JP2019072742A - 線はんだ、はんだ継手の製造方法およびはんだ付け方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る線はんだは、Ag:0〜4.0質量%、Cu:0〜1.2質量%、Ni:0.0030〜0.1500質量%、Co:0.0010〜0.0180質量%、残部:Snからなり、直径が300μm以下である。
線はんだにおけるAgの添加量は、0〜4.0質量%である。Agを添加するとSn系はんだ合金の濡れ広がり性を向上させることができる。Agの添加量が4.0質量%を超える場合には、はんだ合金の溶融温度が高くなり、はんだごての設定温度も上げなければならず、Fe食われが大きくなってしまう。
線はんだにおけるCuの添加量は、0〜1.2質量%の範囲である。Cuを添加するとSn系はんだ合金の機械的強度を向上させることができると共に、Cu電極中のCuがSn系はんだ合金中に拡散することを抑制させることができる。Cuの添加量が1.2質量%を超える場合には、はんだ合金の溶融温度が高くなり、はんだごての設定温度も上げなければならず、Fe食われが大きくなってしまう。なお、線はんだをCuの含有量を0質量%としたSn−Ag組成により構成した場合でも、本発明は、NiとCoを含有しているので、線はんだの機械的強度を確保することができる。
線はんだにおけるNiの添加量は、0.0030〜0.1500質量%であり、より好ましくは、0.0060〜0.0100質量%である。Niの添加量を0.0030質量%以上、特に0.0060質量%以上とした場合には、線はんだの剛性を高くできるので、はんだ自動送り装置により線はんだを搬送する際における線はんだの座屈を防止できると共に、はんだ合金の延伸時における断線を防止できる。一方、Niの添加量を0.1500質量%、特に0.0100質量%以下とした場合には、はんだ付け時における線はんだの濡れ速度の低下を抑制することができる。
線はんだにおけるCoの添加量は、0.0010〜0.0180質量%であり、より好ましくは、0.0010〜0.0030質量%である。Coの添加量を0.0010質量%以上とした場合には、線はんだの剛性を高くできるので、はんだ自動送り装置により線はんだを搬送する際における線はんだの座屈を防止できると共に、はんだ合金の延伸時における断線を防止できる。一方、Coの添加量を0.0180質量%、特に0.0030質量%以下とした場合には、はんだ付け時における線はんだの濡れ速度の低下を抑制することができる。
本発明では、Sn系の鉛フリーはんだ合金に低濃度のNiおよびCoの両方を添加することで、直径が300μm以下であっても、はんだ自動送り装置内での線はんだの座屈を防止できると共に、はんだ合金の延伸時における断線を防止することができ、かつ、線はんだの濡れ性を確保することが可能な線はんだを提供している。NiおよびCoの含有量の合計は、0.0040〜0.1680質量%であり、より好ましくは0.0040〜0.0130質量%である。
線はんだにおける残部はSnである。なお、Snには、上述したAg,Cu,Ni,Coの元素の他に、例えばPやGe等の不可避不純物が含有していても良い。また、PやGe等の不可避的不純物を含有する場合であっても、上述した効果に影響することはない。
線はんだの直径は、電子部品を構成する電極や配線等の狭ピッチ化に対応するため、300μm以下である。
本発明に係る線はんだは、やに入りはんだにも適用することができる。やに入りはんだは、線はんだと、線はんだ内に充填されるフラックスとを備えている。
次に、上述した、Agが0〜4.0質量%、Cuが0〜1.2質量%、Niが0.0030〜0.1500質量%、Coが0.0010〜0.0180質量%、残部がSnである線はんだを含み、直径が300μm以下であるやに入りはんだを用いて、電子部品をプリント基板にはんだ付けするはんだ付け方法の一例について説明する。
加工性は、はんだ合金をやに入りはんだに加工する際に、はんだ合金における1000mの延伸途中で断線が発生するか否かにより評価を行った。本実施例では、はんだ合金の延伸途中で断線が確認されない場合に加工性の評価を「〇」とし、はんだ合金の延伸途中で断線が確認された場合に加工性の評価を「×」とした。
使用性は、作製したやに入りはんだを自動はんだ送り装置により搬送し、やに入りはんだが自動はんだ送り装置のパイプ内において座屈するか否かにより評価を行った。自動はんだ送り装置の設定は、やに入りはんだを送る速度が5mm/sで10mm送り1秒間休止することを1サイクルとして、合計1000サイクル実施するようにした。本実施例では、やに入りはんだの座屈が確認されない場合に使用性の評価を「〇」とし、やに入りはんだの座屈が確認された場合に使用性の評価を「×」とした。なお、自動はんだ送り装置としては、株式会社ジャパンユニックスのはんだ付けロボットや、アポロ精工株式会社の自動はんだ付け装置等を使用することができる。
ゼロクロスタイムの測定は、ウェッティングバランス法により行った。ウェッティングバランス法は、供試材を溶融はんだ中に浸漬し、供試材へのはんだの濡れ広がり時間を測定することではんだ付け性を評価する方法である。また、ゼロクロスタイムとは、供試材の浸漬直後から計測を開始し、浸漬された供試材に作用する浮力とぬれ応力が等しくなるまでにかかる時間を言う。本実施例では、ゼロクロスタイムが2秒以下の場合の評価を「〇」とし、ゼロクロスタイムが2秒を超える場合の評価を「×」とした。
はんだ槽温度:300℃
フラックス:ES−1090(千住金属工業製)
浸漬深さ:2mm
浸漬速度:10mm/sec
浸漬時間:5sec
供試材:Cu板
供試材の外形寸法:30mm×3mm
Claims (7)
- Ag:0〜4.0質量%、Cu:0〜1.2質量%、Ni:0.0030〜0.1500質量%、Co:0.0010〜0.0180質量%、残部:Sn、からなり、
直径が300μm以下である
ことを特徴とする線はんだ。 - Ni:0.0060〜0.0100質量%である
ことを特徴とする請求項1に記載の線はんだ。 - Co: 0.0010〜0.0030質量%である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の線はんだ。 - NiとCoとの含有量の合計が0.0040〜0.0130質量%である
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の線はんだ。 - 請求項1から4の何れか一項に記載の線はんだと、
前記線はんだ内に充填されるフラックスと、
からなることを特徴とするやに入りはんだ。 - 請求項1から4の何れか一項に記載の線はんだ、または請求項5に記載のやに入りはんだを含むことを特徴とするはんだ継手。
- 請求項1から4の何れか一項に記載の線はんだまたは請求項5に記載のやに入りはんだを自動はんだ付け装置により搬送する工程と、
前記線はんだまたは前記やに入りはんだを溶融させることにより電子部品を基板上に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。
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