JPH09314377A - 半田接合用材及び半田付け方法 - Google Patents
半田接合用材及び半田付け方法Info
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- JPH09314377A JPH09314377A JP8153394A JP15339496A JPH09314377A JP H09314377 A JPH09314377 A JP H09314377A JP 8153394 A JP8153394 A JP 8153394A JP 15339496 A JP15339496 A JP 15339496A JP H09314377 A JPH09314377 A JP H09314377A
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- copper powder
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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
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半田材料の熱伝導率を高める。
【解決手段】 ペースト状の半田材料Ａに粉末状の銅材
料１が混合された半田ペーストＢをデイスペンサ２によ
って接合部３に供給して回路素子５をプリント配線板４
に仮止めし、ついで回路素子５のリード９及び接合部３
を加熱することにより、回路素子５を接合部３に半田付
けする。
料１が混合された半田ペーストＢをデイスペンサ２によ
って接合部３に供給して回路素子５をプリント配線板４
に仮止めし、ついで回路素子５のリード９及び接合部３
を加熱することにより、回路素子５を接合部３に半田付
けする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広くは銅を保持す
る半田接合用材及び粉末状の銅材料が混合された半田接
合用材を用いた半田付け方法に関し、特に実装基板の半
田付け方法に関するものである。
る半田接合用材及び粉末状の銅材料が混合された半田接
合用材を用いた半田付け方法に関し、特に実装基板の半
田付け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来における実装基板の半田付け方法
は、Ｐｂ−Ｓｎ共晶半田の半田粉末粒子をペースト状に
した半田ペーストを、接合部にスクリーン印刷によって
印刷するかあるいはディスペンサによって塗布した後、
塗布した半田ペーストを非接触加熱方式または接触加熱
方式により加熱溶融し、自然冷却させて接合している。
非接触加熱方式とは、光ビームを半田ペーストに照射し
て加熱溶融するものであり、接触加熱方式には、半田ペ
ーストに半田コテを圧着させて加熱するコテ加熱方式あ
るいはホットプレートによって加熱するホットプレート
加熱方式等がある。これらの方式によって半田ペースト
の加熱を行なうと、半田粉末粒子が溶融して接合部の電
気的接続がなされる。
は、Ｐｂ−Ｓｎ共晶半田の半田粉末粒子をペースト状に
した半田ペーストを、接合部にスクリーン印刷によって
印刷するかあるいはディスペンサによって塗布した後、
塗布した半田ペーストを非接触加熱方式または接触加熱
方式により加熱溶融し、自然冷却させて接合している。
非接触加熱方式とは、光ビームを半田ペーストに照射し
て加熱溶融するものであり、接触加熱方式には、半田ペ
ーストに半田コテを圧着させて加熱するコテ加熱方式あ
るいはホットプレートによって加熱するホットプレート
加熱方式等がある。これらの方式によって半田ペースト
の加熱を行なうと、半田粉末粒子が溶融して接合部の電
気的接続がなされる。
【０００３】しかしながら、実装基板に後付けするトラ
ンジスタ等の回路素子の周辺には、通常、ＬＳＩ等の集
積回路、コネクタが実装されているのが一般的であり、
上記従来の半田付けでは、半田の熱伝導率が低いため接
合部の半田粉末粒子が温まりにくく、全粒子が溶融温度
に達するまで加熱を続けると、接合部周辺へかなりの熱
が逃げてしまう。そのため、この加熱による熱ストレス
で接合部周辺の電子部品や耐熱性の低いコネクタケース
等が熱損傷を受けるといった問題があった。
ンジスタ等の回路素子の周辺には、通常、ＬＳＩ等の集
積回路、コネクタが実装されているのが一般的であり、
上記従来の半田付けでは、半田の熱伝導率が低いため接
合部の半田粉末粒子が温まりにくく、全粒子が溶融温度
に達するまで加熱を続けると、接合部周辺へかなりの熱
が逃げてしまう。そのため、この加熱による熱ストレス
で接合部周辺の電子部品や耐熱性の低いコネクタケース
等が熱損傷を受けるといった問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は叙上の従来例
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、半田ペーストや糸半田等の半田接合用材におけ
る熱伝導を良好にし、半田材料の溶融速度を向上させる
ことにある。さらには、この結果、半田を溶融するため
の加熱工程において接合部周辺にかかる熱ストレスを抑
え、接合部周辺のＬＳＩ集積回路やコネクタ等の熱損傷
を防止することを目的としている。
の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、半田ペーストや糸半田等の半田接合用材におけ
る熱伝導を良好にし、半田材料の溶融速度を向上させる
ことにある。さらには、この結果、半田を溶融するため
の加熱工程において接合部周辺にかかる熱ストレスを抑
え、接合部周辺のＬＳＩ集積回路やコネクタ等の熱損傷
を防止することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半田接合用材
は、半田材料に銅材料が保持されていることを特徴とし
ている。これによって、半田材料が外表面から加熱され
たとき、その熱を速やかに内部に伝達し、加熱部分の反
対側が速やかに加熱されるようになっている。ここで、
半田接合用材に含まれる銅材料は、半田材料の組成の一
部をなすものではない。そのため、半田接合用材の一部
に熱が与えられると、半田材料に比べて熱伝導率の高い
銅材料を介して半田材料全体に熱が伝えられる。よっ
て、速やかに半田材料を溶融させて半田付け作業を短時
間に終了させることができる。
は、半田材料に銅材料が保持されていることを特徴とし
ている。これによって、半田材料が外表面から加熱され
たとき、その熱を速やかに内部に伝達し、加熱部分の反
対側が速やかに加熱されるようになっている。ここで、
半田接合用材に含まれる銅材料は、半田材料の組成の一
部をなすものではない。そのため、半田接合用材の一部
に熱が与えられると、半田材料に比べて熱伝導率の高い
銅材料を介して半田材料全体に熱が伝えられる。よっ
て、速やかに半田材料を溶融させて半田付け作業を短時
間に終了させることができる。
【０００６】そして、前記銅材料は、粒径が５０μｍ以
上１５０μｍ以下の粉末とするのが最適である。粉末と
することによって、半田材料中に、銅材料が概ね均一に
分散して、半田接合用材に加えられた熱を半田材料内に
均一に熱拡散させるとともに、銅材料を混入しても半田
付けが妨げられることはない。また、粒径を５０μｍ以
下にすると、半田材料中の銅材料の含有量が増え過ぎて
ハンダ材料が半田としての役目を果たさなくなり、粒径
が１５０μｍ以上になると、半田付け時に半田ブリッジ
が発生してしまう。よって、粒径は５０μｍ以上１５０
μｍ以下とするのがよい。
上１５０μｍ以下の粉末とするのが最適である。粉末と
することによって、半田材料中に、銅材料が概ね均一に
分散して、半田接合用材に加えられた熱を半田材料内に
均一に熱拡散させるとともに、銅材料を混入しても半田
付けが妨げられることはない。また、粒径を５０μｍ以
下にすると、半田材料中の銅材料の含有量が増え過ぎて
ハンダ材料が半田としての役目を果たさなくなり、粒径
が１５０μｍ以上になると、半田付け時に半田ブリッジ
が発生してしまう。よって、粒径は５０μｍ以上１５０
μｍ以下とするのがよい。
【０００７】また、他の半田接合用材として、ペースト
状の半田材料に、粉末状の銅材料が混合さたれことを特
徴としたものであってもよい。
状の半田材料に、粉末状の銅材料が混合さたれことを特
徴としたものであってもよい。
【０００８】この場合は、ペースト状の半田材料に、粒
径が５０μｍ以上１５０μｍ以下の粉末状をした銅材料
を混合するのが最適である。
径が５０μｍ以上１５０μｍ以下の粉末状をした銅材料
を混合するのが最適である。
【０００９】さらに、他の半田接合用材として、線状に
成形された半田材料に、粉末状をした銅材料が保持され
たことを特徴としたものであってもよい。
成形された半田材料に、粉末状をした銅材料が保持され
たことを特徴としたものであってもよい。
【００１０】この場合は、線状に成形された半田材料の
内部に、粉末状の銅材料を保持させたものであってもよ
い。
内部に、粉末状の銅材料を保持させたものであってもよ
い。
【００１１】あるいは、線状に成形された半田材料の表
面に、粉末状の銅材料が保持されたものであってもよ
い。
面に、粉末状の銅材料が保持されたものであってもよ
い。
【００１２】前記銅材料は、粒径が５０μｍ以上１５０
μｍ以下の粉末とするのが最適である。
μｍ以下の粉末とするのが最適である。
【００１３】また、他の半田接合用材として、線状に成
形された半田材料の内部に、線状をした銅材料が含まれ
たものであってもよい。
形された半田材料の内部に、線状をした銅材料が含まれ
たものであってもよい。
【００１４】あるいは、リフロー法と呼ばれる半田付け
方法であって、ペースト状の半田材料に粉末状の銅材料
が混合された半田接合用材を用いて部品を取付対象面に
仮止めし、ついで当該部品及び取付対象面を加熱するこ
とにより、当該部品を取付対象面に半田付けすることを
特徴としてもよい。
方法であって、ペースト状の半田材料に粉末状の銅材料
が混合された半田接合用材を用いて部品を取付対象面に
仮止めし、ついで当該部品及び取付対象面を加熱するこ
とにより、当該部品を取付対象面に半田付けすることを
特徴としてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第一の実施の形
態において、半田材料Ａに銅粉末１が混合された半田ペ
ーストＢ（半田接合用材）をディスペンサ２によって接
合部３（取り付け対象面）に供給する様子を示す図であ
る。リフロー法によってプリント配線板４に後付けする
トランジスタ等の回路素子５の周辺に、ＬＳＩ等の集積
回路６、コネクタ７が実装されている。そして、ディス
ペンサ２には、半田ペーストＡに銅粉末１が混合された
半田ペーストＢが充填されており、従来の半田ペースト
に比べて熱伝導率が高くなっている。
態において、半田材料Ａに銅粉末１が混合された半田ペ
ーストＢ（半田接合用材）をディスペンサ２によって接
合部３（取り付け対象面）に供給する様子を示す図であ
る。リフロー法によってプリント配線板４に後付けする
トランジスタ等の回路素子５の周辺に、ＬＳＩ等の集積
回路６、コネクタ７が実装されている。そして、ディス
ペンサ２には、半田ペーストＡに銅粉末１が混合された
半田ペーストＢが充填されており、従来の半田ペースト
に比べて熱伝導率が高くなっている。
【００１６】半田ペーストＢは、ペースト状フラックス
と半田粉末粒子８からなり、半田粉末粒子８は一般的に
１０〜２０μｍの直径のものが用いられる。ところで、
一般的な半田（Ｐｂ６０ｗｔ％，Ｓｎ４０ｗｔ％）の熱
伝導率は４１〜４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるが、銅の熱伝
導率は３９０〜１２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり半田に比
べて格段に大きい。また、銅は半田に比べて融点が高い
（１０８３℃）ので、半田に銅を混合しても半田の加熱
溶融時に銅が溶融することはなく、銅粉末１の表面に溶
融半田との合金膜が形成されないので、銅原子拡散によ
って半田の特性は劣化せず、接合強度等に悪影響を及ぼ
す心配がない。そして、銅が溶融熱として熱を吸収する
ことがないので、無駄なエネルギーを消費することなく
最低限の加熱で半田を溶融させることができ、銅粉末１
を加えたことによって半田加熱時間が長くなることもな
い。さらに、銅粉末１を混合することにより半田のぬれ
性が向上し、実装基板製品の歩留りが向上する。
と半田粉末粒子８からなり、半田粉末粒子８は一般的に
１０〜２０μｍの直径のものが用いられる。ところで、
一般的な半田（Ｐｂ６０ｗｔ％，Ｓｎ４０ｗｔ％）の熱
伝導率は４１〜４２Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるが、銅の熱伝
導率は３９０〜１２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり半田に比
べて格段に大きい。また、銅は半田に比べて融点が高い
（１０８３℃）ので、半田に銅を混合しても半田の加熱
溶融時に銅が溶融することはなく、銅粉末１の表面に溶
融半田との合金膜が形成されないので、銅原子拡散によ
って半田の特性は劣化せず、接合強度等に悪影響を及ぼ
す心配がない。そして、銅が溶融熱として熱を吸収する
ことがないので、無駄なエネルギーを消費することなく
最低限の加熱で半田を溶融させることができ、銅粉末１
を加えたことによって半田加熱時間が長くなることもな
い。さらに、銅粉末１を混合することにより半田のぬれ
性が向上し、実装基板製品の歩留りが向上する。
【００１７】銅粉末１は、以下に述べる理由により５０
〜１５０μｍの粉末として半田ペーストＢに混合するの
が最適である。
〜１５０μｍの粉末として半田ペーストＢに混合するの
が最適である。
【００１８】銅粉末１の熱伝導性を高めるには、粒径を
大きくする方がより良い効果が得られるが、微細ピッチ
の半田付けを行なう場合、大きな銅粉末１によりブリッ
ジが発生しやすくなり、半田ペーストＢの供給量は銅粉
末１が大きくなるほど安定しなくなる。例えば、ディス
ペンサ２で半田ペーストＢを供給する場合、ニードル２
Ａに銅粉末１が詰って半田ペーストＢの供給量が安定し
ない。また、スクリーン印刷の場合、スキージゴムに銅
粉末１が引っ掛かって傷がついたり、版のメッシュに銅
粉末１が詰って供給量が安定しなくなる。また、粒径を
極端に小さくすると、半田に対する銅の含有量が相対的
に増加して半田としての役目を果たさなくなってしま
う。そこで、通常の実装基板の製造において上記につい
ての実験を行なったところ、５０〜１５０μｍの粒径が
最適であることが確認された。実験には、半田ペースト
Ａの粒子径を１０〜２０μｍ、回路素子５のリード間微
細ピッチを０．５ｍｍとし、ニードル径２０（針内径
０．５８ｍｍ）のディスペンサ２を使用した。
大きくする方がより良い効果が得られるが、微細ピッチ
の半田付けを行なう場合、大きな銅粉末１によりブリッ
ジが発生しやすくなり、半田ペーストＢの供給量は銅粉
末１が大きくなるほど安定しなくなる。例えば、ディス
ペンサ２で半田ペーストＢを供給する場合、ニードル２
Ａに銅粉末１が詰って半田ペーストＢの供給量が安定し
ない。また、スクリーン印刷の場合、スキージゴムに銅
粉末１が引っ掛かって傷がついたり、版のメッシュに銅
粉末１が詰って供給量が安定しなくなる。また、粒径を
極端に小さくすると、半田に対する銅の含有量が相対的
に増加して半田としての役目を果たさなくなってしま
う。そこで、通常の実装基板の製造において上記につい
ての実験を行なったところ、５０〜１５０μｍの粒径が
最適であることが確認された。実験には、半田ペースト
Ａの粒子径を１０〜２０μｍ、回路素子５のリード間微
細ピッチを０．５ｍｍとし、ニードル径２０（針内径
０．５８ｍｍ）のディスペンサ２を使用した。
【００１９】一方、半田ペーストＢの熱伝導の速度及び
均一性を高めるには、半田材料Ａ内に均一かつ多量に銅
粉末１を混合すればよいが、あまり多量に混合すれば、
銅粉末１が半田の接合を断ち、半田ペーストＢが半田付
けとしての役目を果たさなくなってしまい、材料コスト
も高くなってしまう。つまり、半田粉末粒子８どうしが
接触しないで、なおかつ、銅粉末１粒子の外表面にあま
すところなく半田粉末粒子８が接触していれば、熱伝導
の速度及び均一性が高まるとともに、半田付けとしての
役目を果たす混合ペーストＢが得られる。このときの半
田粉末粒子８に対する銅粉末１の含有率は、半田ペース
トＢの一般的半田粉末粒子径が１０〜２０μｍで、銅粉
末１の直径を５０〜１５０μｍとし、各粒子はすべて球
形であるとすれば、以下のようになる。
均一性を高めるには、半田材料Ａ内に均一かつ多量に銅
粉末１を混合すればよいが、あまり多量に混合すれば、
銅粉末１が半田の接合を断ち、半田ペーストＢが半田付
けとしての役目を果たさなくなってしまい、材料コスト
も高くなってしまう。つまり、半田粉末粒子８どうしが
接触しないで、なおかつ、銅粉末１粒子の外表面にあま
すところなく半田粉末粒子８が接触していれば、熱伝導
の速度及び均一性が高まるとともに、半田付けとしての
役目を果たす混合ペーストＢが得られる。このときの半
田粉末粒子８に対する銅粉末１の含有率は、半田ペース
トＢの一般的半田粉末粒子径が１０〜２０μｍで、銅粉
末１の直径を５０〜１５０μｍとし、各粒子はすべて球
形であるとすれば、以下のようになる。
【００２０】まず、図２（ａ）に示すように、粒径が１
５０μｍの銅粉末１に、粒径が１０μｍの半田粉末粒子
８が接触しているとき、半田粉末粒子８どうしが接触し
ないで、なおかつ、銅粉末１粒子の外表面にあますとこ
ろなく半田粉末粒子８を接触させるとして、半田粉末粒
子８に対する銅粉末１の含有率を求める。銅粉末１の表
面積は、 ４π×７５2μｍ2 ところで、円形のものを並べると必ず隙間ができるが、
それを考慮すると、銅粉末１の表面積のうち半田粉末粒
子が接触するときに有効な面積は９割となるので、銅粉
末１の有効面積は、 ０．９×４π×７５2μｍ2 そして、半田粉末粒子８の銅への投影面積は、 π×５2μｍ2 となるので、銅粉末１の１粒子当りに密着する半田粉末
粒子８数は、 （０．９×４π×７５）／π×５＝８１０ 個 一般的な半田（Ｐｂ６０ｗｔ％，Ｓｎ４０ｗｔ％）の平
均質量数は１７１．８で、あり、銅の質量数は６３．５
なので、銅６３．５ｇに密着する半田粉末粒子８は、 ８１０×１７１．８ｇ これを銅の重量％に換算すると、 ６３．５／８６３．５＋１７１．８×８１０）×１００
＝０．０５ｗｔ％ となる。そして、このとき銅の含有量が最も小さくな
る。
５０μｍの銅粉末１に、粒径が１０μｍの半田粉末粒子
８が接触しているとき、半田粉末粒子８どうしが接触し
ないで、なおかつ、銅粉末１粒子の外表面にあますとこ
ろなく半田粉末粒子８を接触させるとして、半田粉末粒
子８に対する銅粉末１の含有率を求める。銅粉末１の表
面積は、 ４π×７５2μｍ2 ところで、円形のものを並べると必ず隙間ができるが、
それを考慮すると、銅粉末１の表面積のうち半田粉末粒
子が接触するときに有効な面積は９割となるので、銅粉
末１の有効面積は、 ０．９×４π×７５2μｍ2 そして、半田粉末粒子８の銅への投影面積は、 π×５2μｍ2 となるので、銅粉末１の１粒子当りに密着する半田粉末
粒子８数は、 （０．９×４π×７５）／π×５＝８１０ 個 一般的な半田（Ｐｂ６０ｗｔ％，Ｓｎ４０ｗｔ％）の平
均質量数は１７１．８で、あり、銅の質量数は６３．５
なので、銅６３．５ｇに密着する半田粉末粒子８は、 ８１０×１７１．８ｇ これを銅の重量％に換算すると、 ６３．５／８６３．５＋１７１．８×８１０）×１００
＝０．０５ｗｔ％ となる。そして、このとき銅の含有量が最も小さくな
る。
【００２１】一方、図２（ｂ）に示すように、粒径が５
０μｍの銅粉末１に、粒径が２０μｍの半田粉末粒子が
接触しているとき、半田粉末粒子８どうしが接触しない
で、なおかつ、銅粉末１粒子の外表面にあますところな
く半田粉末粒子８を接触させるとして上記同様に計算す
ると、銅粉末１の１粒子当りに密着する半田粉末粒子８
数はと２３個となり、半田粉末粒子８に対する銅粉末１
の含有率は、 ６３．５／８６３．５＋１７１．８×２３）×１００＝
１．５８ｗｔ％ となる。そして、このときの銅の含有量が最も大きくな
る。
０μｍの銅粉末１に、粒径が２０μｍの半田粉末粒子が
接触しているとき、半田粉末粒子８どうしが接触しない
で、なおかつ、銅粉末１粒子の外表面にあますところな
く半田粉末粒子８を接触させるとして上記同様に計算す
ると、銅粉末１の１粒子当りに密着する半田粉末粒子８
数はと２３個となり、半田粉末粒子８に対する銅粉末１
の含有率は、 ６３．５／８６３．５＋１７１．８×２３）×１００＝
１．５８ｗｔ％ となる。そして、このときの銅の含有量が最も大きくな
る。
【００２２】なお、半田ペーストＢの場合、銅粉末１の
代りに銅線を用いると、熱伝導という機能上は問題ない
が、その銅線は半田付けの後、溶融せず残ってしまうこ
とになり半田付けする上で邪魔になるといった問題があ
るため、銅は粉末状にするのが望ましい。また、半田関
連材料のなかで、例えば２０５℃以下の環境では銀の方
が銅以上の高熱伝導性を有するが、銀はマイグレーショ
ンが発生するので微細ピッチのリード線には使えない。
代りに銅線を用いると、熱伝導という機能上は問題ない
が、その銅線は半田付けの後、溶融せず残ってしまうこ
とになり半田付けする上で邪魔になるといった問題があ
るため、銅は粉末状にするのが望ましい。また、半田関
連材料のなかで、例えば２０５℃以下の環境では銀の方
が銅以上の高熱伝導性を有するが、銀はマイグレーショ
ンが発生するので微細ピッチのリード線には使えない。
【００２３】上記構成において、まずペースト状の半田
材料Ａに銅粉末１をまぶし良く攪拌した半田ペーストＢ
をデイスペンサ２に充填し、デイスペンサ２によって接
合部３となっている回路素子５のリード９に半田ペース
トＢを適量供給した後、接合部３に供給した半田ペース
トＢに光ビームを照射する非接触加熱方式や半田コテあ
るいはホットプレート等を圧着する接触加熱方式によっ
て加熱する。
材料Ａに銅粉末１をまぶし良く攪拌した半田ペーストＢ
をデイスペンサ２に充填し、デイスペンサ２によって接
合部３となっている回路素子５のリード９に半田ペース
トＢを適量供給した後、接合部３に供給した半田ペース
トＢに光ビームを照射する非接触加熱方式や半田コテあ
るいはホットプレート等を圧着する接触加熱方式によっ
て加熱する。
【００２４】半田ペーストＢを加熱すると、熱伝導率の
高い銅粉末１によって速やかに熱が表面から内部に伝達
し、加えられた熱が周辺に漏れることなく、素早く半田
粉末粒子８が溶融する。その後、溶融した半田を自然冷
却して半田付けを完了する。
高い銅粉末１によって速やかに熱が表面から内部に伝達
し、加えられた熱が周辺に漏れることなく、素早く半田
粉末粒子８が溶融する。その後、溶融した半田を自然冷
却して半田付けを完了する。
【００２５】このように、半田材料Ａに銅粉末１が混合
されているので、熱が素早く半田ペーストＢ内部に伝達
されて加熱プロセスが速められ、加えられた熱が周囲に
漏れることなく半田付けができ、接合部３周辺の集積回
路６やコネクタ７が熱によって損傷することを防止でき
る。さらに、溶融した半田のぬれ性が向上し、半田付け
の信頼性が向上して歩留りが向上するとともに、溶融し
た半田が冷え固まったとき、銅粉末１がフィラの役割を
して半田の接合強度が向上する。そして、半田の一部分
から集中的に加熱することが多いリフロー法に対して熱
伝導性の高められた半田材料Ａを用いているので、接後
部３周辺の熱ストレスを大幅に低減している。
されているので、熱が素早く半田ペーストＢ内部に伝達
されて加熱プロセスが速められ、加えられた熱が周囲に
漏れることなく半田付けができ、接合部３周辺の集積回
路６やコネクタ７が熱によって損傷することを防止でき
る。さらに、溶融した半田のぬれ性が向上し、半田付け
の信頼性が向上して歩留りが向上するとともに、溶融し
た半田が冷え固まったとき、銅粉末１がフィラの役割を
して半田の接合強度が向上する。そして、半田の一部分
から集中的に加熱することが多いリフロー法に対して熱
伝導性の高められた半田材料Ａを用いているので、接後
部３周辺の熱ストレスを大幅に低減している。
【００２６】（第二の実施の形態）第一の実施の形態で
は、リフロー半田付け方法において半田材料Ａに銅粉末
１を混合した半田ペーストＢを用いていたが、本実施の
形態では、糸半田Ｃに銅を保持させることによって糸半
田Ｃの熱伝導率を向上させ接合部３周辺にかかる熱スト
レスを抑えるようになっている。
は、リフロー半田付け方法において半田材料Ａに銅粉末
１を混合した半田ペーストＢを用いていたが、本実施の
形態では、糸半田Ｃに銅を保持させることによって糸半
田Ｃの熱伝導率を向上させ接合部３周辺にかかる熱スト
レスを抑えるようになっている。
【００２７】図３は、第二の実施の形態において糸半田
Ｃを半田コテ１０で加熱溶融して接合部３に供給する様
子を示す図である。なお、実装基板の構成は第一の実施
の形態と同様であり、同部材には同符号を付してある。
Ｃを半田コテ１０で加熱溶融して接合部３に供給する様
子を示す図である。なお、実装基板の構成は第一の実施
の形態と同様であり、同部材には同符号を付してある。
【００２８】図４（ａ）は、芯にあたる部分に銅粉末１
１が保持された糸半田Ｃの一例を示す一部を切り欠いた
斜視図である。糸半田Ｃの芯にあたる部分には、フラッ
クスに銅粉末１１が混合された伝熱材１２が充填されて
いる。すなわち、図４（ｂ）の横断面図に示すように、
同心円の外縁が半田材料Ｄ（Ｐｂ６０ｗｔ％，Ｓｎ４０
ｗｔ％）によって構成され、その内側に伝熱材１２が充
填されている。
１が保持された糸半田Ｃの一例を示す一部を切り欠いた
斜視図である。糸半田Ｃの芯にあたる部分には、フラッ
クスに銅粉末１１が混合された伝熱材１２が充填されて
いる。すなわち、図４（ｂ）の横断面図に示すように、
同心円の外縁が半田材料Ｄ（Ｐｂ６０ｗｔ％，Ｓｎ４０
ｗｔ％）によって構成され、その内側に伝熱材１２が充
填されている。
【００２９】図５は、芯に銅粉末１１が保持された糸半
田Ｃを加熱溶融するときの熱伝導の様子を示す図であ
る。糸半田Ｃに半田コテ１０を当てると、半田コテ１０
の熱が、芯に充填された高効率伝熱材１２の銅粉末１１
に伝わり、芯からさらにその外周の半田材料Ｄに伝わっ
て、熱が周囲に漏れることなく、半田材料Ｄを均一に溶
融させる。従って、加熱するときの熱エネルギーが素早
く半田材料Ｄに伝達されるので加熱プロセスの時間が短
縮されエネルギーの損失が少なくて済むとともに、熱が
周囲に逃げないので熱伝導効率が良くなり、接合部周辺
の熱ストレスを低減することができる。
田Ｃを加熱溶融するときの熱伝導の様子を示す図であ
る。糸半田Ｃに半田コテ１０を当てると、半田コテ１０
の熱が、芯に充填された高効率伝熱材１２の銅粉末１１
に伝わり、芯からさらにその外周の半田材料Ｄに伝わっ
て、熱が周囲に漏れることなく、半田材料Ｄを均一に溶
融させる。従って、加熱するときの熱エネルギーが素早
く半田材料Ｄに伝達されるので加熱プロセスの時間が短
縮されエネルギーの損失が少なくて済むとともに、熱が
周囲に逃げないので熱伝導効率が良くなり、接合部周辺
の熱ストレスを低減することができる。
【００３０】一方、図６（ａ）は、外周面に銅粉末１１
が固定された糸半田Ｅを示す一部を切り欠いた斜視図で
あり、図６（ｂ）は、同じく横断面図である。芯の部分
にフラックス１３が充填され、その外側が半田材料Ｄで
覆われ、さらに糸半田Ｅの外周面に銅粉末１１を均一に
ふりかけた後、銅粉末１１を加熱圧着によって半田材料
Ｄの外周面に固定している。
が固定された糸半田Ｅを示す一部を切り欠いた斜視図で
あり、図６（ｂ）は、同じく横断面図である。芯の部分
にフラックス１３が充填され、その外側が半田材料Ｄで
覆われ、さらに糸半田Ｅの外周面に銅粉末１１を均一に
ふりかけた後、銅粉末１１を加熱圧着によって半田材料
Ｄの外周面に固定している。
【００３１】図７の（ａ）は外周面に銅粉末１１がふり
かけられた糸半田Ｅを加熱溶融するときの熱伝導の様子
を示す図であり、（ｂ）は同じく断面図である。糸半田
Ｅに半田コテ１０を当てると、熱は、まず銅粉末１１が
付着している半田材料Ｄの外周面を伝わり、さらに糸半
田Ｅの内径方向へと均一に加熱溶融が進行する。従っ
て、熱が素早く半田材料Ｄに伝達され、加熱プロセスに
かかる時間が短縮される。
かけられた糸半田Ｅを加熱溶融するときの熱伝導の様子
を示す図であり、（ｂ）は同じく断面図である。糸半田
Ｅに半田コテ１０を当てると、熱は、まず銅粉末１１が
付着している半田材料Ｄの外周面を伝わり、さらに糸半
田Ｅの内径方向へと均一に加熱溶融が進行する。従っ
て、熱が素早く半田材料Ｄに伝達され、加熱プロセスに
かかる時間が短縮される。
【００３２】なお、上記実施の形態では、半田材料とし
て一般的な共晶半田を用いているが、鉛錫の共晶半田に
限定されるものではない。また、半田材料に保持されて
いる銅材料は微細な粉末とされているが、伝熱材となる
物質は形状等が限定されるものではなく、線状に延伸さ
れた銅線であっても良く、糸半田の場合には、芯の銅線
を半田付け後にして半田固化前に半田接合部から除去で
きる。
て一般的な共晶半田を用いているが、鉛錫の共晶半田に
限定されるものではない。また、半田材料に保持されて
いる銅材料は微細な粉末とされているが、伝熱材となる
物質は形状等が限定されるものではなく、線状に延伸さ
れた銅線であっても良く、糸半田の場合には、芯の銅線
を半田付け後にして半田固化前に半田接合部から除去で
きる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、半田材料に銅粉末を混
合しているので、半田の熱伝導率が向上し、加熱すると
きの熱エネルギーが素早く半田粉末粒子に伝達されるの
で加熱プロセスの時間が短縮され、熱が周辺に逃げない
ので熱伝導効率が良くなり、取り付け対象面周辺の熱ス
トレスを低減することができる。また、銅の融点は１０
８３℃なので半田付け工程では溶融せず銅の溶融による
溶解熱の吸収がない。そのため、加熱のエネルギーを増
加することなく加熱プロセスにかかる時間を短縮すると
ともに取り付け対象面周辺への熱ストレスを低減し、Ｌ
ＳＩ集積回路やコネクタ等の熱損傷を防止することがで
きる。
合しているので、半田の熱伝導率が向上し、加熱すると
きの熱エネルギーが素早く半田粉末粒子に伝達されるの
で加熱プロセスの時間が短縮され、熱が周辺に逃げない
ので熱伝導効率が良くなり、取り付け対象面周辺の熱ス
トレスを低減することができる。また、銅の融点は１０
８３℃なので半田付け工程では溶融せず銅の溶融による
溶解熱の吸収がない。そのため、加熱のエネルギーを増
加することなく加熱プロセスにかかる時間を短縮すると
ともに取り付け対象面周辺への熱ストレスを低減し、Ｌ
ＳＩ集積回路やコネクタ等の熱損傷を防止することがで
きる。
【００３４】また、リフロー法に対して熱伝導性の高め
られた半田接合用材を用いているので、取り付け対象面
に供給した半田接合用材の一部分から加熱してもその熱
が周囲に逃げることなく半田粉末粒子に伝わり、取り付
け対象面周辺の熱ストレスを大幅に低減できる。
られた半田接合用材を用いているので、取り付け対象面
に供給した半田接合用材の一部分から加熱してもその熱
が周囲に逃げることなく半田粉末粒子に伝わり、取り付
け対象面周辺の熱ストレスを大幅に低減できる。
【００３５】さらに、溶融した半田に銅粉末が混入する
ことによって半田のぬれ性が向上し、溶融した半田が取
り付け対象面によくなじむので、半田付けの信頼性が向
上して歩留りが向上する。
ことによって半田のぬれ性が向上し、溶融した半田が取
り付け対象面によくなじむので、半田付けの信頼性が向
上して歩留りが向上する。
【００３６】さらにまた、半田付け終了後に半田内に混
入した銅粉末がフィラの役目を果たし、半田接合強度を
向上させるといった優れた効果がある。
入した銅粉末がフィラの役目を果たし、半田接合強度を
向上させるといった優れた効果がある。
【図１】本発明の第一の実施の形態の半田付け方法にお
いて銅粉末が混合された半田ペーストをディスペンサに
よって接合部に供給する様子を示す図である。
いて銅粉末が混合された半田ペーストをディスペンサに
よって接合部に供給する様子を示す図である。
【図２】（ａ）は粒径１５０μｍの銅粉末に粒径２０μ
ｍの半田粉末粒子が付着する様子を示す図であり、
（ｂ）は粒径１０μｍの銅粉末に粒径１０μｍの半田粉
末粒子が付着する様子を示す図である。
ｍの半田粉末粒子が付着する様子を示す図であり、
（ｂ）は粒径１０μｍの銅粉末に粒径１０μｍの半田粉
末粒子が付着する様子を示す図である。
【図３】第二の実施の形態の半田付け方法において糸半
田を半田コテで加熱溶融して接合部に供給する様子を示
す図である。
田を半田コテで加熱溶融して接合部に供給する様子を示
す図である。
【図４】（ａ）は芯に銅粉末が保持された糸半田の一例
を示す一部を切り欠いた斜視図であり、（ｂ）は同じく
横断面図である。
を示す一部を切り欠いた斜視図であり、（ｂ）は同じく
横断面図である。
【図５】芯に銅粉末が保持された糸半田を加熱溶融する
ときの熱伝導の様子を示す図である。
ときの熱伝導の様子を示す図である。
【図６】（ａ）は外周面に銅粉末がふりかけられた糸半
田を示す一部を切り欠いた斜視図であり、（ｂ）は同じ
く横断面図である。
田を示す一部を切り欠いた斜視図であり、（ｂ）は同じ
く横断面図である。
【図７】（ａ）は外周面に銅粉末がふりかけられた糸半
田を加熱溶融するときの熱伝導の様子を示す図であり、
（ｂ）は同じく断面図である。
田を加熱溶融するときの熱伝導の様子を示す図であり、
（ｂ）は同じく断面図である。
１．１１ 銅粉末 ３ 接合部 Ａ，Ｄ 半田材料 Ｂ 半田ペースト Ｃ，Ｅ 糸半田
Claims (10)
- 【請求項１】 半田材料に銅材料が保持されていること
を特徴とする半田接合用材。 - 【請求項２】 前記銅材料は、粒径が５０μｍ以上１５
０μｍ以下の粉末であることを特徴とする請求項１に記
載の半田接合用材。 - 【請求項３】 ペースト状の半田材料に、粉末状の銅材
料が混合されていることを特徴とする請求項１に記載の
半田接合用材。 - 【請求項４】 ペースト状の半田材料に、粒径が５０μ
ｍ以上１５０μｍ以下の粉末状をした銅材料が混合され
ていることを特徴とする請求項１に記載の半田接合用
材。 - 【請求項５】 線状に成形された半田材料に、粉末状を
した銅材料が保持されていることを特徴とする請求項１
に記載の半田接合用材。 - 【請求項６】 線状に成形された半田材料の内部に、粉
末状の銅材料が保持されていることを特徴とする請求項
５に記載の半田接合用材。 - 【請求項７】 線状に成形された半田材料の表面に、粉
末状の銅材料が保持されていることを特徴とする請求項
５に記載の半田接合用材。 - 【請求項８】 前記銅材料は、粒径が５０μｍ以上１５
０μｍ以下の粉末であることを特徴とする請求項５に記
載の半田接合用材。 - 【請求項９】 線状に成形された半田材料の内部に、線
状をした銅材料が含まれていることを特徴とする請求項
５に記載の半田接合用材。 - 【請求項１０】 ペースト状の半田材料に粉末状の銅材
料を混合された半田接合用材を用いて部品を取付対象面
に仮止めし、ついで当該部品及び取付対象面を加熱する
ことにより、当該部品を取付対象面に半田付けすること
を特徴とするリフロー半田付け方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8153394A JPH09314377A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 半田接合用材及び半田付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8153394A JPH09314377A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 半田接合用材及び半田付け方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09314377A true JPH09314377A (ja) | 1997-12-09 |
Family
ID=15561541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8153394A Pending JPH09314377A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 半田接合用材及び半田付け方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09314377A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6218264B1 (en) | 1993-06-07 | 2001-04-17 | International Business Machines Corporation | Method of producing a calibration standard for 2-D and 3-D profilometry in the sub-nanometer range |
| WO2006075459A1 (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-20 | Murata Manufacturing Co., Ltd | はんだペースト、及び電子装置 |
-
1996
- 1996-05-23 JP JP8153394A patent/JPH09314377A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6218264B1 (en) | 1993-06-07 | 2001-04-17 | International Business Machines Corporation | Method of producing a calibration standard for 2-D and 3-D profilometry in the sub-nanometer range |
| WO2006075459A1 (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-20 | Murata Manufacturing Co., Ltd | はんだペースト、及び電子装置 |
| JPWO2006075459A1 (ja) * | 2005-01-11 | 2008-06-12 | 株式会社村田製作所 | はんだペースト、及び電子装置 |
| KR100867871B1 (ko) * | 2005-01-11 | 2008-11-07 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 솔더 페이스트, 및 전자장치 |
| JP4753090B2 (ja) * | 2005-01-11 | 2011-08-17 | 株式会社村田製作所 | はんだペースト、及び電子装置 |
| US8920580B2 (en) | 2005-01-11 | 2014-12-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Solder paste and electronic device |
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