JP2595730B2 - 鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめっき方法 - Google Patents
鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめっき方法Info
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- JP2595730B2 JP2595730B2 JP27553389A JP27553389A JP2595730B2 JP 2595730 B2 JP2595730 B2 JP 2595730B2 JP 27553389 A JP27553389 A JP 27553389A JP 27553389 A JP27553389 A JP 27553389A JP 2595730 B2 JP2595730 B2 JP 2595730B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高温に長時間さらされても剥離すること
のない、鉄族元素（Fe,Ni,Coのうち１種または２種以
上）:0.01〜４重量％含有銅合金部材（以下、鉄族元素
含有銅合金部材という）のはんだ付けまたははんだめっ
き方法に関するものであり、特に半導体装置用リードフ
レーム、コネクター、スイッチ、ソケットなどの電子，
電気部品に使われる鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付
けまたははんだめっき部分が高温環境下に長時間継続し
て置かれても剥離することのないはんだ付けまたははん
だめっき方法に関するものである。
のない、鉄族元素（Fe,Ni,Coのうち１種または２種以
上）:0.01〜４重量％含有銅合金部材（以下、鉄族元素
含有銅合金部材という）のはんだ付けまたははんだめっ
き方法に関するものであり、特に半導体装置用リードフ
レーム、コネクター、スイッチ、ソケットなどの電子，
電気部品に使われる鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付
けまたははんだめっき部分が高温環境下に長時間継続し
て置かれても剥離することのないはんだ付けまたははん
だめっき方法に関するものである。
一般に、リードフレーム、コネクター、スイッチ、ソ
ケットなどの電子，電気部品は、鉄族元素含有銅合金部
材で作製されることは知られており、例えば、鉄族元素
含有銅合金製リードフレームは、半導体装置に組み込ま
れ、上記半導体装置に組み込まれた鉄族元素含有銅合金
製リードフレーム（外部リード）はプリント基板への実
装に際し、はんだめっきが施され、その後、基板にはん
だ付けされて接続される。
ケットなどの電子，電気部品は、鉄族元素含有銅合金部
材で作製されることは知られており、例えば、鉄族元素
含有銅合金製リードフレームは、半導体装置に組み込ま
れ、上記半導体装置に組み込まれた鉄族元素含有銅合金
製リードフレーム（外部リード）はプリント基板への実
装に際し、はんだめっきが施され、その後、基板にはん
だ付けされて接続される。
その他、鉄族元素含有銅合金製コネクター、スイッ
チ、ソケットなども実装組立のために、はんだめっきや
はんだ付けが施されている。
チ、ソケットなども実装組立のために、はんだめっきや
はんだ付けが施されている。
上記鉄族元素含有銅合金製リードフレーム、コネクタ
ー、スイッチ、ソケットなどの電子，電気部品をはんだ
付けあるいは溶融はんだめっきするためのはんだは、一
般に市販のPb−Snはんだが用いられていた。
ー、スイッチ、ソケットなどの電子，電気部品をはんだ
付けあるいは溶融はんだめっきするためのはんだは、一
般に市販のPb−Snはんだが用いられていた。
近年、半導体装置も高温環境下で長時間継続使用され
ることが多くなってきた。それに伴って鉄族元素含有銅
合金製リードフレーム、コネクター、スイッチ、ソケッ
トなどの電子，電気部品のはんだ付けまたははんだめっ
き部分も高温環境下に長時間継続してさらされることが
多くなり、このように高温環境下に長時間継続してさら
されると、上記電子，電気部品のはんだ付けまたははん
だめっき部分に剥離が多発しやすくなり、そのため電
子，電気部品のはんだ付けまたははんだめっき部分の信
頼性が著しく低下し、したがって、電子，電気部品を実
装した電子，電気機器の信頼性も著しく低下するという
問題点が生じてきた。
ることが多くなってきた。それに伴って鉄族元素含有銅
合金製リードフレーム、コネクター、スイッチ、ソケッ
トなどの電子，電気部品のはんだ付けまたははんだめっ
き部分も高温環境下に長時間継続してさらされることが
多くなり、このように高温環境下に長時間継続してさら
されると、上記電子，電気部品のはんだ付けまたははん
だめっき部分に剥離が多発しやすくなり、そのため電
子，電気部品のはんだ付けまたははんだめっき部分の信
頼性が著しく低下し、したがって、電子，電気部品を実
装した電子，電気機器の信頼性も著しく低下するという
問題点が生じてきた。
そこで、本発明者等は、従来の鉄族元素含有銅合金部
材のはんだ付けまたははんだめっき部分が高温環境下に
長時間継続して置かれると剥離しやすくなる原因を研究
していたところ、 市販のPb−Snはんだに含まれる不純物元素が大きな影
響を及ぼしており、上記不純物元素のうちでも特にSbお
よびO2が悪影響を及ぼしていることがわかってきたので
ある。
材のはんだ付けまたははんだめっき部分が高温環境下に
長時間継続して置かれると剥離しやすくなる原因を研究
していたところ、 市販のPb−Snはんだに含まれる不純物元素が大きな影
響を及ぼしており、上記不純物元素のうちでも特にSbお
よびO2が悪影響を及ぼしていることがわかってきたので
ある。
すなわち、本発明者等が研究を行った結果、 （１） Pb−Snはんだに含まれる不純物元素は全体とし
てできる限り少ない方がよく、不純物元素の含有量は50
0ppm以下とし、さらに、 （２） 上記不純物元素のうちでも特にSbおよびO2をそ
れぞれ30ppm未満とした、 不純物元素の含有量が極めて少ないPb−Sn高純度はん
だを用いて鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けまたは
はんだめっきをすると、得られたはんだ付けまたははん
だめっき部分が高温環境下に長時間継続してさらされて
も剥離が発生しないという知見を得たのである。
てできる限り少ない方がよく、不純物元素の含有量は50
0ppm以下とし、さらに、 （２） 上記不純物元素のうちでも特にSbおよびO2をそ
れぞれ30ppm未満とした、 不純物元素の含有量が極めて少ないPb−Sn高純度はん
だを用いて鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けまたは
はんだめっきをすると、得られたはんだ付けまたははん
だめっき部分が高温環境下に長時間継続してさらされて
も剥離が発生しないという知見を得たのである。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたもので
あって、 鉄族元素（Fe,Ni,Co）:0.01〜４重量％含有する銅合
金部材をPb−Snはんだを用いてはんだ付けまたははんだ
めっきする方法において、 上記Pb−Snはんだは、 Pb＋Sn＞99.95重量％、 不純物元素≦500ppm、 からなり、上記不純物元素のうち、特にSbおよびO2が、 Sb＜30ppm、 O2＜30ppm、 である成分組成を有するPb−Snはんだを用いる鉄族元素
含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめっき方法に
特徴を有するものである。
あって、 鉄族元素（Fe,Ni,Co）:0.01〜４重量％含有する銅合
金部材をPb−Snはんだを用いてはんだ付けまたははんだ
めっきする方法において、 上記Pb−Snはんだは、 Pb＋Sn＞99.95重量％、 不純物元素≦500ppm、 からなり、上記不純物元素のうち、特にSbおよびO2が、 Sb＜30ppm、 O2＜30ppm、 である成分組成を有するPb−Snはんだを用いる鉄族元素
含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめっき方法に
特徴を有するものである。
この発明において、使用するPb−Snはんだの成分組成
範囲を上記の通りに限定した理由を以下に説明する。
範囲を上記の通りに限定した理由を以下に説明する。
鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめ
っき部分が長時間継続して高温環境下にさらされると、
鉄族元素含有銅合金部材中のCuやはんだ中のSnが拡散
し、鉄族元素含有銅合金部材とはんだ界面にCuとSnの拡
散層（化合物層）が形成されるほか、鉄族元素含有銅合
金部材の合金成分であるFe,Ni,Coなどの鉄族元素やはん
だ中の不純物元素も拡散する。この際、はんだ中の不純
物元素が500ppmを越えて存在すると、拡散により鉄族元
素含有銅合金部材の鉄族元素と金属間化合物を形成し、
剥離が発生しやすくなるためにPb＋Sn＞99.95重量％と
し、したがって不純物元素の含有量の合計が500ppm以下
としなければならない。
っき部分が長時間継続して高温環境下にさらされると、
鉄族元素含有銅合金部材中のCuやはんだ中のSnが拡散
し、鉄族元素含有銅合金部材とはんだ界面にCuとSnの拡
散層（化合物層）が形成されるほか、鉄族元素含有銅合
金部材の合金成分であるFe,Ni,Coなどの鉄族元素やはん
だ中の不純物元素も拡散する。この際、はんだ中の不純
物元素が500ppmを越えて存在すると、拡散により鉄族元
素含有銅合金部材の鉄族元素と金属間化合物を形成し、
剥離が発生しやすくなるためにPb＋Sn＞99.95重量％と
し、したがって不純物元素の含有量の合計が500ppm以下
としなければならない。
上記不純物元素の含有量の合計が500ppm以下のPb−Sn
高純度はんだに含まれる不純物元素のうちでも、特にSb
は鉄族元素含有銅合金部材とはんだ界面において脆い鉄
族元素とSbの金属間化合物を形成する傾向の強い元素で
あり、Sbが多量に含まれると剥離が発生しやすくなる。
したがって、Pb−Sn高純度はんだに含まれるSbは30ppm
未満に抑えなければならない。
高純度はんだに含まれる不純物元素のうちでも、特にSb
は鉄族元素含有銅合金部材とはんだ界面において脆い鉄
族元素とSbの金属間化合物を形成する傾向の強い元素で
あり、Sbが多量に含まれると剥離が発生しやすくなる。
したがって、Pb−Sn高純度はんだに含まれるSbは30ppm
未満に抑えなければならない。
一方、上記Pb−Sn高純度はんだに酸素が含まれると鉄
族元素含有銅合金部材とはんだとの界面において、ボイ
ドが形成されやすくなり、これが時間とともに連続して
剥離発生の原因となる。したがって、上記Pb−Sn高純度
はんだに含まれる酸素量は30ppm未満に定めた。
族元素含有銅合金部材とはんだとの界面において、ボイ
ドが形成されやすくなり、これが時間とともに連続して
剥離発生の原因となる。したがって、上記Pb−Sn高純度
はんだに含まれる酸素量は30ppm未満に定めた。
上記脆い鉄族元素とSbの金属間化合物および上記酸素
によるボイドが同時に発生すると、はんだ付けまたはは
んだめっき部分の剥離は一層顕著になるので、上記はん
だ付けまたははんだめっき部分の剥離の発生を抑えるた
めには、Pb−Snはんだに含まれる不純物元素の含有量を
500ppm以下にすると同時に、上記不純物運元素のうちで
も特にSb含有量を30ppm未満、酸素含有量を30ppm未満に
することが必要である。
によるボイドが同時に発生すると、はんだ付けまたはは
んだめっき部分の剥離は一層顕著になるので、上記はん
だ付けまたははんだめっき部分の剥離の発生を抑えるた
めには、Pb−Snはんだに含まれる不純物元素の含有量を
500ppm以下にすると同時に、上記不純物運元素のうちで
も特にSb含有量を30ppm未満、酸素含有量を30ppm未満に
することが必要である。
つぎに、この発明のはんだ付けまたははんだめっき方
法を実施例により具体的に説明する。
法を実施例により具体的に説明する。
純度:99.99重量％のSn,Pb,Bi,InおよびSbを用意し、S
nおよびPbに微量のBi,In,およびSbを添加して第１表に
示される方法で溶解し、第１表に示される成分組成のは
んだＡ〜Ｅをそれぞれ10kgづつ用意しさらに市販はんだ
Ｆを10kg用意した。
nおよびPbに微量のBi,In,およびSbを添加して第１表に
示される方法で溶解し、第１表に示される成分組成のは
んだＡ〜Ｅをそれぞれ10kgづつ用意しさらに市販はんだ
Ｆを10kg用意した。
一方、第２表に示される鉄族元素（Fe,Ni,Co）を含有
する銅合金１〜６をAr雰囲気の高周波炉にて溶解し、鋳
造した、たて:35mm、横:120mm、長さ:200mmの鋳塊を得
た。これら各種Cu合金の鋳塊を面削し、温度:850℃で熱
間圧延し、厚さ:10mmとした後、さらに面削し、板厚:9m
mとし、次いで冷間圧延と温度:400〜600℃の範囲内の所
定の温度にて繰り返し焼鈍し、最終的に板厚:0.25mmの
条材を得た。
する銅合金１〜６をAr雰囲気の高周波炉にて溶解し、鋳
造した、たて:35mm、横:120mm、長さ:200mmの鋳塊を得
た。これら各種Cu合金の鋳塊を面削し、温度:850℃で熱
間圧延し、厚さ:10mmとした後、さらに面削し、板厚:9m
mとし、次いで冷間圧延と温度:400〜600℃の範囲内の所
定の温度にて繰り返し焼鈍し、最終的に板厚:0.25mmの
条材を得た。
この条材を幅:10mm、長さ:30mmに切断し、800＃のエ
メリー紙にて表面を研摩し、酸洗および脱脂したのち、
ロジン系フラックスを用い、温度:230℃にて上記はんだ
Ａ〜Ｆを用いたはんだ付けを行った。
メリー紙にて表面を研摩し、酸洗および脱脂したのち、
ロジン系フラックスを用い、温度:230℃にて上記はんだ
Ａ〜Ｆを用いたはんだ付けを行った。
このようにしてはんだ付けした試料を、温度:150℃、
大気中にて250時間,500時間,750時間および1000時間、
それぞれ継続して保持し、それぞれの試料断面を研摩
し、はんだとCu合金条材の界面を光学顕微鏡にて観察
し、剥離の有無を調べ、剥離の見られないものを○、一
部剥離しているものをΔ、完全に剥離しているものを×
として第３表に示した。
大気中にて250時間,500時間,750時間および1000時間、
それぞれ継続して保持し、それぞれの試料断面を研摩
し、はんだとCu合金条材の界面を光学顕微鏡にて観察
し、剥離の有無を調べ、剥離の見られないものを○、一
部剥離しているものをΔ、完全に剥離しているものを×
として第３表に示した。
第３表の結果から、市販のはんだＦを用いてはんだ付
けした部分は、温度:150℃の大気中に250時間放置した
だけで一部剥離が発生するが、この発明の限定条件をみ
たすはんだＡを用いたはんだ付け部分は、温度:150℃の
大気中に1000時間放置しても剥離が発生せず、この発明
のはんだ付け方法は、耐剥離性に対して優れた効果を有
することがわかる。
けした部分は、温度:150℃の大気中に250時間放置した
だけで一部剥離が発生するが、この発明の限定条件をみ
たすはんだＡを用いたはんだ付け部分は、温度:150℃の
大気中に1000時間放置しても剥離が発生せず、この発明
のはんだ付け方法は、耐剥離性に対して優れた効果を有
することがわかる。
さらに、Sb:40ppm、O2:50ppm含有のPb−SnはんだＤを
用いてろう付けした部分は、温度:150℃の大気中の250
時間放置すると一部剥離が発生し、Sbが300ppmを越えて
含有するPb−SnはんだＢおよびO2が30ppmを越えて含有
するPb−SnはんだＣを用いたはんだ付け部分は、温度:1
50℃の大気中に500時間放置すると完全剥離が発生し、
またPb＋Snが99.95重量％未満のはんだＥを用いたはん
だ付け部分は温度:150℃の大気中に750時間放置すると
完全剥離が発生し、十分な耐剥離性が得られないことが
わかる。
用いてろう付けした部分は、温度:150℃の大気中の250
時間放置すると一部剥離が発生し、Sbが300ppmを越えて
含有するPb−SnはんだＢおよびO2が30ppmを越えて含有
するPb−SnはんだＣを用いたはんだ付け部分は、温度:1
50℃の大気中に500時間放置すると完全剥離が発生し、
またPb＋Snが99.95重量％未満のはんだＥを用いたはん
だ付け部分は温度:150℃の大気中に750時間放置すると
完全剥離が発生し、十分な耐剥離性が得られないことが
わかる。
なお、この実施例では、各種のPb−Snはんだを用いて
はんだ付けして得られた鉄族元素含有銅合金部材のはん
だ付け部分の高温耐剥離性について詳述したが、さらに
上記各種Pb−Snはんだを用いて鉄族元素含有銅合金部材
に溶融はんだめっきを施したはんだめっき部分の耐剥離
性についてもほぼ同様の効果が得られた。
はんだ付けして得られた鉄族元素含有銅合金部材のはん
だ付け部分の高温耐剥離性について詳述したが、さらに
上記各種Pb−Snはんだを用いて鉄族元素含有銅合金部材
に溶融はんだめっきを施したはんだめっき部分の耐剥離
性についてもほぼ同様の効果が得られた。
上述のように、鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付け
またははんだめっきにおいて、 Pb＋Sn＞99.95重量％、不純物元素≦500ppmであっ
て、上記不純物元素のうちでも特に Sb＜30ppm、O2＜30ppmの条件をみたすはんだを用いるこ
とにより初めて高温耐剥離性の優れたはんだ付けまたは
はんだめっき部分が得られることがわかり、これを鉄族
元素含有銅合金部材からなる電子，電気部品のはんだ付
けに適用することにより、その部分の信頼性が著しく向
上する。
またははんだめっきにおいて、 Pb＋Sn＞99.95重量％、不純物元素≦500ppmであっ
て、上記不純物元素のうちでも特に Sb＜30ppm、O2＜30ppmの条件をみたすはんだを用いるこ
とにより初めて高温耐剥離性の優れたはんだ付けまたは
はんだめっき部分が得られることがわかり、これを鉄族
元素含有銅合金部材からなる電子，電気部品のはんだ付
けに適用することにより、その部分の信頼性が著しく向
上する。
したがって、この発明は、上記電子，電気部品を実装
した電子，電気機器の信頼性を大幅に向上せしめること
ができ、産業の発展に大いに貢献することができる。
した電子，電気機器の信頼性を大幅に向上せしめること
ができ、産業の発展に大いに貢献することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】鉄族元素（Fe,Ni,Coのうち１種または２種
以上）:0.01〜４重量％を含有する銅合金部材をPb−Sn
はんだを用いてはんだ付けする方法において、 上記Pb−Snはんだは、 Pb＋Sn＞99.95重量％、 不純物元素≦500ppm、 からなり、上記不純物元素のうち、SbおよびO2が、 Sb＜30ppm、 O2＜30ppm、 である成分組成を有するPb−Snはんだを用いることを特
徴とする鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付け方法。 - 【請求項２】鉄族元素（Fe,Ni,Coのうち１種または２種
以上）:0.01〜４重量％を含有する銅合金部材をPb−Sn
はんだを用いてはんだめっきする方法において、 上記Pb−Snはんだは、 Pb＋Sn＞99.95重量％、 不純物元素≦500ppm、 からなり、上記不純物元素のうち、SbおよびO2が、 Sb＜30ppm、 O2＜30ppm、 である成分組成を有するPb−Snはんだを用いることを特
徴とする鉄族元素含有銅合金部材のはんだめっきけ方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27553389A JP2595730B2 (ja) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | 鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめっき方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27553389A JP2595730B2 (ja) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | 鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめっき方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03138093A JPH03138093A (ja) | 1991-06-12 |
| JP2595730B2 true JP2595730B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=17556774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27553389A Expired - Lifetime JP2595730B2 (ja) | 1989-10-23 | 1989-10-23 | 鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめっき方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2595730B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5003551B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2012-08-15 | 三菱マテリアル株式会社 | ペースト用Ｐｂ−Ｓｎはんだ合金粉末およびＰｂ−Ｓｎはんだ合金ボール |
| JP4710035B2 (ja) * | 2009-01-29 | 2011-06-29 | 三京ダイヤモンド工業株式会社 | 集じんカバー |
-
1989
- 1989-10-23 JP JP27553389A patent/JP2595730B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03138093A (ja) | 1991-06-12 |
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