JPH05154687A - ハンダペースト - Google Patents

ハンダペースト

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JPH05154687A
JPH05154687A JP34187891A JP34187891A JPH05154687A JP H05154687 A JPH05154687 A JP H05154687A JP 34187891 A JP34187891 A JP 34187891A JP 34187891 A JP34187891 A JP 34187891A JP H05154687 A JPH05154687 A JP H05154687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
clad layer
core
melting point
particles
Prior art date
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Pending
Application number
JP34187891A
Other languages
English (en)
Inventor
Motonari Fujikawa
元成 藤川
Masao Hirano
正夫 平野
Masanobu Tanigami
昌伸 谷上
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP34187891A priority Critical patent/JPH05154687A/ja
Publication of JPH05154687A publication Critical patent/JPH05154687A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合後における接合特性の安定性を犠牲にす
ることなく、接合時におけるハンダの濡れ性や融点等を
コントロールすることができるハンダペーストを提供す
る。 【構成】 このハンダペーストは、2層構造の微細なハ
ンダ粒子1とロジンと溶剤とを混練したものである。ハ
ンダ粒子1は、Sn、Pb、Bi、In等のハンダ成分
からなるコアハンダ2の表面をコアハンダ2とは組成の
異なるハンダ成分からなるハンダクラッド層3によって
被覆されている。このハンダ粒子1は、溶融して合金化
すると最終目標の組成を持つ共晶ハンダ4となる。ま
た、ハンダクラッド層3の組成により、リフロー時のハ
ンダ特性をコントロールすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はハンダペーストに関す
る。特に、リフロー加熱方式のハンダ付け工程で用いら
れるハンダペーストに関する。
【0002】
【従来の技術】ハンダペーストは、Sn−Pn系ハンダ
合金の微粒子(ハンダ粒子)を活性フラックスや溶剤に
混練したものであって、従来のハンダペーストでは均一
な合金組成のハンダ粒子が用いられている。
【0003】リフローハンダにおいては、このハンダペ
ーストを用いて電子部品の端子部分を回路基板の電極パ
ッド等に固定しておき、リフロー炉内でハンダペースト
を加熱溶融させることにより電子部品の端子を回路基板
の電極パッド等にハンダ付けしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のハンダペーストを用いてリフローハンダを行
なった場合、リフローの条件によってはハンダペースト
がリフロー中に酸化し易くなり、ハンダの濡れ性が悪く
なる。この結果、溶融したハンダがハンダボールとなっ
て回路基板上に飛散し、回路の絶縁信頼性を低下させる
という問題があった。そこで、ハンダペーストの酸化を
防止するため、活性の強いフラックスが用いられるが、
その場合もリフロー後のフラックスの残渣がハンダボー
ルと同様に回路の絶縁信頼性を低下させる原因となって
いた。
【0005】また、ハンダペーストの融点をコントロー
ルするため、ハンダ粒子中のPbやSnの組成比を変え
たり、PbやSn以外の金属を混ぜたりすることがある
が、かかる組成の変更は比重や引っ張り強さ等の特性変
化をもたらし、好ましくなかった。
【0006】本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、接合後にお
ける接合特性の安定性を犠牲にすることなく、接合時に
おけるハンダの濡れ性や融点等をコントロールすること
ができるハンダペーストを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のハンダペースト
は、コアハンダの表面をコアハンダと組成の異なるハン
ダクラッド層で覆った2層構造のハンダ粒子を含有する
ことを特徴としている。
【0008】また、上記ハンダクラッド層は、Snリッ
チの組成とするのが好ましい。
【0009】また、コアハンダとハンダクラッド層と
は、溶融して共晶ハンダとなるようにするのが特に好ま
しい。
【0010】
【作用】本発明のハンダペーストにあっては、ハンダ粒
子が2層構造になっているので、表面のハンダクラッド
層の組成を選択することによりハンダ接合時に必要な特
性をコントロールすることができる。しかも、コアハン
ダとハンダクラッド層の全体としての組成を調整するこ
とにより、ハンダ接合後の接合特性を調整することがで
きる。
【0011】例えば、ハンダクラッド層の組成によって
ハンダ接合時に必要な濡れ性を良好にしたり、ハンダの
融点を所望温度となるように調整したりでき、しかも、
接合後はコアハンダとハンダクラッド層とが溶融して通
常の共晶ハンダとなり、ハンダ接合の安定性が得られる
ようにできる。
【0012】
【実施例】本発明に係るハンダペーストは、2層構造の
微細なハンダ粒子1とロジン(レジン)と溶剤とを混練
したものである。図1(a)はハンダ粒子1の構造を模
型的に示す断面図であって、ハンダ粒子1は、Sn、P
b、Bi、In、Ag、Sb等のハンダ成分からなるコ
アハンダ2の表面をコアハンダ2とは組成の異なるハン
ダ成分からなるハンダクラッド層3によって被覆されて
いる。このコアハンダ2及びハンダクラッド層3は、い
ずれも単一元素でもよく、複数元素の合金等であっても
よい。
【0013】2層構造のハンダ粒子1の構成としては、
例えばPb(純金属)のコアハンダ2の表面をSn
(純金属)のハンダクラッド層3によって被覆したも
の、Pb(純金属)のコアハンダ2の表面をSnリッ
チのSn−Pb合金のハンダクラッド層3によって被覆
したもの、Pb−Sn合金のコアハンダ2の表面をS
n(純金属)のハンダクラッド層3によって被覆したも
の、PbリッチのPb−Sn合金のコアハンダ2の表
面をSnリッチのPb−Sn合金のハンダクラッド層3
によって被覆したもの、等を基本とするものが好まし
い。もちろん、この組成以外のものも可能である。
【0014】このハンダペーストを用いて電子部品等を
回路基板等にリフローハンダ法によってハンダ付けする
と、図1(b)に示すように、コアハンダ2とハンダク
ラッド層3が溶融して合金化し、最終目標の組成を持つ
共晶ハンダ4となり、電子部品等と回路基板等とがハン
ダ接合される。
【0015】上記のようにハンダ粒子1を2層構造とす
ると、ハンダクラッド層3の組成を選択することにより
リフロー時のハンダ特性をコントロールすることができ
る。例えば、ハンダクラッド層3をSnによって構成し
た場合には、Sn−Pb共晶ハンダ単体のハンダ粒子と
比較して、つぎのような利点がある。SnとCuリード
面(回路基板の配線パターンやボンディングパッド)と
は相溶性がよいので、表面のハンダクラッド層3がSn
であれば、リフローしたハンダの濡れ性が良好となる。
一方、Snは酸化し易いが、ハンダペーストにロジンを
加えると、Snハンダクラッド層3のリフロー時におけ
る酸化を防止することができる。しかも、このハンダク
ラッド層3の濡れ性が良いためにロジンが配線パターン
等のCuリード面(PbもしくはPbリッチのハンダに
よって予備ハンダされていてもよい。)に接触し易くな
り、ロジンの作用が著しくなる。さらに、ロジンによる
酸化防止の効果が高くなれば、ハンダの濡れ性がより良
好となり、ハンダによる接合性が良好となる。また、過
度に活性の高いフラックスを必要としなくなるので、フ
ラックスの残渣による絶縁信頼性の低下も防止できる。
【0016】また、SnリッチのPb−Sn合金、Pb
−Sn−Bi合金、Pb−Sn−In合金等の低融点合
金からなるハンダクラッド層3を用いれば、Sn−Pb
共晶ハンダ単体の融点よりも低温でハンダクラッド層3
が溶融して濡れ始める。従って、ハンダペーストの濡れ
性が良好となり、接合性が良くなってリフローハンダを
行ない易くなる。ハンダクラッド層3の融点が低く、さ
らに、ハンダクラッド層3が先に溶融するとコアハンダ
の融点も下がるので、低温接合が可能になり、電子部品
等の熱ストレスを低減することができる。しかも、コア
ハンダ2とハンダクラッド層3とが合金化した後は、通
常の共晶ハンダと同等の融点を持たせることが可能にな
る。
【0017】また、PbリッチのPb−Sn合金等の高
融点合金からなるハンダクラッド層3を用いれば、ハン
ダペーストの融点をSn−Pn共晶ハンダ単体の融点よ
りも高くでき、しかも、Pbの組成比を調整すれば、ハ
ンダペーストの融点を所望温度となるように調整するこ
とができる。つまり、ハンダクラッド層3がマイクロカ
プセルとしての働きをすることによりハンダペーストの
融点を本来の融点(溶融後の共晶合金の融点)よりも高
くすることができ、溶融して合金化した後は通常の共晶
ハンダとなる。
【0018】さらに、PbリッチのPb−Sn合金から
なるハンダクラッド層3を用いれば、Cuリード面にS
nもしくはSnリッチの予備ハンダが施されている場合
にもリフローしたハンダの濡れ性を良好にでき、電子部
品等のCuリード面への接合を良好にすることができ
る。SnはPbに比べて酸化の影響を受けやすいため、
Cuリード面にSnもしくはSnリッチの予備ハンダが
施されている場合、ハンダ粒子1のハンダクラッド層3
もSnもしくはSnリッチであると、Pb等の他のハン
ダ組成との接合が不完全になり易いという問題がある。
これに対し、Cuリード面にSnもしくはSnリッチの
予備ハンダが施されている場合でも、ハンダ粒子1のハ
ンダクラッド層3がPbもしくはPbリッチであると、
SnとPbのイオン化傾向がSn>Pbであるため、S
nとPbとが混合し易く、リフローしたハンダの濡れ性
が良好になる。
【0019】以上説明したように、本発明のハンダペー
ストによれば、コアハンダ2とハンダクラッド層3の組
成をコントロールすることによりハンダ接合時の特性を
所望の目的に沿うように調整することができ、リフロー
時の特性を改善してリフローハンダの工程を容易にする
ことができる。しかも、溶融して合金化した後は、通常
の共晶ハンダとなり、ハンダとしての安定性を有してい
る。
【0020】つぎに、上記2層構造のハンダ粒子1の製
造方法を説明する。まず、第1にコアハンダ2にハンダ
クラッド層3をバレルメッキする方法(図示せず)があ
る。これは、通常のハンダ粒子の製造方法と同様、噴霧
法(アトマイズ法)や遠心分離法により球状のコアハン
ダ2を製造した後、クラッド材を陽極とし、バレルを陰
極とし、バレル上でコアハンダ2を揺動させつつコアハ
ンダ2の表面にクラッド材をバレルメッキすることによ
りハンダクラッド層3を形成するものである。
【0021】また、第2の製造方法を図2(a)(b)
に示す。この方法においては、コアハンダ2をSnの塩
もしくはPbとSn(Snリッチ)の塩の水溶液に浸漬
し、この水溶液から加水分解によりコアハンダ2の表面
にクラッド材の微小粒子5を沈着(もしくは、共沈)さ
せる。この後、上記水溶液から取り出した図2(a)の
ようなハンダ粒子1を加熱し、表面のクラッド材の微小
粒子5のみを溶融させてハンダクラッド層3を形成す
る。この方法は、コアハンダ2の融点がハンダクラッド
層3の融点よりも高い場合に適するものであり、コアハ
ンダ2の融点がハンダクラッド層3の融点よりも高けれ
ばクラッド材の微粒子5を溶融させる際にコアハンダ2
が溶融することがない。Snの融点は232℃、Pbの
融点は327℃であるので、例えば、Pbのコアハンダ
2の表面をSnもしくはSnリッチのハンダクラッド層
3で覆う場合に用いることができる。
【0022】これに対し、コアハンダ2の組成がPb:
Sn=63:37近くであれば、コアハンダ2の融点温
度は183℃(Sn−Pb合金の最低融点)となるの
で、図2の方法は用いることができず、第1の製造方法
が適する。
【0023】また、図3(a)(b)に示すものはハン
ダ粒子1の第3の製造方法を模型的に示す断面図であ
る。この方法においては、Pb−Sn合金からなるコア
ハンダ2の表面にSnからなるハンダクラッド層3を形
成した後、このハンダ粒子1をコアハンダ2もしくはハ
ンダクラッド層3のうちいずれか一方の融点近傍の直下
に保持し、コアハンダ2をハンダクラッド層3内に拡散
させたものである。あるいは、ハンダクラッド層3をコ
アハンダ2内に拡散させても良い。この方法によれば、
コアハンダ2とハンダクラッド層3との間に拡散層が生
じ、コアハンダ2とハンダクラッド層3の境界が明瞭で
なく、傾斜的に組成が変化する。
【0024】なお、本発明のハンダペーストに用いるハ
ンダ粒子の製造方法は、上記製造方法に限らないのはも
ちろんである。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、表面のハンダクラッド
層の組成を調整することにより、例えばハンダが酸化し
にくくしたり、ハンダの濡れ性を良好にしたり、ハンダ
融点を所望温度となるように調整したりできる。従っ
て、活性の強いフラックスの使用を避けることもでき、
ハンダボールやフラックスの残渣による回路の絶縁不良
等も防止することができ、単体のハンダ粒子では得るこ
とのできない特性を得ることができる。しかも、接合時
の特性を損ねることなく、接合後はコアハンダとハンダ
クラッド層とが溶融して例えば共晶ハンダとなるように
でき、ハンダの接合特性を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)は本発明の一実施例におけるハン
ダペースト中の1つのハンダ粒子の溶融前の状態と溶融
後の状態を模型的に示す拡大断面図である。
【図2】(a)(b)は同上のハンダ粒子の製造方法を
説明するための拡大断面図である。
【図3】(a)(b)はハンダ粒子の別な製造方法を説
明するための拡大断面図である。
【符号の説明】
1 ハンダ粒子 2 コアハンダ 3 ハンダクラッド層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コアハンダの表面をコアハンダと組成の
    異なるハンダクラッド層で覆った2層構造のハンダ粒子
    を含有するハンダペースト。
  2. 【請求項2】 前記ハンダクラッド層がSnリッチであ
    ることを特徴とする請求項1に記載のハンダペースト。
  3. 【請求項3】 前記コアハンダと前記ハンダクラッド層
    が溶融して共晶ハンダとなるようにしたことを特徴とす
    る請求項1又は2に記載のハンダペースト。
JP34187891A 1991-11-29 1991-11-29 ハンダペースト Pending JPH05154687A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6186390B1 (en) 1997-12-26 2001-02-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Solder material and method of manufacturing solder material
JP2012179624A (ja) * 2011-02-28 2012-09-20 Mitsubishi Materials Corp プリコート用ハンダペースト
JP2016021577A (ja) * 2015-08-12 2016-02-04 デクセリアルズ株式会社 太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの製造方法、導電性接着剤

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