JPS61219494A - Flux used for solder joining - Google Patents

Flux used for solder joining

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JPS61219494A
JPS61219494A JP5945685A JP5945685A JPS61219494A JP S61219494 A JPS61219494 A JP S61219494A JP 5945685 A JP5945685 A JP 5945685A JP 5945685 A JP5945685 A JP 5945685A JP S61219494 A JPS61219494 A JP S61219494A
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JP
Japan
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silver
flux
solder
organic
weight
Prior art date
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Pending
Application number
JP5945685A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyo Kagami
英世 加賀見
Hiroshi Endo
博 遠藤
Tatsuo Nomaki
野牧 辰夫
Eiji Jimi
自見 栄二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPS61219494A publication Critical patent/JPS61219494A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent the characteristics of electronic parts from deterioration by forming a flux by using an inorganic or organic flux base-material and silver or silver compound. CONSTITUTION:A solder for joining is formed by mixing a 0.2-0.5wt% silver or silver compound, expressed in terms of silver, into an organic material or an inorganic material consisting of ammonium chloride and zinc chloride, etc. Leads 4, 5 made of copper are connected to a silicon element 1 through solder layers 2, 3, after coating said flux on the element 1. Successively, this intermediate product is coated with a resin sealing layer, after washing its surface, to obtain a button-type electronic part. An ionized halogen on the surface of a material to be joined, is fixed by a silver component contained in the flux, as a silver halide. Accordingly, the characteristics of a finished electronic part is prevented from deterioration.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、はんだ接合用フラックスに関し、更に詳しく
は、とくに、電子部品のはんだ接合に使用されるフラッ
クスでちって、ハロゲンなどの妨害イオンの移動による
接合後の電子部品の特性劣化を有効に防止しうるはんだ
接合用フラックスに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a flux for soldering, and more particularly, to a flux used for soldering electronic components, it is used to prevent the movement of interfering ions such as halogens. The present invention relates to a solder bonding flux that can effectively prevent characteristic deterioration of electronic components after bonding.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

はんだ接合は、電子部品の電路を形成するだめの接合技
術として欠くことのできないものである。
Soldering is an indispensable bonding technique for forming electrical circuits in electronic components.

そして、このはんだ接合を行なう場合、はんだの接合性
を向上させる目的でフラックスを使用することが一般的
である。
When performing this solder bonding, flux is generally used for the purpose of improving the solder bonding properties.

かかるフラックスは、有機系材料よりなるものと、無機
系材料よりなるものとに大別される。有機系材料よりな
るものは1〜5重量係のロジン又はレジン、および溶剤
と活性剤から構成され、一方、無機系材料よりなるもの
は、例えば塩化亜鉛と水とから構成されているが、いず
れの場合も、ハロゲンが活性剤として作用し、接合を容
易にしている。尚、一般に無機系のものの方が有機系の
ものに比べてハロケゞン濃度が高いため、接合しにくい
材料に用いてとくに好適である。
Such fluxes are roughly divided into those made of organic materials and those made of inorganic materials. Those made of organic materials are composed of 1 to 5 weight percent rosin or resin, and a solvent and an activator, while those made of inorganic materials are composed of, for example, zinc chloride and water. In this case, the halogen also acts as an activator and facilitates bonding. In general, inorganic materials have a higher concentration of halocene than organic materials, so they are particularly suitable for use with materials that are difficult to bond.

ところが、上記したようなフラックスを使用して電子部
品の例えば電路などのはんだ接合を行なうと、接合後に
フラックス中のハロゲンがイオン化して移動することか
ら得られた電子部品の電気的特性が劣化するなどの問題
が生じている。そのため、従来は、電子部品のはんだ接
合にはノ・ロダン濃度の低い有機系フラックスが主とし
て使用されているが、この場合は、とくに接合しにくい
材料を接合する際に接合不良等の問題が不可避的に発生
する。
However, when the above-mentioned flux is used to solder join electronic components, such as electrical circuits, the halogens in the flux ionize and move after joining, resulting in deterioration of the electrical characteristics of the resulting electronic components. Problems such as this are occurring. For this reason, conventionally, organic fluxes with low concentrations of NO-Rhodan have been mainly used for soldering electronic components, but in this case, problems such as poor bonding are unavoidable, especially when bonding materials that are difficult to bond. occurs.

一方、上記のようなフラックス中のノ・ロダンから引き
起こされる問題が生じかかったとしても、被接合部材の
表面には大気中のノ・ロダンが付着していることはよく
知られた事実であシ、このようなハロケ゛ンもまた、は
んだ接合後、各種のプロセスにおいて、大気中で加熱お
よび加湿されイオン化することによシ、上記したよりな
問題、すなわち、電路のリークやアルミニウム配綜材等
の腐食を引き起こす原因となる。
On the other hand, even if the above-mentioned problem caused by rodan in the flux is about to occur, it is a well-known fact that rodan in the atmosphere is attached to the surfaces of the parts to be joined. However, after soldering, such halo can also be heated and humidified in the atmosphere and ionized in various processes, resulting in more problems such as electrical circuit leakage and aluminum helding materials. May cause corrosion.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、従来のかかる問題を解消し、とくに、電子部
品のはんだ接合の際に使用するフラックスでちって、無
機系材料あるいは有機系材料を問わず、接合後にフラッ
クス中、もしくは被接合部材に不可避的に残置したノ・
ロダンイオンの移動による電子部品の特性劣化を生せし
めることのないはんだ接合用フラックスの提供を目的と
する。
The present invention solves such conventional problems, and in particular, the flux used for soldering electronic components, regardless of whether it is an inorganic material or an organic material, can be used in the flux or the parts to be joined after joining. The things that were left behind unavoidably
The purpose of the present invention is to provide a flux for soldering that does not cause deterioration of characteristics of electronic components due to the movement of Rodan ions.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重
ねた結果、フラックス中に予め銀を所定量添加しておけ
ば、はんだ接合時にフラックス中もしくは被接合物表面
のイオン化したノ・ロダンを溶解度の小さいノ・ロダン
化銀として固定しうるとの着想の下に、種々検討を重ね
、その効果を実際に確認して本発明を完成するに到った
As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have found that if a predetermined amount of silver is added to the flux in advance, the ionized metal particles in the flux or on the surface of the objects to be joined can be removed during soldering. Based on the idea that silver rhodanide can be fixed with low solubility, various studies were carried out, and the present invention was completed after actually confirming the effect.

すなわち、本発明のはんだ接合用フラックスは、有機系
または無機系材料よりなるフラックス基材および銀もし
くは銀化合物よりなることを特徴とする。
That is, the solder bonding flux of the present invention is characterized by comprising a flux base material made of an organic or inorganic material and silver or a silver compound.

本発明のはんだ接合用フラックスにおいて、フラックス
基材としては一般的に知られている無機系および有機系
材料何れのフラックスを使用してもよく、その成分組成
はとくに限定されるものではない。
In the solder bonding flux of the present invention, any commonly known inorganic or organic flux may be used as the flux base material, and the component composition thereof is not particularly limited.

かかるフラックス基材に含有せしめられる銀もしくは銀
化合物の量は、何ら制限を受けないが、とくに、フラッ
クス基材と銀もしくは銀化合物との総量に対して銀の重
量で0.2〜0.5重量%となるように設定されること
が好ましい。銀の含有量が0.2重量%未満である場合
には、はんだ接合時にハロゲンイオンと反応する銀量が
不足してハロゲンイオンを充分に固定化することができ
ない。
The amount of silver or silver compound contained in such a flux base material is not subject to any restrictions, but in particular, the amount of silver based on the total amount of the flux base material and silver or silver compound is 0.2 to 0.5 by weight. It is preferable to set the amount to be % by weight. If the silver content is less than 0.2% by weight, the amount of silver that reacts with halogen ions during soldering is insufficient, making it impossible to sufficiently fix halogen ions.

一方、0.5重量%を超えるとハロゲンイオンの固定化
は充分に行なわれるものの反応後に余剰の銀が残留する
という不都合が生じる。とくに好ましい銀の含有量は0
.3〜0.4重量%である。
On the other hand, if the amount exceeds 0.5% by weight, halogen ions may be sufficiently immobilized, but there will be a disadvantage that excess silver will remain after the reaction. Particularly preferable silver content is 0
.. It is 3 to 0.4% by weight.

上記した本発明のはんだ接合用フラックスは次のように
して容易に製造することができる。すなわち、上記した
ような一般に使用されている有機系又は無機系材料より
なるフラックス基材に銀もしくは銀化合物を上記した配
合量で添加混合せしめればよい。使用する銀化合物とし
ては、酸化銀、炭酸銀などがあげられ、これらの化合物
はあくまでも銀の含有量が上記した範囲の値となるよう
にその使用量が決定される。尚、使用するフラックス基
材が活性度の高いものである場合は銀が、一方、フラッ
クス基材の活性度が比較的低い場合は酸化銀などの銀化
合物がそれぞれ適している。これは、フラックス基材に
銀を配合した際に逸機な反応を抑えるためである。
The solder bonding flux of the present invention described above can be easily manufactured as follows. That is, silver or a silver compound may be added and mixed in the above-mentioned amount to a flux base material made of a generally used organic or inorganic material as described above. Examples of the silver compound used include silver oxide and silver carbonate, and the amount of these compounds to be used is determined so that the silver content falls within the above-mentioned range. Incidentally, if the flux base material to be used has a high degree of activity, silver is suitable, whereas if the flux base material used has a relatively low degree of activity, a silver compound such as silver oxide is suitable. This is to suppress unexpected reactions when silver is blended into the flux base material.

更に、はんだ材料自体に」−記の配合量、すなわち、0
.2〜0.5重量%の範囲で銀を含有せしめ、銀を含有
していない従来のフラックスと併用しても本発明のはん
だ接合用フラックスを使用したのと同様の効果を得るこ
とができる。
Furthermore, the solder material itself contains the compounding amount of "-", that is, 0.
.. Even if it contains silver in the range of 2 to 0.5% by weight and is used in combination with a conventional flux that does not contain silver, the same effect as the solder bonding flux of the present invention can be obtained.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

実施例1 (1]  はんだ接合用フラックスの製造塩化亜鉛65
重量%、塩化アンモニウム3重量%、アルギン酸アンモ
ニウム1重量係、粒度325メツシユの銀粉末0.2重
量%ならびに水30.8重量係を混合することによシ本
発明のはんだ接合用フラックスを製造した。
Example 1 (1) Production of solder bonding flux Zinc chloride 65
The solder bonding flux of the present invention was produced by mixing 3 parts by weight of ammonium chloride, 1 part by weight of ammonium alginate, 0.2 parts by weight of silver powder having a particle size of 325 mesh, and 30.8 parts by weight of water. .

(2)電子部品における接合評価試験 第1図に示した如きボタン型ダイオードを製造した。す
なわち、拡散法によるPN接合形成後、両面にNi電極
(図示省略)が形成されているシリコン素子1の両電極
面上に、上記にょυ得られたフラックスをそれぞれ1町
塗布したのちはんだ層2および3を介して銅よりなるリ
ード4および5を接続した。はんだ層2および3として
は、Pb−1wt%Sn  のプリフォームはんだ(直
径3B。
(2) Junction evaluation test for electronic components A button-type diode as shown in FIG. 1 was manufactured. That is, after forming a PN junction by the diffusion method, one coat of the flux obtained above is applied on both electrode surfaces of the silicon element 1, which has Ni electrodes (not shown) formed on both sides, and then the solder layer 2 is applied. Leads 4 and 5 made of copper were connected through and 3. Solder layers 2 and 3 are Pb-1wt%Sn preform solder (diameter 3B).

厚さ0,2mx)を使用し、接合は水素炉内で行なった
。しかるのち、シリコン素子1をメサエンチし、表面を
洗浄したのち、シリコーンRTVよリナル保護層6およ
びエポキシ樹脂よりなる樹脂封止層7を順次形成するこ
とによりがタン型ダイオードを完成した。
The bonding was performed in a hydrogen furnace. Thereafter, the silicon element 1 was mesa-etched and the surface was cleaned, and then a silicone RTV, a linal protective layer 6, and a resin sealing layer 7 made of epoxy resin were sequentially formed to complete a tan-type diode.

更に、このがタン型ダイオードの高温逆バイアス特性を
測定した。すなわち温度175°C1逆バイアス電圧2
00■の条件下で、経過時間に対する逆電流値(工FL
)の変化を調べた。上記にょシ製造された製品10個の
平均値を測定し、得られた結果を第2図に破線で示した
。更に、この号?タン型ダイオードを上記の試験後に分
解して素子の塩素含有量を分析した結果、3μg/個で
あった。
Furthermore, we measured the high temperature reverse bias characteristics of this tan-type diode. That is, temperature 175°C1 reverse bias voltage2
Under the condition of 00■, the reverse current value (engineering FL
) changes were investigated. The average value of the 10 products manufactured above was measured, and the obtained results are shown in FIG. 2 by a broken line. Furthermore, this issue? After the above test, the tan type diode was disassembled and the chlorine content of the element was analyzed, and the result was 3 μg/piece.

実施例2 フラックスとして塩素濃度0.2重量−の市販ロノン系
フラックス(ガンマラックス;商品名、干住金属工業製
)に酸化銀を0.2重量%添加してよく混合したものを
使用したほかは上記実施例1と全く同様にしてボタン型
ダイオードを製造したのち、同じく高温逆バイアス特性
を測定した。宗占果を第2図に一点鎖線で示した。同、
素子の塩素含有量は4μg/個であった。
Example 2 As a flux, a commercially available ronone-based flux (Gammalux; trade name, manufactured by Hoshu Metal Industry Co., Ltd.) with a chlorine concentration of 0.2% by weight, to which 0.2% by weight of silver oxide was added and mixed well, was used. After manufacturing a button-type diode in exactly the same manner as in Example 1, high-temperature reverse bias characteristics were similarly measured. The fruit of the sojourn is shown in Figure 2 with a dash-dotted line. same,
The chlorine content of the element was 4 μg/piece.

比較例 フラックスを全く使用しなかったことを除いては、上記
実施例1と全く同様にしてがタン型ダイオードを製造し
たのち、高温逆バイアス特性を測定した。結果を第2図
に実線で示した。尚、素子の塩素含有量は0.3μg/
個 であった。
Comparative Example A tan diode was manufactured in exactly the same manner as in Example 1 above, except that no flux was used, and then its high temperature reverse bias characteristics were measured. The results are shown in Figure 2 as a solid line. In addition, the chlorine content of the element is 0.3μg/
It was individual.

参考例 実施例1で使用したけんだに0.5重量ヂの銀を添加し
て同じくプリフォームとしたものを使用し、かつ銀が添
加されていない塩化亜鉛フラックスを使用したことを除
いては、上記実施例1と同様にしてボタン型ダイオード
を製造したのち、高温逆バイアス特性を測定した。結果
を第2図に2点鎖線で示した。尚、素子の塩素含有量は
3μg/個であった。
Reference Example The same preform was used by adding 0.5 weight of silver to the same solder used in Example 1, except that a zinc chloride flux to which no silver was added was used. After manufacturing a button-type diode in the same manner as in Example 1 above, high-temperature reverse bias characteristics were measured. The results are shown in FIG. 2 by a two-dot chain line. Note that the chlorine content of the element was 3 μg/piece.

〔発゛明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明のはんだ接合用
フラックスを使用して電子部品の接合を行なった場合は
、フラックスを使用しない場合に比べて得られた素子の
電気的特性がはるかに優れていることが確認された(M
2図)。すなわち、得られた素子に含有されている塩素
量は本発明のフラックスを使用したものの方が、フラッ
クスを使用しないものよシはるかに多いが、逆に高温バ
イアス特性は飛躍的に向上するという事実から考えて、
本発明のはんだ接合用フラックス中に含有されている銀
が妨害イオンとなるハロダンを固定していることが実証
された。
[Effects of the invention] As is clear from the above explanation, when electronic parts are joined using the solder joining flux of the present invention, the resultant element is better than when no flux is used. It was confirmed that the electrical characteristics were far superior (M
Figure 2). In other words, the amount of chlorine contained in the obtained device using the flux of the present invention is much higher than that of the device not using the flux, but on the other hand, the high temperature bias characteristics are dramatically improved. Considering from
It has been demonstrated that the silver contained in the solder bonding flux of the present invention fixes halodane, which acts as an interfering ion.

更に、銀を含有するはんだと、銀を含有しないフラック
スとの組み合わせによっても上記と同様の効果が得られ
ることが確認された。
Furthermore, it was confirmed that the same effect as above can be obtained by combining a solder containing silver and a flux not containing silver.

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

M1図は本発明のはんだ接合用フラックスを使用して製
造されたがタン型ダイオ−15の断面図、M2図はがタ
ン型ダイオードの高温逆バイアス特性を示す図である。 1・・・シリコン素子、2.3・・・はんだ層、4,5
・・・リード。
Figure M1 is a sectional view of a tan diode 15 manufactured using the solder bonding flux of the present invention, and Figure M2 is a diagram showing the high temperature reverse bias characteristics of the tan diode. 1... Silicon element, 2.3... Solder layer, 4, 5
...Lead.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 有機系または無機系材料よりなるフラックス基材お
よび銀もしくは銀化合物よりなることを特徴とするはん
だ接合用フラックス。 2 該銀もしくは銀化合物の含有量が銀の重量にして全
体の0.2〜0.5重量%である特許請求の範囲第1項
記載のはんだ接合用フラックス。
[Scope of Claims] 1. A solder bonding flux characterized by comprising a flux base material made of an organic or inorganic material and silver or a silver compound. 2. The solder bonding flux according to claim 1, wherein the content of the silver or silver compound is 0.2 to 0.5% by weight of the total weight of silver.
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