JPH03138093A - 鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめっき方法 - Google Patents

鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめっき方法

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JPH03138093A
JPH03138093A JP27553389A JP27553389A JPH03138093A JP H03138093 A JPH03138093 A JP H03138093A JP 27553389 A JP27553389 A JP 27553389A JP 27553389 A JP27553389 A JP 27553389A JP H03138093 A JPH03138093 A JP H03138093A
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Masao Kobayashi
正男 小林
Takuro Iwamura
岩村 卓郎
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高温に長時間さらされても剥離することの
ない、鉄族元素(Fc、N1.Coのうち1種または2
種以上):0.01〜4重量%含有銅合金部材(以下、
鉄族元素含a羽合金部材という)のはんだ付けまたはは
んだめっき方法に関するものであり、特に半導体装置用
リードフレーム、コネクター、スイッチ、ソケットなど
の電子、電気部品に使われる鉄族元素含有銅合金部材の
はんだ付けまたははんだめっき部分が高温環境下に長時
間継続して置かれても剥離することのないはんだ付けま
たははんだめっき方法に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、リードフレーム、コネクター、スイッチ、ソケ
ットなどの電子、電気部品は、鉄族元素含有銅合金部材
で作製されることは知られており、例えば、鉄族元素含
有銅合金製リードフレームは、半導体装置に組み込まれ
、上記半導体装置に組み込まれた鉄族元素含有銅合金製
リードフレーム(外部リード)はプリント基板への実装
に際し、はんだめっきが施され、その後、基板にはんだ
付けされて接続される。
その他、鉄族元素含有銅合金製コネクター、スイッチ、
ソケットなども実装組立のために、はんだめっきやはん
だ付けが施されている。
上記鉄族元素含有銅合金製リードフレーム、コネクター
、スイッチ、ソケットなどの電子、電気部品をはんだ付
けあるいは溶融はんだめっきするためのはんだは、一般
に市販のPb−Snはんだが用いられていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
近年、半導体装置も高温環境下で長時間継続使用される
ことが多くなってきた。それに伴って鉄族元素含有銅合
金製リードフレーム、コネクタースイッチ、ソケットな
どの電子、電気部品のはんだ付けまたははんだめっき部
分も高温環境下に長時間継続してさらされることが多く
なり、このように高温環境下に長時間継続してさらされ
ると、上記電子、電気部品のはんだ付けまたははんだめ
っき部分に剥離が多発しやすくなり、そのため電子、?
!!気部品のはんだ付けまたははんだめっき部分の信頼
性が著しく低下し、したがって、電子電気部品を実装し
た電子、電気機器の信頼性も著しく低下するという問題
点が生じてきた。
〔課題を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、従来の鉄族元素含有銅合金部材
のはんだ付けまた4ははんだめっき部分が高温環境下に
長時間継続して置かれると剥離しやすくなる原因を研究
していたところ、 市販のPb−Snはんだに含まれる不純物元素が大きな
影響を及ぼしており、上記不純物元素のうちでも特にS
bおよび0゜が悪影響を及ぼしていることがわかってき
たのである。
すなわち、本発明者等が研究を行った結果、(1)  
Pb−Snはんだに含まれる不純物元素は全体としてで
きる限り少ない方がよく、不純物元素の含有量は5(1
09pI以下とし、さらに、(2)上記不純物元素のう
ちでも特にSbおよび02をそれぞれ30ppm!満と
した、不純物元素の含有量が極めて少ないPb−Sn高
純度はんだを用いて鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付
けまたははんだめっきをすると、得られたはんだ付けま
たははんだめっき部分が高温環境下に長時間継続してさ
らされても剥離が発生しないという知見を得たのである
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、 鉄族元素(te、 Ni、  Co):0.01〜4重
二%全量する銅合金部材をPb−Snはんだを用いては
んだ付けまたははんだめっきする方法において、上記P
b−Snはんだは、 P b十S n> 99.95重量%、不純物元素≦5
001)l)+1、 からなり、上記不純物元素のうち、特にSbおよび02
が、 Sb < 3(lppm。
02 < 30 ppm− である成分組成を有するPb−Snはんだを用いる鉄族
元素含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめっき方
法に特徴を有するものである。
この発明において、使用するPb−Snはんだの成分組
成範囲を上記の通りに限定した理由を以下に説明する。
鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けまたははんだめっ
き部分が長時間継続して高温環境下にさらされると、鉄
族元素含有銅合金部材中のCuやはんだ中のSnが拡散
し、鉄族元素含有銅合金部材とはんだ界面にCuとSn
の拡散層(化合物層)が形成されるほか、鉄族元素含有
銅合金部材の合金成分であるFc、Ni、Goなどの鉄
族元素やはんだ中の不純物元素も拡散する。この際、は
んだ中の不純物元素が500ppmを越えて存在すると
、拡散により鉄族元素含’ri jfil A金部材の
鉄族元素と金属間化合物を形成し、剥離が発生しやすく
なるためにP b+ S n>99.95重量%とじ、
したがって不純物元素の含有量の合=1が500pp1
1以下としなければならない。
上記不純物元素の含有量の合計が500ppI11以下
のPb−Sn高純度はんだに含まれる不純物元素のうち
でも、特にSbは鉄族元素含有銅合金部材とはんだ界面
において脆い鉄族元素とSbの金属間化合物を形成する
傾向の強い元素であり、Sbが多量に含まれると剥離が
発生しやすくなる。したがって、Pb−Sn高純度はん
だに含まれるSbは30ppm未満に抑えなければなら
ない。
一方、上記Pb−Sn高純度はんだに酸素が含まれると
鉄族元素含有銅合金部材とはんだとの界面において、ボ
イドが形成されやすくなり、これが時間とともに連続し
て剥離発生の原因となる。
したがって、上記Pb−Sn高純度はんだに含まれる酸
素量は30ppo+未満に定めた。
上記脆い鉄族元素とSbの金属間化合物および上記酸素
によるボイドが同時に発生すると、はんだ付けまたはは
んだめっき部分の剥離は一層顕著になるので、上記はん
だ付けまたははんだめっき部分の剥離の発生を抑えるた
めには、Pb−Snはんだに含まれる不純物元素の金白
°工を500ppn以下にすると同時に、上記不純物元
素のうちでも特i;s b含有量を30ppm未満、酸
素t Hmを30ppm未満にすることが必要である。
〔実 施 例〕
つぎに、この発明のはんだ付けまたははんだめっき方法
を実施例により具体的に説明する。
純度:99.99重量%のSn、Pb、Bi、Inおよ
びSbを用意し、Snおよびpbに微量の81゜I n
、およびSbを添加して第1表に示される方法で溶解し
、第1表に示される成分組成のはんだA−Eをそれぞれ
lokgづつ用意しさらに市販はんだFを10kg用意
した。
一方、第2表に示される鉄族元素(Fe、 Ni。
Co)を含有する銅合金1〜5をA「雰囲気の高周波炉
にて溶解し、鋳造して、たて:351Q!e%横:12
0■、長さ: 200mmの鋳塊を得た。これら各種C
u合金の鋳塊を面側し、温度:850℃で熱間圧延し、
厚さ:10III11とした後、さらに面側し、板厚:
9關とし、次いで冷間圧延と温度:400〜600℃の
範囲内の所定の温度にて繰り返し焼鈍し、最終的に板厚
: 0.25m+eの条材を得た。
この条材を幅:1011111%長さ:30m+slこ
切断し、800#のエメリー紙にて表面を研摩し、酸洗
および脱脂したのち、ロジン系フラックスを用い、温度
:230℃にて上記はんだA−Fを用いたはんだ付けを
行った。
このようにしてはんだ付けした試料を、温度:150℃
、大気中にて250時間、500時間、750時間およ
び1000時間、それぞれ継続して保持し、それぞれの
試料断面を研摩し、はんだとCu合金条材の界面を光学
顕微鏡にて観察し、剥離の有無を調べ、剥離の見られな
いものを01一部剥離しているものをΔ、完全に剥離し
ているものを×として第3表に示した。
〔発明の効果〕
第3表の結果から、市販のはんだFを用いてはんだ付け
した部分は、温度=150℃の大気中に250時間放置
しただけで一部剥離が発生するが、この発明の限定条件
をみたすはんだAを用いたはんだ付け部分は、温度=1
50℃の大気中に1000時間放置しても剥離が発生せ
ず、この発明のはんだ付け方法は、耐剥離性に対して優
れた効果を有することがわかる。
さらに、S b:40ppm、02:50pp11含有
のpb−SnはんだDを用いてろう付けした部分は、温
度:150℃の大気中に250時間放置すると一部剥離
が発生し、Sbが5oppII+を越えて含有するpb
−SnはんだBおよび02が30ppmを越えて含有す
るPb−SnはんだCを用いたはんだ付け部分は、温度
=150℃の大気中に500時間放置すると完全剥離が
発生し、またPb+Snが99.95重量%未満のはん
だEを用いたはんだ付け部分は温度=150℃の大気中
に750時間放置すると完全剥離が発生し、十分な耐剥
離性が得られないことがわかる。
なお、この実施例では、各種のPb−Snはんだを用い
てはんだ付けして得られた鉄族元素含有銅合金部材のは
んだ付け部分の高温耐剥離性について詳述したが、さら
に上記各種Pb−Snはんだを用いて鉄族元素含有銅合
金部材に溶融はんだめっきを施したはんだめっき部分の
耐剥離性についてもほぼ同様の結果が得られた。
上述のように、鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付けま
たははんだめっきにおいて、 P b+ S n> 99.95重量%、不純物元素≦
500pp11であって、上記不純物元素のうちでも特
にSb<30ppm、 02<30ppmの条件をみた
すはんだを用いることにより初めて高温耐剥離性の優れ
たはんだ付けまたははんだめっき部分が得られることが
わかり、これを鉄族元素含有銅合金部材からなる電子、
電気部品のはんだ付けに適用することにより、その部分
の信頼性が著しく向上する。
したがって、この発明は、上記電子、電気部品を実装し
た電子、電気機器の信頼性を大幅に向上せしめることが
でき、産業の発展に大いに頁献することができる。
出 願 人 : 三菱金属株式会社 代 理 人 晶 田 和 夫 外1名

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)鉄族元素(Fe、Ni、Coのうち1種または2
    種以上):0.01〜4重量%を含有する銅合金部材を
    Pb−Snはんだを用いてはんだ付けする方法において
    、 上記Pb−Snはんだは、 Pb+Sn>99.95重量%、 不純物元素≦500ppm、 からなり、上記不純物元素のうち、特にSbおよびO_
    2が、 Sb<30ppm、 O_2<30ppm、 である成分組成を有するPb−Snはんだを用いること
    を特徴とする鉄族元素含有銅合金部材のはんだ付け方法
  2. (2)鉄族元素(Fe、Ni、Coのうち1種または2
    種以上):0.01〜4重量%を含有する銅合金部材を
    Pb−Snはんだを用いてはんだめっきする方法におい
    て、 上記Pb−Snはんだは、 Pb+Sn>99.95重量%、 不純物元素≦500ppm、 からなり、上記不純物元素のうち、特にSbおよびO_
    2が、 Sb<30ppm、 O_2<30ppm、 である成分組成を有するPb−Snはんだを用いること
    を特徴とする鉄族元素含有銅合金部材のはんだめっき方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009233686A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Mitsubishi Materials Corp ペースト用Pb−Snはんだ合金粉末およびPb−Snはんだ合金ボール
JP2010173001A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Sankyo Diamond Industrial Co Ltd 集じんカバー

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