JPH02211995A - Pasty solder - Google Patents

Pasty solder

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Publication number
JPH02211995A
JPH02211995A JP1031540A JP3154089A JPH02211995A JP H02211995 A JPH02211995 A JP H02211995A JP 1031540 A JP1031540 A JP 1031540A JP 3154089 A JP3154089 A JP 3154089A JP H02211995 A JPH02211995 A JP H02211995A
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JP
Japan
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solder
melting point
grains
paste
low melting
Prior art date
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Pending
Application number
JP1031540A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaya Naoi
雅也 直井
Takashi Usuha
薄葉 隆
Masao Masuzawa
増澤 政男
Seisaku Oki
大木 政策
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.)
TARUCHIN KK
Sony Group Corp
Original Assignee
TARUCHIN KK
Aiwa Co Ltd
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Publication date
Application filed by TARUCHIN KK, Aiwa Co Ltd filed Critical TARUCHIN KK
Priority to JP1031540A priority Critical patent/JPH02211995A/en
Publication of JPH02211995A publication Critical patent/JPH02211995A/en
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
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    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3485Applying solder paste, slurry or powder

Abstract

PURPOSE:To prevent a Manhattan phenomenon by using the pasty solder which is formed by mixing at least two kinds of solder particles of different m. p. and selecting the average grain sizes of the solder particles having the high m.p. so as to be larger than the average grain size of the solder particles having the low m. p. CONSTITUTION:Surface-packaging parts 1 are joined by the pasty solder 10, 11 onto conductive layers 6, 7 formed on a printed circuit board 5, by which reflow soldering is executed. The solder formed by the low melting solder particles 10a and the high melting solder particles 10b heats up gradually and the surface packaging parts 1 are first lightly joined to the conductive layers 6, 7 by the low melting solder 10a of the small grain size. The effect of the surface tension is small and, therefore, the Manhattan phenomenon does not arise even if only the one side is heated up to a high temp. and is melted. The high melting solder particles 10b melts when the temp. rises higher. The other side is lightly joined by the low melting solder particles 11a and, therefore, the surface packaging parts 1 do not rise even if only the one side heats up to the high temp.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、リフローハンダ付は装置等を使用して面実
装型電子部品をプリント基板上に取り付ける場合に使用
して好適なペースト状ハンダに関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to paste-like solder suitable for use when attaching surface-mounted electronic components to a printed circuit board using a reflow soldering device or the like. .

[従来の技術] へイブリット型IC等では、その実装密度を高めるため
、IC基板に実装きれる電子部品はチップ型コンデンサ
等のように、軽薄短小化された面実装部品が使用きれる
傾向にある。
[Prior Art] In hybrid type ICs and the like, in order to increase the packaging density, there is a tendency for electronic components that can be mounted on an IC board to be surface-mounted components that are light, thin, short, and small, such as chip-type capacitors.

また、面実装部品の大きざは種々あり、同一の電子部品
であってもその太ききは、種々雑多であるO このような面実装部品を実装するには、通常リフローハ
ンダ付は装置が使用されることが多い。
In addition, there are various sizes of surface mount components, and the thickness of even the same electronic component varies widely.To mount such surface mount components, reflow soldering is usually used by equipment. It is often done.

これは、第6図に示すように所定のプリント基板5上に
形成きれた導電層6.7間にペースト状ハンダ8,9等
によって、面実装部品1が仮止めされ、仮止めされた状
態で、プリント基板5がリフロー炉(図示せず)内に搬
送きれる。
As shown in FIG. 6, this is a state where the surface mount component 1 is temporarily fixed between the conductive layers 6 and 7 completely formed on a predetermined printed circuit board 5 using paste solder 8, 9, etc. Then, the printed circuit board 5 is completely transferred into a reflow oven (not shown).

ペースト状ハンダ8.9としては、例えば5n−pb系
の共晶ハンダ(その融点は、183℃)が使用きれる。
As the paste solder 8.9, for example, 5n-pb eutectic solder (its melting point is 183° C.) can be used.

リフロー炉内の高温雰囲気(183℃以上)中をプリン
ト基板5が通過することによって、ペースト状ハンダ8
.9が溶融し、その後の条送によってプリント基板5が
冷却される。これで、溶融ざれたハンダが固化して面実
装部品1がプリント基板5上に接合されることになる。
As the printed circuit board 5 passes through a high temperature atmosphere (183°C or higher) in the reflow oven, the paste solder 8
.. 9 is melted, and the printed circuit board 5 is cooled by subsequent feeding. The melted solder is now solidified, and the surface mount component 1 is bonded onto the printed circuit board 5.

[発明が解決しようとする課M] ところで、上述したようにリフローハンダ付は装置を使
用して、面実装部品1をプリント基板S上に実装する場
合、リフローハンダ付は装置内の高温雰囲気中を通過す
るすべての面実装部品1が常に−様な温度分布を示すと
は限らない。
[Problem M to be Solved by the Invention] By the way, as mentioned above, when reflow soldering uses a device to mount the surface mount component 1 on the printed circuit board S, reflow soldering is performed in a high temperature atmosphere inside the device. Not all surface-mounted components 1 passing through always exhibit a -like temperature distribution.

それは、実装きれる電子部品の形状、大きき等は様々で
あって、大きな面実装部品に隣接した小ざな面実装部品
等にあっては、この大きな面実装部品による影響を受け
、同一部品の左右の電極部3.4間であっても、温度差
が生ずることもあるからである。
There are various shapes and sizes of electronic components that can be mounted, and small surface mount components adjacent to large surface mount components are affected by the large surface mount component, and the left and right sides of the same component This is because a temperature difference may occur even between the electrode portions 3 and 4.

このように温度の高低差があると、ペースト状ハンダ8
.9の溶融状態も当然相違し、このことは、温度の高い
側のペースト状ハンダが完全に溶融しても、他方のペー
スト状ハンダは完全には溶融しないという現象が一時的
に生ずる。
If there is a difference in temperature like this, the paste solder 8
.. Naturally, the melting states of the pastes No. 9 are also different, and this temporarily causes a phenomenon in which even if the paste-like solder on the higher temperature side is completely melted, the paste-like solder on the other side is not completely melted.

このように、一方例えば、左側ペースト状ハンダ8が完
全溶融し、右側ペースト状ハンダ9が不完全溶融状態で
あると、完全溶融したハンダ8側の方が、他方よりハン
ダ8自体の表面張力の作用が大きくなる。
In this way, for example, if the left paste solder 8 is completely melted and the right paste solder 9 is incompletely melted, the surface tension of the solder 8 itself will be higher on the completely melted solder 8 side than on the other side. The effect becomes greater.

この表面張力の作用のおよぼし方は、第6図矢印で示す
ように両型極部3,4での高ざ方向におけるモーメント
(回転モーメントの垂直分力)の差異となって現れ、完
全溶融側の電極部3に加わるモーメントの方が、不完全
溶融電極部4側に加わるモーメントよりも、海かに大き
くなる。
The way this surface tension acts appears as a difference in the moment (vertical component of the rotational moment) in the height direction between the pole parts 3 and 4 of both molds, as shown by the arrows in Figure 6, and the complete melting side The moment applied to the electrode portion 3 is significantly larger than the moment applied to the incompletely melted electrode portion 4 side.

これに起因して、面実装部品1が第7図に示すように立
ち上がってしまういわゆるマンハッタン現象が起きる。
This causes the so-called Manhattan phenomenon in which the surface-mounted component 1 stands up as shown in FIG. 7.

マンハッタン現象は、部品が小ざくなればなるほど相対
的に部品の自重に対するハンダの表面張力が大きくなる
ので、より発生しやすい状態となる。
The smaller the component, the greater the surface tension of the solder relative to the component's own weight, making the Manhattan phenomenon more likely to occur.

今日の電子部品においては、実装密度の向上を目指して
いるために、部品自体を小さくする傾向にあり、従って
、マンハッタン現象が生じ易い条件下にある。
In today's electronic components, there is a tendency to make the components themselves smaller in order to improve the packaging density, and therefore the Manhattan phenomenon is likely to occur.

また、近年発達してきた気相ハンダ付法(VPS法)に
おいては、特にマンハッタン現象が起き易く、大きな問
題となっている。
Further, in the vapor phase soldering method (VPS method) which has been developed in recent years, the Manhattan phenomenon is particularly likely to occur, which is a big problem.

マンハッタン現象による接合不良は、リフローハンダ付
けの歩留り及び信頼性を著しく低下させる要因となって
いる。
Bonding defects due to the Manhattan phenomenon are a factor that significantly reduces the yield and reliability of reflow soldering.

マンハッタン現象を防止し、ハンダ付不良をなくすには
、第8図に示すように接着剤14を使用して面実装部品
1の起き上がりを防止することが考えられる。
In order to prevent the Manhattan phenomenon and eliminate soldering defects, it is conceivable to use an adhesive 14 to prevent the surface mount component 1 from rising as shown in FIG.

しかし、この接着剤14を使用すると、第9図に示すよ
うに面実装部品1の載置かずれたようなときには、ずれ
た状態でハンダ付されてしまう。
However, if this adhesive 14 is used, when the surface mount component 1 is misplaced as shown in FIG. 9, it will be soldered in a misaligned state.

これによって、他の電子部品との接触事故等を惹起する
虞れがあり、あまり得策な解決手段とは言い難い。
This may lead to accidents such as contact with other electronic components, so it cannot be said to be a very good solution.

接着剤を使用しなければ、仮に部品がずれて載Mされて
いても面実装部品1には、第10図Aに示すように溶融
ハンダによる水平方向のモーメント(矢印)が作用する
ため、この面実装部品1に対して、方向修正力(セルフ
アライメント)が働く。これによって、同図Bに示すよ
うに正規の位置に固定されることになる。
If adhesive is not used, even if the component is mounted misaligned, a horizontal moment (arrow) due to the molten solder will act on the surface mount component 1 as shown in FIG. 10A. A direction correction force (self-alignment) acts on the surface mount component 1. As a result, it is fixed at the normal position as shown in FIG.

接着剤14を使用すると、この溶融ハンダによるセルフ
アライメント作用が活用できない。
If adhesive 14 is used, the self-alignment effect of the molten solder cannot be utilized.

また、チップ型セラミックコンデンサ等のように部品側
面にも外部電極を持つ面実装型電子部品では、片側の電
極部のハンダが先に昇温しで溶融した場合、側面の電極
がハンダに濡れて、ハンダの表面張力によるモーメント
が横方向に作用して、部品が櫂ズレを起こすこともある
。これもマンハッタン現象と同様、接合不良の原因とな
る。
In addition, in surface-mounted electronic components such as chip-type ceramic capacitors that have external electrodes on the side of the component, if the solder on the electrode on one side rises in temperature and melts first, the electrode on the side will get wet with the solder. , the moment due to the surface tension of the solder may act in the lateral direction, causing the parts to shift. Like the Manhattan phenomenon, this also causes poor bonding.

また、ざらにvPS法等の雰囲気加熱方式においては、
表面実装用のリード部分を有するICをリフロー接合す
る場合、プリント基板部分よりも熱容量の小きいリード
部分の方が先に昇温するため、−時的にプリント基板と
リード部分の間に温度差ができる。この場合、溶融した
ハンダの性質として、温度の高い方へ移動する性質があ
り、り一ドとプリント基板の接合部から、溶融したハン
ダがリード部の方へ移行してしまい接合不良を起こすこ
ともある。この現象をウィッキング現象という。
In addition, in an atmosphere heating method such as the Zaraani vPS method,
When reflow bonding ICs that have lead parts for surface mounting, the lead part, which has a smaller heat capacity than the printed circuit board part, rises in temperature first, so there is a temporary temperature difference between the printed board and the lead part. Can be done. In this case, the property of the molten solder is that it moves toward the higher temperature side, and the molten solder moves from the joint between the lead and the printed circuit board toward the lead, causing a joint failure. There is also. This phenomenon is called the wicking phenomenon.

そこで、この発明においては、このような面実装部品の
立ち上がり(マンハッタン)現象、横ズレ及びウィッキ
ング現象などが生じないようなペースト状ハンダを提案
するものであって、上述した基板装置に適用して極めて
好適である。
Therefore, the present invention proposes a paste solder that does not cause the rise (Manhattan) phenomenon, lateral displacement, and wicking phenomenon of surface-mounted components, and which can be applied to the above-mentioned board device. This is extremely suitable.

[課題を解決するための手段] 上述の問題点を解決するため、この発明においては、融
点の異なる少な(とも2種類のハンダ粒と液状フラック
ス等を所定量混合してペースト状となきれなペースト状
ハンダであって、融点の高い側のハンダ粒の平均粒径を
融点の低い側のハンダ粒の平均粒径に比し、大なるよう
に選定したことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, in this invention, a predetermined amount of solder particles (two types of solder grains and liquid flux, etc.) having different melting points are mixed to form a paste. The paste-like solder is characterized in that the average particle size of the solder particles on the higher melting point side is selected to be larger than the average particle size of the solder particles on the lower melting point side.

[作 用] 低融点ハンダ粒10a(lla)と高融点ハンダ粒10
b (llb)とを混合したハンダを使用する場合、プ
リント基板5は炉内の搬送経路において徐々に昇温され
、まず粒径の小ざな低融点ハンダ粒10a (lla)
によフて面実装部品1が導電層6.7に軽(接合される
[Function] Low melting point solder grains 10a (lla) and high melting point solder grains 10
In the case of using solder mixed with B (lla), the temperature of the printed circuit board 5 is gradually raised in the conveyance path in the furnace, and the low melting point solder grains 10a (lla) of small particle size are first used.
The surface mount component 1 is then bonded to the conductive layer 6.7.

この場合、面実装部品1の左右の電極に温度差があって
、導電層6側の方が高いときには導電層6aの低融点ハ
ンダ粒10aのみ溶融する。
In this case, when there is a temperature difference between the left and right electrodes of the surface-mounted component 1 and the temperature on the conductive layer 6 side is higher, only the low melting point solder grains 10a of the conductive layer 6a melt.

しかし、この場合にはマンハッタン現象は生じない。そ
れは、低融点ハンダ粒10aの溶融によって生じる表面
張力の作用は小といので、これによって面実装部品1の
片側(導電層7側)を引き起こすだけのモーメントが得
られないからである。
However, in this case, the Manhattan phenomenon does not occur. This is because the effect of surface tension caused by the melting of the low melting point solder grains 10a is small, so that a moment sufficient to cause one side of the surface mount component 1 (the side of the conductive layer 7) cannot be obtained.

時間が経過すると、他方の導電層7側の低融点ハンダ粒
(小粒径)11aも溶融し、これによって面実装部品1
の電極3.4はその双方とも導電層6.7に軽く接合さ
れる。
As time passes, the low melting point solder grains (small grain size) 11a on the other conductive layer 7 side also melt, thereby causing the surface mount component 1 to melt.
The electrodes 3.4 are both lightly bonded to the conductive layer 6.7.

また、このような溶融過程において、高融点ハンダ粒1
0bは低融点ハンダ粒10aよりもその平均粒径が大き
いため、溶融している低融点ハンダの溶融の影響を受け
て高融点ハンダ粒10bの表面が部分的に拡散して溶は
込むようなことがあっても、完全に高融点ハンダ粒10
bが拡散して溶は込むようなことはないので、低融点ハ
ンダ粒lOaの上述した接合効果を損なうことはない。
In addition, in such a melting process, high melting point solder particles 1
Since 0b has a larger average particle diameter than the low melting point solder grains 10a, the surface of the high melting point solder grains 10b is partially diffused and melted under the influence of the melting of the low melting point solder. Even if it is completely high melting point solder grain 10
Since b does not diffuse and melt, the above-mentioned joining effect of the low melting point solder grains lOa is not impaired.

プリント基板5がざらに昇温されると、今度は粒径の大
きな高融点ハンダ粒も溶融する。このとき、面実装部品
の左右の電極に温度差があり、導電層6側が高い場合に
は、導電層6例の高融点ハンダ粒10bが最初に溶融す
る。
When the temperature of the printed circuit board 5 is gradually increased, the high melting point solder grains having a large grain size also melt. At this time, if there is a temperature difference between the left and right electrodes of the surface-mounted component and the conductive layer 6 side is higher, the high melting point solder grains 10b of the conductive layer 6 are melted first.

しかし、この場合においても、導電層7側は低融点ハン
ダ粒11aによって軽く接合きれているので、導電層6
側の高融点ハンダ粒10bの溶融によって生じるモーメ
ントによっては面実装部品1は起き上がらない。そして
、最後に導電層7側の高融点ハンダ粒11bも溶融して
、面実装部品はプリント基板に接合されることになる。
However, even in this case, since the conductive layer 7 side is lightly bonded by the low melting point solder grains 11a, the conductive layer 7 side
The surface mount component 1 does not rise due to the moment generated by the melting of the high melting point solder grains 10b on the side. Finally, the high melting point solder particles 11b on the side of the conductive layer 7 are also melted, and the surface mount component is bonded to the printed circuit board.

従って、マンハッタン現象は生じない。同様にして、横
ズレ及びウィッキング現象も防止できる。
Therefore, the Manhattan phenomenon does not occur. Similarly, lateral displacement and wicking phenomena can also be prevented.

混入する低融点ハンダ粒の粒径を小ざくすると、ペース
ト中におけるハンダ粒の粒径分布を広(とることができ
るから、印刷性の低下を防ぐこともできる。
If the particle size of the low melting point solder particles to be mixed is made small, the particle size distribution of the solder particles in the paste can be widened, so that deterioration in printability can also be prevented.

[実 施 例] 続いて、この発明に係るペースト状ハンダの一例を、上
述した面実装型電子部品のハンダ付けに適用した例とし
てリフロー炉を用いて面実装部品をプリント基板に実装
する場合について第1図以下を参照して詳細に説明する
[Example] Next, as an example of applying the paste solder according to the present invention to the soldering of the above-mentioned surface-mounted electronic components, a case will be described in which surface-mounted components are mounted on a printed circuit board using a reflow oven. This will be explained in detail with reference to FIG. 1 and subsequent figures.

この発明においても、第1図に示すように、プリント基
板5に形成された所定の導電層6.7上に載置された面
実装部品1がペースト状ハンダ10.11によって接合
される。これによって、基板装置が構成される。
Also in this invention, as shown in FIG. 1, surface-mounted components 1 placed on a predetermined conductive layer 6.7 formed on a printed circuit board 5 are bonded using paste solder 10.11. This constitutes a substrate device.

この発明では、面実装部品1を接合するペースト状ハン
ダとして、以下に示すような特殊なハンダが使用される
In this invention, a special solder as shown below is used as the paste solder for joining the surface-mounted components 1.

すなわち、この発明においては、第2図に示すように、
低融点ハンダ粒10a (lla)と高融点ハンダ粒1
0b(Ilb)と液状フラックス100などを所定量混
合したペースト状ハンダ10(11)が使用される。
That is, in this invention, as shown in FIG.
Low melting point solder grain 10a (lla) and high melting point solder grain 1
Paste solder 10 (11) is used, which is a mixture of predetermined amounts of 0b (Ilb) and liquid flux 100.

この場合、両者の温度差(各融点の差)は少なくとも5
℃以上、好ましくは20〜30℃以上あるようなハンダ
が選定される。
In this case, the temperature difference between the two (difference in each melting point) is at least 5
A solder having a temperature of at least .degree. C., preferably 20 to 30.degree. C. or higher is selected.

例えば、低融点ハンダ粒10a(lla)として、融点
が150℃のハンダ粒(ビスマスを含む三元合金、若し
くは四元合金)を使用した場合には、高融点ハンダ粒1
0b (llb)としては、融点が183℃の5n−P
b系共晶ハンダが使用される。
For example, when solder grains with a melting point of 150°C (ternary alloy or quaternary alloy containing bismuth) are used as the low melting point solder grains 10a (lla), the high melting point solder grains 10a (lla) are
0b (llb) is 5n-P with a melting point of 183°C
B-based eutectic solder is used.

実際に使用される低融点ハンダ粒10a(11a)とし
ては、その融点が130〜170℃の範囲内のハンダ粒
が好適である。同様に、高融点ハンダ粒10b(llb
)としては、その融点が150〜210℃の範囲内にあ
るハンダ粒が好適である。
As the low melting point solder grains 10a (11a) actually used, solder grains having a melting point within the range of 130 to 170°C are suitable. Similarly, high melting point solder grains 10b (llb
) is preferably a solder grain whose melting point is within the range of 150 to 210°C.

ハンダ粒の径としては、10μm程度以下である場合ハ
ンダボールが生じ易く、また、60μm程度以上である
場合には、スクリーン印刷によってペースト状ハンダを
配置する際の印刷性が低下してしまうため、−船釣にハ
ンダ粒は10μm〜60μmに選定される。
If the diameter of the solder particles is about 10 μm or less, solder balls are likely to occur, and if the diameter is about 60 μm or more, the printability when placing paste solder by screen printing will deteriorate. - For boat fishing, the solder grains are selected to be 10 μm to 60 μm.

本発明におては、第3図に示すように、高融点ハンダ粒
10b (1lb)の粒度分布(粒径−重量%)は低融
点ハンダ粒10a (llb)の粒度分布よりも大きな
ものが使用される。例えば、低融点ハンダ粒10a (
lla)として第3図の実線で示すように10〜5C)
am程度の粒径のハンダ粒を使用した場合、高融点ハン
ダ粒10b (Llb)としては同図破線で示すように
30〜60μm程度の粒径のものが使用される。
In the present invention, as shown in FIG. 3, the particle size distribution (particle size - weight %) of the high melting point solder particles 10b (1 lb) is larger than that of the low melting point solder particles 10a (llb). used. For example, the low melting point solder grains 10a (
10~5C) as shown by the solid line in Figure 3 as lla)
When using solder grains having a particle size of about am, the high melting point solder particles 10b (Llb) have a particle size of about 30 to 60 μm, as shown by the broken line in the figure.

高融点側のハンダ粒の粒径が小ざい場合は、低融点ハン
ダ粒の溶融の影響を受けて、溶融している低融点ハンダ
中に固体である高融点ハンダ粒が拡散して溶は込み、結
果的には単一のハンダと同じ挙動を示すため、2種類の
ハンダ粒を混合するメリットがなくなる。
If the particle size of the solder grains on the high melting point side is small, the solid high melting point solder grains will diffuse into the molten low melting point solder due to the influence of the melting of the low melting point solder grains, causing melt penetration. As a result, the behavior is the same as that of a single solder, so there is no advantage in mixing two types of solder grains.

また、夫々を粒径の大きなハンダ粒だけにしてしまうと
、今度はスクリーン印刷によってペースト状ハンダを配
置する際の印刷性が低下してしまう。
Moreover, if only solder particles with large particle diameters are used, the printability when placing paste solder by screen printing will deteriorate.

このようなことから、高融点ハンダ粒10b(llb)
は低融点ハンダ粒10a (lla)よりもその粒径が
大きく設定されるものである。
For this reason, high melting point solder grains 10b (llb)
The particle size is set larger than that of the low melting point solder particles 10a (lla).

ざて、このように融点の温度差を持ち、粒径の異なる2
種類のハンダ粒10a (lla)、10b(llb)
が、第2図のように混合され、液状フラックス10cを
加えてペースト状となされる。
In this way, there are two types of particles with different melting points and different particle sizes.
Types of solder grains 10a (lla), 10b (llb)
are mixed as shown in FIG. 2, and a liquid flux 10c is added to form a paste.

上述したようなペースト状ハンダ10(11)を使用し
て第1図のように面実装部品1をハンダ付けすると、以
下のような工程を経てプリント基板5に面実装部品1が
接合きれることになる。
When the surface mount component 1 is soldered as shown in FIG. 1 using the paste solder 10 (11) as described above, the surface mount component 1 can be bonded to the printed circuit board 5 through the following steps. Become.

まず、高温雰囲気中のりフロー炉内を通過きせると、第
2図Bのように低融点ハンダ粒10aが溶融し、雰囲気
温度がざらに上昇すると、同図Cのように高融点ハンダ
粒10bも溶融して、ペースト状ハンダが完全に溶融す
る。
First, when the glue passes through a flow furnace in a high temperature atmosphere, the low melting point solder grains 10a melt as shown in FIG. The paste solder is completely melted.

この溶融工程は、ペースト状ハンダ10を単にリフロー
炉内を搬送きせるだけで実現できる。
This melting step can be achieved by simply transporting the paste solder 10 through a reflow oven.

高融点ハンダ粒10bとして、183℃のハンダ粒を使
用する場合には、リフロー炉のりフロー領域(本加熱領
域)が183℃以上になるようにコントロールされる。
When using 183° C. solder grains as the high melting point solder grains 10b, the reflow furnace solder flow region (main heating region) is controlled to be 183° C. or higher.

第5図は上述した溶融工程を図式化したものである。順
を迫って説明する。
FIG. 5 is a diagrammatic representation of the above-mentioned melting process. I will explain the order.

まず、プリント基板S上に形成された所定の導電層6.
7上に上述したペースト状ハンダ10゜11が所定量塗
布され、それらの上面に載置された面実装部品1がこの
ペースト状ハンダ10.11によって仮止めされる(同
図A)。
First, a predetermined conductive layer 6. is formed on the printed circuit board S.
A predetermined amount of the above-mentioned paste solder 10.11 is applied onto the solder 7, and the surface mount component 1 placed on the top surface thereof is temporarily fixed by the paste solder 10.11 (FIG. A).

この状態でリフロー炉内に搬送される。そうすると、プ
リント基板5はリフロー炉の搬送経路のプリヒート領域
において徐々に昇温され、まず低融点ハンダ粒10a、
llaが溶融し始める。
In this state, it is transported into a reflow oven. Then, the temperature of the printed circuit board 5 is gradually raised in the preheat area of the conveyance path of the reflow oven, and first, the low melting point solder grains 10a,
lla begins to melt.

この場合、面実装部品1の電極間で温度差があると、そ
のうちでも高温側が溶融する。第5図Bは低融点ハンダ
粒10aが溶融した状態を示している。そのため、電w
iS側は溶融した低融点ハンダ粒10aにより軽く接合
きれると共に、この溶融により電極3側には若干の表面
張力が作用し、ペースト状ハンダ10は図示のように、
その表面が若干持ち上がる。
In this case, if there is a temperature difference between the electrodes of the surface-mounted component 1, the higher temperature side will melt. FIG. 5B shows a state in which the low melting point solder grains 10a are melted. Therefore, electricity
The iS side can be easily joined by the melted low melting point solder grains 10a, and this melting causes a slight surface tension to act on the electrode 3 side, and the paste solder 10 becomes as shown in the figure.
Its surface will lift slightly.

これに対して、電極4例の低融点ハンダ粒11aはまだ
溶融していない。
On the other hand, the low melting point solder grains 11a of the four electrodes have not yet melted.

しかし、上述したように低融点ハンダ粒10aの溶融に
よる表面張力の作用は掻く僅かであるために、その力で
面実装部品10片側を持ち上げるまでには至らない。従
って、マンハッタン現象は生じない。
However, as described above, the effect of surface tension due to the melting of the low melting point solder grains 10a is very small, and therefore the force is not enough to lift one side of the surface mount component 10. Therefore, the Manhattan phenomenon does not occur.

プリント基板5がさらに昇温されることによって他方の
低融点ハンダ粒11aも溶融状態となり、画電極3.4
は何れも軽く接合きれる(同図C)。
As the printed circuit board 5 is further heated, the other low melting point solder grains 11a also become molten, and the picture electrodes 3.4
Both can be easily joined (C in the same figure).

プリント基板5がリフ0−炉のりフロー領域(本加熱領
域)まで搬送されると、その雰囲気温度は190℃以上
まで上昇している。そのため、高融点ハンダ粒10bも
溶融状態となり、電極3はペースト状ハンダ10によっ
て完全に接合される(同図D)。このとき、電極3.4
間に温度差があると、上述したと同じ理由によって、電
極4側の高融点ハンダ粒11bは溶融状態にはなフてい
ない。
When the printed circuit board 5 is transported to the riff 0-furnace glue flow area (main heating area), the ambient temperature has risen to 190° C. or higher. Therefore, the high melting point solder grains 10b are also in a molten state, and the electrodes 3 are completely joined by the paste solder 10 (FIG. 3D). At this time, electrode 3.4
If there is a temperature difference between them, the high melting point solder grains 11b on the electrode 4 side will not reach a molten state for the same reason as described above.

しかし、低融点ハンダ粒11aによって1iti4は導
電層7に接合きれているから、この場合も、マンハッタ
ン現象は起きない。
However, since 1iti4 is completely bonded to the conductive layer 7 by the low melting point solder grains 11a, the Manhattan phenomenon does not occur in this case as well.

リフロー炉の中央部まで搬送されると、電極4側も相当
な高温となるので、これによって高融点ハンダ粒11b
も溶融して電極4もペースト状ハンダ11によって完全
に接合されることになる(同図E)。
When the electrode 4 is transported to the center of the reflow oven, the temperature on the electrode 4 side also becomes quite high.
The solder paste 11 is also melted, and the electrode 4 is also completely joined by the paste solder 11 (see E in the same figure).

このような溶融過程において、2種類のハンダ粒はその
平均粒径が相違するから、リフロー処理の初期において
は、溶融している低融点ハンダ中に固体である高融点ハ
ンダ粒が完全に拡散して溶は込んでしまうことはない。
In this melting process, the two types of solder grains have different average particle diameters, so in the early stages of reflow processing, the solid high melting point solder grains do not completely diffuse into the melting low melting point solder. There is no chance of melting.

それは、高融点ハンダ粒10bは低融点ハンダ粒10a
よりもその平均粒径が大さいから、溶融している低融点
ハンダ中に高融点ハンダ粒が拡散するにはかなりの時間
を要するからである。
That is, the high melting point solder grains 10b are the low melting point solder grains 10a.
This is because the average particle diameter is larger than that of the high melting point solder particles, so it takes a considerable amount of time for the high melting point solder particles to diffuse into the molten low melting point solder.

ここで、気相式ハンダ槽によるリフロー処理に従来のペ
ースト状ハンダを使用した場合と、本発明によるペース
ト状ハンダを使用した場合の一例を第4図Aに示す。ま
た、これをグラフ化すると第4図Bのようになる。
Here, FIG. 4A shows an example in which a conventional paste solder is used in reflow processing in a vapor phase solder bath and a paste solder according to the present invention is used. Also, if this is graphed, it will look like Figure 4B.

低融点ハンダとして融点が150℃のBi入りハンダを
用い、高融点ハンダとしては融点が183℃の5n−P
b系共晶ハンダを用いた。使用した気相ハンダの蒸気温
度は215℃である。面実装部品としては、通称160
8タイプと呼ばれる小型セラミックコンデンサを360
個使用した。
Bi-containing solder with a melting point of 150°C was used as the low melting point solder, and 5n-P with a melting point of 183°C was used as the high melting point solder.
B-based eutectic solder was used. The vapor temperature of the vapor phase solder used was 215°C. Commonly known as 160 as a surface mount component
360 small ceramic capacitors called 8 types
I used it.

低融点ハンダの混入量のうち、0%と100%がそれぞ
れ従来例ということになる。この例で判るように、従来
例に対して本発明によるペースト状ハンダは、低融点ハ
ンダの混入量を変化きせることにより、マンハッタン現
象等の接合不良の発生率を大幅に低減きせることが可能
であり、面実装型電子部品の接合信頼性を著しく向上さ
せることかできるものである。
Of the amount of low melting point solder mixed in, 0% and 100% are respectively in the conventional example. As can be seen from this example, compared to the conventional method, the paste solder according to the present invention can significantly reduce the incidence of bonding defects such as Manhattan phenomenon by varying the amount of low melting point solder mixed in. This makes it possible to significantly improve the bonding reliability of surface-mounted electronic components.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明においては、融点の異な
る少なくとも2種類のハンダ粒で組成されたペースト状
ハンダであるので、溶融温度が相違する。そのため、リ
フロー初期における低融点ハンダ粒の溶融によって生ず
る表面張力の作用も小きくなる。
[Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, the paste-like solder is composed of at least two types of solder grains having different melting points, and thus have different melting temperatures. Therefore, the effect of surface tension caused by melting of low melting point solder grains in the initial stage of reflow is also reduced.

まな、2種類のハンダ粒はその平均粒径が相違するから
、最初は低融点ハンダ粒が溶融し、面実装部品が軽(接
合される。そして、ざらに加熱されたとき、高融点のハ
ンダ粒が溶融し、プリント基板への面実装部品の完全な
接合が行なわれる。
However, since the two types of solder grains have different average particle sizes, the low melting point solder grains melt first, and the surface mount components are lightly bonded.Then, when heated roughly, the high melting point solder grains melt. The particles melt and complete bonding of the surface mount component to the printed circuit board occurs.

従って、このペースト状ハンダを上述したような面実装
部品の実装基板に使用することによって、面実装部品の
マンハッタン現象、横ズレ、ウィッキング現象等を確実
に一掃できる。
Therefore, by using this paste-like solder on a mounting board for surface-mounted components as described above, it is possible to reliably eliminate the Manhattan phenomenon, lateral displacement, wicking, etc. of surface-mounted components.

従って、この発明に係るペースト状ハンダは、上述した
ように面実装部品を実装する基板装置等に使用して極め
て好適である。
Therefore, the paste-like solder according to the present invention is extremely suitable for use in board devices and the like on which surface-mounted components are mounted as described above.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明に係るペースト状ハンダを使用して面
実装型電子部品を固定した基板装置の−例を示す要部の
断面図、第2図はこの発明に係るペースト状ハンダ及び
その溶融工程の説明図、第3図はこの発明に係るペース
ト状ハンダを構成するハンダ粒の粒度分布(粒径−重量
%)を示す図、第4図Aはそれぞれ低融点ハンダ粒の重
量%と接合不良率との関係を示す図、第4図Bはその特
性図、第5図はペースト状ハンダの接合工程を示す図、
第6図は従来のプリント基板への実装状態を示す図、第
7図は従来のペースト状ハンダによるマンハッタン現象
の発生を示す図、第8図は従来の他の実装状態を示す図
、第9図はそのときの平面図、第10図はセルフアライ
メント効果の説明図である。 10b、llb・・・高融点ハンダ粒 10c・・・液状フラックス 14・・・接着剤
FIG. 1 is a cross-sectional view of the main parts of an example of a board device in which surface-mounted electronic components are fixed using the paste solder according to the present invention, and FIG. An explanatory diagram of the process, FIG. 3 is a diagram showing the particle size distribution (particle size - weight %) of solder particles constituting the paste solder according to the present invention, and FIG. 4A is a diagram showing the weight % of low melting point solder particles and bonding, respectively. A diagram showing the relationship with the defective rate, FIG. 4B is a characteristic diagram, and FIG. 5 is a diagram showing the bonding process of paste solder.
Fig. 6 is a diagram showing a conventional mounting state on a printed circuit board, Fig. 7 is a diagram showing the occurrence of the Manhattan phenomenon due to conventional paste solder, Fig. 8 is a diagram showing another conventional mounting state, and Fig. 9 is a diagram showing the conventional mounting state on a printed circuit board. The figure is a plan view at that time, and FIG. 10 is an explanatory diagram of the self-alignment effect. 10b, llb...High melting point solder grains 10c...Liquid flux 14...Adhesive

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)融点の異なる少なくとも2種類のハンダ粒と液状
フラックス等を所定量混合してペースト状となされたペ
ースト状ハンダであって、融点の高い側のハンダ粒の平
均粒径を融点の低い側のハンダ粒の平均粒径に比し、大
なるように選定したことを特徴とするペースト状ハンダ
(1) A paste-like solder made by mixing at least two types of solder grains with different melting points and a predetermined amount of liquid flux, etc., in which the average particle diameter of the solder grains on the side with a higher melting point is set on the side with a lower melting point. Paste solder characterized by being selected to be larger than the average particle diameter of solder grains.
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