JP2003033894A - Soldering material - Google Patents

Soldering material

Info

Publication number
JP2003033894A
JP2003033894A JP2002141344A JP2002141344A JP2003033894A JP 2003033894 A JP2003033894 A JP 2003033894A JP 2002141344 A JP2002141344 A JP 2002141344A JP 2002141344 A JP2002141344 A JP 2002141344A JP 2003033894 A JP2003033894 A JP 2003033894A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
zinc
tin
layer
solder material
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.)
Granted
Application number
JP2002141344A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3723153B2 (en
Inventor
Kimihiro Tadauchi
仁弘 忠内
Koichi Tejima
光一 手島
Izuru Komatsu
出 小松
Mitsuhiro Tomita
充裕 富田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2002141344A priority Critical patent/JP3723153B2/en
Publication of JP2003033894A publication Critical patent/JP2003033894A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3723153B2 publication Critical patent/JP3723153B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a soldering material which does not contain lead, exerts excellent wettability for a joining member and has versatility and easiness for handling, and the manufacturing method thereof. SOLUTION: The first metal material is coated by the thin layer second metal material to obtain a coated body, and the coated body is drawn and molded into a linear shape by rolling to obtain a linear soldering material. Moreover, a granular soldering material is obtained by cutting the linear molded body in the direction crossing the axis of the drawn-molded linear molded body and granulating it. The soldering materials 4 have the first metal layer 6 and the second metal layer 5 which have different compositions, the first metal layer is formed into a shape having an axial property drawn in the uniaxial direction, and the first metal layer is coated with the second metal layer so as to surround the axis of the first metal layer. The first metal layer contains zinc, and the second metal layer does not contain zinc but contains tin.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品、機械部
品等の各種金属部品の接合に用いられるハンダ材及びそ
の製造方法に関する。詳細には、鉛を含有せず、金属部
品の接合において良好な接合を形成可能なハンダ材及び
その製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】ハンダ付けは、融点が低い物質を用いて
物体同士を接合する技術であり、古くから用いられ、そ
の起源は古代メソポタミア文明に遡ることができると言
われている。現代の産業において、ハンダ付けは機械的
な組立や電子機器の接合等に幅広く使用され、例えば、
電子機器においては、半導体、マイクロプロセッサー、
メモリー、抵抗などの電子部品を基板に実装するための
実装基板の接合等に用いられている。その長所は、部品
を基材に固定するだけでなく、ハンダに含まれる金属の
導電性により電気的接続が形成されることであり、この
点において有機系の接着剤と異なる。 【0003】一般的に用いられるハンダは、錫と鉛によ
る共晶ハンダで、その共晶点が183℃であり、アルミ
ニウムや銅などの板材等の接合に用いられる。ハンダ付
けする金属母材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始める温度よりも低いという特
徴を有している。また、この共晶ハンダは、錫成分が銅
板の界面で特有の金属間化合物層を形成し、ハンダと銅
の接着力をより強固にすることも知られている。このよ
うな特徴を備えた錫と鉛による共晶ハンダ以外に、錫と
亜鉛とのハンダ、銀と錫とのハンダなどの使用が試みら
れているが、濡れ性が悪く接合が難しいために、実用化
されていない。 【0004】上記のように、電子機器や各種装置の製造
においてハンダによる接合は依然として重要なものであ
り、今日のパーソナルコンピューター、携帯電話やペー
ジャーなどに代表されるパーソナル機器の急激な普及が
進むにつれ、ハンダの重要性は益々増大している。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】電子機器の普及は、人
々の生活を豊かにしている。しかし、その反面、使用し
なくなった電子機器が多量に廃棄されていることも事実
であり、廃棄物により環境汚染が起きることが危ぶまれ
ている。このため、廃棄物のリサイクル使用や有害性の
高い物質を用いない製造方法が提唱されている。特に、
有害性の高い物質の排除は、環境汚染を未然に防ぐとい
う観点から望ましく、ハンダによる接合技術においても
開発の必要がある。 【0006】現在、環境汚染の問題から、鉛を含まない
ハンダを用いた接合技術が必要とされている。ところ
が、鉛を他の金属に代えたハンダや別の金属の組合せに
よるハンダは、高温による母材への悪影響を避けられる
ほどハンダ付け温度を低くすることが困難であり、濡れ
性が非常に劣り接合する母材に対して満足に付着しない
といった問題を有するために、半導体実装のような微細
なハンダ処理はおろか一般的なハンダ接合にも使用は難
しい。特に、錫及び亜鉛を用いたハンダにおいては、問
題点が多すぎるためにエレクトロニクス実装での実用化
は困難と考えられている(竹本 正:「接合サイエンス
からみたPbフリーソルダ」、第5回環境対応実装技術
フォーラム講演集(1997年5月14日)参照)。 【0007】厚膜形成、導体回路形成及び半導体実装の
ような微細なハンダ付け処理に鉛を含まないハンダの使
用を可能とするために、ハンダ粉末とフラックスとを混
合したペースト状のソルダーペーストを用いたスクリー
ン印刷方式等が提案されている。しかし、ソルダーペー
ストに用いられるフラックスは、JIS Z3284に
あるように、有機化合物、無機化合物及び樹脂に大別さ
れるが、有機化合物又は樹脂が用いられる場合には、有
機酸、アミノ基のハロゲン塩及び有機酸塩等が活性成分
として添加され、無機化合物の場合には、ハロゲン化ア
ンモニウム、ハロゲン化亜鉛、ハロゲン化錫、燐酸、ハ
ロゲン化水素酸等が添加されることが多い。このような
添加物は金属を腐食させる作用を有するため、ソルダー
ペーストをリフローした後のフラックス残渣による腐食
の検査が必要になる。又、フラックスを除去するために
ペーストを加熱した際に気化した有機物の処理等が必要
であるという問題もある。 【0008】従って、本発明は、鉛を含有しないハンダ
材であって接合する部材に対して良好に濡れを発揮し、
汎用性及び取扱容易性を備えたハンダ材及びハンダ材の
製造方法を提供することを目的とする。 【0009】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
廃棄物中の鉛による環境汚染をなくすために、鉛を用い
ない汎用性の高い金属によるハンダを用いたハンダ付け
について鋭意研究を重ねた結果、複層構造を有するハン
ダ材によって十分な接合強度を有する錫/亜鉛ハンダ接
合を容易に形成できることを見出した。このハンダ材の
構造は他種の金属によるハンダ接合を形成する場合にも
利用できる。 【0010】更に、上述の複層構造を有するハンダ材を
簡便な方法によって製造することができることを見出し
た。 【0011】本発明によるハンダ材は、互いに組成の異
なる第1の金属層と第2の金属層とを有するハンダ材で
あって、該第1の金属層は一軸方向に延伸した軸性を有
する形状で、該第2の金属層は該第1の金属層の軸を包
囲するように該第1の金属層を被覆する。 【0012】上記第1の金属層は亜鉛を含有し、前記第
2の金属層は実質的に亜鉛を含有せず錫を含有する。 【0013】上記ハンダ材の全体形状は略球形とするこ
とができる。 【0014】又、本発明のハンダ材の製造方法は、第1
の金属材料を薄層状の第2の金属材料で覆って被覆体を
得る工程と、該被覆体を圧延によって線状に延伸成形す
る工程とを有する。 【0015】上記製造方法は、更に、延伸成形した線状
成形体の軸と交差する方向に該線状成形体を切断して粒
化する工程を有し、前記第1の金属材料は亜鉛を含有
し、前記第2の金属層は実質的に亜鉛を含有せず錫を含
有する。 【0016】 【発明の実施の形態】錫/亜鉛ハンダは、従来のハンダ
に比べて濡れ性が劣るため、安価で溶融温度が低く、
又、電子部品の接合においては錫/鉛ハンダに比べてマ
イグレーションの発生が抑えられるので、実用化におい
ては非常に有効な材料である。錫/亜鉛合金の濡れ性が
劣るのは、亜鉛が非常に酸化され易いために溶融合金表
面に酸化亜鉛膜を形成して合金の母材に対する濡れを阻
害することによることを本願発明者らは見出している。
つまり、錫/亜鉛ハンダを従来のハンダ材に代えて実用
化するためには、亜鉛の酸化に対処する必要がある。 【0017】本発明は、錫/亜鉛ハンダを構成するため
の亜鉛成分を雰囲気から遮蔽するために他の物質による
被覆層で亜鉛成分を包囲する複層構造のハンダ材を提案
するものであり、亜鉛成分が被覆層の内側に配置されて
亜鉛成分が雰囲気に曝される面積が減少あるいは実質的
に無くなることにより、ハンダ材が加熱によって溶融ハ
ンダとなるまで酸化亜鉛の生成が抑制され、実質的に均
一な溶融ハンダになると同時に部材表面を濡らしハンダ
接合が良好に形成される。 【0018】ハンダ材の被覆層は、加熱により除去容易
な有機物や亜鉛以外の金属等を用いて形成することがで
きる。加熱により除去容易な有機物によって被覆層が形
成される場合は、接合する部材間にハンダ材を配置して
加熱し接合を形成する間に、被覆層は熱によって接合す
る部材から除去され、ハンダ材の金属成分によってハン
ダ接合が形成される。従って、被覆層は接合を形成する
ハンダの組成に関与しない。他方、亜鉛以外の金属によ
って被覆層を形成する場合は、ハンダ材全体の金属成分
の溶融混合によってハンダ接合が形成される。従って、
接合を形成するハンダの組成は被覆層を含むハンダ材全
体の金属組成によって決定される。いずれの場合におい
ても、亜鉛以外の金属を被覆層の外側に配置した三層以
上の多層構造をとることも可能であるが、以下において
は、被覆層を最外層として構成したハンダ材について説
明する。尚、被覆層の外側に更に層を有する構造のハン
ダ材については、以下の記載に基づいて適宜応用、変更
を行うことによって得ることができる。錫/亜鉛ハンダ
以外のハンダ材についても、本願において提示する複層
構造のハンダ材として提供できる。 【0019】被覆層を加熱により除去容易な有機物によ
って形成する場合、図1の(a)に示すように、ハンダ
材1の被覆層2の内側にある内層部3は、接合を形成す
る錫/亜鉛ハンダの組成に相当する割合で錫及び亜鉛を
含有しており、錫単味層及び亜鉛単味層の混層形態、錫
/亜鉛合金層による均一形態、及びこれらの複合形態な
どのいずれの形態であってもよい。更に、錫及び亜鉛以
外の他の金属を内層部3に添加すれば、錫及び亜鉛を含
有する三元合金ハンダあるいはそれ以上の多元合金ハン
ダとすることができる。混層形態のハンダ材は、加熱す
ると、錫/亜鉛共晶点温度において錫と亜鉛との接触部
分から溶融し始めて錫/亜鉛共晶物が生成し、温度上昇
に従って融合均一化が進行し、内層部3全体の金属組成
における液層線温度において完全に溶融する。従って、
ハンダ材が低い温度で溶融するには、ハンダ材の内層部
3全体の金属組成が錫/亜鉛共晶組成に近いことが好ま
しく、又、迅速に溶融するには、内層部3が錫/亜鉛合
金層による均一状態であるのが好ましい。被覆層2を構
成する加熱により除去容易な有機物は、常温において固
体であってハンダ材の溶融温度より低い温度で気化又は
分解等によりガスとなって放散する化合物であり、ハン
ダペーストのフラックスに用いられるような物質が好ま
しい。特に、ロジン(松脂成分)のような天然高分子系
の樹脂等が好適であるが、これに限定されるものではな
い。 【0020】図1(a)のような二層構造の線状ハンダ
材は、被覆層を構成する樹脂等の溶融物に内層部を構成
するための線材を浸して取り出し、溶融物を冷却固化
し、必要に応じて圧延することによって得られる。得ら
れた線状ハンダ材を切断することにより粒状ハンダ材が
得られる。 【0021】被覆層を亜鉛以外の金属で形成する場合
は、図1の(b)に示すように、ハンダ材4の被覆層5
の内側の内層部6は、単味亜鉛層による単層形態、錫単
味層及び亜鉛単味層の混層形態、錫/亜鉛合金層による
均一形態、及びこれらの複合形態などのいずれの形態で
あってもよい。但し、被覆層5及び内層部6を合わせた
ハンダ材全体の金属組成が接合を形成する錫/亜鉛ハン
ダの組成と一致するように被覆層5及び内層部6の含有
量を決定する。錫及び亜鉛以外の他の金属を被覆層5あ
るいは内層部6に添加すれば、接合を形成するハンダは
錫及び亜鉛を含有する三元合金ハンダあるいはそれ以上
の多元合金ハンダとなる。このハンダ材4の加熱におい
ても、錫/亜鉛共晶点温度で錫と亜鉛との接触部分から
溶融し始めて錫/亜鉛共晶物が生成し、温度上昇に従っ
て融合均一化が進行し、ハンダ材全体の金属組成におけ
る液層線温度で完全に溶融する。従って、ハンダ材が低
い温度で溶融するには、ハンダ材全体の金属組成が錫/
亜鉛共晶組成に近いことが好ましく、又、ハンダ材が迅
速に溶融するには、内層部6が錫/亜鉛合金層であるの
が好ましい。これを満足する例として、例えば、錫/亜
鉛共晶組成より若干錫の少ない組成の合金によって内層
6を形成し、ハンダ材全体の組成が錫/亜鉛共晶組成と
なるように少量の錫によって被覆層5を形成したものが
挙げられる。しかし、実際には、ハンダ材の寸法(太
さ、径等)が数mm程度の場合には熱伝導にさほどの時間
を必要としないので、内層部6が錫/亜鉛合金でなくて
も溶融拡散により迅速に均一化する。実用的に十分有効
な構成のハンダ材の一例として、単味錫による被覆層で
単味亜鉛内層を覆った二層構造のハンダ材が挙げられ
る。このハンダ材は、構造が単純で製造においても複雑
な処理を必要とすることなく簡便に製造できるので、非
常に有利である。以下、単味錫による被覆層で単味亜鉛
内層を覆った二層構造のハンダ材について説明する。 【0022】単味錫による被覆層で単味亜鉛層を覆った
二層構造のハンダ材の例としては、図2の(a),
(b)に示すような断面形状が円形のハンダ材7a,7
bがあり、このような断面形状を有する線材あるいは球
状粒子として製造することができる。(a)では1つの
亜鉛内層部9aが錫被覆層8aに覆われ、(b)では複
数の亜鉛内層部9bが錫被覆層9bに覆われている。
又、(c),(d)に示すように断面が楕円形の線状又
は楕円球状のハンダ材7c,7dや、(e),(f)に
示すような断面形状が多角形状の線状、多角柱状又は多
面体のハンダ材7e,7fとして製造することもでき
る。このような断面形状の場合にも(d)、(f)に示
すように複数の亜鉛内層部9d,9fを錫被覆層8d,
8fで覆うことができる。 【0023】図2に示すような断面形状の二層構造を有
するハンダ材の製造は、二層構造の線状ハンダ材の製造
を基本とし、粒状のハンダ材は、二層構造の線状ハンダ
を用いて製造することができる。まず、線状ハンダ材の
製造について以下に説明する。 【0024】二層構造の線状ハンダ材は、亜鉛の棒材又
は塊の周囲に薄層状の錫を巻き付け、これを圧延ロール
等を用いて徐々に圧延して均一の太さの細線状に延伸す
ることによって簡便に製造することができる。使用する
薄層状錫及び亜鉛棒材又は塊の量は、形成するハンダ接
合の組成割合に一致させる。好ましくは、錫85〜97
重量部及び亜鉛3〜15重量部の割合で用いる。圧延の
際に錫及び亜鉛が延伸成形し易いように、錫及び亜鉛が
溶融しない温度、即ち、錫/亜鉛共晶温度より低い温度
に、好ましくは50〜198℃程度に加熱するとよい。
この方法によって、径が2μm〜20mm程度、断面の亜
鉛内層部の平均径が1μm〜10mm程度の線状ハンダ材
を製造することができる。又、太い棒状や薄いシート状
に圧延成形することもでき、このような形状のハンダ材
も本発明に係るものとする。図2(e),(f)のよう
なハンダ材断面が多角形の線状ハンダ材は、圧延工程に
おける圧力のかけ方を調整したり、円形断面の線状に延
伸した線状ハンダ材を型を用いて加圧成形することによ
って得られる。このようにして得られる線状ハンダ材
は、雰囲気に亜鉛が曝される部分が端部におけるわずか
な面のみであり実質的に雰囲気から遮断されているの
で、線ハンダとして、錫のみで形成された線ハンダと同
様の取扱いでハンダ付けに用いることができ、通常のハ
ンダごて等を用いて好適にハンダ付けを行うことができ
る。ハンダ付け操作中の亜鉛の酸化が実質的に抑制さ
れ、ハンダ材は部材に対して良好な濡れを示す。大気雰
囲気においても良好なハンダ接合を形成することができ
る。 【0025】二層構造の線状ハンダ材は、他の製造方法
によっても製造することができる。この製造方法では、
亜鉛の線材又は棒材と溶融錫とを用い、溶融錫の温度を
錫の融点より僅かに高い温度に保持して、この中に亜鉛
線材を短時間浸してすぐに取り出し、亜鉛の線材又は棒
材に付着した溶融錫を冷却固化する。亜鉛線材又は棒材
を溶融錫に浸す前に予め冷却しておくと好ましい。この
後、錫で被覆した亜鉛線材又は棒材を適宜圧延して所望
の径になるまで延伸することにより線状ハンダ材が得ら
れる。あるいは、亜鉛線材の周囲に細い錫線材又は錫箔
をコイル状に密に巻き付けて、これを圧延器を用いて圧
延し所望の径になるまで延伸することによっても線状ハ
ンダ材を得ることができる。この際、錫線材と共に松脂
線材を並べて亜鉛線材の周囲に巻き付けると、錫及び松
脂からなる被覆層を有する線状ハンダ材が得られる。 【0026】図1(b)のような線状ハンダ材4におい
て、被覆層5の外径つまりハンダ材4の外径d1及び内
層部6の径d2は、次式(1)で表される範囲にあるの
が適正である。 【0027】 (1/100)d1 ≦ d2 < d1 (1) 特に、亜鉛を含有する内層部6の径d2が平均で1μm
〜3mmである場合には下記式(2)で表される範囲が好
ましい。図2の(b),(d)又は(f)のようにハン
ダ材に複数の内層部を設けるには、d2がd1の約1/
4より小さくなるのが好ましい。 【0028】 (1/90)d1 ≦ d2 < (999/1000)d1 (2) 粒状のハンダ材は、上述で得た二層構造の線状ハンダ材
を用いて製造される。まず、線状ハンダ材を軸と交差す
る方向に切断して図3の(a)のように亜鉛内層部9を
軸中心として錫被覆層8が周囲を取り囲む筒状のハンダ
片10を作成する。図3の(a)においては、線状ハン
ダ材の径方向に沿って軸と垂直に切断を行っているが、
斜めに行ってもよい。この筒状のハンダ片10を振動す
る加熱プレート上に供給すると、振動によるハンダ片1
0の角部とプレートとの衝突及び熱によって錫被覆層8
が変形して、錫被覆層8が亜鉛内層部9の両端面を徐々
に覆いながら丸くなり、次第に(b)のハンダ片11の
ように球形に近くなる。従って、加熱プレートの加熱温
度及びハンダ片の滞留時間を適宜調整することにより亜
鉛内層部9が完全に錫被覆層8によって覆われたほぼ球
形の粒状ハンダ材を得ることができる。振動する加熱プ
レート上に筒状のハンダ片10を供給する代わりに、傾
斜した加熱プレート上を筒状のハンダ片10を転がして
もよい。この場合、錫が軟化し易いように加熱プレート
の温度を高く設定し、且つ、ハンダ片内部の温度が上が
らないように加熱プレート上を転がる時間を短くするこ
とによって、錫被覆層8のみが熱変形して亜鉛内層部9
をほぼ完全に被覆したハンダ材を好適に得ることができ
る。このような方法によって粒径が平均で約2μm〜2
0mm程度の粒状ハンダ材を得ることができる。 【0029】図3の(a)に示すハンダ片は、両端の切
断面において亜鉛内層部9が雰囲気に曝されているの
で、この部分においては酸化物が生じるが、亜鉛の容積
に比べて曝されている面積が極めて小さいので、実質的
に雰囲気から遮断されているのに近く、実用においては
さほど問題とならない。従って、本発明の粒状ハンダ材
として使用可能である。又、線状ハンダ材をハンダ片に
切断する際に、2枚の押切り刃を用いて線状ハンダ材を
挟むように切断すると、金属の塑性変形を伴うことによ
り、図3の(c)のような亜鉛内層部9が殆ど雰囲気に
曝されないハンダ片12が得られる。切断面毎に押切り
刃の切断方向を線状ハンダの軸方向について90度づつ
回転させると、図3の(d)のようなハンダ片13が得
られる。このようなハンダ片12,13はハンダ片11
と実質的に同等の効果を発揮し、本発明の粒状ハンダ材
として有効に用いることができる。多数の押切り刃を絞
り状に構成した押切り器を用いてもよい。押切りによっ
て形成される切断面の形状は押切り刃の形状及び押切り
速度によって調整することができる。(d)のハンダ片
13において、切断面の傾斜が大きくなるような押切り
刃を用いてハンダ片の軸方向の長さが短くなるように製
造すると、四面体に近い形状の粒状ハンダ材が得られ
る。加熱した押切り刃を用いると、線状ハンダ材の塑性
変形が容易になり、亜鉛内層部の切断面を錫の薄膜で被
覆し易いので、切断操作の効率及び錫による亜鉛内層部
の被覆性が向上する。 【0030】図2の(b)〜(f)に示す断面形状の線
状ハンダ材を用いて上述の製造方法に従って粒状ハンダ
材を形成すると、図3の(b)〜(d)に示すハンダ片
11〜13と同様に、亜鉛内層部9が錫被覆層8によっ
て覆われた類似構造の粒状ハンダ材が得られる。更に、
上述の線状ハンダ材及び粒状ハンダ材の製造方法は、錫
以外の金属による被覆層を有するハンダ材や合金による
内層部及び被覆層を有するハンダ材の製造に応用でき、
被覆層を構成するための薄層状金属材及び内層部を構成
するための金属棒材又は塊を用いて同様の操作を行うこ
とにより所望の組成による二層構造の線状ハンダ材及び
粒状ハンダ材を得ることができる。更に、同心円筒状の
多数の層を有する構造の線状ハンダ材及び粒状ハンダ材
の製造も可能である。圧延工程及び粒子化工程における
加熱の程度によっては内層部と被覆層とが接触部におい
て融合して連続する場合がある。この様な場合において
も、内層部の亜鉛が被覆層の外表面にまで拡散しなけれ
ばハンダ付け操作における亜鉛の雰囲気による酸化は抑
制されるので、本発明の趣旨に沿ったハンダ材であると
言うことができる。 【0031】本発明に係るハンダ材の他の例を図4及び
図5に示す。図4の(a)〜(c)は、断面形状が正方
形、正六角形及び星形の亜鉛内層9を錫被覆層8が被覆
した円筒形線状ハンダ材14,15,16を示す。これ
らも、上述において説明した製造方法を応用して製造す
ることができる。例えば、断面形状が正方形、正六角形
又は星形の亜鉛線材を溶融錫に浸して錫を冷却固化する
工程を所定回数繰り返して所望の厚さの錫被覆層を形成
した後に圧延処理によって細線状に加工することによっ
て得られる。あるいは、極細の亜鉛線材及び錫線材を用
い、図4の形状に類似した断面になるように亜鉛線材及
び錫線材を多数積み重ねて圧着した後に、圧延処理によ
って細線状に加工してもよい。あるいは、これらの方法
及び前述した方法を適宜組み合わせて製造してもよい。
これらを図3を参照して説明した切断方法を用いて粒子
化すれば、内部に各々正方形、正六角形又は星形の断面
の亜鉛層を有する粒状ハンダ材が得られる。このような
ハンダ材は、亜鉛内層9の容積に対する錫被覆層8と亜
鉛内層9との境界面の面積の比が大きくなるので、ハン
ダ材の溶融時における内部の均一化速度が速くなるとい
う点で優れている。 【0032】図5は、本発明に従って製造することので
きる粒状ハンダ材の具体例を示す。(a)〜(c)の粒
状ハンダ材17,18,19はいずれも、線状ハンダ材
を切断して粒子化する際に、軸方向あるいは放射方向の
力を作用させて加圧成形を行うことによって得ることが
できる。これらは、線状ハンダ材の末端において放射方
向の圧力を用いて湾曲した側面部分を形成した後に切断
して粒子化することによって得られる。あるいは、
(a)の粒状ハンダ材17については、ハンダ片に切断
すると同時に軸方向に圧縮するようにしても得られる。
これらの他に、円錐形、円錐台形、角錐形や角錘台形の
粒状ハンダ材も同様にして製造することができる。 【0033】図5の(d)に示す粒状ハンダ材20は、
図2の(c)に示すような断面形状が楕円形の線状ハン
ダ材を切断する際に押切り操作によって端部を狭搾して
閉じることによって得られ、袋状の錫被覆層8cに亜鉛
内層部9cが被覆されている。(e)に示す粒状ハンダ
材21は円柱状の亜鉛内層部9gに錫被覆層8gをコイ
ル状に巻き付けた線状ハンダを切断して得られるもの
で、(f)の粒状ハンダ材22は角形の錫被覆層8h及
び亜鉛内層部9hを有する線状ハンダ材を切断したもの
である。図5に示す粒状ハンダ材17〜22はいずれも
平面上に据えたときに転がることなく位置固定すること
ができるので、接合する部材間に据え付けてハンダ付け
するのに好都合である。 【0034】本発明に係る粒状ハンダ材は、いずれも複
層構造の線状ハンダ材から製造されるので、粒状ハンダ
材の構造にはこの製造方法に起因して線状ハンダ材に由
来する特徴がある。即ち、粒状ハンダ材の内層部は、図
3〜5からも明らかなように、一軸方向に延伸した軸性
を有する形状であり、内層部の軸を包囲するように被覆
層が内層部を被覆している。ハンダ材の粒形を真円球状
に成形した場合においても内層部は細長く延伸した軸性
の形状となり、内層部が真円球のような延伸性のない形
状になることはかなり希と考えられる。 【0035】上述の線状ハンダ材及び粒状ハンダ材の製
造は、得られるハンダ材の含有酸素濃度を100ppm 以
下に抑えるために、酸素濃度を100ppm 以下の非酸化
性雰囲気を作業雰囲気として用いて原材料の酸化を防止
するのが望ましい。 【0036】上述のような本発明に係る線状ハンダ材及
び粒状ハンダ材は、従来のハンダに代えて好適に使用す
ることができ、機械装置の製造における組立接合等に限
らず、半導体分野のような微小接合の形成にも用いるこ
とができる。例えば、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やプリンタの接続等に
用いられるケーブルコネクタ及び通信用ケーブルに用い
られる光コネクタにおける接合、自動車のラジエータの
接合、基板への部品実装等が挙げられる。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。又、実装部品とし
ては、受動部品としてのセラミック、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
ル等が代表例として挙げられ、能動部品としては、I
C、SI等が代表例である。パッケージ外形又は形状に
ついては、SOIC、SOPQIP、QFP、PLC
C、LCC、SOJ、MSP、さらには、BGA、FC
−BGA、CSP、PLC、MCM、OE−MCM、チ
ップを重ねた高密度実装が挙げられる。 【0037】 【実施例】以下、実施例を参照して本発明を更に詳細に
説明する。 【0038】(実施例1)酸素濃度100ppm 以下の窒
素雰囲気で満たされたグローブボックスの中で、純度9
9.99%の予め計量した針金状の亜鉛9gに、純度9
9.98%の錫箔91gをロール状に巻き付けて固め
た。この時錫箔を巻いたロールの径は5mmであった。こ
のロールを圧延器を用いて段階的に延伸して径を5mmか
ら3.5mmへ、次に3.5mmから2mmへ、そして2mmか
ら1.2mmへ、最後に1.2mmから0.8mmへと細くし
て、0.8mm径のワイヤを得た。このワイヤを巻取って
ワイヤの一部分を試料として含有酸素濃度を測定したと
ころ、50ppm 以下であり、ワイヤの外表面部分の錫の
含有量は95%以上であった。 【0039】次に、ハンダごてを220℃に加熱し、こ
のハンダごてを用いて上述のワイヤで、RMAタイプの
フラックスを塗布したパソコン用基板のQFP(208
pin、金フラッシュメッキ仕上げ、0.5mmピッチ)の
接合不良が生じていた部分の補強ハンダ付けを実施し
た。この結果、ハンダごてによってワイヤが溶融して生
じた溶融ハンダが良好な濡れを示して接合不良部分に広
がってパッドとリード部との隙間を満たし、好適に補強
ハンダ付けが行われた。 【0040】(実施例2)酸素濃度100ppm 以下の窒
素雰囲気で満たされたグローブボックスの中で、純度9
9.98%の予め計量した錫182gを細長い坩堝に入
れて加熱溶融させた。溶融した錫に熱電対による温度指
示計を設置して溶融錫を徐々に冷却し、溶融錫の中心部
が235℃になった時点で、純度99.99%の亜鉛線
材18gを溶融錫に浸してすぐに取り出し、十分に冷却
した。これにより、固化した錫で周りを覆われた亜鉛線
材が得られた。この線材の径は平均で10mmであった。
この線材を圧延器を用いて段階的に延伸して径を10mm
から7.5mmへ、次に7.5mmから5mmへ、そして5mm
から3mmへ、最後に3mmから2mmへと細くして、3mm径
のワイヤを得た。このワイヤを巻取ってワイヤの一部分
を試料として含有酸素濃度を測定したところ、50ppm
以下であり、ワイヤの外表面部分の錫の含有量は95%
以上であった。 【0041】次に、ハンダごてを220℃に加熱し、こ
のハンダごてを用いて上述のワイヤで、RMAタイプの
フラックスを塗布したパソコン用基板のQFP(208
pin、金フラッシュメッキ仕上げ、0.5mmピッチ)の
接合不良が生じていた部分の補強ハンダ付けを実施し
た。この結果、ハンダごてによってワイヤが溶融して生
じた溶融ハンダが良好な濡れを示して接合不良部分に広
がってパッドとリード部との隙間を満たし、好適に補強
ハンダ付けが行われた。 【0042】(実施例3)酸素濃度100ppm 以下の窒
素雰囲気で満たされたグローブボックスの中で、純度9
9.99%の予め計量した針金状の亜鉛9gの周りに、
純度99.98%の錫線材54.6g及び3本の松脂線
材計8.1gを密に並べてコイル状に巻き付けた。この
時線材を巻き付けたロールの径は5mmであった。このロ
ールを圧延器を用いて段階的に延伸して径を5mmから
3.5mmへ、次に3.5mmから2mmへ、そして2mmから
1.2mmへ、最後に1.2mmから0.8mmへと細くし
て、0.8mm径のワイヤを得た。このワイヤを巻取って
ワイヤの一部分を試料として金属部分の含有酸素濃度を
測定したところ、100ppm 以下であり、ワイヤの外表
面部分の錫部分の純度は95%以上であった。 【0043】次に、ハンダごてを220℃に加熱し、こ
のハンダごてを用いて上述のワイヤで、RMAタイプの
フラックスを塗布したパソコン用基板のQFP(208
pin、金フラッシュメッキ仕上げ、0.5mmピッチ)の
接合不良が生じていた部分の補強ハンダ付けを実施し
た。この結果、ハンダごてによってワイヤが溶融して生
じた溶融ハンダが良好な濡れを示して接合不良部分に広
がってパッドとリード部との隙間を満たし、好適に補強
ハンダ付けが行われた。この際、松脂はクレームハンダ
に用いられるフラックスと同等の作用をした後にガス化
したと考えられる。 【0044】(実施例4)楔状の刃を有する切断機を用
いて、拡大鏡で確認しながら実施例1で得られたワイヤ
を長さが1.5mmの円筒状ペレットに切断細粒化した。
このペレットを吸引ストローで吸引してBGAチップ
(20pin )を搭載するための基板のハンダバンプの位
置に並べた。この上の所定の位置に、チップマウンター
を用いてBGAチップを搭載し、酸素濃度が500ppm
以下の窒素フローを用いて最高加熱温度230℃である
ようにリフローしたところ、ペレットは溶融して溶融ハ
ンダとなり、良好な濡れを示して基板とBGAチップと
を接合した。 【0045】(実施例5)酸素濃度100ppm 以下の窒
素雰囲気で満たされたグローブボックスの中で、純度9
9.98%の予め計量した錫91gを坩堝に入れて加熱
溶融させた。溶融した錫に純度99.99%の亜鉛9g
を加えて溶融させ、清浄なステンレス製匙で攪拌して均
一にした。この溶融金属を円筒形の金型に流し込んで冷
却して固化した。この後、金形から固化した円筒状合金
を取り出した。この円筒状合金の径は5mmであった。こ
の合金を圧延器を用いて段階的に延伸して径を5mmから
3.5mmへ、次に3.5mmから2mmへ、そして2mmから
1.2mmへ、最後に1.2mmから0.8mmへと細くし
て、0.8mm径のワイヤを得た。松脂を主成分とする低
融点フラックス(WW系統、千住金属工業社製)を溶解
し、得られたワイヤをフラックス中に浸して取り出し、
冷却して巻取った。巻取ったワイヤの一部分を試料とし
て金属部分の含有酸素濃度を測定したところ、50ppm
以下であり、金属組成はほぼ均一であった。 【0046】次に、ハンダごてを220℃に加熱し、こ
のハンダごてを用いて上述のワイヤで、RMAタイプの
フラックスを塗布したパソコン用基板のQFP(208
pin、金フラッシュメッキ仕上げ、0.5mmピッチ)の
接合不良が生じていた部分の補強ハンダ付けを実施し
た。この結果、ハンダごてによってワイヤが溶融して生
じた溶融ハンダが良好な濡れを示して接合不良部分に広
がってパッドとリード部との隙間を満たし、好適に補強
ハンダ付けが行われた。 【0047】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のハンダ材
は、鉛を含まず大気雰囲気でも使用可能で良好な濡れを
示す複層構造のハンダ材であり、様々な部材の接合組立
に使用できるので、その工業的価値は極めて大である。
また、本発明のハンダ材の製造方法は、このような複層
構造のハンダ材を簡便に製造でき、高品質のハンダ材を
供給することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to electronic parts and mechanical parts.
Used for joining various metal parts such as
A method for producing the same. In detail, it does not contain lead,
Solder material that can form a good joint in joining products
It relates to the manufacturing method. [0002] Soldering is performed by using a material having a low melting point.
This is a technology for joining objects together.
Can be traced back to the ancient Mesopotamian civilization
Has been done. In modern industry, soldering is mechanical
Widely used for simple assembly and joining of electronic equipment, for example,
In electronics, semiconductors, microprocessors,
For mounting electronic components such as memory and resistors on a substrate
It is used for bonding mounting boards and the like. Its strength is its parts
In addition to fixing the
The formation of an electrical connection by conductivity,
It differs from organic adhesives in this respect. [0003] Commonly used solders are tin and lead.
Eutectic solder with a eutectic point of 183 ° C
It is used for joining plate materials such as nickel and copper. With solder
Not only below the melting point of the
The characteristic that the thermosetting resin is lower than the temperature at which gasification starts
Have signs. This eutectic solder has a tin component of copper.
A unique intermetallic compound layer is formed at the board interface,
It is also known to increase the adhesive strength of the rubber. This
In addition to tin and lead eutectic solder with such characteristics,
Attempts to use solder with zinc, solder with silver and tin, etc.
But difficult to join due to poor wettability.
It has not been. As described above, the manufacture of electronic equipment and various devices
Soldering is still important in
Today's personal computers, mobile phones and
The rapid spread of personal devices such as jars
As we proceed, the importance of solder is increasing. [0005] The spread of electronic devices has been
They enrich their lives. But on the other hand, use
It is also true that a lot of lost electronic equipment is discarded
And there is a risk that waste will cause environmental pollution.
ing. For this reason, waste is recycled and hazardous
Production methods that do not use expensive substances have been proposed. In particular,
The elimination of highly harmful substances is said to prevent environmental pollution.
From the viewpoint of
Needs development. At present, lead is not contained due to the problem of environmental pollution.
There is a need for a joining technique using solder. Place
However, in the case of a solder that replaces lead with another metal or a combination of other metals
Soldering avoids adverse effects on the base material due to high temperatures
It is difficult to lower the soldering temperature as
Poor adhesion to base metal with very poor bonding properties
Such as semiconductor mounting
It is difficult to use for general soldering, let alone solder processing
New In particular, for tin and zinc solder,
Practical use in electronics packaging due to too many issues
Is considered difficult (Tadashi Takemoto: “Joint Science”
Pb Free Solder from the Viewpoint, 5th Environmentally Friendly Mounting Technology
Forum lectures (see May 14, 1997)). [0007] Thick film formation, conductor circuit formation and semiconductor mounting
Use of lead-free solder for such fine soldering process
Mix the solder powder and flux to make
Screen using combined paste solder paste
Printing methods and the like have been proposed. However, solder paper
The flux used for the strike is JIS Z3284
As described, organic compounds, inorganic compounds and resins are roughly classified.
However, when an organic compound or resin is used,
Active ingredients include amino acids, halogen salts of amino groups and organic acid salts.
As an inorganic compound.
Ammonium, zinc halide, tin halide, phosphoric acid,
Often, hydrogenic acid or the like is added. like this
Since additives have the effect of corroding metals, solder
Corrosion due to flux residue after paste reflow
Inspection is required. Also, to remove flux
Processing of organic substances vaporized when the paste is heated is required
There is also a problem that is. Accordingly, the present invention provides a lead-free solder.
It is a material that shows good wettability to the members to be joined,
Solder material with versatility and easy handling
It is intended to provide a manufacturing method. Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have
Lead is used to eliminate environmental pollution from lead in waste.
Soldering using a highly versatile metal solder
As a result of intensive research on
Tin / zinc solder joint with sufficient joint strength due to solder material
It has been found that a combination can be easily formed. Of this solder material
The structure can be used to form solder joints of other metals.
Available. Further, the solder material having the above-mentioned multilayer structure is used.
Finding that it can be manufactured by a simple method
Was. The solder materials according to the present invention have different compositions from each other.
Solder material having a first metal layer and a second metal layer
The first metal layer has an axial property extending in a uniaxial direction.
The second metal layer wraps around the axis of the first metal layer.
The first metal layer is coated to surround. The first metal layer contains zinc, and the first metal layer contains zinc.
The second metal layer contains tin substantially without zinc. The overall shape of the solder material is substantially spherical.
Can be. Further, the method for producing a solder material according to the present invention comprises the following steps:
Covering the metallic material with a thin metallic second metallic material to form a cover.
Obtaining step and stretching the coated body into a linear shape by rolling.
And [0015] The above production method may further comprise the step of forming a stretched linear shape.
The linear compact is cut in a direction intersecting with the axis of the compact,
Wherein the first metal material contains zinc.
The second metal layer does not substantially contain zinc but contains tin.
Have. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Tin / zinc solder is a conventional solder.
Inferior wettability compared to, low cost, low melting temperature,
Also, in joining electronic components, solder is more expensive than tin / lead solder.
Because the generation of irrigation is suppressed,
Is a very effective material. Tin / zinc alloy wettability
Inferior is that zinc is very easily oxidized,
A zinc oxide film is formed on the surface to prevent the alloy from wetting the base material.
The inventors of the present application have found that it is caused by harm.
In other words, tin / zinc solder can be used in place of conventional solder
To do so, it is necessary to deal with the oxidation of zinc. The present invention provides a method for forming tin / zinc solder.
By other substances to shield the zinc component of the atmosphere
Proposal of a multi-layered solder material that surrounds the zinc component with a coating layer
The zinc component is located inside the coating layer
Reduce or substantially reduce the area where the zinc component is exposed to the atmosphere
The solder material is melted by heating.
The formation of zinc oxide is suppressed until the
It becomes a uniform molten solder and at the same time wets the surface of the component
A good bond is formed. The coating layer of the solder material is easily removed by heating.
Organic materials and metals other than zinc.
Wear. The coating layer is formed by organic matter that can be easily removed by heating.
If it is formed, place the solder material between the members to be joined
While heating to form the bond, the coating layer bonds by heat.
Is removed from the member that is
A dam junction is formed. Thus, the covering layer forms a bond
Does not affect the composition of the solder. On the other hand, metals other than zinc
When forming a coating layer, the metal component of the entire solder material
A solder joint is formed by melt-mixing of. Therefore,
The composition of the solder that forms the bond depends on the total solder material including the coating layer.
Determined by the metal composition of the body. In any case
Three or more layers with a metal other than zinc placed outside the coating layer
Although it is possible to take the above multilayer structure,
Describes the solder material with the coating layer as the outermost layer.
I will tell. In addition, the hand of the structure which has an additional layer outside the coating layer
About da materials, apply and change as appropriate based on the following description
Can be obtained. Tin / Zinc solder
For other solder materials, multiple layers presented in this application
It can be provided as a structural solder material. The coating layer is made of an organic material which can be easily removed by heating.
In this case, as shown in FIG.
The inner layer 3 inside the covering layer 2 of the material 1 forms a bond
Tin and zinc in a proportion corresponding to the tin / zinc solder composition
Contains tin mixed layer and zinc mixed layer, tin
/ Uniform form by zinc alloy layer, and composite form of these
Any form may be used. In addition, tin and zinc
If other metal outside is added to the inner layer portion 3, tin and zinc are contained.
Ternary alloy solder or more multi-element alloy solder
Can be. Heat the mixed layered solder material.
Then, at the tin / zinc eutectic point temperature, the contact area between tin and zinc
Begins to melt from the minute, a tin / zinc eutectic is formed and the temperature rises
In accordance with the above, the metal composition of the entire inner layer portion 3 progresses.
Completely melted at the liquidus temperature at. Therefore,
In order for the solder material to melt at a low temperature, the inner layer of the solder material
3 Preferably, the overall metal composition is close to the tin / zinc eutectic composition.
In order to melt quickly and quickly, the inner layer
Preferably, it is a uniform state by the gold layer. Make the coating layer 2
Organic substances that can be easily removed by heating are solidified at room temperature.
Vaporized at a temperature lower than the melting temperature of the solder
It is a compound that is released as a gas when decomposed, etc.
Materials such as those used in dapaste flux are preferred.
New In particular, natural polymers such as rosin (pine resin component)
Resins are suitable, but are not limited thereto.
No. FIG. 1A shows a linear solder having a two-layer structure.
The material constitutes the inner layer part in the molten material such as resin that constitutes the coating layer
Immersed and removed the wire to cool and solidify the melt
It is obtained by rolling if necessary. Get
The granular solder material is cut by cutting the
can get. When the coating layer is formed of a metal other than zinc
Is a coating layer 5 of the solder material 4 as shown in FIG.
The inner layer part 6 inside is a single-layer form of a plain zinc layer,
Mixed layer of taste layer and simple zinc layer, depending on tin / zinc alloy layer
In any form, such as uniform form and composite form
There may be. However, the coating layer 5 and the inner layer part 6 were combined.
Tin / zinc solder in which the metal composition of the entire solder material forms a bond
Content of the coating layer 5 and the inner layer 6 so as to match the composition of the
Determine the amount. A metal other than tin and zinc is coated
Or if it is added to the inner layer 6, the solder that forms the bond
Ternary alloy solder containing tin and zinc or more
Multi-component alloy solder. The smell of heating this solder material 4
Even at the tin / zinc eutectic point temperature,
Melting begins to form a tin / zinc eutectic, which increases with increasing temperature.
Fusion uniformity progresses, and the metal composition of the entire solder material
Melts completely at the liquidus temperature. Therefore, the solder material is low.
In order to melt at a low temperature, the metal composition of the entire solder
It is preferable that the composition is close to the zinc eutectic composition, and the solder material is
For fast melting, the inner layer 6 is a tin / zinc alloy layer.
Is preferred. As an example satisfying this, for example, tin / sub
Inner layer made of alloy with a composition of tin slightly less than that of lead eutectic
6 and the composition of the entire solder material is the same as the tin / zinc eutectic composition.
The coating layer 5 is formed with a small amount of tin so that
No. However, in practice, the dimensions of the solder material (thick
Is about several millimeters, it takes a long time for heat conduction.
Since the inner layer 6 is not made of a tin / zinc alloy,
Is quickly homogenized by melt diffusion. Effective enough for practical use
As an example of a solder material with a simple configuration, a coating layer of plain tin
A two-layer solder material covering the plain zinc inner layer
You. This solder material has a simple structure and is complicated to manufacture.
Can be easily manufactured without the need for complicated processing.
Always advantageous. Hereafter, plain zinc is used in the coating layer of plain tin.
The two-layered solder material covering the inner layer will be described. The plain zinc layer was covered with a plain tin coating layer.
As an example of a solder material having a two-layer structure, FIG.
Solder members 7a and 7 having a circular cross section as shown in FIG.
b, a wire or a sphere having such a cross-sectional shape
Can be produced as shaped particles. (A)
The zinc inner layer 9a is covered with the tin coating layer 8a, and in FIG.
A number of zinc inner layers 9b are covered with a tin coating layer 9b.
Also, as shown in (c) and (d), the cross section is an elliptical linear shape or
Are used for the elliptical solder materials 7c and 7d and (e) and (f).
The cross-sectional shape as shown is a polygonal line, polygonal column, or
It can also be manufactured as a face-piece solder material 7e, 7f
You. Also in the case of such a cross-sectional shape, FIGS.
Thus, the plurality of zinc inner layers 9d and 9f are
8f. It has a two-layer structure having a sectional shape as shown in FIG.
Production of solder material to be used is the production of linear solder material with a two-layer structure.
Basically, the granular solder material is a two-layered linear solder
Can be manufactured. First, the linear solder material
Manufacturing will be described below. The linear solder material having a two-layer structure is made of a zinc rod or a bar.
Wraps a thin layer of tin around the mass and rolls it
Etc. and gradually stretched into a thin line of uniform thickness
Thus, it can be easily manufactured. use
The amount of thin-layer tin and zinc bars or lumps is determined by the amount of solder
To the composition ratio of the mixture. Preferably, tin 85-97
Parts by weight and 3 to 15 parts by weight of zinc. Rolling
In order to make tin and zinc easy to stretch-mold, tin and zinc are
Temperature at which it does not melt, ie, lower than the tin / zinc eutectic temperature
The heating is preferably performed at about 50 to 198 ° C.
By this method, the diameter is about 2 μm to 20 mm,
Linear solder material with an average lead inner layer diameter of about 1 μm to 10 mm
Can be manufactured. Also, a thick rod or thin sheet
It can be rolled into
This also relates to the present invention. As shown in FIGS. 2 (e) and 2 (f)
Solder material with a polygonal cross section is used in the rolling process.
Adjust the pressure applied in the
By pressing the stretched linear solder material using a mold
Is obtained. The linear solder material obtained in this way
Is that only a small portion of the edge is exposed to zinc
It ’s only a surface and it ’s virtually isolated from the atmosphere.
The same as the wire solder made of tin only
Can be used for soldering in the same manner
Soldering can be performed properly using a soldering iron, etc.
You. Substantially suppressed zinc oxidation during the soldering operation
Accordingly, the solder material shows good wetting to the member. Atmosphere
Good solder joints can be formed even in ambient air
You. The linear solder material having the two-layer structure can be manufactured by another manufacturing method.
Can also be manufactured. In this manufacturing method,
Using a zinc wire or rod and molten tin, adjust the temperature of the molten tin.
Maintain a temperature slightly higher than the melting point of tin and add zinc
Soak the wire for a short time and take it out immediately.
The molten tin adhering to the material is cooled and solidified. Zinc wire or rod
Is preferably cooled before dipping in molten tin. this
Then, the zinc coated wire or bar coated with tin is appropriately rolled and
By drawing until the diameter becomes
It is. Alternatively, a thin tin wire or tin foil around the zinc wire
Is wound tightly in a coil, and this is pressed using a rolling mill.
It can also be stretched to a desired diameter.
Can be obtained. At this time, rosin with tin wire
When wires are lined up and wrapped around a zinc wire, tin and pine
A linear solder material having a coating layer made of fat is obtained. In the linear solder material 4 as shown in FIG.
The outer diameter of the coating layer 5, that is, the outer diameter d1 of the solder
The diameter d2 of the layer 6 is in the range represented by the following equation (1).
Is appropriate. (1/100) d1 ≦ d2 <d1 (1) In particular, the diameter d2 of the inner layer 6 containing zinc is 1 μm on average.
When the distance is about 3 mm, the range represented by the following formula (2) is preferable.
Good. As shown in (b), (d) or (f) of FIG.
In order to provide a plurality of inner layer portions in the die material, d2 is about 1 / d1 of d1.
It is preferably smaller than 4. (1/90) d1 ≦ d2 <(999/1000) d1 (2) The granular solder material is a linear solder material having a two-layer structure obtained as described above.
It is manufactured using First, cross the linear solder material with the axis
3A, the zinc inner layer 9 is cut as shown in FIG.
A cylindrical solder around which a tin coating layer 8 surrounds the axis as the axis center
A piece 10 is created. In FIG. 3A, the linear hand
The cutting is performed perpendicular to the axis along the radial direction of the material,
It may be performed diagonally. The cylindrical solder piece 10 is vibrated.
When supplied on a heating plate, the solder pieces 1
The tin coating layer 8 is formed by the collision between the corner of 0 and the plate and heat.
Is deformed, and the tin coating layer 8 gradually covers both end faces of the zinc inner layer portion 9.
It becomes round while covering, and gradually the solder piece 11 of (b)
It becomes almost spherical. Therefore, the heating temperature of the heating plate
By adjusting the temperature and the residence time of the solder pieces as appropriate.
Almost spherical in which the inner lead layer 9 is completely covered by the tin coating layer 8
It is possible to obtain a granular solder material having a shape. Vibrating heating pump
Instead of supplying a cylindrical solder piece 10 on the rate,
Roll the cylindrical solder piece 10 on the inclined heating plate
Is also good. In this case, heat the plate so that the tin is easy to soften.
Temperature is set high and the temperature inside the solder piece rises
Reduce the time to roll on the heating plate
As a result, only the tin coating layer 8 is thermally deformed and the zinc inner layer 9
It is possible to obtain a solder material that is almost completely covered with
You. By such a method, the average particle size is about 2 μm to 2 μm.
A granular solder material of about 0 mm can be obtained. The solder pieces shown in FIG. 3A are cut at both ends.
In the cross section, the zinc inner layer 9 is exposed to the atmosphere.
In this part, oxides are generated, but the volume of zinc
The exposed area is extremely small compared to
Close to the atmosphere,
It doesn't matter much. Therefore, the granular solder material of the present invention
It can be used as Also, use a linear solder material as a solder piece.
When cutting, use a pair of cutting blades to remove the linear solder material.
Cutting by sandwiching may cause plastic deformation of the metal.
Therefore, the zinc inner layer 9 as shown in FIG.
A solder piece 12 that is not exposed is obtained. Push cut for each cutting surface
The cutting direction of the blade is 90 degrees each in the axial direction of the linear solder.
When rotated, a solder piece 13 as shown in FIG.
Can be Such solder pieces 12, 13 are solder pieces 11
Exerts substantially the same effect as that of the granular solder material of the present invention.
Can be used effectively. Squeeze many push cutting blades
You may use the pushing-off device comprised in the shape of a rifle. By pushing
The shape of the cut surface formed by pressing and cutting
Can be adjusted by speed. (D) Solder pieces
In 13, press cutting to increase the inclination of the cut surface
Use a blade to reduce the length of the solder piece in the axial direction.
When it is manufactured, a granular solder material with a shape close to tetrahedron is obtained.
You. With the use of a heated cutting blade, the plasticity of the linear solder
Deformation becomes easy, and the cut surface of the inner layer of zinc is covered with a thin film of tin.
Easy to cover, efficiency of cutting operation and inner layer of zinc with tin
Is improved. The lines having the cross-sectional shapes shown in FIGS.
Particulate solder in accordance with the above-described manufacturing method using a granular solder material
When the material is formed, the solder pieces shown in FIGS.
As in the case of 11 to 13, the zinc inner layer 9 is
A granular solder material having a similar structure covered with the solder is obtained. Furthermore,
The above-described method for producing the linear solder material and the granular solder material uses tin.
Solder material or alloy with a coating layer of a metal other than
It can be applied to the production of solder material having an inner layer and a coating layer,
Constructs a thin metal material and an inner layer for forming the coating layer
Perform the same operation using a metal bar or lump for
And a two-layered linear solder material having a desired composition and
A granular solder material can be obtained. Furthermore, concentric cylindrical
Linear and granular solder materials having a structure having multiple layers
Is also possible. In rolling and graining processes
Depending on the degree of heating, the inner layer and the coating layer
May be merged and continued. In such a case
The zinc in the inner layer must diffuse to the outer surface of the coating layer
Oxidation by zinc atmosphere during soldering operation is suppressed.
The solder material is in line with the spirit of the present invention.
I can say. Another example of the solder material according to the present invention is shown in FIGS.
As shown in FIG. (A) to (c) of FIG.
, Hexagonal and star-shaped zinc inner layer 9 covered with tin coating layer 8
Cylindrical solder materials 14, 15, 16 are shown. this
Also manufacture by applying the manufacturing method described above.
Can be For example, the cross section is square, regular hexagon
Or immerse a star-shaped zinc wire in molten tin and cool and solidify the tin
Repeat the process a predetermined number of times to form a tin coating layer of desired thickness
And then rolling it into a fine wire
Obtained. Alternatively, use ultra-fine zinc wire and tin wire.
In order to obtain a cross section similar to the shape of FIG.
And tin wires are stacked and crimped, and then rolled.
May be processed into a thin line shape. Or these methods
And the above-described methods may be appropriately combined for production.
These particles are formed using the cutting method described with reference to FIG.
If it turns into a square, regular hexagon or star-shaped cross section inside
Thus, a granular solder material having a zinc layer is obtained. like this
The solder material is composed of the tin coating layer 8 and the zinc
Since the ratio of the area of the boundary surface with the lead inner layer 9 increases,
It is said that the internal homogenization speed will be faster when the material is melted
It is excellent in point. FIG. 5 shows that it is manufactured in accordance with the present invention.
A specific example of a granular solder material that can be cut is shown. (A) to (c) grains
Solder materials 17, 18, and 19 are all linear solder materials.
When cutting into particles by cutting,
What can be obtained by applying pressure to perform pressure molding
it can. These are radiated at the end of the linear solder material.
Cutting after forming curved side parts using directional pressure
To obtain particles. Or
(A) The granular solder material 17 is cut into solder pieces.
At the same time as the compression in the axial direction.
In addition to these, cones, truncated cones, pyramids and truncated pyramids
A granular solder material can be manufactured in the same manner. The granular solder material 20 shown in FIG.
A linear hank having an elliptical cross section as shown in FIG.
When cutting da wood, squeeze the end by pressing and cutting operation
It is obtained by closing, and zinc is applied to the bag-shaped tin coating layer 8c.
The inner layer 9c is covered. Particulate solder shown in (e)
The material 21 is made of a cylindrical zinc inner layer 9g and a tin coating layer 8g
Obtained by cutting linear solder wound in a round shape
Then, the granular solder material 22 of (f) has a rectangular tin coating layer 8h and
Obtained by cutting a linear solder material having a zinc and zinc inner layer 9h
It is. The granular solder materials 17 to 22 shown in FIG.
Fix the position without rolling when placed on a flat surface
Can be installed between the members to be joined and soldered
It is convenient to do. Each of the granular solder materials according to the present invention has a
Since it is manufactured from a layered linear solder material,
Due to this manufacturing method, the structure of
There are features to come. In other words, the inner layer of the granular solder
As is evident from 3-5, the axialness stretched in the uniaxial direction
It has a shape that covers the axis of the inner layer.
A layer covers the inner layer. The grain shape of the solder material is perfectly spherical
The inner layer is elongated and axial even when molded into
And the inner layer has no stretchability like a perfect sphere
It is considered rare to be in a state. Production of the above-mentioned linear solder material and granular solder material
The production should be carried out at a concentration of oxygen of 100 ppm or less.
Oxygen concentration of less than 100ppm
Prevents oxidation of raw materials by using a neutral atmosphere as a working atmosphere
It is desirable to do. The linear solder material according to the present invention as described above and
Granular solder material is preferably used instead of conventional solder.
Limited to assembly and joining in the manufacture of machinery and equipment.
It can also be used to form micro junctions in the semiconductor field.
Can be. For example, conductive parts of IC packages and CPUs
Connection, connection of personal computers and printers, etc.
Used for cable connector and communication cable used
Connection in optical connectors, automotive radiators
Bonding, component mounting on a board, and the like. Mounting on board
Available in single-sided surface mount, double-sided surface mount, double-sided surface
Components with mounting leads, components with single-sided surface mounting leads
Mounting, lead-through mounting, etc. Also, as mounting parts
Ceramics, capacitors, and passive components
Ducters, jumpers, transistors, diodes, aluminum
Electrolytic capacitor, tantalum semi-fixed resistor, trimmer, carp
And the like, and active components include I
C and SI are typical examples. Package outline or shape
About SOIC, SOPQIP, QFP, PLC
C, LCC, SOJ, MSP, BGA, FC
-BGA, CSP, PLC, MCM, OE-MCM,
High-density mounting with multiple chips. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
explain. Example 1 Nitrogen having an oxygen concentration of 100 ppm or less
Purity 9 in a glove box filled with elemental atmosphere
9 g of 9.99% pre-weighed wire-shaped zinc is added to 9 g of purity.
9.98% tin foil 91g is rolled and hardened
Was. At this time, the diameter of the roll around which the tin foil was wound was 5 mm. This
The roll is stretched stepwise using a rolling mill to reduce the diameter to 5 mm.
To 3.5mm, then from 3.5mm to 2mm and then to 2mm
To 1.2mm and finally from 1.2mm to 0.8mm
Thus, a wire having a diameter of 0.8 mm was obtained. Take up this wire
The oxygen content was measured using a part of the wire as a sample.
At this time, it is less than 50 ppm,
The content was 95% or more. Next, the soldering iron is heated to 220 ° C.
With the above-mentioned wire using the soldering iron of RMA type
QFP (208
pin, gold flash plating finish, 0.5mm pitch)
Reinforce the soldering of the part where the joint failure occurred
Was. As a result, the wire is melted by the soldering iron and
Melted solder shows good wetting and spreads to poor joints
Fills the gap between the pad and the lead, and appropriately reinforces it
Soldering was done. Example 2 Nitrogen having an oxygen concentration of 100 ppm or less
Purity 9 in a glove box filled with elemental atmosphere
Put 182 g of 9.98% pre-weighed tin into an elongated crucible
And melted by heating. Temperature finger on molten tin with thermocouple
The indicator is installed and the molten tin is gradually cooled, and the central part of the molten tin is cooled.
At a temperature of 235 ° C., a 99.99% pure zinc wire
18g of material is immersed in molten tin, taken out immediately and cooled sufficiently
did. This allows the zinc wire to be covered with solidified tin
The material was obtained. The diameter of this wire was 10 mm on average.
This wire is stretched step by step using a rolling mill to have a diameter of 10 mm.
To 7.5mm, then from 7.5mm to 5mm, and 5mm
From 3mm to 3mm and finally from 3mm to 2mm
Wire was obtained. Wind this wire and a part of the wire
When the oxygen content was measured as a sample, 50ppm
Below, the content of tin in the outer surface of the wire is 95%
That was all. Next, the soldering iron is heated to 220 ° C.
With the above-mentioned wire using the soldering iron of RMA type
QFP (208
pin, gold flash plating finish, 0.5mm pitch)
Reinforce the soldering of the part where the joint failure occurred
Was. As a result, the wire is melted by the soldering iron and
Melted solder shows good wetting and spreads to poor joints
Fills the gap between the pad and the lead, and appropriately reinforces it
Soldering was done. Example 3 Nitrogen having an oxygen concentration of 100 ppm or less
Purity 9 in a glove box filled with elemental atmosphere
Around 9g of 9.99% pre-measured wire zinc,
54.6g of tin wire with 99.98% purity and 3 rosin wires
A total of 8.1 g of the material was closely arranged and wound in a coil shape. this
The diameter of the roll around which the hour wire was wound was 5 mm. This b
Is drawn step by step using a rolling mill to reduce the diameter from 5 mm.
From 3.5mm, then from 3.5mm to 2mm, and from 2mm
To 1.2mm and finally from 1.2mm to 0.8mm
Thus, a wire having a diameter of 0.8 mm was obtained. Take up this wire
Using a portion of the wire as a sample, determine the oxygen concentration in the metal
The measured value was less than 100ppm.
The purity of the tin portion of the face portion was 95% or more. Next, the soldering iron was heated to 220 ° C.
With the above-mentioned wire using the soldering iron of RMA type
QFP (208
pin, gold flash plating finish, 0.5mm pitch)
Reinforce the soldering of the part where the joint failure occurred
Was. As a result, the wire is melted by the soldering iron and
Melted solder shows good wetting and spreads to poor joints
Fills the gap between the pad and the lead, and appropriately reinforces it
Soldering was done. At this time, pine resin is a claim solder
Gasification after acting equivalent to the flux used for
It is thought that it was done. (Embodiment 4) A cutting machine having a wedge-shaped blade is used.
And the wire obtained in Example 1 while checking with a magnifying glass.
Was cut and granulated into cylindrical pellets having a length of 1.5 mm.
This pellet is sucked with a suction straw and a BGA chip
(20pin) Solder bump position on the board for mounting
Placed side by side. Place the chip mounter in place on this
Equipped with a BGA chip using an oxygen concentration of 500 ppm
Maximum heating temperature of 230 ° C using the following nitrogen flow
The pellets melt and melt
The substrate and the BGA chip
Was joined. Example 5 Nitrogen having an oxygen concentration of 100 ppm or less
Purity 9 in a glove box filled with elemental atmosphere
9.98% pre-weighed tin 91g put in crucible and heated
Melted. 9g of 99.99% pure zinc in molten tin
And stir with a clean stainless steel spoon.
I made one. This molten metal is poured into a cylindrical mold and cooled.
And solidified. After this, the cylindrical alloy solidified from the mold
Was taken out. The diameter of this cylindrical alloy was 5 mm. This
Is gradually expanded using a rolling mill to reduce the diameter from 5 mm.
From 3.5mm, then from 3.5mm to 2mm, and from 2mm
To 1.2mm and finally from 1.2mm to 0.8mm
Thus, a wire having a diameter of 0.8 mm was obtained. Rosin-based low
Dissolves melting point flux (WW system, manufactured by Senju Metal Industry Co., Ltd.)
Then, immerse the obtained wire in the flux and take it out.
Cooled and wound. A part of the wound wire is used as a sample.
When the oxygen concentration in the metal part was measured,
Below, the metal composition was almost uniform. Next, the soldering iron is heated to 220 ° C.
With the above-mentioned wire using the soldering iron of RMA type
QFP (208
pin, gold flash plating finish, 0.5mm pitch)
Reinforce the soldering of the part where the joint failure occurred
Was. As a result, the wire is melted by the soldering iron and
Melted solder shows good wetting and spreads to poor joints
Fills the gap between the pad and the lead, and appropriately reinforces it
Soldering was done. As described above, the solder material of the present invention
Is free of lead and can be used in air
It is a solder material with a multi-layer structure as shown, joining various components
Therefore, its industrial value is extremely large.
Further, the method for producing a solder material according to the present invention includes
Structured solder material can be easily manufactured, and high quality solder material can be produced.
Can be supplied.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係るハンダ材の2つの実施形態(a)
(b)を示す断面図。 【図2】図1の実施形態(b)における6つの具体例
(a)〜(f)を示す断面図。 【図3】図2の具体例(a)に該当する線状ハンダ材か
らから製造される粒状ハンダ材の具体例(a)〜(d)
を示す側面図(左:軸方向に見た図、右:径方向に見た
図)。 【図4】図1の実施形態(b)における他の具体例
(a)〜(c)を示す斜視図。 【図5】本発明に係る粒子状ハンダ材の他の具体例
(a)〜(f)を示す斜視図。 【符号の説明】 1,4 ハンダ材 2,5 被覆層 3,6 内層部 7a〜7f ハンダ材 8,8a〜8h 錫被覆層 9,9a〜9h 亜鉛内層部 10,11,12,13 ハンダ片 14,15,16 ハンダ材 17,18,19,20,21,23 粒状ハンダ材
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows two embodiments (a) of a solder material according to the present invention.
Sectional drawing which shows (b). FIG. 2 is a sectional view showing six specific examples (a) to (f) in the embodiment (b) of FIG. 3 shows specific examples (a) to (d) of a granular solder material produced from a linear solder material corresponding to the specific example (a) of FIG.
(Left: view in the axial direction, right: view in the radial direction). FIG. 4 is a perspective view showing another specific example (a) to (c) in the embodiment (b) of FIG. 1; FIG. 5 is a perspective view showing other specific examples (a) to (f) of the particulate solder material according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,4 Solder material 2,5 Coating layer 3,6 Inner layer portions 7a-7f Solder material 8,8a-8h Tin coating layer 9,9a-9h Zinc inner layer portions 10,11,12,13 Solder pieces 14, 15, 16 Solder material 17, 18, 19, 20, 21, 23 Granular solder material

フロントページの続き (72)発明者 小松 出 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 富田 充裕 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内Continuation of front page    (72) Inventor Izumi Komatsu             8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Mitsuhiro Tomita             8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Toshiba Yokohama Office

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 亜鉛層と錫層とを有するハンダ材であっ
て、該亜鉛層は一軸方向に延伸した軸性を有する形状
で、該錫層は該亜鉛層の軸を包囲するように該亜鉛層を
被覆し、該錫層と該亜鉛層との割合が錫/亜鉛共晶組成
となることを特徴とするハンダ材。
Claims 1. A solder material having a zinc layer and a tin layer, wherein the zinc layer has a uniaxially stretched axial shape, and the tin layer has an axis of the zinc layer. Wherein the zinc layer is coated so as to surround the tin layer, and the ratio of the tin layer to the zinc layer has a tin / zinc eutectic composition.
JP2002141344A 2002-05-16 2002-05-16 Solder material Expired - Lifetime JP3723153B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002141344A JP3723153B2 (en) 2002-05-16 2002-05-16 Solder material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002141344A JP3723153B2 (en) 2002-05-16 2002-05-16 Solder material

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP36143197A Division JP3335896B2 (en) 1997-12-26 1997-12-26 Solder material and method for manufacturing solder material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003033894A true JP2003033894A (en) 2003-02-04
JP3723153B2 JP3723153B2 (en) 2005-12-07

Family

ID=19194564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002141344A Expired - Lifetime JP3723153B2 (en) 2002-05-16 2002-05-16 Solder material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3723153B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006239745A (en) * 2005-03-03 2006-09-14 Honda Motor Co Ltd Method for joining aluminum member

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006239745A (en) * 2005-03-03 2006-09-14 Honda Motor Co Ltd Method for joining aluminum member
JP4531591B2 (en) * 2005-03-03 2010-08-25 本田技研工業株式会社 Method for joining aluminum-based members

Also Published As

Publication number Publication date
JP3723153B2 (en) 2005-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3335896B2 (en) Solder material and method for manufacturing solder material
JP4753090B2 (en) Solder paste and electronic device
JP5529940B2 (en) Bonding material, bonding part and circuit board
US7793820B2 (en) Solder preform and a process for its manufacture
US5221038A (en) Method for forming tin-indium or tin-bismuth solder connection having increased melting temperature
CN106660176B (en) Method for producing a welded joint
CN102596487B (en) Lead-free solder alloy, joining member and manufacturing method thereof, and electronic component
JPH06297185A (en) Dynamic solder paste composition
JP2004130371A (en) Joined body
US6799711B2 (en) Minute copper balls and a method for their manufacture
WO2008056676A1 (en) Lead-free solder paste, electronic circuit board using lead-free solder paste, and method for manufacturing electronic circuit board
JP3752064B2 (en) Solder material and electronic component using the same
JP2011147982A (en) Solder, electronic component, and method for manufacturing the electronic component
US6214131B1 (en) Mixed solder pastes for low-temperature soldering process
JP3754152B2 (en) Lead-free solder material and electronic parts using the same
JP2002120086A (en) Lead-free solder and its production method
JP2005254254A (en) Lead-free solder, its manufacturing method and electronic component
JP2003245793A (en) Soldering composition, soldering method, and electronic component
JP2003033894A (en) Soldering material
JP2005236019A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP4435663B2 (en) Solder material, electronic component, and method of manufacturing electronic component
JP2001001180A (en) Solder and electronic part using the solder
US20070252105A1 (en) Heat conductor
JP2002171055A (en) Electronic circuit board, electronic component, electronic circuit device and manufacturing method of them
JPH0871741A (en) Electrical part

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050524

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050722

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050906

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050914

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080922

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130922

Year of fee payment: 8

EXPY Cancellation because of completion of term