WO2005084877A1

WO2005084877A1 - ソルダペースト

Info

Publication number: WO2005084877A1
Application number: PCT/JP2004/003027
Authority: WO
Inventors: Kunihito Takaura; Kaichi Tsuruta; Hiroshi Kawanakago; Hiroshi Takahashi
Original assignee: Senju Metal Industry Co. Ltd.
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2005-09-15
Also published as: KR20060131848A; CN1925946A; TW200538226A; EP1724050A4; JPWO2005084877A1; TWI308510B; CN100503133C; JP3928657B2; EP1724050B1; MY139434A; KR101052452B1; US8961709B1; EP1724050A1

Abstract

Sn-Ag系、Sn-Cu系等の合金粉末を用いたソルダペーストは融点が高いため電子部品を熱損傷させる。融点温度の低いSn-Ag-In系鉛フリーはんだ合金が検討されているが、これはリフロー時に発生するチップ立ちが多く使用しにくい。本発明はSn-Ag-In系鉛フリーはんだ合金を示差熱分析で測定したピーク温度の差を10℃以上として第一、第二はんだ合金粉末に分割して、その混合粉末をフラックスと混和してソルダペーストを構成する。

Description

ソルダペースト技術分野

本発明はプリント基板と電子部品のはんだ付けに用いるソルダペースト、特に

Sn-Ag- In系の鉛フリ一はんだ合金を含むソルダペース卜に関する。

背景技術

抵抗ゃコンデンサ一等の単一機能の電子部品は、本体の両端に電極が形成されたチップ部品となっており、このような表面実装部品（Surface Mounted Device

： SMD)をプリント基板にはんだ付けする場合は、リフロー法で行なう。このリフロー法とは、プリント基板のはんだ付け部、即ち SMD の電極に一致する箇所にはんだ合金粉末とペース卜状フラックスからなるソルダペーストを印刷や吐出により塗布し、その後、該プリン卜基板をリフロー炉で加熱してはんだ合金粉末を溶融させることによりプリン卜基板と表面実装電子部品のはんだ付けを行なうものである。

このリフロー法では、加熱時にペースト状フラックスの突沸を防ぐと同時に、電子部品やプリント基板への熱影響を少なくするために 1 0 0〜 1 5 0 °Cで予備加熱を行ない、その後、ソルダペースト中のはんだ合金粉末を溶融させてはんだ付け部に付着させる本加熱を行なう。本加熱では最高温度となるピーク温度をできるだけ低くし、その温度での加熱時間をなるベく短くして電子部品への熱影響を少なくするようにしている。

この本加熱温度は、プリント基板の大きさ、厚さ、電子部品の実装密度等によつて適宜調整するが、当然ソルダペーストに用いるはんだ合金粉末を完全に溶融させるために、はんだ合金粉末の液相線温度以上となる。従って、ソルダペーストに用いるはんだ合金粉末は、液相線温度がなるベく低い方が本加熱温度も低くなり、それだけ電子部品に対する熱影響も少なくできる。一般に本加熱温度は、ソルダぺ—ストに用いるはんだ合金の液相線温度 + 2 0〜 4 0 °Cといわれているここに、最近では、鉛を全く含まない鉛フリーはんだを使用することが推奨されており、ソルダペーストにも鉛フリ一はんだ合金が用いられるようになってきている。

鉛フリーはんだは、 Snを主成分として、用途に応じこれに Ag、 Cu、 B i、 Sb、 Zn 等を適宜添加したはんだ合金である。

Sn— Cu系鉛フリーはんだ合金は、 Sn— 0. 7Cu の共晶組成の融点が 2 2 7 °Cであるため、本加熱温度が高くなつてリフロー時に電子部品を熱損傷させる。しかも、はんだ付け性が良好でないという問題があつた。

Sn— B i系鉛フリーはんだ合金は、 Sn— 57B iの共晶組成の融点が 1 3 9 °Cという低い温度であり、本加熱温度が従来の Sn— Pb共晶はんだよりもさらに低い温度であるため、リフ口一時の電子部品への熱損傷の心配は全くない。しかしながら、かかる組成の鉛フリ一はんだは、 B iが大量に含有されているため非常に脆い性質を有しており、はんだ付け後、はんだ付け部に多少の衝撃が加わっただけで容易に剥離するという問題があつた。

Sn— Zn系鉛フリーはんだ合金は、 Sn— 9 Znの共晶組成の融点が 1 9 9 °Cであり、本加熱温度が 2 3 0 °C以下となるため、リフロー時の熱損傷は少ない。しかし Znは酸化しやすく、ぬれ性が極端に悪いという欠点があり、非酸化雰囲気中でリフローをおこなうか、特殊なフラックスを使用する必要があった。

Sn— Ag系鉛フリーはんだ合金は、ぬれ性が良いためすでに多く使用されている。特に Sn- Ag はんだ合金に 1%以下の Cuを添加した Sn-Ag-Cu鉛フリーはんだ合金は、 Sn-Ag はんだ合金よりぬれ性が良く、はんだ合金の強度も強いため、現在最も多く使用されている。

しかし、 Sn- Ag 系鉛フリーはんだ合金は、 Sn- 3. 5Agの共晶組成の融点が 2 2 0 °Cであるため、本加熱温度は 2 5 0 °C以上となって熱に弱い電子部品には熱損傷を与えてしまう。

一方、 Sn- Ag-Cu鉛フリーはんだ合金の溶融温度は、約 2 1 8 °Cであり、リフロ一炉の本加熱設定温度は 2 4 (TC前後の場合が多い。一般的な SMD 部品の場合は、 2 4 0 °C前後の本加熱温度の使用でも熱による破損を受けることは少ないが、半導体やコネクタ一、電解コンデンサ一などの熱に弱い部品は熱による損傷を受けて、動作不良になる可能性がある。

そこで、 Sn-Ag はんだ合金および Sn-Ag-Cuはんだ合金に溶融温度を下げる合金として B iや Inなどの元素を添加して、はんだ合金の溶融温度を下げた鉛フリ一はんだ合金が提案されている。 B ίの添加ははんだ合金の強度を低下させることもあるので、 I ηを添加した Sn- Ag- 1 n系はんだ合金が耐熱性のない電子部品のはんだ付けに広く用いられている。

ここで、 Sn- Ag- In系鉛フリーはんだ合金とは、 Sn、 Ag、 Inからなる鉛フリーはんだ合金、もしくは、このはんだ合金にさらに B i、 Cu等の添加元素を加えたはんだ合金である。

ところで、電子機器の小型化に伴い電子部品も 1608サイズ（16mm x 8 mm) や 10 05サイズ（10mm x 5 ram) などと云うように小型化している。これらの小型の電子部品をソルダペーストを用いてリフ口一はんだ付けを行うと、電子部品が軽いためにリフロー後にチップ立ちやチップの傾きなどが発生しやすい。これらのリフ口一後のチップ立ちやチップの傾きをツームストーン現象やマンハツタン現象と呼ぶこともある。

チップ立ち現象は、ソルダペーストを印刷した基板がリフロー炉で加熱されるときに、チップ部品の両端に置かれたソルダペース卜に加熱の時間差が発生することにより両端でソルダペース卜の溶解に時間差が生まれ、チップ部品が片側に引っ張られるモ一メントが生じてチップ部品が浮く現象である。発生したモーメントが大きくなると、チップが完全に逆立ちしてしまう。

チップ立ち現象は、チップ部品が片側に引っ張られるモーメントが大きくなるほど顕著に現れるので、 Sn-37Pb はんだや Sn- 3. 5Agなどのように共晶はんだと呼ばれる、固相線温度と液相線温度に差がないはんだ合金の組成ほど発生し易い。それに対して、 Sn-2Ag-36Pb (固相線温度 178 °C一液相線温度 210 °C ) 、 Sn - 8Β ί - 46Pb (同じく 159 °C - 193 °C ) や Sn- lAg-0. 5Cu (同じく 217 °C - 227 °C °C ) など固相線温度と液相線温度とが離れているはんだ合金では、はんだ合金の溶融が徐々におこなわれるので、チップ部品が片側に引っ張られるモ一メン卜が緩和され、チップ立ち現象が発生しにくくなる。現在最も広く用いられている鉛フリーはんだ合金の Sn- 3Ag- 0. 5Cu鉛フリーはんだ合金の溶融温度は、固相線温度 2 1 7 °C、液相線温度 2 2 0 °Cで少しの温度差がある。そのため Sn-37Pb 組成の錫一鉛共晶はんだ合金の場合に比較して、リフロー時のチップ立ち現象は少なくなる。しかしながら、前述の Sn-Ag- 1 n系鉛フリーはんだ合金においてはチップ立ち現象が特に顕著に表れ、電子部品への熱損傷が少ないというメリットを十分に活用していない。

従来にあっても、リフロー後のチップ立ちを防ぐ方法として、ツインピークが現れるはんだ合金組成を使用するものが提案されている（特開 2 0 0 1 - 5 8 2 8 6号公報）。

一方、合金組成の異なる 2種類以上のはんだ合金粉末を混合することは、従来から実施されてきた。鉛フリーはんだ合金においても、 Sn- Zn 系粉末と Sn-Ζη-Β ί 系粉末を混合してぬれ性を改善すること（特開平 9— 2 7 7 0 8 2号公報）、 Sn -Bi 系粉末と Sn-Zn 系粉末を混合してボイドゃディウエツトを発生させないようにすること（特開 2 0 0 2 - 1 1 3 5 9 0号公報）がそれぞれ公知である。発明の開示

本発明は、リフロー後のチップ立ちが発生しやすい Sn- Ag-In系鉛フリーはんだ合金を使っても、チップ立ちの起こりにくい Sn- Ag- 1 n系鉛フリーはんだ合金のソルダペーストを提供することである。

Sn - 3. 5Ag鉛フリ一はんだ合金や Sn- 3Ag- 0. 5Cu鉛フリ一はんだ合金に、溶融温度を下げる元素である Inや B iなどを添加すると、はんだの溶融温度が下がってくる。このとき固相線温度と液相線温度が単純に下がるのではなく、固相線温度は下がるが、液相線温度は必ずしも下がらず、固相線温度と液相線温度の差が広まつていく傾向にある。そのため Inや Βίなどを添加したはんだ合金は、リフロー時のチップ立ち現象が少なくなるはずである。ところが、 Biを添加する場合はリフロ一時のチップ立ち現象は少なくなるが、 Inを添加すると逆にリフロー時のチップ立ち現象が多く起こる。

例えば、 Sn- 3. 5Ag- 81η (固相線温度 1 9 7 °C—液相線温度 2 1 4 °C ) の鉛フリ一はんだ合金は、 Sn- 3Ag-0. 5Cu鉛フリーはんだ合金に比較して 2 0倍以上多くリフロー時のチップ立ち現象が発生してしまう。それに対して、 Sn-3. 5Ag-8Bi (固相線温度 1 8 6 °C—液相線温度 2 0 7 °C ) 鉛フリーはんだ合金は、 Sn- 3Ag- 0. 5Cu 鉛フリーはんだ合金に比較して半減する。 Inを添加するとはんだ合金の表面張力が下がりぬれ性が良くなる反面、酸化しやすい元素でもあることからはんだの溶融を阻害する面もある。このため、ぬれにバラツキが生じ、チップ立ちが発生する。

すなわち、チップ立ちの防止には単に液相線温度と固相線温度との領域を十分に広く確保することでだけでは十分でないことが分かる。

一方、同じように鉛フリーはんだ合金の溶融温度を低下させる元素として Znがある。 Znを添加しても固相温度は大きく下がらないが、 Znを添加するとはんだ合金のぬれ性が極端に悪くなるのでチップ部品へのモーメン卜が急に働かず、 Znが添加された鉛フリーはんだ合金はリフロー時のチップ立ち現象が少ない。

このように、はんだ合金組成によってチップ立ち防止の機構は大きく異なるのであって、したがって、特定のはんだ合金で有効が手段がそのまま別のはんだ合金においても有効であるか否かは予測がつかないのである。

実際、リフロー時のチップ立ち現象の対策として、溶融温度の違う 2種類の粉末を使用する方法がある。ところが Sn- Ag-In系鉛フリーはんだ合金では、単に溶融温度の違う 2種類の粉末を混合してソルダペーストにしただけでは、チップ立ち現象は低減しない。 Sn- Ag- In系鉛フリーはんだ合金自体のぬれ性は良いのだが、 Inが酸化し易いためである。

本発明者らは、 Ag: 3〜4 %、 In: 3~ 10%、残部 Snの Sn- Ag- In鉛フリーはんだ合金において、その合金組成を第一合金粉末と第二合金粉末に分割することで、第一合金粉末のはんだ合金と第二合金粉末のはんだ合金の示差熱分析（D S C ) で測定したピーク温度の差が 1 0 °C以上あるはんだ合金の粉末の組み合わせが存在すること、そして、それらを混合してなるソルダペーストを用いると、特に、 Sn - Ag- Inの第一はんだ合金粉末と Sn - Ag の第二はんだ合金粉末を混合した粉末を用いてソルダペーストを構成すると、チップ立ちが減少することを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、単に融点の異なる 2種のはんだ合金を用いるのとは異なって、第一はんだ合金粉末と温度の高い第二はんだ合金粉末のピーク温度の差を 1 o °c以上とすることによって、 Sn- Ag- In系鉛フリーはんだ合金でもリフロー時に発生するモーメントを小さくすることができ、しかも、溶融後の組成を、質量⁰ /₀で、 Ag : 3 ~ 4 %、 In： 3〜 1 0、残部 Snとなるようにすることにより Inの酸化を起きにくくすることによりチップ立ちを効果的に防止することができる。好ましくはピーク温度の低いほうのはんだ合金粉末に合金成分として Inを配合しておくことにより Inの酸化を可及的少とすれば、 Inが酸化し易いために発生するモ一メントをさらに緩和することができ、リフロー時のチップ立ちを一層減少させることができる。これは Sn-Ag-In系鉛フリーはんだ合金に特有の作用効果と云える。

本発明は、第一はんだ合金粉末と第二はんだ合金粉末とを混合した混合粉末とフラックスとからなるソルダペーストにおいて、第一はんだ合金粉末と第二はんだ合金粉末とは、示差熱分析で測定したメインのピーク温度の差が 1 0 °C以上であり、しかも混合粉末の溶融後の組成が、質量％で、 Ag: 3〜4 %、 In: 3〜 1 ◦ %、残部 Snとなることを特徴とするソルダペース卜である。

本明細書において、合金組成を示す「％」は、特にことわりがない限り、「質量％」である。

好ましくは、第一はんだ合金粉末は、 Ag: 3〜 4 %、 In: 6〜 2 0 %、残部 Sn からなる合金の粉末であり、第二はんだ合金粉末は、 Ag: 3 ~ 4 %、残部 Snからなる合金の粉末である。

第一、第二はんだ合金粉末の合金には、いずれか一方、または両方に 1 %以下の Β ίを配合してもよい。あるいは、ピーク温度の高い第二はんだ合金粉末の合金には、 1 %以下の Cuを配合してもよい。図面の簡単な説明

図.1は、代表的な示差熱分析曲線を示すグラフである。

図 2は、別の例の示差熱分析曲線を示すグラフである。

図 3は、実施例において使用した第一はんだ合金粉末と第二はんだ合金粉末との混合粉末の示差熱分析曲線を示すグラフである。発明の具体的な説明

Sn- Ag-In系鉛フリーはんだ合金で、示差熱分析で測定した第一はんだ合金粉末と第二はんだ合金粉末のピーク温度の差が 1 0 °C以上あるはんだ合金の粉末の組み合わせの具体的例は後述する実施例に記載した表 1の通りである。

本発明において、ピーク温度の測定は、下記装置を使って示差熱分析により行つた。

測定条件測定装置：セイコーインスツルメント製示差走査熱量計

昇温速度： 5 °C /m i n

図 1は、代表的な示差熱分析曲線を示すが、これは明瞭な単一ピーク温度 Pを示す合金の例であり、図中、 B点の外揷点が固相線温度 Sであり、図示例の場合、ピーク温度と溶融終了温度、つまり液相線温度とは同一となる。 A点は熱吸収開始点である。

図 2は、ピーク温度 Pと液相線温度 Lとが異なる場合を示す示差熱分析曲線であり、この場合には液相線温度はピーク温度より高温側にある。

このように複数のピーク温度が見られるときはより大きな熱吸収のピーク温度、つまりメインのピーク温度をもって、本発明のピーク温度とする。

第一はんだ合金粉末と第二はんだ合金粉末のピーク温度の差が 1 0 t以上ある組み合わせでも、最終的に得られる組成のはんだ合金のぬれ性が悪いと濡れ不良やはんだボールの原因になってしまう。

したがって、本発明にあっては、最終組成の Sn- Ag-In系はんだ合金において、 Agの量が 3 %未満ではぬれ性が低下し、 Agの量が 4 %を超えるとピーク温度が上がるため耐熱性の低い電子部品に適用できない。また、 Inの量が 3 %未満ではピーク温度が下がらないため耐熱性の低い電子部品に適用できず、 Inの量が 10%を超えると酸化しやすい Inの特性が顕著になり、ぬれ性が低下し、ボールの発生が多くなる。

本発明における第一、第二はんだ合金粉末の好ましい組み合わせの例は、ピーク温度の低い第一はんだ合金粉末が、 Ag: 3〜4 %、 In: 6〜2 0 %、残部311の Sn - Ag-In合金のそれであり、ピーク温度の高い第二はんだ合金粉末が、 Ag: 3〜 4 %、残部 Snの Sn- Ag合金のそれである場合である。本発明における第一はんだ合金粉末と、第二はんだ合金粉末との配合比率は、第一、第二はんだ合金粉末の組成によっても変わるが、一般には、高温ピーク温度の第一はんだ合金粉末/低温ピーク温度の第二はんだ合金粉末の比率（質量）は、（20 〜70)バ 80 〜30) であり、好ましくは（25 〜65)バ 75 〜35) である。粉末の粒径については特に本発明においては制限されず、通常のソルダペース卜に用いる程度のそれでよく、例えば、第一、第二はんだ合金粉末とも、平均粒径 30 w m の程度であればよい。もちろん、必要に応じて、これより粗いあるいは細かい粒径の粉末を用いてもよい。

さらに、フラックス成分としても、従来の Sn-Ag-In系はんだ合金を使ったソルダぺ一ストのそれに同じであってもよく、特に制限はなく、例えば、各種ロジン系フラックスおよび適宜溶剤を用いることができ、これに必要に応じて活性剤、チキソ剤、酸化防止剤等を適宜配合してもよい。

本発明の効果には、リフロー時のチップ立ち防止効果だけでなく、ボイド減少効果もある。これは、はんだ合金が溶融する時間に差が生じるためにソルダぺ一ストに含まれている溶剤が急激に蒸発しないからである。

また、本発明の溶融後のはんだ合金組成が、 Ag: 3〜4 ^Q/。、 In: 3〜 1 0 %、残部 Snの範囲では、本来酸化しやすい Inの酸化が起きにくく、 Sn- Ag- in系鉛フリ —はんだ合金の中ではボイドが少なくなる特長がある。

本発明の Sn- Ag- In系鉛フリーはんだ合金はぬれ性を向上させるために、その第一はんだ合金粉末および/または第二はんだ合金粉末に B iを 1 %以下添加することができる。 Sn- Ag- In系鉛フリーはんだ合金は、ぬれ性は良いが Inが酸化しやすい欠点がある。そこで、 Sn-Ag- In系鉛フリーはんだ合金に Biを添加することによつて、ぬれ性を増してボイドの少ないはんだ接合を作ることが可能となる。ただし、溶融後のはんだ合金の Biの含有量が 1 %を超すと、はんだの強度低下ゃリフトオフ現象などが見られ、はんだ剥離を起こすようになる。そのため、第一はんだ合金粉末および/または第二はんだ合金粉末に Biを配合する場合、その B i添加量は合計で 1 %以下とする。

本発明は、したがって、その一つの態様では、第一はんだ合金粉末が Ag： 3〜 4 %、 In : 6〜2 0 %、および残部 Snからなる合金の粉末から、第二はんだ合金粉末が Ag : 3〜4 %、および残部 Snからなる合金の粉末からなり、第一および/ または第二はんだ合金粉末のはんだ合金が合計で B i： 1 %以下を含有しており、これらのはんだ合金粉末を混合した粉末とフラックスとが混和されていることを特徴とするソルダペーストである。

また、本発明にあっては、第二はんだ合金粉末に Cuを 1 %以下添加することができる。 Cuの添加が、 1 %より多くなると溶融温度が上昇し更にぬれが悪くなり、ボイドの原因になりやすい。この場合の C uは第二はんだ合金粉末に添加する。第二はんだ合金粉末に C uを添加することで、少しでも溶融温度を下げ、リフ口一時に第一はんだ合金粉末と融合しやすくするためである。

したがって、本発明は、その別の態様においては、合金組成が Ag : 3〜4 %、 In : 6〜2 0 %および残部 Snからなる第一はんだ合金粉末と、合金組成が Ag： 3 〜4 %、 Cu : 1 %以下および残部 Snからなる第二はんだ合金粉末を混合した混合粉末とフラッタスとが混和されていることを特徴とするソルダペーストである。上記態様においてもさらにぬれ性を高めるために B iを添加してもよい。

したがって、本発明は、さらに別の態様では、合金組成が Ag : 3〜4 %、 In : 6〜2 0 %、および残部 Snからなるはんだ合金の第一はんだ合金粉末と、合金組成が Ag： 3〜 4 %、 Cu： 1 %以下および残部 Snからなる第二はんだ合金粉末からなり、第一および/または第二はんだ合金粉末のはんだ合金が合計で Bi ： 1 %以下を含有しており、これらのはんだ合金粉末とフラックスとが混和されていを混合した粉末とフラックスとが混和されていることを特徴とするソルダペーストでる。

本発明にあっては、いずれの態様にあって、上記第一、第二はんだ合金粉末の溶融後の組成は、 Ag： 3〜 4 %、 In： 3〜 1 0 %および Bi ： 0〜 1 %、 Cu： 0〜 1 %、残部 Snとなる。

次に、実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的に説明する。

実施例

表 1に示した合金組成および割合の第一はんだ合金粉末および第二はんだ合金粉末（平均粒径はそれぞれ 30 m)を混合し、次の組成のフラックスと混和してソルダペーストを得た。このときのはんだ粉末とフラックスの比率は、混合したはんだ合金粉末 8 9 %、フラックス 11%であった。

(フラックス組成）

ァクリル変性口ジン 3 0質量⁰ /₀ 重合ロジン ' 2 0質量％硬化ヒマシ油 5質量⁰ /₀

2ェチルへキシルジグリコール 4 0質量％

2 · 3 _ジブロモ 2—ブテン一 1 · 4—ジオール 5質量％作製したソルダぺ一ストに対して、以下の試験方法でチップ立ち試験、ボイドの確認試験およびソルダボ一ル試験を実施した。

(チップ立ち試験）

プリント基板に実施例および比較例のソルダペーストを下記配置となるように印刷し、そこに 1005サイズのチップコンデンサ一を 9 0個搭載した。次いで、基板を反転させ、逆さにしてリフロ一処理を行った後に見られるチップ立ちおよびその定位置を外れた部品の数をカウントした。いずれの場合にもはんだ付け不良であって、本例ではそれらの欠陥を合計した数をもってチップ立ち発生率を計算している。（n = 3) 印刷形状 5 ram (ドッ卜直径)

印刷ピッチ 0 mm

メタルマスク厚 1 5 ram

(ボイドの確認試験）

プリント基板に実施例および比較例のソルダペーストを下記配置となるように印刷し、部品を搭載せずリフローを行った。ボイドの大きさがランド径の半分以上の大きさを持った

ボイドが発生したランドの数をカウン卜した。（n =3)

ドット数： 3 6個印刷形状 5 mm (ドッ卜直径)

印刷ピッチ 0 mm

メタルマスク厚 1 5 ram

(ソルダボール試験）

実施例および比較例のソルダぺ一ストを用いて、 J IS Z3284 付属書 11の条件でソルダボール試験を行い、そのソルダボールの状態をカテゴリ一別に判定した。ここに、カテゴリ 1は、ソルダポールがない状態、カテゴリ 2は、直径 7 5〃 m以下のソルダボールが 3つ以下ある状態、同じく 3は、同じく 4つ以上ある状態、 4は多数の細かいソルダボ一ルが半連続で環状に並んでいる状態である。力テゴリ 2までが合格である。

(リフ口一条件）

本例におけるチップ立ち試験、ボイドの確認試験およびはんだボール試験でのリフローは次の条件で行った。リフロー炉：千住金属工業製 S A I— 3 8 0 8 J C

プリヒート温度： 1 5 0〜 1 7 0 °C 1 0 0秒

本加熱温度： 2 2 0 °C (ただし、 1 0 0 °C以上 4 0秒）結果は表 1にまとめて示すが、これらの結果からも分かるように、本発明の Sn -Ag- In系鉛フリーはんだ合金で、示差熱分析で測定した第一はんだ合金粉末と第二はんだ合金粉末のピーク温度の差が 1 0 °C以上のあるはんだ合金の粉末の組み合わせにより作製したソルダぺ一ストは、合金ピーク温度の差が 1 0 °C未満のものに比較して、チップ立ちおよびボイドの発生が少なく、またソルダボ一ルも少ない。

図 3は、第一はんだ合金粉末 (Sn - 3. 5Ag- 12 In-0. 5Bi) 65%と第二はんだ合金粉末 (Sn-3. 5Ag-0. 5Bi) 35%とを混合したはんだ合金混合粉末の示差熱分析曲線を示すグラフであるが、第一はんだ合金粉末と第二はんだ合金粉末の各ピーク温度 P , 、 P₂が 10°C以上と十分に離れているため、実際には第一はんだ合金粉末の液相線温度と第二はんだ合金粉末の固相線温度が重なることはない。むしろそのようになるように、ピーク温度の差が 10°C以上となる第一、第二はんだ合金粉末を選択し、組み合わせてソルダペーストを構成するのである。溶融後の組成は Sn-3. 5Ag - 81η- 0. 5B iであった。

云うまでもなく、本発明の Sn-Ag- In系鉛フリーはんだ合金は、チップ部品のはんだ付けばかりでなく、微細なパターンのはんだ付けにも効果をもたらすものである。

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産業上の利用可能性

以上説明したように耐熱性のない電子部品に使用可能だがリフロー時に発生するチップ立ちが多く使用しにくい Sn-Ag- In系鉛フリーはんだ合金でも、本発明のソルダペーストを使えばリフロー時のチップ立ちおよびボイドが少なくなる。そのため安価な耐熱性のない電子部品が使用可能になり、本発明によりはんだの鉛フリー化が大きく前進するものである。

Claims

請求の範囲

1. 第一はんだ合金粉末と、第二はんだ合金粉末と、フラックスとからなるソルダぺ一ストであって、第一はんだ合金粉末と第二はんだ合金粉末とは、示差熱分析で測定したメインのピーク温度の差が 1 o°c以上であり、かつ前記第一および第二はんだ合金粉末の混合粉末の溶融後の組成が、質量％で、 Ag: 3〜4%、 In ： 3〜 1 0%、残部 Snとなることを特徴とするソルダペースト。

2. 前記第一はんだ合金粉末は、質量％で、 Ag: 3〜4%、 In: 6〜2 0 %、残部 Snからなる合金の粉末であり、前記第二はんだ合金粉末は、質量％で、 Ag: 3 〜 4 %、残部 Snからなる合金の粉末であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のソルダペースト。

3. 第一はんだ合金粉末と、第二はんだ合金粉末と、フラックスとからなるソルダペーストであって、第一はんだ合金粉末と第二はんだ合金粉末とは、示差熱分祈で測定したメインのピーク温度の差が 1 o°c以上であり、前記第一はんだ合金粉末および/または第二はんだ合金粉末のはんだ合金が合計で 1質量％以下の Bi を含有し、かつ前記第一および第二はんだ合金粉末の混合粉末の溶融後の組成が、質量％で、 Ag: 3〜4%、 In: 3〜 1 0%、および Bi: 1 %以下、残部 Snとなることを特徴とするソルダペースト。

4. 前記第一はんだ合金粉末は、質量％で、 kg: 3〜4%、 In: 6〜2 0 %、残部 Snからなる合金の粉末であり、前記第二はんだ合金粉末は、質量％で、 Ag: 3 〜4%、残部 Snからなる合金の粉末であり、前記第一はんだ合金粉末および/または第二はんだ合金粉末のはんだ合金が合計で 1質量％以下の Βίを含有していることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載のソルダペース卜。

5. 第一はんだ合金粉末と、第二はんだ合金粉末と、フラックスとからなるソルダぺ一ストであって、第一はんだ合金粉末と第二はんだ合金粉末とは、示差熱分析で測定したメインのピーク温度の差が 1 o°c以上であり、第二はんだ合金粉末のはんだ合金が 1質量⁰ /₀以下の Cuを含有しており、かつ前記第一および第二はんだ合金粉末の混合粉末の溶融後の組成が、質量％で、 Ag: 3〜4Q/Q、 In: 3〜 1 0%、および Cu: 1 %以下、残部 Snとなることを特徴とするソルダペースト。

6. 前記第一はんだ合金粉末は、質量％で、 Ag: 3〜4%、 In: 6〜2 0 %、残部 Snからなる合金の粉末であり、前記第二はんだ合金粉末は、質量％で、 Ag: 3 〜4%、 Cu: 1 %以下、残部 Snからなる合金の粉末であることを特徴とする請求の範囲第 5項記載のソルダペースト。

7. 前記第一はんだ合金粉末および/または第二はんだ合金粉末のはんだ合金がさらに合計で 1質量⁰ /₀以下の Βίを含有していることを特徴とする請求項 5または 6記載のソルダペースト。