JP2867528B2 - 無フラックスはんだ付け方法 - Google Patents

無フラックスはんだ付け方法

Info

Publication number
JP2867528B2
JP2867528B2 JP2011837A JP1183790A JP2867528B2 JP 2867528 B2 JP2867528 B2 JP 2867528B2 JP 2011837 A JP2011837 A JP 2011837A JP 1183790 A JP1183790 A JP 1183790A JP 2867528 B2 JP2867528 B2 JP 2867528B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
joint
wettability
soldering
glass pedestal
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011837A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03218950A (ja
Inventor
孝夫 米山
克博 井土
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso 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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2011837A priority Critical patent/JP2867528B2/ja
Publication of JPH03218950A publication Critical patent/JPH03218950A/ja
Priority to US07/915,623 priority patent/US5289964A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2867528B2 publication Critical patent/JP2867528B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/004Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of a metal of the iron group
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/012Soldering with the use of hot gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0233Sheets, foils

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、例えば圧力センサ・ユニット等のよう
に、高度の気密性が要求される微小なはんだ接合部をフ
ラックスを用いないで接合する無フラックスはんだ付け
方法に関する。
[従来の技術] 例えば、圧力センサ・ユニットのはんだ接合部分は、
接合部寸法約0.5mmと微小寸法であり、且つ例えば漏れ
量1×10-11atm・cc/s以下の高度の気密性が要求されて
いる。したがって、従来においてははんだ濡れ性を良好
にするため、はんだ接合面にフラックスを塗布してはん
だ付けを行っている。
しかし、フラックスを介在させて加熱すると、このフ
ラックスからガスが発生し、このガスがはんだ付け部分
に残留するようになる。このはんだ付け部分に残留する
ガスは、ボイドとなってはんだ付け部分に残り、このボ
イドが接合部分の気密不良の大きな原因となる。したが
って、特に接合部分が微小寸法である場合には、その接
合部の気密性を向上させることが困難となる。また、は
んだ付け後にフラックス残渣を洗浄する必要があり、は
んだ付け工程数を増やすことになる。
[発明が解決しようとする課題] この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、特
に微小接合部分における気密性が効果的に向上させられ
るようにフラックスを使用することなく、例えばはんだ
濡れ性の良好な金属部材と、はんだ濡れ性の良好でない
部材との接合等が効果的に行われ、圧力センサ・ユニッ
トの組み立て等が高度の気密性を持って簡単に行われる
ようにする無フラックスはんだ付け方法を提供しようと
するものである。
[課題を解決するための手段] この発明に係る無フラックスはんだ付け方法にあって
は、接合面がはんだ濡れ性の良好な第1の部材と、接合
面が第1の部材ほどはんだ濡れ性の良好でない第2の部
材とを、相互間にはんだ箔を挟んで、前記第1の部材が
上側に、第2の部材が下側に位置するように、接合面を
対向して組み付け設定し、還元雰囲気中で加熱するよう
にする。
[作用] この様な無フラックスはんだ付け方法によれば、はん
だ濡れ性の良好な接合面が上側に位置し、はんだ濡れ性
の良くない接合面が下側に位置されるものであるため、
はんだ濡れ性の良くない接合面に荷重さらにはんだ自重
が作用するようになり、例えばガラス材料でなる第2の
部材の接合面のはんだ濡れ性が促進される。したがっ
て、はんだ濡れ性の良好な第1の部材の接合面との相互
のはんだ濡れ性のアンバランスが解消され、接合部全体
のはんだ濡れ性が改善されたと同等の結果が得られる。
さらに気泡が発生しても、これが効果的に排出されるよ
うになる。
[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。この実施例にあっては、接合面寸法が微小であり、
且つ接合部の高気密性が要求される圧力センサ・ユニッ
トを組み立てる場合を示しているもので、第1図はその
はんだ付け時の構成を示している。
圧力センサは、金属製のステム11と半導体等によって
構成されたセンサ本体12を取り付けるガラス台座13とを
接合することにより組み立てられる。ここで、ステム11
にはその中心軸部分に圧力導入通路111が形成されてお
り、またガラス台座13には、その中心軸部分にセンサ本
体12部に至る圧力導入口131が形成されており、この圧
力導入通路111と圧力導入口131とは同軸的に連通して接
続されるようにする。そして、圧力導入通路111に導入
される被測定圧力が、センサ本体12に作用するようにし
ている。
この様なステム11とガラス台座13を接合するに際して
は、第1図で示されるように治具14に対して、センサ本
体12を取り付けたガラス台座13を固定設定する。この場
合、センサ本体12部を下側に設定し、ガラス台座13の圧
力導入口131が上側に開口設定されるようにしているも
ので、このガラス台座13の圧力導入口131の開口する端
面に、ステム11が接合されるようになる。
この様に治具14にガラス台座13が設定された状態で、
このガラス台座13の上側端面にはんだ箔15を載置し、こ
のはんだ泊15上にステム11を載置するもので、この状態
で、ステム11とガラス台座13との組み立て構造が、治具
14によって固定設定されるようになる。
この様に治具14によって、ステム11とガラス台座13と
の組み立て構造が設定されたならば、これを例えばH2/
(H2+N2)=30〜50%の還元雰囲気中で加熱する。
ここで、ガラス台座に対してステムをはんだ付けする
場合には、一般的にはステムを下側に置き、その上に、
はんだ箔等を介してガラス台座を設置し、これを加熱す
ることによってこの両者を接合するようにしているもの
で、この様な従来の手法によりフラックスを用いない場
合には、はんだ濡れ性が不充分であり、高度の気密性確
保ができない。
第2図および第3図は、はんだ付けを行う以前のステ
ム11の接合面、およびガラス台座13の接合面における表
面酸化膜のオージェ分析による調査結果を示している。
この図でそれぞれ(A)図は表面構造を示し、(B)図
は調査結果を検出強度と分析深さとの関係で示してい
る。
すなわち、ステム11の接合面には酸化膜が検出されな
いのに対して、ガラス台座13の接合面には約10〜15Åの
厚さの酸化膜が存在し、はんだ漏れ性がステム11の接合
面に比較して僅かに劣る。
第4図ははんだ濡れのモデル実験を説明するためのも
ので、(A)図は第1図で示した状態で組み付けた場合
示し、(B)図は従来の手法で接合した場合を示してい
る。そして、このいずれの場合も、上下の部材の接合面
の間にはんだ箔を挿入し、H2/(H2+N2)=30%の還元
雰囲気中で加熱した。この加熱に際しては、はんだ接合
面に作用する荷重を変化させ、ガラス台座面のはんだ濡
れ状態を調査した。ここで、図に示すγ=(dyn/cm)は
各はんだ接合面における表面張力であり、このγの値の
大きい方がはんだ濡れ性が良好である。
そして、この第4図の(A)および(B)で示した各
モデルにおいて、はんだ付け接合面を引き剥がし、顕微
鏡で観察した結果を第5図および第6図に示す。第5図
および第6図において、それぞれ曲線Aは第4図の
(A)に示した実施例による方法によってはんだ付けし
た場合であり、曲線Bは第4図(B)で示した従来手法
によってはんだ付けした場合の結果を示している。
すなわち、この調査結果から明らかなように、実施例
の手法(A)ではんだ付けした場合には、従来手法
(B)による場合よりもボイド面積が著しく小さくな
り、またはんだ濡れ面積(はんだの広がりの外周で囲ま
れた部分の面積)が大きく、良好なはんだ濡れ性が得ら
れることが確認された。
例えばステムのような第1の部材とガラス台座のよう
な第2の部材とを、間にはんだ箔を挟んで上下に重ねて
設定した場合、下側の部材の接合面の濡れ性が上側の部
材の濡れ性に比較して僅かに劣る状態にあったとして
も、下側の接合面には、上側の部材からの荷重、さらに
はんだの自重等による重力が作用し、この下側の部材の
接合面の濡れ性が促進される。したがって、接合部全体
としてのはんだ濡れ性が改善されたことになるもので、
第4図の(A)で示したように、はんだ濡れ性の劣るガ
ラス台座を下側に設定した場合には、このガラス台座の
接合面のはんだ濡れ性が改善されることになって、第5
図および第6図で示したような結果が得られたものであ
る。
次に実施例で示したような方法で、ステム11とガラス
台座13とをはんだ接合して圧力センサ・ユニットを組み
立てた実機によって、気密性を調査したところ、気密性
はラジフロ検査により、漏れ量1×10-11atm・cc/s以下
の良品であることが確認された。
第7図は接合面に作用する荷重と気密性良品率との関
係を示したもので、Aは実施例で示した方法による場
合、Bは従来手法による場合を示す(接合寸法0.8mm、
雰囲気H2濃度30%のとき)。この特性から明らかなよう
に、荷重を増すことによって、はんだを押し流す効果が
増大し、はんだ濡れ性が改善されて、接合部の気密性が
良好になる傾向にある。しかし、荷重を3gf/個(荷重負
荷面積は約9mm2/個)以上に増加させると、はんだ層の
厚さが薄くなり実用上好ましくない。
また、同一荷重が作用する場合でも、実施例の方法に
よる場合には、はんだ濡れ性が改善され、このため接合
部において良好な気密性が得られることを確認した。
さらに第8図ははんだ接合部寸法と気密性良品率との
関係を、Aで示す実施例の場合と、Bで示す従来手法に
よる場合とを対比して示した(荷重0.07gf/個、雰囲気H
2濃度30%のにとき)。気密性を向上させる手段とし
て、一般的にはんだ接合部の面積を増大させることが考
えられる。しかし、製品に求められる制約上、はんだ接
合部面積を増大させるにも限界があり、例えば1mm以下
の微小な接合部においては、実施例で示した手法による
はんだ付け方法によれば、良好な気密性が得られること
を確認した。
第9図ははんだ付け時の雰囲気におけるH2の濃度と気
密性良品率との関係を示している。この例では、接合面
に作用する荷重は0.07gf/個であり、接合部寸法は0.8mm
である。すなわち、H2の濃度を上げれば、はんだ濡れ性
が向上する傾向にあるが、同一雰囲気の同一H2濃度の場
合には、Aで示す実施例方法の場合、Bで示す従来手法
に比較して良好な気密性が得られることが確認された。
第10図は従来方式と実施例で示した方法とを対比して
示したものである。
二つの接合面の間にはんだ箔を介在させ、これを加熱
することによってはんだを溶解し、このはんだが流れる
際に作用する力を考えると、下側の接合面の方が、はん
だの自重の分だけ、はんだの広がりの推進力が増す。ま
た、上下に設定される部材の接合面の間に、はんだ濡れ
性の差が存在した場合、その影響も加わるようになる。
すなわち、従来の手法による場合のように、上側には
んだ濡れ性の劣るガラス台座が設定され、下側にはんだ
濡れ性の良好なステムを設定した場合、下側に位置する
ステムの接合面は、上側のガラス台座の接合面より濡れ
性が良好である上に、さらにこのステムの接合面にはん
だの自重による押し流し効果が加わり、この面の濡れ性
推進力が大きくなる。したがって、上下に設定されるガ
ラス台座とステムのそれぞれ接合面のはんだ濡れ性のア
ンバランスがさらに助長される結果となり、接合部全体
としては、はんだ濡れ性が良くならない。
さらにこの状態ではんだ内部に気泡が取り込まれた場
合を考えると、下側の面に存在する気泡は、はんだ濡れ
の進行と共に浮力によって上昇し易くなるが、上側の接
合面にある気泡は、その面のはんだ濡れが劣る上に、浮
力によって上側の接合面に押し付けられ、残留し易い状
態とされる。すなわち、第4図の(B)で示したよう
に、上側のガラス台座の接合面に気泡が残留する。
しかし、実施例で示したようにガラス台座13を下側に
設定し、上側にステム11を位置させるようにしてはんだ
付け作業を行った場合には、はんだ濡れ性の劣るガラス
台座13が下側に位置するため、このガラス台座13の接合
面のはんだ濡れ性が、はんだ自重によって促進され、そ
の結果上下の接合面のはんだ濡れのアンバランスが解消
される。そして、接合部全体としてのはんだ濡れ性が改
善されることになる。
また、気泡が取り込まれた状態となっても、下側のガ
ラス台座13の接合面のはんだ濡れ性が改善されるため、
気泡は浮力によって下側の接合面から離れ易くなり、気
泡が離脱した跡には、はんだが回り込むようになる。ま
た、上側の気泡は、この面のはんだ濡れ性が良好である
ため、全体のはんだの流れと共に外部に押し出され易く
なる。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、微小な接合面を還元
雰囲気中で加熱し、無フラックスではんだ付けする際
に、良好な接合特性が得られるものであり、微小な寸法
で高気密性、および高接合強度が要求される場合のはん
だ付けに際して、効果的に適用可能であり、例えば圧力
センサを組み立てる際に効果的に適用できるものであ
る。また無フラックスにより、はんだ付け後のフラック
ス残渣の洗浄工程を廃止でき、脱フロン等の環境保全に
も効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係るはんだ付け方法を実
現するための構成を示す図、第2図および第3図はそれ
ぞれ部材の接合面の表面酸化膜厚を調査結果を示す図、
第4図ははんだ濡れモデル実験の説明図、第5図および
第6図はそれぞれはんだ接合面に負荷される荷重に対す
るボイド面積およびはんだ濡れ面積の関係を示す図、第
7図は上記荷重と気密性良品率との関係を示す図、第8
図ははんだ接合部寸法と気密性良品率との関係を示す
図、第9図ははんだ付け時の雰囲気と気密良品率との関
係を示す図、第10図は従来手法とこの発明の方法とを対
比して説明するための図である。 11……ステム、12……センサ本体、13……ガラス台座、
14……治具、15……はんだ箔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C03C 27/04 B23K 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】はんだ接合面がはんだ濡れ性が優れた状態
    に設定される第1の部材と、はんだ接合面が第1の部材
    よりはんだ濡れ性が劣る状態とされる第2の部材とをは
    んた付けするに際して、 相互間にはんだ箔を介在して、それぞれ接合面が対向設
    定されるようにし、前記第1の部材を上側に、第2の部
    材を下側に位置して組み付け設定する手段と、 この手段で組み付け設定された前記第1および第2の部
    材を、還元雰囲気中で加熱する手段とを具備し、 この加熱手段によって、前記はんだ箔が溶解されるよう
    にしたことを特徴とする無フラックス半田付け方法。
JP2011837A 1990-01-23 1990-01-23 無フラックスはんだ付け方法 Expired - Fee Related JP2867528B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011837A JP2867528B2 (ja) 1990-01-23 1990-01-23 無フラックスはんだ付け方法
US07/915,623 US5289964A (en) 1990-01-23 1992-07-21 Fluxless soldering process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011837A JP2867528B2 (ja) 1990-01-23 1990-01-23 無フラックスはんだ付け方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03218950A JPH03218950A (ja) 1991-09-26
JP2867528B2 true JP2867528B2 (ja) 1999-03-08

Family

ID=11788851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011837A Expired - Fee Related JP2867528B2 (ja) 1990-01-23 1990-01-23 無フラックスはんだ付け方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5289964A (ja)
JP (1) JP2867528B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2867528B2 (ja) * 1990-01-23 1999-03-08 株式会社デンソー 無フラックスはんだ付け方法
EP0630868B1 (en) * 1992-12-09 1997-03-05 Nippondenso Co., Ltd. Fluxless soldering method
JP3372548B2 (ja) * 1992-12-10 2003-02-04 株式会社豊田中央研究所 半田接合用表面処理構造体及びそれを用いた無フラックス半田付方法
US5575799A (en) * 1995-03-30 1996-11-19 United States Surgical Corporation Articulating surgical apparatus
US5699159A (en) * 1996-04-26 1997-12-16 Jatom Systems Incorporated Loadmeter employing birefringence to measure mechanical loads and stresses

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2330062A (en) * 1941-09-24 1943-09-21 Westinghouse Electric & Mfg Co Silver-copper solder alloy
US2897583A (en) * 1956-10-15 1959-08-04 Networks Electronic Corp Method of fusing metal to glass articles
US3487536A (en) * 1966-02-24 1970-01-06 Teledyne Inc Method of forming a high temperature ceramic-to-metal seal
JPS5519864A (en) * 1978-07-28 1980-02-12 Hitachi Ltd Semiconductor distortion gauge type pressure sensor and manufacture thereof
US4291815B1 (en) * 1980-02-19 1998-09-29 Semiconductor Packaging Materi Ceramic lid assembly for hermetic sealing of a semiconductor chip
JPS57161528A (en) * 1981-03-30 1982-10-05 Mitsubishi Electric Corp Pressure to electricity converter
JPS62148828A (ja) * 1985-12-24 1987-07-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体圧力センサ
JPS63126689A (ja) * 1986-11-18 1988-05-30 Oki Electric Ind Co Ltd フラツクスレス半田付け方法
DE68907033T2 (de) * 1988-12-23 1993-12-02 Ibm Löten und Verbinden von Halbleiterkontakten.
US5048744A (en) * 1988-12-23 1991-09-17 International Business Machines Corporation Palladium enhanced fluxless soldering and bonding of semiconductor device contacts
JP2867528B2 (ja) * 1990-01-23 1999-03-08 株式会社デンソー 無フラックスはんだ付け方法
US5121871A (en) * 1990-04-20 1992-06-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Solder extrusion pressure bonding process and bonded products produced thereby

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03218950A (ja) 1991-09-26
US5289964A (en) 1994-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2867528B2 (ja) 無フラックスはんだ付け方法
JP3176629B2 (ja) ろう付け方法
JPH1126922A (ja) チップ実装方法
WO1994013595A1 (en) Fluxless soldering method
JPH0312942A (ja) 半導体装置の封止方法および半導体チップ
JP3391123B2 (ja) センサ装置のパッケージ方法
JPH0316159A (ja) 電子装置
JP3520410B2 (ja) 電子部品の実装方法
JPH04162641A (ja) レーザボンディング法
JP3252475B2 (ja) ワイヤボンディング方法
US6757946B2 (en) Wire bonding method
JPS60247385A (ja) 固体撮像素子のパツケ−ジ封止方法
JPS6046864A (ja) ろう付溶接方法
JPS63187638A (ja) 半導体チツプ接続方法
JPS5852682Y2 (ja) リフロ−ボンデイングチツプ
JPH0219970Y2 (ja)
JPH03142940A (ja) ワイヤボンディング方法
JPH1187777A (ja) Led半導体装置の実装方法
JPH06126471A (ja) 抵抗拡散接合方法
Roberts Method of Solder Bonding
JPS5893564A (ja) アルミニウム熱交換器のろう付方法
Jeandrau Methods of Estimating Adhesive Bonded Assemblies
JPS63188471A (ja) はんだ枠付きキヤツプ
JPH0855926A (ja) 集積回路パッケージおよびその実装方法
JPS61242048A (ja) 半導体パツケ−ジ用窓枠状ろう材付封着板

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091225

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees