JP2001168513A - 非鉛系はんだ材料被覆基板の製造方法 - Google Patents
非鉛系はんだ材料被覆基板の製造方法Info
- Publication number
- JP2001168513A JP2001168513A JP35033899A JP35033899A JP2001168513A JP 2001168513 A JP2001168513 A JP 2001168513A JP 35033899 A JP35033899 A JP 35033899A JP 35033899 A JP35033899 A JP 35033899A JP 2001168513 A JP2001168513 A JP 2001168513A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- lead
- solder
- copper
- tin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電気・電子部品を搭載する基板の電極部の被覆
を錫・亜鉛系合金を用いて大気中で行うため、汎用性が
高く、基板の熱損傷を抑制することができる。さらに、
表面実装型基板だけでなくディスクリート型の部品の実
装にもはんだ付けのぬれ性を十分確保することができ
る。 【解決手段】絶縁性材料としての樹脂あるいはセラミッ
クスを基体とした第１の層の上に、電極用の回路を構成
する導電性の実質的に鉛を含まない第２の層を有する基
板において、溶融した合金にこの基板を接触させるとき
に、第２の層の表層部の欠損量が、断面積で５０％以内
に留まる基板を提供する。
を錫・亜鉛系合金を用いて大気中で行うため、汎用性が
高く、基板の熱損傷を抑制することができる。さらに、
表面実装型基板だけでなくディスクリート型の部品の実
装にもはんだ付けのぬれ性を十分確保することができ
る。 【解決手段】絶縁性材料としての樹脂あるいはセラミッ
クスを基体とした第１の層の上に、電極用の回路を構成
する導電性の実質的に鉛を含まない第２の層を有する基
板において、溶融した合金にこの基板を接触させるとき
に、第２の層の表層部の欠損量が、断面積で５０％以内
に留まる基板を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非鉛系はんだ料被
覆基板の製造方法に関する。
覆基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】はんだ付け技術は、電子機器に用いられ
る部品の接合に不可欠であり、近年パーソナルコンピュ
ーター、携帯電話などに代表される携帯製品の高密度実
装化・軽量化を進めるためにますますその重要性が増し
ている。これまでのはんだは、錫と鉛の共晶合金を主と
したもので、接合材料としての融点が低いことから扱い
やすく、さらに銅板上でのぬれ性が優れていることから
長い間用いられてきた。しかし、環境の観点から鉛を含
まない製品開発が提唱され、はんだそのものの組成につ
いても見直しの気運が高まり、鉛を含まない「鉛フリー
はんだ」が求められている。現在までに多数の鉛フリー
はんだの研究・開発が続けられてきたが、それぞれその
融点・機械的特性・コストの面で長所と短所を持ち合わ
せており、未だ広く実用化されたものはない。
る部品の接合に不可欠であり、近年パーソナルコンピュ
ーター、携帯電話などに代表される携帯製品の高密度実
装化・軽量化を進めるためにますますその重要性が増し
ている。これまでのはんだは、錫と鉛の共晶合金を主と
したもので、接合材料としての融点が低いことから扱い
やすく、さらに銅板上でのぬれ性が優れていることから
長い間用いられてきた。しかし、環境の観点から鉛を含
まない製品開発が提唱され、はんだそのものの組成につ
いても見直しの気運が高まり、鉛を含まない「鉛フリー
はんだ」が求められている。現在までに多数の鉛フリー
はんだの研究・開発が続けられてきたが、それぞれその
融点・機械的特性・コストの面で長所と短所を持ち合わ
せており、未だ広く実用化されたものはない。
【０００３】錫と鉛による共晶はんだは、その共晶点が
１８３℃であり、金属単体の融点よりも低いばかりでな
く、多くの熱硬化性樹脂がガス化をはじめる温度よりも
低いという特徴を有している。また、この共晶はんだ
は、錫成分が銅板の界面で特有の金属化合物層を形成
し、はんだと銅の接着力をより強固にすることも知られ
ているが、この化合物層が厚く成長すると接合の信頼性
が損なわれることも指摘されている。
１８３℃であり、金属単体の融点よりも低いばかりでな
く、多くの熱硬化性樹脂がガス化をはじめる温度よりも
低いという特徴を有している。また、この共晶はんだ
は、錫成分が銅板の界面で特有の金属化合物層を形成
し、はんだと銅の接着力をより強固にすることも知られ
ているが、この化合物層が厚く成長すると接合の信頼性
が損なわれることも指摘されている。
【０００４】例えば、電子回路基板におけるはんだ付け
性を向上させるために、基板そのものにはんだをコーテ
ィングさせ、その上に部品をはんだ付けする方式も採用
されており、はんだ浴にディップした基板に加熱した空
気を吹き付けてレベリングを行うＨＡＬ処理が挙げられ
る。このＨＡＬ処理した基板において、高密度化した回
路パターンでディップを行った場合、金属間化合物層の
成長が速く、加熱空気を吹き付けても回路パターン上に
残留するはんだが少なくなる現象が、微細なパターンほ
ど顕在化してくる。この銅と錫による金属間化合物層
は、銅片を溶融した錫の中に浸すことによっても確認さ
れており、銅片の上にε相（Ｃｕ３Ｓｎ）、η相（Ｃｕ
５Ｓｎ６）などが形成され、錫の中に浸す時間が長くな
るほど、また、溶融した錫の温度が高くなるほどその厚
みが増大すると言われている。通常ε相、η相等の金属
間化合物層の厚みは５μｍにも達する場合があり、ＨＡ
Ｌ処理をした場合にはんだが表面から飛散してこの金属
間化合物が露出する状況が発生する。そして、この金属
間化合物は、電極としての銅の性質も変え、その抵抗値
も悪化させる。勿論この金属間化合物が配線表面に露出
した場合にははんだ材料との接合強度を低下させる大き
な原因となる。この様な基板に電子部品を搭載した場
合、電子部品と銅配線間の接合強度が低下してしまい、
信頼性の良好な回路基板を提供できない。
性を向上させるために、基板そのものにはんだをコーテ
ィングさせ、その上に部品をはんだ付けする方式も採用
されており、はんだ浴にディップした基板に加熱した空
気を吹き付けてレベリングを行うＨＡＬ処理が挙げられ
る。このＨＡＬ処理した基板において、高密度化した回
路パターンでディップを行った場合、金属間化合物層の
成長が速く、加熱空気を吹き付けても回路パターン上に
残留するはんだが少なくなる現象が、微細なパターンほ
ど顕在化してくる。この銅と錫による金属間化合物層
は、銅片を溶融した錫の中に浸すことによっても確認さ
れており、銅片の上にε相（Ｃｕ３Ｓｎ）、η相（Ｃｕ
５Ｓｎ６）などが形成され、錫の中に浸す時間が長くな
るほど、また、溶融した錫の温度が高くなるほどその厚
みが増大すると言われている。通常ε相、η相等の金属
間化合物層の厚みは５μｍにも達する場合があり、ＨＡ
Ｌ処理をした場合にはんだが表面から飛散してこの金属
間化合物が露出する状況が発生する。そして、この金属
間化合物は、電極としての銅の性質も変え、その抵抗値
も悪化させる。勿論この金属間化合物が配線表面に露出
した場合にははんだ材料との接合強度を低下させる大き
な原因となる。この様な基板に電子部品を搭載した場
合、電子部品と銅配線間の接合強度が低下してしまい、
信頼性の良好な回路基板を提供できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来、鉛フリーはんだ
によるＨＡＬ処理基板においては、基板表面の銅とはん
だ材料との金属間化合物が厚く形成されるためＨＡＬ処
理を実施した場合、銅の表面にこの金属間化合物が露出
するため、電子部品との接合部分の強度を低下させ、信
頼性を向上できないという問題があった。
によるＨＡＬ処理基板においては、基板表面の銅とはん
だ材料との金属間化合物が厚く形成されるためＨＡＬ処
理を実施した場合、銅の表面にこの金属間化合物が露出
するため、電子部品との接合部分の強度を低下させ、信
頼性を向上できないという問題があった。
【０００６】そこで、本発明者らは、電子部品の基板へ
の接合及び実装において、鉛を含有しないはんだ材料を
使用してＨＡＬ処理を実施した場合、銅の表面でのこの
金属間化合物の露出を回避して、銅配線と部品との接合
部分の接合強度の悪化の心配が少ない非鉛系接合材料被
覆基板の製造方法を提供することを課題とする。
の接合及び実装において、鉛を含有しないはんだ材料を
使用してＨＡＬ処理を実施した場合、銅の表面でのこの
金属間化合物の露出を回避して、銅配線と部品との接合
部分の接合強度の悪化の心配が少ない非鉛系接合材料被
覆基板の製造方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１は表面に金属配線が形成された基板を準備
する工程と、錫と亜鉛を主成分とする溶融した非鉛系は
んだ材を形成する工程と、この溶解した非鉛系はんだ材
に前記基板を接触させると共に高温ガスを前記基板表面
に吹き付けて不要な前記はんだ材を溶融して除去し前記
金属配線表面にはんだ材層を形成する工程とを具備する
ことを特徴とする非鉛系はんだ材料被覆基板の製造方
法。
に、請求項１は表面に金属配線が形成された基板を準備
する工程と、錫と亜鉛を主成分とする溶融した非鉛系は
んだ材を形成する工程と、この溶解した非鉛系はんだ材
に前記基板を接触させると共に高温ガスを前記基板表面
に吹き付けて不要な前記はんだ材を溶融して除去し前記
金属配線表面にはんだ材層を形成する工程とを具備する
ことを特徴とする非鉛系はんだ材料被覆基板の製造方
法。
【０００８】ここで、高温ガスとは、はんだ材料を溶融
するのに十分な高温例えばはんだ材料の溶融温度以上の
温度のガスである。そして、ガスとしては、空気、或い
はヘリウム、アルゴン等の不活性ガス、さらにはんだ材
料を変質させ難いガス例えば窒素ガスなどを使用するこ
とができる。また、溶解した非鉛系はんだ材に基板を接
触させる工程と、高温ガスを基板表面に吹き付けて不要
なはんだ材を溶融して除去する工程はこの順番に順次行
っても良いし、同時に行っても良い。同時に行う場合
は、高温ガスに溶融したはんだ材を含ませておき、きり
吹き状態ではんだ材を基板表面に付着させる工程にて行
う。
するのに十分な高温例えばはんだ材料の溶融温度以上の
温度のガスである。そして、ガスとしては、空気、或い
はヘリウム、アルゴン等の不活性ガス、さらにはんだ材
料を変質させ難いガス例えば窒素ガスなどを使用するこ
とができる。また、溶解した非鉛系はんだ材に基板を接
触させる工程と、高温ガスを基板表面に吹き付けて不要
なはんだ材を溶融して除去する工程はこの順番に順次行
っても良いし、同時に行っても良い。同時に行う場合
は、高温ガスに溶融したはんだ材を含ませておき、きり
吹き状態ではんだ材を基板表面に付着させる工程にて行
う。
【０００９】請求項２の非鉛系はんだ材料被覆基板の製
造方法は、請求項１において、前記金属配線は、銅、
銀、アルミニウム、白金、金、ニッケルからなる群から
選ばれる金属を使用することを特徴とする。
造方法は、請求項１において、前記金属配線は、銅、
銀、アルミニウム、白金、金、ニッケルからなる群から
選ばれる金属を使用することを特徴とする。
【００１０】請求項３の非鉛系はんだ材料被覆基板の製
造方法は、請求項１において、前記非鉛系はんだ材が、
錫と亜鉛を主とし、銀、銅、アルミからなる群から選ば
れる金属を添加することを特徴とする。
造方法は、請求項１において、前記非鉛系はんだ材が、
錫と亜鉛を主とし、銀、銅、アルミからなる群から選ば
れる金属を添加することを特徴とする。
【００１１】本発明の実施形態の応用分野としては、半
導体分野で用いられるＩＣパッケージやＣＰＵの導電部
の接合、パーソナルコンピューターに内蔵されるハード
ディスク、液晶パネルの電気回路の接合、ＩＣカード、
パーソナルコンピュータやプリンタの接続などに多用さ
れているケーブルコネクタ、通信用ケーブルに多用され
ている光コネクタ、さらには自動車のラジエータの接合
などが挙げられる。一方基板への実装形態としては、片
面表面実装、両面表面実装、両面表面実装リード付き部
品搭載、片面表面実装リード付き部品搭載、リードスル
ー実装などがある。また、実装部品としては、受動部品
としてのコンデンサ、インダクタ、ジャンパ、トランジ
スタ、ダイオード、アルミ電解（コンデンサ）、タンタ
ル半固定抵抗、トリマー、コイルが代表例として挙げら
れ、能動部品としては、ＩＣ、ＳＩが代表例であり、そ
のパッケージ外形・形状としてはＳＯＩＣ、ＳＯＰ、Ｑ
ＩＰ、ＱＦＰ、ＰＬＣＣ、ＬＣＣ、ＳＯＪ、ＭＳＰ、さ
らには、ＢＧＡ、ＦＣ−ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＰＬＣ、ＭＣ
Ｍ、ＯＥ−ＭＣＭ、チップを重ねた高密度実装などがあ
る。
導体分野で用いられるＩＣパッケージやＣＰＵの導電部
の接合、パーソナルコンピューターに内蔵されるハード
ディスク、液晶パネルの電気回路の接合、ＩＣカード、
パーソナルコンピュータやプリンタの接続などに多用さ
れているケーブルコネクタ、通信用ケーブルに多用され
ている光コネクタ、さらには自動車のラジエータの接合
などが挙げられる。一方基板への実装形態としては、片
面表面実装、両面表面実装、両面表面実装リード付き部
品搭載、片面表面実装リード付き部品搭載、リードスル
ー実装などがある。また、実装部品としては、受動部品
としてのコンデンサ、インダクタ、ジャンパ、トランジ
スタ、ダイオード、アルミ電解（コンデンサ）、タンタ
ル半固定抵抗、トリマー、コイルが代表例として挙げら
れ、能動部品としては、ＩＣ、ＳＩが代表例であり、そ
のパッケージ外形・形状としてはＳＯＩＣ、ＳＯＰ、Ｑ
ＩＰ、ＱＦＰ、ＰＬＣＣ、ＬＣＣ、ＳＯＪ、ＭＳＰ、さ
らには、ＢＧＡ、ＦＣ−ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＰＬＣ、ＭＣ
Ｍ、ＯＥ−ＭＣＭ、チップを重ねた高密度実装などがあ
る。
【００１２】本発明における金属配線を形成する方法は
特に限定されるものではなく、スーパーソルダー法、ス
ーパージャフィット法、電気めっき法、無電解めっき
法、電気泳動法、化学蒸着法、スパッタリング法、物理
蒸着法、イオン注入法、レーザー照射法、プラズマスプ
レー法、拡散ボンディング法、ディップ法、超音波印加
法、溶融メッキ法、圧着法などの各種コーティング方法
から適宜選択して使用すれば良い。このコーティングさ
れた基板にさらに溶融したはんだをコーティングする方
法としてはＨＡＬ処理が代表例として挙げられる。一般
に、エッチングレジスト剥離やドライフィルム剥離を経
て得られる銅スルーホール基板を、防錆処理、機械ある
いは化学研磨の後マスク処理を行い、さらにソフトエッ
チング等の処理を施し、フラックスを塗布してその直後
に溶融はんだにディップさせ加熱空気でレベリングを行
うものである。
特に限定されるものではなく、スーパーソルダー法、ス
ーパージャフィット法、電気めっき法、無電解めっき
法、電気泳動法、化学蒸着法、スパッタリング法、物理
蒸着法、イオン注入法、レーザー照射法、プラズマスプ
レー法、拡散ボンディング法、ディップ法、超音波印加
法、溶融メッキ法、圧着法などの各種コーティング方法
から適宜選択して使用すれば良い。このコーティングさ
れた基板にさらに溶融したはんだをコーティングする方
法としてはＨＡＬ処理が代表例として挙げられる。一般
に、エッチングレジスト剥離やドライフィルム剥離を経
て得られる銅スルーホール基板を、防錆処理、機械ある
いは化学研磨の後マスク処理を行い、さらにソフトエッ
チング等の処理を施し、フラックスを塗布してその直後
に溶融はんだにディップさせ加熱空気でレベリングを行
うものである。
【００１３】また、基板表面に高温ガスを吹き付けて不
要はんだを除去し金属配線表面にはんだ材層を形成する
処理は、金属間化合物が形成されることなく表面にはん
だ層が確実に形成されるためには、非鉛系はんだ材が、
錫と亜鉛を主とし、銀、銅、アルミからなる群から選ば
れる金属を添加した材料であることが望ましい。さらに
引っ張り強度を向上できる長所を有するためには主とな
る錫・亜鉛は錫が88ｗｔ％〜95ｗｔ％。亜鉛が5ｗｔ％
〜12ｗｔ％であることが望ましく、これに銀、銅、アル
ミの何れかが合計で0.05ｗｔ％〜3.0ｗｔ％入ることが
望ましい。
要はんだを除去し金属配線表面にはんだ材層を形成する
処理は、金属間化合物が形成されることなく表面にはん
だ層が確実に形成されるためには、非鉛系はんだ材が、
錫と亜鉛を主とし、銀、銅、アルミからなる群から選ば
れる金属を添加した材料であることが望ましい。さらに
引っ張り強度を向上できる長所を有するためには主とな
る錫・亜鉛は錫が88ｗｔ％〜95ｗｔ％。亜鉛が5ｗｔ％
〜12ｗｔ％であることが望ましく、これに銀、銅、アル
ミの何れかが合計で0.05ｗｔ％〜3.0ｗｔ％入ることが
望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下実施例を用いて本発明を詳細
に説明する。 （実施例１）図１は基板のＨＡＬ処理の様子を説明して
いる。先ず、はんだ溶融槽4内に低酸素状態で作製した
組成が重量比で錫９０．９％以上、亜鉛９％、他の金属
元素含有量が０．１％以内の合金棒を合計３００ｋｇ投
入して溶解させた。その後溶融槽内の温度を所定のディ
ップ温度に変化させるまで２３０℃に保ちはんだ材料3
を製造した。
に説明する。 （実施例１）図１は基板のＨＡＬ処理の様子を説明して
いる。先ず、はんだ溶融槽4内に低酸素状態で作製した
組成が重量比で錫９０．９％以上、亜鉛９％、他の金属
元素含有量が０．１％以内の合金棒を合計３００ｋｇ投
入して溶解させた。その後溶融槽内の温度を所定のディ
ップ温度に変化させるまで２３０℃に保ちはんだ材料3
を製造した。
【００１５】次に硫酸及び過酸化水素水を主成分とする
ソフトエッチング剤で、表面に銅配線を形成（例えば銅
スルーホールを形成）した基板1の銅配線表面の表層部
をエッチングし、その後水洗・乾燥させた基板1を３０
枚用意し、次の条件ではんだ材3中にディップさせ、Ｈ
ＡＬ処理しながら基板1を引き上げた。場合によっては
溶融したはんだ材料の表面にはフラックスを溶融した状
態で浮かせ、はんだ材料と雰囲気とを分離する方がはん
だ材料中に不要な酸素が溶ける心配がないので望まし
い。ＨＡＬ処理は、同時に高温の空気を噴出し口2から
基板1の表面に吹き付けて行った。こうして配線表面に
付着したはんだ材料を溶融して不要な分を除去し配線表
面に薄くはんだ層が形成されることになる。
ソフトエッチング剤で、表面に銅配線を形成（例えば銅
スルーホールを形成）した基板1の銅配線表面の表層部
をエッチングし、その後水洗・乾燥させた基板1を３０
枚用意し、次の条件ではんだ材3中にディップさせ、Ｈ
ＡＬ処理しながら基板1を引き上げた。場合によっては
溶融したはんだ材料の表面にはフラックスを溶融した状
態で浮かせ、はんだ材料と雰囲気とを分離する方がはん
だ材料中に不要な酸素が溶ける心配がないので望まし
い。ＨＡＬ処理は、同時に高温の空気を噴出し口2から
基板1の表面に吹き付けて行った。こうして配線表面に
付着したはんだ材料を溶融して不要な分を除去し配線表
面に薄くはんだ層が形成されることになる。
【００１６】この様にして形成した基板1を図2に示し
た。基板1表面には予めパターン形成しておいた銅配線2
0表面には金属間化合物21が形成され、さらにこの金属
間化合物表面にははんだ層22が形成されている。この金
属間化合物21表面にははんだ層22断面の中心で平均25μ
ｍの厚みで形成されており、いずれの基板についても金
属間化合物21が露出することはなかった。
た。基板1表面には予めパターン形成しておいた銅配線2
0表面には金属間化合物21が形成され、さらにこの金属
間化合物表面にははんだ層22が形成されている。この金
属間化合物21表面にははんだ層22断面の中心で平均25μ
ｍの厚みで形成されており、いずれの基板についても金
属間化合物21が露出することはなかった。
【００１７】以下にＨＡＬ処理条件、基板1の仕様等の
詳細を挙げる。 ［基板仕様］（30枚全て共通） ガラスエポキシ基材 大 き さ： １８０ｍｍ（Ｗ）×２００ｍｍ（Ｌ）×１．６ｍｍ（Ｔ） 電 極 部： 銅めっき 厚さ ３５μｍ パターン ： ＱＦＰ ８０ｐｉｎｓ×４＆ＱＦＰ １００ｐｉｎｓ×４ ［溶融はんだへの浸漬条件］ 垂直ディップ方式 ディップ温度： ２１０℃、 ２３０℃、 ２５０℃ ディップ時間： ８ｓｅｃ 吹き付け空気圧： ３ｋｇｆ／ｃｍ２ ［フラックス］ ディップ直前に塗布 品番 ： メック社製 ２７０４ ［ＨＡＬ処理試験結果］
詳細を挙げる。 ［基板仕様］（30枚全て共通） ガラスエポキシ基材 大 き さ： １８０ｍｍ（Ｗ）×２００ｍｍ（Ｌ）×１．６ｍｍ（Ｔ） 電 極 部： 銅めっき 厚さ ３５μｍ パターン ： ＱＦＰ ８０ｐｉｎｓ×４＆ＱＦＰ １００ｐｉｎｓ×４ ［溶融はんだへの浸漬条件］ 垂直ディップ方式 ディップ温度： ２１０℃、 ２３０℃、 ２５０℃ ディップ時間： ８ｓｅｃ 吹き付け空気圧： ３ｋｇｆ／ｃｍ２ ［フラックス］ ディップ直前に塗布 品番 ： メック社製 ２７０４ ［ＨＡＬ処理試験結果］
【表１】 電極部の断面を観察したところ従来の錫・鉛共晶はんだ
を用いた場合と同等のレベル（測定断面は計２０ヶ所）
に達していた。また、銅喰われの進み具合を調べるため
電極部の底から残存している銅の頂点までの高さを測定
したところ従来の錫・鉛共晶はんだの場合よりも、２１
０℃、２３０℃及び ２５０℃の温度でディップした場
合に欠損した部分が少ない（測定断面は計２０ヶ所）こ
とが分かった。
を用いた場合と同等のレベル（測定断面は計２０ヶ所）
に達していた。また、銅喰われの進み具合を調べるため
電極部の底から残存している銅の頂点までの高さを測定
したところ従来の錫・鉛共晶はんだの場合よりも、２１
０℃、２３０℃及び ２５０℃の温度でディップした場
合に欠損した部分が少ない（測定断面は計２０ヶ所）こ
とが分かった。
【００１８】さらに、接合界面の状態をＥＰＭＡにより
観察したところ、銅とはんだとの界面に厚さ１μｍから
２μｍの亜鉛を多く含む層が見出された。この層は２５
０℃の温度でディップした場合にもその厚みが大きく変
化していなかったため、銅喰われを抑制する作用を有し
ている。
観察したところ、銅とはんだとの界面に厚さ１μｍから
２μｍの亜鉛を多く含む層が見出された。この層は２５
０℃の温度でディップした場合にもその厚みが大きく変
化していなかったため、銅喰われを抑制する作用を有し
ている。
【００１９】次に、得られたＨＡＬ基板上の所定のパタ
ーンに、錫・亜鉛共晶ソルダーペーストをステンレス製
のスクリーンを用いて厚さ１５０μｍで印刷した後、Ｑ
ＦＰをマウントし従来並のピーク温度２３０℃でリフロ
ーしたところ、ブリッジやはんだボールもなくはんだ付
けすることができた。また、はんだ付け後のＱＦＰのピ
ンの接合強度を測定したところ、錫・鉛共晶はんだでＨ
ＡＬ処理した基板と錫・鉛共晶ソルダーペーストとの組
み合わせで実装した場合の接合強度の１．１倍から１．
４倍の値（測定数：１０）を有していた。
ーンに、錫・亜鉛共晶ソルダーペーストをステンレス製
のスクリーンを用いて厚さ１５０μｍで印刷した後、Ｑ
ＦＰをマウントし従来並のピーク温度２３０℃でリフロ
ーしたところ、ブリッジやはんだボールもなくはんだ付
けすることができた。また、はんだ付け後のＱＦＰのピ
ンの接合強度を測定したところ、錫・鉛共晶はんだでＨ
ＡＬ処理した基板と錫・鉛共晶ソルダーペーストとの組
み合わせで実装した場合の接合強度の１．１倍から１．
４倍の値（測定数：１０）を有していた。
【００２０】さらに、実際に集積回路30を基板1上には
んだボールを介して接合した。図3はこの状況を説明し
たもので、24は集積回路30の接続端子であり、23がはん
だボールと表面のはんだ材22が融合して鼓型のはんだ層
として形成された。また、21は金属間化合物層（銅と亜
鉛の合金）である。
んだボールを介して接合した。図3はこの状況を説明し
たもので、24は集積回路30の接続端子であり、23がはん
だボールと表面のはんだ材22が融合して鼓型のはんだ層
として形成された。また、21は金属間化合物層（銅と亜
鉛の合金）である。
【００２１】また、電極部に電流を流したところ、錫・
鉛共晶はんだを用いてコーティングした場合と同レベル
に通電でき問題は無かった。また、錫・銀を主成分とす
るはんだを使用して同様の基板を作成した場合と比べ接
合の抵抗値を低減できることが判明した。
鉛共晶はんだを用いてコーティングした場合と同レベル
に通電でき問題は無かった。また、錫・銀を主成分とす
るはんだを使用して同様の基板を作成した場合と比べ接
合の抵抗値を低減できることが判明した。
【００２２】以上のことから、錫・亜鉛共晶はんだを用
いたＨＡＬ処理基板は、従来の錫・鉛共晶はんだを用い
たものよりも高温ディップにおける銅喰われを少なくで
きるばかりでなく、錫・亜鉛共晶ソルダーペーストと組
み合わせた電子部品のはんだ付けを従来並のピーク温度
で達成できることから、鉛を含まないはんだによる信頼
性の高い接合技術を提供することが可能となる。 （実施例２）図１は基板のＨＡＬ処理の様子を説明して
いる。先ず、はんだ溶融槽4内に低酸素状態で作製した
組成が重量比で錫９０．９％以上、亜鉛９％、他の金属
元素含有量が０．１％以内の合金棒を合計３００ｋｇ投
入して溶解させた。その後溶融槽内の温度を所定のディ
ップ温度に変化させるまで２３０℃に保ち、はんだ材料
3を製造した。
いたＨＡＬ処理基板は、従来の錫・鉛共晶はんだを用い
たものよりも高温ディップにおける銅喰われを少なくで
きるばかりでなく、錫・亜鉛共晶ソルダーペーストと組
み合わせた電子部品のはんだ付けを従来並のピーク温度
で達成できることから、鉛を含まないはんだによる信頼
性の高い接合技術を提供することが可能となる。 （実施例２）図１は基板のＨＡＬ処理の様子を説明して
いる。先ず、はんだ溶融槽4内に低酸素状態で作製した
組成が重量比で錫９０．９％以上、亜鉛９％、他の金属
元素含有量が０．１％以内の合金棒を合計３００ｋｇ投
入して溶解させた。その後溶融槽内の温度を所定のディ
ップ温度に変化させるまで２３０℃に保ち、はんだ材料
3を製造した。
【００２３】次に硫酸及び過酸化水素水を主成分とする
ソフトエッチング剤で、銅スルーホール基板1の銅面の
表層部をエッチングし、その後水洗・乾燥させた基板1
を３０枚用意し、次の条件ではんだ材3中にディップさ
せ、ＨＡＬ処理しながら基板1を引き上げた。ＨＡＬ処
理は、同時に高温の空気を噴出し口2から基板1の表面に
吹き付けて行った。
ソフトエッチング剤で、銅スルーホール基板1の銅面の
表層部をエッチングし、その後水洗・乾燥させた基板1
を３０枚用意し、次の条件ではんだ材3中にディップさ
せ、ＨＡＬ処理しながら基板1を引き上げた。ＨＡＬ処
理は、同時に高温の空気を噴出し口2から基板1の表面に
吹き付けて行った。
【００２４】以後の工程は、実施例１と同様に行った。
【００２５】以下にＨＡＬ処理条件、基板1の仕様等の
詳細を挙げる。 ［基板仕様］（30枚全て共通） ガラスエポキシ基材 大 き さ： １８０ｍｍ（Ｗ）×１５０ｍｍ（Ｌ）×１．６ｍｍ（Ｔ） 電 極 部： 銅めっき 厚さ ４３μｍ パターン ： スルーホール ０．５ｍｍφ × ４０ １．０ｍｍφ × ４０ ２．０ｍｍφ × ２０ ［溶融はんだへの浸漬条件］ 垂直ディップ方式 ディップ温度： ２１０℃、 ２３０℃、 ２５０℃ ディップ時間： ５ｓｅｃ 吹き付け空気圧： ３ｋｇｆ／ｃｍ２ ［フラックス］ ディップ直前に塗布 品番 ： メック社製 ２７０４ 以上のようにして形成した30枚の基板についてのＨＡＬ
処理試験結果を次の表2に示した。
詳細を挙げる。 ［基板仕様］（30枚全て共通） ガラスエポキシ基材 大 き さ： １８０ｍｍ（Ｗ）×１５０ｍｍ（Ｌ）×１．６ｍｍ（Ｔ） 電 極 部： 銅めっき 厚さ ４３μｍ パターン ： スルーホール ０．５ｍｍφ × ４０ １．０ｍｍφ × ４０ ２．０ｍｍφ × ２０ ［溶融はんだへの浸漬条件］ 垂直ディップ方式 ディップ温度： ２１０℃、 ２３０℃、 ２５０℃ ディップ時間： ５ｓｅｃ 吹き付け空気圧： ３ｋｇｆ／ｃｍ２ ［フラックス］ ディップ直前に塗布 品番 ： メック社製 ２７０４ 以上のようにして形成した30枚の基板についてのＨＡＬ
処理試験結果を次の表2に示した。
【表２】 試験結果によれば、電極部の断面を観察したところ従来
の錫・鉛共晶はんだを用いた場合と同等のレベル（測定
断面は計２０ヶ所）に達していた。また、銅喰われの進
み具合を調べるため電極部の底から残存している銅の頂
点までの高さを測定したところ従来の錫・鉛共晶はんだ
の場合よりも、２１０℃、２３０℃及び２５０℃の温度
でディップした場合に欠損した部分が少ない（測定断面
は計２０ヶ所）ことが分かった。
の錫・鉛共晶はんだを用いた場合と同等のレベル（測定
断面は計２０ヶ所）に達していた。また、銅喰われの進
み具合を調べるため電極部の底から残存している銅の頂
点までの高さを測定したところ従来の錫・鉛共晶はんだ
の場合よりも、２１０℃、２３０℃及び２５０℃の温度
でディップした場合に欠損した部分が少ない（測定断面
は計２０ヶ所）ことが分かった。
【００２６】さらに、接合界面の状態をＥＰＭＡにより
観察したところ、銅とはんだとの界面に厚さ１μｍから
２μｍの亜鉛を多く含む金属間化合物層21が見出され
た。この層は ２５０℃の高温でディップした場合にも
その厚みが大きく変化していなかった。この金属間化合
物21表面にははんだ層22断面の中心で平均20μｍの厚み
で形成されており、いずれの基板についても金属間化合
物21が露出することはなかった。
観察したところ、銅とはんだとの界面に厚さ１μｍから
２μｍの亜鉛を多く含む金属間化合物層21が見出され
た。この層は ２５０℃の高温でディップした場合にも
その厚みが大きく変化していなかった。この金属間化合
物21表面にははんだ層22断面の中心で平均20μｍの厚み
で形成されており、いずれの基板についても金属間化合
物21が露出することはなかった。
【００２７】次に、図3に示すごとく得られたＨＡＬ基
板1上の所定の銅配線20に、ディスクリート部品30を計
２０個を搭載し、その後、市販のフラックス（メック社
製 ２７０４）を吹き付けた。このマウントした基板1
を従来並のフローはんだのディップ温度２４０℃で錫・
亜鉛共晶はんだが循環しているはんだ浴内でフローはん
だ付けしたしたところ、ブリッジやはんだボールもなく
はんだ付けすることができた。また、はんだ付け後の部
品のリード部分の断面を観察したところ、リフトオフは
見られなかった。（実施例３）はんだ溶融槽内に低酸素
状態で作製した組成が重量比で錫９０．９％以上、亜鉛
９％、他の金属元素含有量が０．１％以内の合金棒を合
計３００ｋｇ投入して溶解させた。その後溶融槽内の温
度を所定のディップ温度に変化させるまで２３５℃に保
った。
板1上の所定の銅配線20に、ディスクリート部品30を計
２０個を搭載し、その後、市販のフラックス（メック社
製 ２７０４）を吹き付けた。このマウントした基板1
を従来並のフローはんだのディップ温度２４０℃で錫・
亜鉛共晶はんだが循環しているはんだ浴内でフローはん
だ付けしたしたところ、ブリッジやはんだボールもなく
はんだ付けすることができた。また、はんだ付け後の部
品のリード部分の断面を観察したところ、リフトオフは
見られなかった。（実施例３）はんだ溶融槽内に低酸素
状態で作製した組成が重量比で錫９０．９％以上、亜鉛
９％、他の金属元素含有量が０．１％以内の合金棒を合
計３００ｋｇ投入して溶解させた。その後溶融槽内の温
度を所定のディップ温度に変化させるまで２３５℃に保
った。
【００２８】次に硫酸及び過酸化水素水を主成分とする
ソフトエッチング剤で、表面実装型基板の銅面の表層部
をエッチングし、その後水洗・乾燥させた基板を３０枚
用意し、次の条件でディップさせた。
ソフトエッチング剤で、表面実装型基板の銅面の表層部
をエッチングし、その後水洗・乾燥させた基板を３０枚
用意し、次の条件でディップさせた。
【００２９】 ［基板仕様］全て共通 ガラスエポキシ基材 大 き さ： １８０ｍｍ（Ｗ）×２００ｍｍ（Ｌ）×１．６ｍｍ（Ｔ） 電 極 部： 銅めっき 厚さ３５μｍ 最上部に金のコート０．５μｍ パターン ： ＱＦＰ ８０ｐｉｎｓ×４＆ＱＦＰ １００ｐｉｎｓ×４ ［溶融はんだへの浸漬条件］ 垂直ディップ方式 ディップ温度： ２１０℃、 ２３０℃、 ２５０℃ ディップ時間： ３ｓｅｃ 吹き付け空気圧： ３ｋｇｆ／ｃｍ２ ［フラックス］ ディップ直前に塗布 品番 ： メック社製 ２７０４ ［ＨＡＬ処理試験結果］
【表３】 電極部の断面を観察したところ従来の錫・鉛共晶はんだ
を用いた場合と同等のレベル（測定断面は計２０ヶ所）
に達していた。また、銅喰われの進み具合を調べるため
電極部の底から残存している銅の頂点までの高さを測定
したところ従来の錫・鉛共晶はんだの場合よりも、２５
０℃の高温でディップした場合に欠損した部分が少ない
（測定断面は計２０ヶ所）ことが分かった。
を用いた場合と同等のレベル（測定断面は計２０ヶ所）
に達していた。また、銅喰われの進み具合を調べるため
電極部の底から残存している銅の頂点までの高さを測定
したところ従来の錫・鉛共晶はんだの場合よりも、２５
０℃の高温でディップした場合に欠損した部分が少ない
（測定断面は計２０ヶ所）ことが分かった。
【００３０】さらに、接合界面の状態をＥＰＭＡにより
観察したところ、銅とはんだとの界面に厚さ１μｍから
２μｍの亜鉛を多く含む層21が見出された。この層21は
２５０℃の高温でディップした場合にもその厚みが大き
く変化していなかったため、銅喰われを抑制する作用を
有している。その他の構成については実施例１と同様で
ある。
観察したところ、銅とはんだとの界面に厚さ１μｍから
２μｍの亜鉛を多く含む層21が見出された。この層21は
２５０℃の高温でディップした場合にもその厚みが大き
く変化していなかったため、銅喰われを抑制する作用を
有している。その他の構成については実施例１と同様で
ある。
【００３１】次に、得られたＨＡＬ基板1上の所定のパ
ターンに、錫・亜鉛共晶ソルダーペーストをステンレス
製のスクリーンを用いて厚さ１５０μｍで印刷した後、
ＱＦＰをマウントし従来並のピーク温度２３０℃でリフ
ローしたところ、ブリッジやはんだボールもなくはんだ
付けすることができた。また、はんだ付け後のＱＦＰの
ピンの接合強度を測定したところ、錫・鉛共晶はんだで
ＨＡＬ処理した基板1と錫・鉛共晶ソルダーペーストと
の組み合わせで実装した場合の接合強度の１．２倍から
１．４倍の値（測定数：１０）を有していた。その他の
効果については実施例１と同様であった。
ターンに、錫・亜鉛共晶ソルダーペーストをステンレス
製のスクリーンを用いて厚さ１５０μｍで印刷した後、
ＱＦＰをマウントし従来並のピーク温度２３０℃でリフ
ローしたところ、ブリッジやはんだボールもなくはんだ
付けすることができた。また、はんだ付け後のＱＦＰの
ピンの接合強度を測定したところ、錫・鉛共晶はんだで
ＨＡＬ処理した基板1と錫・鉛共晶ソルダーペーストと
の組み合わせで実装した場合の接合強度の１．２倍から
１．４倍の値（測定数：１０）を有していた。その他の
効果については実施例１と同様であった。
【００３２】
【発明の効果】以上の構成から、銅配線と部品との接合
部分の接合強度の悪化の心配が少ない非鉛系接合材料被
覆基板の製造方法を提供することができる。
部分の接合強度の悪化の心配が少ない非鉛系接合材料被
覆基板の製造方法を提供することができる。
【図１】 実施例１のＨＡＬ処理を説明する図
【図２】 実施例１の非鉛系接合材料被覆基板の断面図
【図３】 実施例１の非鉛系接合材料被覆基板を説明す
る図
る図
1 基板 2 空気噴出し口 3 溶融はんだ 4 はんだ収納容器 20 銅配線 21 金属間化合物 30 はんだ層 31 鼓型はんだ層 32 集積回路の接続端子 33 集積回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 35/26 ３１０ Ｂ２３Ｋ 35/26 ３１０Ａ (72)発明者 手島 光一 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 中村 新一 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 5E319 AC02 AC04 AC17 BB01 CD21 CD28 GG05 5E343 AA15 AA17 BB24 BB52 DD03 DD21 FF02 GG18
Claims (3)
- 【請求項１】表面に金属配線が形成された基板を準備す
る工程と、錫と亜鉛を主成分とする溶融した非鉛系はん
だ材を形成する工程と、この溶解した非鉛系はんだ材に
前記基板を接触させると共に高温ガスを前記基板表面に
吹き付けて不要な前記はんだ材を溶融して除去し前記金
属配線表面にはんだ材層を形成する工程とを具備するこ
とを特徴とする非鉛系はんだ材料被覆基板の製造方法。 - 【請求項２】前記金属配線は、銅、銀、アルミニウム、
白金、金、ニッケルからなる群から選ばれる金属を使用
することを特徴とする請求項１に記載の非鉛系はんだ材
料被覆基板の製造方法。 - 【請求項３】前記非鉛系はんだ材は、錫と亜鉛を主と
し、銀、銅、アルミからなる群から選ばれる金属を添加
することを特徴とする請求項１に記載の非鉛系はんだ材
料被覆基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35033899A JP2001168513A (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | 非鉛系はんだ材料被覆基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35033899A JP2001168513A (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | 非鉛系はんだ材料被覆基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001168513A true JP2001168513A (ja) | 2001-06-22 |
Family
ID=18409815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35033899A Pending JP2001168513A (ja) | 1999-12-09 | 1999-12-09 | 非鉛系はんだ材料被覆基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001168513A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005142209A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Nec Infrontia Corp | 電子回路装置 |
| US6902102B2 (en) | 2002-01-11 | 2005-06-07 | Nec Infrontia Corporation | Soldering method and solder joint member |
| US7829199B2 (en) | 2004-04-21 | 2010-11-09 | Nec Corporation | Solder, and mounted components using the same |
-
1999
- 1999-12-09 JP JP35033899A patent/JP2001168513A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6902102B2 (en) | 2002-01-11 | 2005-06-07 | Nec Infrontia Corporation | Soldering method and solder joint member |
| US7176388B2 (en) | 2002-01-11 | 2007-02-13 | Nec Infrontia Corporation | Soldering method and solder joint member |
| CN1305357C (zh) * | 2002-01-11 | 2007-03-14 | 日本电气英富醍株式会社 | 焊接方法和焊合部件 |
| US7490403B2 (en) | 2002-01-11 | 2009-02-17 | Nec Infrontia Corporation | Soldering method |
| KR100952271B1 (ko) * | 2002-01-11 | 2010-04-12 | 엔이씨 인프론티어 가부시키가이샤 | 납땜 방법 |
| JP2005142209A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Nec Infrontia Corp | 電子回路装置 |
| US7829199B2 (en) | 2004-04-21 | 2010-11-09 | Nec Corporation | Solder, and mounted components using the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100300462B1 (ko) | 실리콘반도체소자및그의제조방법 | |
| US6931722B2 (en) | Method of fabricating printed circuit board with mixed metallurgy pads | |
| KR101279291B1 (ko) | 납프리 땜납 접속 구조체 및 땜납 볼 | |
| JP2007031826A (ja) | 接続用端子、およびこれを有する半導体搭載用基板 | |
| KR100705637B1 (ko) | 플렉시블 배선 기재 및 그 제조 방법 | |
| KR101184108B1 (ko) | 배선 기판 및 그 제조 방법, 전자 장치의 제조 방법 | |
| US6575354B2 (en) | Method for producing tin-silver alloy plating film, the tin-silver alloy plating film and lead frame for electronic parts having the film | |
| JP2003332731A (ja) | Ｐｂフリー半田付け物品 | |
| JPH05327187A (ja) | プリント配線板及びその製造法 | |
| JP2001168513A (ja) | 非鉛系はんだ材料被覆基板の製造方法 | |
| JP3684134B2 (ja) | 電気又は電子部品及び電気又は電子組立体 | |
| JP4520665B2 (ja) | プリント配線板及びその製造方法並びに部品実装構造 | |
| KR20020067002A (ko) | 프린트 배선 기재 및 전해 주석계 합금 도금 방법 | |
| JP2002327279A (ja) | 電子部品の接合方法 | |
| JP3657874B2 (ja) | 半導体装置および電子機器 | |
| JP4000606B2 (ja) | はんだコート形成方法 | |
| JP3392778B2 (ja) | 非鉛系接合部材の形成方法、及び回路基板 | |
| JPH09270428A (ja) | はんだバンプ形成方法 | |
| JPH11135533A (ja) | 電極構造、該電極を備えたシリコン半導体素子、その製造方法及び該素子を実装した回路基板並びにその製造方法 | |
| US6924440B2 (en) | Printed wiring board, apparatus for electrically connecting an electronic element and a substrate, and method for manufacturing a printed wiring board | |
| JPH10284666A (ja) | 電子部品機器 | |
| JPH05259632A (ja) | プリント配線板およびその製造方法 | |
| JP2003258161A (ja) | 電子部品実装用配線基板 | |
| JPH04357899A (ja) | 予備半田層付き回路基板の製造方法 | |
| JP3468876B2 (ja) | プリント配線板およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040831 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041126 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050125 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050414 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050510 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050606 |