KR20150048208A - 저온 솔더 페이스트의 납땜 방법 - Google Patents

저온 솔더 페이스트의 납땜 방법

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센주긴조쿠고교 가부시키가이샤
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Abstract

SnBi 공정 땜납 조성에 가까운 땜납 조성은 그 강도를 개선시킨 것이라도 무른 특성을 갖고 있기 때문에 휴대기기나 노트북 등의 소형 전자기기에 사용된 경우, 소형 전자기기를 떨어뜨렸을 때에 낙하 충격 내성이 낮으므로 프린트 기판과 납땜면이 계면 박리되어 파괴되어 버리는 일이 많았다. 본 발명은 SnBi계 저온 땜납의 솔더 페이스트를 이용한 납땜시에 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu의 땜납 조성에서 선택된 1종 이상의 프리폼을 동시에 공급함으로써 SnBi계 저온 땜납 중에 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu의 땜납 조성에서 선택된 1종 이상의 땜납 조성을 솔더 페이스트 중에 확산시켜서 내낙하 특성을 개선시킨다.

Description

저온 솔더 페이스트의 납땜 방법{SOLDERING METHOD FOR LOW-TEMPERATURE SOLDER PASTE}
본 발명은 Bi를 함유하는 무연 땜납, 특히 저온 땜납라고 불리는 SnBi 공정(共晶) 근방의 저온 땜납 페이스트를 이용한 프린트 기판의 납땜 방법에 관한 것이다.
가전이나 오디오, 컴퓨터 등의 전기제품에는 메인 회로로서 전자부품이 납땜된 프린트 기판이 사용되고 있고, 예전의 프린트 기판의 납땜에는 Sn-37질량%(이후, %는 질량%를 나타낸다.) Pb 조성의 Sn-Pb 땜납이 사용되어 왔다. 그런데, 폐기된 전기제품은 땅속에 매장되는 일이 많았기 때문에 폐기된 프린트 기판으로부터 Pb가 용출되어 지하수를 오염시키는 경우가 있었다.
이러한 환경 상의 문제 때문에 수십년 전부터 프린트 기판에 사용되는 땜납의 무연화가 진행되고 있고, 현재는 대부분의 전기제품이 무연 땜납에 의해서 만들어지고 있다.
종래, 사용되어 왔던 Sn-Pb 땜납의 융점은 183℃로 낮은 작업 온도에서 납땜 할 수 있는 것이 특징이었다. 납땜의 작업 온도가 낮으면 납땜에 사용되는 전자부품의 내열성을 배려할 필요가 없어 플라스틱성 커넥터 등의 내열성이 낮은 전자부품을 사용할 수 있었다.
그것에 대해서, 현재 주류인 무연 땜납은 Sn-3.0% Ag-0.5% Cu 등의 Sn-Ag-Cu계 무연 땜납이 이용되고 있다. Sn-Ag-Cu계 무연 땜납은 종래의 Sn-Pb 땜납과 비교해서 온도 사이클 특성에 강하다고 하는 양호한 특성을 갖지만, 용융 온도가 약 220℃로 종래의 Sn-Pb 땜납과 비교해서 약 40℃ 높아 내열성이 낮은 전자부품은 사용할 수 없었다.
무연 땜납이 개발된 당초에는 전자부품도 내열성을 갖지 않는 것이 많았으므로 개발된 땜납 합금은 종래부터 저온 땜납으로서 사용되어 왔던 Sn-58% Bi 땜납(용융 온도 139℃)이나 Sn-58% Bi에 Ag을 소량 첨가함으로써 강도 및 신장을 향상시킨 땜납 합금(일본 특허 공개 평8-252688호 공보, 특허문헌 1) 등의 저온 땜납을 사용하는 것이 검토되어 왔다.
그러나, 이들 Sn-Bi계 땜납 합금은 휴대전화나 노트북 등의 소형 전자기기에 사용한 경우, 소형 전자기기를 떨어뜨렸을 때에 땜납 접합부 계면부터 파괴되는 낙하 충격 파괴에 약한 것이 알려져 있어 이들 전자기기용의 땜납에는 사용되는 일이 없었다.
또한, 피로에 대한 내성을 갖는 땝납 접속 구조를 얻기 위해서 Sn-Pb 조성의 솔더 페이스트를 기판의 접합면에 피착(被着)하고, In을 함유하는 땜납 볼을 페이스트와 접촉해서 배치하고, 페이스트 및 프리폼을 가열함으로써 전단 응력을 완화시키는 방법(일본 특허 공개 평8-116169호 공보, 특허문헌 2)이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 평8-252688호 공보 일본 특허 공개 평8-116169호 공보
최근, 원자력 발전소의 정지에 의한 절전 요구나 CO2 배출량의 삭감 요구에 따라 리플로우 로의 가동에 대해서도 적은 전력에 의한 사용이 요구되고 있다. 에너지 절약형 리플로우 로도 많이 실용화되어 있지만, 이것들은 같은 가열 조건 하에서의 전력량의 삭감을 요구한 것이며 삭감에는 한계가 있었다.
또한, 무연 땜납에 의한 리플로우 납땜을 견딜 수 없는 내열성이 낮은 반도체 등의 전자부품은 계속 존재하고 있고, 이들 전자부품은 납땜 인두 등의 후부착에 의해 장착되어 있었다.
이와 같이, 리플로우 로의 가열 조건을 인하함으로써 리플로우 로의 전력량을 대폭 인하하여 내열성이 낮은 전자부품이라도 후부착하는 일 없이 다른 전자부품과 동시에 납땜할 수 있는 방법으로서 저온 땜납이라고 불리는 용융 온도가 낮은 무연 땜납을 사용하는 것이 검토되고 있다. 주로, Sn-57% Bi 조성의 SnBi 공정 땜납 조성에 가까운 땜납 조성을 리플로우용의 땜납으로서 사용하는 것이다.
그러나, SnBi 공정 땜납 조성에 가까운 땜납 조성은 특허문헌 1과 같이 그 강도를 개선한 것이라도 무른 특성을 갖고 있기 때문에, 휴대기기나 노트북 등의 소형 전자기기에 사용된 경우, 소형 전자기기를 떨어뜨렸을 때에 낙하 충격 내성이 낮으므로 프린트 기판과 납땜면이 계면 박리되어 파괴되어 버리는 경우가 많았다.
본 발명은 이러한 과제에 대응하기 위해서 개발된 것이다.
본 발명이 해결하여 사용하고자 하는 과제는, 전력량의 감소나 내열성이 낮은 전자부품을 사용하기 위해서 소형 전자기기의 프린트 기판의 납땜에 SnBi 공정 땜납 조성에 가까운 땜납 조성의 솔더 페이스트를 이용한 경우라도, 현재 무연 땜납으로서 사용되고 있는 SnAgCu 땜납과 마찬가지의 낙하 충격 내성을 갖는 땜납 접합부를 얻는 것이다.
본 발명자들은 납땜에 SnBi 공정 땜납 조성에 가까운 땜납 조성의 솔더 페이스트를 이용하여 프린트 기판의 랜드 상에 인쇄한다. 인쇄된 솔더 페이스트 상에 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu의 땜납 조성의 프리폼을 탑재하여 리플로우 납땜할 때에, Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu의 땜납 조성의 프리폼을 탑재해도 솔더 페이스트 단독의 리플로우 조건에서 납땜 가능하다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
본 발명은 SnBi계 저온 땜납의 솔더 페이스트를 이용한 납땜시에 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu의 땜납 조성에서 선택된 1종 이상의 프리폼을 동시에 공급함으로써, SnBi계 저온 땜납 중에 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu의 땜납 조성에서 선택된 1종 이상의 땜납 조성을 솔더 페이스트 중에 확산시키는 납땜 방법이다.
종래부터 인용문헌 2와 같이, 이종의 땜납 조성을 혼합하여 사용함으로써 땜납의 약점을 보강하는 것은 알려져 있었다. 그러나, 이 때의 리플로우 온도는 높은 융점을 갖는 땜납 합금을 고려해서 결정되고 있으며, 저온 땜납과 같은 리플로우 조건에서 납땜이 가능하다고는 생각되고 있지 않았다. 그 때문에, 저온 땜납보다 높은 온도 조건에서 리플로우가 되고 있으며, 이종의 땜납 조성을 혼합해서 사용함으로써 전력량의 삭감이나 내열성이 낮은 전자 부품이 사용 가능해진다고는 생각되고 있지 않았다.
또한, 특허문헌 2가 개시하고 있는 In-10% Ags 조성의 무연 프리폼을 Sn-Bi 공정 땜납 조성에 가까운 땜납 조성의 솔더 페이스트에 사용하면, 납땜 후의 땜납 이음매에 Sn-Bi-In 공정의 64℃라고 하는 저융점의 땜납 조성이 나타나 버리므로, 전자기기를 야외에 방치하거나 전자기기가 가열된 것만으로 이음매가 재용융되어 사용될 수 없었다.
본 발명은 그 점에서 완전히 새로운 사고 방식에 의한 납땜 방법이며, 본 발명은 솔더 페이스트의 땜납 조성, 프리폼의 땜납 조성, 솔더 페이스트와 프리폼의 비율에 의해서 그 효과를 나타낸다.
본 발명이 낙하 충격 내성에 강한 이유는 다음과 같다고 생각된다.
1. 솔더 페이스트가 프린트 기판의 랜드와 리플로우 납땜되면, SnBi 땜납 중의 Bi는 땜납 전체에 확산되어 Bi 리치층을 형성한다(도 1).
단지 Sn-Bi 땜납의 솔더 페이스트를 프린트 기판에 납땜한 것만으로는 땜납 펠릿에 Bi 리치층이 많이 나타나므로 힘을 가하면 단단해서 부서지는 Bi 리치부로부터 크랙이 들어가 솔더 펠릿이 파괴된다(도 2).
2. 솔더 페이스트와 프린트 기판의 랜드를 납땜시에 솔더 페이스트에 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu 조성의 프리폼을 첨가하면, SnBi 납땜 중에 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu 조성이 확산되어 Bi 리치층을 형성하지 않는다(도 3).
솔더 페이스트와 프린트 기판의 랜드를 납땜시에 솔더 페이스트에 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu 조성의 프리폼을 첨가한 납땜에 힘을 가하면 솔더 펠릿 부분에서는 파괴되지 않고, 프린트 기판의 랜드와 땜납 접합부에 형성된 금속간 화합물층에서 파괴된다(도 4).
(발명의 효과)
본 발명의 납땜 방법을 사용함으로써, 전력량의 삭감이나 내열성이 낮은 전자 부품을 사용하기 위해서 소형 전자기기의 프린트 기판의 납땜에 SnBi 공정 땜납 조성에 가까운 땜납 조성의 솔더 페이스트를 이용한 경우라도, 현재 무연 땜납으로서 사용되고 있는 SnAgCu 땜납과 마찬가지의 내낙하충격 특성을 갖는 땜납 접합부를 얻을 수 있다.
도 1은 SnBi 땜납 페이스트 단체로 납땜한 랜드의 파괴 부분이다.
도 2는 SnBi 땜납 페이스트 단체로 납땜한 접합부가 땜납 부분에서 파괴되는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 SnBi 땜납 페이스트에 프리폼을 첨가한 본 발명의 납땜 방법에 의한 랜드의 파괴 부분이다.
도 4는 SnBi 땜납 페이스트에 프리폼을 첨가한 본 발명의 납땜 방법에 의해 납땜한 접합부가 랜드 부분에서 파괴되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 2의 젖음성 시험의 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명에 사용되는 SnBi계 솔더 페이스트는 SnBi 공정에 가까운 Sn-Bi 땜납 및 Sn-Bi 땜납에 강도 첨가 원소로서 Ag을 첨가한 Sn-Bi-Ag 땜납 분말과 플럭스를 혼화한 솔더 페이스트가 이용된다. 본 발명의 납땜 방법에 사용되는 솔더 페이스트의 땜납 조성은 Bi가 35% 이상 60% 이하, 나머지가 Sn인 솔더, 및 그것에 Ag을 3% 이하 첨가한 Sn-Bi-Ag 땜납 분말이 사용된다. 보다 바람직하게는 Bi가 40% 이상 58% 이하, 나머지가 Sn인 땜납 분말이며, Ag의 첨가는 1% 이하가 바람직하다.
본 발명의 납땜 방법에서 사용되는 솔더 페이스트에 첨가되는 프리폼은 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu 조성의 프리폼이 사용된다. Sn-Ag 조성의 프리폼은 Ag가 0.3% 이상 4.0% 미만, 나머지가 Sn 조성인 프리폼이 바람직하고, Sn-Cu 조성의 프리폼은 Cu가 0.3% 이상 1.2% 이하, 나머지가 Sn인 조성의 프리폼이 바람직하다. Sn-Ag-Cu 조성의 프리폼은 Ag가 0.3% 이상 4.0% 이하, Cu가 0.3% 이상 1.2% 이하, 나머지가 Sn인 조성의 프리폼이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Ag가 1.0% 이상 3.0 이하, Cu가 0.5% 이상 0.8% 이하, 나머지가 Sn인 조성의 프리폼을 이용한 경우이다.
본 발명에서는 솔더 페이스트에 첨가하는 프리폼의 양에 따라서 SnBi 땜납 조성에 투입하는 Sn이나 Ag, Cu 등의 양이 달라지기 때문에 리플로우 후의 낙하 충격 내성의 특성이 달라진다. 본 발명의 납땜 방법에서 첨가되는 프리폼의 양이 솔더 페이스트의 양의 0.7질량% 미만이면, SnBi 땜납 조성에 투입되는 Sn이나 Ag, Cu 등의 양이 적어져서 프리폼 첨가에 의한 효과가 얻어지지 않는다. 또한, 첨가되는 프리폼의 양이 솔더 페이스트의 양의 75%를 초과해 버리면, 혼합된 땜납의 융점이 너무 높아져 버려 SnBi 땜납 조성과 같은 리플로우 조건에서 리플로우될 수 없게 되어, 본원 발명의 목적인 절전이나 내열성이 낮은 전자부품의 사용이 불가능해진다.
따라서, 본 발명의 솔더 페이스트에 첨가하는 프리폼의 양은 솔더 페이스트의 양의 0.7질량% 이상 75% 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.8질량% 이상 2.0질량%의 경우이다.
실시예 1
표 1에 기재된 조건에서 SnBi계 솔더 페이스트를 인쇄한 랜드 상에 프리폼을 탑재해서 통상의 SnBi계 솔더 페이스트의 가열 조건에서 리플로우 납땜을 행했다.
상온까지 방랭 후 낙하 충격 시험을 행하여 납땜부가 파괴되는 것에서의 횟수를 측정했다. 낙하 충격 시험의 시험 방법은 다음과 같은 순서로 행했다.
평가 기판은 사이즈 30×120㎜, 두께 0.8㎜의 유리 에폭시 기판(FR-4)을 사용했다.
낙하 시험은 평가 기판을 받침대로부터 10㎜ 띄운 위치에 전용 지그를 이용하여 기판 양 끝을 고정시켰다. JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council, 반도체 기술협회)의 규격에 준하여 가속도 1,500G의 충격을 반복하여 가하고, 초기 저항값으로부터 1.5배 이상 저항값이 증가된 시점을 파단으로 간주하여 낙하 횟수를 기록했다.
결과는 표 1에 기재한다.
Figure pct00001
본 발명의 납땜 방법의 범위에 있어서는 SnBi계 저온 땜납 페이스트에 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu 조성의 프리폼을 첨가해도 통상의 리플로우 조건에서 리플로우가 가능한 것을 알 수 있다.
또한, 낙하 충격 시험 결과에 있어서도 SnBi계 저온 땜납 페이스트에 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu 조성의 프리폼을 첨가한 것과 첨가하지 않은 것을 비교하면, Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu 조성의 프리폼이 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한, 같은 프리폼의 첨가라도 Sn-5Sb 조성의 프리폼의 첨가에서는 낙하 충격 내성이 개선되지 않는다.
실시예 2
도 5와 같은 프린트 기판에 Sn-57Bi-1Ag 조성의 땜납 분말을 이용한 솔더 페이스트를 랜드 사이즈 0.5㎜φ의 구리 랜드 상에 인쇄했다. 솔더 페이스트를 인쇄한 랜드 상에 Sn-3.0Ag-0.5Cu 조성으로 사이즈 0.5㎜×0.25㎜의 프리폼을 1개 또는 2개 적재시켜 Sn-57Bi-1Ag 땜납 조성의 솔더 페이스트의 통상의 가열 조건인 200℃에서 리플로우 납땜했다.
이 시험은 Sn-Bi 조성의 솔더 페이스트와 첨가한 프리폼의 양을 확인하는 것으로, 프리폼을 1장에서는 솔더 페이스트 중량:프리폼 중량=1.1.6이다. 프리폼을 2장에서는 동일하게 1.3.2로 한다.
리플로우 후의 납땜 상태를 확인하여 통상의 저온 땜납의 리플로우 조건에서 납땜 가능한지 확인했다.
확인 결과는 프리폼 1장에서는 솔더 페이스트의 땝납 성분과 프리폼의 땜납 성분이 혼합되어 구별이 되지 않게 되어 있는 반면에, 프리폼 2장에서는 땜납이 모라서 프리폼 성분이 혼합되어 있지 않은 것을 확인할 수 있다.
1: 솔더
2: 구리 랜드

Claims (4)

  1. SnBi계 저온 땜납의 솔더 페이스트를 이용한 납땜 방법에 있어서, Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu의 땜납 조성에서 선택된 1종 이상의 프리폼을 인쇄된 솔더 페이스트 상에 공급함으로써 SnBi계 저온 땜납 중에 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu의 땜납 조성에서 선택된 1종 이상의 땜납 조성을 솔더 페이스트 중에 확산시키는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트의 납땜 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 SnBi계 저온 땜납의 솔더 페이스트의 납땜 방법은 Bi가 35% 이상 60% 이하, 나머지가 Sn인 조성의 땜납 분말, 및 그 조성에 Ag을 3% 이하 더 첨가한 조성의 땜납 분말과 플럭스를 혼화한 것으로 이루어지는 저온 땜납 페이스트를 사용하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트의 납땜 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Ag-Cu의 땜납 조성에서 선택된 1종 이상의 프리폼은 Ag가 0.3질량% 이상 4.0질량% 이하, 나머지가 Sn인 조성의 프리폼, Cu가 0.3질량% 이상 1.2질량% 이하, 나머지가 Sn인 조성의 프리폼, Ag가 0.3질량% 이상 4.0질량% 이하, Cu가 0.3질량% 이상 1.2질량% 이하, 나머지가 Sn인 조성의 프리폼에서 선택된 1종 이상의 프리폼인 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트의 납땜 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 솔더 페이스트에 첨가되는 프리폼의 양은 솔더 페이스트의 양의 0.7질량% 이상 75질량% 이하의 양의 프리폼을 솔더 페이스트에 첨가하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트의 납땜 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12030140B2 (en) 2021-10-07 2024-07-09 Mk Electron Co., Ltd. Lead-free solder alloy and method of manufacturing electronic device using the same

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108098092A (zh) * 2017-12-21 2018-06-01 成都川美新技术股份有限公司 一种采用焊锡膏对射频基板与壳体进行烧结的方法
EP3708290B1 (en) * 2018-04-13 2021-11-03 Senju Metal Industry Co., Ltd Solder paste
CN110549030A (zh) * 2019-08-23 2019-12-10 江苏太阳科技股份有限公司 一种用于hit异质结的光伏焊带的低温焊料及制备方法
US12100923B2 (en) 2019-12-27 2024-09-24 Resonac Corporation Connection structure and manufacturing method therefor
KR102371636B1 (ko) * 2020-04-23 2022-03-07 제엠제코(주) 양면 기판 반도체 제조 방법
DE102021103360A1 (de) * 2021-02-05 2022-08-11 Few Fahrzeugelektrik Werk Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung einer Vorverzinnungsanordnung und derartige Vorverzinnungsanordnung
CN113319454B (zh) * 2021-04-29 2022-08-23 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种表贴自带固态焊料连接器焊端焊料预置方法
EP4351832A1 (en) * 2021-06-11 2024-04-17 Indium Corporation High reliability lead-free solder pastes with mixed solder alloy powders

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08116169A (ja) 1994-09-29 1996-05-07 Motorola Inc 合金はんだ接続アセンブリおよび接続方法
JPH08252688A (ja) 1995-03-17 1996-10-01 Fujitsu Ltd 低温接合用はんだ合金、これを用いた電子機器およびその製造方法
JP2000307228A (ja) * 1999-04-22 2000-11-02 Mitsubishi Electric Corp 鉛を含まないはんだ接合方法及びこれによって製造された電子モジュール
JP2004056065A (ja) * 2002-05-30 2004-02-19 Hitachi Ltd 電子基板の製造方法
JP2011253853A (ja) * 2010-05-31 2011-12-15 Sony Corp はんだ接合方法

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5320272A (en) * 1993-04-02 1994-06-14 Motorola, Inc. Tin-bismuth solder connection having improved high temperature properties, and process for forming same
JPH06296080A (ja) * 1993-04-08 1994-10-21 Sony Corp 電子部品実装基板及び電子部品実装方法
US6896172B2 (en) * 2000-08-22 2005-05-24 Senju Metal Industry Co., Ltd. Lead-free solder paste for reflow soldering
JP4438974B2 (ja) * 2000-10-05 2010-03-24 千住金属工業株式会社 ソルダペ−スト
JP4103591B2 (ja) * 2000-11-29 2008-06-18 千住金属工業株式会社 ソルダペースト
JP2003234433A (ja) * 2001-10-01 2003-08-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置、半導体装置の実装方法、ならびに実装体およびその製造方法
US6805974B2 (en) * 2002-02-15 2004-10-19 International Business Machines Corporation Lead-free tin-silver-copper alloy solder composition
CN1445049A (zh) * 2002-03-19 2003-10-01 日本胜利株式会社 焊锡膏、焊接成品及焊接方法
US20070237890A1 (en) * 2004-02-20 2007-10-11 Jsr Corporation Bilayer Laminated Film for Bump Formation and Method of Bump Formation
EP1889683B1 (en) * 2005-05-25 2016-02-03 Senju Metal Industry Co., Ltd. Lead-free solder paste
JP4799997B2 (ja) * 2005-10-25 2011-10-26 富士通株式会社 電子機器用プリント板の製造方法およびこれを用いた電子機器
CN101351296A (zh) * 2005-11-11 2009-01-21 千住金属工业株式会社 焊膏和焊料接头
US9175368B2 (en) * 2005-12-13 2015-11-03 Indium Corporation MN doped SN-base solder alloy and solder joints thereof with superior drop shock reliability
KR100790978B1 (ko) * 2006-01-24 2008-01-02 삼성전자주식회사 저온에서의 접합 방법, 및 이를 이용한 반도체 패키지 실장 방법
JP4826630B2 (ja) * 2006-04-26 2011-11-30 千住金属工業株式会社 ソルダペースト
KR101160860B1 (ko) * 2006-07-05 2012-07-02 니혼한다가부시끼가이샤 크림 땜납 및 전자 부품의 납땜 방법
EP2052805B1 (en) * 2006-08-04 2016-09-28 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Bonding material, bonded portion and circuit board
WO2008049006A2 (en) * 2006-10-17 2008-04-24 Fry's Metals, Inc. Materials for use with interconnects of electrical devices and related methods
JP5373464B2 (ja) * 2008-04-23 2013-12-18 パナソニック株式会社 導電性ペーストおよびこれを用いた実装構造体
JP2009283628A (ja) * 2008-05-21 2009-12-03 Tamura Seisakusho Co Ltd 半導体素子実装方法
JP2012504179A (ja) * 2008-09-26 2012-02-16 フライズ・メタルズ・インコーポレイテッド 無鉛伝導性組成物およびそれを用いた方法
JP5533876B2 (ja) * 2009-09-03 2014-06-25 株式会社村田製作所 ソルダペースト、それを用いた接合方法、および接合構造
KR101660787B1 (ko) * 2009-09-23 2016-10-11 삼성전자주식회사 솔더 볼 접합 방법 및 메모리 모듈 리페어 방법
US9636784B2 (en) * 2010-05-03 2017-05-02 Indium Corporation Mixed alloy solder paste
US9017446B2 (en) * 2010-05-03 2015-04-28 Indium Corporation Mixed alloy solder paste
CN102441717A (zh) * 2010-07-27 2012-05-09 应用材料公司 高效薄膜太阳能电池的焊接方法
JP2012174332A (ja) * 2011-02-17 2012-09-10 Fujitsu Ltd 導電性接合材料、導体の接合方法、及び半導体装置の製造方法
DE102011013172A1 (de) * 2011-02-28 2012-08-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Paste zum Verbinden von Bauteilen elektronischer Leistungsmodule, System und Verfahren zum Auftragen der Paste
JP5382270B1 (ja) * 2012-01-17 2014-01-08 パナソニック株式会社 配線基板とその製造方法
JP6365841B2 (ja) * 2012-05-10 2018-08-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 実装構造体とその製造方法
WO2014002304A1 (ja) * 2012-06-29 2014-01-03 ハリマ化成株式会社 はんだ合金、ソルダペーストおよび電子回路基板
JP5238088B1 (ja) * 2012-06-29 2013-07-17 ハリマ化成株式会社 はんだ合金、ソルダペーストおよび電子回路基板
JP5893528B2 (ja) * 2012-07-27 2016-03-23 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 無鉛はんだバンプ接合構造
JP5129898B1 (ja) * 2012-08-02 2013-01-30 株式会社谷黒組 電極溶食防止層を有する部品及びその製造方法
JP6197319B2 (ja) * 2013-03-21 2017-09-20 富士通株式会社 半導体素子の実装方法
JP6221499B2 (ja) * 2013-08-19 2017-11-01 富士通株式会社 電子装置及び電子装置の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08116169A (ja) 1994-09-29 1996-05-07 Motorola Inc 合金はんだ接続アセンブリおよび接続方法
JPH08252688A (ja) 1995-03-17 1996-10-01 Fujitsu Ltd 低温接合用はんだ合金、これを用いた電子機器およびその製造方法
JP2000307228A (ja) * 1999-04-22 2000-11-02 Mitsubishi Electric Corp 鉛を含まないはんだ接合方法及びこれによって製造された電子モジュール
JP2004056065A (ja) * 2002-05-30 2004-02-19 Hitachi Ltd 電子基板の製造方法
JP2011253853A (ja) * 2010-05-31 2011-12-15 Sony Corp はんだ接合方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12030140B2 (en) 2021-10-07 2024-07-09 Mk Electron Co., Ltd. Lead-free solder alloy and method of manufacturing electronic device using the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN104737630A (zh) 2015-06-24
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