JPH10146690A - チップ部品のはんだ付け用ソルダペースト - Google Patents

チップ部品のはんだ付け用ソルダペースト

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JPH10146690A
JPH10146690A JP8316883A JP31688396A JPH10146690A JP H10146690 A JPH10146690 A JP H10146690A JP 8316883 A JP8316883 A JP 8316883A JP 31688396 A JP31688396 A JP 31688396A JP H10146690 A JPH10146690 A JP H10146690A
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solder
soldering
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chip
paste
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Narutoshi Taguchi
稔孫 田口
Rikiya Kato
力弥 加藤
Osamu Munakata
修 宗形
Yoshitaka Toyoda
良孝 豊田
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Senju Metal Industry Co Ltd
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Senju Metal Industry Co Ltd
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C13/00Alloys based on tin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 共晶はんだ合金を用いたソルダペーストでチ
ップ部品のはんだ付けを行うと、チップ部品の片側が立
ち上がるという「チップ立ち」を起こすことがあった。
本発明は、示差熱分析の加熱曲線で山形が二箇所に現れ
るツインピークにするとともに、液相線温度と固相線温
度間の凝固範囲を広くするとさらにチップ立ち防止に効
果のあることを見いだしたものである。 【解決手段】 本発明は、Sn60〜65重量%、Ag
0.1〜0.6重量%、Sb0.1〜2重量%、残部P
bからなるはんだ合金とペースト状フラックスとを混和
して得たソルダペーストである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板とチ
ップ部品をリフロー炉ではんだ付けするのに適したソル
ダペーストに関する。
【0002】
【従来の技術】近時の電子機器は軽・薄・短・小の傾向
から、該電子機器に使用される電子部品も非常に小型と
なってきている。たとえばチップコンデンサーやチップ
抵抗等のチップ部品でも1005と呼ばれているもので
は、その大きさは長辺が1mm、短辺が0.5mmというよ
うに一昔では考えられないくらいに小さくなっている。
チップ部品はQFPやSOICと同様にプリント基板の
はんだ付け部に直接搭載して電極とプリント基板のラン
ドとをはんだ付けするという面実装を行う電子部品であ
る。
【0003】ところで、一般に電子部品のはんだ付け方
法としては、鏝付け法、フロー法、リフロー法がある。
【0004】鏝付け法は、作業者が鏝と脂入り線はんだ
を手に持ってはんだ付けを行うものであるが、鏝付け法
でチップ部品のはんだ付けを行おうとしても、チップ部
品はプリント基板に高密度に搭載されているため、狭い
チップ部品間に鏝を挿入してチップ部品の電極とプリン
ト基板のランドとをはんだ付けすることができないばか
りか、大量に搭載されているチップ部品を一個ずつはん
だ付けするには生産性の面でとても対応できる方法では
ない。
【0005】フロー法は、プリント基板を溶融はんだに
接触させてはんだ付けするため、一度の処理で多数のは
んだ付けができるという非常に生産性に優れたはんだ付
け方法である。しかしながら、フロー法は、はんだ付け
面を下側にして溶融はんだと接触させるため、はんだ付
け部に直接搭載する面実装部品はプリント基板に接着剤
で固定しておかなければならない。そのため面実装部品
の搭載部には予め接着剤を塗布するという手間のかかる
作業が必要であった。また、面実装部品が高密度に搭載
されていると、フロー法では隣接した部品間ではんだが
跨がって付着するというブリッジを形成してしまうこと
があった。プリント基板でブリッジが形成されると、電
子機器の機能が全く損なわれてしまうため、決してブリ
ッジを形成させてはならないものである。さらにフロー
法では、プリント基板の下側全部が溶融はんだと接触す
るため、不必要な箇所にはんだが付着して、予期しない
導通事故を起こすことがあった。
【0006】リフロー法は、粉末はんだとペースト状フ
ラックスとで作られた粘調性のあるソルダペーストを用
いてはんだ付けする方法である。このリフロー法は、印
刷で必要箇所だけにソルダペーストが塗布できるため不
要な箇所にはんだが付着せず、またブリッジの発生も少
ないため信頼性に優れ、しかも一度の印刷と加熱で多数
のはんだ付け部のはんだ付けが行えることから生産性に
も優れたはんだ付け方法である。従って、今日、チップ
部品のはんだ付けは、ほとんどがリフロー法で行われて
いる。
【0007】リフロー法での工程は、先ずソルダペース
トをプリント基板のはんだ付け部にメタルマスクやシル
クスクリーンで印刷塗布し、該塗布部に電子部品を搭載
してソルダペーストの粘着力で電子部品を仮固定する。
次いで電子部品を搭載したプリント基板をリフロー炉で
加熱してソルダペーストを溶融させ、その後、プリント
基板を冷却してはんだを固化することにより電子部品と
プリント基板のはんだ付けを行うものである。
【0008】ところでリフロー法に用いられる従来のソ
ルダペーストは粉末はんだ合金の多くが63Sn−Pb
の共晶はんだであった。共晶はんだは、共晶温度、即ち
液相線温度と固相線温度が同一(183℃)となってお
り、Sn−Pb系はんだ合金では一番低い溶融温度とな
っている。
【0009】一般に、はんだ付け温度は、液相線温度+
50℃が適当とされており、電子部品のはんだ付けには
なるべく液相線温度の低いはんだ合金を用いた方がよい
とされている。なぜならば、液相線温度が低ければ、は
んだ付け温度を低くすることができるため、電子部品に
対する熱影響が少なくなるからである。従来のソルダペ
ーストが共晶はんだを用いたわけは、ここにある。
【0010】ところが共晶はんだのソルダペーストでチ
ップ部品のはんだ付けを行うと、チップ部品の片側が立
ち上がってしまうという所謂「チップ立ち」が多く発生
していた。このチップ立ちの原因は、リフロー炉での加
熱時にチップ部品の一方の電極にあるソルダペーストが
もう一方の電極のソルダペーストよりも早く溶融する
と、先に溶融したはんだが表面張力でこの電極の上部を
下方に引っ張るため、ソルダペーストが未溶融の電極は
上方に立ち上がってしまうことで起こる。
【0011】本発明出願人は、このチップ立ちの原因に
鑑み、はんだの変態、つまり液相から固相に変わるとき
の相が或る状態になるとチップ立ちが防止できることを
見いだし既に特許出願を行った(特願平4−56065
号)。この発明は、はんだ合金の加熱過程の示差熱分析
での追跡で、熱量のピークが二度現れるという「ツイン
ピーク」の合金でチップ部品のリフローはんだ付けを行
って、チップ立ちを防止するというものである。この発
明で示されたツインピークのはんだ合金は、Sn−3A
g−1Cu−4Pb、Sn−10Zn−4Ag、Sn−
5Pb−1.2Ag、Sn−10Pb−1.2Ag等で
ある。
【0012】ちなみに共晶はんだ合金(63Sn−P
b)の示差熱分析における加熱曲線は図2に示すように
ピークが一箇所しか現れてなく、また固相と液相間が狭
いことが分かる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上記ツインピークのは
んだ合金は、確かにチップ立ち防止には非常に効果のあ
るものであるが、液相線温度が200℃以上であるた
め、実際のはんだ付け温度が250℃以上という高いも
のになっていた。またこれらのツインピークはんだ合金
は、共晶はんだ合金を用いたソルダペーストよりもはん
だ付け性がやや劣るという問題があった。本発明者ら
は、液相線が200℃以下で電子部品に熱損傷を与える
ことがなく、しかもはんだ付け性の良好なチップ部品用
のソルダペーストを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】はんだ合金の加熱曲線が
ツインピークとなるとチップ立ちを防止できることは前
述の如くであるが、本発明者等の実験結果では軌跡がツ
インピークを呈する加熱曲線において液相線温度と固相
線温度間の凝固範囲が広くなると、さらにチップ立ち防
止に効果のあることが分かった。
【0015】本発明者等は、共晶近辺の組成は、はんだ
付け性が良好であり、共晶近辺の組成のはんだ合金に適
宜量のAgとSbを同時に添加すると示差熱分析での加
熱曲線がツインピークとなるとともに、液相線温度と固
相線温度間の凝固範囲が広くなることを見い出し、本発
明を完成させた。示差熱分析の加熱曲線でのピークと
は、熱放出が多くなって相に変態をきたす部分であり、
ツインピークとは、加熱曲線で二箇所にピークが現れる
ものである。
【0016】本発明は、Sn60〜65重量%、Ag
0.1〜0.6重量%、Sb0.1〜2重量%、残部P
bからなる粉末はんだとペースト状フラックスとを混和
したことを特徴とするチップ部品のはんだ付け用ソルダ
ペーストである。
【0017】Snが60重量%より少なかったり、65
重量%よりも多くなったりすると、はんだ付け性が悪く
なり、また液相線温度を所望の200℃以下にすること
ができなくなる。
【0018】Agは0.1重量%未満、および0.6重
量%超では加熱曲線がツインピークとはならず、チップ
立ち防止の効果が現れない。
【0019】Sbが0.1重量%未満であると液相線温
度と固相線温度間の凝固範囲を広げる効果が現れず、し
かるに2重量%よりも多くなると液相線温度が200℃
を超えてしまい、はんだ付け温度が250℃以上となっ
て電子部品に熱影響をきたすようになってしまうばかり
でなく、はんだ付け性を阻害するようにもなってしま
う。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を示
す。 ○粉末はんだ合金:90重量% 62Sn−0.4Ag−0.2Sb−Pb ○ペースト状フラックス:10重量% 重合ロジン(松脂) 60重量% ジエチルアミンHCl(活性剤) 1重量% ヒマ硬(チキソ剤) 5重量% ブチルカルビトール(溶剤) 34重量%
【0021】上記粉末はんだ合金とペースト状フラック
スとを混和して粘調性のあるソルダペーストを得る。該
ソルダペーストをメタルマスクでプリント基板に印刷塗
布し、1005のチップコンデンサーを100個搭載
後、該プリント基板をリフロー炉ではんだ付けする。リ
フロー炉の温度プロファイルは、プリント基板の表面温
度が150℃となるような予備加熱温度で90秒間加熱
でき、そして220℃の本加熱温度で加熱できるような
ものである。はんだ付け後のプリント基板におけるチッ
プ立ちを計測してみたところ、チップ立ちは皆無であっ
た。
【0022】62Sn−0.4Ag−0.2Sb−Pb
はんだ合金の示差熱分析のグラフを図1に示す。このグ
ラフからも明らかなように、固相線温度が177℃に現
れ、第1のピークが178℃に現れ、第2のピークが1
81℃に現れ、そして固相線温度が185℃に現れてい
るのが分かる。また液相線温度の少し下のところにも相
の変態点が現れ、液相線温度と固相線温度間の凝固範囲
を広げているのが分かる。
【0023】
【実施例】実施例および比較例を表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】(表の説明) ※1:重量% ※2:示差熱分析の加熱曲線で現れる山形部分の温度 ※3:示差熱分析 ※4:30mm×30mmの銅板上に一定量のクリームはん
だを塗布し、液相線温度+50℃に加熱して、はんだ付
けを行い、はんだの付着状態を目視で観察する。はんだ
が充分に濡れ広がったものを優、はんだが或る程度濡れ
広がったものを良、はんだがあまり濡れ広がらなかった
ものを可とする。
【0026】
【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、加熱曲線にツインピークが現れるとともに、
液相線温度と固相線温度間の凝固範囲が広いため、10
05のような小さなチップ部品をはんだ付けしてもチッ
プ立ちが起こらず、しかもはんだ付け性もきわめて良好
であることから、信頼性のあるはんだ付け部を得ること
ができるという従来のソルダペーストにない優れた効果
を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の代表的な実施例のソルダペーストに使
用したはんだ合金の示差熱分析の加熱曲線
【図2】従来のソルダペーストに使用される共晶はんだ
合金の示差熱分析の加熱曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊田 良孝 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 (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Sn60〜65重量%、Ag0.1〜
    0.6重量%、Sb0.1〜2重量%、残部Pbからな
    る粉末はんだとペースト状フラックスとを混和したこと
    を特徴とするチップ部品のはんだ付け用ソルダペース
    ト。
JP8316883A 1996-11-14 1996-11-14 チップ部品のはんだ付け用ソルダペースト Pending JPH10146690A (ja)

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GB9724151A GB2319258B (en) 1996-11-14 1997-11-14 Solder paste for chip components
US08/970,203 US6050480A (en) 1996-11-14 1997-11-14 Solder paste for chip components

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