JPH09277082A - ソルダペースト - Google Patents
ソルダペーストInfo
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- JPH09277082A JPH09277082A JP8118188A JP11818896A JPH09277082A JP H09277082 A JPH09277082 A JP H09277082A JP 8118188 A JP8118188 A JP 8118188A JP 11818896 A JP11818896 A JP 11818896A JP H09277082 A JPH09277082 A JP H09277082A
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- JP
- Japan
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- powder
- alloy
- solder
- soldering
- lead
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3485—Applying solder paste, slurry or powder
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金を粉
末にして、フラックスと混和したソルダペーストは濡れ
性に乏しく、未はんだやはんだ付け強度不足等の問題が
あった。本発明は、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ
合金であるにもかかわらず、濡れ性が良好であり、電子
部品のリードとプリント基板のランド間に双曲線状のフ
ィレットを形成して、完全なはんだ付けを行うととも
に、強いはんだ付け強度を保持できる 【解決手段】 ソルダペーストのはんだ合金の粉末があ
まり濡れ性の良好でないＳｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだ合
金の第１粉末と、溶融温度が低く、しかも濡れ性の良好
なＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金の第２粉末を
混合した混合粉から成り、該混合粉とペースト状フラッ
クスとを混和したソルダペーストである。
末にして、フラックスと混和したソルダペーストは濡れ
性に乏しく、未はんだやはんだ付け強度不足等の問題が
あった。本発明は、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ
合金であるにもかかわらず、濡れ性が良好であり、電子
部品のリードとプリント基板のランド間に双曲線状のフ
ィレットを形成して、完全なはんだ付けを行うととも
に、強いはんだ付け強度を保持できる 【解決手段】 ソルダペーストのはんだ合金の粉末があ
まり濡れ性の良好でないＳｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだ合
金の第１粉末と、溶融温度が低く、しかも濡れ性の良好
なＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金の第２粉末を
混合した混合粉から成り、該混合粉とペースト状フラッ
クスとを混和したソルダペーストである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板と電
子部品とをはんだ付けするソルダペースト、特にはんだ
合金の粉末が鉛を含まない鉛フリーはんだ合金からなる
ソルダペーストに関する。
子部品とをはんだ付けするソルダペースト、特にはんだ
合金の粉末が鉛を含まない鉛フリーはんだ合金からなる
ソルダペーストに関する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器のはんだ付け方法としては、鏝
付け法、浸漬法、リフロー法、等がある。鏝付け法は、
作業者が鏝と脂入り線はんだを手に持って行うため作業
性に問題があり、大量生産されるものには適してなく、
多くは他のはんだ付け方法で発生した不良箇所の修正や
熱に弱い電子部品を別途はんだ付けするときに用いられ
ている。
付け法、浸漬法、リフロー法、等がある。鏝付け法は、
作業者が鏝と脂入り線はんだを手に持って行うため作業
性に問題があり、大量生産されるものには適してなく、
多くは他のはんだ付け方法で発生した不良箇所の修正や
熱に弱い電子部品を別途はんだ付けするときに用いられ
ている。
【０００３】浸漬法は、多数のはんだ付け箇所を一度の
処理ではんだ付けできるため、非常に生産性に優れたも
のであるが、面実装部品、つまり多数のリードのある電
子部品を直接プリント基板にはんだ付けする電子部品で
は、リード間にブリッジを形成してしまうという問題が
あった。
処理ではんだ付けできるため、非常に生産性に優れたも
のであるが、面実装部品、つまり多数のリードのある電
子部品を直接プリント基板にはんだ付けする電子部品で
は、リード間にブリッジを形成してしまうという問題が
あった。
【０００４】リフロー法は、はんだ合金の粉末とペース
ト状のフラックスから成るソルダペーストをスクリーン
やマスク等ではんだ付け部に印刷塗布し、該塗布部に電
子部品を搭載してからリフロー炉のような加熱装置で加
熱することによりプリント基板と電子部品とをはんだ付
けする方法である。このリフロー法は、生産性に優れて
いるばかりでなく、面実装部品でもブリッジを発生させ
にくいという他のはんだ付け方法にはない優れた特長を
有している。
ト状のフラックスから成るソルダペーストをスクリーン
やマスク等ではんだ付け部に印刷塗布し、該塗布部に電
子部品を搭載してからリフロー炉のような加熱装置で加
熱することによりプリント基板と電子部品とをはんだ付
けする方法である。このリフロー法は、生産性に優れて
いるばかりでなく、面実装部品でもブリッジを発生させ
にくいという他のはんだ付け方法にはない優れた特長を
有している。
【０００５】リフロー法のソルダペーストに用いられる
はんだ合金としては、Ｓｎ−Ｐｂ合金が一般的である。
Ｓｎ−Ｐｂ合金は、共晶組成（６３Ｓｎ−Ｐｂ）の溶融
温度が１８３℃という低いものであり、そのはんだ付け
温度は２５０℃以下という熱に弱い電子部品に対しては
熱損傷を与えることがない温度である。しかもＳｎ−Ｐ
ｂ合金は、はんだ付け性が極めて良好であるという優れ
た特長を有している。
はんだ合金としては、Ｓｎ−Ｐｂ合金が一般的である。
Ｓｎ−Ｐｂ合金は、共晶組成（６３Ｓｎ−Ｐｂ）の溶融
温度が１８３℃という低いものであり、そのはんだ付け
温度は２５０℃以下という熱に弱い電子部品に対しては
熱損傷を与えることがない温度である。しかもＳｎ−Ｐ
ｂ合金は、はんだ付け性が極めて良好であるという優れ
た特長を有している。
【０００６】しかしながら、このＳｎ−Ｐｂ共晶合金は
溶融状態から凝固の始まる液相線温度と凝固が完全に終
了する固相線温度の温度差がないため、チップ抵抗やチ
ップコンデンサーのような微小チップ部品をはんだ付け
したときに、片側のはんだ付け部のソルダペーストが先
に溶融すると、その表面張力でチップ部品を立ち上がら
せてしまうというチップ立ちを起こすことがあった。
溶融状態から凝固の始まる液相線温度と凝固が完全に終
了する固相線温度の温度差がないため、チップ抵抗やチ
ップコンデンサーのような微小チップ部品をはんだ付け
したときに、片側のはんだ付け部のソルダペーストが先
に溶融すると、その表面張力でチップ部品を立ち上がら
せてしまうというチップ立ちを起こすことがあった。
【０００７】一般に、テレビ、ビデオ、ラジオ、テープ
レコーダー、コンピューター、複写機のような電子機器
は、故障したり、古くなって使い勝手が悪くなったりし
た場合は廃棄処分される。これらの電子機器は、外枠や
プリント基板がプラスチックのような合成樹脂であり、
また導体部やフレームが金属製であるため、焼却処分が
できず、ほとんどが地中に埋められている。
レコーダー、コンピューター、複写機のような電子機器
は、故障したり、古くなって使い勝手が悪くなったりし
た場合は廃棄処分される。これらの電子機器は、外枠や
プリント基板がプラスチックのような合成樹脂であり、
また導体部やフレームが金属製であるため、焼却処分が
できず、ほとんどが地中に埋められている。
【０００８】ところで近年、ガソリン、重油等の石化燃
料の多用により、大気中に硫黄酸化物が大量に放出さ
れ、その結果、地上に降る雨は酸性雨となっている。酸
性雨は地中に埋められた電子機器のはんだを溶出させて
地下に染み込み、地下水を鉛で汚染するようになる。こ
のように鉛を含んだ地下水を長年飲用していると、人体
に鉛分が蓄積され、鉛毒を起こす虞が出てくる。このよ
うな機運から、電子機器業界では鉛を含まないはんだ、
所謂「鉛フリーはんだ合金」の出現が望まれてきてお
り、ソルダペーストにおいても同様の傾向となってきて
いる。
料の多用により、大気中に硫黄酸化物が大量に放出さ
れ、その結果、地上に降る雨は酸性雨となっている。酸
性雨は地中に埋められた電子機器のはんだを溶出させて
地下に染み込み、地下水を鉛で汚染するようになる。こ
のように鉛を含んだ地下水を長年飲用していると、人体
に鉛分が蓄積され、鉛毒を起こす虞が出てくる。このよ
うな機運から、電子機器業界では鉛を含まないはんだ、
所謂「鉛フリーはんだ合金」の出現が望まれてきてお
り、ソルダペーストにおいても同様の傾向となってきて
いる。
【０００９】従来より鉛フリーはんだ合金としてＳｎ主
成分のＳｎ−ＡｇやＳｎ−Ｓｂ合金はあった。Ｓｎ−Ａ
ｇ合金は、最も溶融温度の低い組成がＳｎ−３．５Ａｇ
の共晶組成で、溶融温度が２２１℃である。この組成の
はんだ合金のはんだ付け温度は２６０〜２８０℃という
かなり高い温度であり、この温度ではんだ付けを行うと
熱に弱い電子部品は熱損傷を受けて機能劣化や破壊等を
起こしてしまうものである。またＳｎ−Ｓｂ合金は、最
も溶融温度の低い組成がＳｎ−５Ｓｂであるが、この組
成の溶融温度は、固相線温度が２３５℃、液相線温度が
２４０℃という高い温度であるため、はんだ付け温度
は、Ｓｎ−３．５Ａｇ合金よりもさらに高い２８０〜３
００℃となり、やはり熱に弱い電子部品を熱損傷させて
しまうものである。
成分のＳｎ−ＡｇやＳｎ−Ｓｂ合金はあった。Ｓｎ−Ａ
ｇ合金は、最も溶融温度の低い組成がＳｎ−３．５Ａｇ
の共晶組成で、溶融温度が２２１℃である。この組成の
はんだ合金のはんだ付け温度は２６０〜２８０℃という
かなり高い温度であり、この温度ではんだ付けを行うと
熱に弱い電子部品は熱損傷を受けて機能劣化や破壊等を
起こしてしまうものである。またＳｎ−Ｓｂ合金は、最
も溶融温度の低い組成がＳｎ−５Ｓｂであるが、この組
成の溶融温度は、固相線温度が２３５℃、液相線温度が
２４０℃という高い温度であるため、はんだ付け温度
は、Ｓｎ−３．５Ａｇ合金よりもさらに高い２８０〜３
００℃となり、やはり熱に弱い電子部品を熱損傷させて
しまうものである。
【００１０】このようにＳｎ−Ａｇ合金やＳｎ−Ｓｂ合
金は溶融温度が高いため、これらの合金の溶融温度を下
げる手段を講じたはんだ合金が多数提案されている。
（参照：特開平６−１５４７６号公報、同６−３４４１
８０号公報、同７−１１７８号公報、同７−４００７９
号公報）
金は溶融温度が高いため、これらの合金の溶融温度を下
げる手段を講じたはんだ合金が多数提案されている。
（参照：特開平６−１５４７６号公報、同６−３４４１
８０号公報、同７−１１７８号公報、同７−４００７９
号公報）
【００１１】リフロー法で電子部品を熱損傷させないは
んだ付け温度としては、プリント基板の加熱温度は２５
０℃以下であり、この温度ではんだ付けするためには、
はんだ合金の液相線温度は２１０℃以下が望ましい。し
かしながら、Ｓｎ−Ａｇ合金やＳｎ−Ｓｂ合金の液相線
温度を２１０℃以下にするためにはＩｎやＢｉを大量に
添加しなければならないが、Ｉｎは非常に高価であり大
量の添加は経済的に好ましいものではない。またＢｉは
Ｓｎ−Ａｇ合金やＳｎ−Ｓｂ合金の液相線温度を下げる
ためには少なくとも２０重量％以上添加しなければなら
ないが、Ｂｉを２０重量％以上添加するとはんだは非常
に脆くなり、はんだ付け後、はんだ付け部に少しの衝撃
を受けただけで簡単に剥離してしまうものであった。
んだ付け温度としては、プリント基板の加熱温度は２５
０℃以下であり、この温度ではんだ付けするためには、
はんだ合金の液相線温度は２１０℃以下が望ましい。し
かしながら、Ｓｎ−Ａｇ合金やＳｎ−Ｓｂ合金の液相線
温度を２１０℃以下にするためにはＩｎやＢｉを大量に
添加しなければならないが、Ｉｎは非常に高価であり大
量の添加は経済的に好ましいものではない。またＢｉは
Ｓｎ−Ａｇ合金やＳｎ−Ｓｂ合金の液相線温度を下げる
ためには少なくとも２０重量％以上添加しなければなら
ないが、Ｂｉを２０重量％以上添加するとはんだは非常
に脆くなり、はんだ付け後、はんだ付け部に少しの衝撃
を受けただけで簡単に剥離してしまうものであった。
【００１２】そこで最近ではＳｎ−Ａｇ系合金やＳｎ−
Ｓｂ系合金よりも溶融温度の低い鉛フリーはんだ合金の
Ｓｎ−Ｚｎ系合金が注目されるようになってきた。Ｓｎ
−Ｚｎ系合金はＳｎ−９Ｚｎの組成が共晶となり、その
溶融温度は１９９℃であるため、Ｓｎ−Ｐｂの共晶はん
だに近い溶融温度である。しかしながら、Ｓｎ−９Ｚｎ
合金は濡れ性に乏しく、はんだ付け部にはんだが付着し
ないという未はんだの不良を起こしてしまうものであっ
た。このＳｎ−Ｚｎ系合金の濡れ性を改良する金属とし
てＢｉがあり、Ｂｉを添加したはんだ合金が提案されて
いる。（参照：特開平６−３４４１８０号公報、同７−
５１８８３号公報、同７−１５５９８４号公報）
Ｓｂ系合金よりも溶融温度の低い鉛フリーはんだ合金の
Ｓｎ−Ｚｎ系合金が注目されるようになってきた。Ｓｎ
−Ｚｎ系合金はＳｎ−９Ｚｎの組成が共晶となり、その
溶融温度は１９９℃であるため、Ｓｎ−Ｐｂの共晶はん
だに近い溶融温度である。しかしながら、Ｓｎ−９Ｚｎ
合金は濡れ性に乏しく、はんだ付け部にはんだが付着し
ないという未はんだの不良を起こしてしまうものであっ
た。このＳｎ−Ｚｎ系合金の濡れ性を改良する金属とし
てＢｉがあり、Ｂｉを添加したはんだ合金が提案されて
いる。（参照：特開平６−３４４１８０号公報、同７−
５１８８３号公報、同７−１５５９８４号公報）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】Ｓｎ−Ｚｎ合金の濡れ
性を改善するためにはＢｉをやはり大量に添加しなけれ
ばならないが、前述の如くＢｉの大量添加ははんだ合金
を脆くしてしまうという問題があった。本発明は、Ｓｎ
−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金の液相線温度が２１
０℃以下であり、しかもＢｉを大量に添加しなくても濡
れ性が良好となるＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合
金からなるソルダペーストを提供することにある。
性を改善するためにはＢｉをやはり大量に添加しなけれ
ばならないが、前述の如くＢｉの大量添加ははんだ合金
を脆くしてしまうという問題があった。本発明は、Ｓｎ
−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金の液相線温度が２１
０℃以下であり、しかもＢｉを大量に添加しなくても濡
れ性が良好となるＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合
金からなるソルダペーストを提供することにある。
【００１４】ところでＢｉの添加量を少なくして脆性の
ないＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金は、粉末にしてフラックス
と混和し、ソルダペーストとして使用した場合、濡れ性
に問題があるものであった。つまりプリント基板と電子
部品とをはんだ付けしたときに、はんだ合金が電子部品
のリードとプリント基板のランドに付着して形成される
部分（フィレットという）がなだらかな双曲線状になる
のが好ましいものであるが、Ｂｉの添加量の少ないＳｎ
−Ｚｎ−Ｂｉ系合金ではフィレットが逆双曲線、つまり
フィレットが上に膨らんだ状態となっていた。このよう
にフィレットが上に膨らむことは、プリント基板のはん
だ付け部への広がりが少なくなってはんだ付け強度が劣
るようになる。
ないＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金は、粉末にしてフラックス
と混和し、ソルダペーストとして使用した場合、濡れ性
に問題があるものであった。つまりプリント基板と電子
部品とをはんだ付けしたときに、はんだ合金が電子部品
のリードとプリント基板のランドに付着して形成される
部分（フィレットという）がなだらかな双曲線状になる
のが好ましいものであるが、Ｂｉの添加量の少ないＳｎ
−Ｚｎ−Ｂｉ系合金ではフィレットが逆双曲線、つまり
フィレットが上に膨らんだ状態となっていた。このよう
にフィレットが上に膨らむことは、プリント基板のはん
だ付け部への広がりが少なくなってはんだ付け強度が劣
るようになる。
【００１５】
【課題を解決する手段】そこで本発明者等は、Ｂｉを大
量に添加したＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金は脆性はあるが、
濡れ性に優れていることに着目して本発明を完成させ
た。
量に添加したＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金は脆性はあるが、
濡れ性に優れていることに着目して本発明を完成させ
た。
【００１６】本発明は、はんだ合金の粉末とペースト状
フラックスとを混和したソルダペーストにおいて、はん
だ合金の粉末がＳｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだ合金の第１
粉末と、該第１粉末よりも濡れ性に優れ、しかも第１粉
末よりも低い溶融温度のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーは
んだ合金の第２粉末を混合した混合粉からなり、第１粉
末と第２粉末を溶融させた後のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フ
リーはんだ合金は液相線温度が２１０℃以下であること
を特徴とするソルダペーストである。
フラックスとを混和したソルダペーストにおいて、はん
だ合金の粉末がＳｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだ合金の第１
粉末と、該第１粉末よりも濡れ性に優れ、しかも第１粉
末よりも低い溶融温度のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーは
んだ合金の第２粉末を混合した混合粉からなり、第１粉
末と第２粉末を溶融させた後のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フ
リーはんだ合金は液相線温度が２１０℃以下であること
を特徴とするソルダペーストである。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明で使用するＳｎ−Ｚｎ系鉛
フリーはんだ合金の第１粉末およびＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系
鉛フリーはんだ合金の第２粉末は、これらを溶融して合
金化したときに所定の組成のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリ
ーはんだ合金となるような組成にしておかなければなな
い。第２粉末はＢｉを大量に添加しておき、これ自体に
脆性があるものであっても、濡れ性に優れた組成のもの
にしておく。そして第１粉末は第２粉末と合金化したと
きに所定のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金とな
るような組成にしてあり、第１粉末は濡れ性が悪くても
よい。
フリーはんだ合金の第１粉末およびＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系
鉛フリーはんだ合金の第２粉末は、これらを溶融して合
金化したときに所定の組成のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリ
ーはんだ合金となるような組成にしておかなければなな
い。第２粉末はＢｉを大量に添加しておき、これ自体に
脆性があるものであっても、濡れ性に優れた組成のもの
にしておく。そして第１粉末は第２粉末と合金化したと
きに所定のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金とな
るような組成にしてあり、第１粉末は濡れ性が悪くても
よい。
【００１８】本発明に使用する第１粉末としては、Ｓｎ
−Ｚｎを主成分とし、これに機械的強度を向上させるＡ
ｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等を添加したり、酸化抑制用としてＰ、
Ｇｅ等を添加したりし、さらには組成調整用としてＢ
ｉ、Ｉｎを添加したりしたものである。
−Ｚｎを主成分とし、これに機械的強度を向上させるＡ
ｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等を添加したり、酸化抑制用としてＰ、
Ｇｅ等を添加したりし、さらには組成調整用としてＢ
ｉ、Ｉｎを添加したりしたものである。
【００１９】また本発明に使用する第２粉末としては、
Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金であり、溶融温度が低く、濡れ
性を向上させるためにＢｉを大量に添加したものであ
る。第２粉末の合金は、Ｂｉの添加量を２０重量％以上
にすると濡れ性が良好となる。該第２粉末の合金には、
組成調整用としてＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｉｎ等
を添加することもできる。
Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系合金であり、溶融温度が低く、濡れ
性を向上させるためにＢｉを大量に添加したものであ
る。第２粉末の合金は、Ｂｉの添加量を２０重量％以上
にすると濡れ性が良好となる。該第２粉末の合金には、
組成調整用としてＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｉｎ等
を添加することもできる。
【００２０】本発明で第１粉末と第２粉末を合金化して
得られるＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金は、液
相線温度が２１０℃以下でなければならない。なぜなら
ば液相線温度が２１０℃を越えると、プリント基板の加
熱温度を２５０℃よりも高くしなければならず、リフロ
ー時、電子部品を熱損傷させて電子部品の機能劣化や破
損の原因となってしまうからである。
得られるＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金は、液
相線温度が２１０℃以下でなければならない。なぜなら
ば液相線温度が２１０℃を越えると、プリント基板の加
熱温度を２５０℃よりも高くしなければならず、リフロ
ー時、電子部品を熱損傷させて電子部品の機能劣化や破
損の原因となってしまうからである。
【００２１】また本発明のソルダペーストは、２種の粉
末を溶融して合金化したもののピーク温度が１７０℃以
上となっているものが好ましい。はんだ合金のピーク温
度が１７０℃以上であると、はんだ付け後の冷却時、は
んだ合金が早く凝固するため、冷却時に振動や衝撃を受
けてもはんだ付け部にヒビ割れが発生しにくくなる。こ
のピーク温度とは、合金を溶融状態から冷却していく過
程で、固相線温度に至らないうちに合金のほとんどが凝
固してしまう温度である。
末を溶融して合金化したもののピーク温度が１７０℃以
上となっているものが好ましい。はんだ合金のピーク温
度が１７０℃以上であると、はんだ付け後の冷却時、は
んだ合金が早く凝固するため、冷却時に振動や衝撃を受
けてもはんだ付け部にヒビ割れが発生しにくくなる。こ
のピーク温度とは、合金を溶融状態から冷却していく過
程で、固相線温度に至らないうちに合金のほとんどが凝
固してしまう温度である。
【００２２】電子機器のはんだ付けに用いるソルダペー
ストのはんだ合金の機械的特性として、接合強度がはん
だ合金自体の引張強度と略一致するものであるため、或
る程度の引張強度を有していなければならない。この必
要な引張り強度は５Kgf/mm2以上である。
ストのはんだ合金の機械的特性として、接合強度がはん
だ合金自体の引張強度と略一致するものであるため、或
る程度の引張強度を有していなければならない。この必
要な引張り強度は５Kgf/mm2以上である。
【００２３】本発明のソルダペーストにおけるはんだ付
けの状態は、プリント基板にソルダペーストを塗布し、
その上に面実装部品を搭載してリフロー炉で加熱する
と、先ず溶融温度の低い第２粉末が溶け始める。このと
き第２粉末は、濡れ性が良好であるため、はんだ付け部
に完全に濡れ広がり、部品リードの側面とプリント基板
のランド間で双曲線状のフィレットを形成する。そして
リフロー炉の加熱でプリント基板の温度がさらに上昇し
第１粉末の溶融温度以上になると第１粉末が流動し、先
に流動した第２粉末の後に従って流動して第２粉末と第
１粉末が完全に解け合い、所定の組成のＳｎ−Ｚｎ−Ｂ
ｉ系鉛フリーはんだ合金となる。
けの状態は、プリント基板にソルダペーストを塗布し、
その上に面実装部品を搭載してリフロー炉で加熱する
と、先ず溶融温度の低い第２粉末が溶け始める。このと
き第２粉末は、濡れ性が良好であるため、はんだ付け部
に完全に濡れ広がり、部品リードの側面とプリント基板
のランド間で双曲線状のフィレットを形成する。そして
リフロー炉の加熱でプリント基板の温度がさらに上昇し
第１粉末の溶融温度以上になると第１粉末が流動し、先
に流動した第２粉末の後に従って流動して第２粉末と第
１粉末が完全に解け合い、所定の組成のＳｎ−Ｚｎ−Ｂ
ｉ系鉛フリーはんだ合金となる。
【００２４】このようにして第２粉末と第１粉末が溶け
合って所定のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金と
なった後、リフロー炉の冷却ゾーンに送り、ここで冷却
を行ってはんだを凝固することによりはんだ付けが終了
する。
合って所定のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金と
なった後、リフロー炉の冷却ゾーンに送り、ここで冷却
を行ってはんだを凝固することによりはんだ付けが終了
する。
【００２５】
○実施例１ 合金粉末 Ｓｎ−８Ｚｎ（第１粉末） ８０重量％ Ｓｎ−５Ｚｎ−３０Ｂｉ−０．６Ａｇ（第２粉末） ２０重量％ 溶融後の組成 Ｓｎ−７．４Ｚｎ−６Ｂｉ−０．２Ａｇ 上記第１、２粉末を混合した粉末とフラックスとを混和
してソルダペーストを作製する。該ソルダペーストをリ
ードピッチが０．５mm、リード数１００本のＱＦＰを搭
載するプリント基板にメタルマスクで印刷塗布し、該塗
布部にＱＦＰを搭載してからリフロー炉で加熱溶融させ
たところ、フィレットは双曲線状に形成されていた。
してソルダペーストを作製する。該ソルダペーストをリ
ードピッチが０．５mm、リード数１００本のＱＦＰを搭
載するプリント基板にメタルマスクで印刷塗布し、該塗
布部にＱＦＰを搭載してからリフロー炉で加熱溶融させ
たところ、フィレットは双曲線状に形成されていた。
【００２６】○実施例２ 合金粉末 Ｓｎ−８Ｚｎ−０．２Ａｇ（第１粉末） ８０重量％ Ｓｎ−６Ｚｎ−４０−Ｂｉ０．５Ａｇ（第２粉末） ２０重量％ 溶融後の組成 Ｓｎ−７．６Ｚｎ−８Ｂｉ−０．２６Ａｇ 上記第１、２粉末を混合した粉末とフラックスとを混和
してソルダペーストを作製する。該ソルダペーストで実
施例１と同一のプリント基板とＱＦＰのはんだ付けを行
ったところ、フィレットは双曲線状に形成されていた。
してソルダペーストを作製する。該ソルダペーストで実
施例１と同一のプリント基板とＱＦＰのはんだ付けを行
ったところ、フィレットは双曲線状に形成されていた。
【００２７】○比較例１ 実施例１の溶融後の組成と同一組成の合金粉末でソルダ
ペーストを作製し、これで実施例１と同一のプリント基
板とＱＦＰのはんだ付けを行ったところ、フィレットは
逆双曲線状となり、はんだの濡れはあまりよくなかっ
た。
ペーストを作製し、これで実施例１と同一のプリント基
板とＱＦＰのはんだ付けを行ったところ、フィレットは
逆双曲線状となり、はんだの濡れはあまりよくなかっ
た。
【００２８】○比較例２ 第１粉末は濡れ性があまりよくないＳｎ−Ｚｎ系を用
い、第２粉末は溶融温度の低いＳｎ−Ｂｉ合金を用いた
が、溶融後の組成は液相線温度が２１５℃と高いため、
はんだ付け温度を２７０℃ではんだ付けを行った。その
結果、ＱＦＰは熱損傷を受けて焼け焦げた状態になって
いた。また、はんだ付け部のフィレットは逆双曲線とな
っていた。
い、第２粉末は溶融温度の低いＳｎ−Ｂｉ合金を用いた
が、溶融後の組成は液相線温度が２１５℃と高いため、
はんだ付け温度を２７０℃ではんだ付けを行った。その
結果、ＱＦＰは熱損傷を受けて焼け焦げた状態になって
いた。また、はんだ付け部のフィレットは逆双曲線とな
っていた。
【００２９】実施例および比較例を表１に示す。なお表
１中の（１）〜（４）についての詳細は次の如くであ
る。 （１）第１粉末と第２粉末の混合割合であり、重量％で
ある。 （２）Ｓ．Ｔは固相線温度、Ｐ．Ｔはピーク温度、Ｌ．
Ｔは液相線温度であり、示差熱分析装置で測定した温度
である。 （３）ＱＦＰのリードとプリント基板のランド間に形成
されたフィレットの状態を目視観察した結果である。フ
ィレットが双曲線状であれば○、逆双曲線であれば×、
それらの中間であれば△とする。 （４）ＪＩＳ２２０１ 金属材料引張試験 ４号試験
片をオートグラフＡＧ−２０００Ｂで引張強さを測定、
単位はＫｇｆ／ｍｍ2である。
１中の（１）〜（４）についての詳細は次の如くであ
る。 （１）第１粉末と第２粉末の混合割合であり、重量％で
ある。 （２）Ｓ．Ｔは固相線温度、Ｐ．Ｔはピーク温度、Ｌ．
Ｔは液相線温度であり、示差熱分析装置で測定した温度
である。 （３）ＱＦＰのリードとプリント基板のランド間に形成
されたフィレットの状態を目視観察した結果である。フ
ィレットが双曲線状であれば○、逆双曲線であれば×、
それらの中間であれば△とする。 （４）ＪＩＳ２２０１ 金属材料引張試験 ４号試験
片をオートグラフＡＧ−２０００Ｂで引張強さを測定、
単位はＫｇｆ／ｍｍ2である。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のソルダ
ペーストは、はんだ合金が鉛を含まないものであるた
め、はんだ付け後の電子機器が故障や古くなって廃棄処
分されても地下水汚染の心配がなく、またはんだ付け後
のはんだ合金の組成があまり濡れ性のよくないＳｎ−Ｚ
ｎ−Ｂｉ系であっても、ソルダペーストの粉末に濡れ性
に優れた鉛フリーはんだ合金を混合してあるため、リフ
ロー時に該鉛フリーはんだ合金が完全なフィレットを形
成して、はんだ付け強度を充分に発揮するという従来の
鉛フリーはんだ合金を使用したソルダペーストにない優
れた特長を有するものである。さらに本発明のソルダペ
ーストは、溶融温度の異なる２種の粉末を混合してあっ
て、はんだ付け時に粉末が瞬時に溶融しないため、微小
なチップ部品をはんだ付けした場合に、従来のＳｎ−Ｐ
ｂ共晶はんだ合金のようにチップ立ちを起こすことがな
いという信頼性の面でも優れたものである。
ペーストは、はんだ合金が鉛を含まないものであるた
め、はんだ付け後の電子機器が故障や古くなって廃棄処
分されても地下水汚染の心配がなく、またはんだ付け後
のはんだ合金の組成があまり濡れ性のよくないＳｎ−Ｚ
ｎ−Ｂｉ系であっても、ソルダペーストの粉末に濡れ性
に優れた鉛フリーはんだ合金を混合してあるため、リフ
ロー時に該鉛フリーはんだ合金が完全なフィレットを形
成して、はんだ付け強度を充分に発揮するという従来の
鉛フリーはんだ合金を使用したソルダペーストにない優
れた特長を有するものである。さらに本発明のソルダペ
ーストは、溶融温度の異なる２種の粉末を混合してあっ
て、はんだ付け時に粉末が瞬時に溶融しないため、微小
なチップ部品をはんだ付けした場合に、従来のＳｎ−Ｐ
ｂ共晶はんだ合金のようにチップ立ちを起こすことがな
いという信頼性の面でも優れたものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸田 貞雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 田口 稔孫 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 堀 隆志 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 大石 良 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 (2)
- 【請求項１】 はんだ合金の粉末とペースト状フラック
スとを混和したソルダペーストにおいて、はんだ合金の
粉末がＳｎ−Ｚｎ系鉛フリーはんだ合金の第１粉末と、
該第１粉末よりも濡れ性に優れ、しかも第１粉末よりも
低い溶融温度のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはんだ合金
の第２粉末を混合した混合粉からなり、第１粉末と第２
粉末を溶融させた後のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系鉛フリーはん
だ合金は液相線温度が２１０℃以下であることを特徴と
するソルダペースト。 - 【請求項２】 前記第１、２粉末の鉛フリーはんだ合金
には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｉｎのうちの１種
以上が添加されていることを特徴とする請求項１記載の
ソルダペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8118188A JPH09277082A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | ソルダペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8118188A JPH09277082A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | ソルダペースト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09277082A true JPH09277082A (ja) | 1997-10-28 |
Family
ID=14730340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8118188A Pending JPH09277082A (ja) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | ソルダペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09277082A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11138292A (ja) * | 1997-11-10 | 1999-05-25 | Showa Denko Kk | 無鉛ソルダペースト |
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| CN102500948A (zh) * | 2011-11-04 | 2012-06-20 | 浙江亚通焊材有限公司 | 无铅高温软钎料及其制备方法 |
| CN102848093A (zh) * | 2011-07-01 | 2013-01-02 | 北京有色金属与稀土应用研究所 | 铝散热器低温钎焊用无铅焊膏及制备方法和其应用 |
| US8961709B1 (en) | 2004-03-09 | 2015-02-24 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Solder paste |
| WO2020227638A1 (en) * | 2019-05-09 | 2020-11-12 | Indium Corporation | Low temperature melting and mid temperature melting lead-free solder paste with mixed solder alloy powders |
| US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
-
1996
- 1996-04-17 JP JP8118188A patent/JPH09277082A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11138292A (ja) * | 1997-11-10 | 1999-05-25 | Showa Denko Kk | 無鉛ソルダペースト |
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| EP1614500A1 (en) * | 2003-04-01 | 2006-01-11 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Solder paste and printed board |
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| US11712762B2 (en) | 2019-05-09 | 2023-08-01 | Indium Corporation | Low temperature melting and mid temperature melting lead-free solder paste with mixed solder alloy powders |
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