JP2001358446A - 実装構造体および電子機器 - Google Patents
実装構造体および電子機器Info
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- JP2001358446A JP2001358446A JP2000182307A JP2000182307A JP2001358446A JP 2001358446 A JP2001358446 A JP 2001358446A JP 2000182307 A JP2000182307 A JP 2000182307A JP 2000182307 A JP2000182307 A JP 2000182307A JP 2001358446 A JP2001358446 A JP 2001358446A
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】鉛フリーはんだを用いてリフロー・リフロー、
または、リフロー・フローの実装において、部品の耐熱
性の範囲内で高信頼ではんだ接合でき、また、リサイク
ル性も考慮された環境に優しい実装構造体及び電子機器
を提供することにある。 【解決手段】電子部品を配線基板の片面(A面)にSn
−(0.01〜4.0wt%)Agはんだを用いてリフ
ローで表面接続実装し、電子部品を前記配線基板の他面
(B面)にSn−(0.01〜2.0wt%)Cuはん
だを用いてフローで接続実装して構成することを特徴と
する実装構造体および実装方法である。
または、リフロー・フローの実装において、部品の耐熱
性の範囲内で高信頼ではんだ接合でき、また、リサイク
ル性も考慮された環境に優しい実装構造体及び電子機器
を提供することにある。 【解決手段】電子部品を配線基板の片面(A面)にSn
−(0.01〜4.0wt%)Agはんだを用いてリフ
ローで表面接続実装し、電子部品を前記配線基板の他面
(B面)にSn−(0.01〜2.0wt%)Cuはん
だを用いてフローで接続実装して構成することを特徴と
する実装構造体および実装方法である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を配線基
板に鉛フリーはんだを用いてA面リフローはんだ付け・
B面リフローはんだ付け、または、A面リフローはんだ
付け・B面フローはんだ付けにより組み立てられた実装
構造体および電子機器に関する。
板に鉛フリーはんだを用いてA面リフローはんだ付け・
B面リフローはんだ付け、または、A面リフローはんだ
付け・B面フローはんだ付けにより組み立てられた実装
構造体および電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来はSn−Pb共晶はんだ(融点:1
83℃、63wt%Sn−37wt%Pb、以下Sn−
37Pbのように、はんだ組成中のSnの割合)、及び
この組成近傍のSn−Pbはんだ、または、これに少量
のAg等を加えたはんだを用いて電子部品実装が行われ
てきた。これらのはんだは、各種の優れた特性から、A
面リフロー・B面リフローはんだ付け、または、A面リ
フロー・B面フローはんだ付けの実装においても、プロ
セス、信頼性等での問題点は少なく、また、部品の耐熱
性も、Sn−Pb系はんだのはんだ付け温度を基準に設
計されていて、はんだ付け行程に耐えられるものになっ
ている。
83℃、63wt%Sn−37wt%Pb、以下Sn−
37Pbのように、はんだ組成中のSnの割合)、及び
この組成近傍のSn−Pbはんだ、または、これに少量
のAg等を加えたはんだを用いて電子部品実装が行われ
てきた。これらのはんだは、各種の優れた特性から、A
面リフロー・B面リフローはんだ付け、または、A面リ
フロー・B面フローはんだ付けの実装においても、プロ
セス、信頼性等での問題点は少なく、また、部品の耐熱
性も、Sn−Pb系はんだのはんだ付け温度を基準に設
計されていて、はんだ付け行程に耐えられるものになっ
ている。
【0003】しかし、近年、鉛を含まないはんだ、及
び、はんだ付けプロセスの構築が必要となっている。
び、はんだ付けプロセスの構築が必要となっている。
【0004】鉛フリーはんだとしては、特開平8−21
5880号公報(従来技術1)や特開平10−1931
69号公報(従来技術2)が知られている。
5880号公報(従来技術1)や特開平10−1931
69号公報(従来技術2)が知られている。
【0005】従来技術1には、Sn残部、Ag0.5〜
3.5重量%、Cu0.5〜2.0重量%からなり、溶
融温度を低くでき、ぬれ及び機械的強度の良好な鉛フリ
ーはんだが記載されている。
3.5重量%、Cu0.5〜2.0重量%からなり、溶
融温度を低くでき、ぬれ及び機械的強度の良好な鉛フリ
ーはんだが記載されている。
【0006】また、従来技術2には、1重量%以上5重
量%以下のAgと、それぞれ0.1重量%以上14重量
%以下および0.1重量%以上10重量%以下で両者の
合計が15重量%以下のBiおよびInと、0.1重量
%以上2重量%以下のCuとを含み、残部がSnと不可
避不純物とからなり、Sn−Ag系はんだ合金の融点を
さらにさげるとともにコストの上昇を抑え、良好な濡れ
性と、室温はもとより高温下においても良好な機械的性
質とを兼ね備えた鉛フリーはんだ合金が記載されてい
る。
量%以下のAgと、それぞれ0.1重量%以上14重量
%以下および0.1重量%以上10重量%以下で両者の
合計が15重量%以下のBiおよびInと、0.1重量
%以上2重量%以下のCuとを含み、残部がSnと不可
避不純物とからなり、Sn−Ag系はんだ合金の融点を
さらにさげるとともにコストの上昇を抑え、良好な濡れ
性と、室温はもとより高温下においても良好な機械的性
質とを兼ね備えた鉛フリーはんだ合金が記載されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電子部品を
高密度実装する場合、基板の両面に実装できること、即
ち、片面(A面)をリフローソルダリングではんだ付け
し、他面(B面)をリフローソルダリング、或いは、フ
ローソルダリング等ではんだ付けする両面実装が必要で
ある。この時B面の、リフローソルダリング、或いはフ
ローソルダリング時に基板は大きく反るため、A面のリ
フロソルダリングされたはんだ継ぎ手は引き剥がしの力
を受ける。また、リフローソルダリングされたA面の温
度も上昇し、B面のはんだ付けプロセスが適切でないと
接続部のはんだは溶融し、リフローはんだ付け継ぎ手が
はずれてしまう不良が発生する。従って、A面のリフロ
ソルダリングされたはんだ継ぎ手を溶融させないこと
が、高信頼性を確保するために必要である。このよう
に、A面リフロー・B面リフロー、或いはA面リフロー
・B面フローの両面実装の設計においては、リフロー単
独、フロー単独の実装の場合より後行程の影響を受ける
ため最適な解の幅が狭く、難しい。しかしながら、上記
従来技術1や2では、回路基板の片面のみの実装におい
ては有効であるが、我々が必要とする上記の両面実装に
おける要求に対応できる鉛フリーのはんだ材料、及びは
んだ付け方法について考慮されていない。
高密度実装する場合、基板の両面に実装できること、即
ち、片面(A面)をリフローソルダリングではんだ付け
し、他面(B面)をリフローソルダリング、或いは、フ
ローソルダリング等ではんだ付けする両面実装が必要で
ある。この時B面の、リフローソルダリング、或いはフ
ローソルダリング時に基板は大きく反るため、A面のリ
フロソルダリングされたはんだ継ぎ手は引き剥がしの力
を受ける。また、リフローソルダリングされたA面の温
度も上昇し、B面のはんだ付けプロセスが適切でないと
接続部のはんだは溶融し、リフローはんだ付け継ぎ手が
はずれてしまう不良が発生する。従って、A面のリフロ
ソルダリングされたはんだ継ぎ手を溶融させないこと
が、高信頼性を確保するために必要である。このよう
に、A面リフロー・B面リフロー、或いはA面リフロー
・B面フローの両面実装の設計においては、リフロー単
独、フロー単独の実装の場合より後行程の影響を受ける
ため最適な解の幅が狭く、難しい。しかしながら、上記
従来技術1や2では、回路基板の片面のみの実装におい
ては有効であるが、我々が必要とする上記の両面実装に
おける要求に対応できる鉛フリーのはんだ材料、及びは
んだ付け方法について考慮されていない。
【0008】一方、これらのはんだは、鉛を含まない高
信頼なはんだ材料に変えるだけでなく、最終的に、回収
された使用済みの電気製品から、様々な材料を有効に再
利用(マテリアルリサイクル)することも重要である。
従って、電気製品は、再利用しやすい材料で予め製造す
ることが重要である。特に電子部品が接続された配線基
板は、近年の軽薄短小化の流れにより、非常に微細で、
また、様々な材料による複雑な複合体であるから、これ
をそれぞれの素材に戻して再利用するためには、設計時
にマテリアルリサイクル性を十分に考慮して材料選定を
しなくてはならない。このため、接続に用いるはんだと
しては、分離しやすい材料を用い、それをなるべく単純
な系で用いることが望ましい。また、はんだ付けする電
子部品の電極には、保存性、濡れ性を確保するためには
んだめっき等の表面処理がされているが、この表面処理
ははんだ継ぎ手の信頼性に大きな影響を及ぼす。従っ
て、部品電極の表面処理は、高信頼性の接続部が得ら
れ、且つはんだも含めてリサイクルしやすい材料である
必要がある。また、BGA(Ball Grid Array)、CS
P(Chip Scale Package)等ではんだボールを電極に用い
る場合であっても、高信頼な接続部が得られ、且つ、リ
サイクル性も考慮されなくてはならない。
信頼なはんだ材料に変えるだけでなく、最終的に、回収
された使用済みの電気製品から、様々な材料を有効に再
利用(マテリアルリサイクル)することも重要である。
従って、電気製品は、再利用しやすい材料で予め製造す
ることが重要である。特に電子部品が接続された配線基
板は、近年の軽薄短小化の流れにより、非常に微細で、
また、様々な材料による複雑な複合体であるから、これ
をそれぞれの素材に戻して再利用するためには、設計時
にマテリアルリサイクル性を十分に考慮して材料選定を
しなくてはならない。このため、接続に用いるはんだと
しては、分離しやすい材料を用い、それをなるべく単純
な系で用いることが望ましい。また、はんだ付けする電
子部品の電極には、保存性、濡れ性を確保するためには
んだめっき等の表面処理がされているが、この表面処理
ははんだ継ぎ手の信頼性に大きな影響を及ぼす。従っ
て、部品電極の表面処理は、高信頼性の接続部が得ら
れ、且つはんだも含めてリサイクルしやすい材料である
必要がある。また、BGA(Ball Grid Array)、CS
P(Chip Scale Package)等ではんだボールを電極に用い
る場合であっても、高信頼な接続部が得られ、且つ、リ
サイクル性も考慮されなくてはならない。
【0009】従って、本発明の目的は、A面リフロー・
B面リフロー、或いは、A面リフロー・B面フローの実
装を高信頼度で実現できるようにした実装構造体および
電子機器を提供することにある。さらには、最終的なマ
テリアルリサイクル性も考慮されたはんだ材料を用いて
実装構造体および電子機器を提供することにある。
B面リフロー、或いは、A面リフロー・B面フローの実
装を高信頼度で実現できるようにした実装構造体および
電子機器を提供することにある。さらには、最終的なマ
テリアルリサイクル性も考慮されたはんだ材料を用いて
実装構造体および電子機器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、電子部品を配線基板の片面(A面)にS
n−Cuはんだを用いてリフローで表面接続実装し、電
子部品を前記配線基板の他面(B面)にSn−Agはん
だを用いてフローで接続実装して構成する。
成するために、電子部品を配線基板の片面(A面)にS
n−Cuはんだを用いてリフローで表面接続実装し、電
子部品を前記配線基板の他面(B面)にSn−Agはん
だを用いてフローで接続実装して構成する。
【0011】また、本発明は、電子部品を配線基板の片
面(A面)にSn−Cuはんだを用いてリフローで表面
接続実装し、電子部品を前記配線基板の他面(B面)に
Sn−Agはんだを用いてリフローで接続実装して構成
する。
面(A面)にSn−Cuはんだを用いてリフローで表面
接続実装し、電子部品を前記配線基板の他面(B面)に
Sn−Agはんだを用いてリフローで接続実装して構成
する。
【0012】また、本発明は、電子部品を配線基板の片
面(A面)にSn−Agはんだを用いてリフローで表面
接続実装し、電子部品を前記配線基板の他面(B面)に
Sn−Cuはんだを用いてフローで接続実装して構成す
る。
面(A面)にSn−Agはんだを用いてリフローで表面
接続実装し、電子部品を前記配線基板の他面(B面)に
Sn−Cuはんだを用いてフローで接続実装して構成す
る。
【0013】また、本発明は、前記実装構造体におい
て、前記Sn−Agはんだを、Sn−(0.01〜4.
0wt%)Agの組成で構成する。
て、前記Sn−Agはんだを、Sn−(0.01〜4.
0wt%)Agの組成で構成する。
【0014】また、本発明は、前記実装構造体におい
て、前記Sn−Cuはんだを、Sn−(0.01〜2.
0wt%)Cuの組成で構成する。
て、前記Sn−Cuはんだを、Sn−(0.01〜2.
0wt%)Cuの組成で構成する。
【0015】より好ましくは、片面(A面)をSn−
(0.01〜2.0wt%)Cuはんだを用いてリフロ
ーで表面実装後、他面(B面)をSn−(0.01〜
4.0wt%)Agを用いてフローソルダリングするこ
とによって解決される。また、片面(A面)をSn−
(0.01〜2.0wt%)Cuはんだを用いてリフロ
ーで表面実装後、他面(B面)をSn−(0.01〜
4.0wt%)Agを用いてリフローソルダリングする
ことによって、解決される。また、片面(A面)をSn
−(0.01〜4.0wt%)Agはんだを用いてリフ
ローで表面実装後、他面(B面)をSn−(0.01〜
2.0wt%)Cuを用いてフローソルダリングするこ
とによって、解決される。
(0.01〜2.0wt%)Cuはんだを用いてリフロ
ーで表面実装後、他面(B面)をSn−(0.01〜
4.0wt%)Agを用いてフローソルダリングするこ
とによって解決される。また、片面(A面)をSn−
(0.01〜2.0wt%)Cuはんだを用いてリフロ
ーで表面実装後、他面(B面)をSn−(0.01〜
4.0wt%)Agを用いてリフローソルダリングする
ことによって、解決される。また、片面(A面)をSn
−(0.01〜4.0wt%)Agはんだを用いてリフ
ローで表面実装後、他面(B面)をSn−(0.01〜
2.0wt%)Cuを用いてフローソルダリングするこ
とによって、解決される。
【0016】また、本発明は、電子部品を配線基板の片
面(A面)にSn−Cuはんだを用いてリフローで表面
接続実装し、電子部品を前記配線基板の他面(B面)に
Sn−Cuはんだを用いてリフロー、または、フローで
接続実装して構成することを特徴とする実装構造体、及
び実装方法である。この時のSn−Cuはんだは、Sn
−(0.01〜2.0wt%)Cuの組成で構成する。
面(A面)にSn−Cuはんだを用いてリフローで表面
接続実装し、電子部品を前記配線基板の他面(B面)に
Sn−Cuはんだを用いてリフロー、または、フローで
接続実装して構成することを特徴とする実装構造体、及
び実装方法である。この時のSn−Cuはんだは、Sn
−(0.01〜2.0wt%)Cuの組成で構成する。
【0017】また、より好ましくは、片面(A面)をS
n−(0.01〜2.0wt%)Cuはんだを用いてリ
フローで表面実装後、他面(B面)をSn−(0.01
〜2.0wt%)Cuを用いてリフロー、または、フロ
ーソルダリングすることによって解決される。
n−(0.01〜2.0wt%)Cuはんだを用いてリ
フローで表面実装後、他面(B面)をSn−(0.01
〜2.0wt%)Cuを用いてリフロー、または、フロ
ーソルダリングすることによって解決される。
【0018】さらに、本発明は、電子部品を配線基板の
片面(A面)にSn−Agはんだを用いてリフローで表
面接続実装し、電子部品を前記配線基板の他面(B面)
にSn−Agはんだを用いてリフローまたはフローで接
続実装して構成する。この時のSn−Agはんだは、S
n−(0.01〜4.0wt%)Agの組成で構成す
る。
片面(A面)にSn−Agはんだを用いてリフローで表
面接続実装し、電子部品を前記配線基板の他面(B面)
にSn−Agはんだを用いてリフローまたはフローで接
続実装して構成する。この時のSn−Agはんだは、S
n−(0.01〜4.0wt%)Agの組成で構成す
る。
【0019】また、より好ましくは、片面(A面)をS
n−(0.01〜4.0wt%)Agはんだを用いてリ
フローで表面実装後、他面(B面)をSn−(0.01
〜4.0wt%)Agを用いてリフローまたは、フロー
ソルダリングすることによって解決される。
n−(0.01〜4.0wt%)Agはんだを用いてリ
フローで表面実装後、他面(B面)をSn−(0.01
〜4.0wt%)Agを用いてリフローまたは、フロー
ソルダリングすることによって解決される。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明に係る鉛フリーはんだ接続
構造の実装構造体および電子機器の実施の形態について
図面を用いて説明する。
構造の実装構造体および電子機器の実施の形態について
図面を用いて説明する。
【0021】(実施の形態1)本発明に係る鉛フリーは
んだ接続構造の実装構造体並びにそれを備えた電子機器
について図1を用いて説明する。鉛フリーはんだ接続構
造の実装構造体10としては、耐熱性が最大260℃程
度であるガラスエポキシ等の配線基板11のA面には、
QFP(Quad Flat Package)−LSI12aのリード1
8a、チップ部品12bの電極18b、TSOP(Thin
Small Outline Package)−LSIのリード、SOP(S
mall Outline Package)の電極等が配線基板11の電極
パッド13にSn−Agはんだ、あるいはSn−Cuは
んだを用いたリフローソルダリング14で表面実装接続
される。また、BGA部品12cの電極21も配線基板
11の電極パッド13にSn−Agはんだ、或いはSn
−Cuはんだを用いてリフローソルダリングで表面実装
接続される。この時の、BGA部品12cの電極21に
予め接続されていたはんだボールは新たに供給されたS
n−Agはんだ、あるいはSn−Cuはんだと接続され
て電極20を形成している。
んだ接続構造の実装構造体並びにそれを備えた電子機器
について図1を用いて説明する。鉛フリーはんだ接続構
造の実装構造体10としては、耐熱性が最大260℃程
度であるガラスエポキシ等の配線基板11のA面には、
QFP(Quad Flat Package)−LSI12aのリード1
8a、チップ部品12bの電極18b、TSOP(Thin
Small Outline Package)−LSIのリード、SOP(S
mall Outline Package)の電極等が配線基板11の電極
パッド13にSn−Agはんだ、あるいはSn−Cuは
んだを用いたリフローソルダリング14で表面実装接続
される。また、BGA部品12cの電極21も配線基板
11の電極パッド13にSn−Agはんだ、或いはSn
−Cuはんだを用いてリフローソルダリングで表面実装
接続される。この時の、BGA部品12cの電極21に
予め接続されていたはんだボールは新たに供給されたS
n−Agはんだ、あるいはSn−Cuはんだと接続され
て電極20を形成している。
【0022】この後、B面からフローはんだ付けされる
リード部品15aのリード19がA面側から挿入孔に挿
入される。つぎに、配線基板11のB面には、電極16
にリード部品15aのリード19aやチップ部品15b
の電極19b等がSn−Agはんだ、或いはSn−Cu
はんだを用いてフローソルダリング17で実装接続され
る構造体である。
リード部品15aのリード19がA面側から挿入孔に挿
入される。つぎに、配線基板11のB面には、電極16
にリード部品15aのリード19aやチップ部品15b
の電極19b等がSn−Agはんだ、或いはSn−Cu
はんだを用いてフローソルダリング17で実装接続され
る構造体である。
【0023】以上のような係る鉛フリーはんだ接続構造
体10は、LSI等の部品12を、ガラスエポキシ等の
配線基板11のA面にSn−Agはんだ、あるいはSn
−Cuはんだを用いたリフローソルダリング14で接続
実装し、その後リード部品やチップ部品15を、ガラス
エポキシ等の配線基板11のB面にSn−Agはんだ、
あるいは、Sn−Cuはんだを用いたフローソルダリン
グ17で接続実装して構成される。
体10は、LSI等の部品12を、ガラスエポキシ等の
配線基板11のA面にSn−Agはんだ、あるいはSn
−Cuはんだを用いたリフローソルダリング14で接続
実装し、その後リード部品やチップ部品15を、ガラス
エポキシ等の配線基板11のB面にSn−Agはんだ、
あるいは、Sn−Cuはんだを用いたフローソルダリン
グ17で接続実装して構成される。
【0024】なお、上記説明では、電子部品が実装され
る配線基板11として、耐熱性が低いこと、基板が反り
やすい点から、最適な接続が得られる条件範囲がせまい
ガラスエポキシ基板の場合について説明したが、エポキ
シ樹脂部を改良し、耐熱性を向上させたガラスエポキシ
基板でも同様である。また、メタルコア基板を用いれ
ば、熱伝導性が向上するため、はんだ付け時間が少なく
てなり、部品への熱ダメージを削減できる。また、熱膨
張係数も小さくなるので、接続信頼性も向上する。セラ
ミック基板の場合には耐熱性も優れ、反りも少ないの
で、熱疲労、基板の反りによる部品接続部の剥離の問題
がガラスエポキシ基板の場合より少なくなるため、セラ
ミック基板等にも十分適用することができる。
る配線基板11として、耐熱性が低いこと、基板が反り
やすい点から、最適な接続が得られる条件範囲がせまい
ガラスエポキシ基板の場合について説明したが、エポキ
シ樹脂部を改良し、耐熱性を向上させたガラスエポキシ
基板でも同様である。また、メタルコア基板を用いれ
ば、熱伝導性が向上するため、はんだ付け時間が少なく
てなり、部品への熱ダメージを削減できる。また、熱膨
張係数も小さくなるので、接続信頼性も向上する。セラ
ミック基板の場合には耐熱性も優れ、反りも少ないの
で、熱疲労、基板の反りによる部品接続部の剥離の問題
がガラスエポキシ基板の場合より少なくなるため、セラ
ミック基板等にも十分適用することができる。
【0025】(実施の形態2)本発明に係る鉛フリーは
んだ接続構造の実装構造体並びにそれを備えた別の電子
機器について図2を用いて説明する。鉛フリーはんだ接
続構造の実装構造体30としては、耐熱性を向上させた
ガラスエポキシ等の配線基板31のA面には、QFP−
LSI32aのリード41a、チップ部品32bの電極
41b、TSOP−LSIのリード、SOPの電極等が
配線基板31の電極パッド33にSn−Cuはんだを用
いたリフローソルダリング34で表面実装接続される。
また、BGA部品32cの電極35も配線基板31の電
極パッド33にSn−Cuはんだを用いてリフローソル
ダリングで表面実装接続される。この時の、BGA部品
32cの電極35に予め形成されていたはんだボールは
Sn−Cuはんだと接続されて電極36を形成してい
る。つぎに、配線基板31のB面には、電極37にリー
ド部品38aのリード39aやチップ部品38bの電極
39b等がSn−Agはんだ、或いはSn−Cuはんだ
を用いてリフローソルダリング40で実装接続される構
造体である。
んだ接続構造の実装構造体並びにそれを備えた別の電子
機器について図2を用いて説明する。鉛フリーはんだ接
続構造の実装構造体30としては、耐熱性を向上させた
ガラスエポキシ等の配線基板31のA面には、QFP−
LSI32aのリード41a、チップ部品32bの電極
41b、TSOP−LSIのリード、SOPの電極等が
配線基板31の電極パッド33にSn−Cuはんだを用
いたリフローソルダリング34で表面実装接続される。
また、BGA部品32cの電極35も配線基板31の電
極パッド33にSn−Cuはんだを用いてリフローソル
ダリングで表面実装接続される。この時の、BGA部品
32cの電極35に予め形成されていたはんだボールは
Sn−Cuはんだと接続されて電極36を形成してい
る。つぎに、配線基板31のB面には、電極37にリー
ド部品38aのリード39aやチップ部品38bの電極
39b等がSn−Agはんだ、或いはSn−Cuはんだ
を用いてリフローソルダリング40で実装接続される構
造体である。
【0026】以上のようなはんだ接続構造体30は、L
SI等の部品32を、ガラスエポキシ等の配線基板31
のA面に3Sn−Cuはんだを用いたリフローソルダリ
ング34で接続実装し、その後LSI等の部品やチップ
部品38を、ガラスエポキシ等の配線基板31のB面に
Sn−Agはんだ、あるいは、Sn−Cuはんだを用い
たリフローソルダリング40で接続実装して構成され
る。尚、配線基板31のB面のリフローソルダリング4
0がSn−Agはんだの場合には、A面のリフローソル
ダリング34はSn−Agはんだでも良い。
SI等の部品32を、ガラスエポキシ等の配線基板31
のA面に3Sn−Cuはんだを用いたリフローソルダリ
ング34で接続実装し、その後LSI等の部品やチップ
部品38を、ガラスエポキシ等の配線基板31のB面に
Sn−Agはんだ、あるいは、Sn−Cuはんだを用い
たリフローソルダリング40で接続実装して構成され
る。尚、配線基板31のB面のリフローソルダリング4
0がSn−Agはんだの場合には、A面のリフローソル
ダリング34はSn−Agはんだでも良い。
【0027】次に、このような実施の形態をとる理由を
説明する。
説明する。
【0028】まず初めに、図1の様に、配線基板11の
A面をリフローはんだ付けし、その後、B面からフロー
はんだ付けを行う場合について説明する。まず、フロー
はんだ付けに適するはんだ材料としてはSn−(0.0
1〜2.0wt%)Cu、或いは、Sn−(0.01〜
4.0wt%)Agが望ましい。理由は次の通りであ
る。例えばSn−BiはんだやSn−Ag−Biはんだ
のようにBiがはんだ中にあると、はんだが硬くなり、
接続強度も小さくなる。また、フローはんだ付けの凝固
時に、フィレットリフティングといわれる不良(一度C
u電極に濡れたはんだが、凝固中に、凝固収縮、接続強
度の問題から、はんだ部分が持ち上がってクラックが生
じる不良)が発生し易く、高信頼な接続部が得られな
い。In入りはんだについては、Inは希少金属で高価
であるため、コストが問題となり、また酸化もしやす
い。Zn入りはんだは、融点が下がり、基板、部品への
熱ダメージは小さいが、Znは酸化しやすく、濡れ性が
確保できず、やはり高信頼な接続部は得られない。ま
た、リサイクル性も良くない。この他、GeやNi、S
b、Se等の様々な微小元素を添加したはんだは、マテ
リアルリサイクルの点から、環境への負荷が大きくなる
と言える。但し、接続信頼性だけを考慮すると、Geや
Ni、Sb、Se等の様々な微小元素を添加しても問題
はない。
A面をリフローはんだ付けし、その後、B面からフロー
はんだ付けを行う場合について説明する。まず、フロー
はんだ付けに適するはんだ材料としてはSn−(0.0
1〜2.0wt%)Cu、或いは、Sn−(0.01〜
4.0wt%)Agが望ましい。理由は次の通りであ
る。例えばSn−BiはんだやSn−Ag−Biはんだ
のようにBiがはんだ中にあると、はんだが硬くなり、
接続強度も小さくなる。また、フローはんだ付けの凝固
時に、フィレットリフティングといわれる不良(一度C
u電極に濡れたはんだが、凝固中に、凝固収縮、接続強
度の問題から、はんだ部分が持ち上がってクラックが生
じる不良)が発生し易く、高信頼な接続部が得られな
い。In入りはんだについては、Inは希少金属で高価
であるため、コストが問題となり、また酸化もしやす
い。Zn入りはんだは、融点が下がり、基板、部品への
熱ダメージは小さいが、Znは酸化しやすく、濡れ性が
確保できず、やはり高信頼な接続部は得られない。ま
た、リサイクル性も良くない。この他、GeやNi、S
b、Se等の様々な微小元素を添加したはんだは、マテ
リアルリサイクルの点から、環境への負荷が大きくなる
と言える。但し、接続信頼性だけを考慮すると、Geや
Ni、Sb、Se等の様々な微小元素を添加しても問題
はない。
【0029】この他、鉛のないはんだとして提案されて
いるはんだとしてSn−Ag−Cuのはんだがあるが、
3元系では、最終的の処分する場合の環境負荷は、やは
りSn−Cu、Sn−Agの2元系より大きい。また、
はんだ浴の管理が2元系より複雑となる。
いるはんだとしてSn−Ag−Cuのはんだがあるが、
3元系では、最終的の処分する場合の環境負荷は、やは
りSn−Cu、Sn−Agの2元系より大きい。また、
はんだ浴の管理が2元系より複雑となる。
【0030】以上の理由から、上記Sn−Cu、Sn−
Agを選定した。
Agを選定した。
【0031】次に組成範囲について説明する。Sn−A
gはんだの上限を4wt%としたのは、4wt%を越え
ると、Ag3Snの初晶が出やすいためである。Ag−
Snの2元系の状態図では、Agが3.5wt%が共晶
であり、理論上はSn−3.5wt%AgでSnとAg
3Snが層状になった共晶組織を示し、Ag量が3.5
wt%を越えた時点からAg3Snの初晶が析出する。
しかし、この系では、共晶点が純Snに近く、Ag量が
Sn量と比べて極端に少ないため、Ag3Snの生成が
間に合わず、実際のはんだ付け行程における冷却速度で
は、図3のようにSnの初晶が析出し、このSn晶の周
りにSnとAg3Snの細かい共晶組織をとった組織と
なる。このような組成のはんだでは、応力、歪みが負荷
された場合に、Sn晶の周りのSnとAg3Snの細か
い共晶組織の部分は変形しないが、Sn晶内ですべり変
形を起こして応力緩和でき、接続部の実使用時での変形
に柔軟に対応できるため、Snの初晶が析出する範囲で
は高信頼な接続部を得ることができる。はんだ中のAg
量が増していくと、Ag3Snの初晶が析出することが
できるようになり、Ag量が4wt%でSnの初晶が析
出しなくなる。逆にAg3Snの初晶が析出し、大きく
成長すると、このAg3Snは針状で金属間化合物なの
で硬いため、はんだの変形がしにくくなる。また、この
Ag3Snに沿って破壊が進展するようになり、接続部
の信頼性が低下する。従って、接続部に発生する熱歪み
に柔軟に対応することができるSnの初晶が析出する範
囲の上限として4wt%とした。また、Ag量が4wt
%を越えると、融点も上昇して、はんだ付けしにくくな
る。
gはんだの上限を4wt%としたのは、4wt%を越え
ると、Ag3Snの初晶が出やすいためである。Ag−
Snの2元系の状態図では、Agが3.5wt%が共晶
であり、理論上はSn−3.5wt%AgでSnとAg
3Snが層状になった共晶組織を示し、Ag量が3.5
wt%を越えた時点からAg3Snの初晶が析出する。
しかし、この系では、共晶点が純Snに近く、Ag量が
Sn量と比べて極端に少ないため、Ag3Snの生成が
間に合わず、実際のはんだ付け行程における冷却速度で
は、図3のようにSnの初晶が析出し、このSn晶の周
りにSnとAg3Snの細かい共晶組織をとった組織と
なる。このような組成のはんだでは、応力、歪みが負荷
された場合に、Sn晶の周りのSnとAg3Snの細か
い共晶組織の部分は変形しないが、Sn晶内ですべり変
形を起こして応力緩和でき、接続部の実使用時での変形
に柔軟に対応できるため、Snの初晶が析出する範囲で
は高信頼な接続部を得ることができる。はんだ中のAg
量が増していくと、Ag3Snの初晶が析出することが
できるようになり、Ag量が4wt%でSnの初晶が析
出しなくなる。逆にAg3Snの初晶が析出し、大きく
成長すると、このAg3Snは針状で金属間化合物なの
で硬いため、はんだの変形がしにくくなる。また、この
Ag3Snに沿って破壊が進展するようになり、接続部
の信頼性が低下する。従って、接続部に発生する熱歪み
に柔軟に対応することができるSnの初晶が析出する範
囲の上限として4wt%とした。また、Ag量が4wt
%を越えると、融点も上昇して、はんだ付けしにくくな
る。
【0032】Sn−Cuはんだの上限を2wt%とした
のも、Sn−Agの場合とほぼ同様の理由である。Cu
量が2wt%を越えると、Cu6Sn5の初晶が出やす
いためである。Cu−Snの2元系の状態図では、Cu
が0.9wt%が共晶であり、本来はCu量が0.9w
t%を越えた時点からCu6Sn5の初晶が析出する
が、この場合も共晶点が純Snに近く、実際のはんだ付
け行程における冷却速度では、Sn−0.9wt%では
SnとCu6Sn5による共晶にならず、Snの初晶が
析出する。Snの初晶が析出しにくくなり、Cu6Sn
5が析出し始めるのは、通常のはんだ付けにおける冷却
速度では2wt%であるため、Cu量の上限を2wt%
とした。また、Cu量が2wt%を越えると、融点も上
昇して、はんだ付けしにくくなる。
のも、Sn−Agの場合とほぼ同様の理由である。Cu
量が2wt%を越えると、Cu6Sn5の初晶が出やす
いためである。Cu−Snの2元系の状態図では、Cu
が0.9wt%が共晶であり、本来はCu量が0.9w
t%を越えた時点からCu6Sn5の初晶が析出する
が、この場合も共晶点が純Snに近く、実際のはんだ付
け行程における冷却速度では、Sn−0.9wt%では
SnとCu6Sn5による共晶にならず、Snの初晶が
析出する。Snの初晶が析出しにくくなり、Cu6Sn
5が析出し始めるのは、通常のはんだ付けにおける冷却
速度では2wt%であるため、Cu量の上限を2wt%
とした。また、Cu量が2wt%を越えると、融点も上
昇して、はんだ付けしにくくなる。
【0033】また、下限をそれぞれ0.01wt%とし
たのは、Snのみでは変形が大きなりすぎ、例えばクリ
ープ特性等に問題を生じるためである。
たのは、Snのみでは変形が大きなりすぎ、例えばクリ
ープ特性等に問題を生じるためである。
【0034】以上の様に、接続部の信頼性の観点から、
フローはんだ付けで高信頼な接続部が得られるSn−A
g、Sn−Cuの組成を決めた。しかし、更にマテリア
ルリサイクル性について考慮すると、Sn−Agでは配
線基板に通常用いられるCu電極からCuが溶け込み、
接続部はSn−Ag−Cuの3元系になり、最終的に3
つの金属に分離する必要があるが、Sn−Cuはんだで
あれば、Cu電極からCuが混入したとしても、2元素
であるため、マテリアルリサイクル性は変わらない。従
って、Sn−Cu系の方が、更に環境に優しいと言え
る。
フローはんだ付けで高信頼な接続部が得られるSn−A
g、Sn−Cuの組成を決めた。しかし、更にマテリア
ルリサイクル性について考慮すると、Sn−Agでは配
線基板に通常用いられるCu電極からCuが溶け込み、
接続部はSn−Ag−Cuの3元系になり、最終的に3
つの金属に分離する必要があるが、Sn−Cuはんだで
あれば、Cu電極からCuが混入したとしても、2元素
であるため、マテリアルリサイクル性は変わらない。従
って、Sn−Cu系の方が、更に環境に優しいと言え
る。
【0035】次に、上記組成のSn−Ag、Sn−Cu
はんだを用いてB面をフローはんだ付けする場合の、A
面側に予めリフローはんだ付けしておくはんだ組成につ
いて説明する。
はんだを用いてB面をフローはんだ付けする場合の、A
面側に予めリフローはんだ付けしておくはんだ組成につ
いて説明する。
【0036】まず、上記組成範囲のSn−CuをB面の
フローはんだ付けに用いた場合には、Sn−Agはんだ
の場合よりコストが低くなり、特にはんだを大量に用い
るフローはんだ付けには効果的である。また、上記のよ
うに、マテリアルリサイクル性もSn−Ag系に比べて
向上する。この場合のA面側のリフローはんだ付け面
は、B面でのフローはんだ付けにおいて再溶融すると、
部品の位置ずれ、接続部の酸化が起こり、信頼性が低下
するため再溶融させないことが重要である。B面のフロ
ーはんだ付けにおいては、熱の伝わる方向はフローはん
だ浴に近いB面からA面であるため、A面の温度は、B
面の温度より約50℃低くなる。Sn−Cuのフローは
んだ付けではピーク温度は、約260℃必要であり、A
面では210℃程度まで上昇する。従って、リフローは
んだ付けの材料の融点は215℃以上が望ましい。そこ
で、Sn−Ag−Cuも考えられるが、製造行程での環
境負荷(ペースト印刷、修正、等の行程でも、廃棄され
るはんだ材料のマテリアルリサイクル性)も考えると、
Sn−Agはんだが望ましい。組成範囲は、上記のフロ
ーはんだ付けにおいて記述した範囲と同じである。更
に、B面フローはんだ付け時でのマージンを取るために
は、はんだはSn−Cuが望ましい。組成範囲は上記の
フローはんだ付けにおいて記述したものと同じである。
Sn−CuをA面のリフローはんだ付けに用いれば、最
終的にAgの分離が必要なくなり。環境への負荷が小さ
くすることができる。しかし、Sn−Cuによるリフロ
ーは、はんだ付け温度が高くなるため、配線基板をメタ
ルコア基板、耐熱性を向上させたガラスエポキシ基板等
を用いても良い。また、リフロー炉も、均熱の優れた熱
風循環型のものを用いても良い。
フローはんだ付けに用いた場合には、Sn−Agはんだ
の場合よりコストが低くなり、特にはんだを大量に用い
るフローはんだ付けには効果的である。また、上記のよ
うに、マテリアルリサイクル性もSn−Ag系に比べて
向上する。この場合のA面側のリフローはんだ付け面
は、B面でのフローはんだ付けにおいて再溶融すると、
部品の位置ずれ、接続部の酸化が起こり、信頼性が低下
するため再溶融させないことが重要である。B面のフロ
ーはんだ付けにおいては、熱の伝わる方向はフローはん
だ浴に近いB面からA面であるため、A面の温度は、B
面の温度より約50℃低くなる。Sn−Cuのフローは
んだ付けではピーク温度は、約260℃必要であり、A
面では210℃程度まで上昇する。従って、リフローは
んだ付けの材料の融点は215℃以上が望ましい。そこ
で、Sn−Ag−Cuも考えられるが、製造行程での環
境負荷(ペースト印刷、修正、等の行程でも、廃棄され
るはんだ材料のマテリアルリサイクル性)も考えると、
Sn−Agはんだが望ましい。組成範囲は、上記のフロ
ーはんだ付けにおいて記述した範囲と同じである。更
に、B面フローはんだ付け時でのマージンを取るために
は、はんだはSn−Cuが望ましい。組成範囲は上記の
フローはんだ付けにおいて記述したものと同じである。
Sn−CuをA面のリフローはんだ付けに用いれば、最
終的にAgの分離が必要なくなり。環境への負荷が小さ
くすることができる。しかし、Sn−Cuによるリフロ
ーは、はんだ付け温度が高くなるため、配線基板をメタ
ルコア基板、耐熱性を向上させたガラスエポキシ基板等
を用いても良い。また、リフロー炉も、均熱の優れた熱
風循環型のものを用いても良い。
【0037】これらの接続部の強度は従来のSn−Pb
と同等以上であり、B面フロー時の基板の反りにも十分
耐えられる。
と同等以上であり、B面フロー時の基板の反りにも十分
耐えられる。
【0038】A面でのフローはんだ付けにおいて、基
板、部品の耐熱性から、Sn−Cu系が利用できない場
合にはコストは上昇するが、Sn−Agを用いればよ
い。この場合のリフローはんだ付けに用いるはんだとし
ては、マージンを多く取るためには上記組成範囲のSn
−Cuが望ましい。しかし、部品、基板の耐熱性が確保
できない場合には、上記組成のSn−Agはんだが望ま
しい。
板、部品の耐熱性から、Sn−Cu系が利用できない場
合にはコストは上昇するが、Sn−Agを用いればよ
い。この場合のリフローはんだ付けに用いるはんだとし
ては、マージンを多く取るためには上記組成範囲のSn
−Cuが望ましい。しかし、部品、基板の耐熱性が確保
できない場合には、上記組成のSn−Agはんだが望ま
しい。
【0039】次に、A面リフローはんだ付け、B面リフ
ローはんだ付けの実装プロセスにおける、はんだ材料に
ついて説明する。A面リフローはんだ付けに適するはん
だとしては、上記のフローはんだ付けに適するはんだ材
料と同じ理由でSn−(0.01〜4wt%)Ag、S
n−(0.01〜2wt%)Cuはんだが接続部の信頼
性が高く、且つマテリアルリサイクル性も優れている。
同様に、更にマテリアルリサイクル性を考えると、Sn
−Cu系の方が環境負荷が小さくなる。従って、A面の
リフローはんだ付けにSn−Cuを用いると、B面のリ
フローでは、やはり再溶融しにくいSn−Ag系はんだ
でリフローはんだ付けすることが望ましい。しかし、使
用済みの電気製品からの素材の分離性を考えると、B面
のリフローはんだ付けにも、Sn−Cu系を用いること
が望ましい。Sn−Cu系は、融点が高いため、リフロ
ーはんだ付けにより基板、電子部品の耐熱性を確保して
おく必要があり、例えば、メタルコア基板や、耐熱性を
向上させたガラスエポキシ基板を使用すると効果的であ
る。また、均熱性の優れたリフロー炉を用いれば、基
板、部品の耐熱性の範囲内で接続が可能である。また、
B面のはんだ付けにおいて、A面に熱に弱い部品が実装
されている場合、また重量部品が実装されている場合に
は、冷却板、支持用の治具等を用いても良い。
ローはんだ付けの実装プロセスにおける、はんだ材料に
ついて説明する。A面リフローはんだ付けに適するはん
だとしては、上記のフローはんだ付けに適するはんだ材
料と同じ理由でSn−(0.01〜4wt%)Ag、S
n−(0.01〜2wt%)Cuはんだが接続部の信頼
性が高く、且つマテリアルリサイクル性も優れている。
同様に、更にマテリアルリサイクル性を考えると、Sn
−Cu系の方が環境負荷が小さくなる。従って、A面の
リフローはんだ付けにSn−Cuを用いると、B面のリ
フローでは、やはり再溶融しにくいSn−Ag系はんだ
でリフローはんだ付けすることが望ましい。しかし、使
用済みの電気製品からの素材の分離性を考えると、B面
のリフローはんだ付けにも、Sn−Cu系を用いること
が望ましい。Sn−Cu系は、融点が高いため、リフロ
ーはんだ付けにより基板、電子部品の耐熱性を確保して
おく必要があり、例えば、メタルコア基板や、耐熱性を
向上させたガラスエポキシ基板を使用すると効果的であ
る。また、均熱性の優れたリフロー炉を用いれば、基
板、部品の耐熱性の範囲内で接続が可能である。また、
B面のはんだ付けにおいて、A面に熱に弱い部品が実装
されている場合、また重量部品が実装されている場合に
は、冷却板、支持用の治具等を用いても良い。
【0040】耐熱性の低い部品、基板の場合で、Sn−
Cuのリフローはんだ付けに耐えられない場合には、S
n−AgはんだによりA面のリフローはんだ付けを行
う。この場合の、B面のリフローはんだ付けは、上記組
成範囲のSn−Ag系を用いる。B面のリフローはんだ
付けにおいて、A面に熱に弱い部品が実装されている場
合、また重量部品が実装されている場合には、冷却板、
支持用の治具等を用いても良い。
Cuのリフローはんだ付けに耐えられない場合には、S
n−AgはんだによりA面のリフローはんだ付けを行
う。この場合の、B面のリフローはんだ付けは、上記組
成範囲のSn−Ag系を用いる。B面のリフローはんだ
付けにおいて、A面に熱に弱い部品が実装されている場
合、また重量部品が実装されている場合には、冷却板、
支持用の治具等を用いても良い。
【0041】次に、より具体的に部品を基板に実装した
例について説明する。
例について説明する。
【0042】(実施の形態3)250mm×250mm
のガラスエポキシ基板11のA面に、208ピンのQF
P−LSI12a、SOP−LSI12b、チップ部品
等を、Sn−3.0wt%Agの無洗浄タイプのはんだ
ペースト〔はんだ粒径:平均30μm、塩素含有量:
0.05wt%、フラックス含有量:10%〕を用い、
プレヒート温度は150±15℃、継手部温度max2
40℃で、エア中でリフローした。使用したリフロー炉
は強制循環型の赤外炉である。QFP−LSIリードの
ピッチは0.5mmである。この時、リフローを行った
はんだ接続部は外観上、全く問題はなかった。
のガラスエポキシ基板11のA面に、208ピンのQF
P−LSI12a、SOP−LSI12b、チップ部品
等を、Sn−3.0wt%Agの無洗浄タイプのはんだ
ペースト〔はんだ粒径:平均30μm、塩素含有量:
0.05wt%、フラックス含有量:10%〕を用い、
プレヒート温度は150±15℃、継手部温度max2
40℃で、エア中でリフローした。使用したリフロー炉
は強制循環型の赤外炉である。QFP−LSIリードの
ピッチは0.5mmである。この時、リフローを行った
はんだ接続部は外観上、全く問題はなかった。
【0043】リフローはんだ付け後、B面に対して、S
n−0.75wt%Cuはんだを用いて、max250
℃でフローはんだ付けを行った。このフローはんだ付け
後に温度サイクル試験を行い、接続部の信頼性を評価し
たが、全く問題ないレベルであった。
n−0.75wt%Cuはんだを用いて、max250
℃でフローはんだ付けを行った。このフローはんだ付け
後に温度サイクル試験を行い、接続部の信頼性を評価し
たが、全く問題ないレベルであった。
【0044】すなわち、A面をSn−3.0wt%Ag
はんだによりリフロー接続ていれば、B面をSn−0.
75wt%Cuはんだを用いてフロー接続したとしても
接続部の信頼性は確保することができた。
はんだによりリフロー接続ていれば、B面をSn−0.
75wt%Cuはんだを用いてフロー接続したとしても
接続部の信頼性は確保することができた。
【0045】(実施の形態4)また、Sn−0.75w
t%Cuのはんだボールを用いたBGA12cをSn−
3.0wt%Agのはんだペーストを用いて接続した。
はんだ付け温度は240℃であり、接続部は元のSn−
Cuはんだボールと供給したSn−Agは完全に混ざり
合う組成となった。またはんだ付け温度は、更に低い2
30℃程度でも行った。この場合には、もとのSn−C
uはんだボールと、供給したSn−Agはんだとは完全
に混ざらず、濃度に勾配が生じている状態となった。
t%Cuのはんだボールを用いたBGA12cをSn−
3.0wt%Agのはんだペーストを用いて接続した。
はんだ付け温度は240℃であり、接続部は元のSn−
Cuはんだボールと供給したSn−Agは完全に混ざり
合う組成となった。またはんだ付け温度は、更に低い2
30℃程度でも行った。この場合には、もとのSn−C
uはんだボールと、供給したSn−Agはんだとは完全
に混ざらず、濃度に勾配が生じている状態となった。
【0046】この基板のB面をSn−Agはんだを用い
てフローはんだ付けし、基板全体を温度サイクル試験し
た。この結果、BGA接続部20が、完全に混ざり合っ
ても、また濃度勾配が生じていても、信頼性を確保して
いることを確認できた。
てフローはんだ付けし、基板全体を温度サイクル試験し
た。この結果、BGA接続部20が、完全に混ざり合っ
ても、また濃度勾配が生じていても、信頼性を確保して
いることを確認できた。
【0047】すなわち、A面をSn−3.0wt%Ag
はんだによりリフロー接続ていれば、B面をSn−Ag
はんだを用いてフロー接続したとしても接続部の信頼性
は確保することができた。特にSn−0.75wt%C
uのはんだボールを用いたBGA12cをA面に実装し
た場合であっても、Sn−Agはんだを用いてフロー接
続した場合の接続部の信頼性は確保することができた。
はんだによりリフロー接続ていれば、B面をSn−Ag
はんだを用いてフロー接続したとしても接続部の信頼性
は確保することができた。特にSn−0.75wt%C
uのはんだボールを用いたBGA12cをA面に実装し
た場合であっても、Sn−Agはんだを用いてフロー接
続した場合の接続部の信頼性は確保することができた。
【0048】(実施の形態5)Sn−0.7wt%Cu
の表研処理を施したリード41aを持つQFP32a
と、Sn−0.75Cuのはんだボールを用いたBGA
32cをSn−0.75wt%Cuのはんだペーストを
用いて接続した。はんだ付けは均熱性の高いリフロー炉
を用いて、はんだ付け温度は240℃とした。この基板
のB面をSn−Cuはんだを用いてリフローはんだ付け
し、基板全体を温度サイクル試験した。この結果、BG
A接続部は十分な信頼性を有することを確認できた。こ
の基板では、接続部の組成は全てSn−Cuであり、信
頼性に優れているだけでなく、環境への負荷も小さくす
ることができた。
の表研処理を施したリード41aを持つQFP32a
と、Sn−0.75Cuのはんだボールを用いたBGA
32cをSn−0.75wt%Cuのはんだペーストを
用いて接続した。はんだ付けは均熱性の高いリフロー炉
を用いて、はんだ付け温度は240℃とした。この基板
のB面をSn−Cuはんだを用いてリフローはんだ付け
し、基板全体を温度サイクル試験した。この結果、BG
A接続部は十分な信頼性を有することを確認できた。こ
の基板では、接続部の組成は全てSn−Cuであり、信
頼性に優れているだけでなく、環境への負荷も小さくす
ることができた。
【0049】すなわち、A面をSn−0.75wt%C
uはんだによりリフロー接続ていれば、B面をSn−C
uはんだを用いてフロー接続したとしても接続部の信頼
性は確保することができた。特にSn−0.7wt%C
uの表研処理を施したリード41aを持つQFP32a
や、Sn−0.75wt%Cuのはんだボールを用いた
BGA32cをA面に実装した場合であっても、Sn−
Cuはんだを用いてフロー接続した場合の接続部の信頼
性は確保することができた。このようにリードの表面処
理、はんだボール、リフロー用はんだ、フロー用はんだ
にSn-Cuはんだを用いれば、基板のCu電極からの
Cu成分の漏れ込みがあったとしてもSn−Cu系のは
んだでしかないので、リサイクル時のはんだの回収率が
向上するとともに再利用もしやすくなる。また、基板電
極からの溶け込みによる成分変化もSnとCuとの間で
の反応に限られるので、溶け込み後の接続部の信頼性も
確保しやすい。なお、基板電極としてAg系の電極を用
いるのであれば、Sn−Agはんだを用いることが好ま
しいことは言うまでもない。
uはんだによりリフロー接続ていれば、B面をSn−C
uはんだを用いてフロー接続したとしても接続部の信頼
性は確保することができた。特にSn−0.7wt%C
uの表研処理を施したリード41aを持つQFP32a
や、Sn−0.75wt%Cuのはんだボールを用いた
BGA32cをA面に実装した場合であっても、Sn−
Cuはんだを用いてフロー接続した場合の接続部の信頼
性は確保することができた。このようにリードの表面処
理、はんだボール、リフロー用はんだ、フロー用はんだ
にSn-Cuはんだを用いれば、基板のCu電極からの
Cu成分の漏れ込みがあったとしてもSn−Cu系のは
んだでしかないので、リサイクル時のはんだの回収率が
向上するとともに再利用もしやすくなる。また、基板電
極からの溶け込みによる成分変化もSnとCuとの間で
の反応に限られるので、溶け込み後の接続部の信頼性も
確保しやすい。なお、基板電極としてAg系の電極を用
いるのであれば、Sn−Agはんだを用いることが好ま
しいことは言うまでもない。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば、A面リフロー・B面リ
フロー、或いは、A面リフロー・B面フローの実装を高
信頼度で実現できる。さらには、最終的なマテリアルリ
サイクル性も考慮されたはんだ材料を用いて実装構造体
および電子機器を提供することができる。
フロー、或いは、A面リフロー・B面フローの実装を高
信頼度で実現できる。さらには、最終的なマテリアルリ
サイクル性も考慮されたはんだ材料を用いて実装構造体
および電子機器を提供することができる。
【図1】本発明に係る実装構造体の一実施の形態を示す
図である。
図である。
【図2】本発明に係る実装構造体の一実施の形態を示す
図である。
図である。
【図3】Sn−3.5Agのはんだ組織を示す写真であ
る。
る。
10…実装構造体、11…配線基板、12a、12b、
12c…電子部品、13…A面の電極、14…リフロー
ソルダリングによる接続部、15a…リード部品(電子
部品)、15b…チップ部品(電子部品)、16…電
極、17…フローソルダリングによる接続部、18a…
リード、18b…チップ部品電極、19a…リード、1
9b…チップ部品電極、20…BGA部品の接続部、2
1…BGA部品の電極。30…実装構造体、31…配線
基板、32a、32b、32c…A面の電子部品、33
…A面の電極、34…リフローソルダリングによる接続
部、35…BGA部品の電極、36…BGA部品の接続
部、37…B面の電極、38a、38b…B面の電子部
品、39a…リード、39b…チップ部品の電極、40
…リフローソルダリングによる接続部、41a…リー
ド、41b…チップ部品の電極。
12c…電子部品、13…A面の電極、14…リフロー
ソルダリングによる接続部、15a…リード部品(電子
部品)、15b…チップ部品(電子部品)、16…電
極、17…フローソルダリングによる接続部、18a…
リード、18b…チップ部品電極、19a…リード、1
9b…チップ部品電極、20…BGA部品の接続部、2
1…BGA部品の電極。30…実装構造体、31…配線
基板、32a、32b、32c…A面の電子部品、33
…A面の電極、34…リフローソルダリングによる接続
部、35…BGA部品の電極、36…BGA部品の接続
部、37…B面の電極、38a、38b…B面の電子部
品、39a…リード、39b…チップ部品の電極、40
…リフローソルダリングによる接続部、41a…リー
ド、41b…チップ部品の電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 正英 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 芹沢 弘二 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 中塚 哲也 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 Fターム(参考) 5E319 AA01 AC01 BB01 BB08 CC33 GG03
Claims (10)
- 【請求項1】電子部品を配線基板の片面(A面)にSn
−Cuはんだを用いてリフローで表面接続実装し、電子
部品を前記配線基板の他面(B面)にSn−Agはんだ
を用いてフローで接続実装して構成することを特徴とす
る実装構造体。 - 【請求項2】電子部品を配線基板の片面(A面)にSn
−Cuはんだを用いてリフローで表面接続実装し、電子
部品を前記配線基板の他面(B面)にSn−Agはんだ
を用いてリフローで接続実装して構成することを特徴と
する実装構造体。 - 【請求項3】電子部品を配線基板の片面(A面)にSn
−Agはんだを用いてリフローで表面接続実装し、電子
部品を前記配線基板の他面(B面)にSn−Cuはんだ
を用いてフローで接続実装して構成することを特徴とす
る実装構造体。 - 【請求項4】前記Sn−Agはんだを、Sn−(0.0
1〜4.0wt%)Agの組成で構成することを特徴と
する請求項1から3のいずれかに記載の実装構造体。 - 【請求項5】前記Sn−Cuはんだを、Sn−(0.0
1〜2.0wt%)Cuの組成で構成することを特徴と
する請求項1から4のいずれかに記載の実装構造体。 - 【請求項6】電子部品を配線基板の片面(A面)にSn
−Cuはんだを用いてリフローで表面接続実装し、電子
部品を前記配線基板の他面(B面)にSn−Cuはんだ
を用いてリフロー、またはフローで接続実装して構成す
ることを特徴とする実装構造体。 - 【請求項7】前記Sn−Cuはんだを、Sn−(0.0
1〜2.0wt%)Cuの組成で構成することを特徴と
する請求項6記載の実装構造体。 - 【請求項8】電子部品を配線基板の片面(A面)にSn
−Agはんだを用いてリフローで表面接続実装し、電子
部品を前記配線基板の他面(B面)にSn−Agはんだ
を用いてリフロー、または、フローで接続実装して構成
することを特徴とする実装構造体。 - 【請求項9】前記Sn−Agはんだを、Sn−(0.0
1〜4.0wt%)Agの組成で構成することを特徴と
する請求項8記載の実装構造体。 - 【請求項10】請求項1から9記載の実装構造体を備え
たことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000182307A JP2001358446A (ja) | 2000-06-13 | 2000-06-13 | 実装構造体および電子機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000182307A JP2001358446A (ja) | 2000-06-13 | 2000-06-13 | 実装構造体および電子機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001358446A true JP2001358446A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=18683095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000182307A Pending JP2001358446A (ja) | 2000-06-13 | 2000-06-13 | 実装構造体および電子機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001358446A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007201286A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Kyocera Corp | 表面実装モジュールの製造方法および表面実装モジュール |
WO2010100855A1 (ja) | 2009-03-04 | 2010-09-10 | パナソニック株式会社 | 実装構造体及びモータ |
-
2000
- 2000-06-13 JP JP2000182307A patent/JP2001358446A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007201286A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Kyocera Corp | 表面実装モジュールの製造方法および表面実装モジュール |
WO2010100855A1 (ja) | 2009-03-04 | 2010-09-10 | パナソニック株式会社 | 実装構造体及びモータ |
US8411455B2 (en) | 2009-03-04 | 2013-04-02 | Panasonic Corporation | Mounting structure and motor |
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