JP2682326B2 - チップ部品用のソルダーペーストとはんだ付け方法 - Google Patents
チップ部品用のソルダーペーストとはんだ付け方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
をプリント基板にはんだ付けするソルダーペーストとそ
れを利用したはんだ付け方法に関する。
特にチップ抵抗やチップコンデンサー等は、長さが1m
m、幅が0.5mmというように非常に微細なものにな
ってきている。このように微細なチップ部品(以下、単
にチップ部品という)をSn−Pb共晶のソルダーペー
ストではんだ付けするとチップ部品の一方の電極がプリ
ント基板のはんだ付け部から離れて立ち上がるという所
謂「チップ立ち」を起こすことがあった。
溶融した時に、はんだの強い表面張力が作用するためで
ある。つまりチップ部品の両端に塗布したソルダーペー
ストが溶融する時に、この両端のソルダーペーストが同
時に溶融すれば両方の表面張力のバランスがとれてチッ
プ立ちは起こらないが、どちらか一方が先に溶融してし
まうと先に溶融した方の表面張力でチップ部品の上部が
引っ張られてチップ立ちを起こしてしまうものである。
この両端のソルダーペーストの溶融する時間差は、1/
10秒という極僅かな時間差でもバランスがとれずチッ
プ立ちが起きてしてしまう。
大きな電子部品は、プリント基板の電子部品搭載部に予
め接着剤を塗布しておき、該接着剤で電子部品を仮固定
してからソルダーペーストを溶融するようにする方法が
とられている。幅の狭いチップ部品でも接着剤で仮固定
して、はんだ付けすればチップ立ちは起こらないが、チ
ップ部品のように小さな部品に接着剤を使用すると、接
着剤がチップ部品の電極にまで付着して電極とプリント
基板の導電性を害してしまうばかりでなく、幅の狭いチ
ップ部品に対して微量の接着剤を正確な位置に塗布する
ことはできないため、チップ部品のはんだ付けには接着
剤が使用できなかった。
ペーストで解決することが試みられてきた。それは溶融
温度の異なる2種類の粉末はんだを混ぜ合わせたソルダ
ーペーストを使用してはんだ付けする方法である。(参
照:特開昭63−154288号)
したソルダーペースト(以下、混合ソルダーペーストと
いう)は、純Sn粉末(液相線温度232℃)と95P
b−Sn粉末(液相線温度315℃)をそれぞれ59:
41に混合したもので、これらが完全に溶融すると63
Sn−Pbの共晶組成となるようになっている。
nはんだの液相線温度(315℃)以上に加熱しなくと
も、共晶温度(183℃)よりも少し高い温度に加熱す
るだけで少し時間はかかるが完全に溶融してはんだ付け
ができるものである。これは低い加熱温度でも2種の粉
末はんだが接触していると、粉末はんだ間に分子の拡散
現象が起きて部分的に溶けるためである。このようにし
て部分的に溶けたはんだは自由度が高くなるため、他の
粉末はんだとさらに拡散現象を起こしやすくなり、それ
が波及的に広がって全ての粉末はんだが溶融するように
なる。
−Pbの2成分であることからPb中にSnを固溶した
α相とSn中にPbを固溶したβ相が混在した半溶融状
態となっている。半溶融状態のはんだは、完全に溶融し
た液体の金属よりも表面張力が弱いため、混合ソルダー
ペーストを用いたチップ部品のはんだ付けでは、ソルダ
ーペーストの溶融時、チップ部品両端のはんだの表面張
力が弱くなっている。従って、混合ソルダーペースト
は、多少両端間に溶融時間の差があってもチップ部品を
立ち上がらせにくくなるものである。
ルダーペーストは、2種の粉末はんだを混合する時に、
攪拌機で如何に長時間攪拌しても局部的に不均一な部分
ができ、溶融後の組成が当初目的とした共晶組成と違っ
てきて、液相線温度が高くなってしまうことがあった。
はんだの液相線温度が高くなってしまうと、所定のはん
だ付け温度では、はんだがプリント基板に完全に濡れる
ことができず、はんだ付け不良の原因となってしまうも
のである。
にもかかわらず、ソルダーペーストの溶融時にチップ部
品両端の表面張力を弱くしてチップ立ちが起こらないよ
うにしたチップ部品用ソルダーペーストとそれを利用し
たはんだ付け方法を提供することにある。
ーペーストのようにチップ部品両端のソルダーペースト
が溶融する時に、はんだの表面張力を弱くすることにつ
いて鋭意研究を重ねた結果、一般に多くのはんだは加熱
時に一挙に溶融するものであるが、この一挙に溶融する
前に、始めに少し溶ける性質を有するはんだ合金を用い
ると、始めに溶けた部分は表面張力が弱いことに着目し
て本発明を完成させた。
しかも示差熱分析における熱吸収のピークが溶け始めに
現れ、その後大部分が溶ける時に再度ピークが現れるは
んだ合金を粉末にし、該粉末と液状またはペースト状の
フラックスとを混和して得た、チップ立ち防止用のソル
ダーペーストである。また、別の面からは、液相線温度
が230℃以下で、しかも示差熱分析における熱吸収の
ピークが溶け始めに現れ、その後大部分が溶ける時に再
度ピークが現れるはんだ合金を粉末にし、該粉末と液状
またはペースト状のフラックスとを混和して得たソルダ
ーペーストでチップ部品のはんだ付けを行うことを特徴
とする、チップ立ち防止方法である。
が230℃以下でなければならない。なぜならば、液相
線温度が230℃を越えてしまうと、はんだ付け温度が
少なくとも250℃以上の高温となってしまい、電子部
品やプリント基板に熱損傷を与えてしまう恐れがでてく
るからである。
析において、溶け始める時に部分的に少し溶けるという
熱吸収のピークが有り、その後に大部分のはんだが溶け
る熱吸収のピークがあるようなものである。
んだを加熱して溶融させた時の示差熱分析のグラフであ
り、図5は63Sn−Pbはんだ、図6は70Sn−P
bはんだの同示差熱分析のグラフである。
る。63Sn−Pbの共晶はんだを固体の状態から加熱
していくと、図5の示差熱分析のグラフに示すように、
183℃で大きなピークが現れ、ここではんだが一挙に
溶けてしまう。
こると、チップ部品の周囲に大きな電子部品が搭載され
ていて、その方に熱が奪われたり、リフロー炉からの熱
が均等に伝わらなくてチップ部品の両端のはんだ付け部
ではんだの溶ける時間に違いが出てくることがある。つ
まりチップ部品の一方のはんだ付け部に塗布したソルダ
ーペーストが先に溶けてしまうという時間的なアンバラ
ンスが生じる。すると一挙に溶けたはんだは表面張力が
強いため、チップ部品を引っ張って未だ溶けていない方
のはんだ付け部を立ち上がらせてしまうものである。
していくと図6に示すような示差熱分析のグラフとな
る。このグラフから分かるように固体から加熱していく
と、始めに共晶はんだと同様に183℃で大きなピーク
が現れ、その後小さな熱吸収の状態が続き、192℃で
それが終了して全部が溶解し終わる。このはんだは、溶
け始めに大部分のはんだが溶け、このなかに錫中に鉛を
固溶したβ固溶体が存在した状態が続き、192℃でβ
固溶体が完全に溶けるものである。
い、β固溶体が液体となった中に僅かに存在しているに
すぎないため、表面張力は完全に溶けたはんだと殆ど同
じように強い。従って、このはんだでチップ部品のはん
だ付けを行うと、前述の共晶はんだと同様にチップ立ち
を起こさせてしまうものである。
んだの示唆熱分析のグラフでは、178℃で小さなピー
クが現れ、その後、熱吸収の少ない状態が続き、216
℃で大きなピークが現れて、218℃で完全に溶け終わ
る。このはんだは、固体から加熱していくと、溶け始め
で全体が少し溶けた状態となり、その後、少し時間が経
過してから大部分が急に溶けるものである。
部品のはんだ付けに使用すると、溶け始めの小さなピー
クで全体が少し溶けた状態になった時に、はんだがチッ
プ部品のはんだ付け部に濡れる。この中には金属間化合
物や固溶体のように固体分が多く含まれているため、こ
の状態では表面張力は弱い。しかるに、このように表面
張力の弱い状態で、チップ部品の一方のはんだ付け部が
先に濡れても表面張力が弱いため、チップ立ちは起こら
ない。そして、もう一方も表面張力の弱い液体で濡れる
ようになる。
は全体が溶ける。この時も一方のはんだ付け部の方が先
に完全に溶けて表面張力が他方のはんだ付け部よりも大
きくなるが、他方のはんだ付け部は既に固体分の多いは
んだで濡れており、この固体分の多いはんだでも多少の
表面張力を有しているため、完全に溶けて表面張力の強
くなったはんだがこれを離してチップ立ちを起こさせる
ことはできない。
ピークが現れ、その後に再度ピークが現れるはんだ合金
としては、前述図1のSn−Pb−Ag系(Sn−3A
g−1Cu−4Pb;液相線温度218℃)、図2のS
n−Zn−Ag系(Sn−10Zn−4Pb;液相線温
度216℃)、図3、4のSn−Pb−Ag系(Sn−
5Pb−1.2Ag;液相線温度223℃、Sn−10
Pb−1.2Ag;液相線温度218℃)等がある。
すような示差熱分析のグラフを描くことができるもので
あれば如何なるものでも使用できる。
−4Pbの粉末はんだが10重量%およびペースト状フ
ラックスが90重量%からなるソルダーペーストを用い
て、長さ1mm、幅0.5mmのチップコンデンサー1
0,000個を熱風式のリフロー炉ではんだ付けしたと
ころ、チップコンデンサーのチップ立ちは1個であっ
た。
の粉末はんだが10重量%およびペースト状フラックス
が90重量%からなるソルダーペーストを用いて、上記
のチップコンデンサー10,000個をはんだ付けした
ところ、712個のチップ立ちが発生していた。
のように、ソルダーペーストの局部的組成不均一による
溶融温度変化がないため加熱不足によるはんだ付け不良
を起こすことがないばかりか、微小なチップ部品に対し
ても決してチップ立ちを発生させないという信頼あるは
んだ付け部が得られるものである。
−1Cu−4Pbはんだ合金の示差熱分析のグラフであ
る。
n−4Pbはんだ合金の示差熱分析のグラフである。
−1.2Agはんだ合金の示差熱分析のグラフである。
b−1.2Agはんだ合金の示差熱分析のグラフであ
る。
b共晶合金の示差熱分析のグラフである。
b共晶合金の示差熱分析のグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 液相線温度が230℃以下で、しかも示
差熱分析における熱吸収のピークが溶け始めに現れ、そ
の後大部分が溶ける時に再度ピークが現れるはんだ合金
を粉末にし、該粉末と液状またはペースト状のフラック
スとを混和して得た、チップ立ち防止用のソルダーペー
スト。 - 【請求項2】 液相線温度が230℃以下で、しかも示
差熱分析における熱吸収のピークが溶け始めに現れ、そ
の後大部分が溶ける時に再度ピークが現れるはんだ合金
を粉末にし、該粉末と液状またはペースト状のフラック
スとを混和して得たソルダーペーストでチップ部品のは
んだ付けを行うことを特徴とする、チップ立ち防止方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4056065A JP2682326B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | チップ部品用のソルダーペーストとはんだ付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4056065A JP2682326B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | チップ部品用のソルダーペーストとはんだ付け方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05212580A JPH05212580A (ja) | 1993-08-24 |
JP2682326B2 true JP2682326B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=13016686
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4056065A Expired - Lifetime JP2682326B2 (ja) | 1992-02-07 | 1992-02-07 | チップ部品用のソルダーペーストとはんだ付け方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2682326B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1007803B (it) * | 1974-04-09 | 1976-10-30 | Montedison Spa | Composizioni polimeriche plastifi cate a base di polimeri del cloru ro di vinile con buone caratteri stiche fisico meccaniche e con ec cellenti caratteristiche di isola mento elettrico anche a temperatu ra elevata |
FR2282319A1 (fr) * | 1974-08-19 | 1976-03-19 | Multicore Solders Ltd | Composition de soudage a flux et procede de soudure |
JPS5690948A (en) * | 1979-12-22 | 1981-07-23 | Nisshin Steel Co Ltd | Solder alloy material for joining stainless steel pipe |
US4351180A (en) * | 1980-06-30 | 1982-09-28 | The National Machinery Company | Workpiece turning transfer |
-
1992
- 1992-02-07 JP JP4056065A patent/JP2682326B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05212580A (ja) | 1993-08-24 |
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