JP3988295B2 - 糸状はんだとその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子部品をプリント配線板に実装するためのやに入りはんだに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型軽量化により、表面実装型電子部品のファインピッチ化、小型化が進み、プリント配線板製造時の不良は、半導体のリード間がつながるはんだブリッジが多くなっている。そのため、プリント配線板を良品とするため、はんだごてでフラックスを添加した糸状のやに入りはんだを用いてはんだブリッジを修正している。
【０００３】
このやに入りはんだは、図３に示すように、はんだ付け部の酸化膜を除去しはんだ濡れ性を向上させるためのフラックス３２が３重量％添加し残りがはんだ合金３１からなり、はんだ径の太いやに入りはんだを作製し、所定の太さになるまで圧延により細くして作製している。太さは修正する対象部品により異なり、半導体のリードピッチが狭くなるほど細いやに入りはんだが必要となる。また、接合部の信頼性、部品の耐熱性、はんだ溶融温度からはんだ合金の組成を選択して使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昨今の環境問題、特に鉛入りはんだ製品は、廃棄による環境への鉛汚染の問題が提起されてきており、鉛フリーはんだの検討がはじめられてきているが、上記した従来のやに入りはんだでは、径の細いやに入りはんだを製造することは困難である。
【０００５】
つまり、鉛フリーはんだの候補として検討されているはんだ組成は、ほとんどが現在使用のＳｎ−Ｐｂ合金より融点が高いため、修正時に熱量が必要となり、はんだごての新設、電子部品への熱衝撃等考えられる。そのため、低融点化するために例えばＢｉを添加することを検討されているが、Ｂｉを合金に添加すると融点は低下するが、機械的強度が増し伸びが低下するため、やに入りはんだを細く糸状に圧延することが難しく、リードピッチの細い半導体の修正には使用できないという問題を有していた。
【０００６】
また、Ｂｉ以外の低融点化が可能な合金でやに入りはんだ作製すると、例えばＩｎ等考えられているが、圧延は可能となるが、コストが高くなるという問題を有していた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のやに入りはんだは、断面が同心円状になっており、中心部の金属組成と外側の金属組成が異なり、２種類以上の金属層からなることを特徴とするものである。ここで、金属とは、単元素でも、また合金でもよい。
【０００８】
本発明によれば、中心部の金属でやに入りはんだを作製し糸状に細くした後、外側の金属を形成することにより、中心部の金属にはＢｉを添加しない鉛フリーはんだ合金でやに入りはんだを形成し、外側の金属にＢｉを添加した鉛フリーはんだを形成することが可能であり、はんだごてにより同心円状のやに入りはんだを溶融すると、中心部の金属と外側の金属で新しい組成の合金を形成し低い温度で溶融し、実装してある電子部品に対する熱衝撃の少ない信頼性の高いはんだ付けが可能であり、また、中心部のやに入りはんだの金属にはＢｉを添加していないので細い糸状のやに入りはんだを提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、糸状のやに入りはんだにおいて、同心円状の中心部にフラックスを有しその外側の層に第1の合金層を、さらにその外側の層には第２の合金層を配したことを特徴とするやに入りはんだであり、はんだごてで半導体リード部のはんだブリッジを修正する際、第１合金層の金属と第２合金層の金属が溶融し、混ざり合うことにより融点の低い合金を形成することにより、はんだ付け温度を低くし、半導体への熱衝撃を少なくするという作用を有し、また、第１合金層の金属を第２合金層の金属でカバーすることにより第１合金層の金属の酸化を防止することが可能となり、はんだ濡れ性を向上するという作用を有している。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、第１の合金層の溶融温度が第２の合金層の溶融温度より高いことを特徴とするやに入りはんだであり、第２合金層の金属を形成する際に、第１合金層の金属の方が第２合金層の金属より融点が高いので、第１合金層の金属と第２合金層の金属が混ざり合うことがなく、はんだ径およびはんだ組成が一定になるという作用を有している。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、第１の合金層となる金属でやに入りはんだを形成し、このやに入りはんだの外側にフラックスを塗布し、第２の合金層となる金属を溶融させた浴を通過させることにより形成することを特徴とするやに入りはんだの製造方法であり、伸びの劣る合金を含んだはんだの径を糸状に細いやに入りはんだを提供できるという作用を有している。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第一実施の形態例を示すやに入りはんだの断面図である。本発明は、糸状のやに入りはんだにおいて、同心円状の中心部にフラックスを有しその外側の層に第1の合金層を、さらにその外側の層には第２の合金層を配したことを特徴とするやに入りはんだであり、半導体のリード間のはんだブリッジをはんだごてにて修正する際に、第１合金層の金属と第２合金層の金属が溶融し混ざり合い、新しい組成の合金を形成することにより、溶融温度の低いはんだ付けが可能となる。また、大気中に放置すると第２合金層の金属で第１合金層の金属の酸化を防ぐためはんだ濡れ性をよくすることを特徴とするものである。
【００１３】
すなわち、図１に示すように、はんだ付け場所の酸化膜を除去し塗れ性をよくするためのフラックス３を添加した第１合金層であるＳｎ−Ｚｎ合金１からなる糸状のやに入りはんだを中心として、まわりに第２合金層であるＳｎ−Ｂｉ合金２を設け、同心円状やに入りはんだ４を形成している。
【００１４】
従来のやに入りはんだの形状で鉛フリーはんだを作ると、例えば、はんだ合金としてＳｎ−Ａｇ合金やＳｎ−Ｚｎ合金でフラックスを添加して形成すると、溶融温度がＳｎ−Ｐｂ合金より高いため、はんだ付け時に電子部品に熱衝撃が加わり信頼性の低いプリント配線板となる。また、低融点化のためにＢｉを添加すれば、合金の伸びが低下して圧延によりはんだ径を細く糸状にすることが不可能であり、太いやに入りはんだでは、リードピッチの狭い半導体のブリッジの修正には使用することができないという問題を有していた。さらに、酸化しやすいＳｎ−Ｚｎ合金では、大気中に放置するとＺｎが酸化し、はんだ濡れ性が劣化するという問題を有していた。
【００１５】
本発明のやに入りはんだでは、Ｂｉを添加しないＳｎ−Ｚｎ合金１でやに入りはんだを作製し、細く圧延した後Ｓｎ−Ｂｉ合金２を形成するので、細いやに入りはんだを作ることが可能である。また、中心部のＳｎ−Ｚｎ合金１と外側のＳｎ−Ｂｉ合金２は、はんだごてで溶融することにより、新しい合金Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉを形成し、低い温度ではんだ付けが可能とる。はんだ付け温度は、ＺｎとＢｉの添加量により決定され、Ｓｎ−Ｚｎ合金１に対してＳｎ−Ｂｉ合金２の形成量を変えることにより調整することが可能である。 さらに、ＺｎをＳｎ−Ｂｉ合金２でカバーしているので、大気中に放置してもＺｎの酸化を防止することが可能であり、はんだ濡れ性が劣化することはない。
【００１６】
尚、この実施例では、第１合金層としてＳｎ−Ｚｎ合金、第２合金層としてＳｎ−Ｂｉ合金で示しているが、他の金属、合金でも同等の効果を有している。
【００１７】
以上のように、同心円状やに入りはんだとすることにより、コストの安い低融点の鉛フリーやに入りはんだを形成することができ、電子部品に対して熱衝撃が少なく、濡れ性の高いはんだ付けが可能となり、信頼性の高いプリント配線板を提供することが可能である。
【００１８】
（実施の形態２）
図２は本発明の第二実施の形態例を示すやに入りはんだの製造方法の模式図である。 本発明のやに入りはんだの製造方法は、第１の合金層となる金属でやに入りはんだを形成し、このやに入りはんだの外側にフラックスを塗布し、第２の合金層となる金属を溶融させた浴を通過させることにより形成することを特徴とするやに入りはんだの製造方法であり、Ｂｉ等の伸びを低下する金属を添加しない第１合金層の金属でやに入りはんだを形成するので、従来のやに入りはんだ（例えばＳｎ−Ｐｂ合金）と同等に細く圧延することが可能であり、圧延したやに入りはんだの周りに低融点化する金属を含んだ第２合金層の金属で外側を形成するので、細い低融点の鉛フリーやに入りはんだを製造することを特徴とするものである。
【００１９】
すなわち、図２において、従来のやに入りはんだの製造方法で第１合金層であるＳｎ−Ｚｎ合金１１にフラックス１２を添加したやに入りはんだ１３を製造した後、圧延ローラー１４によりやに入りはんだ１３を目標の径まで細く圧延し、この細く圧延したやに入りはんだ１３を芯として第２合金層の外側に金属を形成して同心円状やに入りはんだを形成する。
【００２０】
形成する方法は、やに入りはんだ１３のまわりにフラックス塗布機１５によりディップ用フラックス１６を塗布し、はんだ浴１７にて溶融状態に保った第２合金層の溶融Ｓｎ−Ｂｉ合金１８を通過することにより、フラックス２１を添加したＳｎ−Ｚｎ合金２０のまわりにＳｎ−Ｂｉ合金１９を形成した同心円状やに入りはんだ２２を作製している。
【００２１】
従来のやに入りはんだの製造方法では、フラックスを添加した１種類の合金を圧延してやに入りはんだを製造していたため、この合金の機械的特性、特に伸びによりやに入りはんだの径の限界、使用できる合金の限界があるという問題を有していた。
【００２２】
本発明では、圧延可能な金属組成で細く糸状にしたやに入りはんだを製造した後、外側に、別の金属をディップングにより形成することができるので、金属の機械的特性にかかわらず、同心円状やに入りはんだの径は、中心部のやに入りはんだの径と外側に形成した金属の厚みにより制御することが可能である。
【００２３】
さらに、第１合金層の金属の溶融温度が第２合金層の金属より高いことにより、外側の金属を形成するときに中心部と外側が混ざり合うことがなく、中心部のやに入りはんだの形状も変化することがないので、組成が均一で、細いやに入りはんだを作ることができる。 この実施例では、２種類の金属で示しているが、層数が増えても同等の効果を有している。 以上のように、やに入りはんだを形成した後に外側に金属をディッピングにより形成することにより、伸びの低い金属でも細いやに入りはんだを作ることが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のやに入りはんだでは、２種類以上の金属を同心円状に形成することにより、機械的特性の劣る金属を添加した合金でも細い糸状にすることが可能であり、鉛フリーはんだで、融点の低い合金組成のやに入りはんだが作製でき、コストの安い、品質信頼性の高い、はんだ修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施の形態例におけるやに入りはんだの断面図
【図２】本発明の第二実施の形態例におけるやに入りはんだの製造方法の模式図
【図３】従来のやに入りはんだの断面図
【符号の説明】
１ Ｓｎ−Ｚｎ合金
２ Ｓｎ−Ｂｉ合金
３ フラックス
４ 同心円状やに入りはんだ
１１ Ｓｎ−Ｚｎ合金
１２ フラックス
１３ やに入りはんだ
１４ 圧延ローラー
１５ フラックス塗布機
１６ ディップ用フラックス
１７ はんだ浴
１８ 溶融Ｓｎ−Ｂｉ合金
１９ Ｓｎ−Ｂｉ合金
２０ Ｓｎ−Ｚｎ合金
２１ フラックス
２２ 同心円状やに入りはんだ
３１ はんだ合金
３２ フラックス7

Claims (3)

1. 糸状に圧延加工され内部にフラックスを有する鉛フリーはんだと、前記鉛フリーはんだの外側の層にＢｉを添加した鉛フリーはんだを配したことを特徴とする糸状はんだ。
2. 糸状に圧延加工され内部にフラックスを有するＳｎ−Ｚｎ合金と、前記Ｓｎ−Ｚｎ合金の外側の層にＳｎ−Ｂｉ合金を配したことを特徴とする糸状はんだ。
3. Ｓｎ−Ｚｎ合金を糸状に圧延加工するステップと、前記糸状のＳｎ−Ｚｎ合金をＳｎ−Ｂｉ合金の溶融させた浴に通過させて前記Ｓｎ−Ｚｎ合金の外側の層に前記Ｓｎ−Ｂｉ合金を形成するステップを有することを特徴とする糸状はんだの製造方法。

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