KR930005262B1

KR930005262B1 - 동합금용 땜납도금품 및 동합금용 주석도금품

Info

Publication number: KR930005262B1
Application number: KR1019900014305A
Authority: KR
Inventors: 겐지 구보소노; 다카시 나카지마; 도시히코 모리; 게이조 기타가제
Original assignee: 미쓰비시덴키가부시키가이샤; 시키모리야
Priority date: 1989-09-11
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1993-06-17
Also published as: KR910006510A

Abstract

내용 없음.

Description

동합금용 땜납도금품 및 동합금용 주석도금품

제1도는 종래의 땜납도금을 실시한 직후의 동합금의 모형단면도.

제2도는 그의 가열후의 모형단면도.

제3도는 종래의 주석도금을 실시한 직후의 동합금의 모형단면도.

제4도는 그의 가열후의 모형단면도.

제5도는 이 발명의 한 실시예에 의한 가열후의 모형단면도.

제6도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 가열후의 모형단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 동합금 2 : 땜납도금층

5 : 확산층(η상) 6 : 확산층(ε상)

7 : 카켄달보이드(Kirkendall void) 8 : 주석도금층

본 발명은 동합금, 특히 전자부품용 동합금의 땜납 주석도금품에 관한 것이고, 특히 시간경과에 따른 변화나, 열에 대해 도금접합의 신뢰성을 높인 동합금용 도금품에 관한 것이다.

종래, 전자부품재료로서 사용되고 있는 동합금은 소선단계에서 주석이나 땜납 도금을 실시한 것이 많이 사용되고 있고, 이 도금의 조성으로서는 순수한 주석, 90% 주석-10% 납, 60% 주석-40% 납 등이 대표적인 것으로 되어 있다.

최근 전자제품 재료 기술의 고도의 성장에 따라, 부품의 신뢰성 향상은 큰 과제로 되어있고, 예로서 커넥터라든가 집적회로의 기판의 실장이나, 접촉자등에 있어서, 사용환경 또는 전자부품 자체의 발열에 따라 도금부분이 열화되어 신뢰성을 저하시키는 경우가 있고, 사용조건에 따라서는, 도금부분이 박리되어 버리는 경우도 생기고 있다.

제1도는 이와같은 종류의 종래의 땜납도금을 실시한 직후의 동합금의 모형단면도, 제2도는 이의 가열후의 모형단면도이고, 이 도면에 있어서, 1은 동합금, 2는 동합금(1)상에 도금된 땜납도금층, 3은 땜납도금층(2)를 구성하는 주석, 4는 땝납 5는 확산층(η상), 6도 확산층(ε상), 7은 카켄달보이드(Kirkendall void)이다. 동합금에 땜납도금을 실시한 직후는 제1도에 나타낸 바와같은 땜납도금층(2)을 얻게되나, 그후 가열이나 경시변화에 의해, 제2도에 나타낸 바와같은 확산상태가 생기고, 박리현상의 원인으로 되어 있는 카켄달보이드(7)이 발생한다.

이 카켄달보이드(7)은, 동합금(1)과 땝납도금층(2)이 상호 확산이 진행할 경우에, 원자의 이동에 따른 확산속도의 차이에 의해 보이드로 되어 공동이 생기는 현상이다. 확산층은 일반적으로 제2도에 나타낸 바와같이 η상(5)(Cu₆Sn₅), ε상(6)(Cu₃Sn)이 주된 것이나, 도금되는 동합금(1)의 조성성분에 따라 상황이 다른 경우가 있고 따라서 도금후의 신뢰성에 대해서도 차이가 생기게 된다.

제3도는 이와같은 종류의 종래의 주석도금을 실시한 직후의 동합금의 모형단면도, 제4도는 그의 가열후의 모형단면도이고, 이 도면에 있어서, 1은 동합금, 8은 동합금(1)상에 도금된 주석도금층, 5는 확산층(η상), 6도 확산층(ε상), 7은 카켄달보이드이다.

이 종래에도, 제1도, 제2도의 것과 같이 동합금(1)에 주석도금을 실시한 직후는 제1도에 나타낸 바와 같은 주석도금층(8)을 얻게되나, 그후 가열이나 경시변화에 의해 제2도에 나타낸 바와같은 확산상태가 발생하고, 박리현상의 원인으로 되어있는 카켄달보이드(7)이 발생한다.

종래의 동합금용 땜납 또는 주석도금품에 있어서는, 상기와 같은 확산이 생기기 때문에, 확산시에 있어서의 카켄달보이드의 발생을 방지하는 것이 부품의 신뢰성 향상을 위해 중요한 과제로 되어 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 종래의 도금조성에 아연을 첨가해서 카켄달보이드의 발생을 억제하고, 이에 따라 열에 의한 주석도금의 밀착성 저하나 박리현상을 개선할 수 있는 동합금용 땜납 또는 주석도금품을 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

다음에는 본 발명의 한 실시예에 대해 설명한다.

제5도는 이 발명의 한 실시예에 의한 가열후의 모형단면도를 표시하며 박리현상의 원인이 되는 카켄달보이드(7)의 발생이 없음을 알 수 있다. 시판되고 있는 스프링용 인청동(JIS C5210)에 표 1의 조성의 땜납을 직접 전기도금에 의해 2㎛의 두께로 도금한다. 그 다음에는 150℃로 가열시험을 행하고, 굽힘시험에 의해 박리현상이 발생하기까지의 시간을 측정한 결과와, 또 전기땜납 도금 후에 240℃로 용융땜납도금을 실시하고, 땜납도금층이 부착하기까지의 시간을 측정하였다.

땜납도금층이 부착하기까지의 시간은, 용융한 60% Sn-40% Pb중에, 땜납을 전지도금한 인청동을 침지하였을때 생기는 표면장력에 의한 부력과 장력이 균형되기까지의 시간으로 하였다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

표 1의 결과에서, 아연을 첨가시킨 본 발명의 땜납도금품은 내열박리에 있어서 커다란 개선효과가 인정된다.

아연의 첨가량은, 시료 No.1-6의 결과에 의하면, 아연(Zn)량이 0.04-6.30% 포함된 시료 No.2-6에서는 아연이 포함되지 않은 시료 No1보다도 박리되기까지의 시간이 현저하게 개선되어 있다. 한편, 땝납이 부착되기까지의 시간을 비교할 경우 Z량이 증가함에 따라 시간이 길어지고 시료 No6에서는 10초가 되어도 부착안되는 상태를 나타내고 있다. 이와같이 표 1의 결과에 의하여 Zn량의 첨가량은 대략 0.04-4.5%의 범위가 가장 바람직하다.

또 시료 No.7-11의 결과로부터, Fe,Ni,Co,Si,P들은 아연의 첨가에따라 내열박리에 대한 성질의 향상을 무효화시키는 결과를 초래하고, 이 결과로부터 상한치가 각각 0.2%를 초과하면 박리 현상이 빨리 발생함을 알 수 있다.

다음에는, 본 발명의 다른 실시예에 대해 설명한다.

제6도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 가열후의 모형단면도를 표시하며 박리현상의 원인인 카켄달보이드(7)의 발생이 없음을 알 수 있다. 시판되고 있는 스프링용 인청동(JIS C5210)에 표 2의 조성의 주석도금 조성을 직접 전기도금에 의해 2㎛의 두께로 도금한다. 그 다음에는 150℃로 가열시험을 행하고, 굽힘시험에 의해 박리현상이 발생하기까지의 시간을 측정한 결과와, 또 전기 주석도금후에 240℃로 용융땜납도금을 실시하고, 주석도금층이 부착되기까지의 시간을 측정하였다. 주석도금층이 부착되기까지의 시간은 용융한 60% Sn-40% Pb중에, 주석을 전기도금한 인청동을 침지하였을 때에 생기는 표면장력에 의한 부력과 장력이 균형되기까지의 시간으로 하였다.

이 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

표 2의 결과로부터, 아연을 첨가한 본 발명의 주석도금품은 내열박리에 대해 커다란 개선효과가 인정된다.

시료 No. 1-6의 결과로부터, 아연의 첨가량이 증가할 수록 내열박리에 대한 성질은 향상하나, 반대로 땜납의 부착성이 저하하고 있음을 알 수 있고, 이표 첨가량은 대략 0.04-4.5%의 범위가 바람직하다.

또, 시료 No.8-11의 결과로부터 Fe, Ni, Co, Si, P등은 아연의 첨가로 얻어지는 내열박리에 대한 성질의 향상을 무효화시키는 결과를 초래하고 있고, 이 결과로부터 상한치가 각각 0.2%를 초과하면 박리현상이 빨리 발생함을 알 수 있다.

또, 상기 실시예에 있어서는, 주석과 등의 확산현상 때문에, 동합금을 대상으로 한 도금품으로 되어 있으나, 동합금 이외에 대해 적용하더라도 특히 지장이 없음을 알 수 있다.

또, 위스커(Whisker)의 발생을 방지하고, 납땜성의 향상과 밀착성의 향상을 목적으로하여, 전기도금후에 재가열리플로(Refowing)처리하여 활용하는 것도 당연히 가능하다.

본 발명에 따르면, 도금조성에 아연을 첨가하므로, 카켄달보이드의 발생을 억제할 수 있고, 이와같이 하여 열에 의한 주석도금의 밀착성의 저하와 박리현상을 방지할 수가 있다.

Claims

도금조성으로서 중량기준으로 ZnO. 0.04-4.5%를 함유하고, 남은부분이 Sn, Pb 및 불가피한 원소로 이루어지고, Zn와 Sn와 Pb의 합계량이 98% 이상인 것을 특징으로 하는 동합금용 땜납도금품.
도금조성으로서 중량기준으로, Zn. 0.04-4.5%를 함유하고, 남은부분이 Sn, Pb 및 다른원소로 구성되고, Zn와 Pb의 합계량이 98% 이상이며 Fe, Ni, Co, Si 및 P의 합계량이 0.2% 이하인 것을 특징으로 하는 동합금용 땜납도금품.
도금조성으로서 중량기준으로, Zn 0.04-4.5%를 함유하고, 남은 부분이 Sn 및 불가피한 원소로 이루어지고, Zn와 Sn의 합계량이 98% 이상인 것을 특징으로 하는 동합금용 주석도금품.
도금조성으로서 중량기준으로, Zn 0.03-5%를 함유하고, 남은부분이 Sn 및 다른 원소로 이루어지고 Zn와 Sn의 합계량이 98% 이상이고 Fe, Ni, Co, Si 및 P의 합계량이 0.2% 이하인 것을 특징으로 하는 동합금의 주석도금품.