用され、層５および１０にスズが使用される場合、前記拡散層１２は共晶銀スズ合金から形成され、それには、例えば構成部品６とプリント回路基板１の接触部位間の知られている接続に比べ、例えば、１０００Ｎ／ｍ２より大きな高められた抗張力がある。
【００３３】
この場合、バリア層３および８の厚さはそれぞれ、１００ナノメートルから２０マイクロメートルの間の範囲である。はんだ層４および５ならびに９および１０の厚さはそれぞれ、約１００ナノメートルから最大１００マイクロメートルの範囲である。
【００３４】
上部で示されているようにはんだ層が接触した後、周囲条件に対して高められた圧力および温度が上部で示しているように加えられ、図１から図４で選択されている材料の場合、例えば、少なくとも１５分、詳細には、約２０分から１２０分の時間が選択され、圧力は２５０バール未満で、特に、プリント回路基板１のほか、構成部品６で使用される材料に応じて、１５０度から４５０度の間の温度が選択され、それは必要に応じて、ソフトはんだ付けと呼ばれる場合がある。
【００３５】
バリア層３および８では、例えば、ニッケルが鉄またはモリブデンならびに／あるいはニッケルおよび／または鉄を含む合金に置き換えられることができる。
【００３６】
はんだ層４および５のほか、９および１０では、様々な溶解点を有する材料または金属が特に使用されることが可能で、ここで、隣接する層５および１０はより低い溶解点、したがってより高い溶解性を有する金属により形成され、一方、層４および９は、例えば金属により形成され、特に例えば、銀の代わりに金または銅などの、一般的に高い導電性を有する金属により形成される。
【００３７】
層４および５のほか、９および１０で使用される材料の選択は、さらに、適切な温度および圧力条件を加えることによる溶解拡散から得られる合金を考慮しても行われ、次いで、その合金は高い強度、および特に、得ようとしていた高抗張力接着または接続を提供する。
【００３８】
図５は、図１と同様の方法で、金属間拡散層の接続と同時に形成を行うための方法がプリント回路基板の個々の素子の接続に使用される実施形態を図示している。この場合、製造されるリジッドフレキシブルプリント回路基板の剛性部品または素子が図５では１３および１４で図示されており、それぞれは、一般的に知られているように複数の層から構成されている。
【００３９】
製造されるリジッドフレキシブルプリント回路基板２５の柔軟性のある部分または素子１５との接続する領域に、パッド１６が配置または示されており、はんだ層１７がパッド１６上にそれぞれ配置または付着され、例えば、これも銅で作られる。同様の方法で、はんだ層１９もパッド１８の領域の柔軟性のある素子にそれぞれ配置され、これも銅から形成されることが可能である。
【００４０】
素子１３、１４、および１５の一時的な位置決めでは、接着部位またはゾーン２０が前の実施形態と同じように備えられている。
【００４１】
はんだ層１７および１９を付着した後、はんだ層１７、１９の接着は図１から図４による実施形態と同様に行われ、ここで、周囲条件に対して高められた圧力および温度を加えることにより、はんだ層１７および１９の領域で金属間拡散層が再度形成され、前記金属間拡散層は柔軟性のある小領域１５との剛性小領域１３および１４の高い強度と、それに応じた耐久性のある接続を提供し、同時に、複数の接続または接触部位を形成する。
【００４２】
この場合、柔軟性のある素子１５は、例えば、その上に導体トラックを含むプリプレグ２２および接着剤２３が配置された柔軟性のあるコア２１と、さらに２４で示されているシールド層から構成される。
【００４３】
さらにこの場合、溶解拡散工程によりパッド１６および１８の個々の領域間で堅固な接続が形成され、同時に、はんだ材料１７および１９には溶解温度を下回る温度が加えられる。
【００４４】
上述の材料は、はんだ層１７および１９の材料として再度使用されることが可能である。
【００４５】
さらに、特にプリント回路基板１と一体化された構成部品６の領域の、随所で形成の可能性のある熱の放散に対して、溶解拡散方法が適用され、熱導電性領域を形成することができる。
【図１】
2011521458.tif 000003
【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月20日(2010.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、構成部品をプリント回路基板へ、またはプリント回路基板内に固定する、および／またはプリント回路基板の個々の素子を接続する方法で、相互接続または互いに固定される構成部品および／またはプリント回路基板の領域が少なくとも１つのそれぞれのはんだ層とともに備えられ、はんだ層が周囲条件に対して高められた圧力および温度で互いに接触および接続されるほか、そのような方法の使用、ならびに構成部品および／またはプリント回路基板の、相互接続または互いに固定される領域がそれぞれ少なくとも１つのはんだ層とともに備えられ、はんだ層が周囲条件に対して高められた圧力および温度で互いに接触および相互接続される、プリント回路基板にも関するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
はんだ付けプロセスの場合、はんだペースト堆積物の利用に次に、例えば、供給されたはんだペースト堆積物または部位で、相互接続されるプリント回路基板の構成部品、あるいは素子または小領域の配置が行われる。その上で、はんだペーストの溶解による接続はその後、例えば、ともに接続されるプリント回路基板の小領域の構成部品および基板からなる組み立て部品全体のリフロー炉の加熱に影響される。このため、特に無鉛はんだ付けでは、２４０度を超える、詳細には、２６５度を超える温度が少なくとも短時間、必要とされ、それは構成部品と接続されるプリント回路基板またはプリント回路基板の小領域にかなりの負荷となり、個々のプリント回路基板層の分離、すなわち層間剥離につながる場合がある。上述の種類のそのようなはんだ付け工程は例として、独国特許出願公開第２００８５８８号明細書、米国特許第５５３７７３９号明細書、米国特許第５５１１７１９号明細書、または米国特許出願公開第２００３／０２１１２３４号明細書から取られている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
これらの目的を解決するために、最初に定義した種類の方法は、基本的に、はんだ層が相互接続され、金属間拡散層が形成されることを特徴としている。相互接続されるか、互いに固定される、構成部品およびプリント回路基板の領域、あるいはプリント回路基板の小領域または小素子に少なくとも１つのそれぞれのはんだ層が付着された後、はんだ層が周囲条件に対して高められた圧力および温度を加えることによって、相互に接着および相互接続され、同時に、金属間拡散層が形成され、プリント回路基板へ接続されるまたは固定される、プリント回路基板の構成部品および／または素子間の適切で高強度の接続が確保され、同時に、相互に隣接または接着したはんだ層間で、合金または接続が形成され、それによって、知られている方法と比較すると、詳細には、例えば変動する温度条件または応力の下での使用中の、破壊に対して高い抗張力のほか、改善された抵抗力も実現される。相互接続または互いに固定される領域、構成部品の特にパッドのほか、プリント回路基板の素子も接続する金属間拡散層を形成することによって、例えば、使用される材料の熱膨張係数の近似または調和が得られるので、接続を提供するために使用される材料の膨張係数の適応または均一化により、熱応力が変動する場合であっても、接続の損傷または破壊に対して大幅に改善された抵抗力を実現することができる。さらに固定または接続手順では、配置または固定される構成部品とプリント回路基板の両方、あるいは、例えばリジッドフレキシブルまたはスティッフフレキシブルプリント回路基板の接着または接続されるプリント回路基板の小領域がより均一で、とりわけ、例えば知られているはんだ付け接着またはワイヤーボンディングプロセスと比較して、より低い熱負荷にしか暴露されないことが確保される。拡散はんだ付け方法または溶融拡散はんだ付け方法を使用し、同時に、金属間拡散層を形成するために周囲条件に対して高くされる圧力と温度が加えられると、相互に接着されたはんだ付け層の材料または構成部品が互いに拡散し、相互への、または互いとのはんだ層の拡散により、高強度の接続を提供する。そのようにする際、金属間層または合金が、金属間拡散層の形成に使用される材料間で発生または生成される場合があり、相互への材料の拡散が、はんだ層でそれぞれ使用される原材料の溶解温度を大幅に下回る温度で起きるようなことには、注意する必要がある。これについては、以下でより詳細に述べられる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
最初に定義した目的を解決するために、プリント回路基板がさらに提供されており、それは基本的に、はんだ層が互いに相互接続可能で、金属間拡散層が形成されることを特徴としている。接続または接触される領域間で金属間拡散層が形成されるので、接触パッドの例の場合、したがってプリント回路基板が提供されており、相互接続される構成部品または素子は固定、または互いに接続され、高度に信頼できる接続または接着が示される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成部品をプリント回路基板（１）へ、またはプリント回路基板内に固定する、および／またはプリント回路基板（１）の個々の素子を接続する方法であって、相互接続または互いに固定される構成部品（６）および／またはプリント回路基板（１、２５）の領域が少なくとも１つのそれぞれのはんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）とともに備えられ、はんだ層（５、１０、１７、１９）が周囲条件に対して高められた圧力および温度で互いに接触および相互接続される方法において、はんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）が相互接続され、金属間拡散層（１２）も形成されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
少なくとも１つのはんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）が、銀、金、ニッケル、および銅、ならびに／またはスズ、インジウム、およびビスマスからなる群から選択される電気伝導性金属によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つのはんだ層（４、５、９、１０）を付着する前に、構成部品（６）および／またはプリント回路基板（１）の相互接続または互いに固定される領域に、バリア層（３、８）が付着されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
バリア層（３、８）が、ニッケル、鉄、またはモリブデン、ならびに／あるいはニッケルおよび／または鉄を含む合金からなる群から選択される電気伝導性金属によって形成されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
異なる２つのはんだ層（４、５、９、１０）が接続または固定される領域にそれぞれ付着されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つのはんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）および／またはバリア層（３、８）が電気化学的もしくは化学的に蒸着または付着されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つのはんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）および／またはバリア層（３、８）が少なくとも５ナノメートル、詳細には、少なくとも１００ナノメートルから大きくても１００マイクロメートル、好適にはせいぜい２０マイクロメートルの厚さであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
はんだ付け手順が３００バール未満、詳細には２５０バール未満の圧力、および６００度を下回り、詳細には１５０度と４５０度の間の温度で実行されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
高められた圧力および高められた温度が少なくとも１０分、詳細には少なくとも２０分、および長くても１５０分、詳細にはせいぜい１２０分の間、加えられることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
プリント回路基板（１、２５）の、固定される構成部品（６）、または互いに固定される素子（１３、１４、１５）が接着層（１１、１２）を使用して互いに一時接続されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
プリント回路基板（１）上へ、またはプリント回路基板内へ電子構成部品（６）を装着するための、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項１２】
特に、リジッドフレキシブルプリント回路基板（２５）の製造で、プリント回路基板セグメント（１３、１４、１５）を接続するための、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項１３】
プリント回路基板（１、２５）内またはプリント回路基板上での熱放散素子の製造のための、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項１４】
構成部品（６）および／またはプリント回路基板（１、２５）の相互接続または互いに固定される領域が、それぞれ少なくとも１つのはんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）とともに備えられ、はんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）が周囲条件に対して高められた圧力および温度で互いに接触および相互接続されるプリント回路基板であって、はんだ層（４、５、９、１０、１７、１９）が相互接続可能であり、金属間拡散層（１２）も形成されることを特徴とする、プリント回路基板。
【国際調査報告】
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