KR19990028259A - 땜납 및 납땜에 의해 실장되는 전자 부품과 전자 회로 기판 - Google Patents

땜납 및 납땜에 의해 실장되는 전자 부품과 전자 회로 기판 Download PDF

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아츠시 야마구치
게니치로 스에츠구
데츠오 후쿠시마
아키오 후루사와
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모리시따요오이 찌
마쓰시따덴끼상교가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은, 습윤성을 개선함으로써 접합 강도를 향상시키고, 또한 땜납의 용융을 서서히 진행시킴으로써, 칩 박리가 발생되지 않도록 하는 데 있다. 또한, 이에 의해 고기능성 및 고신뢰성을 갖는 땜납 재료와, 전자 부품 및 전자 회로 기판을 제공하는 데 본 발명의 목적이 있다.
그리고, 이 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 표면에 금속 원소를 피복한다는 관점에서 땜납 주체 표면, 전자 부품의 리드 프레임 표면이나 전극 표면 및, 전자 회로 기판의 구리(Cu) 랜드 표면에 인듐(In) 혹은 비스무스(Bi)를 피복한다.

Description

땜납 및 납땜에 의해 실장되는 전자 부품과 전자 회로 기판
최근, 전자 회로 기판에 있어서의 표면 실장은, 전자 부품의 소형화나 협 피치화(the narrowing pitch) 등에 의해 고밀도화가 급속히 진행되고 있다. 예컨대, 도 14에 도시하는 바와 같이, 가로 1.0mm, 세로 0.5mm의 1005칩(EIAJ 규격)으로 대표되는 전자 부품의 소형화나, 리드선 사이가 0.3mm 피치인 QFP(Quad Flat Package)로 대표되는 협 피치화에 의해 고밀도화가 진행되고 있다. 그리고, 이에 수반하여, 실장시에 이용되는 땜납 재료의 고기능화 및 고신뢰성화가 필요해지고 있다.
또한 환경 문제의 측면에 있어서는, 주석과 납(Sn-Pb)의 합금에 의한 땜납 재료에 포함되어 있는 납의 사용 문제가 부상하고 있다. 즉, 땜납 재료로서 납이 사용된 전자 기기의 폐기물이 산성비를 맞게 되면, 유해 물질인 납이 대량으로 용출되어, 그 독성에 의한 환경 문제가 야기되는 것이다. 그리고, 그 때문에, 종래의 납을 포함하는 땜납 대신에 납을 함유하지 않는 새로운 땜납 재료(무연(lead-free) 땜납 재료)의 개발이 요청되고 있다.
이하, 종래의 땜납 재료의 일례에 대하여 설명한다.
도 l5는, 종래의 땜납 분말의 단면의 개요를 나타낸 것이며, 이 땜납 분말(21)과 플럭스(flux)를 고르게 섞은 크림 땜납(solder paste)이 표면 실장 기술에서 사용되고 있다. 그 금속 조성은 주석(Sn)과 납(Pb)의 공정 합금(a eutectic alloy)이며, 예컨대, 63Sn-37Pb(조성 비율은 중량%)에서는 183℃의 공정점(the eutectic point)을 갖는다.
다음에, 종래의 전자 부품 전극의 일례에 대하여 설명한다. 도 14는 종래의 표면 실장용 전자 부품을 도시한 도면이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 전자 부품의 전극 부분(22)의 표면은 주석(Sn) 도금, 또는 땜납(90Sn-l0Pb) 도금되어 있다.
또한, 종래의 전자 회로 기판의 랜드(land)는 표면을 피복하지 않은 구리(Cu), 또는 구리(Cu)의 표면을 금(Au) 도금한 것, 또는 땜납(90Sn-l0Pb) 도금이 이용되고 있다.
전자 회로 기판은, 이러한 전자 회로 기판의 랜드와 전자 부품의 전극부 혹은 리드 프레임을 땜납에 의해 접합하는 것이다.
그러나, 상기한 종래의 구성에서는, 땜납의 습윤성(wetability) 불량이나, 구리(Cu) 랜드(land)와 땜납 사이, 전자 부품의 전극 혹은 리드 프레임과 땜납 사이의 상호 확산층의 부족이나, 랜드와 땜납의 계면에 구리와 주석의 합금인 단단해서 깨지기 쉬운 금속간 화합물(brittle intermetalic compounds)의 생성으로 인한 접합 강도의 부족을 발생시킨다.
여기서, 땜납의 습윤성이란, 땜납을 녹였을 때 땜납이 퍼지는 상태를 나타내는 것이다.
또한, 주석(Sn)이 원인이 되는 휘스커(Whisker)의 발생에 의한 전자 회로의 단락, 구리(Cu) 랜드와 땜납 재료와의 선팽창 계수의 차이에 의한 크랙의 발생 등에 의해, 납땜부에서의 신뢰성에 있어 문제점을 갖고 있었다.
또한, 전자 회로의 고집적화와 함께, 전자 부품은 소형화 일변도로 되어, 공정점에 있어서의 땜납의 급격한 용융 및 습윤성의 부족에 의해 칩 박리(detachment)가 발생된다고 하는 문제점도 갖고 있었다.
여기서 칩 박리란, 도 5에 도시한 바와 같이, 전자 회로 기판(4) 상에 전자 부품(3)을 장착하여 납땜할 때에 전자 부품의 일부가 떨어져 나와 전자 부품이 견고히 실장될 수 없는 상태로서, 도통 불량을 초래한다. 특히, 상술한 소형의 전자 부품인 1005칩에 대해서는, 칩 박리가 현저히 나타났다. 이 때문에, 종래에는 전자 회로의 고집적화에 곤란을 초래하였다.
발명의 개시
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여, 습윤성을 개선함으로써 접합 강도를 향상시키고, 또한 땜납의 용융을 서서히 실행시킴으로써 칩 박리가 생기지 않도록 하는 데 있다. 그리고, 이에 의하여 고기능성 및 고신뢰성을 갖는 땜납 재료와, 전자 부품 및 전자 회로 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 납땜(soldering)에 이용되는 땜납(solder) 및, 납땜에 의해 실장되는 전자 부품, 전자 회로 기판에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 땜납 주체(主體)의 표면에 인듐(In)을 피복한 땜납 분말의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 땜납 분말의 용융 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 전자 부품을 실장한 전자 회로 기판을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서의 땜납 분말과, 인듐 합금 땜납과, 종래의 Sn-Pb 땜납의 용융 과정을 비교하여 도시한 도면이다.
도 5는 칩 박리 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 땜납의 접합 강도 실험 장치를 도시한 도면이다.
도 7은 땜납의 습윤 퍼짐률을 설명하는 도면이다.
도 8은 습윤 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 인듐을 피복한 땜납과, 인듐(In) 합금으로 이루어진 땜납의 접합 강도의 비교도이다.
도 10은 본 발명의 인듐을 피복한 땜납과, 인듐(In) 합금으로 이루어진 땜납의 습윤성의 비교도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 땜납 와이어(solder wire)를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예인, 리드 프레임 표면 및 전극부 표면을 피복한 전자 부품을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예인, 인듐(In)으로 구리(Cu) 랜드 표면을 피복한 전자 회로 기판을 도시한 도면이다.
도 14는 종래의 표면 실장용 전자 부품을 도시한 도면이다.
도 15는 종래의 땜납 분말의 단면의 개요를 도시한 도면이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
상기 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은, 표면에서의 금속 원소의 피복이라고 하는 관점에서 종래의 땜납 표면, 전자 부품의 리드 프레임 표면이나 전극 표면 및, 전자 회로 기판의 구리(Cu) 랜드 표면에 인듐(In) 혹은 비스무스(Bi)를 피복함으로써 전술한 목적을 달성하는 것이다.
인듐(In) 혹은 비스무스(Bi)를 상기와 같이 표면에 피복하는 것은 이하의 이유 때문이다.
인듐(In) 혹은 비스무스(Bi)만을 이용함으로써 용융 땜납의 표면 장력을 낮출 수 있으며, 그 때문에, 땜납의 습윤성을 향상시킬 수 있어 접합 강도를 상승시키는 것이 가능하다.
또한, 표면을 피복함으로써, 땜납의 용융을 서서히 진행시킬 수 있어, 칩 박리가 쉽게 일어나지 않도록 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 납, 전자 부품 및 전자 회로 기판을 상기한 금속 원소로 피복함으로써, 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 칩 박리의 발생을 억제하여, 고 신뢰성을 갖은 전자 부품의 조립을 가능하게 한다.
이하에 본 발명의 땜납, 및 전자 부품, 전자 회로 기판에 대하여 도면을 이용하면서 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1인 크림 땜납내의 땜납 분말의 개요를 도시하는 것으로서, 땜납 주체(1)의 표면에 인듐(In)(2) 피복막을 마련한 것이다. 여기서, 땜납 주체(1)란 종래의 땜납을 말하며, 본 실시예에서는, 땜납 주체로서 주석과 납과의 합금을 이용하였지만, 땜납 재료로는 Sn-Ag-Zn-Bi계, Sn-Ag-Zn-In계, Sn-Ag-Bi-Cu 계 등의 납을 포함하지 않은 무연 땜납이라도 좋고, 주석을 포함한 땜납이어도 좋다.
또한, 땜납 재료의 표면에 인듐을 피복하는 방법으로서, 본 실시예는 도금을 이용하였지만, 증착 혹은 도포도 가능하다.
다음에, 본 실시예의 땜납 분말의 용융 과정을 설명한다. 도 2는, 본 실시예에 있어서 분말의 땜납 용융 과정을 나타내는 것이다. 도 2에서 (a)는, 땜납 용융전, (e)는 땜납 용융후의 땜납 분말의 상태를 도시한 것으로, 본 실시예의 땜납 분말은, 도면에 도시하는 바와 같이 (a), (b), (c), (d), (e)의 순서로 용융되어 간다. 도 3은, 전자 부품, 예컨대 트랜지스터나 콘덴서 등을 전자 회로 기판에 실장한 것으로, 전자 부품(3,4)은 전자 회로 기판(5)상에 장착되며, 리드 프레임(6), 전극부(7)가 땜납(크림 땜납)(8)에 의해 접합 고정되어 있다.
땜납 용융 과정을 자세히 설명하기 위해, 도 2, 도 3을 이용하여 전자 회로 기판에 전자 부품을 땜납 접합하는 것을 예로 들어 설명한다.
전자 부품(3, 4)을 전자 회로 기판(5)에 장착한 뒤, 전자 부품의 전극부(7), 리드 프레임(6)과 전자 회로 기판의 전극부(랜드)(9)를 땜납에 의해 접합한다. 이 경우, 이하와 같은 땜납 용융이 발생한다.
우선, 땜납을 가열하면, 땜납 주체(1)와 인듐(In)(2)의 경계면(10)에서, 땜납 주체(1)인 주석(Sn)과 인듐(In)(2)의 공정 합금을 발생시키면서 용융이 일어나, 도 2의 (b)에서 화살표로 나타낸 바와 같이 주석(Sn)과 인듐(In)(2)이 용융 확산되어 간다. 다음에 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 가열 온도가 상기 인듐(In)(2)과 주석(Sn)의 공정 합금의 융점(118℃)에 도달하면, 상기 용융 확산된 공정 합금(11)이 녹기 시작한다. 그리고, 상기 용융 확산층(땜납 주체(1)와 인듐(In)(2)의 경계면)(10)이 서서히 인듐(In)(2)의 외주면으로 이동해 가며, 상기 공정 합금(11)이 인듐(In)(2)의 외주면에서부터 녹기 시작하여, 전자 부품(3, 4)의 전극부(7), 리드 프레임(6)과 랜드(9)를 적시기 시작한다.
이 때, 주석의 융점은 232℃, 납의 융점은 328℃, 인듐의 융점은 156℃, 본 발명의 땜납 분말의 융점은 118℃로서, 이와 같이 인듐(In)(2)은 저융점 금속 원소로서, 또한, 땜납의 융점을 낮추는 작용이 있어, 우선 인듐(In)(2)과 주석(Sn)과의 공정 합금이 전자 부품의 전극부(6), 리드 프레임(7)과 전자 회로 기판의 전극부(본 실시예에서는 구리(Cu) 랜드)를 적시기 시작하고, 그 후 땜납 주체(1)가 용융한다. 이와 같이, 인듐(In)(2)과 땜납 주체(1)가 연속적으로 용융하여, 땜납의 습윤이 서서히 일어나므로, 칩 박리의 발생을 감소시킬 수 있다.
도 2에서는, 용융 과정을 간단히 설명하기 위해서 경계면(10)이 균일하게 확장되는 것처럼 도시하였지만, 실제로는, 불균일하게 용융되는 것으로, 인듐의 외주면의 일부에서부터 공정 금속이 녹기 시작해, 차례로 퍼져나간다.
칩 박리의 감소를, 도 4, 도 5를 이용하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 인듐으로 피복한 땜납 분말과, 인듐을 함유한 인듐 합금으로 이루어진 땜납과, 종래의 Sn-Pb 땜납의 용융 과정을 도시한 것이다.
도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이 인듐(In)(2)을 포함하지 않은 땜납(Sn-Pb 땜납)은, 땜납이 용융할 때, 순간적으로 고체에서 액체로 변화하여, 그 변이 영역이 대단히 작다. 일반적으로, 전자 부품을 전자 회로 기판에 땜납 접합에 의해 실장하기 위해서는, 전자 회로 기판에 크림 땜납을 패턴 인쇄하여, 이 크림 땜납에 전자 부품의 전극부, 혹은 리드 프레임을 접합시킬 수 있도록 전자 부품을 전자 회로 기판에 장착하고, 이 전자 회로 기판을 리플로 로(a reflow furnace)에 의해 가열하여, 땜납 용융 접합한다. 이 때, 리플로 로내에서의 온도의 불균일성으로 인해, 전자 부품(3)의 전극(7a, 7b)에 온도차가 생겨서, 전자 부품(3)의 한쪽 전극(7a)의 땜납은 녹고, 다른쪽 전극(7b)의 땜납은 녹지 않는 상태가 생기게 된다. 상술한 바와 같이, 인듐(In)(2)을 포함하지 않은 땜납은, 땜납이 용융할 때, 고체에서 액체로 순간적으로 변화하기 때문에, 땜납의 표면 장력에 의해 전극(7a)이 끌어 당겨져서, 다른쪽 전극(7b)이 위로 들리게 된다.
그리고, 이 상태로, 땜납 고정되어 버리기 때문에, 인듐(In)(2)을 포함하지 않은 땜납에서는, 칩 박리가 발생되기 쉬웠다.
이에 반하여, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 인듐(In)(2)을 피복한 땜납은, 땜납이 용융할 때, 상술한 바와 같이 인듐(In)과 주석(Sn)의 경계면(10)이, 인듐(In)과 주석(Sn)의 공정 합금(11)을 발생시키면서 서서히 인듐의 외주면으로 넓어져 가며, 이 공정 합금(11)의 용융체는 땜납의 일부에서부터 녹기 시작하여, 랜드(9)나 전자 부품의 전극(7)을 적셔간다. 이 때에, 인듐(In)(2)의 일부는, 아직 용융되지 않고 남아 있으며, 그 후, 서서히 용융 확산하여 간다. 요컨대, 인듐(In)(2)과 주석(Sn)과의 공정 합금의 용융체가 녹기 시작하면서, 서서히 인듐(In)(2)과 주석(Sn)과의 용융 확산 및, 상기 용융 확산된 공정 합금의 용융이 일어난다. 이와 같이, 인듐(In)(2)과 주석(Sn)과의 공정 합금의 용융체가 서서히 생겨, 고체와 액체가 공존하는 시간이 길어지고, 고체로부터 액체로 변이하는 영역이 넓어져서, 땜납 고정할 때까지 어느 정도의 시간이 걸린다. 이 때문에, 땜납 고정에 의한 땜납의 표면 장력이 생기기 전에 전자 부품의 다른쪽 전극(7b)도 용융할 수 있어, 전자 부품의 칩 박리가 발생하지 않은 상태로 땜납 접합이 가능하므로, 칩 박리의 발생을 대단히 경감시킬 수 있다.
그러나, 인듐(In)을 함유하고 있는 인듐 합금으로 이루어진 땜납은, 이하에 설명하는 이유에 의해, 본 발명과 같은 칩 박리 경감의 효과를 얻을 수 없다.
요컨대, 도 4b에 도시하는 바와 같이 인듐(In) 합금으로 이루어지는 땜납은, 곧바로 땜납 재료(주석)와 인듐(In)과의 용융 혼합물이 발생하여, 도 2에서 도시한 본 발명과 같이, 인듐(In)(2)과 주석(Sn)과의 공정 합금이 용융한 후, 땜납 주체(1)가 용융하는 식으로 용융이 연속적으로 이루어지지 않으므로, 땜납의 습윤이 서서히 진행되지 않는다. 이 때문에, 본 발명과 같은 충분한 고체와 액체의 공유 시간을 얻을 수 없어, 칩 박리가 발생하였다. 특히 소형의 전자 부품인 1005칩에 대해서는, 칩 박리가 현저히 나타났다.
이와 같이 본 발명은, 인듐(In)을 땜납 주체의 표면에 피복함으로써, 인듐(In)(2)과 주석(Sn)의 공정 합금과 땜납 주체가 연속적으로 용융하여, 습윤이 서서히 진행되기 때문에, 칩 박리의 발생을 감소시킬 수 있다.
또한, 인듐(In)(2)은 용융 땜납의 표면 장력을 낮출 수 있으므로, 전자 회로 기판의 구리(Cu) 랜드의 습윤성을 향상시켜, 접합 강도를 상승시킬 수 있다.
또한, 인듐(In)은 구리(Cu)와의 상호 확산이 다른 금속 원소에 비해 일어나기 쉬워서, 구리(Cu)와의 접합 계면에 충분한 확산층을 만들 수 있으므로, 본 실시예와 같이 구리(Cu) 랜드와 땜납 접합한 경우에는 접합 강도를 상승시킬 수 있다. 또한, 인듐(In)은, 구리(Cu)와 땜납 재료에 비해 연성(軟性)의 금속 원소이기 때문에, 구리(Cu)와 땜납 재료의 선팽창 계수의 차이로 인한 변형의 완충재로서 작용하여, 크랙의 발생을 억제하고, 또한 땜납 재료의 내부 응력을 완화시킬 수 있으므로, 주석(Sn) 휘스커의 발생을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은, 인듐(In)을 땜납 주체의 표면에 피복함으로써, 땜납의 습윤성의 향상 및, 칩 박리의 발생을 감소시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 땜납에 대하여, 실험 데이터를 이용하여 자세히 설명한다.
본 실시예에서는, 땜납의 접합 강도를 측정하기 위해서 도 6에 도시한 바와 같은 접합 강도 실험을 행하였다.
45°의 경사면을 갖는 받침대(12)의 경사면 상에 전자 부품을 실장한 전자 회로 기판을 고정하고, 도면에 도시한 바와 같이 전자 부품의 한쪽 전극을 후크(13)로 걸어 잡아 당겨 올린다(인장한다). 여기서, 전자 회로 기판은 리드선의 피치가 0.5mm인 QFP이며, 20회의 인장 실험을 행해서, 전자 부품의 전극이 떨어져 나올 때의 인장 강도를 측정하여, 그 평균치 F를 구하였다.
다음에 습윤성을 측정하기 위해서, 도 7에 도시한 바와 같은 습윤성 실험을 행하였다.
이것은, 퍼짐률법이라고 불리는 방법으로, 일정량의 땜납을 가열된 얇은 모재(14)상에서 용융시켜 퍼지게 함으로써, 퍼진 땜납의 최대 높이 h와 땜납을 구형으로 간주했을 경우의 지름 D와의 비로부터, 다음 수학식에 의해 퍼짐률 S(%)를 구하는 것이다.
습윤 퍼짐률 S＝(D－h)/D×100
도 8은 습윤 상태를 도시한 것으로, 도면에 도시한 바와 같이 퍼진 땜납의 최대 높이 h가 작으면 작을수록 좋다.
표 1은, 종래의 땜납, 본 발명의 땜납 및, 인듐(In) 합금으로 이루어진 땜납의 습윤성, 접합 강도를 비교한 것이다.
습윤 확산율 S(％) 접합강도 F(kg)
본 발명의 크림 땜납 91.0 1.15
종래의 크림 땜납 89.7 1.05
인듐(In) 합금으로 이루어진 크림 땜납 90.0 1.07
이 표로부터 명백하듯이, 본 발명의 땜납은 습윤성 및 접합 강도의 어느 항목에 있어서도, 종래의 크림 땜납과 인듐 합금으로 이루어진 땜납에 비해 우수하다.
도 9, 도 10은 본 발명의 인듐을 피복한 땜납과 인듐(In) 합금으로 이루어진 땜납과의 접합 강도 및 습윤성을 비교한 것이다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 인듐을 함유한 인듐 합금 땜납에 비해, 본 발명의 인듐을 피복한 땜납은 접합 강도, 습윤성이 모두 우수하다.
표 2는 종래 땜납과 인듐(In) 합금으로 이루어진 땜납 및 본 발명의 땜납의 칩 박리 건수를 비교한 것이다. 이것은, 10000개의 1005칩에 대하여, 칩 박리 건수를 조사하여, 그 발생율을 구한 것이다.
칩 분리 건수 발생율(％)
본 발명의 크림 땜납 53 0.53
종래의 크림 땜납 150 1.50
인듐(In) 합금으로 이루어진 크림 땜납 98 0.98
본 발명의 땜납 재료의 칩 박리 건수는 종래의 땜납, 인듐 합금으로 이루어진 땜납에 비해 훨씬 감소되어 있다.
여기, 실시예 1에서는 주석과 납과의 땜납으로 하였지만, 무연 땜납을 이용하더라도 마찬가지로 습윤성, 접합 강도의 향상 및, 칩 박리 건수의 감소가 가능하였다.
또한, 인듐(In) 대신에 비스무스(Bi)를 이용하는 것도 가능하지만, 이 경우, 휘스커의 발생은 방지할 수 없다.
(실시예 2)
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 있어서의 땜납 와이어를 도시한 것으로, 플럭스(15)를 땜납 주체(16)로 피복하고, 땜납 주체(16)를 인듐(In)(17)으로 피복한 것이다.
이상과 같이 구성된 땜납 와이어 재료에 대하여, 이하 표 3에 그 실험 데이터를 나타내었다. 표 3은 종래의 땜납 재료와 본 발명의 땜납 재료의 접합 강도를 비교한 것이다. 여기서, 접합 강도의 측정에는 실시예 1에서 언급한 땜납 접합 강도 실험을 행하였다.
접합 강도 F(kg)
본 발명의 땜납 와이어 1.19
종래의 땜납 와이어 1.05
표 3으로부터 명백한 바와 같이 본 발명의 땜납 와이어는 종래의 땜납에 비해 접합 강도가 우수하다.
또한, 칩 박리의 발생율도 실시예 1의 땜납과 마찬가지로 감소시킬 수 있었다.
또, 실시예 2에 있어서 땜납 주체를 종래의 땜납으로 하였지만, 무연 땜납 재료를 사용하더라도 마찬가지의 효과가 있었다.
또한, 실시예 1 및 실시예 2에 있어서, 땜납 용융 후의 합금 조성 중 인듐(In)량은 6 중량% 이하인 것이 바람직하다. 인듐(In) 함유량을 상기한 바와 같이 한정한 것은, 도 9, 도 10에 도시한 바와 같이 인듐(In) 함유량이 3 중량％인 때에 접합 강도 및 습윤성이 최대치를 보이며, 6 중량%를 넘으면 접합 강도 및 습윤성이 인듐을 함유하지 않은 땜납의 경우보다 낮아져, 인듐(In) 부가(附加) 효과가 없어지기 때문이다.
상기 실시예에 있어서는, 크림 땜납, 땜납 와이어를 예로 나타내었지만, 표면 실장용 땜납이어도 좋다.
또한, 상기의 실시예는 모두 크림 땜납을 인듐(In)으로 피복한 것이지만, 인듐(In)으로 전자 부품의 리드 프레임 표면, 전극 표면을 피복하여도, 혹은 구리(Cu) 랜드 표면을 피복하여도 마찬가지의 효과를 보인다.
이하에, 본 실시예의 전자 부품 및 전자 회로 기판을 나타낸다.
(실시예 3)
도 12는, 본 발명의 일 실시예인 리드 프레임 표면 및 전극부 표면을 피복한 전자 부품을 나타낸 것이다.
이것은, 전자 부품의 전극(l8) 및 리드 프레임(19) 표면에 인듐(In)(2)을 피복한 것이다.
이 전자 부품을 전자 회로 기판에 땜납 실장한 경우, 본 실시예의 땜납과 마찬가지의 효과를 보이며, 본 실시예의 땜납을 이용하여 땜납 접합한 것은, 더 나은 효과를 보인다.
(실시예 4)
도 l3은 본 발명의 일 실시예인 인듐(In)으로 구리(Cu) 랜드 표면을 피복한 전자 회로 기판을 도시한다.
이것은, 전자 회로 기판의 랜드(20)상에 인듐을 피복한 것이다.
이 전자 회로 기판 상에 전자 부품을 땜납 실장한 경우, 본 실시예의 땜납과 마찬가지의 효과를 보이며, 본 실시예의 땜납을 이용하여 땜납 접합한 것은, 더 나은 효과를 보인다.
또한, 인듐(In)의 경도는 0.9HB(HB는 브리넬 경도)로서, 주석(5.3HB), 납(33HB)과 종래의 땜납에 비해서 연성이므로, 인듐으로 피복한 전자 부품과 인듐을 피복한 전자 회로 기판을 이용한 경우, 땜납을 이용하는 일 없이, 땜납 압착 고정할 수 있어, 무땜납 전자 회로 기판을 제공할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은, 땜납 재료, 전자 부품의 리드 프레임 및 전극, 또한 전자 회로 기판의 구리(Cu) 랜드의 표면에 인듐(In)을 피복함으로써, 용융 땜납의 표면 장력을 낮추고, 땜납의 습윤성을 향상시켜, 접합 강도를 상승시킬 수 있다.
또한, 인듐(In)과 주석과의 공정 합금과, 땜납 주체가 연속적으로 용융하여, 습윤이 서서히 일어나기 때문에, 칩 박리의 발생을 감소시킬 수 있다.
또한, 인듐(In)은 구리(Cu)와의 상호 확산이 다른 금속 원소에 비해 일어나기 쉬워, 구리(Cu)와 접합 계면에 충분한 확산층을 만들 수 있기 때문에 접합 강도를 상승시킬 수 있다. 또한, 인듐(In)은, 구리(Cu)와 땜납 재료에 비해서 연성의 금속 원소이기 때문에, 구리(Cu)와 땜납 재료의 선팽창 계수의 차이에 의한 변형의 완충재 역할을 하여, 크랙의 발생을 억제하고, 또한 땜납 재료의 내부 응력을 완화시킬 수 있어, 주석(Sn) 휘스커의 발생을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 인듐(In)을 피복함으로써, 접합 강도를 향상시키고, 납땜부에서의 크랙의 발생이나 칩 박리의 발생을 억제하여, 고 신뢰성으로 전자 부품의 조립을 행할 수 있다.
도면의 참조 부호의 일람표
1 : 땜납 주체 2 : 인듐(In)
3 : 전자 부품 4 : 전자 부품(QFP)
5 : 전자 회로 기판 6 : 리드 프레임
7 : 전극부 8 : 땜납
9 : 랜드
10 : 땜납 주체(1)와 인듐(In)(2)과의 경계면
11 : 땜납 주체(1)와 인듐(In)(2)과의 공정 합금

Claims (14)

  1. 주석을 함유하는 땜납 주체의 표면에 인듐(In) 혹은 비스무스(Bi)를 피복한 것을 특징으로 하는 땜납 분말.
  2. 주석을 함유하는 땜납 주체의 표면에 인듐(In) 또는 비스무스(Bi)를 피복한 것을 특징으로 하는 땜납.
  3. 주석을 함유하는 땜납 주체의 표면에 인듐(In) 또는 비스무스(Bi)를 피복한 것을 특징으로 하는 크림 땜납 분말.
  4. 청구항 3에 기재된 크림 땜납 분말과 플럭스(flux)를 고르게 섞은 크림 땜납.
  5. 플럭스의 외주면에 주석을 함유하는 땜납 주체를 피복하고, 이 땜납 주체의 외주면을 인듐(In) 또는 비스무스(Bi)로 피복한 것을 특징으로 하는 땜납 와이어.
  6. 인듐(In) 또는 비스무스(Bi)로 리드 프레임 표면 혹은 전극 표면을 피복한 것을 특징으로 하는 전자 부품.
  7. 인듐(In) 또는 비스무스(Bi)로 구리(Cu) 랜드 표면을 피복한 것을 특징으로 하는 전자 회로 기판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    땜납 용융 후의 합금 조성에서 인듐(In)이 6 중량% 이하로 되는 땜납 분말.
  9. 제 2 항에 있어서,
    땜납 용융 후의 합금 조성에서 인듐(In)이 6 중량% 이하로 되는 땜납.
  10. 제 3 항에 있어서,
    땜납 용융 후의 합금 조성에서 인듐(In)이 6 중량% 이하로 되는 크림 땜납 분말.
  11. 제 4 항에 있어서,
    땜납 용융 후의 합금 조성에서 인듐(In)이 6 중량% 이하로 되는 크림 땜납.
  12. 제 5 항에 있어서,
    땜납 용융 후의 합금 조성에서 인듐(In)이 6 중량% 이하로 되는 땜납 와이어.
  13. 제 6 항에 있어서,
    땜납 용융 후의 합금 조성에서 인듐(In)이 6 중량% 이하로 되는 전자 부품.
  14. 제 7 항에 있어서,
    땜납 용융 후의 합금 조성에서 인듐(In)이 6 중량% 이하로 되는 전자 회로 기판.
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