JP5825265B2 - プリント基板のはんだ付け方法 - Google Patents
プリント基板のはんだ付け方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5825265B2 JP5825265B2 JP2013005585A JP2013005585A JP5825265B2 JP 5825265 B2 JP5825265 B2 JP 5825265B2 JP 2013005585 A JP2013005585 A JP 2013005585A JP 2013005585 A JP2013005585 A JP 2013005585A JP 5825265 B2 JP5825265 B2 JP 5825265B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- soldering
- printed circuit
- circuit board
- fillet
- 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.)
- Active
Links
- 238000005476 soldering Methods 0.000 title claims description 93
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 169
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 54
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 54
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 24
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 26
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 21
- 229910020888 Sn-Cu Inorganic materials 0.000 description 20
- 229910019204 Sn—Cu Inorganic materials 0.000 description 20
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 6
- 229910017944 Ag—Cu Inorganic materials 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 4
- 229910020836 Sn-Ag Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910020988 Sn—Ag Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910020882 Sn-Cu-Ni Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- 229910020816 Sn Pb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020922 Sn-Pb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019326 Sn—Cu—P Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008783 Sn—Pb Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005260 alpha ray Effects 0.000 description 1
- -1 and Co. Among them Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001846 repelling effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Molten Solder (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
1.はんだ合金のベースを片面基板の反りに追随するSn−Cuはんだ組成にする。
溶融はんだの溶融粘度は低いほど望ましい。これは、本発明が、Sn−Cuはんだ合金にSbを添加して、Sn−Cuはんだ合金に比べて比重の大きいSnとCuとNiの金属間化合物(Cu,Ni)6Sn5を重力で落下させてはんだフィレットの表面部分に析出させるためである。通常、溶融はんだ中には溶存酸素として酸化物が巻き込まれているため、溶融粘度が上昇してしまっている。そこで、はんだ表面の酸化を防止する元素を加えることで溶融はんだ中に巻き込まれる酸化物量を減少させ、溶融粘度を下げることにより、析出させたSnとCuとNiの金属間化合物をはんだフィレットの表面部分へ沈降させやすくすることができる。この効果を発揮する元素はPとGeである。
前記プリント基板が紙フェノール基板であり、前記はんだ浴の溶融はんだの温度が245〜260℃であり、前記はんだ付けしたはんだの冷却速度が100℃/秒以下であり、そして
前記はんだが、Cuが0.5〜0.8質量%、Niが0.04〜0.08質量%、Sbが0.05〜0.09質量%、ならびにPおよびGeからなる群から選択された1種以上の元素を合計で0.001〜0.05質量%、残部Snからなるはんだ合金である、プリント基板のはんだ付け方法である。
・Cu:0.5〜0.8質量%
本発明に用いるはんだ合金は、Cuの含有量が0.5質量%未満ではSn−Cuはんだ合金自体の材料強度が低いため、疲労破壊が起こり易い。Cuの含有量が0.8質量%を超えると、はんだ合金の融点が上昇して、はんだ付け性が低下する。
本発明に用いるSn−Cu系はんだ合金に添加するNiは、SnとCuと反応して硬い金属間化合物をはんだフィレット表面部分に形成することで、温度サイクル特性を向上させる。Niの含有量が0.04質量%未満では、SnとCuとNiの金属間化合物の形成が少ないため、はんだフィレット表面部分の強度が充分に確保できず、温度サイクル特性の向上が期待できない。Sn−Cu系はんだ合金にNiを0.08質量%を超えて添加すると、はんだの融点が上昇するので、はんだ付け性が低下する。
本発明に用いるSn−Cu系はんだ合金に添加するSbは、Sn成分中に固溶することで、NiのSn中への固溶限を低下させ、SnとCuとNiの金属間化合物の生成を促し、はんだ付け後に形成されるフィレット表面部分への析出を容易にする効果を発揮する。Sn−Cu系はんだ合金に、Sbを添加せずに単にNiを添加しただけでは、NiのSnに対する固溶限が大きく、期待された量のSnとCuとNiの金属間化合物を析出させることが難しい。
本発明は、Sn−Cu系はんだ合金にSbを添加して、Sn−Cuはんだ合金に比べて重いSnとCuとNiの金属間化合物(Cu,Ni)6Sn5を重力で落下させることにより、この金属間化合物をはんだフィレット表面部分に析出させている。ここで、前述のように、溶融はんだ中の酸化物量を減らすことではんだの溶融粘度を低下させ、金属間化合物の沈降を促進させることが有効である。このため、本発明で用いるはんだ合金では、さらにPおよびGeからなる群から選択された1種以上の元素を加えている。
本発明のプリント基板のはんだ付け方法で用いるプリント基板は、安価で柔軟性に優れる片面基板を用いることが有効である。片面基板としては、好ましくは耐熱性が低い紙フェノール基板(FR−1)や紙エポキシ基板(FR−3)であり、特に好ましくは安価で加工性に優れる紙フェノール基板である。ここで、(FR−)とはプリント基板の難燃性を表す指標として一般的に用いられているものである。本発明のプリント基板のはんだ付け方法は、フローソルダリングによりはんだ付けを行うので、短時間ではんだ付けを行うことができる。このため、本発明では高価で難燃性のグレードが高いプリント基板を用いる必要がない。
本発明のプリント基板のはんだ付け方法は、前述のように、フローソルダリングにより短時間ではんだ付けを行う。しかし、あまりにも高温ではんだ付けを行うとはんだ付け時間が短時間でも電子部品に熱損傷を与えてしまう。また、本発明のポイントは、Sn−Cu系の鉛フリーはんだにNiとSbを添加することで、SnとCuとNiの金属間化合物をはんだフィレット表面部分に堆積させ、温度サイクル特性を向上させることである。したがって、フローソルダリングの溶融はんだの温度は重要である。
はんだ付け後のはんだフィレットを電子顕微鏡で断面観察を行い、表面の金属間化合物の堆積の有無を確認した。このとき、はんだフィレット表面部分に堆積した金属間化合物の厚みが10um未満を×、10〜50umを○、50um超えを◎と判断した。判断結果を表1に示す。
前述のように作成した各3枚のはんだ付け基板をJIS C 0025に規定された温度サイクル試験機に投入し、最高温度85℃、最低温度−40℃、保持時間30分の条件で温度サイクル試験を行った。試験は、200サイクル毎に試験基板を取り出して、1000サイクルまで行い、投入した試験基板にクラックが入り、クラックがフィレット表面部分を貫通したものを破壊とみなし、試験を終了しそのサイクル数を記録する。また、1000cycの時点でクラックがフィレット表面部分を貫通しなかったサンプルに関しては1200cycとした。3枚の平均値を温度サイクル数とし、表1に示す。
前述のように作成した各はんだ組成を、JIS Z 3198−4で規定されたウェッティングバランス法により、濡れ性の評価を実施した。試験条件は、試験装置:レスカ製SAT−5100、ポストフラックス:千住金属工業株式会社製ES−0307LS、溶融はんだの温度:255℃、使用Cu板:10x30x0.3tmm、浸漬時間:10秒である。評価はゼロクロスタイムで判断しており、ゼロクロスタイムが1.0秒未満を◎、1.0〜1.2秒を○、1.2秒超えまたは不濡れ・ディウェッティング・はじきなどのはんだ付け不良が発生したものを×とした。
11、21 基板
12、22 Cuランド
13、23 部品のリード
14、24 はんだフィレット
15、25 クラック
16、26 (はんだフィレットの)表面部分
Claims (3)
- はんだ浴で溶融させたはんだ表面にプリント基板の下面を浸漬させ、その後はんだ付けしたはんだの凝固冷却を行うフローソルダリングではんだ付けを行うプリント基板のはんだ付け方法であって、
前記プリント基板が紙フェノール基板であり、前記はんだ浴の溶融はんだの温度が245〜260℃であり、前記はんだ付けしたはんだの冷却速度が100℃/秒以下であり、そして
前記はんだが、Cuが0.5〜0.8質量%、Niが0.04〜0.08質量%、Sbが0.05〜0.09質量%、ならびにPおよびGeからなる群から選択された1種以上の元素を合計で0.001〜0.05質量%、残部Snからなるはんだ合金である、プリント基板のはんだ付け方法。 - 前記プリント基板は片面基板である、請求項1に記載のプリント基板のはんだ付け方法。
- 前記はんだ付けのはんだ付け時間が1〜15秒である、請求項1または2に記載のプリント基板のはんだ付け方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013005585A JP5825265B2 (ja) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | プリント基板のはんだ付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013005585A JP5825265B2 (ja) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | プリント基板のはんだ付け方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014138065A JP2014138065A (ja) | 2014-07-28 |
JP5825265B2 true JP5825265B2 (ja) | 2015-12-02 |
Family
ID=51415419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013005585A Active JP5825265B2 (ja) | 2013-01-16 | 2013-01-16 | プリント基板のはんだ付け方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5825265B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6721851B1 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-07-15 | 千住金属工業株式会社 | はんだ合金、鋳造物、形成物およびはんだ継手 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001191196A (ja) * | 1999-10-29 | 2001-07-17 | Topy Ind Ltd | ぬれ性、熱サイクル特性及び耐酸化性に優れたSn基Pbフリー半田 |
TW592872B (en) * | 2001-06-28 | 2004-06-21 | Senju Metal Industry Co | Lead-free solder alloy |
JP2003198117A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-07-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | はんだ付け方法および接合構造体 |
JP2004141910A (ja) * | 2002-10-23 | 2004-05-20 | Senju Metal Ind Co Ltd | 鉛フリーはんだ合金 |
JP5430268B2 (ja) * | 2008-08-21 | 2014-02-26 | キヤノン株式会社 | プリント基板 |
JP2010212591A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 回路基板及びその製造方法 |
-
2013
- 2013-01-16 JP JP2013005585A patent/JP5825265B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014138065A (ja) | 2014-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100999331B1 (ko) | 납프리 땜납 합금 | |
JP5660199B2 (ja) | 鉛フリーはんだ合金 | |
JP4613823B2 (ja) | ソルダペーストおよびプリント基板 | |
KR101738841B1 (ko) | Bi-Sn계 고온 땜납 합금으로 이루어진 고온 땜납 이음 | |
US20080292492A1 (en) | Solder Alloy | |
KR20140025406A (ko) | 납 프리 땜납 볼 | |
WO1997012719A1 (fr) | Soudure sans plomb | |
JPWO2014002283A1 (ja) | 鉛フリーはんだボール | |
US6474537B1 (en) | Soldering method using a Cu-containing lead-free alloy | |
JP4337326B2 (ja) | 鉛フリーはんだおよびはんだ付け物品 | |
KR20050030237A (ko) | 무연 솔더 합금 | |
JP5825265B2 (ja) | プリント基板のはんだ付け方法 | |
JP2005021958A (ja) | 鉛フリーソルダペースト | |
KR100904651B1 (ko) | 웨이브 및 디핑용 무연 솔더 조성물과 이를 이용한 전자기기 및 인쇄회로기판 | |
KR102673125B1 (ko) | 납 프리 땜납 합금, 솔더 페이스트, 전자 회로 실장 기판 및 전자 제어 장치 | |
JP2021037545A (ja) | 鉛フリーはんだ合金、ソルダペースト、電子回路実装基板及び電子制御装置 | |
KR100904656B1 (ko) | 웨이브 및 디핑용 무연 솔더 조성물과 이를 이용한 전자기기 및 인쇄회로기판 | |
JP6344541B1 (ja) | Fe食われ防止用はんだ合金、やに入りはんだ、線はんだ、やに入り線はんだ、フラックス被覆はんだ、およびはんだ継手 | |
KR100887358B1 (ko) | 희석용 무연 솔더 조성물과 이를 이용한 전자기기 및인쇄회로기판 | |
KR100904652B1 (ko) | 웨이브 및 디핑용 무연 솔더 조성물과 이를 이용한 전자기기 및 인쇄회로기판 | |
JP2008093701A (ja) | はんだ合金 | |
KR100904653B1 (ko) | 웨이브 및 디핑용 무연 솔더 조성물과 이를 이용한 전자기기 및 인쇄회로기판 | |
KR100904658B1 (ko) | 웨이브 및 디핑용 무연 솔더 조성물과 이를 이용한 전자기기 및 인쇄회로기판 | |
KR100844200B1 (ko) | 희석용 무연 솔더 조성물과 이를 이용한 전자기기 및인쇄회로기판 | |
JP2004330259A (ja) | SnCu系無鉛はんだ合金 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140829 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20140919 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20141009 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141209 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150209 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150512 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150721 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20150730 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150825 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150825 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150915 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150928 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5825265 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313114 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |