JPH07336043A - Solder, solder connecting method and mounting structure for electronic component - Google Patents

Solder, solder connecting method and mounting structure for electronic component

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JPH07336043A
JPH07336043A JP7074064A JP7406495A JPH07336043A JP H07336043 A JPH07336043 A JP H07336043A JP 7074064 A JP7074064 A JP 7074064A JP 7406495 A JP7406495 A JP 7406495A JP H07336043 A JPH07336043 A JP H07336043A
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solder
bridge
surface tension
eutectic
paste
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Kenichi Yamamoto
健一 山本
Tasao Soga
太佐男 曽我
Toshiharu Ishida
寿治 石田
Hideyoshi Shimokawa
英恵 下川
Toshihiro Hachiya
登志広 八矢
Yoshiro Tsuneyoshi
義郎 恒吉
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Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
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Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of a bridge by using solders having smaller surface tension than that of Sn-Pb eutectic solder and different solid- and liquid- phase temperatures. CONSTITUTION:Since eutectic solder has no difference between solid- and liquid- phase temperatures, the solder arriving at a melting point abruptly forms an unstable state due to the operations of a wet spreading strength, surface tension tending to be integrated with liquid and the gravity. Solder paste tends to, when becoming a high temperature, form a bridge by the operation of the tension. In order to improve it, solder having small surface tension and a difference between solid- and liquid-phase temperatures is used. An experiment for measuring the melting separability of the solder is conducted by using a solder copper 1, a copper pad 2 and a glass epoxy board 3. This experiment decides the separability by the state of the bridge formed after a solder line 1 is placed on the pad 2 and then allowing it to reflow.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、はんだ材料及びそれを
用いた実装製品に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solder material and a mounted product using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、LSI、電子部品等と回路基板と
の接続に用いられているはんだには、Sn-Pb合金、中で
もSn63-Pb37共晶はんだ(例えば、クリ−ムはんだ、特開
昭60-257988号公報参照)が主に使用されている。接続に
用いるはんだの供給は、はんだペ−ストが用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Currently, Sn-Pb alloy, especially Sn63-Pb37 eutectic solder (for example, cream solder, JP No. 60-257988) is mainly used. A solder paste is used to supply the solder used for connection.

【0003】ところで、実装の高密度化によりQFP(Q
uad Flat Package)などの部品の狭ピッチ多ピン化が進
んでいる。この狭ピッチ多ピン化したLSIを、接続す
る基板のパッドにはんだペ−ストを供給した場合、はん
だペ−ストのだれなどにより、リフロ−したときに端子
間でブリッジが発生してしまう。
By the way, QFP (Q
Parts such as uad Flat Package) are becoming narrower pitch and more pins. When a solder paste is supplied to the pads of the substrate to be connected to this LSI having a narrow pitch and a large number of pins, a bridge is generated between terminals when reflowing due to dripping of the solder paste.

【0004】共晶はんだの場合、はんだが融点に達する
と瞬時に溶融する。このため、あるパッド上のはんだペ
ーストが隣りのパッド上のはんだペ−ストと接触してい
た場合には、溶融時、該はんだは、パッド上に濡れ拡が
る前に、表面張力の作用によって該隣のパッドとの間に
ブリッジを形成してしまう。溶融時のこのようなふるま
いは、共晶はんだ特有のものである。共晶はんだを用い
て狭ピッチ多ピン化したLSIを接続する場合、ブリッ
ジの発生を防止することは困難である。このため、狭ピ
ッチ化には、該はんだに起因した限界がある。
In the case of eutectic solder, when the solder reaches the melting point, it melts instantly. Therefore, when the solder paste on a certain pad is in contact with the solder paste on the adjacent pad, the solder is melted by the surface tension before the wet spread on the pad. A bridge will be formed between the pad and. Such behavior during melting is peculiar to eutectic solder. When connecting an LSI having a narrow pitch and a large number of pins using eutectic solder, it is difficult to prevent the occurrence of bridges. Therefore, there is a limit in narrowing the pitch due to the solder.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、共晶
はんだを用いて狭ピッチ多ピン化したLSIをはんだ付
けした際、ブリッジの発生をゼロにすることは困難であ
った。
In the prior art, it was difficult to eliminate the occurrence of bridges when soldering an LSI having a narrow pitch and multiple pins using eutectic solder.

【0006】Sn-Pb系はんだにBiを8wt%入れた低融点は
んだ(融点165℃)を用いると溶融分離性が優れること
は文献等(谷口,マイクロ接合研究委員会資料,MJ-S-55-9
1,1991)に示されている。しかし、このような低融点は
んだは、その名のとおり融点がSn-Pb共晶(融点183
℃)より大幅に下がるため、高温での信頼性を共晶はん
だ並に確保することは困難であるという問題があった。
Use of a low melting point solder (melting point 165 ° C.) containing 8 wt% of Bi in Sn-Pb type solder is excellent in melt separation property, etc. (Taniguchi, Material of Micro-Joint Research Committee, MJ-S-55 -9
1, 1991). However, such a low melting point solder has a melting point of Sn-Pb eutectic (melting point 183
However, it is difficult to secure reliability at high temperatures as high as that of eutectic solder.

【0007】本発明の目的は、ブリッジが発生しにくい
性質を持った組成のはんだを用いてはんだ付けすること
により、ブリッジの発生を防止することにある。
An object of the present invention is to prevent the occurrence of bridges by soldering with a solder having a composition having a property that bridges are unlikely to occur.

【0008】本発明の目的は、ブリッジが発生しにくい
はんだを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a solder in which bridging is unlikely to occur.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的の達成は、表面
張力が小さく、かつ固相温度と液相温度に差を持ったは
んだを用いることにより解決できることが分かった。
It has been found that the achievement of the above object can be solved by using a solder having a small surface tension and a difference in solid phase temperature and liquid phase temperature.

【0010】従来の共晶はんだは、固相温度と液相温度
とに差がないため、融点に達したはんだは、基板上のパ
ッドやLSIのリ−ドにぬれ拡がろうとするぬれ拡がり
力と、液体が一体化しようとする表面張力と、重力と、
の作用のために急激に不安定な状態をつくる。また、は
んだペ−ストは高温になるとだれやすく、かつ、LSI
リードを搭載するとペーストがはみ出し、このため隣ど
うしのパッド間ではんだペ−ストが接触する場合がでて
くる。このような場合に表面張力の作用によりブリッジ
を形成しやすい。
Since conventional eutectic solder has no difference between the solid phase temperature and the liquidus temperature, the solder having reached the melting point has a wetting and spreading force that tends to wet and spread on the pads on the substrate and the leads of the LSI. And the surface tension that the liquid tries to unite, and the gravity,
Suddenly creates an unstable state due to the action of. Also, the solder paste is liable to drip at high temperatures, and the LSI
When the leads are mounted, the paste squeezes out, so that the solder paste may come into contact with the adjacent pads. In such a case, the bridge is easily formed by the action of the surface tension.

【0011】このブリッジの形成には融点に達し溶融し
たはんだのパッド及びリードへのぬれ拡がろうとするぬ
れ拡がり力と、はんだ自体が1つに集まろうとする表面
張力と、が同時に働き始めることが最も影響している。
To form this bridge, the wetting and spreading force of the melted solder reaching the melting point to the pads and leads of the molten solder and the surface tension of the solder itself trying to gather together start to work at the same time. Has the most influence.

【0012】これを改善するためには、温度が固相温度
と液相温度との間にある時の半溶融状態での性質を利用
するのが有効であることが分かった。
In order to improve this, it has been found effective to utilize the property in the semi-molten state when the temperature is between the solid phase temperature and the liquid phase temperature.

【0013】半溶融状態にあるはんだは、固相と液相と
が混じった状態であり、粘度は非常に高い状態になって
いる。また、表面張力は液相の部分には作用するが固相
の部分には作用しないため、はんだ表面全体に該表面張
力が作用することはできない。このため、表面張力は見
かけ上相当小さくなっている。他方、半溶融状態にある
はんだは、ぬれ拡がり力の作用によって液相部のはんだ
が基板上のパッドやLSIのリ−ドにぬれ拡がることが
できる。このため、半溶融状態のはんだでは、ぬれ拡が
り力が勝り、一か所に集まろうとする表面張力の作用が
弱い。従って、共晶はんだのように両者が同時に働き始
めることがなく、ブリッジの発生を防止することができ
る。
The solder in a semi-molten state is a state in which a solid phase and a liquid phase are mixed, and the viscosity is extremely high. Further, since the surface tension acts on the liquid phase portion but not on the solid phase portion, the surface tension cannot act on the entire solder surface. Therefore, the surface tension is apparently considerably low. On the other hand, the solder in the semi-molten state can wet and spread the solder in the liquid phase portion to the pad on the substrate or the lead of the LSI by the action of the spreading force. For this reason, in the semi-molten solder, the wetting and spreading force is superior, and the action of surface tension tending to collect in one place is weak. Therefore, unlike the eutectic solder, both do not start working at the same time, and it is possible to prevent the occurrence of bridges.

【0014】また、はんだ量が過剰なためにブリッジが
発生した場合にも、はんだの表面張力が低い場合には、
基板上のパッドやLSIのリ−ドにはんだがさらにぬれ
拡がることができるため、ブリッジを分離させることが
できる。
Further, even when a bridge is generated due to an excessive amount of solder, if the surface tension of the solder is low,
Since the solder can further spread on the pads on the substrate and the leads of the LSI, the bridge can be separated.

【0015】このような特性を備えたはんだの具体的組
成として、本発明においては、Sn−Bi−Pb3元系
合金の状態図における下記点A’,B,B’,C’,D
に囲まれた範囲内の組成を有する合金をベースにしたこ
とを特長とするはんだを提案する。
As a concrete composition of the solder having such characteristics, in the present invention, the following points A ', B, B', C ', D in the phase diagram of the Sn-Bi-Pb ternary alloy are used.
We propose a solder characterized by being based on an alloy having a composition within the range surrounded by.

【0016】A’(Sn:52wt%,Pb:48wt
%,Bi:0wt%) B (Sn:48wt%,Pb:49wt%,Bi:3
wt%) B’(Sn:48wt%,Pb:48wt%,Bi:4
wt%) C’(Sn:54wt%,Pb:42wt%,Bi:4
wt%) D (Sn:58wt%,Pb:42wt%,Bi:0
wt%) また、Sn−Bi−Pb3元系合金の状態図における下
記点A,B,C,Dに囲まれた範囲内の組成を有する合
金をベースにしたことを特長とするはんだを提案する。
A '(Sn: 52 wt%, Pb: 48 wt
%, Bi: 0 wt%) B (Sn: 48 wt%, Pb: 49 wt%, Bi: 3
wt%) B '(Sn: 48 wt%, Pb: 48 wt%, Bi: 4
wt%) C '(Sn: 54 wt%, Pb: 42 wt%, Bi: 4
wt%) D (Sn: 58 wt%, Pb: 42 wt%, Bi: 0
wt%) In addition, a solder characterized by being based on an alloy having a composition within the range surrounded by the following points A, B, C, and D in the phase diagram of the Sn-Bi-Pb ternary alloy is proposed. .

【0017】A(Sn:53wt%,Pb:47wt
%,Bi:0wt%) B(Sn:48wt%,Pb:49wt%,Bi:3w
t%) C(Sn:54wt%,Pb:42.5wt%,Bi:
3.5wt%) D(Sn:58wt%,Pb:42wt%,Bi:0w
t%) 上述した範囲内の組成を有するはんだに、上記合金の0
〜0.5wt%に相当する分量のSbを含めるようにす
れば、表面張力をより低減させて上述した効果を更に高
めることができる。また、上述した範囲内の組成を有す
るはんだに、上記合金の0〜3wt%に相当する分量の
Agを含めれば、銀くわれを防止することができる。
A (Sn: 53 wt%, Pb: 47 wt)
%, Bi: 0 wt%) B (Sn: 48 wt%, Pb: 49 wt%, Bi: 3 w
t%) C (Sn: 54 wt%, Pb: 42.5 wt%, Bi:
3.5 wt%) D (Sn: 58 wt%, Pb: 42 wt%, Bi: 0 w
t%) A solder having a composition within the above range is added to the above alloy.
By including Sb in an amount corresponding to ˜0.5 wt%, the surface tension can be further reduced and the effect described above can be further enhanced. Further, if the solder having the composition within the above-mentioned range contains Ag in an amount corresponding to 0 to 3 wt% of the above alloy, it is possible to prevent silver cracking.

【0018】なお、狭いピッチでの接続に特に適したは
んだとして、本発明のごとく液相温度と固相温度とが異
なっている組成の合金に着目した例は今までなかった。
このような特質を備えた合金の利用の途を発見し明示し
たのは本願発明者が初めてである。
Incidentally, as a solder particularly suitable for connection at a narrow pitch, there has been no example so far focused on an alloy having a composition in which the liquidus temperature and the solidus temperature are different as in the present invention.
The inventor of the present application is the first to discover and clarify the use of the alloy having such characteristics.

【0019】[0019]

【作用】固相温度と液相温度との間に温度差のついたSn
-Pb系はんだで、従来の共晶はんだの場合とほぼ同一の
はんだ付け温度(約220〜230℃)ではんだ付けを
行なう。該はんだは、従来の共晶はんだとほぼ同程度の
融点(約170℃)を有していることが高温信頼性の観
点からはより好ましい。
[Function] Sn with a temperature difference between the solid phase temperature and the liquid phase temperature
-Pb-based solder is soldered at about the same soldering temperature (about 220 to 230 ° C) as that of the conventional eutectic solder. From the viewpoint of high temperature reliability, it is more preferable that the solder has a melting point (about 170 ° C.) that is almost the same as that of a conventional eutectic solder.

【0020】この場合、固液共存状態から液相状態にか
けて、LSIリ−ド及びパッドへの液相のぬれ拡がり力
が作用する。他方、表面張力は液相部には作用するが固
相部には作用せず、見かけ上はんだ表面全体の表面張力
は極端に下がり(液相部の表面張力は大部分が固相部を
バインドするエネルギーに費やされる)、ぬれ拡がり力
に負けてしまう。このため、ブリッジを防止することが
できる。また、同様な作用により、既にブリッジしてい
る状態を均一に分離させることもできる。これにより、
修正工数が低減し、実装品製造にかかるコストを下げる
ことができる。また、同時に従来のSn63-Pb37共晶はん
だ並の信頼性を持たせることができる。
In this case, the wetting and spreading force of the liquid phase to the LSI lead and the pad acts from the solid-liquid coexisting state to the liquid phase state. On the other hand, the surface tension acts on the liquid phase part but not on the solid phase part, and apparently the surface tension of the entire solder surface drops extremely (most of the liquid phase part's surface tension binds to the solid phase part). Spent on energy), and loses the ability to spread wet. Therefore, bridging can be prevented. Further, by the similar operation, the already bridged state can be separated uniformly. This allows
The number of man-hours for correction can be reduced, and the cost for manufacturing mounted products can be reduced. At the same time, it is possible to provide the same level of reliability as the conventional Sn63-Pb37 eutectic solder.

【0021】[0021]

【実施例】図1は、はんだの溶融分離性を測定するため
の実験の概略図である。該実験は、はんだ線(1)、銅パ
ッド(2)及び、ガラスエポキシ製の基板(3)を用いて行わ
れる。この実験は、隣接した銅パッド(2)上にはんだ線
(1)をのせてリフロ−を行った後にできたブリッジの様
子で溶融分離性を判定するものである。はんだ線を用い
た理由は、バラツキの要因をできるだけ排除し、はんだ
の組成による影響のみを見ることが出来るようにするた
めである。なお、銅パッド寸法、はんだ線径(はんだ
量)、ピッチによってブリッジ発生率が変わるが、溶融
分離性の評価には両者がマッチングする条件を選ぶ必要
がある。ここでは銅パッド(2)の中心の間隔が0.5mmピッ
チのため、最適な条件としてはんだ線径φ0.3mmを選ん
だ。銅パッド幅については、0.28mm,0.30mm,032mmの3
種類で実験を行なった。できたブリッジは大きさで分類
される。
EXAMPLE FIG. 1 is a schematic view of an experiment for measuring the melt separation property of solder. The experiment is performed using a solder wire (1), a copper pad (2) and a glass epoxy substrate (3). This experiment shows the solder wire on the adjacent copper pad (2).
Melt separability is judged by the state of the bridge formed after the reflow with the (1). The reason for using the solder wire is to eliminate the factor of variation as much as possible and to be able to see only the effect of the composition of the solder. Although the bridge generation rate changes depending on the copper pad size, the solder wire diameter (solder amount), and the pitch, it is necessary to select conditions that match the two in order to evaluate the melt separation property. Here, the spacing between the centers of the copper pads (2) is 0.5 mm pitch, so the solder wire diameter φ0.3 mm was selected as the optimum condition. About copper pad width, 0.28mm, 0.30mm, 032mm 3
Experiments were conducted with different types. The resulting bridges are sized.

【0022】図2はブリッジサイズを示す概略図であ
る。図2(a)に示したブリッジ(5)のように2つの銅
パッド(2)間にまたがるものをサイズ2のブリッジ、図
2(b)に示したブリッジ(6)のように3つの銅パッド
(2)間にまたがるものをサイズ3の大きさのブリッジと
呼ぶものとする。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the bridge size. As shown in FIG. 2 (a), the bridge (5) extending over two copper pads (2) has a size 2 bridge, and the bridge (6) shown in FIG. 2 (b) has 3 copper pads. pad
(2) A bridge spanning between the two is called a size 3 bridge.

【0023】図3(a)にSn63-Pb37共晶はんだ(固相温
度:183℃、液相温度:183℃)で実験を行った時
のブリッジのサイズとブリッジの個数の関係を、図3
(b)に融点、はんだ付け温度もSn63-Pb37共晶はんだに近
い、Sn54-Bi1-Pb45はんだ(固相温度:182℃、液相
温度:196℃)で実験を行った時のブリッジのサイズ
とブリッジの個数の関係を示す。図3(a)、図3(b)とも
に縦軸はブリッジの個数、横軸は発生したブリッジのサ
イズである。
FIG. 3 (a) shows the relationship between the bridge size and the number of bridges when an experiment was conducted with Sn63-Pb37 eutectic solder (solid phase temperature: 183 ° C., liquidus temperature: 183 ° C.).
(b) The size of the bridge when the experiment was performed with Sn54-Bi1-Pb45 solder (solid phase temperature: 182 ° C, liquidus temperature: 196 ° C), which has a melting point and soldering temperature similar to Sn63-Pb37 eutectic solder And the number of bridges is shown. 3 (a) and 3 (b), the vertical axis represents the number of bridges and the horizontal axis represents the size of generated bridges.

【0024】Sn63-Pb37共晶はんだの場合には、どのサ
イズのブリッジも、発生個数は10個未満と少ないが、
サイズ5のような大きなブリッジができているのがわか
る。このような結果が得られたのは、一か所に多くのは
んだが流れ込んだことで、他の部分ではブリッジを形成
するのに十分なはんだ量がなくなり、ブリッジにならな
かったからである。
In the case of Sn63-Pb37 eutectic solder, the number of bridges of any size is less than 10, but is small.
You can see that a big bridge like size 5 is made. The reason why such a result is obtained is that a large amount of solder flows into one place, and the other portions do not have a sufficient amount of solder to form a bridge, so that a bridge is not formed.

【0025】Sn54-Bi1-Pb45の場合、サイズ2のような
小さなブリッジが30個以上と多くできているものの、
サイズ4以上の大きなブリッジは出来ていない。
In the case of Sn54-Bi1-Pb45, although many small bridges such as size 2 are made up of 30 or more,
There is no large bridge of size 4 or more.

【0026】はんだの組成によるこのような結果の違い
は、以下のようなメカニズムによるものと考えられる。
つまり、Sn63-Pb37共晶はんだの場合には、瞬間的に溶
融状態となるため、ぬれ拡がり力の作用によって銅パッ
ド上にぬれ拡がろうとするのと同時に(あるいは早
く)、表面張力の作用によって、はんだが横方向(はん
だ線方向)に移動して一か所に集まろうとする流れが起
こる。その結果、大きなブリッジができてしまう。これ
に対し、Sn54-Bi1-Pb45の組成を有するはんだは、半溶
融状態となる温度域がある。この温度域おいて該はんだ
は、固液共存状態にあるため粘度が高い。また、表面張
力自体もSn63-Pb37共晶はんだのものより低く、完全に
溶融した後でも一か所に集まろうとする力が小さい。従
って、はんだの横方向の流れが小さく、大きなブリッジ
を形成できない。そのため、小さなブリッジが多数形成
されることとなる。なお、ぬれ広がり力は表面張力の高
低に関係なく作用しえるため、はんだは銅パッド上をぬ
れ拡がることができる。
The difference in the results depending on the composition of the solder is considered to be due to the following mechanism.
In other words, in the case of Sn63-Pb37 eutectic solder, it will be in a molten state instantaneously, and at the same time (or sooner) it will try to spread on the copper pad by the action of the wetting and spreading force, and at the same time by the action of surface tension. , A flow occurs in which the solder moves laterally (solder wire direction) and tries to gather in one place. The result is a large bridge. On the other hand, the solder having the composition of Sn54-Bi1-Pb45 has a temperature range in which it is in a semi-molten state. In this temperature range, the solder has a high viscosity because it is in a solid-liquid coexisting state. Also, the surface tension itself is lower than that of Sn63-Pb37 eutectic solder, and the force to gather in one place even after completely melting is small. Therefore, the lateral flow of the solder is small and a large bridge cannot be formed. Therefore, many small bridges are formed. Since the wetting and spreading force can act regardless of the level of the surface tension, the solder can wet and spread on the copper pad.

【0027】また、LSIを搭載の有無による結果の相
違は、以下のようなメカニズムによるものであることが
確認された。
Further, it was confirmed that the difference in the results depending on whether the LSI is mounted or not is due to the following mechanism.

【0028】LSIを搭載し、該リ−ドを銅パッド上に
載せていると、はんだが溶融するのに伴って、該はんだ
がリ−ドのヒ−ル部のフィレット形成のために吸われて
しまう(引き寄せられてしまう)。そのため、リフロー
を開始するまでの段階で既に構成されてしまっていたブ
リッジ部分のはんだも各パッドへ分離するように移動
し、ブリッジサイズが2,3の小さなブリッジはなくな
ってしまうことがわかった。他方、ブリッジが大きい場
合(例えば、ブリッジサイズが4,5の場合)には、フ
ィレット形成だけでは、ブリッジ部分のはんだを吸い寄
せ切れない(引き寄せきれない)。従って、ブリッジ部
分にははんだが残り、ブリッジは解消されないままとな
る。
When an LSI is mounted and the lead is placed on a copper pad, the solder is sucked to form a fillet on the heel of the lead as the solder melts. It will be drawn (being attracted). Therefore, it was found that the solder in the bridge portion, which had already been formed by the time the reflow was started, moved so as to be separated into the pads, and the small bridges having the bridge sizes of 2 and 3 disappeared. On the other hand, when the bridge is large (for example, when the bridge size is 4 or 5), the solder in the bridge portion cannot be completely attracted (cannot be attracted) only by forming the fillet. Therefore, the solder remains in the bridge portion, and the bridge remains unresolved.

【0029】以上のことから、この実験で大きなサイズ
のブリッジができる組成を持つはんだは、実使用時にも
ブリッジのできやすいはんだであり、一方、小さなブリ
ッジが多くできる組成を持つはんだは、実使用時にはブ
リッジのできにくいはんだであることがわかった。
From the above, the solder having a composition capable of forming a large-sized bridge in this experiment is a solder which easily causes a bridge even in actual use, while the solder having a composition capable of producing a large number of small bridges is actually used. At times, it turned out that the solder did not form a bridge.

【0030】このような知見に基づき、できたブリッジ
の大きさの平均値(平均ブリッジサイズ)に着目しては
んだの溶融分離性を評価することにした。小さなブリッ
ジが多くできる組成を持つはんだはブリッジのできにく
いはんだであることから、平均ブリッジサイズが小さい
ほど溶融分離性に優れるはんだであることが分かる。
Based on such knowledge, it was decided to evaluate the melt separability of the solder by paying attention to the average value of the sizes of the bridges (average bridge size). Since a solder having a composition in which many small bridges are formed is a solder in which bridging is difficult to occur, it can be seen that the smaller the average bridge size, the better the melt separation property.

【0031】図4(a)はSn-Pb系はんだの組成と平均ブリ
ッジサイズとの関係を示したグラフである。縦軸は平均
ブリッジサイズ、横軸はSn濃度である。この図4(a)か
ら、Sn-Pb系はんだでも固相温度と液相温度に差を持た
せることによって溶融分離性が良くなることが分かる。
しかし、Sn50-Pb50で溶融分離性が悪くなるのが認めら
れた。これは、リフロ−温度に対してSn50-Pb50の液相
温度が高いため、ぬれ性の低下をもたらしたことによ
る。
FIG. 4A is a graph showing the relationship between the composition of the Sn--Pb based solder and the average bridge size. The vertical axis represents the average bridge size, and the horizontal axis represents the Sn concentration. From FIG. 4 (a), it can be seen that even in the Sn—Pb based solder, the melt separation property is improved by making the solid phase temperature and the liquid phase temperature different.
However, it was observed that the melt separation property of Sn50-Pb50 deteriorated. This is because the liquid phase temperature of Sn50-Pb50 was higher than the reflow temperature, which caused a decrease in wettability.

【0032】図4(b)は、分離性の良いSn-Bi-Pb45系の
はんだについて、Bi濃度と平均ブリッジサイズとの関係
を示したものである。縦軸は平均ブリッジサイズ、横軸
はBi濃度である。この図4(b)から、Sn-Bi-Pb45系では
溶融分離性はBiの濃度に依らず一定であることが分か
る。Sn-Bi-Pb45系は、固相温度と液相温度とに差を持っ
ている系であるが、Biの濃度が多くなるほど融点は下が
る傾向にある。このことから、溶融分離性は融点の高低
に依存しないことが分かる。
FIG. 4 (b) shows the relationship between the Bi concentration and the average bridge size for Sn-Bi-Pb45 type solders having good separability. The vertical axis represents the average bridge size, and the horizontal axis represents the Bi concentration. From FIG. 4 (b), it can be seen that in the Sn-Bi-Pb45 system, the melt separability is constant regardless of the Bi concentration. The Sn-Bi-Pb45 system has a difference between the solid phase temperature and the liquid phase temperature, but the melting point tends to decrease as the Bi concentration increases. From this, it is understood that the melt separability does not depend on the melting point.

【0033】図5は、固相温度と液相温度との差と、平
均ブリッジサイズと、の関係を示すグラフである。図5
の縦軸は平均ブリッジサイズ、横軸は固相温度と液相温
度の差である。また、図中の斜線部分は、この実験にお
いて溶融分離性に優れていると評価されたはんだが分布
する領域である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the difference between the solid phase temperature and the liquid phase temperature and the average bridge size. Figure 5
The ordinate represents the average bridge size, and the abscissa represents the difference between the solid phase temperature and the liquid phase temperature. The shaded area in the figure is the area in which the solder, which was evaluated to have excellent melt separation properties in this experiment, is distributed.

【0034】図5から、固相温度と液相温度との差が大
きくなるほど平均ブリッジサイズが小さくなっているこ
とが分かる。即ち、固相温度と液相温度とが異なる(差
を持つ)ことが溶融分離性の優れたはんだであることが
分かる。
It can be seen from FIG. 5 that the average bridge size decreases as the difference between the solid phase temperature and the liquid phase temperature increases. That is, it is understood that the solder having the excellent melt-separability has the solid phase temperature and the liquid phase temperature different (having a difference).

【0035】以上のことから、適切な寸法のはんだ細線
を、はんだ付けする端子上に横切るように載せてリフロ
−する実験を行い、該実験の結果できたブリッジについ
てその平均ブリッジサイズを評価することで、当該はん
だのブリッジの発生の難易を判定できることが分かっ
た。
From the above, an experiment is conducted in which a solder fine wire having an appropriate size is placed on a terminal to be soldered so as to cross it and reflowed, and the average bridge size of the bridge obtained as a result of the experiment is evaluated. Then, it was found that the difficulty of occurrence of the bridge of the solder can be determined.

【0036】この方法で溶融分離性に優れていると判定
されたはんだは、ピッチの寸法が変わっても、溶融分離
性に優れていることに変わりはない。また、このような
はんだは、一括リフロ−に限らず、あらゆる接続方法
(例えば、加熱用電極でリ−ドを加圧する方式)に対し
ても有効である。さらに、狭ピッチのはんだ付けが要求
されるQFP(Quad Flat Package),TCP(Tape Carri
er Package),BGA(Ball Grid Array),PGA(Pin G
rid Array),SOP(Small Outline Package)などのパ
ッケ−ジや、フリップチップなど、あらゆる電子部品の
実装に対しても有効であることに変わりはない。さら
に、はんだペ−ストを用いたパッド上へのプリコ−トに
も利用できる。
The solder determined to be excellent in melt separability by this method remains excellent in melt separability even if the pitch dimension is changed. Further, such a solder is effective not only for the batch reflow, but also for any connection method (for example, a method of pressing the lead with a heating electrode). Furthermore, QFP (Quad Flat Package) and TCP (Tape Carri
er Package), BGA (Ball Grid Array), PGA (Pin G)
It is still effective for mounting all kinds of electronic components such as packages such as rid array) and SOP (Small Outline Package), and flip chips. Further, it can be used for precoating on a pad using a solder paste.

【0037】図6は、Sn-Pb-Biの3元系はんだの状態図
である。図中の、点A,B,C,D、A’,B’,C’
E,F,G,H,I,I',I''における組成は、下記
のとおりである。
FIG. 6 is a state diagram of the Sn-Pb-Bi ternary solder. Points A, B, C, D, A ', B', C'in the figure
The compositions of E, F, G, H, I, I ′ and I ″ are as follows.

【0038】A(Sn:53wt%,Pb:47wt
%,Bi:0wt%) B(Sn:48wt%,Pb:49wt%,Bi:3w
t%) C(Sn:54wt%,Pb:42.5wt%,Bi:
3.5wt%) D(Sn:58wt%,Pb:42wt%,Bi:0w
t%) A’(Sn:52wt%,Pb:48wt%,Bi:0
wt%) B’(Sn:48wt%,Pb:48wt%,Bi:4
wt%) C’(Sn:54wt%,Pb:42wt%,Bi:4
wt%) E(Sn:63wt%,Pb:37wt%,Bi:0w
t%) F(Sn:60wt%,Pb:40wt%,Bi:0w
t%) G(Sn:55wt%,Pb:45wt%,Bi:0w
t%) H(Sn:50wt%,Pb:40wt%,Bi:0w
t%) I(Sn:46wt%,Pb:46wt%,Bi:8w
t%) I’(Sn:48wt%,Pb:46wt%,Bi:6
wt%) I’’(Sn:50wt%,Pb:46wt%,Bi:
4wt%) また、図中の実線(7)は共晶ライン、点線(8)は液
相温度175℃のライン、点線(9)は液相温度200
℃のラインを示す。
A (Sn: 53 wt%, Pb: 47 wt)
%, Bi: 0 wt%) B (Sn: 48 wt%, Pb: 49 wt%, Bi: 3 w
t%) C (Sn: 54 wt%, Pb: 42.5 wt%, Bi:
3.5 wt%) D (Sn: 58 wt%, Pb: 42 wt%, Bi: 0 w
t%) A '(Sn: 52 wt%, Pb: 48 wt%, Bi: 0
wt%) B '(Sn: 48 wt%, Pb: 48 wt%, Bi: 4
wt%) C '(Sn: 54 wt%, Pb: 42 wt%, Bi: 4
wt%) E (Sn: 63 wt%, Pb: 37 wt%, Bi: 0w
t%) F (Sn: 60 wt%, Pb: 40 wt%, Bi: 0w
t%) G (Sn: 55 wt%, Pb: 45 wt%, Bi: 0w
t%) H (Sn: 50 wt%, Pb: 40 wt%, Bi: 0 w
t%) I (Sn: 46 wt%, Pb: 46 wt%, Bi: 8 w
t%) I '(Sn: 48 wt%, Pb: 46 wt%, Bi: 6
wt%) I '' (Sn: 50 wt%, Pb: 46 wt%, Bi:
In the figure, the solid line (7) is a eutectic line, the dotted line (8) is a liquid phase temperature of 175 ° C., and the dotted line (9) is a liquid phase temperature of 200.
The line of ° C is shown.

【0039】ブリッジの発生を抑制させるという目的に
対し本発明では、A',B,B',C',Dで囲まれた範囲
内、より好ましくは、ABCDで囲まれた範囲(図中、
斜線領域)内の組成を有するはんだを用いることを提案
する。このような範囲の組成が好ましい理由は下記のと
おりである。
For the purpose of suppressing the occurrence of bridges, in the present invention, in the range surrounded by A ', B, B', C ', D, more preferably in the range surrounded by ABCD (in the figure,
It is proposed to use solder with a composition within the shaded area). The reason why the composition in such a range is preferable is as follows.

【0040】AB(もしくはA'B)は、液相温度が20
0℃レベルであり、220℃でリフロ−して、十分なぬ
れ性を確保するための限界である。
AB (or A'B) has a liquidus temperature of 20.
The level is 0 ° C., which is the limit for ensuring sufficient wettability by reflowing at 220 ° C.

【0041】CB(もしくはC'B')は、Bi濃度4wt%ラ
インであり、Bi濃度を増していくと分離性は増しても、
最後の分離に切れる状況が緩慢であり、尾を引くような
切れ方が生じ、プロセスによっては分離に要する時間が
長く酸化されやすく、見かけ上粘性が増して切れにくい
状態になりやすい。しかし、Biが4wt%以下ではそれが
認められないことが分かった。例えば、Pb:46wt%ライン
上において、Bi濃度が異なる3種類のはんだ(ここでは
図6における、I''(Bi:4wt%)、I'(Bi:6wt%)、I(Bi:8
wt%)に相当するはんだ)を比較すると、Bi濃度が6wt%
以上のはんだでは尾を引く現象が認められた。従って、
Biの含有量は4wt%以下とした。
CB (or C'B ') is a Bi concentration 4 wt% line, and as the Bi concentration increases, the separability increases,
The last separation is slow, and a tail-like breakage occurs. Depending on the process, the time required for the separation is long and easy to be oxidized, and the apparent viscosity is increased and the breakage tends to occur. However, it was found that it was not observed when Bi was 4 wt% or less. For example, on the Pb: 46 wt% line, three types of solder having different Bi concentrations (here, I ″ (Bi: 4 wt%), I ′ (Bi: 6 wt%), and I (Bi: 8
wt%) and the Bi concentration is 6 wt%
With the above solder, a phenomenon of tailing was observed. Therefore,
The Bi content was 4 wt% or less.

【0042】次にCD(もしくはC'D)について説明す
る。点Dの位置は、Biが含有されていない状態であっ
て、且つ、平均ブリッジサイズが2.4以下(図4(a)
参照)となるようにとの観点か決定されたものである。
Next, the CD (or C'D) will be described. The position of the point D is in a state where Bi is not contained and the average bridge size is 2.4 or less (Fig. 4 (a)
(See) was decided from the viewpoint of.

【0043】3元系の共晶ライン(7)に近づくと液相と
固相との温度差が小さくなるために、分離性が悪くな
る。従って、その限界としてC点(平均ブリッジサイズ
2.32)を選んだ。
When the eutectic line (7) of the ternary system is approached, the temperature difference between the liquid phase and the solid phase becomes small and the separability deteriorates. Therefore, the limit is point C (average bridge size
2.32) was selected.

【0044】これまでの述べてきた議論は、はんだ線に
ついての実験結果に基づくものであった。次に、実際に
使われているはんだペ−ストを用いた実験に基づく評価
結果の一例を説明する。
The discussion so far has been based on experimental results on solder wires. Next, an example of an evaluation result based on an experiment using an actually used solder paste will be described.

【0045】実験は、メタルマスクを用いてはんだペ−
ストを基板に印刷し、これをリフロ−することで行っ
た。そして、その評価は、リフロ−後にペ−スト短絡部
がブリッジとして残っているものの割合(ここでは、ブ
リッジ率と呼ぶ)に基づいて行った。該実験・評価は、
リフロー時にQFPを搭載している場合と、搭載してい
ない場合との両方の場合について行った。
In the experiment, a solder mask was prepared using a metal mask.
This was done by printing a strike on the substrate and reflowing it. Then, the evaluation was performed based on the ratio of the paste short circuit portion remaining as a bridge after reflow (referred to as a bridge ratio here). The experiment and evaluation are
Both the case where QFP was mounted at the time of reflow and the case where it was not mounted were performed.

【0046】図7(a)に本実験に用いたメタルマスク(1
0)を示す。メタルマスク(10)のマスク厚さは0.15mmであ
る。メタルマスク(10)には、はんだペーストを印刷する
ために、パッドに対応した間隔で孔(11)が形成されてい
る。該孔(11)の開口幅は0.25mmである。また、はんだペ
ーストを印刷した際に隣どうしのパッド上のはんだペ-
ストがつながった状態を実験的に作り出すため、所定の
孔(11)と孔(11)とは、その中央付近がつなげられてい
る。以下、該孔(11)および孔同士をつないだ開口部分を
総称して”ブリッジパターン(11)”と呼ぶ。実験には、
ブリッジパタ−ン(11)の幅が0.15mmと0.20mmとの2種類
のメタルマスク(10)を用いた。
FIG. 7A shows the metal mask (1
0) is shown. The mask thickness of the metal mask (10) is 0.15 mm. Holes (11) are formed in the metal mask (10) at intervals corresponding to the pads for printing the solder paste. The opening width of the hole (11) is 0.25 mm. Also, when printing the solder paste, the solder paste on the pads next to each other
In order to experimentally create a state in which the strikes are connected, the predetermined hole (11) and the hole (11) are connected in the vicinity of the center. Hereinafter, the hole (11) and the opening portion connecting the holes are collectively referred to as "bridge pattern (11)". The experiment includes
Two types of metal masks (10) having a width of the bridge pattern (11) of 0.15 mm and 0.20 mm were used.

【0047】図7(b)に、本実験に用いた基板(3)を示
す。該基板(3)には銅パッド(2)が形成されている。基板
(3)は、0.5mmピッチQFP用のものである。銅パッド
(2)の幅は、0.25mm,0.28mm,0.30mm,0.32mmの4種類のも
のを用いた。
FIG. 7 (b) shows the substrate (3) used in this experiment. Copper pads (2) are formed on the substrate (3). substrate
(3) is for 0.5 mm pitch QFP. Copper pad
The width of (2) used four kinds of 0.25 mm, 0.28 mm, 0.30 mm, 0.32 mm.

【0048】実験には、ブリッジになりやすいはんだ
と、ブリッジになりにくいはんだと、を用いた。ブリッ
ジになり易いはんだとしては、Sn63-Pb37共晶はんだを
用いた。一方、ブリッジになりにくいはんだとしては、
Sn37-Bi18-Pb45低融点はんだと、図6中のABCDで囲
まれた範囲中の組成のはんだ(Sn53-Bi2-Pb45)と、を
用いた。なお、参考までにこれらのはんだの表面張力の
値を挙げておく。Sn63-Pb37共晶はんだの500℃にお
ける表面張力は、460×10-3N/mである。Sn37-B
i18-Pb45低融点はんだの500℃における表面張力は、
430×10-3N/mである。Sn−Pb系はんだにお
いては、一般的にSnの比率が低下するほどその表面張
力が小さくなることが知られている。また、Biの表面
張力はSn,Pbと比べて小さく、該Biを添加される
とSn−Pb系はんだはその表面張力が低下する。
In the experiment, a solder which easily forms a bridge and a solder which hardly forms a bridge were used. Sn63-Pb37 eutectic solder was used as the solder that easily forms a bridge. On the other hand, as a solder that does not easily become a bridge,
A Sn37-Bi18-Pb45 low melting point solder and a solder having a composition within the range surrounded by ABCD in FIG. 6 (Sn53-Bi2-Pb45) were used. The values of the surface tension of these solders are listed for reference. The surface tension of Sn63-Pb37 eutectic solder at 500 ° C. is 460 × 10 −3 N / m. Sn37-B
The surface tension of i18-Pb45 low melting point solder at 500 ℃ is
430 × 10 −3 N / m. It is known that the Sn-Pb-based solder generally has a smaller surface tension as the Sn ratio decreases. Further, the surface tension of Bi is smaller than that of Sn and Pb, and when Bi is added, the surface tension of the Sn-Pb solder decreases.

【0049】メタルマスク(10)を用いてはんだペ−スト
(12)を基板(3)に印刷した状態を図8(a)に示す。基板
(3)および銅パッド(2)上には、ブリッジパターン(11)に
対応したパターンで、はんだペ−スト(12)が印刷されて
いる。銅パッド(2)と銅パッド(2)とをつなぐように、ペ
−スト短絡部(13)ができている。なお、ブリッジ発生の
原因として考えられるペ−スト短絡部(13)は、実際の工
程ではペ−スト(12)印刷、部品搭載、リフロ−を行う際
の予熱時にはんだペ−スト(12)がだれて、これが銅パッ
ド(2)間で互いに接触して生じるものである。
Solder paste using metal mask (10)
FIG. 8A shows a state in which (12) is printed on the substrate (3). substrate
On the (3) and the copper pad (2), a solder paste (12) is printed in a pattern corresponding to the bridge pattern (11). A paste short circuit portion (13) is formed so as to connect the copper pad (2) and the copper pad (2). In the actual process, the paste short circuit part (13), which is considered to be the cause of the bridging, is the paste paste (12) when the paste (12) is printed, components are mounted, and reflow is performed during preheating. This is what happens when the copper pads (2) contact each other.

【0050】はんだペーストを印刷したものにQFP(1
4)を搭載した様子を図8(b)に示した。
Printed solder paste on the QFP (1
Fig. 8 (b) shows the mounting of 4).

【0051】実験結果を評価した結果を図9、図10に
示した。
The evaluation results of the experimental results are shown in FIGS. 9 and 10.

【0052】図9は、図8(a)の状態のものをリフロ−
した場合の、銅パッド幅とブリッジ率の関係を示すグラ
フである。縦軸はブリッジ率(%)、横軸は銅パッド幅(m
m)である。グラフ中の□はSn63-Pb37共晶はんだ、▽はS
n37-Bi18-Pb45低融点はんだ、○はSn53-Bi2-Pb45の結果
を示す。QFP(14)を搭載せずにリフロ−を行った場
合、リ−ド(15)へのはんだのぬれ拡がりや、リ−ド(15)
のヒ−ル部でのフィレット形成がないためはんだ量は過
剰となる。Sn63-Pb37共晶はんだの場合、ペ−スト短絡
部(13)はすべてブリッジとなって残った。これに対し
て、Sn53-Bi2-Pb45は約半分のペ−スト短絡部(13)が分
離し、Sn37-Bi18-Pb45低融点はんだの場合には約90%
のペ−スト短絡部(13)が分離した。
FIG. 9 shows the state of FIG. 8 (a) reflowed.
It is a graph which shows the relationship between a copper pad width and a bridge rate in the case of doing. The vertical axis represents the bridge ratio (%) and the horizontal axis represents the copper pad width (m
m). In the graph, □ is Sn63-Pb37 eutectic solder, ▽ is S
n37-Bi18-Pb45 low melting point solder, ○ indicates the result of Sn53-Bi2-Pb45. When reflow is performed without mounting QFP (14), the spread of solder on the lead (15) and the lead (15)
Since there is no fillet formation in the heel part, the solder amount becomes excessive. In the case of Sn63-Pb37 eutectic solder, the paste short circuit part (13) remained as a bridge. On the other hand, Sn53-Bi2-Pb45 has about half the paste short-circuit part (13) separated, and in the case of Sn37-Bi18-Pb45 low melting point solder, it is about 90%.
The paste short-circuit part (13) was separated.

【0053】図10は、図8(b)の状態のものをリフロ
−した場合の、銅パッド幅とブリッジ率の関係を示すグ
ラフである。縦軸はブリッジ率(%)、横軸は銅パッド幅
(mm)である。また、グラフ中の□はSn63-Pb37共晶はん
だ、▽はSn37-Bi18-Pb45低融点はんだ、○はSn53-Bi2-P
b45の結果を示す。QFP(14)を搭載してリフロ−を行
った場合、リ−ド(15)へのはんだのぬれ拡がりや、リ−
ド(15)のヒ−ル部でのフィレット形成があるため、それ
らにはんだが吸収されブリッジ率は図9と比較して小さ
い値をとる。Sn37-Bi18-Pb45低融点はんだの場合には、
ペ−スト短絡部(13)はすべて分離した。また、Sn53-Bi2
-Pb45も95%以上のものが分離した。これに対して、S
n63-Pb37共晶はんだの場合には、約半分のペ−スト短絡
部(13)が分離しないで残った。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the copper pad width and the bridge ratio when the state shown in FIG. 8B is reflowed. The vertical axis is the bridge ratio (%), the horizontal axis is the copper pad width
(mm). In the graph, □ is Sn63-Pb37 eutectic solder, ▽ is Sn37-Bi18-Pb45 low melting point solder, and ○ is Sn53-Bi2-P.
The result of b45 is shown. When reflowing with the QFP (14) installed, the spread of solder on the lead (15) and the reflow
Since fillets are formed in the heel portion of the cord (15), the solder is absorbed by them and the bridge ratio takes a smaller value than that in FIG. In the case of Sn37-Bi18-Pb45 low melting point solder,
All the paste short circuits (13) were separated. Also, Sn53-Bi2
-Pb45 also separated more than 95%. On the other hand, S
In the case of n63-Pb37 eutectic solder, about half of the paste short circuit part (13) remained without separation.

【0054】これらの結果から、Sn63-Pb37共晶はんだ
は、Sn37-Bi18-Pb45低融点はんだやSn53-Bi2-Pb45と比
較してブリッジが発生しやすいはんだであると言える。
From these results, it can be said that the Sn63-Pb37 eutectic solder is a solder that is more likely to cause a bridge than Sn37-Bi18-Pb45 low melting point solder or Sn53-Bi2-Pb45.

【0055】一方、図6のABCDで囲まれた範囲中の
組成であるSn53-Bi2-Pb45は、QFP(14)を搭載してリ
フロ−を行った場合には、Sn37-Bi18-Pb45低融点はんだ
並の溶融分離性を持っていた。また、このはんだは、Bi
濃度が2%であることからBi添加による強度低下もほと
んどない。つまり、このはんだ(Sn53-Bi2-Pb45)は、S
n63-Pb37共晶はんだ並の信頼性を有していた。さらに、
はんだペ−ストによるこの溶融分離性評価実験の結果
は、はんだ線を用いた実験の結果と一致している。従っ
て、この溶融分離性に優れたはんだを用いてはんだ付け
を行えば、ブリッジの発生を防止できる。さらには、多
数のパッド間にはんだがつらなって”一”文字状の大き
なブリッジが予めできている場合でも、リフローに伴っ
てこれらのはんだをパッドごとに均一に分離させること
も可能である。
On the other hand, Sn53-Bi2-Pb45 having a composition in the range surrounded by ABCD in FIG. 6 has a low melting point of Sn37-Bi18-Pb45 when it is reflowed by mounting QFP (14). It had a melting and separating property similar to that of solder. Also, this solder is Bi
Since the concentration is 2%, there is almost no decrease in strength due to the addition of Bi. In other words, this solder (Sn53-Bi2-Pb45)
It had the same level of reliability as n63-Pb37 eutectic solder. further,
The results of this melt-separation evaluation experiment using solder paste are consistent with the results of experiments using solder wires. Therefore, when soldering is performed by using the solder having the excellent melt separation property, it is possible to prevent the occurrence of the bridge. Furthermore, even if a large number of "bridge" -shaped bridges are formed in advance by soldering between a large number of pads, these solders can be evenly separated from each other with reflow.

【0056】本発明の応用として、多ピン高密度LSI
のパッケ−ジとして利用されているTCPの例について
示す。TCPは、通常はんだがプリコ−トされた基板に
リ−ドを圧着しながら加熱を行ない、はんだ付けされ
る。このプリコ−トに溶融分離性に優れたはんだを用い
ることが出来る。銅パッド上にこの溶融分離性に優れた
はんだを印刷し、リフロ−を行なうことによって、銅パ
ッド上にはんだを供給することが出来る。狭ピッチのT
CP用の基板の場合、はんだペ−ストによるプリコ−ト
は、ペ−ストにだれなどがあった場合、隣どうしのパッ
ド間でブリッジが発生しやすい。
As an application of the present invention, a multi-pin high density LSI
An example of TCP used as a package of the above will be shown. TCP is usually soldered by heating while pressure-bonding a lead to a substrate pre-coated with solder. For this precoat, it is possible to use a solder having an excellent melt separation property. It is possible to supply the solder onto the copper pad by printing the solder having an excellent melt separation property on the copper pad and performing reflow. Narrow pitch T
In the case of a board for CP, the precoat by the solder paste is apt to cause a bridge between adjacent pads when the paste has a droop.

【0057】溶融分離性に優れた本発明のはんだでプリ
コ−トを行なえば、ブリッジの発生を防止することが可
能となる。また、他のプリコ−ト法よりもコストを低く
抑えることが出来る。0.25mmピッチ以下の接続では、各
パタ−ンに個別にはんだを供給しても隣接間距離が小さ
いためブリッジになり易い。この場合でも、はんだが溶
融分離性に優れていれば、ブリッジはなくなる。また、
ペ−スト、はんだ箔(線)をパタ−ンに対して一文字上に
搭載した場合においても、電極の加圧により溶融分離
し、分離性に優れた本発明のはんだはブリッジにならな
いことを確認した。
When precoating is performed with the solder of the present invention having an excellent melt separation property, it becomes possible to prevent the occurrence of bridges. Further, the cost can be kept lower than that of other precoat methods. In the case of a connection with a pitch of 0.25 mm or less, even if solder is individually supplied to each pattern, the distance between adjacent portions is small, and a bridge is likely to be formed. Even in this case, if the solder has excellent melt separation property, the bridge disappears. Also,
Even when the paste and the solder foil (wire) are mounted on the pattern one character above, it is melted and separated by the pressure of the electrode, and it is confirmed that the solder of the present invention having excellent separability does not form a bridge. did.

【0058】ここでは特にデータを示さないが、上述し
た本発明のはんだ(図6におけるABCDに囲まれた領
域内の組成を有するはんだ、あるいは、A’BB’C’
Dに囲まれた領域内の組成を有するはんだ)にさらにS
b,Agを添加すればさらに溶融分離性が高まる。添加
量は、Agについては、上述した組成のはんだの0〜3
wt%に相当する量のはんだを添加することが好まし
い。Sbについては、上述した組成のはんだの0〜0.
5wt%に相当する量のはんだを添加することが好まし
い。
Although no particular data is shown here, the above-described solder of the present invention (a solder having a composition in a region surrounded by ABCD in FIG. 6, or A'BB'C ') is used.
Solder having the composition in the area surrounded by D) and S
If b and Ag are added, the melt separability is further enhanced. The addition amount of Ag is 0 to 3 of the solder having the above composition.
It is preferable to add an amount of solder corresponding to wt%. As for Sb, 0 to 0.
It is preferable to add an amount of solder corresponding to 5 wt%.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したとおり、溶融分離性に優れ
た本発明のはんだを用いることによって、狭ピッチ多ピ
ンのLSIのはんだ付けにおいても、従来の共晶はんだ
では不可避であったブリッジの発生を防止できる。これ
により、ブリッジに起因した製品の歩留まり低下を解消
することができる。また、修正などの工程を減らすこと
ができる。さらには、はんだペ−ストを印刷する際、は
んだ量を多めに印刷することができるため、未はんだな
どの防止も可能になる。
As described above, by using the solder of the present invention having an excellent melt separation property, even in the soldering of a narrow-pitch multi-pin LSI, the generation of a bridge which is inevitable with the conventional eutectic solder. Can be prevented. As a result, it is possible to eliminate the decrease in product yield due to the bridge. In addition, the number of steps such as correction can be reduced. Furthermore, since a large amount of solder can be printed when printing a solder paste, it is possible to prevent unsoldered solder.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実験の方法を示すモデル図である。FIG. 1 is a model diagram showing an experimental method.

【図2】ブリッジのサイズを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a size of a bridge.

【図3】Sn63-Pb37共晶はんだ及びSn54-Bi1-Pb45のブリ
ッジサイズとブリッジの個数との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the bridge size and the number of bridges of Sn63-Pb37 eutectic solder and Sn54-Bi1-Pb45.

【図4】Sn-Pb系はんだ及びSn-Bi-Pb45系はんだのはん
だ組成と平均ブリッジサイズの関係を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the solder composition and the average bridge size of Sn—Pb based solder and Sn—Bi—Pb45 based solder.

【図5】固相温度と液相温度の差と平均ブリッジサイズ
との関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the difference between the solid phase temperature and the liquid phase temperature and the average bridge size.

【図6】Sn-Pb-Biの3元系はんだの本発明における組成
の範囲を示す状態図である。
FIG. 6 is a state diagram showing a composition range of a Sn-Pb-Bi ternary solder according to the present invention.

【図7】実験に用いたメタルマスク及び基板を示すモデ
ル図である。
FIG. 7 is a model diagram showing a metal mask and a substrate used in an experiment.

【図8】図7のメタルマスク及び基板を使って印刷、搭
載を行った状態を示すモデル図である。
8 is a model diagram showing a state in which printing and mounting are performed using the metal mask and substrate of FIG.

【図9】図8(a)の状態でリフロ−したときの銅パッド
とブリッジ率との関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the copper pad and the bridge ratio when reflowing in the state of FIG. 8 (a).

【図10】図8(b)の状態でリフロ−したときの銅パッ
ドとブリッジ率との関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the copper pad and the bridge ratio when reflowing in the state of FIG. 8 (b).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…はんだ線 2…銅パッド 3…基板 4…はんだ 5…サイズ2のブリッジ 6…サイズ3のブリッジ 7…共晶ライン 8…液相温度175℃のライン 9…液相温度200℃のライン 10…メタルマスク 11…ブリッジパタ-ン 12…はんだペ−スト 13…ペ−スト短絡部 14…QFP 15…リ−ド 1 ... Solder wire 2 ... Copper pad 3 ... Substrate 4 ... Solder 5 ... Size 2 bridge 6 ... Size 3 bridge 7 ... Eutectic line 8 ... Liquid phase temperature 175 ° C. line 9 ... Liquid phase temperature 200 ° C. line 10 … Metal mask 11… Bridge pattern 12… Solder paste 13… Paste short-circuit part 14… QFP 15… Lead

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 13/00 (72)発明者 下川 英恵 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 八矢 登志広 茨城県ひたちなか市稲田1410番地 株式会 社日立製作所パーソナルメディア機器事業 部内 (72)発明者 恒吉 義郎 愛知県尾張旭市晴丘町池上1番地 株式会 社日立製作所オフィスシステム事業部内Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number in the agency FI Technical indication location C22C 13/00 (72) Inventor Hidee Shimokawa 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Pref. Inside the laboratory (72) Inventor Toshihiro Yaya 1410 Inada, Hitachinaka City, Ibaraki Hitachi Ltd., Personal Media Equipment Division, Hitachi Ltd. System Division

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Sn−Pb共晶はんだよりも表面張力が小
さく、且つ、固相温度と液相温度とが異なること、を特
徴とするはんだ。
1. A solder having a surface tension smaller than that of a Sn-Pb eutectic solder and having a different solid-phase temperature and liquid-phase temperature.
【請求項2】その融点が170℃以上であることを特徴
とする請求項1記載のはんだ。
2. The solder according to claim 1, which has a melting point of 170 ° C. or higher.
【請求項3】Sn−Pb系もしくはSn−Bi−Pb系
のはんだにおいて、 Sn−Bi−Pb3元系合金の状態図における下記点
A’,B,B’,C’,Dに囲まれた範囲内の組成を有
する合金をベースにしたこと、 A’(Sn:52wt%,Pb:48wt%,Bi:0
wt%) B (Sn:48wt%,Pb:49wt%,Bi:3
wt%) B’(Sn:48wt%,Pb:48wt%,Bi:4
wt%) C’(Sn:54wt%,Pb:42wt%,Bi:4
wt%) D (Sn:58wt%,Pb:42wt%,Bi:0
wt%) を特徴とするはんだ。
3. A Sn-Pb-based or Sn-Bi-Pb-based solder is surrounded by the following points A ', B, B', C ', D in the phase diagram of the Sn-Bi-Pb ternary alloy. Based on an alloy having a composition within the range, A ′ (Sn: 52 wt%, Pb: 48 wt%, Bi: 0
wt%) B (Sn: 48 wt%, Pb: 49 wt%, Bi: 3
wt%) B '(Sn: 48 wt%, Pb: 48 wt%, Bi: 4
wt%) C '(Sn: 54 wt%, Pb: 42 wt%, Bi: 4
wt%) D (Sn: 58 wt%, Pb: 42 wt%, Bi: 0
wt%).
【請求項4】Sn−Pb系もしくはSn−Bi−Pb系
のはんだにおいて、 Sn−Bi−Pb3元系合金の状態図における下記点
A,B,C,Dに囲まれた範囲内の組成を有する合金を
ベースにしたこと、 A(Sn:53wt%,Pb:47wt%,Bi:0w
t%) B(Sn:48wt%,Pb:49wt%,Bi:3w
t%) C(Sn:54wt%,Pb:42.5wt%,Bi:
3.5wt%) D(Sn:58wt%,Pb:42wt%,Bi:0w
t%) を特長とするはんだ。
4. A Sn-Pb-based or Sn-Bi-Pb-based solder having a composition within a range surrounded by the following points A, B, C and D in a phase diagram of a Sn-Bi-Pb ternary alloy is used. Based on the alloy having: A (Sn: 53 wt%, Pb: 47 wt%, Bi: 0 w
t%) B (Sn: 48 wt%, Pb: 49 wt%, Bi: 3 w
t%) C (Sn: 54 wt%, Pb: 42.5 wt%, Bi:
3.5 wt%) D (Sn: 58 wt%, Pb: 42 wt%, Bi: 0 w
t%) solder.
【請求項5】上記合金の0〜0.5wt%に相当する分
量のSbを含むこと、 を特長とする請求項3または4記載のはんだ。
5. The solder according to claim 3, wherein Sb is contained in an amount corresponding to 0 to 0.5 wt% of the alloy.
【請求項6】上記合金の0〜3wt%に相当する分量の
Agを含むこと、 を特長とする請求項3または4記載のはんだ。
6. The solder according to claim 3, wherein Ag is contained in an amount corresponding to 0 to 3 wt% of the alloy.
【請求項7】Sn−Pb共晶はんだよりも表面張力が小
さく且つ固相温度と液相温度とが異なるはんだを用い
て、電子部品の端子部を接続固定すること、 を特徴とする電子部品のはんだ付け方法。
7. An electronic component, characterized in that a terminal portion of the electronic component is connected and fixed by using a solder having a surface tension smaller than that of a Sn-Pb eutectic solder and having a solid phase temperature and a liquidus temperature different from each other. Soldering method.
【請求項8】上記はんだとして、請求項2,3または4
記載のはんだを用いることを特長とする請求項7記載の
電子部品のはんだ付け方法。
8. The solder as claimed in claim 2, 3 or 4
The method for soldering an electronic component according to claim 7, wherein the solder described in the above is used.
【請求項9】複数の電子部品と、 上記電子部品の端子を接続固定したはんだと、を備え、 上記はんだは、Sn−Pb共晶はんだよりも表面張力が
小さく且つ固相温度と液相温度とが異なるものであるこ
と、 を特徴とする電子部品の実装構造体。
9. A plurality of electronic components and a solder to which terminals of the electronic components are connected and fixed are provided, and the solder has a surface tension smaller than that of Sn—Pb eutectic solder, and a solid phase temperature and a liquidus temperature. A mounting structure for electronic parts, characterized in that and are different from each other.
【請求項10】上記はんだとして、請求項2,3または
4記載のはんだを用いることを特長とする請求項9記載
の電子部品の実装構造体。
10. The electronic component mounting structure according to claim 9, wherein the solder according to claim 2, 3 or 4 is used as the solder.
JP7074064A 1994-04-15 1995-03-30 Solder, solder connecting method and mounting structure for electronic component Pending JPH07336043A (en)

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PCT/JP1995/000742 WO1995028249A1 (en) 1994-04-15 1995-04-17 Solder, solder connecting method and electronic part mounted structure

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