JPH0534118B2 - - Google Patents
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- JPH0534118B2 JPH0534118B2 JP59006718A JP671884A JPH0534118B2 JP H0534118 B2 JPH0534118 B2 JP H0534118B2 JP 59006718 A JP59006718 A JP 59006718A JP 671884 A JP671884 A JP 671884A JP H0534118 B2 JPH0534118 B2 JP H0534118B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
- B23K35/268—Pb as the principal constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
本発明は各種ハンダ接合や半導体ダイボンデイ
ング等に用いる固相線温度が高い、安価なPb系
高融点ハンダに関するものである。 従来各種ハンダ接合や半導体ダイボンデイング
等にはPbベース、Snベース、Cd入り、貴金属ベ
ースの高融点ハンダが用いられている。Pbベー
スとしてはPb−Sn、Pb−In又はこれ等にAgを添
加した高融点ハンダ、SnベースとしてはSn−
Sb、Sn−Ag、Sn−Au等の高融点ハンダ、Cd入
りとしてはSn−Cd、Sn−Zn−Cd等の高融点は
ハンダ、貴金属ベースとしてはAu−Si等の高融
点ハンダが知られている。 近年半導体の高密度化に伴ない、コスト及び信
頼性の面からダイボンデイング用ハンダには固相
線温度が300℃以上の安価な高融点ハンダが要求
されるようになり、また半導体用基板にはNiメ
ツキが施されているため、Niに対するハンダ付
け性及び作業性の面から固相線温度と液相線温度
が相互に接近していることが望まれている。しか
るに前記PbベースやSnベースの高融点ハンダは
何れも溶融温度が低く、固相線温度も300℃前後
が最高であり、Cd入り高融点ハンダはCdの添加
により固相線温度を上昇させることができるも、
Cdが有毒物質であるためその使用が制約されて
いる。また貴金属ベースの高融点ハンダは高い固
相線温度、例えばAu−2wt％Siハンダ（以下wt
％を単に％と略記）で固相線温度370℃、液相線
温度390℃が得られるも、貴金属を多量に含むた
め極めて高価である。 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、Pb−Sn
ハンダにNiを添加することにより、ハンダに付
け性を低下することなく固相線温度を上昇させる
ことができること、更にこれにCuを添加するこ
とにより一層固相線温度を上昇させることができ
ることを知見し、固相線温度が300℃以上の安価
なPb系高融点ハンダを開発したものである。 即ち本発明ハンダの一つは、Sn0.5〜4.8％、
Ni0.05〜5.0％、残部Pbからなることを特徴とす
るものであり、他の一つはSn0.5〜4.8％を含み、
かつNi0.05〜5.0％、Cu0.01〜5.0％の範囲内でNi
とCuを合計５％以下含み、残部Pbからなること
を特徴とするものである。 しかして本発明においてハンダ組成を上記の如
く限定したのは次の理由によるものである。 Sn含有量を0.5〜4.8％と限定したのは、Snはハ
ンダ付け性を付与するための必須添加元素であ
り、一方ハンダの製造においてNiの添加にSn−
Ni母合金を用い、またCuの添加にSn−Cu母合金
を用いるところから、相対的にSn含有量を0.5％
以上とする必要があり、Sn含有量が0.5％未満で
は高融点Ni含有量の多いSn−Ni母合金やCu含有
量の多いSn−Cu母合金を用いることになり、こ
れに応じてPbも高温（800℃以上）に加熱する必
要が生ずるところからPbの酸化、蒸発等の問題
が生じ、ハンダの製造が困難となるためである。
またSn含有量が4.8％を越えるとハンダの固相線
温度の低下が著しくなるためである。このSn−
Pn合金にNiを添加するのはハンダの固相線温度
及び液相線温度を上昇されると共に、Ni板との
接着力を増大し、更に銅くわれ現象を抑制するも
ので、Ni含有量を0.05〜5.0％と限定したのは含
有量が0.05％未満では上記効果が小さく、5.0％
を越えるとNiの晶出物が粗大化するばかりか、
Sn−Ni母合金として融点の高い母合金を使用し
なければならず、上記と同様の理由によりハンダ
の製造が困難となるためである。 また上記Sn−Pb合金にNiとCuを添加するのは
Ni単独の場よりもNi板とのハンダ付けにおける
接着力を変えずに、更に固相線温度及び液相線温
度を高めるためであり、Ni含有量を0.05〜5.0％、
Cu含有量を0.01〜5.0％の範囲内でNiとCuの合計
含有量を５％以下と限定したのは、何れも下限未
満では上記効果が小さく、また上限を越えても、
合計含有量が５％を越えても、Cu又はNiの晶出
物が粗大化しハンダの製造が困難となるためであ
る。 本発明ハンダの製造には、Sn−Ni母合金、Sn
−Cu母合金、Pb単体及びSn単体を用いて所望組
成に配合し、これを大気中で溶解、鋳造し、常法
に従つて加工すればよい。また半導体ダイボンデ
イング用には第１図に示すように矢印方向に回転
する冷却ロール１上に、下端にノズル３を設けた
ルツボ２を配置し、該ルツボ２内に所望組成のハ
ンダ溶湯４を装入して、該溶湯面を矢印方向に加
圧することにより、ノズル３を通して溶湯４を冷
却ロール１の表面に噴出し、溶湯４から直接テー
プ状ハンダ５に凝固せしめる溶湯急冷法によりテ
ープ状ハンダとし、これを切断、打抜き、曲げ加
工した所望の成形ハンダを用いる。このような溶
湯急冷法による製造したテープ状高融点ハンダは
Ni及びCuが微細に分散化した組織となり、これ
を用いて比較的短時間でハンダ付けを行なえば、
Sn−NiやSn−Cuを大きく不均一な化合物を生ず
ることがない。 以下本発明を実施例について詳細に説明する。 実施例 (1) Sn−Ni母合金、Pb単体及びSn単体を用いて
（Pb95−Sn5）100-x−Nix（ｘ：Ni添加量）高融点ハ
ンダを配合、溶製し、第１図に示す溶湯急冷法に
より巾12mm、厚さ50μｍのテープ状高融点ハンダ
を製造した。 これ等高融点ハンダについて熱分析により固相
線温度と液相線温度を測定した。その結果を第２
図に示す。 図は縦軸に温度（℃）、横軸にNi含有量を取り
（Pb95−Sn5）100-x−Nix系高融点ハンダの固相線
温度ａと液相線温度ｂを示したもので、図から明
らかなようにNiの添加により固相線温度ａ及び
液相線温度ｂが上昇することが判る。 実施例 ２ 実施例(1)と同様にして第１表に示す組成のPb
系高融点ハンダを溶製し、第１図に示す溶湯急冷
法により巾12mm、厚さ50μｍのテープ状高融点ハ
ンダとし、これより打抜きにより巾1.0mm、長さ
５mmのリボン状として厚さ0.07mmのNi板をハンダ
付けし、引張試験により接着力を求めた。 その結果を第１表に併記した。 尚、ハンダ付けは第３図に示すように500℃の
温度に加熱した鉄ブロツク７面に、上方のノズル
８からN280％、H220％の混合ガスを噴出し、該
ブロツク７上にリボン状高融点ハンダ５ａを介在
させて重ね合わせた１対のNi板６ａ，６ｂを乗
せて行なつた。
ング等に用いる固相線温度が高い、安価なPb系
高融点ハンダに関するものである。 従来各種ハンダ接合や半導体ダイボンデイング
等にはPbベース、Snベース、Cd入り、貴金属ベ
ースの高融点ハンダが用いられている。Pbベー
スとしてはPb−Sn、Pb−In又はこれ等にAgを添
加した高融点ハンダ、SnベースとしてはSn−
Sb、Sn−Ag、Sn−Au等の高融点ハンダ、Cd入
りとしてはSn−Cd、Sn−Zn−Cd等の高融点は
ハンダ、貴金属ベースとしてはAu−Si等の高融
点ハンダが知られている。 近年半導体の高密度化に伴ない、コスト及び信
頼性の面からダイボンデイング用ハンダには固相
線温度が300℃以上の安価な高融点ハンダが要求
されるようになり、また半導体用基板にはNiメ
ツキが施されているため、Niに対するハンダ付
け性及び作業性の面から固相線温度と液相線温度
が相互に接近していることが望まれている。しか
るに前記PbベースやSnベースの高融点ハンダは
何れも溶融温度が低く、固相線温度も300℃前後
が最高であり、Cd入り高融点ハンダはCdの添加
により固相線温度を上昇させることができるも、
Cdが有毒物質であるためその使用が制約されて
いる。また貴金属ベースの高融点ハンダは高い固
相線温度、例えばAu−2wt％Siハンダ（以下wt
％を単に％と略記）で固相線温度370℃、液相線
温度390℃が得られるも、貴金属を多量に含むた
め極めて高価である。 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、Pb−Sn
ハンダにNiを添加することにより、ハンダに付
け性を低下することなく固相線温度を上昇させる
ことができること、更にこれにCuを添加するこ
とにより一層固相線温度を上昇させることができ
ることを知見し、固相線温度が300℃以上の安価
なPb系高融点ハンダを開発したものである。 即ち本発明ハンダの一つは、Sn0.5〜4.8％、
Ni0.05〜5.0％、残部Pbからなることを特徴とす
るものであり、他の一つはSn0.5〜4.8％を含み、
かつNi0.05〜5.0％、Cu0.01〜5.0％の範囲内でNi
とCuを合計５％以下含み、残部Pbからなること
を特徴とするものである。 しかして本発明においてハンダ組成を上記の如
く限定したのは次の理由によるものである。 Sn含有量を0.5〜4.8％と限定したのは、Snはハ
ンダ付け性を付与するための必須添加元素であ
り、一方ハンダの製造においてNiの添加にSn−
Ni母合金を用い、またCuの添加にSn−Cu母合金
を用いるところから、相対的にSn含有量を0.5％
以上とする必要があり、Sn含有量が0.5％未満で
は高融点Ni含有量の多いSn−Ni母合金やCu含有
量の多いSn−Cu母合金を用いることになり、こ
れに応じてPbも高温（800℃以上）に加熱する必
要が生ずるところからPbの酸化、蒸発等の問題
が生じ、ハンダの製造が困難となるためである。
またSn含有量が4.8％を越えるとハンダの固相線
温度の低下が著しくなるためである。このSn−
Pn合金にNiを添加するのはハンダの固相線温度
及び液相線温度を上昇されると共に、Ni板との
接着力を増大し、更に銅くわれ現象を抑制するも
ので、Ni含有量を0.05〜5.0％と限定したのは含
有量が0.05％未満では上記効果が小さく、5.0％
を越えるとNiの晶出物が粗大化するばかりか、
Sn−Ni母合金として融点の高い母合金を使用し
なければならず、上記と同様の理由によりハンダ
の製造が困難となるためである。 また上記Sn−Pb合金にNiとCuを添加するのは
Ni単独の場よりもNi板とのハンダ付けにおける
接着力を変えずに、更に固相線温度及び液相線温
度を高めるためであり、Ni含有量を0.05〜5.0％、
Cu含有量を0.01〜5.0％の範囲内でNiとCuの合計
含有量を５％以下と限定したのは、何れも下限未
満では上記効果が小さく、また上限を越えても、
合計含有量が５％を越えても、Cu又はNiの晶出
物が粗大化しハンダの製造が困難となるためであ
る。 本発明ハンダの製造には、Sn−Ni母合金、Sn
−Cu母合金、Pb単体及びSn単体を用いて所望組
成に配合し、これを大気中で溶解、鋳造し、常法
に従つて加工すればよい。また半導体ダイボンデ
イング用には第１図に示すように矢印方向に回転
する冷却ロール１上に、下端にノズル３を設けた
ルツボ２を配置し、該ルツボ２内に所望組成のハ
ンダ溶湯４を装入して、該溶湯面を矢印方向に加
圧することにより、ノズル３を通して溶湯４を冷
却ロール１の表面に噴出し、溶湯４から直接テー
プ状ハンダ５に凝固せしめる溶湯急冷法によりテ
ープ状ハンダとし、これを切断、打抜き、曲げ加
工した所望の成形ハンダを用いる。このような溶
湯急冷法による製造したテープ状高融点ハンダは
Ni及びCuが微細に分散化した組織となり、これ
を用いて比較的短時間でハンダ付けを行なえば、
Sn−NiやSn−Cuを大きく不均一な化合物を生ず
ることがない。 以下本発明を実施例について詳細に説明する。 実施例 (1) Sn−Ni母合金、Pb単体及びSn単体を用いて
（Pb95−Sn5）100-x−Nix（ｘ：Ni添加量）高融点ハ
ンダを配合、溶製し、第１図に示す溶湯急冷法に
より巾12mm、厚さ50μｍのテープ状高融点ハンダ
を製造した。 これ等高融点ハンダについて熱分析により固相
線温度と液相線温度を測定した。その結果を第２
図に示す。 図は縦軸に温度（℃）、横軸にNi含有量を取り
（Pb95−Sn5）100-x−Nix系高融点ハンダの固相線
温度ａと液相線温度ｂを示したもので、図から明
らかなようにNiの添加により固相線温度ａ及び
液相線温度ｂが上昇することが判る。 実施例 ２ 実施例(1)と同様にして第１表に示す組成のPb
系高融点ハンダを溶製し、第１図に示す溶湯急冷
法により巾12mm、厚さ50μｍのテープ状高融点ハ
ンダとし、これより打抜きにより巾1.0mm、長さ
５mmのリボン状として厚さ0.07mmのNi板をハンダ
付けし、引張試験により接着力を求めた。 その結果を第１表に併記した。 尚、ハンダ付けは第３図に示すように500℃の
温度に加熱した鉄ブロツク７面に、上方のノズル
８からN280％、H220％の混合ガスを噴出し、該
ブロツク７上にリボン状高融点ハンダ５ａを介在
させて重ね合わせた１対のNi板６ａ，６ｂを乗
せて行なつた。
【表】
第１表から明らかなように本発明ハンダNo.１〜
９何れも従来ハンダNo.10と比較して固相線温度お
よび接着力が高くなつていることが判る。 実施例 ３ 実施例１と同様にしてSn−Ni母合金、Sn−Cu
母合金、Pb単体、Sn単体を用いて（（Pb98−Sn2）
99.5−Ni0.5）100-xCux（ｘ：Cu添加量）からなるテ
ープ状高融点ハンダを製造し、熱分析による固相
線温度Ｃと液相線温度ｄを測定した。その結果を
第４図に示す。 図から明からなように、Cuの添加により更に
固相線温度Ｃ及び液相線温度ｄが上昇することが
判る。 実施例 ４ 実施例３と同様にして第２表に示す組成のPb
系高融点ハンダ（巾12mm、厚さ50μｍ）を製造
し、これより打抜により巾1.0mm、長さ５mmのリ
ボン状とし、実施例２と同様にして厚さ0.07mmの
Ni板をハンダ付けしてその接着力を求めた。そ
の結果を第２表に併記した。
９何れも従来ハンダNo.10と比較して固相線温度お
よび接着力が高くなつていることが判る。 実施例 ３ 実施例１と同様にしてSn−Ni母合金、Sn−Cu
母合金、Pb単体、Sn単体を用いて（（Pb98−Sn2）
99.5−Ni0.5）100-xCux（ｘ：Cu添加量）からなるテ
ープ状高融点ハンダを製造し、熱分析による固相
線温度Ｃと液相線温度ｄを測定した。その結果を
第４図に示す。 図から明からなように、Cuの添加により更に
固相線温度Ｃ及び液相線温度ｄが上昇することが
判る。 実施例 ４ 実施例３と同様にして第２表に示す組成のPb
系高融点ハンダ（巾12mm、厚さ50μｍ）を製造
し、これより打抜により巾1.0mm、長さ５mmのリ
ボン状とし、実施例２と同様にして厚さ0.07mmの
Ni板をハンダ付けしてその接着力を求めた。そ
の結果を第２表に併記した。
【表】
第２表から明らかな如く、NiとCuを添加した
本発明ハンダNo.11〜19は第１表と比較して、明ら
かにCuを添加することにより、ほぼ同等の接着
力を有し、更に固相線温度が数度高くなつている
ことが判る。 このように本発明ハンダはPbを主成分とする
安価な固相線温度の高いもので、金線を用いた熱
圧着方式のワイヤーダイボンデイング（キヤビラ
リー温度350℃程度）時にもチツプが安定してお
り、半導体の製造における作業性を改善し、信頼
性を向上し得る顕著な効果を奏するものである。
本発明ハンダNo.11〜19は第１表と比較して、明ら
かにCuを添加することにより、ほぼ同等の接着
力を有し、更に固相線温度が数度高くなつている
ことが判る。 このように本発明ハンダはPbを主成分とする
安価な固相線温度の高いもので、金線を用いた熱
圧着方式のワイヤーダイボンデイング（キヤビラ
リー温度350℃程度）時にもチツプが安定してお
り、半導体の製造における作業性を改善し、信頼
性を向上し得る顕著な効果を奏するものである。
第１図は本発明ハンダのテープ製造用溶湯急冷
法の一例を示す説明図、第２図は本発明ハンダの
Ni含有量と固相線温度及び液相線温度との関係
を示す説明図、第３図は本発明ハンダを用いた
Ni板のハンダ付けの説明図、第４図は本発明ハ
ンダのCu含有量と固相線温度及び液相線温度と
の関係を示す説明図である。 １……冷却ロール、２……ルツボ、３……ノズ
ル、４……溶湯、５……テープ状ハンダ、５ａ…
…リボン状ハンダ、６……Ni板、７……鉄ブロ
ツク、８……ノズル。
法の一例を示す説明図、第２図は本発明ハンダの
Ni含有量と固相線温度及び液相線温度との関係
を示す説明図、第３図は本発明ハンダを用いた
Ni板のハンダ付けの説明図、第４図は本発明ハ
ンダのCu含有量と固相線温度及び液相線温度と
の関係を示す説明図である。 １……冷却ロール、２……ルツボ、３……ノズ
ル、４……溶湯、５……テープ状ハンダ、５ａ…
…リボン状ハンダ、６……Ni板、７……鉄ブロ
ツク、８……ノズル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Sn0.5〜4.8wt％、Ni0.05〜5.0wt％、残部Pb
からなるPb系高融点ハンダ。 ２ Sn0.5〜4.8wt％を含み、かつNi0.05〜5wt
％、Cu0.01〜5.0wt％の範囲内でNiとCuを合計
5wt％以下含み、残部PbからなるPb系高融点ハ
ンダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP671884A JPS60152391A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | Ｐｂ系高融点ハンダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP671884A JPS60152391A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | Ｐｂ系高融点ハンダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60152391A JPS60152391A (ja) | 1985-08-10 |
| JPH0534118B2 true JPH0534118B2 (ja) | 1993-05-21 |
Family
ID=11646041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP671884A Granted JPS60152391A (ja) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | Ｐｂ系高融点ハンダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60152391A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6453504A (en) * | 1987-08-25 | 1989-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Overload fusible resistor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5210843A (en) * | 1975-07-15 | 1977-01-27 | Sumitomo Electric Industries | Stannummlead solder and manufacturing method thereof |
-
1984
- 1984-01-18 JP JP671884A patent/JPS60152391A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5210843A (en) * | 1975-07-15 | 1977-01-27 | Sumitomo Electric Industries | Stannummlead solder and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60152391A (ja) | 1985-08-10 |
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