JPH06190584A - はんだ付け方法 - Google Patents
はんだ付け方法Info
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- JPH06190584A JPH06190584A JP34606092A JP34606092A JPH06190584A JP H06190584 A JPH06190584 A JP H06190584A JP 34606092 A JP34606092 A JP 34606092A JP 34606092 A JP34606092 A JP 34606092A JP H06190584 A JPH06190584 A JP H06190584A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 フラックスを使用せずに、雰囲気ガスにより
はんだ付け部分を活性化し、はんだ付け部の後洗浄が不
要なはんだ付け方法を提供する。 【構成】 はんだ付けの雰囲気ガスとして、還元性ガス
とカルボン酸ガスとの混合ガス、あるいはこれに不活性
ガスを混合したガスを用いる。
はんだ付け部分を活性化し、はんだ付け部の後洗浄が不
要なはんだ付け方法を提供する。 【構成】 はんだ付けの雰囲気ガスとして、還元性ガス
とカルボン酸ガスとの混合ガス、あるいはこれに不活性
ガスを混合したガスを用いる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、はんだ付け方法に関
し、詳しくは、活性雰囲気中ではんだ付けを行う方法に
おいて、はんだ付け後の洗浄工程を省略することができ
る雰囲気ガスを用いたはんだ付け方法に関する。
し、詳しくは、活性雰囲気中ではんだ付けを行う方法に
おいて、はんだ付け後の洗浄工程を省略することができ
る雰囲気ガスを用いたはんだ付け方法に関する。
【0002】
【従来の技術】はんだ付けを行う際には、はんだ材が溶
融する時点で母材の表面が清浄であることが必要であ
る。このため、一般には、フラックスを用いてこの表面
清浄化(活性化)を行っている。このフラックスを使用
したはんだ付けは、大別して次の3工程で行われる。
融する時点で母材の表面が清浄であることが必要であ
る。このため、一般には、フラックスを用いてこの表面
清浄化(活性化)を行っている。このフラックスを使用
したはんだ付けは、大別して次の3工程で行われる。
【0003】加熱により表面を活性化させながらフラ
ックスではんだ付け部を覆い、活性状態を維持する。
はんだ材が溶融し、活性化した母材表面に濡れ広がる。
冷却してはんだ材を固化させ、母材とはんだ材とを接
合させる。
ックスではんだ付け部を覆い、活性状態を維持する。
はんだ材が溶融し、活性化した母材表面に濡れ広がる。
冷却してはんだ材を固化させ、母材とはんだ材とを接
合させる。
【0004】この工程で使用されたフラックスは、はん
だ付け時の加熱により、ある程度気化するが、一部はは
んだ付け部に残る。この残ったフラックスをそのままに
放置しておくと、空気中の水分(湿気)と反応してはん
だ付け部を腐食させたり、絶縁抵抗を低下させたりし
て、電子機器の機能を劣化させる不都合が生じる。した
がって、信頼性を重視するものでは、はんだ付け後にフ
ラックスを除去するための洗浄工程を行う必要がある。
だ付け時の加熱により、ある程度気化するが、一部はは
んだ付け部に残る。この残ったフラックスをそのままに
放置しておくと、空気中の水分(湿気)と反応してはん
だ付け部を腐食させたり、絶縁抵抗を低下させたりし
て、電子機器の機能を劣化させる不都合が生じる。した
がって、信頼性を重視するものでは、はんだ付け後にフ
ラックスを除去するための洗浄工程を行う必要がある。
【0005】例えば、フラックスの代表的なものとし
て、ロジンに、アミンのハロゲン化物のような活性剤を
添加したものがあり、これを除去する溶剤としては、フ
ロンやトリクレンが優れた効果を有している。
て、ロジンに、アミンのハロゲン化物のような活性剤を
添加したものがあり、これを除去する溶剤としては、フ
ロンやトリクレンが優れた効果を有している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
溶剤は、地球をとりまくオゾン層を破壊して有害な紫外
線を多量に到達させたり、地下水を汚染したりすること
から、その使用が規制されるようになってきている。こ
のような状況により、近年、電子機器のはんだ付け工場
では、上記溶剤を使用しない洗浄方法の検討が行われて
おり、水溶性の洗剤やアルコール等の代替洗浄剤が提案
されているが、洗浄剤の後処理やその装置に多大の費用
を要する不都合があり、後洗浄自体が不要なフラック
ス、あるいはフラックスを必要としないはんだ付け法の
開発が望まれている。
溶剤は、地球をとりまくオゾン層を破壊して有害な紫外
線を多量に到達させたり、地下水を汚染したりすること
から、その使用が規制されるようになってきている。こ
のような状況により、近年、電子機器のはんだ付け工場
では、上記溶剤を使用しない洗浄方法の検討が行われて
おり、水溶性の洗剤やアルコール等の代替洗浄剤が提案
されているが、洗浄剤の後処理やその装置に多大の費用
を要する不都合があり、後洗浄自体が不要なフラック
ス、あるいはフラックスを必要としないはんだ付け法の
開発が望まれている。
【0007】そこで本発明は、フラックスを使用せず
に、雰囲気ガスによりはんだ付け部分を活性化し、はん
だ付け部の後洗浄が不要なはんだ付け方法を提供するこ
とを目的としている。
に、雰囲気ガスによりはんだ付け部分を活性化し、はん
だ付け部の後洗浄が不要なはんだ付け方法を提供するこ
とを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明のはんだ付け方法は、はんだ付けの雰囲気
ガスとして、還元性ガス、例えば水素,一酸化炭素,ア
ンモニアのいずれか一種のガス又は二種以上の混合ガス
と、カルボン酸ガス、例えば蟻酸,酢酸,プロピオン
酸,ブチリック酸,バレリック酸,カプロン酸,エナン
ト酸,カプリル酸,ペラルゴン酸,蓚酸,マロン酸,コ
ハク酸,アクリル酸,サリチル酸,乳酸のいずれか一種
のガス又は二種以上の混合ガスとを混合した混合ガス、
あるいはこれに不活性ガス、例えば窒素,二酸化炭素,
アルゴン,ヘリウムのいずれか一種のガス又は二種以上
の混合ガスを混合したガスを用いることを特徴としてい
る。
ため、本発明のはんだ付け方法は、はんだ付けの雰囲気
ガスとして、還元性ガス、例えば水素,一酸化炭素,ア
ンモニアのいずれか一種のガス又は二種以上の混合ガス
と、カルボン酸ガス、例えば蟻酸,酢酸,プロピオン
酸,ブチリック酸,バレリック酸,カプロン酸,エナン
ト酸,カプリル酸,ペラルゴン酸,蓚酸,マロン酸,コ
ハク酸,アクリル酸,サリチル酸,乳酸のいずれか一種
のガス又は二種以上の混合ガスとを混合した混合ガス、
あるいはこれに不活性ガス、例えば窒素,二酸化炭素,
アルゴン,ヘリウムのいずれか一種のガス又は二種以上
の混合ガスを混合したガスを用いることを特徴としてい
る。
【0009】はんだ付け後の洗浄を不要とするための雰
囲気ガスとしての条件は、まず、雰囲気ガスに母材及び
はんだ表面の酸化膜を還元する性質があること、次には
んだ付け時に雰囲気ガス成分がはんだ材や母材内に溶け
込まないこと、あるいは溶け込んでも絶縁抵抗低下や腐
食物の生成がないことなどである。
囲気ガスとしての条件は、まず、雰囲気ガスに母材及び
はんだ表面の酸化膜を還元する性質があること、次には
んだ付け時に雰囲気ガス成分がはんだ材や母材内に溶け
込まないこと、あるいは溶け込んでも絶縁抵抗低下や腐
食物の生成がないことなどである。
【0010】前記還元性ガス、例えば水素やカルボン酸
は、上記条件を満たすものであって、例えば母材が銅の
場合、銅の表面は、下記の化学反応により還元される。 H2 +CuO=Cu+H2 O (1) 2(R−COOH)+CuO=(R−COO)2 Cu+H2 0 (2) (式中、Rは水素又は各種炭化水素基を表す。)
は、上記条件を満たすものであって、例えば母材が銅の
場合、銅の表面は、下記の化学反応により還元される。 H2 +CuO=Cu+H2 O (1) 2(R−COOH)+CuO=(R−COO)2 Cu+H2 0 (2) (式中、Rは水素又は各種炭化水素基を表す。)
【0011】しかしながら、実際には還元性ガスやカル
ボン酸ガス単体の雰囲気により200℃ではんだ付けす
る場合、還元力が微弱であるため、酸化膜を完全に除去
することができず、はんだ材が溶融しても母材表面に濡
れ広がることがない。例えば、還元ガスである水素は、
およそ350℃以上でなければ、銅表面の酸化物を還元
することはできない。また、モノカルボン酸である蟻酸
の場合は、ハロゲン成分を微量添加しなければ、銅表面
の還元を行うことができない。すなわち、還元性ガスや
カルボン酸ガスを単独で用いた場合、温度を高くすれば
母材を活性化する効果は得られるが、250℃以上に加
熱することは、電子部品に悪影響を及ぼす可能性があり
好ましくない。
ボン酸ガス単体の雰囲気により200℃ではんだ付けす
る場合、還元力が微弱であるため、酸化膜を完全に除去
することができず、はんだ材が溶融しても母材表面に濡
れ広がることがない。例えば、還元ガスである水素は、
およそ350℃以上でなければ、銅表面の酸化物を還元
することはできない。また、モノカルボン酸である蟻酸
の場合は、ハロゲン成分を微量添加しなければ、銅表面
の還元を行うことができない。すなわち、還元性ガスや
カルボン酸ガスを単独で用いた場合、温度を高くすれば
母材を活性化する効果は得られるが、250℃以上に加
熱することは、電子部品に悪影響を及ぼす可能性があり
好ましくない。
【0012】そこで本発明は、これらのガスの相互作用
を利用し、例えば、カルボン酸と酸化銅との前記式
(2)の反応により生成した(R−COO)2 Cuを、
還元性ガスの水素等によって下記の反応により銅に還元
するものである。 (R−COO)2 Cu+H2 =2(R−COOH)+Cu (3) この反応は、銅の表面を観察することによっても推察す
ることができ、カルボン酸のみを使用した場合は、反応
生成物である(R−COO)2 Cuにより銅表面が緑色
になるが、水素を添加することによって、金属光沢のあ
る銅表面が現れてくる。
を利用し、例えば、カルボン酸と酸化銅との前記式
(2)の反応により生成した(R−COO)2 Cuを、
還元性ガスの水素等によって下記の反応により銅に還元
するものである。 (R−COO)2 Cu+H2 =2(R−COOH)+Cu (3) この反応は、銅の表面を観察することによっても推察す
ることができ、カルボン酸のみを使用した場合は、反応
生成物である(R−COO)2 Cuにより銅表面が緑色
になるが、水素を添加することによって、金属光沢のあ
る銅表面が現れてくる。
【0013】すなわち、はんだ付けの雰囲気ガスとして
還元性ガスとカルボン酸との混合ガス、あるいは還元性
ガスとカルボン酸と不活性ガスとの混合ガスを用いるこ
とにより、例えば銅表面の酸化銅は、前記式(2),式
(3)の反応で銅に還元され、表面が活性化される。
還元性ガスとカルボン酸との混合ガス、あるいは還元性
ガスとカルボン酸と不活性ガスとの混合ガスを用いるこ
とにより、例えば銅表面の酸化銅は、前記式(2),式
(3)の反応で銅に還元され、表面が活性化される。
【0014】本発明で使用する還元性ガスとしては、上
記水素の他、一酸化炭素,アンモニアが適当であり、一
酸化炭素は、前記式(2)で生成する水分と反応して下
記式により水素を生成する。 CO+H2 O=CO2 +H2 また、アンモニアは、下記式のように分解することで水
素を生成する。 2NH3 =N2 +3H2
記水素の他、一酸化炭素,アンモニアが適当であり、一
酸化炭素は、前記式(2)で生成する水分と反応して下
記式により水素を生成する。 CO+H2 O=CO2 +H2 また、アンモニアは、下記式のように分解することで水
素を生成する。 2NH3 =N2 +3H2
【0015】また、カルボン酸としては、各種のものを
使用することができるが、はんだ付け工程時の温度、す
なわち、はんだ付けの工程は、母材の予熱,はんだ材の
溶融,母材とはんだ材の冷却、の3工程に大別され、母
材表面の還元は、母材の予熱工程から始める必要がある
ため、予熱時の温度で、即ち一般的な予熱温度である1
00〜250℃でガス化するカルボン酸を選定する必要
がある。本発明に用いるカルボン酸として適当なもの
を、その沸点と共に以下に示す。
使用することができるが、はんだ付け工程時の温度、す
なわち、はんだ付けの工程は、母材の予熱,はんだ材の
溶融,母材とはんだ材の冷却、の3工程に大別され、母
材表面の還元は、母材の予熱工程から始める必要がある
ため、予熱時の温度で、即ち一般的な予熱温度である1
00〜250℃でガス化するカルボン酸を選定する必要
がある。本発明に用いるカルボン酸として適当なもの
を、その沸点と共に以下に示す。
【0016】 蟻酸 HCOOH 101℃ 酢酸 CH3 COOH 119℃ プロピオン酸 CH3 (CH2 )COOH 141℃ ブチリック酸 CH3 (CH2 )2 COOH 164℃ バレリック酸 CH3 (CH2 )3 COOH 186℃ カプロン酸 CH3 (CH2 )4 COOH 205℃ エナント酸 CH3 (CH2 )5 COOH 233℃ カプリル酸 CH3 (CH2 )6 COOH 239℃ ペラルゴン酸 CH3 (CH2 )7 COOH 253℃ 蓚酸 (HCOOH)2 157℃(昇華) マロン酸 HOOC(CH2 )COOH 140℃ コハク酸 HOOC(CH2 )2 COOH 235℃(昇華) アクリル酸 CH2 CHCOOH 141℃ サリチル酸 C6 H4 (OH)COOH 211℃(昇華) 乳酸 CH3 CH(OH)COOH 119℃
【0017】本発明では、上記還元性ガスとカルボン酸
ガスとを母材表面の状態に応じて混合し、これをはんだ
付けの雰囲気ガスとして用いることができるが、これに
不活性ガスを混合して還元性ガス及びカルボン酸ガスを
希釈することにより、例えば可燃性ガスである水素の濃
度や、許容濃度が比較的低いカルボン酸の濃度を下げる
ことでき、安全性や経済性を向上させることができる。
このとき用いる不活性ガスは、従来からはんだ付け時の
雰囲気ガスとして用いられている窒素ガスをはじめとし
て、二酸化炭素,アルゴン,ヘリウム等を用いることが
できる。
ガスとを母材表面の状態に応じて混合し、これをはんだ
付けの雰囲気ガスとして用いることができるが、これに
不活性ガスを混合して還元性ガス及びカルボン酸ガスを
希釈することにより、例えば可燃性ガスである水素の濃
度や、許容濃度が比較的低いカルボン酸の濃度を下げる
ことでき、安全性や経済性を向上させることができる。
このとき用いる不活性ガスは、従来からはんだ付け時の
雰囲気ガスとして用いられている窒素ガスをはじめとし
て、二酸化炭素,アルゴン,ヘリウム等を用いることが
できる。
【0018】これらのガスの混合比は、母材の種類,母
材表面の状態,はんだ付け時の温度,各ガスの種類,そ
の他の条件に応じて最適な範囲に設定すればよく、母材
表面の酸化膜が比較的薄い場合には、還元性ガス及びカ
ルボン酸ガスの濃度を下げて安全性や経済性をより向上
させることができる。
材表面の状態,はんだ付け時の温度,各ガスの種類,そ
の他の条件に応じて最適な範囲に設定すればよく、母材
表面の酸化膜が比較的薄い場合には、還元性ガス及びカ
ルボン酸ガスの濃度を下げて安全性や経済性をより向上
させることができる。
【0019】このように、はんだ付けの雰囲気ガスとし
て、還元性ガスとカルボン酸の混合ガス、あるいは還元
性ガスとカルボン酸と不活性ガスとの混合ガスを用いる
ことにより、雰囲気ガスに含まれる還元性ガスやカルボ
ン酸ガスが、母材及びはんだ表面の酸化膜を還元活性化
して母材とはんだ材との良好な濡れ性が得られ、また、
この雰囲気ガスの成分は、はんだ材や母材内にほとんど
溶け込まないので絶縁抵抗低下や腐食物の生成がなく、
良好なはんだ付けを行うことができる。さらに、従来の
ように、はんだ付け部にフラックスが残るようなことが
ないので、はんだ付け後の洗浄工程が不要になり、洗浄
装置の省略により設備コストの低減とランニングコスト
の低減が図れる。また、フロン等の溶剤を使用しないの
で環境汚染のおそれもなく、洗浄に水溶性洗剤を使用し
たときの水処理が不要になり、洗浄装置と共に水処理装
置の設置スペースも不要になる。
て、還元性ガスとカルボン酸の混合ガス、あるいは還元
性ガスとカルボン酸と不活性ガスとの混合ガスを用いる
ことにより、雰囲気ガスに含まれる還元性ガスやカルボ
ン酸ガスが、母材及びはんだ表面の酸化膜を還元活性化
して母材とはんだ材との良好な濡れ性が得られ、また、
この雰囲気ガスの成分は、はんだ材や母材内にほとんど
溶け込まないので絶縁抵抗低下や腐食物の生成がなく、
良好なはんだ付けを行うことができる。さらに、従来の
ように、はんだ付け部にフラックスが残るようなことが
ないので、はんだ付け後の洗浄工程が不要になり、洗浄
装置の省略により設備コストの低減とランニングコスト
の低減が図れる。また、フロン等の溶剤を使用しないの
で環境汚染のおそれもなく、洗浄に水溶性洗剤を使用し
たときの水処理が不要になり、洗浄装置と共に水処理装
置の設置スペースも不要になる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例及び比較例を説明す
る。 実施例1 還元性ガスとして、水素20%,カルボン酸ガスとして
蟻酸4%,残部が不活性ガスの窒素からなる雰囲気ガス
を用い、研磨銅板及び酸化銅板の上に、スズ63%,鉛
37%のリング状はんだ材を置いて、200℃,250
℃,300℃に加熱したときの状態を観察した。その結
果を表1に示す。
る。 実施例1 還元性ガスとして、水素20%,カルボン酸ガスとして
蟻酸4%,残部が不活性ガスの窒素からなる雰囲気ガス
を用い、研磨銅板及び酸化銅板の上に、スズ63%,鉛
37%のリング状はんだ材を置いて、200℃,250
℃,300℃に加熱したときの状態を観察した。その結
果を表1に示す。
【0021】実施例2 水素40%,酢酸4%,残部窒素からなる雰囲気ガスを
用いて、実施例1と同様にして研磨銅板及び酸化銅板の
はんだ付け実験を行った。その結果を表1に示す。
用いて、実施例1と同様にして研磨銅板及び酸化銅板の
はんだ付け実験を行った。その結果を表1に示す。
【0022】比較例 比較として、窒素のみ、水素のみ、蟻酸4%を含
む窒素、酢酸4%を含む窒素、をそれぞれ雰囲気ガス
として実施例1及び実施例2と同条件ではんだ付け実験
を行った。その結果を表1に示す。
む窒素、酢酸4%を含む窒素、をそれぞれ雰囲気ガス
として実施例1及び実施例2と同条件ではんだ付け実験
を行った。その結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のはんだ付
け方法によれば、フラックスを用いることなく、通常の
電子部品のはんだ付け温度である250℃以下で母材及
びはんだ表面を活性化することができ、良好なはんだ付
けを行うことができるとともに、後洗浄が不要になり、
設備費やランニングコストの低減が図れる。
け方法によれば、フラックスを用いることなく、通常の
電子部品のはんだ付け温度である250℃以下で母材及
びはんだ表面を活性化することができ、良好なはんだ付
けを行うことができるとともに、後洗浄が不要になり、
設備費やランニングコストの低減が図れる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有賀 敬記 神奈川県川崎市幸区塚越4−320 日本酸 素株式会社内 (72)発明者 奥野 哲也 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金属 工業株式会社内 (72)発明者 飯野 知彦 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金属 工業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 はんだ付けの雰囲気ガスとして、還元性
ガスとカルボン酸との混合ガス、あるいは還元性ガスと
カルボン酸と不活性ガスとの混合ガスを用いることを特
徴とするはんだ付け方法。 - 【請求項2】 前記還元性ガスは、水素,一酸化炭素,
アンモニアのいずれか一種のガス又は二種以上の混合ガ
スであることを特徴とする請求項1記載のはんだ付け方
法。 - 【請求項3】 前記カルボン酸ガスは、蟻酸,酢酸,プ
ロピオン酸,ブチリック酸,バレリック酸,カプロン
酸,エナント酸,カプリル酸,ペラルゴン酸,蓚酸,マ
ロン酸,コハク酸,アクリル酸,サリチル酸,乳酸のい
ずれか一種のガス又は二種以上の混合ガスであることを
特徴とする請求項1記載のはんだ付け方法。 - 【請求項4】 前記不活性ガスは、窒素,二酸化炭素,
アルゴン,ヘリウムのいずれか一種のガス又は二種以上
の混合ガスであることを特徴とする請求項1記載のはん
だ付け方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04346060A JP3138782B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | はんだ付け方法 |
EP94903047A EP0628370A4 (en) | 1992-12-25 | 1993-12-24 | WELDING METHOD AND APPARATUS. |
PCT/JP1993/001868 WO1994014563A1 (en) | 1992-12-25 | 1993-12-24 | Soldering method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04346060A JP3138782B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | はんだ付け方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06190584A true JPH06190584A (ja) | 1994-07-12 |
JP3138782B2 JP3138782B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=18380872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04346060A Expired - Fee Related JP3138782B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | はんだ付け方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3138782B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6344407B1 (en) | 1999-12-20 | 2002-02-05 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing solder bumps and solder joints using formic acid |
US6732911B2 (en) | 2001-01-18 | 2004-05-11 | Fujitsu Limited | Solder jointing system, solder jointing method, semiconductor device manufacturing method, and semiconductor device manufacturing system |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP04346060A patent/JP3138782B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6344407B1 (en) | 1999-12-20 | 2002-02-05 | Fujitsu Limited | Method of manufacturing solder bumps and solder joints using formic acid |
US6666369B2 (en) | 1999-12-20 | 2003-12-23 | Fujitsu Limited | Semiconductor device manufacturing method, electronic parts mounting method and heating/melting process equipment |
US6732911B2 (en) | 2001-01-18 | 2004-05-11 | Fujitsu Limited | Solder jointing system, solder jointing method, semiconductor device manufacturing method, and semiconductor device manufacturing system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3138782B2 (ja) | 2001-02-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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S533 | Written request for registration of change of name |
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