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低融点合金及びその粉末を用いたクリームはんだ
JPH0924486A
Japan
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English - Inventor
Tadahiro Toki 忠弘 土岐 Masayoshi Yamaguchi 政義 山口 Koichi Aono 孝一 青野 Hirofumi Sakamoto 宏文 坂本 Yasuhide Ogasawara 安秀 小笠原 Masuo Hotta 倍生 堀田 Akihiro Kiyosue 明弘 清末 Takao Enomoto 貴男 榎本 - Current Assignee
- NIPPON ALPHA METALS KK
- TOSHIBA HINO TSUSHIN KOGYO KK
- Toshiba Corp
Description
translated from
の粉末を用いたクリームはんだに関し、低融点でありな
がら、作業性（はんだ付け性）を維持しつつ、その溶融
固化後の強度を改善したものである。
表面実装を行うにあたり、個々の構成素子を接合する技
術は極めて重要な役割を担っている。特にＬＳＩ基板の
集積度を上げ高密度実装を可能にするには、マイクロソ
ルダリング（微小部分のはんだ付け）技術の向上が不可
欠となっている。
定位置に正確に装着する方法としては、一般にクリーム
はんだを用いる方法が知られている。すなわち、印刷法
により回路基板上に所望のパターンで付着させたクリー
ムはんだの粘性と表面張力を利用することによって、半
導体部品を固定し、その後、熱風、赤外線等で加熱して
微細部品のはんだ付けを行なうようにしている。そのた
め、このようなクリームはんだに関し、低いリフロー温
度（低融点）、良好な濡れ性、及び冷却固化後の接合強
度等、作業性や信頼性に対する要求が益々高度化してき
ている。
属合金を粘性の高いペースト状のフラックスに混ぜ合わ
せてクリーム状にしたものである。その金属粉末として
は、前記のような種々の要求を満足するために、Ｓｎ／
Ｐｂ組成の共晶はんだに、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄ等を添加し
たものが知られている（例えば、特開昭４７−６７５５
号、特開昭６３−１１２０９２号、特開昭６３−２３８
９９４号参照）。
従来のクリームはんだ用の金属粉末においては、低い作
業温度及び接合強度の信頼性という二つの特性が必ずし
も両立しないという問題があった。すなわち、例えば、
上記したようなＳｎ／Ｐｂ共晶はんだは接合部の機械的
強度においては優れているものの、作業温度が２１０℃
以上であり、目的の低いはんだ付け温度が達成できない
という問題がある。
のＢｉ、Ｉｎ、Ｃｄである。一般的なはんだ合金にこれ
らの添加元素をある割合で加えることにより、融点をコ
ントロールできる。但し、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄのうち、Ｉ
ｎは高価であり、Ｃｄは毒性があるため、実用性の面に
おいても問題がある。
なされたものであり、クリームはんだ用の低融点合金と
して求められる性能を全て具備し、しかもコスト及び安
全性の面でも優れた低融点合金及びその粉末を用いたク
リームはんだを提供するものである。
は、Ｓｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の基材に対して、ＡｇとＣｕ
を添加したものである。
／Ｐｂの中にＢｉを多く含んでいるため、低融点（１２
０〜１５０℃）であり、リフロー温度１７０〜２００℃
で確実に溶融する。
てはＢｉを用いた。なぜならば、ＢｉはＩｎのように高
価でなく、Ｃｄのように有毒でないためである。
固化後における接合部の機械的強度低下を招くが、その
強度低下を防止するために、この発明ではＡｇとＣｕを
添加している。ＡｇとＣｕは両方添加しなければなら
ず、どちらか一方だけでは十分な強度低下防止効果が得
られない。なぜならば、Ｃｕの結晶微細化効果とＡｇの
強度付与効果の相乗がなければ効果を得られないからで
ある。Ａｇの添加量は、Ｓｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の基材に
対して０．１〜５ｗｔ％である。０．１ｗｔ％より少な
いと強度を高める効果が得られず、５ｗｔ％より多いと
効果がさほど得られないうえ、コストが上昇するためで
ある。また、Ｃｕの添加量はＳｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成に対
して０．０５〜１．０ｗｔ％である。０．０５ｗｔ％よ
り少ないと結晶微細化効果が得られず、１・０ｗｔ％よ
り多いとボイドが多発し、強度が得られなくなるからで
ある。
（２０〜３０）／（残）／（１５〜３５）が好適であ
る。一般に、Ｂｉは８ｗｔ％より多いと機械的強度の低
下を招いていたが、本発明では前記Ａｇ、Ｃｕの添加に
より強度低下が防止されているため、Ｂｉを１５ｗｔ％
以上まで含ませることができる。
状のフラックスとを混和することにより、低いリフロー
温度、良好な濡れ性、冷却固化後の接合強度等の性能を
全て具備したクリームはんだが得られる。
組成に、ＡｇとＣｕを添加した粉末を数種類用意し、そ
の粉末とフラックスとを混合してクリームはんだを得、
このクリームはんだを用いてリフロー温度１９０℃では
んだ付けを行い、その濡れ性と接合強度において試験を
行なった。その際の低融点合金の成分比及び性能結果を
以下の表１に示す。また、比較例としてＡｇ、Ｃｕを含
まないＳｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の低融点合金を含んだクリ
ームはんだを用いて同様の試験を行った。
５φ、厚み１５０μｍのメタルマスクで印刷し、その広
がり面積を測定した。接合強度の試験方法としては、は
んだ付けしたＱＦＰの各リードピンにＬ字型フックを引
っかけ、２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、破断した
ときの最大応力を測定した。また、強度の経時変化を試
験するために、−４０℃と＋８５℃の各１５分毎の温度
サイクル試験を１０００サイクル行い、その後の強度を
前記同様の試験方法を測定した。最初の接合強度試験を
以下の表１に示し、後の強度の経時変化試験を表２に示
した。
に、本実施例に関するものは、所定の低融点を示しつ
つ、Ａｇ、Ｃｕを含まない比較例よりも強度の向上を図
ることができた。また、経時変化後の引っ張り強度も、
表２に示すように、本実施例に関するものの方が、比較
例よりも、強度の低下する割合が低かった。
だ用として用いた場合に、Ｂｉ添加による融点の低下
と、Ａｇ、Ｃｕ添加による強度向上の両立を図ることが
できる。しかも、Ａｇ、Ｃｕ添加によりＢｉ添加による
強度低下を防止できるため、Ｂｉを従来よりも多い割合
で添加することが可能となり、所定の低い作業温度でも
リフローでき、更に強度の改善も効果が得られる。加え
て、高価な金属や有毒な金属を用いないので、コスト及
び安全性の面でも優れており、産業上有益である。ま
た、実装上の利点として、耐熱性の乏しい部品が使用で
き、プリント基板も耐熱性の低い材料が使用でき、大幅
なコストダウンが可能となる。
Claims (5)
Hide Dependent
translated from
- 【請求項１】 Ｓｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の基材に対して、
ＡｇとＣｕを添加したことを特徴とする低融点合金。 - 【請求項２】 Ａｇを０．１〜５ｗｔ％、Ｃｕを０．０
５〜１．０ｗｔ％添加した請求項１記載の低融点合金。 - 【請求項３】 Ｓｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の基材の割合が、
（２０〜３０）／（残）／（１５〜３５）である請求項
１又は請求項２記載の低融点合金。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載した
低融点合金の粉末と、ペースト状のフラックスとを混和
したクリームはんだ。 - 【請求項５】 請求項４記載のクリームはんだを用い
て、２００℃以下の作業温度範囲ではんだ付けを行うは
んだ付け方法。