JPH10156529A - ハンダ付け法 - Google Patents
ハンダ付け法Info
- Publication number
- JPH10156529A JPH10156529A JP34439896A JP34439896A JPH10156529A JP H10156529 A JPH10156529 A JP H10156529A JP 34439896 A JP34439896 A JP 34439896A JP 34439896 A JP34439896 A JP 34439896A JP H10156529 A JPH10156529 A JP H10156529A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flux
- oxide film
- soldering
- copper
- bath
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
- Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】酸化皮膜を有する銅または銅合金のリードフレ
ーム及び端子のハンダ付けにおいて、酸洗などの前処理
を行なわずハンダ付けを行なう方法。 【構成】ハンダ付け工程の中のフラックス塗布工程に超
音波印加を与えたフラックス浴を設け、そのフラックス
浴で部材の酸化皮膜を除去した後、溶融ハンダ中に浸漬
しハンダ付けまたはハンダメッキする方法。
ーム及び端子のハンダ付けにおいて、酸洗などの前処理
を行なわずハンダ付けを行なう方法。 【構成】ハンダ付け工程の中のフラックス塗布工程に超
音波印加を与えたフラックス浴を設け、そのフラックス
浴で部材の酸化皮膜を除去した後、溶融ハンダ中に浸漬
しハンダ付けまたはハンダメッキする方法。
Description
【０００１】［産業上の利用分野］本発明は酸化皮膜を
有する銅及び銅合金系のリードフレーム及び端子などの
ハンダ付けにおいて、酸洗など前処理を施さずにハンダ
付けやハンダメッキを行なう方法に関する。
有する銅及び銅合金系のリードフレーム及び端子などの
ハンダ付けにおいて、酸洗など前処理を施さずにハンダ
付けやハンダメッキを行なう方法に関する。
【０００２】［従来技術及びその問題点］半導体素子な
どを外気との遮断を図る手段として、プラスチックパッ
ケージングが行われているが、この工程をモールディン
グと呼んでいる。この際、熱硬化性のプラスチックを用
いるため、１６０〜２００℃の温度となり、素子のリー
ドフレーム材として用いられている銅や銅合金の酸化も
避けられない。この酸化は後の工程で行われるリードフ
レーム材のハンダメッキに悪影響を及ぼし、そのため酸
洗などによってリード部酸化皮膜の除去を行なわないと
ハンダ付けが出来ない。
どを外気との遮断を図る手段として、プラスチックパッ
ケージングが行われているが、この工程をモールディン
グと呼んでいる。この際、熱硬化性のプラスチックを用
いるため、１６０〜２００℃の温度となり、素子のリー
ドフレーム材として用いられている銅や銅合金の酸化も
避けられない。この酸化は後の工程で行われるリードフ
レーム材のハンダメッキに悪影響を及ぼし、そのため酸
洗などによってリード部酸化皮膜の除去を行なわないと
ハンダ付けが出来ない。
【０００３】この半導体素子の重要な部分を保護してい
ることを示すのが図１で、モールディングにより作製さ
れたプラスチックパッケージ１により外気と遮断され
る。一方露出部分のリードバー２は前述したように、モ
ールディングなどの加熱による酸化で、ハンダ付け性が
著しく損なわれている。
ることを示すのが図１で、モールディングにより作製さ
れたプラスチックパッケージ１により外気と遮断され
る。一方露出部分のリードバー２は前述したように、モ
ールディングなどの加熱による酸化で、ハンダ付け性が
著しく損なわれている。
【０００４】そのため従来法では図２の工程のように酸
洗によって酸化皮膜を除去した後、フラックスを塗布
し、ハンダ浴中に浸漬し、ハンダ付けが行われ、最後に
フラックス残渣洗浄が行われる。しかし酸洗に用いられ
る塩酸、硝酸などの酸洗液は、非常な強酸であるので、
酸洗後十分除去しないと腐食を誘発して、故障事故の原
因となる。そのため酸洗後は、水洗浄、アルコール洗浄
や乾燥など十分な洗浄工程が必要となる。一方酸洗を行
なわず直接ハンダ付けする方法として、活性の強いフラ
ックスを用いて行われる場合もあるが、強い腐食性を有
するため、ハンダ付け後のフラックス残渣を上記の酸洗
後と、ほぼ同様な工程で除去している。したがって、こ
れら従来法では、洗浄工程を必要とし作業を煩雑にして
いた。
洗によって酸化皮膜を除去した後、フラックスを塗布
し、ハンダ浴中に浸漬し、ハンダ付けが行われ、最後に
フラックス残渣洗浄が行われる。しかし酸洗に用いられ
る塩酸、硝酸などの酸洗液は、非常な強酸であるので、
酸洗後十分除去しないと腐食を誘発して、故障事故の原
因となる。そのため酸洗後は、水洗浄、アルコール洗浄
や乾燥など十分な洗浄工程が必要となる。一方酸洗を行
なわず直接ハンダ付けする方法として、活性の強いフラ
ックスを用いて行われる場合もあるが、強い腐食性を有
するため、ハンダ付け後のフラックス残渣を上記の酸洗
後と、ほぼ同様な工程で除去している。したがって、こ
れら従来法では、洗浄工程を必要とし作業を煩雑にして
いた。
【０００５】［課題を解決するための手段］上記課題を
解決するために、被処理材を超音波を印加したフラック
ス浴に浸漬することによって解決した。それを図３の工
程図によって説明すると酸化皮膜を有する部品、例えば
リードフレームをまず超音波を印加したフラックス浴中
に浸漬する。酸化によって茶褐色に変色したフレーム材
料は浸漬と同時に酸化皮膜の除去が加速され、ほぼ１分
以内に本来の銅光沢の無酸化表面に変わる。この超音波
を利用することによって、短時間で酸化皮膜の除去を可
能にする。この際、第２のフラックス工程を通過しなく
てもハンダ付けは可能であるが、第１工程で汚染したフ
ラックスの付着もあり、第２工程で再度新鮮なフラック
スを浸漬またはスプレーによって塗布した方がさらに良
い結果が得られる。ここで使用されるフラックスは樹脂
などの固形分と少量の活性剤をイソプロピルアルコール
中に溶解したもので、活性が非常に緩やかなため、金属
をアタックする作用が少なく、またハンダ付け後のイオ
ン残渣も少ない。そのため洗浄工程を省略しても表面絶
縁抵抗試験などから信頼性には殆ど問題が無い。このフ
ラックスを第１フラックス工程と第２フラックス工程で
用いるが、同系統のフラックスならば必ずしも同種製品
を使用する必要はない。例えば第１工程では若干濃度の
高いフラックスを用い、第２工程では標準組成のフラッ
クスを使っても差し支えない。
解決するために、被処理材を超音波を印加したフラック
ス浴に浸漬することによって解決した。それを図３の工
程図によって説明すると酸化皮膜を有する部品、例えば
リードフレームをまず超音波を印加したフラックス浴中
に浸漬する。酸化によって茶褐色に変色したフレーム材
料は浸漬と同時に酸化皮膜の除去が加速され、ほぼ１分
以内に本来の銅光沢の無酸化表面に変わる。この超音波
を利用することによって、短時間で酸化皮膜の除去を可
能にする。この際、第２のフラックス工程を通過しなく
てもハンダ付けは可能であるが、第１工程で汚染したフ
ラックスの付着もあり、第２工程で再度新鮮なフラック
スを浸漬またはスプレーによって塗布した方がさらに良
い結果が得られる。ここで使用されるフラックスは樹脂
などの固形分と少量の活性剤をイソプロピルアルコール
中に溶解したもので、活性が非常に緩やかなため、金属
をアタックする作用が少なく、またハンダ付け後のイオ
ン残渣も少ない。そのため洗浄工程を省略しても表面絶
縁抵抗試験などから信頼性には殆ど問題が無い。このフ
ラックスを第１フラックス工程と第２フラックス工程で
用いるが、同系統のフラックスならば必ずしも同種製品
を使用する必要はない。例えば第１工程では若干濃度の
高いフラックスを用い、第２工程では標準組成のフラッ
クスを使っても差し支えない。
【０００６】［作用］酸化皮膜の生成した部材の表面清
浄化にフラックスの活性だけでは及ばなかった酸化皮膜
の除去作用が、超音波エネルギーの適用によって、著し
く改善されハンダ付けを容易にする。
浄化にフラックスの活性だけでは及ばなかった酸化皮膜
の除去作用が、超音波エネルギーの適用によって、著し
く改善されハンダ付けを容易にする。
【０００７】［実施例］本発明を実施例によって説明す
る。図４は本発明に用いた超音波フラックス浴の原理図
を示す。超音波発振用圧電素子３は、アルミ板４に接着
されており、ＳＵＳ３０４からなっている水槽５に取り
付けられている。その際の周波数は４１ｋＨｚであり、
出力パワーは３５Ｗである。そして超音波エネルギーは
水（媒体）６を介在し、容器７に入っているフラックス
浴８に伝達される。酸化皮膜除去の実施例として、まず
純銅（０．５ｍｍ厚）の試料を予め酸化させるため、恒
温槽の中で酸化皮膜処理（１８０℃、５分）を行なっ
た。この結果銅表面は褐色の酸化皮膜を形成した。この
試料を幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍの短冊状に切断し、試
料９をフラックス浴８に全長の約半分程浸漬し、所定の
時間保持した後引き上げ、表面の酸化皮膜の取れ具合を
目視によって観察した。使用したフラックスは樹脂分５
Ｗｔ％、有機ハロゲン系の活性剤０．３Ｗｔ％を残りの
イソプロピルアルコールに溶解したもので、低活性、低
残渣フラックスに属する。
る。図４は本発明に用いた超音波フラックス浴の原理図
を示す。超音波発振用圧電素子３は、アルミ板４に接着
されており、ＳＵＳ３０４からなっている水槽５に取り
付けられている。その際の周波数は４１ｋＨｚであり、
出力パワーは３５Ｗである。そして超音波エネルギーは
水（媒体）６を介在し、容器７に入っているフラックス
浴８に伝達される。酸化皮膜除去の実施例として、まず
純銅（０．５ｍｍ厚）の試料を予め酸化させるため、恒
温槽の中で酸化皮膜処理（１８０℃、５分）を行なっ
た。この結果銅表面は褐色の酸化皮膜を形成した。この
試料を幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍの短冊状に切断し、試
料９をフラックス浴８に全長の約半分程浸漬し、所定の
時間保持した後引き上げ、表面の酸化皮膜の取れ具合を
目視によって観察した。使用したフラックスは樹脂分５
Ｗｔ％、有機ハロゲン系の活性剤０．３Ｗｔ％を残りの
イソプロピルアルコールに溶解したもので、低活性、低
残渣フラックスに属する。
【０００８】まず超音波を印加しない場合と印加した場
合の浸漬時間と表面状態を表１に示す。 この表中で、×はまだ酸化皮膜が残っている状態、△は
かなり取れているがまだ残っている状態、また○は殆ど
除去され銅の光沢色に変わった表面を示す。この結果、
超音波を印加しない場合は１分間浸漬してもまだ完全に
酸化皮膜は除去されていないが、超音波エネルギーをフ
ラックス浴に与えた場合は約２０秒で完全に酸化皮膜が
除去され、銅色の光沢表面になった。この際フラックス
浴の温度が皮膜除去速度と密接な関係があり、５０℃以
下では緩やかであるが、それ以上の温度になると皮膜除
去が加速される。しかし８０℃以上になるとアルコール
の気化も激しくなるので、５０〜７０℃以内が適切であ
る。本実験ではフラックス浴温度を６０℃と設定した。
合の浸漬時間と表面状態を表１に示す。 この表中で、×はまだ酸化皮膜が残っている状態、△は
かなり取れているがまだ残っている状態、また○は殆ど
除去され銅の光沢色に変わった表面を示す。この結果、
超音波を印加しない場合は１分間浸漬してもまだ完全に
酸化皮膜は除去されていないが、超音波エネルギーをフ
ラックス浴に与えた場合は約２０秒で完全に酸化皮膜が
除去され、銅色の光沢表面になった。この際フラックス
浴の温度が皮膜除去速度と密接な関係があり、５０℃以
下では緩やかであるが、それ以上の温度になると皮膜除
去が加速される。しかし８０℃以上になるとアルコール
の気化も激しくなるので、５０〜７０℃以内が適切であ
る。本実験ではフラックス浴温度を６０℃と設定した。
【０００９】つぎに銅の試料をＳｎ０．１５Ｗｔ％残部
銅からなる銅合金について実施した例を述べる。この試
料は実際にモールディングしたものをそのまま用いてい
るが、条件は１７０±１０℃、キュアー時間１００秒で
ある。試料形状は先の図１に類似するもので、リードバ
ー４は先の銅板の試験片（１８０℃、５分酸化処理した
もの）より薄いが、赤褐色の酸化皮膜を呈していた。こ
のリードバー部分のみを先ず第１フラックス工程の超音
波印加したフラックス浴中に所定の時間浸漬し、その後
第２フラックス工程で同種のフラックスを塗布し、メニ
スコグラフ（ハンダ付け性試験装置）によって評価を行
なった。 このメニスコグラフは濡れ時間（秒）を測定
し、その時間が短いほどハンダ付け性が良いと評価する
方法である。本実験ではハンダ浴温度を２７０℃で行な
った。まず最初に酸化した試料を、希硝酸溶液で酸洗し
た清浄な表面の試料について測定した。その結果濡れ時
間０．４〜０．５秒が測定され、この値が同試料の最高
の濡れ時間であることが分かった。つぎに実際の測定結
果を表２に示す。比較のためフラックス浴に超音波を印
加しない場合と印加した場合を示したが、印加しない試
料は２０秒浸漬しても濡れ現象が生ぜず、３０〜６０秒
と長時間浸漬しても、濡れ時間を長く必要とし、この時
間内では 完全に酸化皮膜が除去されていないことが分かる。それ
に対し超音波を印加した試料は２０秒以上浸漬すると
０．５秒以下となり、酸洗の試料と同等な濡れ時間とな
り、完全に酸化皮膜が除去されていることが分かる。
銅からなる銅合金について実施した例を述べる。この試
料は実際にモールディングしたものをそのまま用いてい
るが、条件は１７０±１０℃、キュアー時間１００秒で
ある。試料形状は先の図１に類似するもので、リードバ
ー４は先の銅板の試験片（１８０℃、５分酸化処理した
もの）より薄いが、赤褐色の酸化皮膜を呈していた。こ
のリードバー部分のみを先ず第１フラックス工程の超音
波印加したフラックス浴中に所定の時間浸漬し、その後
第２フラックス工程で同種のフラックスを塗布し、メニ
スコグラフ（ハンダ付け性試験装置）によって評価を行
なった。 このメニスコグラフは濡れ時間（秒）を測定
し、その時間が短いほどハンダ付け性が良いと評価する
方法である。本実験ではハンダ浴温度を２７０℃で行な
った。まず最初に酸化した試料を、希硝酸溶液で酸洗し
た清浄な表面の試料について測定した。その結果濡れ時
間０．４〜０．５秒が測定され、この値が同試料の最高
の濡れ時間であることが分かった。つぎに実際の測定結
果を表２に示す。比較のためフラックス浴に超音波を印
加しない場合と印加した場合を示したが、印加しない試
料は２０秒浸漬しても濡れ現象が生ぜず、３０〜６０秒
と長時間浸漬しても、濡れ時間を長く必要とし、この時
間内では 完全に酸化皮膜が除去されていないことが分かる。それ
に対し超音波を印加した試料は２０秒以上浸漬すると
０．５秒以下となり、酸洗の試料と同等な濡れ時間とな
り、完全に酸化皮膜が除去されていることが分かる。
【００１０】さらに本発明ではハンダ槽を大気中から窒
素ガス雰囲気のごとく非酸化性雰囲気にすることによっ
ても、さらにハンダ付け性の改善が可能である。表３は
試料の超音波印加時間と大気中及び窒素ガス雰囲気中
（酸素濃度１％以下）で行なったメニスコグラフの結果
を示す。超音波印加浴中に２０秒以上浸漬することによ
って、大気中では０．４〜０．５秒の濡れ時間を要する
が、窒素ガス雰囲気中では０．３秒まで短縮されハンダ
付け性の 改善効果が認められた。
素ガス雰囲気のごとく非酸化性雰囲気にすることによっ
ても、さらにハンダ付け性の改善が可能である。表３は
試料の超音波印加時間と大気中及び窒素ガス雰囲気中
（酸素濃度１％以下）で行なったメニスコグラフの結果
を示す。超音波印加浴中に２０秒以上浸漬することによ
って、大気中では０．４〜０．５秒の濡れ時間を要する
が、窒素ガス雰囲気中では０．３秒まで短縮されハンダ
付け性の 改善効果が認められた。
【００１１】［作用効果］本発明は以上述べたように構
成され、フラックスの活性だけでは及ばなかった酸化皮
膜の除去作用が超音波エネルギーの適用によって著しい
改善効果があり、これによってハンダ付けが十分可能と
なった。また酸洗などの前処理を省略出来る効果もあ
る。
成され、フラックスの活性だけでは及ばなかった酸化皮
膜の除去作用が超音波エネルギーの適用によって著しい
改善効果があり、これによってハンダ付けが十分可能と
なった。また酸洗などの前処理を省略出来る効果もあ
る。
【図１】 プラスチックパッケージングの斜視図
【図２】 在来の酸化皮膜を有するリードフレームのハ
ンダ付け工程
ンダ付け工程
【図３】 本発明のフラクシング工程
【図４】 超音波フラックス浴の断面原理図
【符号の説明】 １．プラスチックパッケージ ２．リードバー ３．超音波発振圧電素子 ４．アルミ板 ５．水槽（ＳＵＳ製） ６．水（媒体） ７．容器 ８．フラックス浴 ９．試料
Claims (4)
- 【請求項１】酸化皮膜を有する銅または銅合金部材を超
音波を印加したフラックス浴に浸漬し、酸化皮膜を除去
した後、ハンダ付けすることを特徴とするハンダ付け方
法 - 【請求項２】超音波印加したフラックス浴に浸漬させた
後、さらにフラックス塗布を行なう請求項１に記載のハ
ンダ付け方法。 - 【請求項３】非酸化性雰囲気ガス中でハンダ付けする請
求項１または２に記載のハンダ付け方法 - 【請求項４】弱活性・低残渣フラックスを用いる請求項
１から３のいずれかに記載のハンダ付け方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34439896A JPH10156529A (ja) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | ハンダ付け法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34439896A JPH10156529A (ja) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | ハンダ付け法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10156529A true JPH10156529A (ja) | 1998-06-16 |
Family
ID=18368948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34439896A Pending JPH10156529A (ja) | 1996-11-20 | 1996-11-20 | ハンダ付け法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10156529A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6944930B2 (en) | 2000-02-24 | 2005-09-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for manufacturing low-oxygen copper |
-
1996
- 1996-11-20 JP JP34439896A patent/JPH10156529A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6944930B2 (en) | 2000-02-24 | 2005-09-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for manufacturing low-oxygen copper |
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