JPH11300471A - はんだコーティング材およびはんだコーティング材の製造方法 - Google Patents
はんだコーティング材およびはんだコーティング材の製造方法Info
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Abstract
ッケル、コバール、42アロイ等が用いられるようにな
ってきたが、これらの金属ははんだ付けがしにくい難は
んだ付け材料である。本発明は難はんだ付け材料にはん
だを大量に付着させたはんだコーティング材および難は
んだ付け材料にフラックスなしで充分なはんだを付着さ
せることができる方法を提供することにある。 【解決手段】 難はんだ付け材料のはんだ付け部に電気
メッキを施しておき、該難はんだ付け材料を超音波が付
加された溶融はんだ中を通過させて、はんだメッキ部だ
けに大量のはんだを付着させる。
Description
とはんだから成るはんだコーティング材および難はんだ
付け材料にはんだをコーティングする方法に関する。
または銅合金のようにはんだが付着しやすい金属材料が
使用されていたが、銅、銅合金は高価であり、また機械
的強度が充分でないことから銅、銅合金以外の金属材料
が使用されるようになってきた。電子部品に用いられる
銅、銅合金以外の金属材料としてはニッケル、コバール
(Fe−29Ni−17Co)、42アロイ(Fe−4
2Ni)等がある。これらの金属材料は価格的、機械的
には銅、銅合金よりも優れているが、はんだ付け性が
銅、銅合金よりも大変に劣っているため電子部品に使用
したときに、はんだ付けに苦慮している。
材料(以下、難はんだ付け材料という)は、はんだ付け
する部分に予め、はんだの付着しやすい金属、例えば
金、銀、銅、錫、はんだ等をメッキしておくことがなさ
れていた。これらの金属のうち金、銀は高価であるため
安価な電気製品には適さず、銅ははんだ中に拡散して脆
い金属間化合物を生成し、また錫はメッキ後、時間が経
過すると表面に酸化被膜が生成されてはんだ付け性を悪
くしてしまうものである。そこで近時では安価で、しか
も錫よりも酸化しにくいはんだメッキが多く採用される
ようになってきている。
化をはかるため、はんだ付け部に予め少し多めのはんだ
を付着させておき、はんだ付け時にはんだを供給しなく
ともこの多めに付着させたはんだだけではんだ付けする
ことも行われている。従って、難はんだ付け材料にも、
はんだを多めに付着させることが要望されるようになっ
てきている。はんだを多めに付着させたものとしては、
板状のはんだと難はんだ付け材料とを圧延ロールで圧着
させたもの(以下、はんだクラッド材という)、溶融は
んだ中に難はんだ付け材料を浸漬させてはんだを付着さ
せたもの(以下、はんだコーティング材という)等があ
る。
付け材料とが完全に金属的接合がされていないため、は
んだクラッドをプレスで所望の形状に打ち抜いたとき
に、板状はんだと難はんだ付け材料とが剥離してしまっ
たり、はんだ付け時、はんだが難はんだ付け材料に完全
に濡れなくなったりすることがあった。従って、今日、
難はんだ付け材料に多量のはんだを付着させたものとし
ては、はんだコーティング材が多く用いられている。
材料を溶融はんだ中に浸漬してはんだコーティングを得
る場合、はんだ付け性の悪い難はんだ付け材料に対して
はハロゲン成分が大量に含まれた活性の強いフラックス
を使用しなければならなかった。しかしながら、活性の
強いフラックスではんだ付けした場合、はんだ付け後に
フラックス残渣が少しでも残っていると、はんだや難は
んだ付け材料を腐食させたり、腐食生成物を発生させて
はんだ付け性を悪くさせたりしてしまう。そのためフラ
ックスを使用してのはんだコーティングでは、はんだを
付着させた後、必ず完全な洗浄を行わなければならなか
った。はんだコーティング材を製造するには長尺材が生
産性の点で良好であり一般に長尺材を用いるが、洗浄時
に大きな浴槽と大量の洗浄水が必要となるため、イニシ
ャルコストとしての洗浄設備やランニングコストとして
の水の使用料に多大な費用がかかるものであった。
せ、その中ではんだ付けを行うとフラックスがなくても
はんだ付けができることは分かっている。超音波による
はんだ付けは、超音波がはんだ付け部に付着している酸
化物や汚れを強力な振動で剥がし取り、金属の清浄な表
面を露出させることにより、はんだを金属的に付着させ
るものである。しかるに、本発明者の実験では如何に強
力な超音波を付加しても難はんだ付け材料に対しては、
充分なはんだ付けはできなかった。本発明は、難はんだ
付け材料に大量のはんだを付着させたはんだコーティン
グ材、および超音波を用いてもきわめて容易にはんだを
大量に付着させることができるというはんだコーティン
グ材の製造方法を提供することにある。
気メッキでははんだ量を多くすることはできないが、電
気メッキは難はんだ付け材料に対しては容易にメッキが
できること、また難はんだ付け材料に予めはんだ付け性
の良好な材料で予備メッキを施しておくと、はんだコー
ティングが容易に行えること等に着目して本発明を完成
させた。
として0.5〜5μmの厚さではんだ付け性に優れた材
料の電気メッキが施されており、該電気メッキの上に1
0〜50μmの厚さではんだの溶融メッキが施されてい
ることを特徴とするはんだコーティング材であり、また
難はんだ付け材料の必要部分にはんだ付け性に優れた材
料を電気メッキしておき、その後、該難はんだ付け材料
を超音波が付加された溶融はんだ中を通過させて電気メ
ッキした部分に溶融はんだを付着させることを特徴とす
るはんだコーティング材の製造方法である。
作用は、はんだ付け部に付着した酸化物や汚れの除
去、溶融はんだの濡れ拡がり促進、そして清浄にな
ったはんだ付け部の再酸化防止、である。超音波の作用
はの酸化物や汚れの除去作用との濡れ広がり促進は
あるが、の再酸化防止作用は有していない。従って、
大気中で超音波によるはんだ付け、即ちはんだコーティ
ングを行うと、はんだ付け部にはんだが付着してもはん
だ付け部周辺に酸化物が付着したり、はんだがきれいに
付着しなかったりするという問題が生じてくる。このよ
うにはんだ付け部に酸化物が付着するような場合は、溶
融はんだ表面を窒素や炭酸ガス等で覆う不活性雰囲気に
するとよい。
だは何ら動いてない状態、即ち静止状態でもよいが、溶
融はんだをポンプで圧送してノズルから噴流させる噴流
状態にしておくと、超音波で清浄となった難はんだ付け
材料に対して溶融はんだが物理的に表面の酸化物や汚れ
の除去を促進させてはんだ付け性をさらに良好にする。
しては、はんだ付け性の良好な材料であればいかなるも
のでもよい。このはんだ付け性が良好な材料としては
金、銀、銅、錫、はんだ等が使用可能であるが、金、銀
は高価であり、銅ははんだコーティング時に溶融はんだ
中に拡散して銅の金属間化合物を生成してはんだコーテ
ィングの組成を変えてしまうことがある。従って、本発
明において電気メッキする材料としては、錫やはんだが
もっとも好適である。しかるに錫を下地としての電気メ
ッキを施した場合、長期間大気中に放置しておくと表面
が酸化してしまうため、電気メッキ後は速やかに溶融は
んだメッキを施すことが望ましい。
下地に施す電気メッキは、厚さが0.5μmよりも薄い
と、この上に施す溶融はんだが付着しにくくなり、しか
るにこれを5μmよりも厚くすると、電気メッキに要す
る時間が長くなって電気使用料の高騰および生産性の低
下となってしまう。
て、電気メッキの上に付着させるはんだの厚さが10μ
mよりも薄いと、はんだ付け時にはんだ量が充分でな
く、はんだ付け不良となってしまう。しかるにこの厚さ
が50μmよりも多く付着させると全体の厚さが不均一
となってしまう。本発明において、電気メッキの上に付
着させるはんだは、Sn−Pb合金の他、Sn−Pb、
Sn、Pb主成分にAg、Bi、Cu、In、Ni、G
e、P等を適宜添加したものでもよい。
たり、溶融はんだ中ではんだコーティングしたりすると
きに、難はんだ付け材料は短冊状、長尺状等如何なる形
状でもよいが、長尺状であると電気メッキや溶融はんだ
中でのはんだコーティングが連続して行えるばかりでな
く、製品化するときに所定の形状に形成するにも連続し
て行えるため生産性が良好となる。
片面に電気メッキで90Sn−Pbはんだを2μmの厚
さに下地メッキを施す。次いで該ニッケルの長尺材を超
音波が付加された噴流はんだ槽の溶融はんだ(63Sn
−Pb)中を通過させる。このとき溶融はんだ槽は、全
体が窒素ガスを充満させた不活性雰囲気中に置かれてい
る。超音波が付加された噴流はんだ槽中を難はんだ付け
材料の送り速度5m/分で通過させたところ、電気メッ
キを施した面だけに厚さ30μmのはんだコーティング
がなされた。
得られたはんだコーティング材をプレスで5×5mmに打
ち抜き、半導体パッケージのリッドを作製した。そして
該リッドをパッケージに搭載して窒素雰囲気のリフロー
炉中フラックスなしで230℃に加熱したところ、パッ
ケージとリッドとは完全に接合されていた。
来のはんだクラッド材を5×5mmに打ち抜いて半導体の
リッドを作製したところ、ニッケルと板状はんだとが剥
離するものが多く発生していた。またこれらのうち剥離
が発生していない良品と思われるリッドをパッケージに
搭載してリフロー炉で加熱したところ、接合部にボイド
(未はんだ)が大量に発生していて不完全な接合となっ
ていた。
ティング材は難はんだ付け材料にはんだが完全に、しか
も接合に必要な量が付着しているため、はんだ付け時に
はんだ付け不良を発生させるようなことがない。また本
発明のはんだコーティング材の製造方法は、従来フラッ
クスを使用せずには溶融はんだでのはんだの付着が絶対
に不可能であると考えられていた難はんだ付け材料に対
してはんだを充分に付着させることができ、しかも下地
メッキである電気メッキを所望の部分だけ、例えば片
面、或は片面の両端だけのようにすれば、所望の部分だ
けに溶融はんだを付着させることもできる。従って、本
発明で得られたはんだコーティング材を電子部品のはん
だ付け部に使用した場合、はんだ付けが完全に行えるば
かりでなく、はんだ付け時に不要箇所にはんだが付着し
て電子部品の機能を劣化させたり、美観を損ねたりする
ことがないという信頼性に優れた効果を奏するものであ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 難はんだ付け材料に下地メッキとして
0.5〜5μmの厚さではんだ付け性に優れた材料の電
気メッキが施されており、該電気メッキの上に10〜5
0μmの厚さではんだの溶融メッキが施されていること
を特徴とするはんだコーティング材。 - 【請求項2】 前記はんだ付け性に優れた材料は、金、
銀、銅、錫またははんだのいずれかであることを特徴と
する請求項1記載のはんだコーティング材。 - 【請求項3】 難はんだ付け材料の必要部分にはんだ付
け性に優れた材料を電気メッキしておき、その後、該難
はんだ付け材料を超音波が付加された溶融はんだ中を通
過させて電気メッキした部分に溶融はんだを付着させる
ことを特徴とするはんだコーティング材の製造方法。 - 【請求項4】 前記はんだ付け性に優れた材料は、金、
銀、銅、錫またははんだのいずれかであることを特徴と
する請求項3記載のはんだコーティング材の製造方法。 - 【請求項5】 前記溶融はんだ中での溶融はんだの付着
は、不活性雰囲気中で行うことを特徴とする請求項3記
載のはんだコーティング材の製造方法。 - 【請求項6】 前記溶融はんだ中での溶融はんだの付着
は、噴流している溶融はんだで行うことを特徴とする請
求項3記載のはんだコーティング材の製造方法。
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