(57)【要約】【課題】  鉛フリー半田による導体の喰われを抑制し、鉛フリー半田による接合において接合信頼性の高い回路基板１を提供すること。【解決手段】  配線５及びランド６を備えランド６に鉛フリー半田７で電子部品を接合する回路基板１であって、ランド６は配線５を形成する第一の導体からなる第一層６１と第二の導体からなる第二層６２とからなり、第二の導体で第一の導体を覆うように形成し、第二の導体の組成比を銀が６５〜７５重量％、パラジウムが２０重量％以下、白金が１０重量％以上で、かつ、白金／パラジウムの値が、１／２以上としたものである【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体からなる配線及びランドを備え前記ランドに鉛フリー半田で電子部品を接合する回路基板であって、前記ランドを形成する導体の組成比を銀が６５〜７５重量％、パラジウムが２０重量％以下、白金が１０重量％以上で、かつ、白金／パラジウムの値が、１／２以上としたことを特徴とする回路基板。
【請求項２】
配線及びランドを備え前記ランドに鉛フリー半田で電子部品を接合する回路基板であって、前記ランドは前記配線を形成する第一の導体からなる第一層と第二の導体からなる第二層とからなり、前記第二の導体で前記第一の導体を覆うように形成し、前記第二の導体の組成比を銀が６５〜７５重量％、パラジウムが２０重量％以下、白金が１０重量％以上で、かつ、白金／パラジウムの値が、１／２以上とした
ことを特徴とする回路基板。
【請求項３】
前記配線を覆う絶縁性の保護層を備え、前記第二の導体の一部を前記保護層上に設けたことを特徴とする請求項２に記載の回路基板。
【請求項４】
前記導体または第二の導体の組成比を銀が７０重量％、パラジウムが２０重量％以下、白金が１０重量％以上で、かつ、白金／パラジウムの値が、１／２以上としたことを特徴とする請求項１または２に記載の回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板のランドに、電極部を備える電子部品を鉛フリー半田にて接合する回路基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回路基板では、その表面に導体からなるランドに、電極部を備える電子部品を半田にて接合していた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平３−６４０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年では、鉛による環境への影響を考えて、鉛を含んだ半田から鉛を含まない半田（以下、鉛フリー半田という）を使用するようになってきている。鉛を含んだ半田は、鉛を主成分として例えば、錫（Ｓｎ）や銀（Ａｇ）を含んだ材料からなり、その融点温度はおよそ摂氏１８０度である。鉛フリー半田は、錫を主成分とした錫銀銅（ＳｎＡｇＣｕ）や錫銀（ＳｎＡｇ）、またそれらにビスマス（Ｂｉ），インジウム（Ｉｎ），コバルト（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ)等を添加した材料からなりその融点温度は、およそ摂氏２２０度である。一方、ランドを形成する導体は、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）や銀白金（ＡｇＰｔ）等の銀を主成分とする複合導電材料である。鉛フリー半田は、錫の含有量が多いことと、融点温度の上昇とによってディップ半田と呼ばれる半田槽内へ漬けて半田付けを行うと、導体中の銀の半田槽内の半田への拡散（導体の喰われ）が著しく進行してしまう。そのため鉛フリー半田を用いた回路基板においては、半田による導体喰われの程度が激しく、ランドにおける半田の接合信頼性が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
本発明は、前述した問題点に着目してなされたものであり、鉛フリー半田による導体の喰われを抑制し、鉛フリー半田による接合において接合信頼性の高い回路基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前述した課題を解決するため、導体からなる配線及びランドを備え前記ランドに鉛フリー半田で電子部品を接合する回路基板であって、前記ランドを形成する導体の組成比を銀が６５〜７５重量％、パラジウムが２０重量％以下、白金が１０重量％以上で、かつ、白金／パラジウムの値が、１／２以上としたものである。
【０００６】
また、請求項２に記載のように、配線及びランドを備え前記ランドに鉛フリー半田で電子部品を接合する回路基板であって、前記ランドは前記配線を形成する第一の導体からなる第一層と第二の導体からなる第二層とからなり、前記第二の導体で前記第一の導体を覆うように形成し、前記第二の導体の組成比を銀が６５〜７５重量％、パラジウムが２０重量％以下、白金が１０重量％以上で、かつ、白金／パラジウムの値が、１／２以上としたものである
【０００７】
また、請求項３に記載のように、前記配線を覆う絶縁性の保護層を備え、前記第二の導体の一部を前記保護層上に設けたものである。
【０００８】
また、請求項４に記載のように、前記導体または第二の導体の組成比を銀が７０重量％、パラジウムが２０重量％以下、白金が１０重量％以上で、かつ、白金／パラジウムの値が、１／２以上としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、初期の目的を達成することができ、鉛フリー半田による導体の喰われを抑制し、鉛フリー半田による接合において接合信頼性の高い回路基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態をハイブリッドＩＣを用いて説明する。
【００１１】
図１と図２は、本発明の第１の実施形態を示す図である。図１は、半田を図示していない回路基板１の上面図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ断面図である。
【００１２】
１は回路基板であり、アルミナや窒化アルミニウムなどからなるセラミックなどの絶縁基板に導体、保護層であるレジスト層３等を印刷・乾燥・焼成し、ハイブリッドＩＣを構成する電子部品を搭載するものである。そして、リードピン４等を用いてマザーボード等の他の部品に電気的に接続される。回路基板１は、図１に示すように、その表面に、導体によって引き出し線（配線）５やランド６からなる配線パターンが形成され、ランド６の一部を除いた領域においては、ガラス等の絶縁性の材料からなるレジスト層３が引き出し線５を覆って保護している。
【００１３】
リードピン４は、回路基板１とランド６とを挟み込んで鉛フリー半田７によってランド６に接続される。
【００１４】
引き出し線５は、回路基板１の表面に、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）や銀白金（ＡｇＰｔ）等の銀を主成分とする導体（以下、第一の導体とする）からなり、およそ膜厚１０μｍである。
【００１５】
ランド６は、電子部品の電極であるリードピン４が鉛フリー半田７によって接合される領域であり、図２に示すように、２層としたもので、引き出し線５と同材料である第一の導体からなる第一層６１と、第一層６１の第一の導体とは異なる第二の導体とからなる第二層６２とで構成されている。この２層構造は、回路基板１上に、およそ膜厚１０μｍの第一層６１を形成し、第一層６１上におよそ膜厚１０μｍの第二層６２を形成したものである。引き出し線５及びランド６の形成方法としては、第一の導体をスクリーン印刷などで、引き出し線５及びランド６の第一層６１を形成し、第一層６１上に第二の導体６２をスクリーン印刷にて形成している。この時、図２に示すように、第一層６１の端面６１ａも第二層６２によって覆われている。
【００１６】
鉛フリー半田７は、錫銀銅や錫銀、またそれらにビスマス，インジウム，コバルト，ニッケル等を添加した材料からなり、ランド６とリードピン４とを接続する。
【００１７】
なお、本実施形態のハイブリッドＩＣを、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などで全体をコーティングしてもよい。あるいは、ケースに収納してもよい。
【００１８】
次に、本発明を適用したハイブリッドＩＣの製造方法を説明する。まず、第一に、絶縁基板にスクリーン印刷などによって、ペースト状の第一の導体を形成する。ペースト状の第一の導体は、銀とパラジウムの金属の他に、ガラスなどの絶縁材や、有機溶剤などからなっている。そして、次に、ペースト状の第一の導体を乾燥し、高温にてペースト中のガラスを溶解するとともに有機溶剤を蒸発させて焼き固める（焼成という）。この焼成された第一の導体のランド６部分に、第二の導体を第一の導体と同様に、印刷、乾燥、焼成して第二層６２を形成する。ペースト状の第二の導体は、導電性の金属の構成比は後述するとして、導電性の金属の他に、ガラスなどの絶縁材や、有機溶剤などからなっている。そして、次に、ランド６の一部を除いた領域に、ガラス等の絶縁材料からなるレジスト層３で覆うように、印刷、乾燥、し焼成して形成する。以上で回路基板１が完成する。
【００１９】
次に、回路基板１のランド６とリードピン４との接続について説明する。まず、リードピン４がランド６に接触するように、リードピン４にて回路基板１とランド６とを挟んで固定する。そして、リードピン４を固定した回路基板１をディップ半田によって、回路基板１のランド６とリードピン４とを鉛フリー半田７によって接続する。なお、図示しない電子部品は、事前に回路基板１にフロー半田にて接続される。以上によって、ハイブリッドＩＣが完成する。
【００２０】
本実施形態で、ランド６の第二層６２を構成する第二の導体は、銀が６５〜７５重量％、パラジウムが２０重量％以下、白金が１０重量％以上で、かつ、白金／パラジウムの値が、１／２以上を満たす組成比であり、本実施形態では、銀が７０重量％、パラジウムが２０重量％、白金が１０重量％の組成比である。第二の導体の構成比を上記の比率としたことで、半田接続時の導体喰われを防止し、鉛フリー半田による接合において接合信頼性の高い回路基板１を提供することができる。なお、パラジウムと白金との比率は、白金／パラジウムの値が、１／２以上であれば、導体喰われを抑制することができる。本実施形態の構成比の他に、銀を７０重量％と一定にし、パラジウムと白金の構成比を、例えば、パラジウム１７重量％と白金１３重量％の組み合わせ、パラジウム１０重量％と白金２０重量％の組み合わせ、パラジウム５重量％と白金２５重量％の組み合わせ、及びパラジウム１重量％と白金２９重量％の組み合わせについて、実験した結果、これらについても、導体喰われを抑制することが確認できた。なお、白金の比率が増えるに従い抵抗値が上昇し、かつ、ランド６形成時に微少な穴が生じ半田の濡れ性が損なわれやすくなるので、白金とパラジウムの比率は、１：２〜５：１の間が好ましい。また、パラジウムと白金の公差としては、１重量％前後を見越しておけばよい。
【００２１】
第１の実施形態にかかる本発明は、鉛フリー半田７を接合する際に、第二の導体からなる第二層６２によって、ランド６における導体食われが抑制され、鉛フリー半田７による接合信頼性が確保される。
【００２２】
なお、本実施形態では、レジスト層３はガラスなどの無機系の絶縁層であったが、前記材料に限定されるものではなく、ポリイミドなどの有機系の絶縁物で形成してもよい。
【００２３】
なお、引き出し線５やランド６の第一層６１を形成する第一の導体としては、前記の銀系の導電材料の他に、金系、あるいは銅系の導電材料を用いても良い。
【００２４】
次に、図３を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、、前述した実施形態と同一もしくは相当個所には同一符号を付してその詳細な説明は省く。
【００２５】
引き出し線５は、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）や銀白金（ＡｇＰｔ）等の銀を主成分とする第一の導体によって形成される。
【００２６】
ランド８は、第１の実施形態では、第一の導体からなる第一層６１と第二の導体からなる第二層６２とでなる二層構造であったが、本実施形態では、耐喰われ性の導体のみで、ランド８を形成したものである。
【００２７】
引き出し線５とランド８との接合部９は、引き出し線５を形成する第一の導体上にランド８を形成する導体が重なっている。
【００２８】
本実施形態は、導体によってランド８を形成することで、導体喰われが抑制されるとともに、ランド８を形成するために必要な第一の導体の利用量を削減することができ、コストを削減することが可能となる。
【００２９】
次に、図４を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。前述した実施形態と同一もしくは相当個所には同一符号を付してその詳細な説明は省く。
【００３０】
本実施形態では、ランド１０は第一の導体からなる第一層１０１と第二の導体からなる第二層１０２によって形成され、このランド１０を構成する第二層１０２は、レジスト層３の形成後に形成される。
【００３１】
このように構成したことによって、前記実施形態と同様に、導体喰われが抑制されるとともに、従来の回路基板１に第二の導体からなる第二層１０２のみを追加する構成であり、従来の回路基板１の製造工程の最後に、第二の導体からなる第二層１０２を形成する製造工程を追加するだけでよく、製造工程の設備の変更を大幅に変更する必要が無く、大幅な設備変更にともなうコストの上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施形態の半田を除く回路基板上面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明の第２の実施形態の断面図。
【図４】本発明の第３の実施形態の断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１  回路基板
３  レジスト層（保護層）
４  リードピン
５  引き出し線（配線）
６、８、１０  ランド
７  鉛フリー半田
６１、１０１  第一層（第一の導体）
６２、１０２  第二層（第２の導体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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