JP2001321983A - はんだペースト及びそれを用いた電子部品のはんだ付け方法 - Google Patents
はんだペースト及びそれを用いた電子部品のはんだ付け方法Info
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- JP2001321983A JP2001321983A JP2000143659A JP2000143659A JP2001321983A JP 2001321983 A JP2001321983 A JP 2001321983A JP 2000143659 A JP2000143659 A JP 2000143659A JP 2000143659 A JP2000143659 A JP 2000143659A JP 2001321983 A JP2001321983 A JP 2001321983A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、大気中で保管することが可能で、
Sn−Pbはんだで従来用いられてきた装置をそのまま用い
ることが可能であり、大気中ではんだ付け工程を実施可
能なSn−Zn合金のはんだ粉末を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 本発明は、Sn−Zn合金のはんだ粉末にお
いて、Snを主成分としAg, In, Ge, Cu,又はBiの少なく
とも一元素を含有したSn合金の被覆層により、該はんだ
粉末の表面積の５０％以上が被覆されているSn−Zn合金
のはんだ粉末を提供する。
Sn−Pbはんだで従来用いられてきた装置をそのまま用い
ることが可能であり、大気中ではんだ付け工程を実施可
能なSn−Zn合金のはんだ粉末を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 本発明は、Sn−Zn合金のはんだ粉末にお
いて、Snを主成分としAg, In, Ge, Cu,又はBiの少なく
とも一元素を含有したSn合金の被覆層により、該はんだ
粉末の表面積の５０％以上が被覆されているSn−Zn合金
のはんだ粉末を提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、はんだ粉末、該はんだ
粉末を含有するはんだペースト及び該はんだペーストを
用いた電子部品のはんだ付け方法に関するものである。
粉末を含有するはんだペースト及び該はんだペーストを
用いた電子部品のはんだ付け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型軽量化の流れの中
で、電子部品は表面実装部品が大半を占めるようになり
表面実装方式による実装が主流になってきている。表面
実装方式の代表的な例として、はんだペーストをスクリ
ーン印刷により基板上に塗布し、電子部品を基板上に搭
載した後、基板全体をリフローして、はんだを加熱溶融
させ接合部を形成する方法が挙げられる。
で、電子部品は表面実装部品が大半を占めるようになり
表面実装方式による実装が主流になってきている。表面
実装方式の代表的な例として、はんだペーストをスクリ
ーン印刷により基板上に塗布し、電子部品を基板上に搭
載した後、基板全体をリフローして、はんだを加熱溶融
させ接合部を形成する方法が挙げられる。
【０００３】基板と電子部品との接合部位のサイズは微
小化の一途をたどっており、接合を行なうはんだには、
従来法以上の性能が求められている。
小化の一途をたどっており、接合を行なうはんだには、
従来法以上の性能が求められている。
【０００４】一方、従来産業界で広く用いられてきたSn
−Pb合金はんだからPbが自然界に溶出し環境を汚染する
との問題点が指摘されており、Sn−Pb合金に代わる新た
な組成のはんだが求められていた。現在、Snを主成分と
する２元系、３元系はんだが活発に研究されている。し
かし、融点が高すぎたり、濡れ性が悪く未はんだ不良が
発生したり、接合後の機械的な耐久性等に問題があった
りと、いまだ、研究の域を出ない。
−Pb合金はんだからPbが自然界に溶出し環境を汚染する
との問題点が指摘されており、Sn−Pb合金に代わる新た
な組成のはんだが求められていた。現在、Snを主成分と
する２元系、３元系はんだが活発に研究されている。し
かし、融点が高すぎたり、濡れ性が悪く未はんだ不良が
発生したり、接合後の機械的な耐久性等に問題があった
りと、いまだ、研究の域を出ない。
【０００５】特に、特開平９―９４６８７号公報に記載
されたSn−Zn合金のはんだは、注目に値する。このはん
だは、融点が比較的低いために、従来Sn−Pb合金はんだ
で使用していた装置を殆ど変更することなく、そのまま
用いることができる点で非常に有望と思われる。
されたSn−Zn合金のはんだは、注目に値する。このはん
だは、融点が比較的低いために、従来Sn−Pb合金はんだ
で使用していた装置を殆ど変更することなく、そのまま
用いることができる点で非常に有望と思われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Sn−Zn合金は
んだはZnが酸化され易いという問題点を抱えている。Zn
は酸化され易い金属であるため、はんだ表面に安定した
酸化被膜を作る。このZn酸化被膜は、実装工程において
以下の問題点を引き起こした。はんだ粉末が融けにく
い。はんだ粉末内部は溶融したものの、表面の酸化被
膜が、殻のように溶融はんだを覆ってしまうために濡れ
が悪い。
んだはZnが酸化され易いという問題点を抱えている。Zn
は酸化され易い金属であるため、はんだ表面に安定した
酸化被膜を作る。このZn酸化被膜は、実装工程において
以下の問題点を引き起こした。はんだ粉末が融けにく
い。はんだ粉末内部は溶融したものの、表面の酸化被
膜が、殻のように溶融はんだを覆ってしまうために濡れ
が悪い。
【０００７】このように、Znの酸化膜を有するＳｎを主
成分とし、Ｚｎを含有した合金よりなるSn−Zn合金はん
だは融解し難く、濡れが悪いために、未はんだによる接
合不良などの重大な品質問題を生じる可能性が高かっ
た。
成分とし、Ｚｎを含有した合金よりなるSn−Zn合金はん
だは融解し難く、濡れが悪いために、未はんだによる接
合不良などの重大な品質問題を生じる可能性が高かっ
た。
【０００８】このはんだ粉末表面の酸化の問題を解決す
るために以下に示すような種々の対策が取られている。
例えば、はんだ粉末を大気に曝さないように不活性ガス
中で保管し、完成したはんだ粉末は長期間の保存を避
け、製造後直ちにフラックスと混合してはんだペースト
とすること、等である。
るために以下に示すような種々の対策が取られている。
例えば、はんだ粉末を大気に曝さないように不活性ガス
中で保管し、完成したはんだ粉末は長期間の保存を避
け、製造後直ちにフラックスと混合してはんだペースト
とすること、等である。
【０００９】このようにはんだ粉末を保管するためには
従来のSn−Pb共晶はんだの設備に専用設備を追加せねば
ならず、製造コスト高につながっていた。また、一旦作
成したSn−Zn合金のはんだ粉末を長期にわたり貯蔵する
ことができなかったために、頻繁にはんだ粉末の製造を
行なわねばならず、実装工程全体が非効率なものになっ
ていた。
従来のSn−Pb共晶はんだの設備に専用設備を追加せねば
ならず、製造コスト高につながっていた。また、一旦作
成したSn−Zn合金のはんだ粉末を長期にわたり貯蔵する
ことができなかったために、頻繁にはんだ粉末の製造を
行なわねばならず、実装工程全体が非効率なものになっ
ていた。
【００１０】さらに、はんだ付けの工程も、不活性ガス
雰囲気下たとえば窒素、アルゴン、ヘリウム、還元雰囲
気たとえば水素など、あるいは場合によっては両者の混
合雰囲気下で行なわねばならなかった。Znの酸化を防ぐ
ためのこの混合雰囲気はppmオーダーの濃度制御を必要
とし、その制御が複雑で装置が高価であるという問題が
あった。また窒素、水素などのガスを消費するので、は
んだ付け装置のランニングコストを上昇させる一因とな
っていた。
雰囲気下たとえば窒素、アルゴン、ヘリウム、還元雰囲
気たとえば水素など、あるいは場合によっては両者の混
合雰囲気下で行なわねばならなかった。Znの酸化を防ぐ
ためのこの混合雰囲気はppmオーダーの濃度制御を必要
とし、その制御が複雑で装置が高価であるという問題が
あった。また窒素、水素などのガスを消費するので、は
んだ付け装置のランニングコストを上昇させる一因とな
っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Snを主成分
としZnを含有するSn−Zn合金のはんだに関する上記問題
点を解決するものであり、大気中で保管することが可能
であり、Sn−Pb合金はんだで従来用いられてきた装置を
そのまま用いることが可能であり、大気中ではんだ付け
工程を実施可能なSn−Zn合金のはんだ粉末を提供するこ
とを課題とする。
としZnを含有するSn−Zn合金のはんだに関する上記問題
点を解決するものであり、大気中で保管することが可能
であり、Sn−Pb合金はんだで従来用いられてきた装置を
そのまま用いることが可能であり、大気中ではんだ付け
工程を実施可能なSn−Zn合金のはんだ粉末を提供するこ
とを課題とする。
【００１２】さらに、本発明のSn−Zn合金のはんだ粉末
を含んだはんだペースト、及びこのはんだペーストを用
いたはんだ付け方法を提供する。
を含んだはんだペースト、及びこのはんだペーストを用
いたはんだ付け方法を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、Sn−Zn合金の
はんだ粉末において、Snを主成分としAg, In, Ge, Cu,
又はBiの少なくとも一元素を含有したSn合金の被覆層に
より、該はんだ粉末の表面積の５０％以上が被覆されて
いるSn−Zn合金のはんだ粉末を提供する。
はんだ粉末において、Snを主成分としAg, In, Ge, Cu,
又はBiの少なくとも一元素を含有したSn合金の被覆層に
より、該はんだ粉末の表面積の５０％以上が被覆されて
いるSn−Zn合金のはんだ粉末を提供する。
【００１４】本発明の最大の特徴は、酸化し易いZnを含
むSn−Zn合金のはんだ粉末をSn合金（以下、「Snを主成
分としAg, In, Ge, Cu,又はBiの少なくとも一元素を含
有した合金」をSn合金と言う。）で被覆することで、Sn
−Zn合金のはんだの欠点であるZnの酸化を抑制すること
である。この構成により、本発明のはんだ粉末は大気中
で長期間の貯蔵が可能となった。さらに、はんだ付けを
大気下で行なうことが可能となり、実装工程の時間短縮
及びコスト削減に貢献する。
むSn−Zn合金のはんだ粉末をSn合金（以下、「Snを主成
分としAg, In, Ge, Cu,又はBiの少なくとも一元素を含
有した合金」をSn合金と言う。）で被覆することで、Sn
−Zn合金のはんだの欠点であるZnの酸化を抑制すること
である。この構成により、本発明のはんだ粉末は大気中
で長期間の貯蔵が可能となった。さらに、はんだ付けを
大気下で行なうことが可能となり、実装工程の時間短縮
及びコスト削減に貢献する。
【００１５】本発明者等は経験的に前記Sn合金層は該は
んだ粉末の一部分を被覆すれば良いことを見出した。本
発明者等の検討によると、Sn合金層はSn−Zn合金のはん
だ粉末表面を５０％以上被覆していれば、Sn合金層の厚
さが０．０１μmであっても、実用上許容できるZnの酸
化抑制効果を有することが明らかとなった。さらに、被
覆率を７０〜８０％とすることで、より一層Znの酸化が
抑制されることが明らかとなった。最も好ましくは、１
００％被覆の場合である。
んだ粉末の一部分を被覆すれば良いことを見出した。本
発明者等の検討によると、Sn合金層はSn−Zn合金のはん
だ粉末表面を５０％以上被覆していれば、Sn合金層の厚
さが０．０１μmであっても、実用上許容できるZnの酸
化抑制効果を有することが明らかとなった。さらに、被
覆率を７０〜８０％とすることで、より一層Znの酸化が
抑制されることが明らかとなった。最も好ましくは、１
００％被覆の場合である。
【００１６】また、被覆に用いるSn合金は、Snを主成分
とし、その他にAg, In, Ge, Cu,又はBiの少なくとも一
元素を含むことが望ましい。勿論、このSn合金は、これ
らの成分の他に、自然に含まれる不純物及び、Ｐ、Sb、
Ni、等のSn合金の性質を改善するための不純物を含んで
いても構わない。
とし、その他にAg, In, Ge, Cu,又はBiの少なくとも一
元素を含むことが望ましい。勿論、このSn合金は、これ
らの成分の他に、自然に含まれる不純物及び、Ｐ、Sb、
Ni、等のSn合金の性質を改善するための不純物を含んで
いても構わない。
【００１７】言うまでもないが、被覆に用いるSn合金は
Znを含んでいないことが望ましい。仮にZnが含まれてい
るとしても、その濃度は自然に混入するレベル以下であ
ることが望ましい。
Znを含んでいないことが望ましい。仮にZnが含まれてい
るとしても、その濃度は自然に混入するレベル以下であ
ることが望ましい。
【００１８】また、Sn−Zn合金はんだにおいてSnに対す
るZnの比率は、１〜１０質量％のものが好適に用いられ
る。この中でも特に、融点が従来法のSn−Pb共晶はんだ
に最も近いSn−9Znが好適である。
るZnの比率は、１〜１０質量％のものが好適に用いられ
る。この中でも特に、融点が従来法のSn−Pb共晶はんだ
に最も近いSn−9Znが好適である。
【００１９】ここで、前記Sn−Zn合金のはんだ粉末の前
記Sn合金の被覆層に覆われる前の粒径が１０〜７０μm
であることが望ましい。
記Sn合金の被覆層に覆われる前の粒径が１０〜７０μm
であることが望ましい。
【００２０】また、本発明のはんだ粉末の前記合金の被
覆層の厚さが、０．０１〜５μmであることが望まし
い。Sn−Zn合金のはんだ粉末を被覆するSn合金層の厚さ
は、Sn−Zn合金のはんだ粉末表面の酸化を抑制すること
のできる膜厚（酸素を透過しないだけの膜厚）であり、
かつ、Sn−Zn合金のはんだ粉末の融点が所定の温度より
大きく変化しない範囲の中から、さらにSn合金層の被覆
率を勘案して決定されることが望ましい。
覆層の厚さが、０．０１〜５μmであることが望まし
い。Sn−Zn合金のはんだ粉末を被覆するSn合金層の厚さ
は、Sn−Zn合金のはんだ粉末表面の酸化を抑制すること
のできる膜厚（酸素を透過しないだけの膜厚）であり、
かつ、Sn−Zn合金のはんだ粉末の融点が所定の温度より
大きく変化しない範囲の中から、さらにSn合金層の被覆
率を勘案して決定されることが望ましい。
【００２１】被覆前のSn−Zn合金のはんだ粉末の粒径が
前述のように１０〜７０μmであり、Sn合金の５０％以
上である場合には、被覆層の膜厚は０．０１〜５μmで
あることが望ましい。被覆層の膜厚が０．０１μm以上
であれば、被覆率が５０％付近だとしても、実用上許容
できるZn酸化防止効果を有するSn−Zn合金のはんだ粉末
を得ることができる。また、被覆層の膜厚が５μm以下
であれば、被覆前のSn−Zn合金のはんだ粉末の粒径が１
０μm付近だとしても実用上許容できる温度でSn−Zn合
金のはんだ粉末が融解する。
前述のように１０〜７０μmであり、Sn合金の５０％以
上である場合には、被覆層の膜厚は０．０１〜５μmで
あることが望ましい。被覆層の膜厚が０．０１μm以上
であれば、被覆率が５０％付近だとしても、実用上許容
できるZn酸化防止効果を有するSn−Zn合金のはんだ粉末
を得ることができる。また、被覆層の膜厚が５μm以下
であれば、被覆前のSn−Zn合金のはんだ粉末の粒径が１
０μm付近だとしても実用上許容できる温度でSn−Zn合
金のはんだ粉末が融解する。
【００２２】ここで、前記、Sn−Znはんだ粉末を被覆す
る合金は、前記Snを主成分としAg,In, Ge, Cu,又はBiの
少なくとも一元素を含有したSn合金であってSnを除く成
分の含有量の総和が、該Sn合金で被覆された後のはんだ
粉末に対して２０質量％以下であり、該合金がBiを含有
する場合、Biの含有量が該合金に対して0.5質量％以上
であり、該Sn合金で被覆された後のはんだ粉末に対して
10質量％以下であり、該合金がInを含有する場合、Inの
含有量が該合金に対して0.5質量％以上であり、該Sn合
金で被覆された後のはんだ粉末に対して5質量％以下で
あることが望ましい。
る合金は、前記Snを主成分としAg,In, Ge, Cu,又はBiの
少なくとも一元素を含有したSn合金であってSnを除く成
分の含有量の総和が、該Sn合金で被覆された後のはんだ
粉末に対して２０質量％以下であり、該合金がBiを含有
する場合、Biの含有量が該合金に対して0.5質量％以上
であり、該Sn合金で被覆された後のはんだ粉末に対して
10質量％以下であり、該合金がInを含有する場合、Inの
含有量が該合金に対して0.5質量％以上であり、該Sn合
金で被覆された後のはんだ粉末に対して5質量％以下で
あることが望ましい。
【００２３】Sn合金層のSn以外の成分の割合が、Sn合金
で被覆された後のSn−Znはんだ粉末に対して２０質量％
以下であれば、接合部のSn−Zn合金のはんだの機械的強
度を損なうことが無い。これらの金属は単独でも、複数
を同時に使用することも可能である。
で被覆された後のSn−Znはんだ粉末に対して２０質量％
以下であれば、接合部のSn−Zn合金のはんだの機械的強
度を損なうことが無い。これらの金属は単独でも、複数
を同時に使用することも可能である。
【００２４】特に、Sn合金にIn及び／又はBiを混合する
場合には注意が必要である。In、BiはともにSn−Zn系は
んだの溶融温度を低下し、濡れ性を高める働きがある。
BiがSn合金に含まれる場合にはBiはSn合金に対して0.5
質量％以上含まれることが望ましい。Biの含有量がこれ
以上であれば、実用上許容できるレベルで、はんだ粉末
の濡れ性を高めることが可能である。
場合には注意が必要である。In、BiはともにSn−Zn系は
んだの溶融温度を低下し、濡れ性を高める働きがある。
BiがSn合金に含まれる場合にはBiはSn合金に対して0.5
質量％以上含まれることが望ましい。Biの含有量がこれ
以上であれば、実用上許容できるレベルで、はんだ粉末
の濡れ性を高めることが可能である。
【００２５】また、Biの含有量がSn合金で被覆された後
のはんだ粉末に対して１０質量％以下であれば、はんだ
の機械的な強度を損なうことなく、溶融時のはんだの濡
れ性を高めることが可能である。
のはんだ粉末に対して１０質量％以下であれば、はんだ
の機械的な強度を損なうことなく、溶融時のはんだの濡
れ性を高めることが可能である。
【００２６】また、InがSn合金に含まれる場合にはInは
Sn合金に対して０．５質量％以上含まれることが望まし
い。Ｉｎの含有量が０．５質量％以上であれば、実用上
許容できる範囲ではんだの濡れ性を高めることが可能で
ある。
Sn合金に対して０．５質量％以上含まれることが望まし
い。Ｉｎの含有量が０．５質量％以上であれば、実用上
許容できる範囲ではんだの濡れ性を高めることが可能で
ある。
【００２７】またＩｎの含有量がSn合金で被覆された後
のはんだ粉末に対して５質量％以下であることが望まし
い。Inの含有量が５質量％以下であれば、はんだの耐食
性を損なうことなく、溶融時のはんだの濡れ性を高める
ことが可能である。
のはんだ粉末に対して５質量％以下であることが望まし
い。Inの含有量が５質量％以下であれば、はんだの耐食
性を損なうことなく、溶融時のはんだの濡れ性を高める
ことが可能である。
【００２８】また、本発明は前記のSn−Zn合金のはんだ
粉末とフラックスとを少なくとも含有するはんだペース
トを提供する。
粉末とフラックスとを少なくとも含有するはんだペース
トを提供する。
【００２９】本発明のZnの酸化を抑制したSn−Zn系はん
だ粉末を含んだペーストを実装工程に用いることによ
り、大気中においてSn−Zn系はんだによるはんだ付けを
実施することが可能となった。
だ粉末を含んだペーストを実装工程に用いることによ
り、大気中においてSn−Zn系はんだによるはんだ付けを
実施することが可能となった。
【００３０】ここで、フラックスとはロジンまたはそれ
に代わる樹脂成分を主成分として、有機酸またはアミン
等の塩基性化合物等の被はんだ接合面を清浄化する活性
成分を有する活性剤、粘度や分散性を調整するチキソ
剤、溶剤及びその他の添加剤が混合されたものである。
ここでチキソ剤としては、ひまし油、ワックス類、石油
系高分子、アミド類がある。活性剤としては上記以外
に、モノカルボン酸、アミド類、ハロゲン化合物等があ
る。その他の添加剤としては、増粘剤、界面活性剤、流
動性調整剤、腐食抑制剤、消泡剤等を用途に合わせて選
択する。
に代わる樹脂成分を主成分として、有機酸またはアミン
等の塩基性化合物等の被はんだ接合面を清浄化する活性
成分を有する活性剤、粘度や分散性を調整するチキソ
剤、溶剤及びその他の添加剤が混合されたものである。
ここでチキソ剤としては、ひまし油、ワックス類、石油
系高分子、アミド類がある。活性剤としては上記以外
に、モノカルボン酸、アミド類、ハロゲン化合物等があ
る。その他の添加剤としては、増粘剤、界面活性剤、流
動性調整剤、腐食抑制剤、消泡剤等を用途に合わせて選
択する。
【００３１】また、本発明は、前記Sn−Zn合金のはんだ
ペーストを回路基板上に塗布する工程と、該回路基板上
に電子部品を搭載する工程と、搭載後、加熱することで
電子部品を該回路基板にはんだ付けする工程とを少なく
とも有する電子部品のはんだ付け方法を提供する。
ペーストを回路基板上に塗布する工程と、該回路基板上
に電子部品を搭載する工程と、搭載後、加熱することで
電子部品を該回路基板にはんだ付けする工程とを少なく
とも有する電子部品のはんだ付け方法を提供する。
【００３２】
【発明の実施の形態】続いて、本発明のSn−Zn合金のは
んだ粉末の製造法についてより詳細に説明する。
んだ粉末の製造法についてより詳細に説明する。
【００３３】Sn合金で被覆される前のSn−Zn合金のはん
だ粉末は、１０〜７０μmの粒径であり、ガスアトマイ
ズ法等の公知の金属粉末形成方法により作成することが
できる。
だ粉末は、１０〜７０μmの粒径であり、ガスアトマイ
ズ法等の公知の金属粉末形成方法により作成することが
できる。
【００３４】Znが９質量％となるように金属Snと金属Zn
とを混合、加熱してSn−Zn合金の融液を得た。この融液
を酸素を含まない不活性ガス（窒素、アルゴン等）で満
たされたタンク中に自然落下させ、落下直後の融液に非
常に高い圧力の不活性ガスを吹きつけ、それにより、合
金融液を空間中に分散させることで所定の粒径のSn−Zn
合金のはんだ粉末を得る。
とを混合、加熱してSn−Zn合金の融液を得た。この融液
を酸素を含まない不活性ガス（窒素、アルゴン等）で満
たされたタンク中に自然落下させ、落下直後の融液に非
常に高い圧力の不活性ガスを吹きつけ、それにより、合
金融液を空間中に分散させることで所定の粒径のSn−Zn
合金のはんだ粉末を得る。
【００３５】得られたSn−Zn合金のはんだ粉末は、Znの
酸化を避けるために不活性な雰囲気を保ったまま、スパ
ッタリング装置に持ち込まれる。スパッタリング装置に
よりSn−Zn合金のはんだ粉末表面に合金コートを行な
う。
酸化を避けるために不活性な雰囲気を保ったまま、スパ
ッタリング装置に持ち込まれる。スパッタリング装置に
よりSn−Zn合金のはんだ粉末表面に合金コートを行な
う。
【００３６】このようにして、全表面積の少なくとも５
０％がSn合金で覆われた本発明のSn−Zn合金のはんだ粉
末が完成する。
０％がSn合金で覆われた本発明のSn−Zn合金のはんだ粉
末が完成する。
【００３７】
【実施例】（実施例１）図１は、本発明Sn−Zn合金のは
んだ粉末の断面図である。図１（ａ）はSn−Zn合金のは
んだ粉末１の全表面がSn合金層２により被覆されている
例である。図１（ｂ）は、Sn−Zn合金のはんだ粉末１の
一部表面がSn合金層２により被覆されている例である。
んだ粉末の断面図である。図１（ａ）はSn−Zn合金のは
んだ粉末１の全表面がSn合金層２により被覆されている
例である。図１（ｂ）は、Sn−Zn合金のはんだ粉末１の
一部表面がSn合金層２により被覆されている例である。
【００３８】上記構成においてSn−Zn合金のはんだ粉末
１はガスアトマイズ法により製造した。組成をSn−9Zn
となるように調製したSn−Zn合金融液を、アルゴンが充
填されたタンクの中に０．５cm3／分の流量で自然落下
させ、アルゴンガスを落下中のSn−Zn融液に吹き付ける
ことで、Sn−Zn合金融液を飛散させSn−Zn合金のはんだ
粉末を得た。この時のガス質量速度／融液質量速度の比
率は５であった。
１はガスアトマイズ法により製造した。組成をSn−9Zn
となるように調製したSn−Zn合金融液を、アルゴンが充
填されたタンクの中に０．５cm3／分の流量で自然落下
させ、アルゴンガスを落下中のSn−Zn融液に吹き付ける
ことで、Sn−Zn合金融液を飛散させSn−Zn合金のはんだ
粉末を得た。この時のガス質量速度／融液質量速度の比
率は５であった。
【００３９】このSn−Zn合金のはんだ粉末の一部を取り
出し、走査型電子顕微鏡により観察したところ、Sn−Zn
合金のはんだ粉末は２０〜５０μmの粒径を有すること
がわかった。
出し、走査型電子顕微鏡により観察したところ、Sn−Zn
合金のはんだ粉末は２０〜５０μmの粒径を有すること
がわかった。
【００４０】ガスアトマイズ法により製造されたSn−Zn
合金のはんだ粉末を大気に曝さないようにしながらスパ
ッタリング装置に搬送し、表面にSn合金をコートした。
Sn−3.5Ag−0.5Cuの組成を有するSn合金はをスパッタリ
ングターゲットとして用いた。
合金のはんだ粉末を大気に曝さないようにしながらスパ
ッタリング装置に搬送し、表面にSn合金をコートした。
Sn−3.5Ag−0.5Cuの組成を有するSn合金はをスパッタリ
ングターゲットとして用いた。
【００４１】スパッタリングの条件はArガス流量：60ml
／分、ＲＦパワー：６００Ｗ、成膜チャンバ真空度：１
×１０-3Pa、スパッタ時間：４０〜６０分である。
／分、ＲＦパワー：６００Ｗ、成膜チャンバ真空度：１
×１０-3Pa、スパッタ時間：４０〜６０分である。
【００４２】また、Sn−Znはんだ粉末の全面をSn合金で
被覆するために、はんだ粉末に振動を与えながらスパッ
タリング成膜を行なった。
被覆するために、はんだ粉末に振動を与えながらスパッ
タリング成膜を行なった。
【００４３】このようにして得られたSn合金で被覆され
たSn−Zn合金のはんだ粉末の一部を取り出し、その断面
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、Sn合金の被覆層
の厚さは０．１〜０．５μmの範囲であった。また、断
面を観察した、Sn−Znはんだ粉末の全てで、Sn合金はSn
−Znはんだ粉末を完全に被覆していた。
たSn−Zn合金のはんだ粉末の一部を取り出し、その断面
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、Sn合金の被覆層
の厚さは０．１〜０．５μmの範囲であった。また、断
面を観察した、Sn−Znはんだ粉末の全てで、Sn合金はSn
−Znはんだ粉末を完全に被覆していた。
【００４４】さらに、合金断面の膜厚測定よりSn−Zn合
金のはんだ粉末の被覆率を推定評価したが、被覆率はや
はり１００％と評価された。
金のはんだ粉末の被覆率を推定評価したが、被覆率はや
はり１００％と評価された。
【００４５】上記の方法により得られた本発明のSn−Zn
合金のはんだ粉末とフラックスとを１０：１の質量比で
大気中で混練りしてはんだペーストを得た。
合金のはんだ粉末とフラックスとを１０：１の質量比で
大気中で混練りしてはんだペーストを得た。
【００４６】ここで使用したフラックスはロジン：５．
５質量％、活性剤：１．５質量％、溶剤：４．０質量％
を混合したものである。ここで、フラックスの各成分の
組成ははんだペーストに対してのものである。
５質量％、活性剤：１．５質量％、溶剤：４．０質量％
を混合したものである。ここで、フラックスの各成分の
組成ははんだペーストに対してのものである。
【００４７】本発明のSn−Zn合金のはんだ粉末を用いた
はんだペーストを用いて、大気中で合計10000箇所のは
んだ付け試験を行なった。その結果、未はんだ等の不良
もなく良好な結果が得られた。
はんだペーストを用いて、大気中で合計10000箇所のは
んだ付け試験を行なった。その結果、未はんだ等の不良
もなく良好な結果が得られた。
【００４８】なお、この試験におけるはんだ付け温度は
210〜215℃であり、従来のSn−Pbはんだ付け温度200〜2
10℃とほぼ等しく、従来法のはんだ付け装置をそのまま
使用することが可能であった。
210〜215℃であり、従来のSn−Pbはんだ付け温度200〜2
10℃とほぼ等しく、従来法のはんだ付け装置をそのまま
使用することが可能であった。
【００４９】さらに、このSn−Zn合金のはんだ粉末を大
気中で１ヶ月間保管した後に同様のはんだ付け試験を行
なったが、Znの酸化が抑制されたために未はんだ等の不
良は発生しなかった。
気中で１ヶ月間保管した後に同様のはんだ付け試験を行
なったが、Znの酸化が抑制されたために未はんだ等の不
良は発生しなかった。
【００５０】（実施例２）スパッタリング成膜法により
Sn−Znはんだ粉末表面にSn合金を被覆する際に、Sn−Zn
合金のはんだ粉末を揺り動かさずに被覆を行なったこ
と、及び、スパッタ時間を２０〜４０分とした以外は、
実施例１と同様にしてSn−Zn合金のはんだ粉末を作成し
た。
Sn−Znはんだ粉末表面にSn合金を被覆する際に、Sn−Zn
合金のはんだ粉末を揺り動かさずに被覆を行なったこ
と、及び、スパッタ時間を２０〜４０分とした以外は、
実施例１と同様にしてSn−Zn合金のはんだ粉末を作成し
た。
【００５１】このようにして得られたSn合金で被覆され
たSn−Zn合金のはんだ粉末の一部を取り出し、その断面
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、Sn合金の被覆層
の厚さは０．１〜０．５μmの範囲であった。また、さ
らに、合金断面の膜厚測定よりSn−Zn合金のはんだ粉末
の被覆率を推定評価したが、被覆率は６０〜８０％と評
価された。
たSn−Zn合金のはんだ粉末の一部を取り出し、その断面
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、Sn合金の被覆層
の厚さは０．１〜０．５μmの範囲であった。また、さ
らに、合金断面の膜厚測定よりSn−Zn合金のはんだ粉末
の被覆率を推定評価したが、被覆率は６０〜８０％と評
価された。
【００５２】上記の方法により得られたSn−Zn合金のは
んだ粉末と実施例１で用いたものと同様のフラックスと
を１０：１の質量比で大気中で混練りしてはんだペース
トを得た。
んだ粉末と実施例１で用いたものと同様のフラックスと
を１０：１の質量比で大気中で混練りしてはんだペース
トを得た。
【００５３】本発明のSn−Zn合金のはんだ粉末を用いた
はんだペーストを用いて、大気中で合計10000箇所のは
んだ付け試験を行なった。その結果、未はんだ等の不良
もなく良好な結果が得られた。
はんだペーストを用いて、大気中で合計10000箇所のは
んだ付け試験を行なった。その結果、未はんだ等の不良
もなく良好な結果が得られた。
【００５４】なお、この試験におけるはんだ付け温度は
210〜220℃であり、従来のSn−Pbはんだ付け温度200〜2
10℃とほぼ等しく、従来法のはんだ付け装置をそのまま
使用することが可能であった。
210〜220℃であり、従来のSn−Pbはんだ付け温度200〜2
10℃とほぼ等しく、従来法のはんだ付け装置をそのまま
使用することが可能であった。
【００５５】さらに、このSn−Zn合金のはんだ粉末を大
気中で１ヶ月間保管した後に同様のはんだ付け試験を行
なったが、Znの酸化が抑制されたために未はんだ等の不
良は発生しなかった。
気中で１ヶ月間保管した後に同様のはんだ付け試験を行
なったが、Znの酸化が抑制されたために未はんだ等の不
良は発生しなかった。
【００５６】（実施例３）実施例１で作成したはんだペ
ーストを用いて、電子部品の実装試験を行なった。 そ
の様子を図２、３を参照しながら説明する。
ーストを用いて、電子部品の実装試験を行なった。 そ
の様子を図２、３を参照しながら説明する。
【００５７】まず、回路基板６上の所定の銅電極７にス
クリーン印刷法によりはんだペースト５を印刷した。さ
らに、BGA（Ball Grid Array）８の電極パッド１２に公
知の方法で、実施例１のはんだボール９を作成した。こ
のはんだボール９は直径が約７５０μmである。尚、本
実施例で用いたBGA電極パッド12は直径が７５０μmであ
り、BGA表面から、６００μmの高さを有する。また、該
BGA８には、このBGA電極パッド12がお互いに１．２７ｍ
mずつ離れて設置されている。
クリーン印刷法によりはんだペースト５を印刷した。さ
らに、BGA（Ball Grid Array）８の電極パッド１２に公
知の方法で、実施例１のはんだボール９を作成した。こ
のはんだボール９は直径が約７５０μmである。尚、本
実施例で用いたBGA電極パッド12は直径が７５０μmであ
り、BGA表面から、６００μmの高さを有する。また、該
BGA８には、このBGA電極パッド12がお互いに１．２７ｍ
mずつ離れて設置されている。
【００５８】このBGA８が回路基板６上の所定の位置に
載せられる直前の状態を図２に示す。
載せられる直前の状態を図２に示す。
【００５９】続いて、回路基板６をBGA８が載せられた
状態で、オーブンに入れて、大気中で２２０℃で加熱リ
フローを行なった。この加熱リフローにより、はんだペ
ースト５とBGAはんだボールとが溶着して、BGA８と回路
基板６との接合を完了した（図３）。
状態で、オーブンに入れて、大気中で２２０℃で加熱リ
フローを行なった。この加熱リフローにより、はんだペ
ースト５とBGAはんだボールとが溶着して、BGA８と回路
基板６との接合を完了した（図３）。
【００６０】接合後の導通テストを行なったが、未はん
だ、短絡等の不良は存在しなかった。 本発明のSn−Zn
合金のはんだ粉末及び、はんだペーストは、はんだ中の
Znが酸化され難いことから特別な雰囲気（窒素及び／又
は水素雰囲気）でなくとも大気中ではんだ付けを実施す
ることが可能である。
だ、短絡等の不良は存在しなかった。 本発明のSn−Zn
合金のはんだ粉末及び、はんだペーストは、はんだ中の
Znが酸化され難いことから特別な雰囲気（窒素及び／又
は水素雰囲気）でなくとも大気中ではんだ付けを実施す
ることが可能である。
【００６１】（実施例４）次に本発明のSn−Zn合金のは
んだ粉末及びはんだフラックスをQFP（Quad flatpackag
e）のはんだ付けに用いた例を示す。図４は、本実施例
のはんだ付け部の側面図、要部断面図である。図５は、
本実施例のはんだ付け後の側面図、要部断面図である。
んだ粉末及びはんだフラックスをQFP（Quad flatpackag
e）のはんだ付けに用いた例を示す。図４は、本実施例
のはんだ付け部の側面図、要部断面図である。図５は、
本実施例のはんだ付け後の側面図、要部断面図である。
【００６２】まず、実施例２と同様に、回路基板６の銅
電極７上に、スクリーン印刷法により実施例１で用いた
本発明のSn−Zn合金のはんだペーストを印刷はんだペー
スト５を作成した。
電極７上に、スクリーン印刷法により実施例１で用いた
本発明のSn−Zn合金のはんだペーストを印刷はんだペー
スト５を作成した。
【００６３】続いて、リード１１とはんだペースト５と
が接触するようにQFP１０を固定した。QFPを載せた状態
で回路基板６をオーブン中でリフロー加熱した。
が接触するようにQFP１０を固定した。QFPを載せた状態
で回路基板６をオーブン中でリフロー加熱した。
【００６４】接合後の導通テストを行なったが、未はん
だ、短絡等の不良は存在しなかった。
だ、短絡等の不良は存在しなかった。
【発明の効果】本発明によれば、Sn−Zn合金のはんだ粉
末中のZnの酸化が防止できるので、製造したはんだを大
気中で長期間にわたり保存することが可能となった。さ
らに、はんだが溶融しやすいために、必要以上に加熱温
度をあげる必要がなく、大気中で信頼性の高いはんだ付
けができる。
末中のZnの酸化が防止できるので、製造したはんだを大
気中で長期間にわたり保存することが可能となった。さ
らに、はんだが溶融しやすいために、必要以上に加熱温
度をあげる必要がなく、大気中で信頼性の高いはんだ付
けができる。
【００６５】また、不活性雰囲気、還元雰囲気下ではん
だ付けする必要がないので、はんだ加熱装置を改造した
り、不活性雰囲気、還元雰囲気対応の高価な装置を必要
としないので、装置コストが安い。また、不活性ガス、
還元ガスを必要としないので、はんだ付け工程のランニ
ングコストが安い。
だ付けする必要がないので、はんだ加熱装置を改造した
り、不活性雰囲気、還元雰囲気対応の高価な装置を必要
としないので、装置コストが安い。また、不活性ガス、
還元ガスを必要としないので、はんだ付け工程のランニ
ングコストが安い。
【００６６】さらに、Sn−Zn合金のはんだ粉末を被覆す
るSn合金にBi, Geなどの元素を添加することにより、融
点の低下し、濡れ性が向上する。したがって、耐熱性の
低い電子部品を使用することが可能となるし、信頼性の
高い電子部品のはんだ付けが可能となる。
るSn合金にBi, Geなどの元素を添加することにより、融
点の低下し、濡れ性が向上する。したがって、耐熱性の
低い電子部品を使用することが可能となるし、信頼性の
高い電子部品のはんだ付けが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例を表すはんだ粉末の断面
図
図
【図２】本発明の第２の実施例を表すはんだ付け部の側
面図、要部断面図
面図、要部断面図
【図３】本発明の第２の実施例を表すはんだ付け後の側
面図、要部断面図
面図、要部断面図
【図４】本発明の第３の実施例を表すはんだ付け部の側
面図、要部断面図
面図、要部断面図
【図５】本発明の第３の実施例を表すはんだ付け後の側
面図、要部断面図
面図、要部断面図
１ はんだ粉末 ２ はんだ合金 ３ はんだ粉末 ４ フラックス ５ はんだペースト ６ 回路基板 ７ 銅電極 ８ BGA ９ BGAのはんだボール １０ QFP １１ リード １２ BGA電極パッド
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） Ｈ０５Ｋ 3/34 ５１２ Ｈ０５Ｋ 3/34 ５１２Ｃ
Claims (6)
- 【請求項１】 Sn−Zn合金のはんだ粉末において、Snを
主成分としAg, In,Ge, Cu,又はBiの少なくとも一元素を
含有したSn合金の被覆層により、該はんだ粉末の表面積
の５０％以上が被覆されているSn−Zn合金のはんだ粉
末。 - 【請求項２】 前記Sn−Zn合金のはんだ粉末の前記Sn合
金の被覆層に覆われる前の粒径が１０〜７０μmである
請求項１記載のSn−Zn合金のはんだ粉末。 - 【請求項３】 前記Sn合金の被覆層の厚さが、０．０１
〜５μmである請求項１又は２記載のSn−Zn合金のはん
だ粉末。 - 【請求項４】 前記Snを主成分としAg, In, Ge, Cu,又
はBiの少なくとも一元素を含有したSn合金であって、Sn
を除く成分の含有量の総和が、該Sn合金で被覆された後
のはんだ粉末に対して２０質量％以下であり、該合金が
Biを含有する場合、Biの含有量が該合金に対して0.5質
量％以上であり、該Sn合金で被覆された後のはんだ粉末
に対して10質量％以下であり、該合金がInを含有する場
合、Inの含有量が該合金に対して0.5質量％以上であ
り、該Sn合金で被覆された後のはんだ粉末に対して5質
量％以下である、ことを特徴とする請求項１〜３のいず
れか一項に記載のSn−Zn合金のはんだ粉末。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載のは
んだ粉末とフラックスとを少なくとも含有するはんだペ
ースト。 - 【請求項６】 請求項５記載のはんだペーストを回路基
板上に塗布する工程と、該回路基板上に電子部品を搭載
する工程と、搭載後、加熱することで電子部品を該回路
基板にはんだ付けする工程とを少なくとも有する電子部
品のはんだ付け方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000143659A JP2001321983A (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | はんだペースト及びそれを用いた電子部品のはんだ付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000143659A JP2001321983A (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | はんだペースト及びそれを用いた電子部品のはんだ付け方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001321983A true JP2001321983A (ja) | 2001-11-20 |
Family
ID=18650446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000143659A Pending JP2001321983A (ja) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | はんだペースト及びそれを用いた電子部品のはんだ付け方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001321983A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1311950C (zh) * | 2003-10-10 | 2007-04-25 | 松下电器产业株式会社 | 无铅焊接合金和焊接材料以及使用这些材料的焊接接点 |
| US7220493B2 (en) * | 2002-10-24 | 2007-05-22 | Koa Kabushiki Kaisha | Lead-free solder, and a lead-free joint |
| US7248141B2 (en) | 2003-07-03 | 2007-07-24 | Koa Kabushiki Kaisha | Current fuse and method of making the current fuse |
| JPWO2005102594A1 (ja) * | 2004-04-21 | 2008-03-13 | 日本電気株式会社 | はんだ及びそれを使用した実装品 |
| WO2016152942A1 (ja) * | 2015-03-23 | 2016-09-29 | デクセリアルズ株式会社 | 導電性粒子の製造方法 |
| CN110560966A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-13 | 无锡广捷富金属制品有限公司 | 一种用于锡丝生产的制作工艺 |
-
2000
- 2000-05-16 JP JP2000143659A patent/JP2001321983A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7220493B2 (en) * | 2002-10-24 | 2007-05-22 | Koa Kabushiki Kaisha | Lead-free solder, and a lead-free joint |
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| JPWO2005102594A1 (ja) * | 2004-04-21 | 2008-03-13 | 日本電気株式会社 | はんだ及びそれを使用した実装品 |
| JP4770733B2 (ja) * | 2004-04-21 | 2011-09-14 | 日本電気株式会社 | はんだ及びそれを使用した実装品 |
| WO2016152942A1 (ja) * | 2015-03-23 | 2016-09-29 | デクセリアルズ株式会社 | 導電性粒子の製造方法 |
| CN110560966A (zh) * | 2019-09-30 | 2019-12-13 | 无锡广捷富金属制品有限公司 | 一种用于锡丝生产的制作工艺 |
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