JPH11347784A - Soldering paste and electronic circuit using the same - Google Patents

Soldering paste and electronic circuit using the same

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JPH11347784A
JPH11347784A JP15159298A JP15159298A JPH11347784A JP H11347784 A JPH11347784 A JP H11347784A JP 15159298 A JP15159298 A JP 15159298A JP 15159298 A JP15159298 A JP 15159298A JP H11347784 A JPH11347784 A JP H11347784A
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JP
Japan
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alloy
solder
powder
solder paste
weight
Prior art date
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Application number
JP15159298A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinsaku Nakajima
新作 中島
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure reliability of a connecting part and workability in soldering by not greatly changing a conventional production condition, while avoiding to use a metal of lead etc., adversely affecting an environment. SOLUTION: A soldering paste 10 is constituted so that a solder material is mixed to a flux 3, such solder is constituted so that a first powdery body 1 pulverizing a first alloy (e.g. Sn-Ag group alloy) and a second powdery body 2 pulverizing a second alloy (e.g. Sn-Bi group alloy) having a melting point different from the first alloy are blended.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、はんだ材をフラッ
クスに混合してなるはんだペースト及びそれを用いた電
子回路装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solder paste obtained by mixing a solder material with a flux and an electronic circuit device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子部品等の接続に用いられる接合材料
として、はんだペースト(クリームはんだ)と呼ばれる
ものがある。このはんだペーストとは、溶融はんだを粉
末化したものを、松ヤニ、活性剤、増粘剤、チクソ剤等
からなるフラックスに軽量配合し、これを添加混練りし
てペースト状としたものである。
2. Description of the Related Art As a bonding material used for connecting electronic parts and the like, there is a material called a solder paste (cream solder). This solder paste is obtained by mixing a powder of molten solder into a flux composed of pine tar, an activator, a thickener, a thixotropic agent, and the like, and adding and kneading the paste to form a paste. .

【0003】従来、かかるはんだペーストには、Su-Pb
系、Su-Pb-Bi系、Su-Pb-Ag系等の合金が溶融はんだとし
て用いられている。このようなはんだペーストによって
電子部品を接続した場合には、かかる合金は比較的柔軟
であるうえ、電子部品の接続部分で発生する熱ひずみを
吸収するため、接続部の信頼性を確保することができ
る。
Conventionally, such solder pastes include Su-Pb
, Su-Pb-Bi and Su-Pb-Ag alloys are used as molten solder. When electronic components are connected with such a solder paste, such an alloy is relatively flexible and absorbs thermal strain generated at the connection parts of the electronic components, so that the reliability of the connection parts can be ensured. it can.

【0004】ところが、従来のはんだペーストには、上
記したように、鉛(Pb)が含まれている。この鉛を含む
はんだで接合された電子部品が、廃棄されて酸性雨にさ
らされた場合、条件によっては、はんだに含まれた鉛が
溶出して周囲の環境を汚染する惧れがあるという問題が
あった。
However, as described above, the conventional solder paste contains lead (Pb). If electronic components joined with this lead-containing solder are discarded and exposed to acid rain, the lead contained in the solder may elute and pollute the surrounding environment depending on the conditions. was there.

【0005】これに対して、鉛を使用しないいわゆる無
鉛はんだが開発されている。この無鉛はんだとしては、
スズ(Sn)と銀(Ag)とを含むSn-Ag系はんだや、
スズ(Sn)とビスマス(Bi)とを含むSn-Bi系はん
だなどがある。
On the other hand, a so-called lead-free solder using no lead has been developed. As this lead-free solder,
Sn-Ag solder containing tin (Sn) and silver (Ag),
There is Sn-Bi based solder containing tin (Sn) and bismuth (Bi).

【0006】図6は、これらのはんだの2元状態図であ
る。同図(a)は、Sn-Bi系はんだにおいて、Biの含有
量と温度によるはんだの状態を示すものである。同図に
おいて、範囲(イ)ではSnが固体の状態にあり、範囲(ロ)で
は半溶融の状態にある。範囲(ハ)ではSn、Biともに固体
の状態にあり、範囲(ホ)ではともに液体の状態にある。
また、(ニ)ではBiが半溶融の状態にある。
FIG. 6 is a binary phase diagram of these solders. FIG. 2A shows the state of the solder in the Sn-Bi solder based on the Bi content and the temperature. In the figure, Sn is in a solid state in a range (A), and is in a semi-molten state in a range (B). In the range (c), both Sn and Bi are in a solid state, and in the range (e), both are in a liquid state.
In (d), Bi is in a semi-molten state.

【0007】かかる図6(a)に示すように、Biの含有
量が微量でSnが100重量%に近い範囲(イ)では、はん
だの融点は232.0℃となるが、Biの含有量が増加するに
つれてその融点は低下する。一方、Biの含有量が100
重量%に近いときははんだの融点は271.4℃となるが、B
iの含有量が減少するにつれて融点は低下する。これら
双方のはんだの融点の最低温度が一致する温度Eは共晶
温度と呼ばれる。
As shown in FIG. 6A, in the range (a) where the Bi content is very small and Sn is close to 100% by weight, the melting point of the solder is 232.0 ° C., but the Bi content increases. The melting point decreases. On the other hand, when the Bi content is 100
When the weight is close to 27% by weight, the melting point of the solder is 271.4 ° C.
The melting point decreases as the content of i decreases. The temperature E at which the minimum temperatures of the melting points of these two solders coincide is called the eutectic temperature.

【0008】この共晶点Eにおいては、温度を上昇させ
た場合に半溶融の状態となることなく固体から液体へと
状態を変化させることができ、作業性が良好となる。か
かるSn-Bi系はんだでは、Biの含有量が57重量%前後
にあるときに共晶点Eが生じ、その温度は138.5℃とな
る。
At the eutectic point E, when the temperature is raised, the state can be changed from a solid to a liquid without being in a semi-molten state, and the workability is improved. In such Sn-Bi solder, the eutectic point E occurs when the Bi content is around 57% by weight, and the temperature is 138.5 ° C.

【0009】図6(b)は、Sn-Ag系はんだの2元状態
を示すものである。同図において、範囲(ヘ)にあってはS
nが半溶融の状態にあり、範囲(チ)ではSn、Agともに固体
である。範囲(リ)では、Sn、Agともに液体の状態にあ
り、範囲(ト)ではAgは半溶融の状態にある。同図におい
ても共晶点Eが生じ、この共晶点Eでは半溶融の状態と
なることなく固体から液体へと状態が変化することとな
る。かかるSn-Ag系はんだでは、Agの含有量が3.5重量%
前後にあるときに共晶点Eが生じ、その温度は221℃と
なる。
FIG. 6B shows a binary state of the Sn-Ag based solder. In the figure, in the range (f), S
n is in a semi-molten state, and both Sn and Ag are solid in the range (h). In the range (g), both Sn and Ag are in a liquid state, and in the range (g), Ag is in a semi-molten state. Also in this figure, a eutectic point E occurs, and at this eutectic point E, the state changes from a solid to a liquid without being in a semi-molten state. In such Sn-Ag solder, the Ag content is 3.5% by weight.
The eutectic point E occurs before and after, and its temperature becomes 221 ° C.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たSn-Biはんだは、その融点は138.5℃と低いため電子部
品にとって安全な温度で作業できるが、機械的強度が低
いため接合強度の信頼性に欠けるという問題がある。
However, the above-mentioned Sn-Bi solder has a low melting point of 138.5 ° C., and therefore can be operated at a temperature safe for electronic components. There is a problem of chipping.

【0011】一方、上述した無鉛はんだにおいて、Sn-A
gはんだにあっては、上述したように、融点が221℃と高
いため作業温度は240〜250℃となり、電子部品の熱損傷
の危険性がある。また、このSn-Ag系はんだは、従来のS
n-Pb共晶はんだより機械的強度は優れているが、ヌレ性
に関してはSn-Pb共晶はんだより劣るという問題があっ
た。
On the other hand, in the above-mentioned lead-free solder, Sn-A
As described above, since the melting point of g solder is as high as 221 ° C., the working temperature is 240 to 250 ° C., and there is a risk of heat damage to electronic components. In addition, this Sn-Ag-based solder is
Although the mechanical strength is superior to the n-Pb eutectic solder, there is a problem that the wetting property is inferior to the Sn-Pb eutectic solder.

【0012】そこで、本発明は、上記事情に鑑みて成さ
れたものであり、その目的は、従来の生産条件を大きく
変更することなく、環境に悪影響を及ぼす惧れのある鉛
等の金属を用いることを回避しつつ、接続部の信頼性、
はんだ付け作業における作業性を確保することのできる
はんだペースト及びこれを用いた電子回路装置を提供す
ることにある。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to remove metals such as lead which may adversely affect the environment without greatly changing conventional production conditions. The reliability of the connection,
An object of the present invention is to provide a solder paste capable of securing workability in a soldering operation and an electronic circuit device using the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願請求項1に係る発明は、はんだ材をフラックス
に混合してなるはんだペーストであって、前記はんだ材
が、第1の合金を粉状にしてなる第1の粉状体と、前記
第1の合金の融点とは異なる融点の第2の合金を紛状に
してなる第2の粉状体とを配合してなり、前記第1の合
金がスズ(Sn)と銀(Ag)とを含み、前記第2の合
金がスズ(Sn)とビスマス(Bi)とを含むものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a solder paste obtained by mixing a solder material with a flux, wherein the solder material comprises a first alloy. And a second powdery material obtained by powdering a second alloy having a melting point different from the melting point of the first alloy. The first alloy contains tin (Sn) and silver (Ag), and the second alloy contains tin (Sn) and bismuth (Bi).

【0014】本願請求項2に係る発明は、請求項1に記
載のはんだペーストであって、前記第1の合金に含まれ
る銀の量が0.1〜5.0重量%であり、前記第2の合金に含
まれるビスマスの量が42〜58重量%であるとともに、前
記第1の粉状体が前記はんだ材に対して70〜80重量
%であり、前記第2の粉状体が前記はんだ材に対して2
0〜30重量%であるものである。
[0014] The invention according to claim 2 of the present application is the solder paste according to claim 1, wherein the amount of silver contained in the first alloy is 0.1 to 5.0% by weight, and The amount of bismuth contained is 42 to 58% by weight, the first powder is 70 to 80% by weight based on the solder material, and the second powder is based on the solder material. 2
0 to 30% by weight.

【0015】本願請求項3に係る発明は、請求項2に記
載のはんだペーストであって、前記第1の合金が、0.1
〜2.0重量%の銅(Cu)又は1.0〜2.0重量%のインジ
ューム(In)のいずれかを含有するものである。
The invention according to claim 3 of the present application is the solder paste according to claim 2, wherein the first alloy is 0.1%
It contains either -2.0% by weight of copper (Cu) or 1.0-2.0% by weight of indium (In).

【0016】このような本願請求項1乃至3に係るはん
だペーストによれば、このはんだペーストを電子部品等
の母材間に充填し、これを加熱することによりはんだ材
が溶融し、硬化することによって母材間を接合すること
ができる。
According to the solder paste according to the first to third aspects of the present invention, the solder paste is filled between base materials such as electronic parts and heated to melt and harden the solder material. Thereby, the base materials can be joined.

【0017】特に、はんだ材が溶融する際、第1若しく
は第2の粉状体のうち融点の低い一方の粉状体の合金が
先に溶融し、この溶融した合金が、遅れて溶融が開始さ
れ半溶融の状態にある他の粉状体の合金に接触すること
によって他の粉状体の融点を低下させる。本発明のはん
だペーストではこのような作用を利用し、異なる融点の
粉状体を適宜配合することによってはんだ材の融点を調
節することができる。
In particular, when the solder material is melted, the alloy of one of the first or second powder materials having a lower melting point is melted first, and the melted alloy starts to be melted later. The melting point of the other powder is lowered by contact with the alloy of the other powder in the semi-molten state. In the solder paste of the present invention, the melting point of the solder material can be adjusted by appropriately mixing powders having different melting points by utilizing such an action.

【0018】また、このような作用は、Sn-Ag系の合金
とSn-Bi系の合金とを配合することによって、若しくは
これらの合金にさらにCuやInを含有させることによって
も得られるため、環境を害する惧れのある鉛等の金属を
用いることなく、作業性を向上しつつ、信頼性の高い接
合を行うことができる。
Further, such an effect can be obtained by blending a Sn-Ag alloy with a Sn-Bi alloy or by further adding Cu or In to these alloys. It is possible to perform highly reliable bonding while improving workability without using metals such as lead which may harm the environment.

【0019】このとき、Cuを添加した場合には、はんだ
のクリープ特性の改善を図ることができ、一方、Inを添
加した場合にはウイスカーの制御作用を期待することが
できる。
At this time, when Cu is added, the creep characteristics of the solder can be improved, while when In is added, the whisker control action can be expected.

【0020】さらに、これらのはんだペーストによれ
ば、鉛を含む従来のはんだと同様のヌレ性及び機械的強
度を確保できるとともに、作業温度も従来と等しく設定
することができるため、既存の設備や生産条件を大きく
変更する必要がない。
Further, according to these solder pastes, the same wetting property and mechanical strength as those of the conventional solder containing lead can be ensured, and the working temperature can be set equal to the conventional solder. There is no need to significantly change production conditions.

【0021】本願請求項4に係る発明は、請求項1乃至
3に記載のはんだペーストを用いて電子部品を接続して
なるものである。
According to a fourth aspect of the present invention, an electronic component is connected using the solder paste according to the first to third aspects.

【0022】このような本願請求項4に係るはんだペー
ストを用いた電子回路装置によれば、有害な金属を用い
る必要がないため、かかる電子回路装置の製造・使用・
廃棄等において環境に悪影響を及ぼす惧れがない。
According to the electronic circuit device using the solder paste according to the fourth aspect of the present invention, it is not necessary to use a harmful metal.
There is no fear that the environment will be adversely affected by disposal.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】第1の実施形態 以下に、本発明の好適な第1の実施形態について詳細に
説明する。図1は、本実施形態に係るはんだペーストを
示すものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First Embodiment A preferred first embodiment of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 shows a solder paste according to the present embodiment.

【0024】はんだペースト10は、はんだ材をフラッ
クス3に混合してなるものであり、同図においては、こ
のはんだペースト10が、基板等の母材4上に転写成形
等によって印刷された状態を示している。
The solder paste 10 is obtained by mixing a solder material with the flux 3. FIG. 2 shows a state in which the solder paste 10 is printed on a base material 4 such as a substrate by transfer molding or the like. Is shown.

【0025】そして特に、本実施形態において、かかる
はんだ材は、第1の合金を粉状にしてなる第1の粉状体
1と、第1の合金の融点とは異なる融点の第2の合金を
紛状にしてなる第2の粉状体2とを配合してなるもので
ある。
In particular, in the present embodiment, such a solder material comprises a first powder 1 made of a powder of the first alloy and a second alloy 1 having a melting point different from the melting point of the first alloy. Is mixed with the second powder 2 made into a powder.

【0026】これらの第1、第2の粉状体1、2は、例
えば、溶融した状態の合金を不活性雰囲気の粉末製造装
置の中において噴霧する方法により、さらには噴霧した
ものに高圧ガスを吹き付ける方法等により形成すること
ができる。
These first and second powders 1 and 2 are sprayed by, for example, a method in which a molten alloy is sprayed in a powder production apparatus in an inert atmosphere. Can be formed by a method of spraying.

【0027】そして、本実施形態では、第1の粉状体1
としてスズ(Sn)と銀(Ag)とを含むSn-Ag系合金
を用い、第2の粉状体2としてスズ(Sn)とビスマス
(Bi)とを含むSn-Bi系合金を用いる。
In this embodiment, the first powder 1
Used is an Sn-Ag-based alloy containing tin (Sn) and silver (Ag), and the second powder 2 is an Sn-Bi-based alloy containing tin (Sn) and bismuth (Bi).

【0028】これらの合金の2元状態は、従来のものと
同様である(図6参照)。すなわち、Sn-Bi系合金にあ
っては、Biの含有量が57重量%前後にあるときに共晶
点Eが生じ、その温度は138.5℃となる。一方、Sn-Ag系
合金にあっては、Agの含有量が3.5重量%前後にあると
きに共晶点Eが生じ、その温度は221℃となる。
The binary state of these alloys is the same as the conventional one (see FIG. 6). That is, in the Sn-Bi alloy, the eutectic point E occurs when the Bi content is around 57% by weight, and its temperature is 138.5 ° C. On the other hand, in the Sn-Ag alloy, the eutectic point E occurs when the Ag content is around 3.5% by weight, and the temperature is 221 ° C.

【0029】なお、上記フラックス3は、一般に、合金
の表面にある酸化膜と反応してこれを活性化させ、この
酸化膜を除去する作用を有するものであり、従来より用
いられているものを使用することができる。具体的には
松ヤニ、活性剤、増粘剤、チクソ剤を添加混練りしてペ
ースト状としたものを用いる。
The flux 3 generally has a function of reacting with an oxide film on the surface of the alloy to activate the oxide film and remove the oxide film. Can be used. Specifically, a paste obtained by adding and kneading pine tar, an activator, a thickener, and a thixotropic agent is used.

【0030】次いで、このようなはんだペースト10の
作用について説明する。図2は、図1中のAで示す部分
を拡大して示すものであり、同図(a)は、はんだペー
スト10の加熱前の状態を示すものである。この同図
(a)では、粉状体1、粉状体2の表面には酸化膜が形
成された状態にある。
Next, the operation of the solder paste 10 will be described. FIG. 2 is an enlarged view of a portion indicated by A in FIG. 1, and FIG. 2A shows a state before the solder paste 10 is heated. In FIG. 1A, an oxide film is formed on the surfaces of the powder 1 and the powder 2.

【0031】同図(b)は、はんだペースト10をリフ
ロー炉中において加熱を開始した後の状態を示すもので
ある。リフロー炉中の温度が上昇し138℃に達すると、
先に融点の低い粉状体2が溶融し液体に変化し始める。
一方、粉状体1ではフラックスの作用により粉状体2の
表面にある酸化膜が活性化され除去され始める。
FIG. 3B shows a state after the solder paste 10 has been heated in a reflow furnace. When the temperature in the reflow furnace rises and reaches 138 ° C,
First, the powdery substance 2 having a low melting point starts to melt and change to a liquid.
On the other hand, in the powder 1, the oxide film on the surface of the powder 2 is activated by the action of the flux and starts to be removed.

【0032】このとき、同図(c)に示すように、溶融
した第2の粉状体は、表面が活性化された第1の粉状体
と接触し融合する。これによって、Sn-Ag系合金にBiを
添加した3元無鉛合金が部分的に形成されることとな
り、第1の粉状体の液相温度が降下し、本来の融点であ
る221℃になるのを待たずに第1の粉状体が液化し始め
る。
At this time, as shown in FIG. 4C, the molten second powder contacts and fuses with the first powder whose surface is activated. As a result, a ternary lead-free alloy in which Bi is added to the Sn-Ag alloy is partially formed, and the liquidus temperature of the first powder drops to 221 ° C., which is the original melting point. The first powder starts to liquefy without waiting.

【0033】このように、これら異なる融点の粉状体
1、2を適宜配合することによって、はんだ材の融点を
調節することができ、適度な温度においてはんだ材を溶
融させることによって好適な作業性を得ることができ
る。なお、第1、第2の粉状体の好適な配合量について
は、後述する実施例において詳述する。
As described above, by appropriately mixing the powders 1 and 2 having different melting points, the melting point of the solder material can be adjusted, and the workability can be improved by melting the solder material at an appropriate temperature. Can be obtained. The preferred blending amounts of the first and second powders will be described in detail in Examples described later.

【0034】第2の実施形態 本実施形態では、前述した、第1の合金として、Sn-Ag
系合金に0.1〜2.0重量%の銅(Cu)又は1.0〜2.0重量
%のインジューム(In)のいずれかを含有させたもの
を用いる。
Second Embodiment In this embodiment, Sn-Ag is used as the first alloy.
An alloy containing 0.1 to 2.0% by weight of copper (Cu) or 1.0 to 2.0% by weight of indium (In) is used.

【0035】このような第2の実施形態に係るはんだペ
ーストによれば、上述した作用により先に第2の粉状体
が溶融して第2の粉状体と融合した際、Sn-Ag系合金にB
iを添加したものに、さらにCu若しくはInを添加した合
金が部分的に生じることとなり、より確実に融点の調節
を行うことができ、より好適な作業性を得ることができ
る。
According to the solder paste according to the second embodiment, when the second powder is first melted and fused with the second powder by the above-described operation, the Sn-Ag-based B on alloy
An alloy in which Cu or In is further added partially to the alloy to which i is added, whereby the melting point can be more reliably adjusted, and more suitable workability can be obtained.

【0036】特に、Cuを添加した場合には、はんだのク
リープ特性の改善を図ることができ、一方、Inを添加し
た場合には針状の結晶が生じるいわゆるウイスカーの制
御作用を期待することができる。
In particular, when Cu is added, the creep characteristics of the solder can be improved. On the other hand, when In is added, a so-called whisker controlling action that produces needle-like crystals is expected. it can.

【0037】第3の実施形態 本実施形態では、上記第1、第2の実施形態に用いたは
んだペーストを使用して電子部品を接続して電子回路装
置を構成する。図3は、かかる電子回路装置50a若し
くは50bの外観を示すものである。
Third Embodiment In this embodiment, an electronic circuit device is constructed by connecting electronic components using the solder paste used in the first and second embodiments. FIG. 3 shows the appearance of the electronic circuit device 50a or 50b.

【0038】すなわち、同図(a)及び(b)におい
て、はんだペーストをスクリーン等を用いてプリント基
板51若しくは58のはんだ付け用の銅パターン上に塗
布し、この上に接続する電子部品52、54、56若し
くは59を配置してチッ素雰囲気中において、例えば22
0℃で加熱溶融させることによって、これらの電子部品
の接合部53、55、57若しくは60をプリント基板
51若しくは58上に接合する。
That is, in FIGS. 6A and 6B, a solder paste is applied on a copper pattern for soldering of a printed circuit board 51 or 58 using a screen or the like, and an electronic component 52 to be connected thereon is applied. In a nitrogen atmosphere, for example, 22
By heating and melting at 0 ° C., the joints 53, 55, 57 or 60 of these electronic components are joined on the printed circuit board 51 or 58.

【0039】このようなはんだペーストを用いた電子回
路装置50a若しくは50bによれば、有害な金属であ
る鉛等を用いる必要がないため、電子回路装置50a、
50bの製造・使用・廃棄において環境に悪影響を及ぼ
す惧れがない。
According to the electronic circuit device 50a or 50b using such a solder paste, it is not necessary to use harmful metal such as lead.
There is no fear that the production, use, and disposal of 50b will adversely affect the environment.

【0040】[0040]

【実施例】以下に、本発明に係るはんだペーストの実施
例について説明する。
EXAMPLES Examples of the solder paste according to the present invention will be described below.

【0041】《試験条件》本実施例では、本発明におけ
る第1の粉状体としてSn-Ag系粉末合金を用い、第2の
粉状体としてSn-Bi系粉末合金を用い、これらの混合比
率によるリフロー温度とはんだ溶融性との関係について
の試験を行った。図4は、かかる試験の結果をまとめた
ものである。
<< Test Conditions >> In this example, an Sn-Ag powder alloy was used as the first powder in the present invention, and a Sn-Bi powder alloy was used as the second powder, and a mixture thereof was used. A test was performed on the relationship between the reflow temperature and the solder meltability according to the ratio. FIG. 4 summarizes the results of such a test.

【0042】本試験において、Sn-Ag系粉末合金として
はSnが96.5重量%、Agが3.5重量%とし、Sn-Bi系粉末合
金としては、Snが42重量%、Biが58重量%とした。
In this test, the Sn-Ag type powder alloy was composed of 96.5% by weight of Sn and 3.5% by weight of Ag, and the Sn-Bi type powdery alloy was composed of 42% by weight of Sn and 58% by weight of Bi. .

【0043】そして、本試験では、これらの粉末合金の
混合比率を20%刻みで変化させ、各混合比率におけるは
んだの溶融性、ボール発生、ヌレ性について調べ、さら
に各ケースについて、リフローピーク温度を220℃、210
℃、200℃及び190℃と変化させて、リフローピーク温度
の影響を調べた。
In this test, the mixing ratio of these powdered alloys was changed in steps of 20%, and the meltability, ball generation and wettability of the solder at each mixing ratio were examined. 220 ° C, 210
C., 200.degree. C. and 190.degree. C., and the influence of the reflow peak temperature was examined.

【0044】また、本実施例に係るはんだペーストを加
熱して得られた3元合金、すなわちSn-Ag系粉末合金にB
iを添加した合金に関し、溶融後の合金組成及びその融
点との関係を調べるとともに、かかる3元合金における
Biの添加量と引張強度及び伸び率との関係について試験
した。
The ternary alloy obtained by heating the solder paste according to this embodiment, that is, Sn-Ag-based powder alloy
Regarding the alloy to which i was added, the relationship between the alloy composition after melting and the melting point was examined.
The relationship between the amount of Bi added and the tensile strength and elongation was tested.

【0045】《試験結果》先ず、リフロー温度とはんだ
の溶融性等との関係について説明する。図4は、リフロ
ー温度と、はんだの溶融性、ボール発生及びヌレ性との
関係を示すものである。
<< Test Results >> First, the relationship between the reflow temperature and the melting property of the solder will be described. FIG. 4 shows the relationship between the reflow temperature and the meltability, ball generation and wetting of the solder.

【0046】同図によれば、図中斜線で表した範囲にお
いて比較的良好なはんだ溶融性等を得ることができる。
特に、リフローピーク温度が210℃、220℃の範囲におい
ては、Sn-Ag系粉末合金が70%〜80%のときに、溶融
性、ボール発生、ヌレ性いずれにおいても良好な結果を
得ることができる。
According to the figure, relatively good solder meltability and the like can be obtained in the range indicated by oblique lines in the figure.
In particular, when the reflow peak temperature is in the range of 210 ° C. and 220 ° C., when the Sn-Ag-based powder alloy is 70% to 80%, good results can be obtained in all of the meltability, ball generation, and wetting. it can.

【0047】また、Sn-Ag系粉末合金が70%のときに
は、リフローピーク温度が200℃であっても、溶融性、
ボール発生、ヌレ性いずれにおいても良好な結果を得る
ことができる。
Further, when the Sn-Ag type powder alloy is 70%, even if the reflow peak temperature is 200 ° C., the melting property and
Good results can be obtained in both ball generation and wetting.

【0048】なお、合金混合比率がSn-Ag系粉末合金60
%では、リフローピーク温度が200℃〜220℃の範囲にお
いて、若干のボール発生が認められるが、溶融性、ヌレ
性に関しては良好な結果が得られた。また、Sn-Ag系粉
末合金が90%の場合であっても、リフローピーク温度が
220℃のときは、溶融性、ボール発生、ヌレ性のいずれ
においても良好な結果を得ることができる。
It should be noted that the alloy mixture ratio is Sn-Ag based powder alloy 60
%, Some ball generation was observed when the reflow peak temperature was in the range of 200 ° C. to 220 ° C., but good results were obtained with respect to meltability and wettability. Even when the Sn-Ag powder alloy is 90%, the reflow peak temperature is
At 220 ° C., good results can be obtained in all of the meltability, ball generation, and wetting properties.

【0049】次に、溶融後の合金組成に関する試験結果
について説明する。表1は、Sn-Ag系粉末合金とSn-Bi系
粉末合金との混合比率と、溶融後合金組成及びその融点
との関係を表すものである。
Next, test results on the alloy composition after melting will be described. Table 1 shows the relationship between the mixing ratio of the Sn-Ag-based powder alloy and the Sn-Bi-based powder alloy, the composition of the alloy after melting, and its melting point.

【0050】[0050]

【表1】 同表からも判るように、溶融後においてはSn、Ag、Biを
含む3元合金が生成されている。そして、同表におい
て、Sn-Ag系合金の混合比率が60〜80%の範囲について
表しているが、この範囲では溶融後の合金組成はBiが1
1.6〜23.2%となる。また、この範囲ではいずれの場合
も固相融点が138℃となり、液相融点が200℃〜209℃と
なり、良好な作業温度を確保することが可能である。
[Table 1] As can be seen from the table, after melting, a ternary alloy containing Sn, Ag, and Bi is generated. In the same table, the mixing ratio of the Sn-Ag alloy is shown in the range of 60 to 80%. In this range, the alloy composition after melting is Bi of 1%.
1.6 to 23.2%. In this range, the solid phase melting point is 138 ° C. and the liquid phase melting point is 200 ° C. to 209 ° C. in any case, so that a good working temperature can be secured.

【0051】図5は、本実施例に係るSn-Ag系粉末合金
にBiを添加したときの、Biの添加量と、合金の引張強度
及び伸び率の関係を示すものである。
FIG. 5 shows the relationship between the amount of added Bi and the tensile strength and elongation of the alloy when Bi is added to the Sn—Ag based powder alloy according to the present embodiment.

【0052】Sn-Ag系合金の混合比率が70%であるとき
は、表1の結果より、溶融後の合金組成においてBiが1
7.4%となるが、この値に基づいて図5(a)を参照す
ると、このBi添加量17.4%のときの引張強度は約110MPa
以上となり、良好な引張強度の範囲に含まれていること
が判る。また、同図(b)を参照すると、このBi添加量
17.4%のときの3元合金の伸び率は約15%となり適度な
靭性が得られることが判る。
When the mixture ratio of the Sn—Ag alloy is 70%, the results in Table 1 show that Bi is 1 in the alloy composition after melting.
Although it is 7.4%, referring to FIG. 5A based on this value, the tensile strength when this Bi addition amount is 17.4% is about 110 MPa.
As described above, it can be seen that it is included in the range of good tensile strength. In addition, referring to FIG.
The elongation percentage of the ternary alloy at 17.4% is about 15%, which indicates that appropriate toughness can be obtained.

【0053】以上の試験結果により、Sn-Ag系粉末合金
とSn-Bi系粉末合金との最も最適な混合比率はSn-Ag系合
金が70〜80%、Sn-Bi系合金が20〜30%の範囲であり、
そのときのリフローピーク温度は200℃〜220℃であるこ
とが判った。
From the above test results, the most optimal mixing ratio of the Sn-Ag-based powder alloy and the Sn-Bi-based powder alloy is 70-80% for the Sn-Ag-based alloy and 20-30% for the Sn-Bi-based alloy. % Range,
The reflow peak temperature at that time was found to be 200 ° C to 220 ° C.

【0054】なお、220℃ではんだ付け作業を行う場合
であって、温度バラツキが生じるときには、Sn-Ag系合
金を90%以上混合する際には注意を要する。また、Sn-B
i系合金を40〜20%混合した組成では、溶融後のBiの混
合量が20〜10%となるため、高温クリープ特性に対する
注意を要するが、接合強度及びヒートサイクル性では従
来のSn-Bi-Pb系合金より良好であるといえる。
In the case where the soldering operation is performed at 220 ° C. and there is a temperature variation, care must be taken when mixing the Sn-Ag-based alloy by 90% or more. Also, Sn-B
In a composition in which the i-based alloy is mixed at 40 to 20%, the mixing amount of Bi after melting is 20 to 10%, so attention must be paid to the high-temperature creep characteristics. However, the conventional Sn-Bi It can be said that it is better than -Pb alloy.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のはんだペ
ースト及びこれを用いた電子回路装置によれば、従来の
生産条件を大きく変更することなく、環境に悪影響を及
ぼす惧れのある鉛等の金属を用いることを回避しつつ、
接続部の信頼性、はんだ付け作業における作業性を確保
することができる。
As described above, according to the solder paste of the present invention and the electronic circuit device using the same, lead or the like which may adversely affect the environment without greatly changing the conventional production conditions. While avoiding the use of metal
The reliability of the connection portion and the workability in the soldering operation can be ensured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係るはんだペースト
を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a view schematically showing a solder paste according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中のAで表した範囲を拡大して示すもので
あり、本実施形態における第1、第2の粉状体を模式的
に示すものである。
FIG. 2 is an enlarged view of a range indicated by A in FIG. 1 and schematically shows first and second powder bodies in the present embodiment.

【図3】本発明の第3の実施形態で用いられる電子回路
装置の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of an electronic circuit device used in a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例における試験結果を示す図表で
あり、リフロー温度とはんだ溶融性等との関係を示すも
のである。
FIG. 4 is a table showing test results in Examples of the present invention, and shows a relationship between a reflow temperature, a solder melting property, and the like.

【図5】本発明の実施例における試験結果を表すグラフ
であり、Sn-Ag系合金へのBiの添加量と引張強度若しく
は伸び率との関係を示すものである。
FIG. 5 is a graph showing test results in Examples of the present invention, and shows the relationship between the amount of Bi added to a Sn—Ag alloy and tensile strength or elongation.

【図6】従来の無鉛はんだの2元状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a binary state of a conventional lead-free solder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の粉状体(Sn-Ag系粉末合金) 2 第2の粉状体(Sn-Bi系粉末合金) 3 フラックス 10 はんだペースト 50a、50b 電子回路装置 52、54、57、59 電子部品 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st powder (Sn-Ag type powder alloy) 2 2nd powder (Sn-Bi type powder alloy) 3 Flux 10 Solder paste 50a, 50b Electronic circuit device 52, 54, 57, 59 Electronic components

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 はんだ材をフラックスに混合してなるは
んだペーストであって、前記はんだ材が、第1の合金を
粉状にしてなる第1の粉状体と、前記第1の合金の融点
とは異なる融点の第2の合金を紛状にしてなる第2の粉
状体とを配合してなり、前記第1の合金がスズ(Sn)
と銀(Ag)とを含み、前記第2の合金がスズ(Sn)
とビスマス(Bi)とを含むことを特徴とするはんだペ
ースト。
1. A solder paste obtained by mixing a solder material with a flux, wherein the solder material comprises a first powdery material obtained by powdering a first alloy, and a melting point of the first alloy. And a second powder made of a powder of a second alloy having a melting point different from that of the first alloy, wherein the first alloy is tin (Sn).
And silver (Ag), and the second alloy is tin (Sn).
And a bismuth (Bi).
【請求項2】 請求項1に記載のはんだペーストであっ
て、前記第1の合金に含まれる銀の量が0.1〜5.0重量%
であり、前記第2の合金に含まれるビスマスの量が42〜
58重量%であるとともに、前記第1の粉状体が前記はん
だ材に対して70〜80重量%であり、前記第2の粉状
体が前記はんだ材に対して20〜30重量%であること
を特徴とするはんだペースト。
2. The solder paste according to claim 1, wherein the amount of silver contained in the first alloy is 0.1 to 5.0% by weight.
And the amount of bismuth contained in the second alloy is 42 to
58% by weight, the first powder is 70 to 80% by weight based on the solder material, and the second powder is 20 to 30% by weight based on the solder material. A solder paste, characterized in that:
【請求項3】 請求項2に記載のはんだペーストであっ
て、前記第1の合金が、0.1〜2.0重量%の銅(Cu)又
は1.0〜2.0重量%のインジューム(In)のいずれかを
含有することを特徴とするはんだペースト。
3. The solder paste according to claim 2, wherein the first alloy comprises 0.1-2.0% by weight of copper (Cu) or 1.0-2.0% by weight of indium (In). Solder paste characterized by containing.
【請求項4】 請求項1乃至3に記載のはんだペースト
を用いて電子部品を接続してなることを特徴とする電子
回路装置。
4. An electronic circuit device comprising an electronic component connected by using the solder paste according to claim 1.
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