WO2007029329A1

WO2007029329A1 - はんだ合金、そのはんだ合金を用いた電子基板およびその製造方法

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Publication number: WO2007029329A1
Application number: PCT/JP2005/016580
Authority: WO
Inventors: Keiichi Yamamoto
Original assignee: Fujitsu Limited
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-15
Also published as: JPWO2007029329A1; TW200711778A; US20080142124A1

Abstract

　フローはんだ付け法に用いる鉛を含まないＳｎ－Ｚｎ－Ａｌ合金からなるはんだ合金を開示する。はんだ合金は、Ｚｎが３．０ｗｔ％以上でかつ１４．０ｗｔ％以下、Ａｌが０．００３ｗｔ％以上でかつ０．０５０ｗｔ％以下、および残部がＳｎの組成等からなる。また、このはんだ合金を用いた電子基板および電子基板の製造方法についても開示する。

Description

明細書

はんだ合金、そのはんだ合金を用いた電子基板およびその製造方法技術分野

[0001] 本発明は、 Sn—Zn—Al合金のはんだ合金、およびこれを用いた電子基板とその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 従来、電気'電子機器におけるはんだ接合には、融点が低ぐはんだ濡れ性が良好な Sn—Pb系のはんだ合金が多用されている。し力しながら、 Pbは毒性を有するため、 Pbを含まな、無鉛はんだ合金の開発が強く望まれて！/、る。

[0003] 無鉛はんだ合金は、これまでに、 Sn、 Ag、 Cu、 Bi、 Zn、 In等を複合添加した合金が実用化され始めているが、 Sn— Ag— Cu系はんだ以外は、特殊用途に限定されているのが現状である。また、 Sn— Ag— Cu系はんだは融点が 218°Cと高い。このため、電子部品および電子基板のはんだ接合部をむらなく信頼性の高いはんだ接合を行うためには、融点よりも数十 °C程度高い温度に電子部品および電子基板を加熱しなければならない。一方、耐熱温度が 240°C程度の電子部品があるため、マージンの極めて少な、条件ではんだ接合を行わなければならな、。このように Sn— Ag— Cu系はんだでは、電子部品等への熱ストレスが大きぐ電子部品の耐熱性やはんだ接合の信頼性、さらにははんだ接合された電子機器の信頼性の面で多大な課題を抱えている。

[0004] そこで、融点が Sn— Ag— Cu系はんだより約 20°C低いソルダーペーストとして、 Sn — Znはんだ合金（融点 199°C)が提案されている。し力しながら、 Sn— Zn系はんだは Znの酸化速度が速ぐはんだ濡れ性が劣るため、良好なはんだ付け性を確保するためには、窒素ガス等の非酸ィ匕性雰囲気でのはんだ接合が必須である。

[0005] 低融点で大気中でのはんだ接合を可能とするものとして、 Sn— Zn— A1系はんだ合金が提案されている（特許文献 1参照。）。 Sn— Zn— A1系はんだ合金は、 A1を添加することで、 Sn— Zn合金の酸ィ匕を抑制し、良好なはんだ濡れ性を確保している。特許文献 1：特許第 3357045号公報発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] ところで、電子部品と電子基板とのはんだ接合に、量産性が優れ、低コストのフローはんだ付け法が主流となっている。フローはんだ付け法は、溶融したはんだの噴流を形成し、その噴流に電子基板を浸漬してはんだ付けを行う方法である。フローはんだ付け法では溶融したはんだを常に循環させて!/、るので、はんだ温度の分布が狭ぐ一枚当たりのはんだ接合時間も短縮されることから量産性に優れている。

[0007] 一方、フローはんだ付け法は、溶融したはんだを循環させて!/、るため、溶融したはんだを循環させないディップ式と比較すると酸ィ匕物が形成され易いという問題がある。特に、 Sn— Znはんだ合金を用いた場合は、 Znが酸ィ匕し易くかつ壊れにくいため、溶融したはんだの表面に酸ィ匕物のカス、いわゆるドロスが大量に発生し、はんだ接合部に溶融した非酸ィ匕のはんだが直接接触することを妨害し、はんだ付け性が低下するという問題がある。

[0008] また、フローはんだ付け装置のはんだ浴槽やポンプ等の溶融したはんだが接触する部分は、通常、融点および耐蝕性の良好なステンレス鋼が用いられている。フローはんだ付け装置で Sn— Ag— Cu系はんだや Sn— Zn系はんだ等の無鉛はんだを使用した場合、はんだエロージョン（はんだ浸食）が起こることが問題となっている。はんだエロージョンとは、浴槽壁やインペラ一シャフト，ノズル槽内設置部品をはんだ組成の Snが浸食する現象で、はんだ漏洩や装置能力の低下や故障等が発生するという問題がある。

[0009] そこで、本発明は上記の問題点を解決した、新規かつ有用なフローはんだ付けに用いるはんだ合金、それを用いた電子基板およびその製造方法を提供することを概括課題とする。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明の一観点によれば、 Znが 3. Owt%以上でかつ 14. Owt%以下、 A1が 0. 0

030wt%以上でかつ 0. 050wt%以下、および残部が Sn力もなるフローはんだ付け用のはんだ合金が提供される。

[0011] 本発明によれば、融点が従来の Sn— Ag— Cu系はんだ合金よりも低ぐはんだ上力 Sり性が良好で、良好なはんだ付け性を有する、フローはんだ付け用のはんだ合金を提供できる。また本発明によれば、リワークの際にはんだ接合部を長時間、例えば数十秒にわたって加熱する場合、はんだ合金が Cuからなるランド等を浸食する、いわゆる Cuくわれが抑制される。

[0012] 本発明の他の観点によれば、電子基板に電子部品を装着する工程と、 Sn-Zn- A1合金カゝらなるはんだ合金を溶融し、溶融したはんだ合金を電子基板に接触させて電子部品を電子基板にはんだ付けする接合工程を含む電子基板の製造方法が提供される。

[0013] 本発明によれば、 Sn—Znはんだ合金に A1を添加することで、 Zn酸化物のドロスの発生を大幅に抑制して良好なはんだ付け性を有するフローはんだ付けが実現できる

[0014] また、上記接合工程は、溶融したはんだ合金中の A1の酸ィ匕量に応じて A1を含む材料を溶融したはんだ合金に補充してもよい。溶融したはんだ合金は、 A1が選択的に酸化されて消費されるので、 A1の酸化量に応じて A1を含む材料を補充することで、はんだ合金をはんだ付け性の良好な所定の組成範囲に管理することができる。図面の簡単な説明

[0015] [図 1]フローはんだ付け装置の概略構成図

[図 2]図 1のフローはんだ付け装置を構成する噴流はんだ槽の概略構成図である。

[図 3A]はんだ上がり性の評価方法を説明するための図（その 1)である。

[図 3B]はんだ上がり性の評価方法を説明するための図（その 1)である。

[図 4]Sn— Zn— A1はんだ合金の特性試験結果 (その 1)を示す図である。

[図 5]Sn— Zn— A1はんだ合金の特性試験結果 (その 2)を示す図である。

[図 6]Sn— Zn— A1はんだ合金の Cuくわれ性の試験結果を示す図である。

[図 7A]本発明の実施の形態に係る電子基板の製造工程図（その 1)である。

[図 7B]本発明の実施の形態に係る電子基板の製造工程図（その 2)である。

[図 8]フローはんだ付け装置の溶融したはんだ組成の管理方法を説明するための図である。

符号の説明 [0016] 10 フローはんだ付け装置

14, 30 プリント回路基板

20 噴流はんだ槽

21 はんだ槽

22 1次ノズル槽

23 2次ノズル槽

28 1次ノズル

29 2次ノズル

31 スノレーホ一ノレ

32a, 32b ランド

33, 36 電子部品

発明を実施するための最良の形態

[0017] 本発明は、はんだ合金を溶融させて、溶融したはんだ合金を電子部品と電子基板とのはんだ接合部に接触させてはんだ付けする方法、例えばフローはんだ付け法に用いるはんだ合金である。フローはんだ付け法は、溶融したはんだの流れを形成して、その流れをはんだ接合部に接触する狭義のフローはんだ付け法と、溶融したはんだにはんだ接合部を浸漬するディップはんだ付け法を含んでいる。ここでは、狭義のフローはんだ付け法を用いる例を示す。

[0018] 図 1はフローはんだ付け装置の概略構成図、図 2は、図 1のフローはんだ付け装置を構成する噴流はんだ槽の概略構成図である。

[0019] 図 1および図 2を参照するに、フローはんだ付け装置 10は、プリント基板にフラックスを塗布するスプレーフラクサ 11、第 1ヒータ 12、第 2ヒータ 13、噴流はんだ槽 20、プリント回路基板 14を搬送するコンベア 15等力もなり、第 1ヒータ 12、第 2ヒータ 13、および噴流はんだ槽 20は、筐体 16に覆われている。電子部品が装填されたプリント回路基板 14は、コンベア 15を紙面の左側力も右側に搬送される。プリント回路基板 14 は、噴流はんだ槽 20においてはんだ接合された後に図示されない冷却器により冷却される（不図示)。

[0020] スプレーフラクサ 11は、フラックス槽 17とノズル 18を有する噴射機構 19と力なる。スプレーフラクサ 11は、フラックス槽 17からのフラックスをノズル 18によって霧状にしてプリント回路基板 14の下面に吹き付け塗布する。

[0021] 第 1ヒータ 12および第 2ヒータ 13は、電熱ヒータを有する。第 1ヒータ 12はプリント回路基板 14の下面を予備加熱し、第 2ヒータ 13は、さらに加熱して所定の温度、すなわち噴流はんだ槽 20の溶融したはんだと略同じ温度に設定される。

[0022] 噴流はんだ槽 20は、はんだ槽 21、図示されないはんだを加熱するヒータおよび温度制御部、 1次ノズル槽 22、 2次ノズル槽 23、 1次ノズル槽 22および 2次ノズル槽 23 内に溶融したはんだを噴き上げるための羽根車 24、羽根車の回転を伝達するインべラーシャフト 25、およびモータを有する回転駆動部 26等力もなる。 1次ノズル槽 22および 2次ノズル槽 23の上部には、ダブルウェーブ式の 1次ノズル 28と 2次ノズル 29が設けられている。

[0023] ダブルウェーブ式は、チップ型の電子部品とリード足のある電子部品のプリント回路基板のはんだ付けに適している。 1次ノズル 28は、上方に溶融したはんだを噴き上げると共に 1次ノズル 28自体がプリント回路基板の移動方向に垂直な方向に往復運動して、チップ型電子部品（不図示）とプリント回路基板 14との間のフラックスを除去しながらはんだ付け行う。また、 2次ノズル 29は、プリント回路基板 14の移動方向に平坦な液面が形成されるように溶融したはんだを噴き出すように液受け部 29aが設けられている。 2次ノズル 29は、主としてリード足のある電子部品（不図示）のはんだ付けを行う。なお、噴流はんだ槽 20は、図示を省略する力 1次ノズルを省略した 2次ノズル 29のみからなるウェーブ式でもよぐまた、フローディップ式、片流れフロー式でもよい。

[0024] フローはんだ付け装置 10では、溶融したはんだが羽根車 24の回転により上方に押し出され噴流となり、プリント回路基板 14に接触してはんだ付けを行う。はんだ付けに消費されたはんだ以外ははんだ槽 21内を下方に移動し、 1次ノズル槽 22および 2次ノズル槽 23に流入し再び噴流となる。このように、溶融したはんだは常に循環しているので、温度むらや組成むらが少な、ため良好なはんだ付け性を得やすヽと、ぅ特徴がある。

[0025] 本発明のはんだ合金は、このようなフローはんだ付け装置に用いる Sn—Zn—Al合金のはんだ合金である。 Sn— Zn— A1合金は無鉛はんだである。また、下記の表に示すように、本発明の組成付近の Sn—Zn—Al合金は融点が 201°C〜224°Cである。この融点は、 Snと Znの組成比〖このみ依存し、本発明の A1含有量の範囲では A1含有量には依存せず略一定である。

[0026] 本願発明者は、本発明のフローはんだ付け用の Sn—Zn—Alはんだ合金力背景技術の欄で示した特許文献 1の主にはんだペーストとして用いられる Sn—Zn—Al系はんだ合金よりも、 A1含有量が多、側に拡大された組成範囲でも良好なはんだ付け性が得られることを見出したものである。すなわち、本発明の Sn— Zn— A1はんだ合金の組成範囲は、 Znが 3. Owt%以上でかつ 14. Owt%以下、 A1が 0. 0030wt% 以上でかつ 0. 050wt%以下、および残部が Snからなる。本発明の Sn— Zn— A1はんだ合金は、その成分の A1が自らが酸ィ匕して被膜を形成し Znの酸ィ匕を抑制する。そして、フローはんだ付け装置では、溶融したはんだがノズル力も噴き出した際に、その勢、で A1の酸ィ匕膜は壊れれ、酸化して!/、な、溶融したはんだがプリント回路板に接触する。このため、フローはんだ付けでは A1酸ィ匕膜がはんだ付け性を阻害することが抑止され、はんだペーストの場合よりも A1含有量が多、組成で良好なはんだ付け性が得られると考えられる。

[0027] [表 1]

組成 (wt%)

融点（°C)

Zn Al Sn

2.0 0.006 残部 224.4

3.0 0.006 残部 221.0

7.0 0.006 残部 201.6

9.0 0.006 残部 201.9

14.0 0.006 残部 202.5 本願発明者は、フローはんだ付け法に用いる Sn— Zn— A1はんだ合金の組成範囲を、スルーホールはんだ上がり性および Cuくわれ性の評価により試験を行った。

[0028] [はんだ上がり性の評価]

本願発明者は、 Sn— Zn— A1はんだ合金の様々な組成について大気中でスルーホールはんだ上がり性の評価を行った。

[0029] 図 3Aおよび図 3Bは、はんだ上がり性の評価方法を説明するための図である。図 3 Aは、スルーホールの中心を通る回路基板の断面図、図 3Bはプリント基板上面の平面図である。図 3Bでは図 3Aに示す電子部品 33の図示を省略している。

[0030] 図 3Aおよび図 3Bを参照するに、最初に、プリント回路基板 30にスルーホール 31と、プリント回路基板 30の上面および下面にそれぞれランド 32a, 32bが設けられた、スルーホール 31に電子部品 33のリード足 34を差し込んだ状態ではんだ接合を行つた。スルーホール 31は、 Cu材で、内径が 0. 8mmおよび長さ L0が 1. 6mmである。電子部品 33は、リード足力 0ピンで、 Snめっきおよび Ni—Auめっきの 2種類の表面処理のものをそれぞれ 5個使用した。すなわち、一つのサンプルにっき 400個のはんだ接合部を形成した。リード足の断面形状は 0. 5mm X O. 5mmの矩形のものを使用した。

[0031] はんだ接合は、小型噴流はんだ槽 (テクノデザイン工業社製、製品名 TOP— 323 A)を用いて行った。次の図 4および図 5に示す No. l〜No. 60の各サンプルのはんだ浴 (240°C)を使用し、フラックス (千住金属工業社製、製品名 HSX03)を塗布したプリント回路基板 30の下面を、はんだ噴流に約 5秒間接触させた。

[0032] はんだ上がり性の評価は、図 3Aに示すように、スルーホール 31の断面を金属顕微鏡で観察し、固化したはんだ 35の上面とランド 32bとの長さ L1を測定し、スルーホール 31の長さ L0との比から充填率（％) =L1ZL0 X 100とした。充填率は大きいほど好ましい。

[0033] また、ランド濡； I 性は、プリント基板 30上面のランド 32aがリード足 34を中心として固化した角度範囲 Θを目視で判断した。その角度 Θが大きいほどランドの濡れ性が良好であることを示す。また、それぞれのサンプルにおいて 400個のはんだ接合部の総てについて評価した。 [0034] 図 4および図 5は、 Sn— Zn— A1はんだ合金の特性試験結果を示す図である。図 4 および図 5は、 Zn力 . Owt%以上でかつ 19. Owt%以下、 A1が 0. OOOwt%以上でかつ 0. 070wt%以下、および残部が Snからなるはんだ合金のサンプル No. 1〜 60までのその組成比とはんだ上がり性を示している。また、図中の「◎」は、評価した 400個のはんだ接合部の総てが充填率 75%以上でかつランド濡れ性が 180度以上の場合である。「〇」は評価した 400個のはんだ接合部の総てが充填率 75%以上でかつランド濡れ性力 SO度以上 180度以下の場合である。「X」は、評価した 400個のはんだ接合部の少なくとも 1個が充填率が 75%未満の場合である。「◎」または「〇」の場合が合格であり、「X」の場合が不合格である。

[0035] (Zn含有量の影響）

図 4および図 5を参照するに、 Zn含有量が 3. 0wt%以上でかつ 14. 0wt%以下の範囲では、 A1含有量が 0. 003wt%以上でかつ 0. 050wt%以下の組成のサンプル (No. 12〜17、 No. 22〜26、No. 32〜36、 No. 42〜46)力 ίまん:^上力 Sり' |4力〇あるいは◎であり良好であることが分かる。特に、 Znが 7. 0wt%以上でかつ 11. 0 wt%以下の範囲で、 A1含有量が 0. 003wt%以上でかつ 0. 030wt%以下、および残咅力 SSn力らなる糸且成のサンプノレ（No. 13〜15、No. 23〜25、 No. 33〜35)、および、 Znが 7. 0wt%以上でかつ 9. 0wt%以下の範囲で、 A1含有量が 0. 030wt %よりも多くかつ 0. 050wt%以下、および残部が Sn力もなるサンプル (No. 43〜4 4)では、はんだ上がり性が◎であり、極めて良好であることが分かる。

[0036] さらに、 Zn含有量が 2. 0wt%以上でかつ 3. 0wt%よりも少ない組成のサンプル N o. 21)の場合でもはんだ上がり性が良好であることが分かる。

[0037] (A1含有量の影響）

図 4および図 5を参照するに、 A1含有量が 0. 003wt%以上でかつ 0. 05(^％以下の範囲では、 Zn含有量が 3. 0wt%以上でかつ 14. (^％以下の組成のサンプノレ（No. 12〜17、 No. 22〜26、No. 32〜36、 No. 42〜46)力 ίまん:^上力 Sり' |4 が〇あるいは◎であり、良好であることが分かる。特に、上記の組成の範囲内で、背景技術で示した特許文献 1の Sn— Zn— A1はんだ合金に対して、 A1含有量が 0. 00 8wt%よりも多く力つ 0. 050wt%以下の組成のサンプル（No. 22〜26、No. 32〜 36、 No. 42〜46)で、良好なはんだ上がり性が得られていることが分かる。

[0038] さらに A1含有量が 0. 050wt%よりも多く力つ 0. 070wt%以下の範囲では、 Zn含有量が 7. Owt%以上でかつ 9. Owt%以下の範囲の組成のサンプルでは、はんだ上がり性が〇であり、良好であることが分かる。

[0039] また、 A1含有量が 0. 000wt%の場合でも、 Zn含有量が 7. Owt%および 9. Owt %の組成のサンプル (No. 3〜4)では、はんだ上がり性が〇であり、良好であることが分かる。しかし、 A1含有量が 0. 000wt%の場合は、次に説明する Cuくわれ性が悪化するため実用的ではない。

[0040] [Cuくわれ性の評価]

次に、本願発明者は、 Sn— Zn— A1はんだ合金について A1含有量と Cuくわれ性との関係を調べた。 Cuくわれ性は、溶融したはんだ合金がランドやスルーホールの Cu 材に接触した際に Cu材を合金化して浸食する性質を表し、浸食された Cu材の厚さを Cuくわれ量として表す。すなわち、 Cuくわれ性が顕著に大きい場合はランド等の欠けあるいは消失等を生じる。 Cuくわれは、特に、リワークのように数十秒にわたって、はんだ合金の融点以上に加熱した際に顕著に発生する。

[0041] Cuくわれ性の評価は、 Cu板材を溶融した Sn— 9wt%Zn— A1組成のはんだ合金に浸漬して、その前後の板厚を測定して板厚の変化を求めた。 A1含有量を 0. OOOw t%から 0. 070wt%まで異ならせた組成のはんだ合金を調製し、 Sn含有量は、残余の含有量とした。また、溶融したはんだ合金の温度を 260°Cとし、 Cu板材の浸漬時間を 20秒間と 40秒間の 2条件について行った。なお、比較例として、 Sn- 3wt%Ag -0. 5wt%Cuにつ!/ヽても Cuくわれ性の評価を行った。

[0042] 図 6は、 Sn— Zn— A1はんだ合金の Cuくわれ性の試験結果を示す図である。図中、 Sn- 3wt%Ag-0. 5wt%Cuの Cuくわれ量を浸漬時間 20秒（図中「〇」で示す。 )の場合と、 40秒（図中「口」で示す。）の場合を示している。

[0043] 図 6を参照するに、 Cuくわれ量は、 A1含有量が 0. OOOwt%の場合が最大であり、 A1含有量が増加するに従って急激に減少し、 0. 010wt%以上では略一定かやや減少している。比較のため、はんだ合金に Sn— 3wt%Ag— 0. 5wt%Cuを用いた場合は、 Cuくわれ量は浸漬時間が 20秒の場合は 15 /ζ πι、浸漬時間が 40秒の場合は 40 /z mである。 Cuくわれ量力 n— 3wt%Ag— 0. 5wt%よりも少ないものを良好であるとすると、浸漬時間 20秒間および 40秒間に!、ずれもが A1含有量が 0. 003wt %以上の場合が良好であることが分かる。

[0044] 以上の評価から、 Znが 3. Owt%以上でかつ 14. Owt%以下、 A1が 0. 0030wt% 以上でかつ 0. 050wt%以下、および残部が Snからなるはんだ合金力はんだ上がり性および Cuくわれ性が優れていることが確認できた。さら〖こ、 Znが 7. Owt%以上でかつ 9. Owt%以下、 A1が 0. 050wt%以上でかつ 0. 070wt%以下、および残部力 ηの組成、および、 Znが 2. Owt%以上でかつ 3. Owt%以下、 A1が 0. OlOwtおよび残部が Snの組成のはんだ合金も同様に優れてヽることが確認できた。

[0045] 次に、上述したはんだ合金を使用した本発明の実施の形態に係る電子基板の製造方法について説明する。

[0046] 図 7Aおよび図 7Bは本発明の実施の形態に係る電子基板の製造工程図である。

[0047] 図 7Aの工程では、プリント回路基板 30に電子部品 33, 36を装着する。具体的には、電子部品 33のリード足 34をスルーホール 31に挿入する。また、チップ型の電子部品 36を接着剤 37によりプリント回路基板 30に固定する。

[0048] 図 7Bの工程では、フローはんだ付け法により電子部品 33, 36のはんだ付けを行う。具体的には、先の図 1および図 2に示すフローはんだ付け装置を用いて、 Sn— Zn —Alはんだ合金を使用してはんだ付けを行う。図 2に示すはんだ槽 21に溶融した所定の組成の Sn—Zn—Alはんだ合金を充填し、ダブルウェーブ式のノズルにより Sn — Zn— Alはんだ合金の噴流を形成し、フラックス塗布および加熱後のプリント回路基板 30の下面 (電子部品 36が装着された側）に噴流を接触させる。これにより、図 7 Bに示すように、リード足 34、電子部品の電極 37がそれぞれスルーホール 31およびランド 38にはんだ付けされる。

[0049] この際、 Sn—Zn—Alはんだ合金の加熱温度は、 Znが 3. Owt%以上でかつ 14. 0 wt%以下の組成の融点は 199°C〜222°Cであり、プリント回路基板 30内の温度むらを考慮すると、その融点よりも 30°C〜50°C高い温度で行うことが好ましい。

[0050] なお、図 7Bの工程において、フローはんだ付け装置のはんだ槽の溶融したはんだ合金の管理は以下のようにして行われる。 [0051] 図 8は、フローはんだ付け装置の溶融したはんだ組成の管理方法を説明するための図である。図 8を参照するに、フローはんだ付け装置のはんだ槽 (例えば、図 2に示す噴流はんだ槽 20)に 300kgのはんだ合金が充填されているとする。運転開始時のはんだ合金の組成力 Sn- 9wt%Zn-0. 010wt%Alであるとすると、溶融したはんだ合金に含まれる A1量は 30gとなる。 A1含有量は、上述したように 0. 003wt%〜 0. 050wt%の場合に特に良好なはんだ付け性を示す。この A1含有量は A1量 9g〜 90gに相当し、この A1量の範囲内、例えば、常に 20g〜70gの間であるように管理する。

[0052] そのため、 A1が酸ィ匕してドロスになって失われる量に応じて、 A1材を補充する。溶融したはんだ合金の温度を 260°Cに設定すると、溶融したはんだ合金中の A1が酸ィ匕してドロスになる量は 1時間当たりその 1。/₀である。 30gの 1%である 0. 3gがドロスに変換される。

[0053] 例えば運転開始時に、 Sn- 9wt%Zn-0. 010wt%Alの組成のはんだ合金 (A1 量 30g)に、 60gの A1材を補充して A1量の初期量が 90gの場合、それが 20gに減少するに要する時間は（90— 20) ZO. 3 = 233時間である。すなわち、 233時間以内に、ドロスに変換された A1量を補充すればよい。図 8では、 A1量が 20gになる経過時間を推定して、タブレット状の 50gの A1材を補充する場合を示している。 50gの A1材を補充することで溶融したはんだに含まれる A1量は 70gとなり、管理範囲で管理できることになる。

[0054] この溶融したはんだ合金の組成の管理方法は、 Sn— Zn— A1はんだ合金中の A1 量が酸ィ匕してドロスになる量に応じて A1材を補充することで、 Sn— Zn— A1はんだ合金の組成をはんだ付け性の良好な範囲に保持する。 A1材は固体の純 A1材のタブレットゃインゴットを用いる。溶融したはんだ合金に固体 A1材を投入すると、固体 A1材は溶融した Sn— Zn— A1はんだ合金に容易に溶融する。また、補充する A1材は Zn A1合金、あるいはさらに Snを含んでもよい。このような材料としては、固体あるいは溶融した Zn— 5wt%Al (融点 380°C)が挙げられる。

[0055] プリント回路基板 30は、溶融したはんだの温度を Sn— Ag— Cu系はんだ合金よりも低減できるので、電子部品 33, 36に印加される熱ストレスを低減できる。さらに、また、スルーホール上がり性や濡れ性が良好であるので、プリント回路基板 30は優れた信頼性を有する。

[0056] 本実施の形態に係る製造方法では、 Sn— Znはんだ合金に A1を添加することで、 Z n酸ィ匕物のドロスの発生を大幅に抑制して良好なはんだ付け性を有するフローはんだ付けが実現できる。

[0057] また、本実施の形態に係る製造方法では、溶融したはんだ合金のうち、 A1が選択的に酸ィ匕されて消費されるので、 A1の酸ィ匕量に応じて A1を含む材料を補充することで、良好なはんだ付け性を保持できる。また、 A1の酸ィ匕速度を推定して、 A1を含む材料を所定の時間毎に補充することではんだ合金の組成範囲を容易に管理することができる。

[0058] また、 Sn—Znはんだ合金に A1を添加することで、フローはんだ付け装置のはんだ浴槽等のステンレス鋼の浸食を抑制できる。これはステンレス鋼の表面とはんだ浴との間に A1が介在し、 Snによるステンレス鋼の浸食を抑制するためである。

[0059] 以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなぐ特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形 '変更が可能である。

産業上の利用可能性

[0060] 以上詳述したところから明らかなように、本発明によれば、新規かつ有用なフローはんだ付けに用いるはんだ合金、それを用いた電子基板およびその製造方法を提供できる。

Claims

請求の範囲

[1] Znが 3. Owt%以上でかつ 14. Owt%以下、 A1が 0. 003wt%以上でかつ 0. 05w t%以下、および残部が Snからなるフローはんだ付け用のはんだ合金。

[2] Znが 3. Owt%以上でかつ 14. Owt%以下、 A1が 0. 008wt%よりも多く力つ 0. 0

5wt%以下、および残部が Snからなるフローはんだ付け用のはんだ合金。

[3] Znが 7. Owt%以上でかつ 11. Owt%以下、 A1が 0. 003wt%以上でかつ 0. 05w t%以下、および残部が Sn、あるいは、 Znが 7. Owt%以上でかつ 9. Owt%以下、 A

1が 0. 003wt%よりも多く力つ 0. 05wt%以下、および残部が Snからなるフローはんだ付け用のはんだ合金。

[4] 電子部品と、回路基板とを備え、電子部品と回路基板とが請求項 1〜3のうち、いずれか一項のはんだ合金からなるはんだ接合部を有することを特徴とする電子基板。

[5] 電子基板に電子部品を装着する工程と、

Sn— Zn— A1合金カゝらなるはんだ合金を溶融し、溶融したはんだ合金を電子基板に接触させて電子部品を電子基板にはんだ付けする接合工程を含む電子基板の製造方法。

[6] 前記接合工程は、溶融したはんだ合金中の A1の酸ィ匕量に応じて A1を含む材料を溶融したはんだ合金に補充することを特徴とする請求項 5記載の電子基板の製造方法。

[7] 前記 A1を含む材料は、固体 A1材であることを特徴とする請求項 6記載の電子基板の製造方法。

[8] 前記 A1を含む材料は、固体あるいは溶融した ZnAl合金であることを特徴とする請求項 6記載の電子基板の製造方法。

[9] 前記はんだ合金は、 Zn力 . Owt%以上でかつ 14. Owt%以下、 A1が 0. 0030wt

%以上でかつ 0. 050wt%以下、および残部が Snからなることを特徴とする請求項 5

〜8のうち、いずれか一項記載の電子基板の製造方法。