JP3514670B2

JP3514670B2 - 半田付け方法

Info

Publication number: JP3514670B2
Application number: JP21444599A
Authority: JP
Inventors: 益雄古志; 賢一郎轟木; 浩晃中山; 忠彦杉本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-07-29
Filing date: 1999-07-29
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2019-07-29
Also published as: JP2001044615A; KR20010015469A; CN1282643A; US6334570B1; KR100602884B1; CN1140373C

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】プリント配線板への部品の半
田付け方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板の実装面へ部品を半田付
けして実装する際には、不ぬれ（ Non-wetting）の防止
を目的として、部品に予め予備半田を施し、この予備半
田された部品を実装個所の前記実装面に近接または当接
させた状態で溶融した半田をこの個所に供給して本半田
付けしている。この場合の予備半田の成分は、本半田と
同じである。

【０００３】また、特開平７−２５４７８０号公報など
には、接合強度の向上を目的として、例えば図６（ａ）
に示すようにプリント配線板１のＣｕの実装面２を、共
晶半田よりも錫含有率の小さな高温半田（Ｓｎ−Ｐｂ）
で予備半田３を施し、次に図６（ｂ）に示すようにこの
予備半田面に共晶半田４を付けて、この共晶半田４に温
風を吹き付けるリフロー処理を施し、図６（ｃ）に示す
ように共晶半田４が溶融しチップ部品５の電極５ａの周
りに固まってチップ部品５を本半田付けする技術が記載
されている。

【０００４】図６のように予備半田３を行うと、共晶半
田４のＣｕの実装面２へのぬれ（ wetting）に比べて共
晶半田４の予備半田３へのぬれが良好で、予備半田した
場合の接合界面の方が予備半田しなかった場合よりも強
固に接合できる。図６（ｃ）では強固な接合界面を符号
Ｊ１で表している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すような構成では接合強度の幾らかの向上を実現でき
るが、より強固な接合強度を要求されているのが現状で
ある。特に、家電リサイクルの観点から、家庭電化製品
に使用する半田材料として注目されている鉛フリー半田
による半田付けにおいても、強固な接合強度を要求され
ている。

【０００６】本発明は、従来よりも強固な接合強度が得
られる半田付け方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の半田付け方法
は、実装面に予備半田して部品を半田付けするに際し、
予備半田としては、部品を半田付けする本半田に比べて
高融点で、実装面の成分ならびに本半田成分の少なくと
も一部の成分を含有したものを使用し、この予備半田さ
れた後の面に部品を本半田で半田付けすることを特徴と
する。

【０００８】また、前記の実装面がＣｕ、本半田成分が
（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ），（Ｓｎ−Ａｇ系＋添加
物），（Ｓｎ−Ｚｎ系＋添加物），（Ｓｎ−Ｂｉ系＋添
加物），（Ｓｎ−Ｉｎ系＋添加物）の何れか、予備半田
成分をＳｎ−Ｃｕとしたことを特徴とする。また、部品
に予備半田して実装面に半田付けするに際し、予備半田
としては、部品を半田付けする本半田成分に比べて高融
点で、部品の半田付け部の成分ならびに本半田成分の少
なくとも一部の成分を含有したものを使用し、この予備
半田された部品を本半田で実装面に半田付けすることを
特徴とする。

【０００９】また、前記部品の半田付け部の成分がＣ
ｕ、本半田成分が（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ），（Ｓｎ
−Ａｇ系＋添加物），（Ｓｎ−Ｚｎ系＋添加物），（Ｓ
ｎ−Ｂｉ系＋添加物），（Ｓｎ−Ｉｎ系＋添加物）の何
れかで、予備半田成分をＳｎ−Ｃｕとしたことを特徴と
する。また、実装面に部品を半田付けするに際し、Ｃｕ
の実装面をＳｎ−Ｃｕで予備半田し、部品のＣｕの半田
付け部をＳｎ−Ｃｕで予備半田し、予備半田された部品
を予備半田された実装面に（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂ
ｉ），（Ｓｎ−Ａｇ系＋添加物），（Ｓｎ−Ｚｎ系＋添
加物），（Ｓｎ−Ｂｉ系＋添加物），（Ｓｎ−Ｉｎ系＋
添加物）の何れかの本半田で半田付けすることを特徴と
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の半田付け方法を具
体的な実施の形態に基づいて説明する。（実施の形態１）図１と図２は（実施の形態１）を示
す。図６に示した従来例と同じようにプリント配線板１
にチップ部品５を実装するに際し、図１（ａ）ではＣｕ
の実装面２にＳｎ−Ｃｕを主成分とした予備半田６を施
す。膜厚は３〜５０μｍである。

【００１１】次に図１（ｂ）では、予備半田６の予備半
田面７の上に溶融したＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉの本半田
８を付け、実装すべきチップ部品５を本半田８に載置す
る。なお、予備半田６の融点は２２７℃で、本半田４ａ
の融点約２１７℃よりも高融点である。図１（ｂ）の状
態で本半田８に温風を吹き付けるリフロー処理を施し、
本半田８が冷えて固化した状態を図１（ｃ）示してい
る。図２は図１（ｃ）の拡大の模式図で、強固な接合界
面を符号Ｊ２，Ｊ３で表している。

【００１２】Ｃｕの実装面２とＳｎ−Ｃｕの予備半田６
との接合界面Ｊ２は、Ｃｕの実装面２に予備半田６の成
分の一部であるＣｕがなじんでＣｕがリッチなＳｎ−Ｃ
ｕで形成されて強固な接合強度が得られた。また、実装
面２の側がＣｕがリッチなＳｎ−Ｃｕで形成されたこと
によって予備半田６の本半田８の側はＳｎがリッチなＳ
ｎ−Ｃｕで形成されており、Ｓｎ−Ｃｕの予備半田６と
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉの本半田８の接合界面Ｊ３は、
本半田８の成分の一部であるＳｎが、ＳｎがリッチなＳ
ｎ−Ｃｕに馴染んで強固な接合強度が得られた。

【００１３】さらに詳しくは、本半田８には融点を下げ
るためにＢｉが添加されているが、図１（ｂ）から図１
（ｃ）に凝固する際には、本半田８の成分の一部である
ＳｎがリッチなＳｎ−Ｃｕの予備半田６に迅速に馴染ん
で予備半田面７を覆い、接合界面Ｊ３に前記Ｂｉが集中
して偏析することが無く、接合界面Ｊ３として強固な接
合強度が得られた。

【００１４】（比較例）図５は（比較例）を示す。この
比較例は、（実施の形態１）における予備半田を施さず
にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉの本半田８による半田付けを
実施した場合を示している。なお、本半田８の各成分の
個別の融点は、Ｓｎ＝２３２℃，Ａｇ＝９６２℃，Ｃｕ
＝１０８４℃，Ｂｉ＝２７１℃である。

【００１５】Ｃｕの実装面２に直接にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ
−Ｂｉの本半田８でチップ部品５をリフロー処理で半田
付けすると、本半田８が外側から冷えて凝固する際に
は、低融点のＢｉがＣｕの実装面２に集中して集まった
状態で固化する。このような半田付け状態においては、
粒子が大きくて脆いＢｉがＣｕの実装面２に集中するこ
とによって接合界面の接合強度が著しく低下する。

【００１６】（実施の形態２）図３と図４は（実施の形
態２）を示す。上記の（実施の形態１）ではチップ部品
５の電極５ａには予備半田されていなかったが、この
（実施の形態２）ではチップ部品５の電極５ａにも予備
半田されている。ここで電極５ａの母材または母材上に
施される材料はＣｕである。

【００１７】図３（ａ）に示すように、Ｃｕの実装面２
にＳｎ−Ｃｕを主成分とした予備半田６（膜厚３〜５０
μｍ）を施し、予備半田６の予備半田面７の上に溶融し
たＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉの本半田８を付ける。チップ
部品５のＣｕの電極５ａの表面にもＳｎ−Ｃｕで予備半
田９を施す。次に図３（ｂ）では、実装すべきチップ部
品５を本半田８に載置してリフロー処理する。

【００１８】この場合には、図４に示すように強固な接
合界面Ｊ２，Ｊ３が（実施の形態１）と同様に得られる
と共に、チップ部品の電極５ａと本半田８との接合界面
Ｊ４も同様の理由で強固なものが得られる。（実施の形態３）上記の各実施の形態では本半田８はＳ
ｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉであったが、融点が予備半田６の
融点よりも低いものであれば本半田成分が（Ｓｎ−Ａｇ
系＋添加物），（Ｓｎ−Ｚｎ系＋添加物），（Ｓｎ−Ｂ
ｉ系＋添加物），（Ｓｎ−Ｉｎ系＋添加物）などを使用
することもできる。

【００１９】（実施の形態４）上記の（実施の形態２）
（実施の形態３）ではプリント配線板１の実装面２とチ
ップ部品の電極５ａの両方に予備半田６，９が施されて
いたが、チップ部品の電極５ａだけに予備半田９を施し
た場合であっても、従来の半田付け方法に比べて接合強
度の向上を期待できる。

【００２０】なお、本発明は上記の説明ではチップ部品
に対する半田付けの説明を行ったが、半導体もしくは電
子部品の各々のリードまたは電極の半田付けに適用され
るものである。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明の半田付け方法によ
れば、実装面に予備半田して部品を半田付けするに際
し、予備半田としては、部品を半田付けする本半田に比
べて高融点で、実装面の成分ならびに本半田成分の少な
くとも一部の成分を含有したものを使用し、この予備半
田された後の面に部品を本半田で半田付けするので、予
備半田面と本半田との接合界面で強固な接合強度が得ら
れるだけでなく、実装面と予備半田との接合界面におい
ても強固な接合強度が得られる。

【００２２】また、実装面がＣｕ、本半田が（Ｓｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ−Ｂｉ），（Ｓｎ−Ａｇ系＋添加物），（Ｓｎ
−Ｚｎ系＋添加物），（Ｓｎ−Ｂｉ系＋添加物），（Ｓ
ｎ−Ｉｎ系＋添加物）の何れかで、予備半田をＳｎ−Ｃ
ｕとした場合には、鉛フリー半田による半田付けにおい
ても、強固な接合強度が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の（実施の形態１）の半田付け工程図

【図２】同実施の形態の拡大模式図

【図３】本発明の（実施の形態２）の半田付け工程図

【図４】同実施の形態の拡大模式図

【図５】本発明の実施の形態との比較例を示す拡大模式
図

【図６】従来の半田付け工程図

【符号の説明】

１プリント配線板２Ｃｕの実装面５チップ部品（実装すべき部品）５ａ部品の電極６，９Ｓｎ−Ｃｕの予備半田７予備半田面８Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉの本半田Ｊ２，Ｊ３強固な接合界面Ｊ４部品の電極と本半田との接合界面

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｂ２３Ｋ 35/26 ３１０Ｂ２３Ｋ 35/26 ３１０Ａ (72)発明者杉本忠彦大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開平６−169160（ＪＰ，Ａ) 特開平６−77286（ＪＰ，Ａ) 特開平７−254780（ＪＰ，Ａ) 米国特許5221038（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/34 B23K 1/00 - 35/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】実装面に予備半田して部品を半田付けする
に際し、予備半田としては、部品を半田付けする本半田に比べて
高融点で、実装面の成分ならびに本半田成分の少なくと
も一部の成分を含有したものを使用し、この予備半田された後の面に部品を本半田で半田付けす
る半田付け方法。
【請求項２】実装面がＣｕ、本半田成分が（Ｓｎ−Ａｇ
−Ｃｕ−Ｂｉ），（Ｓｎ−Ａｇ系＋添加物），（Ｓｎ−
Ｚｎ系＋添加物），（Ｓｎ−Ｂｉ系＋添加物），（Ｓｎ
−Ｉｎ系＋添加物）の何れかで、予備半田成分をＳｎ−
Ｃｕとした請求項１記載の半田付け方法。
【請求項３】部品に予備半田して実装面に半田付けする
に際し、予備半田としては、部品を半田付けする本半田成分に比
べて高融点で、部品の半田付け部の成分ならびに本半田
成分の少なくとも一部の成分を含有したものを使用し、この予備半田された部品を本半田で実装面に半田付けす
る半田付け方法。
【請求項４】部品の半田付け部の成分がＣｕ、本半田成
分が（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ），（Ｓｎ−Ａｇ系＋添
加物），（Ｓｎ−Ｚｎ系＋添加物），（Ｓｎ−Ｂｉ系＋
添加物），（Ｓｎ−Ｉｎ系＋添加物）の何れかで、予備
半田成分をＳｎ−Ｃｕとした請求項３記載の半田付け方
法。
【請求項５】実装面に部品を半田付けするに際し、Ｃｕの実装面をＳｎ−Ｃｕで予備半田し、部品のＣｕの半田付け部をＳｎ−Ｃｕで予備半田し、予備半田された部品を予備半田された実装面に（Ｓｎ−
Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ），（Ｓｎ−Ａｇ系＋添加物），（Ｓ
ｎ−Ｚｎ系＋添加物），（Ｓｎ−Ｂｉ系＋添加物），
（Ｓｎ−Ｉｎ系＋添加物）の何れかの本半田で半田付け
する半田付け方法。