WO2000075940A1 - Composant electronique, appareil dans lequel est monte ce composant et procede de fabrication de cet appareil - Google Patents

Description

明 細 書 電子部品、 この電子部品を実装した電子機器およびその製造方法 技術分野

本発明は、 電子部品、 この電子部品を実装した電子機器およびその製造方法に 関するものである。 特に、 本発明は地球環境対策に優れた電子部品、 この電子部 品を実装した電子機器とその製造方法に関する。 背景技術

近年、 地球環境汚染を改善する対策の一つとして、 テレビジョン受像器やビデ ォテープレコーダ等の各種電子機器から鉛等の有害物質を排除して地球環境保全 をはかる動きが活発化している。

このような状況において、 従来から電子機器の組立等に広く使用されてきた S n_Pb系の共晶はんだに代わって、 Sn— B i、 Sn— Ag、 Sn— Zn、 S n— Cu系からなる鉛を含有しないはんだの研究、 開発、 実用化が積極的に進め られてきている。 これらの鉛を含有しないはんだの中で、 特にフロー浸漬タイプ のはんだ付け装置に使用されるはんだとして、 S n— Cu系の共晶合金が注目さ れている。 Sn— Cu系の共晶合金は経済性や、 接合部の機械的 ·電気的特性の 向上が期待できるものである。

一方、 S n— Cu系の共晶合金を使用したフロー浸漬法によるはんだ付けでは プリント配線板に搭載される電子部品の外部端子の表層に S n— P bめっきおよ び Snめっきをしたものが使用されている。 電子部品の外部端子の鉛フリー （鉛 を使用しない） 化への対応として、 Sn— B iや Sn_Agめっきを施した電子 部品も検討されてきている。 しかしながら、 溶融した S n— C u共晶合金中に P b、 B i、 A gおよび Z n 等の異種金属が混入したものを長期間放置すると、 プリント配線板の回路パ夕一 ンと S n— C u合金層との界面で剥離現象が発生し、 電気機器の信頼性が劣ると いう課題を有していた。 この剥離現象はリフトオフとよばれている。

また、 電子部品の外部端子に S n以外の異種金属を含有しない S nめっきをし た電子部品は、 その使用方法によってはゥイス力の発生を起こし、 場合によって は回路短絡をする恐れがあるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、 地球環境に優しく、 電子部品の外 部端子とプリント配線板の回路パターンとの接合の信頼性を向上した電子部品を 提供するものである。 さらに本発明は、 この電子部品を実装した電子機器および その製造方法を提供することを目的とするものである。 発明の開示

本発明は、 電子部品の外部接続端子の表面に S n— C u合金層を設けたもので ある。 上記 S n— C u合金層中の銅濃度は 0 . 5〜 3 %含有してなることを特徴 とする。 また本発明の電子機器は、 本発明の電子部品を使用し、 3 11—（：11共晶 合金で回路パターンに接続したものである。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の一実施の形態における電子機器の断面図を示す図である。 発明を実施するための形態

以下、 本発明の一実施の形態における電子機器について、 図面を参照しながら 説明する。

図 1は本発明の一実施の形態における電子機器の断面図である。 図 1において、 紙フエノール基板、 ガラスエポキシ基板等を基材とするプリン ト配線板 1には、 銅箔を所望のパターンにエッチングして形成した回路パターン 2が形成されている。 プリント配線板 1は、 抵抗器、 コンデンサ、 コイル等から なる第 1の電子部品 3の外部端子であるリ一ド線 4を挿入する貫通孔 5を備えて いる。

リード線 4は、 鉄や銅等からなる金属線にニッケルや銅等からなるめっき金属 層を介して表層に Sn— Cu合金層を備えたものである。 また、 抵抗器、 コンデ ンサ、 コイル等からなるリ一ドレスの表面実装型の第 2の電子部品 6の外部端子 7は銀とガラスの焼結体の表面にニッケル等のバリア金属層を介して最外層に S n— Cu合金層を備えたものである。

これら表面の合金層は、 種々の方法で形成することができるが、 一般的にはめ つき法により形成するのが装置的、 価格的に簡便である。 めっき法によれば最外 層の合金組成を容易に制御することができる。

本実施の形態においては、 これらリード線 4および外部端子 7の最外層の S n 一 Cu合金層は、 （：11を0. 5〜 3%含有してなるものである。

表 1に 「Cu含有率とウイスカ発生およびはんだ濡れ性」 と Sn— Cu合金中 の銅の濃度との関係を示す。 表中の 「ゥイス力発生」 の判定は次のように行なつ た。すなわち、 Sn— Cu合金めつきしたリード線 4を 180度に折曲げ、 60 、 95%RHの条件下で 1000時間放置し、 折曲部の表面を観察した。 上記観察 で、 5 O^m以上 Snの針状突起が発生した場合判定を 「X」 とし、 それ以外を 「〇」 とした。

「はんだ濡れ性」 の判定は、 Sn— Cu合金めつきしたリード線 4および、 第 2の電子部品を 60でで 95%RHの条件で 168時間放置し、 Sn— Cuを溶 解したはんだ槽に浸せきしてゼロクロスタイムを測定した。 上記浸せき試験で、 ゼロクロスタイムが 3秒以上を 「X」 とし、 それ以外を 「〇」 とした。 合金中の Cu濃度（％) 0 0. 3 0. 5 1. 0 3. 0 5. 0 ウイスカ発生の有無 5/10 3/10 0/10 0/10 0/10 0/10 はんだ濡れ性 〇 〇 〇 〇 〇 X 試験条件 S n— C uはんだ温度： 255

： 5 mm/ s e c mmZ s e c ： 2 mm ( 0. 1 mm)

：ロジン系活性フラックス

(株） レスカネ土製 SAT- 5000

表 1から明らかなように、 リ一ド線 4および第 2の電子部品の外部端子 7の最 外層を Sn— Cu合金層とし、 Sn— Cu合金層が、 （：11を0. 5〜3%含有す るとウイスカ発生がなく、 はんだ濡れ性も良好である。

また、 電子部品 3のリード線 4および第 2の電子部品の外部端子 7は、 プリン ト配線板 1の回路パターン 2に、 S n— C u共晶合金層 8により電気的に接続す るものである。 はんだ付けに際しては、 約 250 の溶融した Sn— Cu共晶合 金に上記リ一ド線 4または外部端子 7が浸潰される。

以上のように構成された電子機器について、 以下にその製造方法を説明する。 まず、 貫通孔 5を有するプリント配線板 1に銅箔を所望のパターンにエツチン グして形成した回路パターン 2を形成する。

次に、 貫通孔 5に第 1の電子部品 3の S n _ C u合金層を備えたリ一ド線 4を 挿入するとともに、 所望の位置に Sn— Cu合金層を備えた外部端子 7を有する 第 2の電子部品 6を必要により接着剤等を用いて固定する。

最後に、 プリント配線板 1を溶融した鉛を含有しない S n— C u共晶合金によ るフロー浸漬法により第 1電子部品 3のリ一ド線 4および第 2の電子部品 6の外 部端子 7とプリント配線板 1の回路パターン 2とを、 電気的に接合するものであ る。 この接合は、 S n— C u共晶合金層 8により行われる。 この場合、 第 1の電 子部品 3のリード線 4および第 2の電子部品 6の外部端子 7は最外層を本実施形 態の S n— C u合金層により被覆されているため、 接続用の S n— C u共晶合金 層 8との界面には異種金属が存在しないの。 このため、 電子部品と回路パターン との間で安定した接続が得られる。

なお、 上記説明においては、 はんだ付け方法として、 フロー浸せき法により電 子機器を製造する例について述べたが、 実装される電子部品がすべて表面実装夕 ィプの部品で、 その外部端子表面が本発明の組成を持つ S n— C u合金層により 被覆されているものであれば、 S n— C u合金を使用したリフローはんだ付け法 が採用できることは当然である。

また、 上記説明においては、 S n— C u共晶合金を使用する例について述べた が、 電子機器の製造に際しては、 種々の条件により、 共晶組成以外の S n— C u 合金を使用できることも当然である。 産業上の利用可能性

以上のように本発明の電子部品は、 外部接続端子の表面に特定の銅濃度を持つ た S n— C u合金層を備えるため、 溶融した S n— C u合金によるフロー浸漬法 によりプリント配線板の回路パターンに接合する際に、 S n— C u合金中に異種 金属が溶出することがない。 このため、 接合界面に異種金属が介在しないので、 安定した接続状態が得られ電子機器の信頼性が向上するという効果を奏するもの である。 また本発明の電子部品は外部接続端子の表面に最適の銅濃度を持った S n— C u合金層を備えるため、 保存信頼性にも優れるものである。

本発明によれば、 地球環境に負担を与える鉛などの金属を使用すること無く、 信頼性に優れた電子機器を提供できるものであり、 産業上の利用価値大なるもの

Claims

請 求 の 範 囲

1. 外部接続端子の表面に S n - C u合金層が設けられた電子部品。

2. 前記 Sn— Cu合金層は、 Cuを 0. 5〜 3%含有してなる請求の範囲第 1 項記載の電子部品。

3. プリント配線板と、 前記プリント配線板に搭載された外部接続端子の表面に Sn- C u合金層を有する電子部品と、 前記電子部品の外部接続端子と前記プリ ント配線板の回路パターンとを鉛を含有しない S n— C u系の合金により電気的 に接合してなる電子機器。

4. 前記外部接続端子の表面の S n— Cu合金層は、 （： 1を0. 5〜3%含有し てなる請求の範囲第 3項記載の電子機器。

5. 前記電子部品の外部接続端子と前記プリント配線板の回路パターンとを接続 する S n— C u系の合金は S n - C u共晶合金である請求の範囲第 3項記載の電 子機器。

6. 電子部品の外部接続端子の表層にメツキにより Sn— Cu合金層を形成する 工程と、 前記電子部品をプリント配線板に搭載し、 鉛を含有しない Sn— Cu系 合金により前記電子部品の外部接続端子と前記プリント配線板の回路パターンと を電気的に接合する工程とからなる電子機器の製造方法。

7. 前記外部接続端子の表面の Sn— Cu合金層は、 。11を0. 5〜3%含有し てなる請求の範囲第 6項記載の電子機器の製造方法。

8. 前記電子部品の外部接続端子と前記プリント配線板の回路パターンとを接続 する S n— C u系の合金は S n— C u共晶合金である請求の範囲第 6項記載の電 子機器の製造方法。