JP2014146713A - はんだ材料及びはんだ付け方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板10又は電子部品20のはんだ付けのために設けられるはんだ材料5であって、基板10又は電子部品20は、その基板10又は電子部品20が有する電極2上に、その電極2に含まれる成分とその成分に化合して電極溶食防止層3を形成する成分とが化合して形成された電極溶食防止層3を有するはんだ層4が形成されており、そのはんだ材料5を、電極2のはんだ濡れ性を向上させる成分(例えば銀)を含まないように構成したことにより上記課題を解決した。このとき、電極2に含まれる成分に化合して電極溶食防止層3を形成する成分(例えばニッケル)を含まないことが好ましい。
【選択図】図1
Description
本発明に係るはんだ材料5は、図1〜図3に示すように、基板10又は電子部品20のはんだ付けのために設けられるはんだ材料5である。基板10又は電子部品20は、図1及び図2に示すように、基板10又は電子部品20が有する電極2上に、その電極2に含まれる成分と、その成分に化合して電極溶食防止層3を形成する成分とが化合して形成された電極溶食防止層3を有するはんだ層4が形成されている。
はんだ材料5は、電極2のはんだ濡れ性を向上させる成分を含まなければよく、各種のはんだ組成のものを用いることができる。電極2のはんだ濡れ性を向上させる成分は、例えば、電極2が銅電極である場合は銀であり、他の素材の電極2の場合はその電極2の濡れ性を向上させる種々の成分である。また、はんだ材料5は、電極2の表面に形成されたはんだ層が有する電極溶食防止層4の成分と同じ成分を含まないことが好ましい。こうしたはんだ材料5は、電極溶食防止層3の成分とはんだ材料5に含まれる成分とが同じ場合に起こることがある電極溶食防止層3の厚さ拡大現象を抑制することができ、はんだ付け後の電極の信頼性をより一層向上させることができる。電極溶食防止能を生じさせる成分は、例えば、ニッケルを挙げることができる。
基板10又は電子部品20は、上記したはんだ材料5ではんだ付けする部品である。基板10又は電子部品20は、図1及び図2に示すように、基材1上に1又は2以上の電極2を有している。電極2の表面に、その電極2に含まれる成分とその電極2に含まれる成分に化合して電極溶食防止層3を形成する成分とが化合して形成された電極溶食防止層3を有するはんだ層4が形成されている。なお、基板10又は電子部品20のはんだ層4の上には、そのはんだ層4の酸化や汚染を防止するための有機脂肪酸のコーティング膜が形成されていてもよい。
本発明に係るはんだ付け方法は、上記したはんだ材料5を用いたはんだ付け方法であって、図3に示すように、基板10又は電子部品20が有した電極2上に、その電極2に含まれる成分とその成分に化合して電極溶食防止層3を形成する成分とが化合して形成された電極溶食防止層3を有したはんだ層4が形成された基板10又は電子部品20を準備する工程(図3A)と、基板10又は電子部品20に、電極2のはんだ濡れ性を向上させる成分を含まないはんだ材料5を付着させる工程(図3B、C)と、その後、基板10又は電子部品20を加熱処理して前記はんだ材料5をはんだ付けして第2のはんだ層6を形成する工程(図3D)と、を有する。本発明では、はんだ材料が、電極2のはんだ濡れ性を向上させる成分を含まないことを特徴とする。
実施例1は、第1のはんだ層をSnNiCuGe4元系はんだ材料で形成し、第2のはんだ層をSnCu2元系はんだ材料で形成した。
一例として、縦100mm×横100mmのプリント基板1に幅Wが50μmで厚さが20μmの銅配線パターンが形成された基板10を準備した(例えば図1参照)。その銅電極2に以下の組成を有する第1の有機脂肪酸含有溶液を噴射し、コーティング処理して銅電極2上に図示しない有機脂肪酸コーティング膜を設けた。この有機脂肪酸コーティング膜は、第1の有機脂肪酸含有溶液で銅表面を清浄化した結果として付着されるものである。第1の有機脂肪酸含有溶液として、ニッケル塩やコバルト塩等の金属塩や酸化防止剤等が含まれていないエステル合成油にパルミチン酸を10質量%になるように含有させた有機脂肪酸含有溶液を用いた。その第1の有機脂肪酸含有溶液の温度は150℃に制御した。
こうして得られた基板10の銅電極2上に、はんだ材料5をスクリーン印刷して付着させた(図3B)。実施例1に係るはんだ材料5として、Cu:3.0質量%、残部がSnからなる2元系鉛フリーはんだ(融点:約227℃)を用いた。
実施例2は、第1のはんだ層をSnNiCuGe4元系はんだ材料で形成し、第2のはんだ層をSnNiCu3元系はんだ材料で形成した。
実施例3は、第1のはんだ層をSnAgNiCuGe5元系はんだ材料で形成し、第2のはんだ層をSnCu2元系はんだ材料で形成した。
実施例4は、第1のはんだ層をSnAgNiCuGe5元系はんだ材料で形成し、第2のはんだ層をSnNiCu3元系はんだ材料で形成した。
比較例1は、第1のはんだ層をSnNiCuGe4元系はんだ材料で形成し、第2のはんだ層をSnAgNiCuGe5元系はんだ材料で形成した。
比較例2は、第1のはんだ層をSnAgCu3元系はんだ材料で形成し、第2のはんだ層をSnCu2元系はんだ材料で形成した。
比較例3は、第1のはんだ層は設けず、第2のはんだ層をSnAgNiCuGe5元系はんだ材料で形成した。
比較例4は、第1のはんだ層は設けず、第2のはんだ層をSnAgCu3元系はんだ材料で形成した。
2 電極
3 電極溶食防止層
4 はんだ層(第1のはんだ層)
5 はんだ材料
6 第2のはんだ層
10 基板
20 電子部品
Claims (7)
- 基板又は電子部品のはんだ付けのために設けられるはんだ材料であって、
前記基板又は電子部品は、該基板又は電子部品が有する電極上に、該電極に含まれる成分と、該成分に化合して電極溶食防止層を形成する成分とが化合して形成された前記電極溶食防止層を有するはんだ層が形成されており、
前記はんだ材料は、前記電極のはんだ濡れ性を向上させる成分を含まない、ことを特徴とするはんだ材料。 - 前記電極に含まれる成分に化合して前記電極溶食防止層を形成する成分を含まない、請求項1に記載のはんだ材料。
- 前記電極のはんだ濡れ性を向上させる成分が銀であり、前記電極溶食防止層を形成する成分がニッケルである、請求項1又は2に記載のはんだ材料。
- 前記基板が、プリント基板、ウエハー及びフレキシブル基板から選ばれるいずれかであり、前記電子部品が、チップ、抵抗、コンデンサ及びフィルタから選ばれるいずれかである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のはんだ材料。
- 請求項1〜4に記載のはんだ材料を用いて、基板又は電子部品にはんだ付けする方法であって、
前記基板又は電子部品が有した電極上に、該電極に含まれる成分と該成分に化合して電極溶食防止層を形成する成分とが化合して形成された前記電極溶食防止層を有したはんだ層が形成された基板又は電子部品を準備する工程と、
前記基板又は電子部品に、前記電極のはんだ濡れ性を向上させる成分を含まないはんだ材料を付着させる工程と、
その後、前記基板又は電子部品を加熱処理して前記はんだ材料をはんだ付けする工程と、を有する、ことを特徴とするはんだ付け方法。 - 前記はんだ材料が、前記電極に含まれる成分に化合して電極溶食防止層を形成する成分を含まない、請求項5に記載のはんだ付け方法。
- 前記電極のはんだ濡れ性を向上させる成分が銀であり、前記電極溶食防止層を形成する成分がニッケルである、請求項5又は6に記載のはんだ付け方法。
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