JPH0780682A - はんだペースト - Google Patents

はんだペースト

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JPH0780682A
JPH0780682A JP22486893A JP22486893A JPH0780682A JP H0780682 A JPH0780682 A JP H0780682A JP 22486893 A JP22486893 A JP 22486893A JP 22486893 A JP22486893 A JP 22486893A JP H0780682 A JPH0780682 A JP H0780682A
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JP
Japan
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solder
soldering
flux
resin
solder paste
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Withdrawn
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JP22486893A
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English (en)
Inventor
Seiki Sakuyama
誠樹 作山
Hiromoto Uchida
浩基 内田
Isao Watanabe
勲 渡辺
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0780682A publication Critical patent/JPH0780682A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3421Leaded components
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • 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

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 はんだペーストに関し、はんだの耐蝕性の向
上を目的とする。 【構成】 少なくともはんだ粉末とフラックスとよりな
るはんだペーストにおいて、被処理基板にはんだ付けを
行なうリフロー温度に耐える熱可塑性樹脂をフラックス
中に5〜30重量%含むことを特徴としてはんだペースト
を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐蝕性を向上したはんだ
ペーストに関する。大量の情報を高速に処理する必要か
ら、情報処理装置の主体を構成する半導体装置は単位素
子の小形化による大容量化が行なわれてLSIやVLS
Iが実用化されているが、これら半導体装置のパッケー
ジング方法も改良されており、また、これらを含む電子
部品を装着する配線基板の構造も進歩してきている。
【0002】すなわち、高密度実装を必要とする用途に
対してはハーメチックシール・タイプに代わってフリッ
プチップタイプの半導体装置が実用化されており、ま
た、実装密度の向上と共に、配線基板の層数は増加して
おり、また、電子部品の搭載技術も進んで配線基板に設
けてあるスルーホールにリード端子を装着するスルーホ
ール実装から配線基板上にパターン形成してあるパッド
にリード端子を装着する表面実装(Surface Mount Techn
ology)へと進み高密度実装が行なわれている。
【0003】このように半導体装置を含む電子部品は配
線基板に高密度実装されているが、この接合にははんだ
ペーストが使用され、リフローソルダーリングによりは
んだ付けが行なわれている。すなわち、プリント配線基
板やセラミック配線基板上にパターン形成してあるボン
ディングパッド位置にスクリーン印刷などの方法ではん
だペーストを塗布しておき、この位置にフラットパッケ
ージ・タイプのICやチップ・タイプのコンデンサや抵
抗器などの端子を位置決めし、はんだの融点に対応して
加熱温度が設定してある電気炉中を通すリフローソルダ
リングにより、はんだ付けが行なわれて電子回路が形成
されている。
【0004】
【従来の技術】電子部品と配線パターンの回路接続に使
用されるはんだペーストは、はんだ粉末とフラックス
(正式にはフラックス・ビヒクル Flux-vehicle) とが
重量比で9:1程度の混合物であり、はんだの構成金
属,粉末の粒度と形状,フラックスの構成材料などによ
り各種のはんだペーストが実用化されている。
【0005】こゝで、最も一般的なはんだ構成金属は錫
(Sn)63 重量%- 鉛(Pb)37重量%よりなる共晶はんだ
で、融点は183 ℃であるが、インジウム(In)-Sn合金な
ど各種のはんだが実用化されている。一方、フラックス
はロジン(松脂 Rosin),硬化ひまし油, 溶剤, 活性剤な
どを主成分として構成されており、これらの種類と濃度
を変えることにより多種多用な性質をもつフラックスが
作られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】はんだペーストは、は
んだ粉末とフラックスとが重量比で約9:1,容量比で
約1:1の割合で構成されており、リフロー工程におい
ては、はんだペーストの温度上昇と共に溶剤が蒸発して
粘度が上昇し、ロジンの被覆により外気を遮断し、活性
剤により金属表面を活性化した状態で溶融したはんだが
金属に濡れることにより、はんだ付けが行なわれてい
る。
【0007】こゝで、はんだの構成金属としては上記の
Sn-Pb 以外に各種のものがあり、また共晶組成以外の組
成比のものも使用されているが、共晶組成のはんだは融
点が低く、また、流れが良いことから最も一般的に使用
されている。然し、表面実装に使用する場合には問題が
ある。
【0008】すなわち、表面実装が行なわれる配線基板
上には装着を行なう半導体集積回路の端子数に対応する
数の配線とパッドが密にパターン形成されており、この
パッドにLSIなどがはんだ付けされているが、半導体
集積回路,配線,はんだ,基板など構成材料の熱膨張係
数が異なるために、配線の基板よりの剥離や断線などの
障害が生じ易い。
【0009】例えば、常温におけるアルミナ基板の熱膨
張係数は7×10-6/Kであるのに対し、銅(Cu)は16.5×10
-6/K,Sn-Pb 共晶はんだは25.0×10-6/Kまた半導体集積
回路を構成する硅素(Si) は2.8 ×10-6/Kとそれぞれ異
なっている。そのため、はんだ付けを行なうリフロー炉
の温度が高い程、接合部において発生する応力が大とな
り、微細な配線は基板より剥がれ易くなり、また、半導
体集積回路はパッドより外れ易くなる。
【0010】そこで、リフロー温度を下げるためにSn-P
b 系のはんだに代わって更に融点の低いSn-Pb-In( イン
ジウム) 系やSn-Pb-Bi( ビスマス) 系など三成分系のは
んだが着目されている。然し、Sn-Pb-Bi系のはんだはも
ろくて機械的強度が不足することから、Sn-Pb-In系がよ
く使用されている。こゝで、Inは融点が156.6 ℃と低い
に拘らず沸点は2080℃と高く、軟らかくて安定な金属で
あり、Inを添加することによりリフロー温度を約30℃下
げることが可能になった。
【0011】然し、In添加により耐蝕性が低下すると云
う問題がある。すなわち、In元素はハロゲンガスと室温
で反応してハロゲン化物を作り、また、酸水溶液に対し
ては水素(H2)ガスを発して溶解することから、Sn-Pb-
In系はんだはSn-Pb 系はんだに較べて耐蝕性が劣ること
になる。そこで、大型の汎用電算機などでは使用環境に
充分な注意を払って装置の駆動が行なわれている。
【0012】一方、電子機器の小形化は進行しており、
パーソナルコンピュータや家電レベルの電子機器など使
用環境を限定できない機器に対しても高密度実装は行な
われており、製品の歩留り向上の見地からSn-Pb-In系は
んだの使用が必要になっている。そこで、Sn-Pb-In系は
んだの耐蝕性の向上が課題である。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、少なくと
もはんだ粉末とフラックスとよりなるはんだペーストに
おいて、被処理基板にはんだ付けを行なうリフロー温度
に耐える熱可塑性樹脂をフラックス中に5〜30重量%含
むことを特徴としてはんだペーストを構成することによ
り解決することができる。
【0014】
【作用】発明者はSn-Pb-In系はんだの耐蝕性を向上する
手段として樹脂ではんだ付け領域を覆うことを考えた。
すなわち、はんだペーストを構成するフラックスの中に
リフロー処理の最高温度でも分解しない樹脂を溶かし込
んでおけば、はんだ付け後にはんだ面を覆って樹脂が被
覆できると考えた。
【0015】図1は本発明に係るはんだペーストを使用
して表面実装を行なった場合の断面図であって、同図
(A)は断面図、また、同図(B)は部分拡大図であ
る。こゝで、はんだ付け工程としては、回路基板1の上
に予めパターン形成が行なわれてあるパッド2の上にメ
タルマスクなどを用いてはんだペーストをスクリーン印
刷した後、このパッド2の上に電子部品3のリード端子
4を位置決めし、これを例えば図2のように予め温度設
定してあるリフロー炉を通すことによりはんだ付けを行
なうもので、図2の温度プロフィルにおいて第1のピー
ク6はフラックスの構成成分が蒸発乃至分解が始まる温
度であり、第2のピーク7は粉末状のはんだが溶融して
はんだ付けが行なわれる温度である。そして、従来と同
様にリフロー処理を行なうと図1(B)に示すようには
んだ9を覆って樹脂10の被覆が行なわれる筈である。
【0016】かゝる樹脂被覆が行なわれるに必要な樹脂
の条件は、 はんだ付け温度(Sn-Pb-In系はんだでは約200 ℃)
では分解しないこと、 修理など再はんだ付け作業が行なわれる場合でも障
害にならないこと、 フラックスに可溶なこと、 であり、これを満足するものはポリメタクリル酸メチル
(PMMA),ポリアクリル酸メチルなどの熱可塑性樹
脂である。
【0017】本発明はこのような熱可塑性樹脂をフラッ
クスに含むはんだペーストを使用してリフローソルダー
リングを行なうことによりはんだ付け面が樹脂に覆われ
たはんだ付けを行なうものである。
【0018】なお、はんだ付け面に被覆する樹脂の厚さ
は余り厚い場合にはクラックなどを生じ、また、再はん
だ付け作業を行なう場合に邪魔になり作業性を低下させ
る。また、薄過ぎる場合は樹脂被覆されない場所が生じ
て本発明の目的に沿わなくなる。そこで実験の結果、添
加量はフラックスの重量に対して5〜30%が適当であっ
た。
【0019】
【実施例】はんだとして[(Sn-37Pb)-10In] (融点158
℃,粒径20〜45μm )を使用した。また、フラックスの
組成は、 重合ロジン ・・・・・・・・・・・・・・30g ジプロピレングリコール ・・・・・・・・・・・・・・49g ブチルヒドロキシトルエン ・・・・・・・・・・・・・・0.5 g ベンゾトリアゾール ・・・・・・・・・・・・・・0.5 g シリコーン消泡剤 ・・・・・・・・・・・・・・0.5 g マレイン酸 ・・・・・・・・・・・・・・0.5 g 硬化ひまし油 ・・・・・・・・・・・・・・1.0 g ジエチルアミン臭化水素酸 ・・・・・・・・・・・・・・1.0 g とし、これに、 ポリメタクリル酸メチル(PMMA,粒径50μm ) ・・・・・・17.0g を加え、よく混合してフラックスを作り、次に、はんだ
粉末とフラックスを混合比を重量比で9:1にとり、充
分に混合してはんだペーストを作成した。
【0020】次に、配線基板としては、400 ピンのQF
P(Quadruped Flat Package) を25個搭載できる金(A
u) のパッドがパターン形成してあるセラミック回路基
板を準備し、このパッド上にメタルマスクを介してはん
だペーストを印刷した。
【0021】また、はんだ付けに使用したリフロー炉は
遠赤外リフロー炉で図2に示すように第1のピーク6を
150 ℃に、また、第2のピーク7を230 ℃に設定して使
用した。また、比較としてPMMAを含まないSn-Pb-In
ペーストを用いてリフローソルダーリングを行ない試料
を形成した。
【0022】かゝる二種類の試料を、耐蝕性を確かめる
ためにガラス製の腐食試験容器の中に入れ、塩素(Cl2)
ガス1ppm を含み相対湿度80%の空気を500cc/分の流量
で常温で供給してはんだ付け位置の腐食の進行を観察し
た。その結果、PMMAを含まないSn-Pb-Inペーストを
使用した試料は、当初より腐食の発生が観察されたのに
対し、本発明に係るPMMAを含むSn-Pb-Inペーストを
使用した試料のはんだ付け位置は10時間経過後において
も変化はなく、PMMAの被覆により耐蝕性が向上して
いるのを確認することができた。なお、PMMAの代わ
りにポリアクリル酸メチルを用いた場合も結果は同様で
あった。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、Sn-Pb-In系はんだの耐
蝕性を向上することができ、このはんだの使用により通
常の使用環境においても高密度実装を行なった機器の信
頼性を保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るはんだペーストを使用したは
んだ付け結果(A)と部分拡大図(B)である。
【図2】 リフロー炉の温度プロフィルである。
【符号の説明】
1 回路基板 2 パッド 4 リード端子 9 はんだ 10 樹脂

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともはんだ粉末とフラックスとよ
    りなるはんだペーストにおいて、被処理基板にはんだ付
    けを行なうリフロー温度に耐える熱可塑性樹脂を前記フ
    ラックス中に含むことを特徴とするはんだペースト。
  2. 【請求項2】 前記熱可塑性樹脂のフラックス中の含有
    量が5〜30重量%であることを特徴とする請求項1記載
    のはんだペースト。
JP22486893A 1993-09-10 1993-09-10 はんだペースト Withdrawn JPH0780682A (ja)

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JP22486893A JPH0780682A (ja) 1993-09-10 1993-09-10 はんだペースト

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JP22486893A JPH0780682A (ja) 1993-09-10 1993-09-10 はんだペースト

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2353639A (en) * 1999-08-27 2001-02-28 Minami Co Ltd Method of applying corrosion inhibitor to a parts mounted circuit board
WO2001024968A1 (fr) * 1999-10-05 2001-04-12 Tdk Corporation Flux de soudure, pate de soudure et procede de soudage

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