JPH03281088A

JPH03281088A - はんだおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH03281088A
Application number: JP7984690A
Authority: JP
Inventors: Satoyuki Sato; 佐藤　聡幸; Tomomitsu Tanaka; 田中　朝光
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1991-12-11

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〕本発明は、たとえば、パワートランジスタあるいはパワ
ーＩＣ等（モールド樹脂で外装を施されたパッケージ部
品、または実装密度を上げるために外装を施していない
ベア・チップ部品を含む）の電力用発熱電子部品（以下
本明細書において、単に発熱電子部品という）を放熱板
に取り付ける際に、熱伝導率および放熱性の優れたはん
だおよびその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図ないし第８図を参照しつつ、発熱電子部品を放熱
板に取り付ける従来例を説明する。

第６図（イ）ないしくハ）は従来例における発熱電子部
品取り付は説明図である。

第６図（イ）図示のごとく、発熱電子部品４１は、放熱
板４２上に印刷されているクリームはんだ４３の上に載
置され、その後リフロー炉を通すと、第６図（ロ）図示
のごと（、クリームはんだ４３は、溶融した後に固化（
第６図（ロ）４３′参照）し、発熱電子部品４１と放熱
板４２とを機械的および熱的に接合する。そして、第６
図（イ）図示のごとく、リフロー処理の前には、クリー
ムはんだ４３の厚さは、ｈｌであるのに対して、リフロ
ーソルダリングの後には、第６図（ロ）図示のごとく、
溶融してｈ２の厚さになる。

なお、クリームはんだ４３の中には、重量％にして１０
％程度、体積％にして５０％程度のフラックス、たとえ
ば、松ヤニ、活性剤、溶剤等、が混入されている。

また、第７図（イ）および（ロ）は他の従来例における
発熱電子部品取り付は説明図である。

第７図（イ）図示のごとく、予めフラックス４７を塗布
した所定の大きさのはんだペレット４６を発熱電子部品
４１と放熱板４２との間に挟み込み、リフロー処理を行
い、上記両者を機械的および熱的に接合する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、第６図図示のようなりリームはんだ４３を用い
た場合には、前述のごとくクリームはんだ４３内に多く
のフラックスを含むため、リフロー加熱時に、第６図（
ハ）図示のごとく、はんだ層の中に空気およびフラック
スが巻込まれ、固化した後のクリームはんだ４３′の中
に、空孔４４および松ヤニ等フラックスの残留物４５が
入る。

したがって、前記空孔４４およびフラックスの残留物４
５は、発熱電子部品４１から発生した熱が放熱板４２に
伝達するのを妨げる。

また、クリームはんだ４３内に、前記空孔４４およびフ
ラックスの残留物４５が入っていると、発熱電子部品４
１のヒートサイクルで起こる膨張収縮の繰り返しにより
、はんだが劣化して取り付は不良を起こす原因となる。

さらに、クリームはんだ４３の塗布をスクリーン印刷に
より行う関係上、第８図（イ）図示のごとく、クリーム
はんだ４３の表面に凹凸が生じる。

したがって、クリームはんだ４３の厚さを薄くすると、
はんだの厚さにむらがでるため、クリームはんだ４３を
厚目に塗布しなければならない。

その結果、前述の欠点である空孔４４およびフラックス
の残留物４５がはんだ内に多く浸入する。

°第７図図示のごとく、はんだペレット４６を用いる場
合には、はんだを薄くしであるため熱伝導が良いという
利点はある。

しかし、放熱板４２と発熱電子部品４１とを取り付ける
前に予めフラックス４７をはんだペレット４６の表面に
塗布しなければならない。したがって、フラックス４７
を塗布する手間がかかるだけでなく、フラックス４７の
塗布を均一にしないと、はんだの濡れ性が悪くなるとい
う問題を有する。

また、第６図（イ）および（ロ）図示のごとく、リフロ
ー処理の前後では、はんだの厚さがｈｉからｈ２に変わ
る。上記はんだの厚さを規制する手段がないため、薄く
なり過ぎると、取り付は強度を低下させる恐れがある。

さらに、はんだ付けを行う部材間の間隔が空いている場
合、従来のはんだを使用すると、はんだの表面張力によ
り、はんだ付は不能あるいは不良となった。

以上のような問題を解決するために、本発明は、取り付
は強度に必要な厚さを有し、しかも放熱性の優れたはん
だおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、はんだ付けを行う部材間に間隔があっても良
好なはんだ付けが可能なはんだおよびその製造方法を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本発明によるシート状はん
だには、はんだ合金の溶融温度より高い融点と、導電性
と、放熱性とを有し、必要なはんだの厚さを規制する大
きさの金属部材が埋設されるように構成される。糸はん
だにおいても上記と同様な金属部材が挿入される。そし
て、前記金属部材は、金属粒塊、金属片、金属柱、金属
微粒子片の内の少なくとも一つを含む。

また、本発明によるはんだの製造方法は、はんだインゴ
ットからはんだを形成する第１工程と、はんだが溶融し
た場合に、はんだの必要な厚さを規制するような大きさ
で、はんだ合金の溶融温度より高い融点と、導電性と、
放熱性とを有する金属部材を作成する第２工程と、前記
金属部材をはんだに埋設する第３工程とから構成される
。

〔作　　用〕

本発明のはんだの中には、はんだ合金の溶融温度より高
い融点と、導電性と、放熱性とを有し、かつ、取り付は
強度に必要なはんだの厚さを規制する大きさの金属部材
が埋設されているので、このはんだを使用して発熱電子
部品と放熱板とを接続すると、発熱電子部品と放熱板と
の間に形成されるはんだの厚さは、はんだ内の金属部材
の大きさで規制される。すなわち、はんだの中に埋設さ
れている金属部材は、はんだが溶融しても溶けずに発熱
電子部品と放熱板との間に残るため、発熱電子部品と放
熱板との間に形成されるはんだは、常に取り付けに必要
な一定の厚さになる。また、発熱電子部品と放熱板との
間のはんだが厚くても、はんだ内の放熱性の良い金属部
材が発熱電子部品の熱を放熱板に伝達する。さらに、は
んだの接合部の厚さ管理を簡単に行えるので、熱膨張の
異なる部材をはんだ付けする場合、熱衝撃が加わっても
、はんだ内の金属部材により前記熱衝撃を緩和すること
ができる。

本発明のはんだを使用して間隔を有する二つの部材を取
り付ける際に、はんだ内に埋設された金属部材がはんだ
の表面張力を弱めるため、前、記間隔内にはんだが充填
されて、はんだ付けを可・能にする。

また、本発明のはんだ製造方法は、はんだをシート状あ
るいは糸状に形成する工程に、金属部材を埋設する工程
を付加するだけであるから、高価な製造装置にはならな
い。

〔実　施　例〕

第１図ないし第３図を参照しつつ本発明における一実施
例を説明する。

第１図（イ）ないしくハ）は本発明におけるシート状は
んだ説明図である。第１図図示のシート状はんだ１には
、金属粒塊２が埋設されている。

金属粒塊２の大きさは、第１図（ロ）図示のごとく、シ
ート状はんだ１が溶融する前の厚さｔｌから取り付は強
度に必要な厚さｔ２に規制する。

また、金属粒塊２の形状は、第１図（ロ）図示のような
丸型以外に、第１図（ハ）図示のごとく、三角等各種の
形をとることができる。

金属粒塊２は前述のごとく、取り付は強度に必要なはん
だの厚さを規制する大きさで、かつはんだ合金の溶融温
度より高い融点と、導電性と、放熱性とを有するもの、
たとえば、銅、鉛の微粒子塊である。金属粒塊２の代わ
りに金属片、金属柱、金属微粒子片等の少なくとも一つ
を単独あるいは混合して入れることができる。

次に、上記シート状はんだ１を製造する方法を第２図お
よび第３図にしたがって説明する。

第１工程では、はんだインゴット１１を第３図図示のご
とく、抑圧ローラー２１で押圧してシート状はんだ１が
形成される（第２図図示１１．１２）。

第２工程では、シート状はんだ１に埋設するための前記
金属粒塊２を作成する。たとえば、アトマイズ法等によ
り、銅あるいは鉛等を溶融状態にして、窒素等の不活性
ガス雰囲気中に噴出させて微粒子塊を得る。当該微粒子
塊は、はんだの使用目的にあった大きさのものを選別す
るための分級を行う（第２図図示１３．１４）。

第３工程では、上記のようにして得られた大きさの揃っ
た金属粒塊２を、第３図図示のごとく、金属粒塊ホッパ
ー２３から落下させてシート状はんだ１上に載置する。

その後、埋設ローラー２２により、金属粒塊２はシート
状はんだｌの中に埋設される（第２図図示１５）。

このようにして形成されたシート状はんだ１は、図示さ
れていないリールに巻取られる（第２図図示１６）。

なお、シート状はんだ１の製造方法について説明したが
、糸はんだの場合も同様にはんだ内に金属部材を埋設で
きる。

第４図（イ）および（ロ）は本発明におけるシート状は
んだ１を使用した例を示す。第４図において、発熱電子
部品３１は、シート状はんだ１を介して放熱板３２に取
り付けられる。そして、リフロー処理によりはんだを溶
融すると、シート状はんだ１の厚さは、第４図（イ）お
よび（ロ）図示のごとく、ｔｌからｔ２になる。

また、本発明のはんだを使用した他の実施・例を説明す
る。

第５図（イ）図示のようにたとえば、部材３３と部材３
４とのはんだ付は部の間隔が離れている場合に、はんだ
付けを行うと、付かないか、あるいは付いても第５図（
イ）図示のごと（、普通のはんだ３５には、はんだの表
面張力によりくびれ部３７ができる。

しかし、第５図（ロ）図示のごとく、本発明の金属微粒
子片入りはんだ３６を使用すると、金属微粒子片３８が
間隙を架橋する形になり、第５図（イ）図示のくびれ部
３７が発生しない。

したがって、部材３３と３４との間隔がある程度能れて
いても、本発明のはんだを使用することにより、取り付
は強度を低下させずに取り付けられる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実
施例に限定されるものではない。そして、特許請求の範
囲に記載された本発明を逸脱することがなければ、種々
の設計変更を行うことが可能である。

たとえば、実施例として発熱電子部品と放熱板との接続
について説明したが、はんだ付けを行う対象はこれに限
定されるものではなく、いかなる部材にも適用できるこ
とはいうまでもない。

また、金属粒塊あるいは金属微粒子片の大きさは、はん
だ付けの対象により違う。すなわち、実施例のような発
熱電子部品と放熱板の場合においても、それぞれの大き
さは無数にあるため、金属粒塊あるいは金ｒ１４微粒子
片の大きさは、それぞれ異なる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、はんだの中に埋設された溶融しない金
属部材のために、取り付は部材間に必要なはんだ厚さが
確保できるので、取り付は強度は低下しない。

本発明によれば、取り付は強度を確保するためにはんだ
を厚くした分の放熱低下は、はんだ内に埋設した放熱性
の良い金属部材により補うことができる。

本発明によれば、はんだ内に埋設された熱伝導性の良い
金属部材が熱衝撃およびヒートサイクルに対して緩和す
るように作用するため、取り付は強度が低減しない。

本発明によれば、はんだ内に埋設された金属部材は、取
り付は部材間から流出せずに、その間隔を補うように架
橋するので、従来のはんだでは不可能な間隔を有する２
部材間のはんだ付けが可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるシート状はんだ説明図、第２図
は本発明におけるシート状はんだ製造工程図、第３図は
本発明における金属粒塊埋設説明図、第４図は本発明に
おける発熱電子部品取り付は説明図、第５図は本発明と
従来例との比較説明図、第６図は従来例における発熱電
子部品取り付は説明図、第７図は他の従来例における発
熱電子部品取り付は説明図、第８図はクリームはんだと
はんだベレットとの比較説明図である。１・・・シート状はんだ２・・・金属粒塊１１・・・インゴット２１・・・抑圧ローラー２２　・２３　・３１　・３２　・３３．３５　・３６　・３７　・３８　・・・埋設ローラー・・金属粒塊ホッパー・・発熱電子部品・・放熱板３４・・・部材・・普通のはんだ・・金属微粒子片入りはんだ・・くびれ部・・金属微粒子片（ロノＡ−Ａ前面（ハ）本発明Ｉ：１・１アロシ一ト状Ｉルｒ″會シ明■菰１図本発明におけるシート状はんだ！ｌ！造工程図第２図本発明における金属粒塊墳設説明図第３図（イ）（ロ）（ハ）従来例しおける児熱電ゴ１話都収り付は説明図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）はんだ合金の溶融温度より高い融点と、導電性と
、放熱性とを有し、必要なはんだの厚さを規制する大き
さの金属部材を埋設した圧延はんだ合金層からなること
を特徴とするシート状はんだ。
（２）はんだ合金の溶融温度より高い融点と、導電性と
、放熱性とを有し、必要なはんだの厚さを規制する大き
さの金属部材が挿入されていることを特徴とする糸はん
だ。
（３）前記金属部材は、金属粒塊、金属片、金属柱、金
属微粒子片の内の少なくとも一つを含むことを特徴とす
る請求項（１）または（２）記載のはんだ。
（４）はんだインゴットからはんだを形成する第１工程
と、はんだが溶融した場合に、はんだの必要な厚さを規制す
るような大きさで、はんだ合金の溶融温度より高い融点
と、導電性と、放熱性とを有する金属部材を作成する第
２工程と、前記金属部材をはんだに埋設する第３工程と、から構成
されることを特徴とするはんだの製造方法。