JP2002126895A - Solder and wiring board soldered using the same - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solder not containing Pb, low in melting point, excellent in wettability, excellent in mechanical property, and to provide a wiring board soldered using the solder, not exerting a bad influence to the environment, and excellent in connection reliability for a long time. SOLUTION: The solder comprises Sn as a main component, is made to contain Ag and Cu, and to contain Bi with the concentration to the extent not causing crystallization after soldering. In particular, the composition may be 1-3 wt.% Ag, 0.3-1 wt.% Cu and 0.3-0.7 wt.% Bi or so.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電子機器などを
構成する配線基板の部品実装に使用されるはんだに係わ
り、特にＰｂを含有しないはんだ付技術に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solder used for mounting components on a wiring board constituting an electronic device or the like, and more particularly to a soldering technique containing no Pb.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、地球環境保護の問題がクロ−ズア
ップされ、世界的規模で環境に対する関心が高まってき
ている。エレクトロニクス産業の分野においては、主に
部品実装用接合材料として使用されているはんだに含ま
れるＰｂの問題が大いに注目を浴びている。2. Description of the Related Art In recent years, the problem of global environmental protection has been closed up, and interest in the environment has been increasing on a global scale. In the field of the electronics industry, the problem of Pb contained in solder mainly used as a bonding material for component mounting has received much attention.

【０００３】ほとんどの電子機器は不用になると埋め立
て廃棄処分され、昨今の慢性的な酸性雨によりこれら廃
棄された電子機器の配線基板のはんだから溶出したＰｂ
が水質汚染を起こしている。ところが、廃棄された配線
基板のはんだからＰｂを除去する技術が未だ確立されて
いない。このことから、Ｐｂを含まないはんだ（Ｐｂフ
リ−はんだ）材料およびその適用技術の開発が待ち望ま
れている。[0003] Most of electronic devices are disposed of when they are no longer needed, and the Pb eluted from the solder on the wiring board of these discarded electronic devices due to chronic acid rain in recent years.
Is causing water pollution. However, a technique for removing Pb from the discarded wiring board solder has not been established yet. For this reason, the development of a Pb-free solder (Pb-free solder) material and its application technology have been awaited.

【０００４】また配線基板に電子部品を接合する場合、
前記電子部品に熱的ダメ−ジを与えず、かつ配線基板の
耐熱性を確保できる適正な融点のはんだが必要である。
さらに、配線基板の接合部となるランドを構成する材料
との濡れ性を確保する必要もある。[0004] When electronic components are joined to a wiring board,
It is necessary to use a solder having an appropriate melting point that does not cause thermal damage to the electronic component and ensures the heat resistance of the wiring board.
Furthermore, it is necessary to ensure the wettability with the material constituting the land that will be the joint of the wiring board.

【０００５】例えば、Ｐｂを含まないＳｎ−Ａｇ系はん
だでは、はんだ付時のピーク温度が少なくとも２３０℃
を越え、前記適正な融点のはんだを作製しにくい。ま
た、特開平９−１９２８７７号公報には、融点を下げる
ためにＣｕを含有させるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの例
が開示されているが、融点は下がるものの濡れ性の改善
が十分ではない。For example, in the case of Sn-Ag solder containing no Pb, the peak temperature at the time of soldering is at least 230 ° C.
And it is difficult to produce the solder having the appropriate melting point. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-192877 discloses an example of a Sn-Ag-Cu solder containing Cu for lowering the melting point. However, although the melting point is lowered, the wettability is not sufficiently improved.

【０００６】そこで、適正な融点と濡れ性を確保するた
めに、Ｂｉを含有させたＳｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだなどが提案されており、例え
ば、米国特許４８７９０９６号には、Ｓｎを主成分と
し、０．０５〜３重量％のＡｇと、０．５〜６重量％の
Ｃｕと、０．１〜３重量％のＢｉとを含有するＳｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだの例が開示されている。Therefore, in order to ensure proper melting point and wettability, Sn-Bi based solder containing Bi, Sn-A
A g-Cu-Bi-based solder or the like has been proposed. For example, US Pat. No. 4,879,096 has Sn as a main component and contains 0.05 to 3% by weight of Ag and 0.5 to 6% by weight of Cu. Containing 0.1 to 3% by weight of Bi
An example of a g-Cu-Bi solder is disclosed.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｂｉは
融点低下、濡れ性改善などはんだ付特性を向上させると
いう効果があるものの、過剰に含有させるとはんだ中に
Ｂｉの単独相が晶出し、その結果、はんだの機械的特
性、特に熱サイクルなどにより発生するひずみの耐性に
おいて重要な因子である延性や絞り特性を著しく低下さ
せる。したがって、はんだ接合部の長期信頼性が損なわ
れるため、上記開示例の構成では、実用上の問題があっ
た。However, Bi has the effect of improving the soldering characteristics, such as lowering the melting point and improving the wettability, but if it is contained excessively, a single phase of Bi crystallizes in the solder, and as a result, In addition, it significantly lowers the mechanical properties of the solder, particularly ductility and drawing properties, which are important factors in the resistance to strain generated by thermal cycling and the like. Therefore, since the long-term reliability of the solder joint is impaired, the configuration of the above disclosed example has a practical problem.

【０００８】この発明は上記のような問題を解消するた
めになされたもので、Ｐｂを含まず、低融点で、濡れ性
に優れ、かつ、機械的特性に優れたはんだを提供するこ
とを目的とする。また、このはんだを用いてはんだ付さ
れた、環境に悪影響を与えず、接合部において信頼性の
高い配線基板を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a solder containing no Pb, having a low melting point, excellent wettability, and excellent mechanical properties. And Another object of the present invention is to provide a wiring board which is soldered using this solder and has a high reliability at the joint without adversely affecting the environment.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係る第１の構
成のはんだは、Ｓｎを主成分とし、はんだ付後に晶出が
起こらない濃度のＢｉを含むものである。The solder of the first configuration according to the present invention contains Sn as a main component and Bi at a concentration that does not cause crystallization after soldering.

【００１０】この発明に係る第２の構成のはんだは、Ｓ
ｎを主成分とし、１〜３重量％程度のＡｇと、０．３〜
１重量％程度のＣｕと、０．３〜０．７重量％程度のＢ
ｉとを含むものである。[0010] The solder of the second configuration according to the present invention is S
n as a main component, about 1-3% by weight of Ag,
About 1% by weight of Cu and about 0.3 to 0.7% by weight of B
i.

【００１１】この発明に係る第３の構成のはんだは、上
記第２の構成のはんだであって、２．５重量％程度のＡ
ｇと、０．５重量％程度のＣｕと、０．５重量％程度の
Ｂｉとを含むものである。[0011] The solder of the third configuration according to the present invention is the solder of the second configuration, and has a A content of about 2.5% by weight.
g, about 0.5% by weight of Cu, and about 0.5% by weight of Bi.

【００１２】この発明に係る第１の構成の配線基板は、
上記第１あるいは第２の構成のはんだを用いて、はんだ
付したものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a wiring board comprising:
It is soldered using the solder of the first or second configuration.

【００１３】[0013]

【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の
形態１によるＳｎ−１．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．７Ｂ
ｉのはんだを作製した後、容器に入れた状態で２５０℃
まで温度を上げて溶融させ、液相線温度（約２２３℃）
から固相線温度（約２１４℃）を超え２１０℃まで約
０．２℃／分の速度で徐冷した。しかる後、前記容器周
辺を水冷により約１００℃／分の速度で急冷して、はん
だ組織観察用サンプルを作製した。得られたサンプルを
研磨仕上げし、走査型電子顕微鏡および波長分散型Ｘ線
分析装置で分析した結果、Ｂｉ単独相の晶出は認められ
なかった。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Sn-1.5Ag-0.5Cu-0.7B according to Embodiment 1 of the present invention
After preparing the solder of i, 250 ° C
Raise the temperature until melting, liquidus temperature (about 223 ℃)
Then, the temperature was gradually increased from the solidus temperature (about 214 ° C.) to 210 ° C. at a rate of about 0.2 ° C./min. Thereafter, the periphery of the container was rapidly cooled by water cooling at a rate of about 100 ° C./min to prepare a sample for observation of solder structure. The obtained sample was polished and analyzed by a scanning electron microscope and a wavelength dispersive X-ray analyzer. As a result, crystallization of a single phase of Bi was not recognized.

【００１４】次に、本実施の形態のはんだと比較するた
めに、Ｂｉを含まないＳｎ−１．５Ａｇ−０．５Ｃｕは
んだ（比較例１）を作製し、ＪＩＳＺ２２０１４号試験
片に準じて機械加工した後、それぞれの試験片を引張試
験に供した。尚、試験は室温（２５℃）で、引張速度は
５ｍｍ／分の条件にて実施した。その結果、表１に示す
ように、引張強度、伸び、絞りともＢｉを含有しない比
較例１と同等の値が得られ、Ｂｉの含有による機械的特
性の低下は認められなかった。Next, for comparison with the solder of the present embodiment, an Sn-1.5Ag-0.5Cu solder containing no Bi (Comparative Example 1) was prepared and machined according to JISZ22014 test piece. After that, each test piece was subjected to a tensile test. The test was performed at room temperature (25 ° C.) at a tensile speed of 5 mm / min. As a result, as shown in Table 1, the same values as those of Comparative Example 1 containing no Bi were obtained in tensile strength, elongation, and drawing, and no decrease in mechanical properties due to the inclusion of Bi was observed.

【００１５】[0015]

【表１】 [Table 1]

【００１６】更に、上記それぞれのはんだについて卓上
型のフロ−はんだ実験槽にて、１．２７ｍｍピッチ６０
電極のコネクタを複数個挿入した２００ｍｍ×２００ｍ
ｍ×１．６ｍｍ厚のＦＲ−４材のＣｕスル−／プリフラ
ックス基板を用いてブリッジ発生率測定を行った（電極
総数１８００）。はんだ槽温度は２５０℃設定とし、コ
ンベア−スピ−ドは０．９ｍ／分とした。尚、フラック
スは標準的なＲＭＡタイプのものを使用した。その結
果、比較例１ではブリッジ発生率が３．０％であったの
に比し、本実施の形態のはんだでは０．５％まで低減し
た。Further, each of the above-mentioned solders was placed in a table-top type flow soldering test tank at a pitch of 1.27 mm.
200mm x 200m with multiple electrode connectors inserted
The bridge generation rate was measured using a Cu-sulfur / preflux substrate made of FR-4 material having a thickness of mx 1.6 mm (total number of electrodes: 1800). The solder bath temperature was set at 250 ° C., and the conveyor speed was 0.9 m / min. Note that a standard RMA type flux was used. As a result, the bridge generation rate in Comparative Example 1 was 3.0%, but was reduced to 0.5% in the solder of the present embodiment.

【００１７】実施の形態２．本発明の実施の形態２によ
るＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．５Ｂｉはんだ
を、上記実施の形態１と同様にして作製した後、容器に
入れた状態で２５０℃まで温度を上げて溶融させ、液相
線温度（約２１８℃）から固相線温度（約２１４℃）を
超え２１０℃まで約０．２℃／分の速度で徐冷した。し
かる後、前記容器周辺を水冷により約１００℃／分の速
度で急冷して、はんだ組織観察用サンプルを作製した。
得られたサンプルを研磨仕上げし、走査型電子顕微鏡お
よび波長分散型Ｘ線分析装置で分析した結果、Ｂｉ単独
相の晶出は認められなかった。Embodiment 2 FIG. After preparing the Sn-3.0Ag-0.5Cu-0.5Bi solder according to the second embodiment of the present invention in the same manner as in the first embodiment, the temperature was raised to 250 ° C. in a state where the solder was placed in a container. It was melted and gradually cooled from the liquidus temperature (about 218 ° C.) to the temperature exceeding the solidus temperature (about 214 ° C.) to 210 ° C. at a rate of about 0.2 ° C./min. Thereafter, the periphery of the container was rapidly cooled by water cooling at a rate of about 100 ° C./min to prepare a sample for observing a solder structure.
The obtained sample was polished and analyzed by a scanning electron microscope and a wavelength dispersive X-ray analyzer. As a result, no crystallization of a single phase of Bi was observed.

【００１８】次に、本実施の形態のはんだと比較するた
めに、Ｂｉを含まないＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕは
んだ（比較例２）を作製し、ＪＩＳＺ２２０１４号試験
片に準じて機械加工した後、それぞれの試験片を引張試
験に供した。尚、試験は室温（２５℃）で、引張速度は
５ｍｍ／分の条件にて実施した。その結果、表２に示す
ように、引張強度、伸び、絞りともＢｉを含有しない比
較例２と同等の値が得られ、Ｂｉの含有による機械的特
性の低下は認められなかった。Next, for comparison with the solder of the present embodiment, a Sn-3.0Ag-0.5Cu solder containing no Bi (Comparative Example 2) was prepared and machined according to JISZ22014 test piece. After that, each test piece was subjected to a tensile test. The test was performed at room temperature (25 ° C.) at a tensile speed of 5 mm / min. As a result, as shown in Table 2, values equivalent to those of Comparative Example 2 containing no Bi were obtained in all of the tensile strength, elongation, and drawing, and no decrease in mechanical properties due to the inclusion of Bi was observed.

【００１９】[0019]

【表２】 [Table 2]

【００２０】更に、上記それぞれのはんだについて卓上
型のフロ−はんだ実験槽にて、１．２７ｍｍピッチ６０
電極のコネクタを複数個挿入した２００ｍｍ×２００ｍ
ｍ×１．６ｍｍ厚のＦＲ−４材のＣｕスル−／プリフラ
ックス基板を用いてブリッジ発生率測定を行った（電極
総数１８００）。はんだ槽温度は２５０℃設定とし、コ
ンベア−スピ−ドは０．９ｍ／分とした。尚、フラック
スは標準的なＲＭＡタイプのものを使用した。その結
果、比較例２ではブリッジ発生率が３．１％であったの
に比し、本実施の形態のはんだでは０．３％まで低減し
た。Further, each of the above-mentioned solders was placed in a table-top type flow soldering experiment tank at a pitch of 1.27 mm.
200mm x 200m with multiple electrode connectors inserted
The bridge generation rate was measured using a Cu-sulfur / preflux substrate made of FR-4 material having a thickness of mx 1.6 mm (total number of electrodes: 1800). The solder bath temperature was set at 250 ° C., and the conveyor speed was 0.9 m / min. Note that a standard RMA type flux was used. As a result, the bridge generation rate was reduced to 0.3% in the solder of the present embodiment, as compared with 3.1% in Comparative Example 2.

【００２１】また、上記表１、表２より、本実施の形態
によるはんだと、上記実施の形態１によるはんだとは、
機械的特性、ブリッジ発生率とも同等であることがわか
る。本実施の形態および上記実施の形態１に示す液相線
温度から求められる融点は、本実施の形態（２１８℃）
が上記実施の形態１（２２３℃）に比べ約５℃低減で
き、電子部品に与える熱影響を低減できる。また、はん
だ付作業性も向上する。From the above Tables 1 and 2, the solder according to the present embodiment and the solder according to the first embodiment are as follows.
It can be seen that the mechanical characteristics and the rate of occurrence of bridges are equivalent. The melting point obtained from the liquidus temperature described in the present embodiment and the first embodiment is the same as that in the present embodiment (218 ° C.).
However, compared to the first embodiment (223 ° C.), the temperature can be reduced by about 5 ° C., and the thermal effect on the electronic component can be reduced. Also, the workability of soldering is improved.

【００２２】実施の形態３．本発明の実施の形態３によ
るＳｎ−２．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．５Ｂｉはんだ
を、上記実施の形態１および上記実施の形態２と同様に
して作製した後、容器に入れた状態で２５０℃まで温度
を上げて溶融させ、液相線温度（約２１９℃）から固相
線温度（約２１５℃）を超え２１０℃まで約０．２℃／
分の速度で徐冷した。しかる後、前記容器周辺を水冷に
より約１００℃／分の速度で急冷して、はんだ組織観察
用サンプルを作製した。得られたサンプルを研磨仕上げ
し、走査型電子顕微鏡および波長分散型Ｘ線分析装置で
分析した結果、Ｂｉ単独相の晶出は認められなかった。Embodiment 3 FIG. The Sn-2.5Ag-0.5Cu-0.5Bi solder according to the third embodiment of the present invention was prepared in the same manner as in the first and second embodiments, and then placed in a container. The temperature is raised to 200 ° C and melted.
Slowly cooled at a rate of minutes. Thereafter, the periphery of the container was rapidly cooled by water cooling at a rate of about 100 ° C./min to prepare a sample for observing a solder structure. The obtained sample was polished and analyzed by a scanning electron microscope and a wavelength dispersive X-ray analyzer. As a result, no crystallization of a single phase of Bi was observed.

【００２３】次に、本実施の形態のはんだと比較するた
めに、Ｂｉを含まないＳｎ−２．５Ａｇ−０．５Ｃｕは
んだ（比較例３）を作製し、ＪＩＳＺ２２０１４号試験
片に準じて機械加工した後、それぞれの試験片を引張試
験に供した。尚、試験は室温（２５℃）で、引張速度は
５ｍｍ／分の条件にて実施した。その結果、表３に示す
ように、引張強度、伸び、絞りともＢｉを含有しない比
較例３と同等の値が得られ、Ｂｉの含有による機械的特
性の低下は認められなかった。Next, for comparison with the solder of the present embodiment, an Sn-2.5Ag-0.5Cu solder containing no Bi (Comparative Example 3) was prepared and machined according to JISZ22014 test piece. After that, each test piece was subjected to a tensile test. The test was performed at room temperature (25 ° C.) at a tensile speed of 5 mm / min. As a result, as shown in Table 3, values equivalent to those of Comparative Example 3 containing no Bi were obtained in both tensile strength, elongation, and drawing, and no decrease in mechanical properties due to Bi was found.

【００２４】[0024]

【表３】 [Table 3]

【００２５】更に、上記それぞれのはんだについて卓上
型のフロ−はんだ実験槽にて、１．２７ｍｍピッチ６０
電極のコネクタを複数個挿入した２００ｍｍ×２００ｍ
ｍ×１．６ｍｍ厚のＦＲ−４材のＣｕスル−／プリフラ
ックス基板を用いてブリッジ発生率測定を行った（電極
総数１８００）。はんだ槽温度は２５０℃設定とし、コ
ンベア−スピ−ドは０．９ｍ／分とした。尚、フラック
スは標準的なＲＭＡタイプのものを使用した。その結
果、比較例３ではブリッジ発生率が３．０％であったの
に比し、本実施の形態によるはんだでは０．１％まで低
減できた。Further, each of the above-mentioned solders was placed in a table-type flow soldering test tank at a pitch of 1.27 mm.
200mm x 200m with multiple electrode connectors inserted
The bridge generation rate was measured using a Cu-sulfur / preflux substrate made of FR-4 material having a thickness of mx 1.6 mm (total number of electrodes: 1800). The solder bath temperature was set at 250 ° C., and the conveyor speed was 0.9 m / min. Note that a standard RMA type flux was used. As a result, the bridge generation rate in Comparative Example 3 was 3.0%, while the solder according to the present embodiment could be reduced to 0.1%.

【００２６】また、本実施の形態によるはんだは、上記
実施の形態２によるはんだと比較して、はんだ融点およ
びブリッジ発生率は同等であるが、機械的特性、特に、
絞りが約５％増大するので耐熱疲労性が向上する。The solder according to the present embodiment has the same solder melting point and the same bridge generation rate as the solder according to the second embodiment, but has the mechanical properties,
Since the drawing is increased by about 5%, the thermal fatigue resistance is improved.

【００２７】実施の形態４．上記実施の形態１〜３にて
作製した各はんだ（Ｓｎ−１．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−
０．７Ｂｉ、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．５Ｂ
ｉ、Ｓｎ−２．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．５Ｂｉ）をそ
れぞれ個別に卓上型のフロ−はんだ実験槽に入れて、線
径０．５ｍｍφで表層に約１０μｍのＳｎ−１０Ｐｂめ
っきを施したジャンパ−線１を、図１に示すようにコの
字型に折り曲げて６０ｍｍ×７０ｍｍ×１．６ｍｍ厚の
ＦＲ−４材の片面配線Ｃｕ／プリフラックス配線基板２
に挿入し、ジャンパ−線１と配線基板２のランド３をフ
ロ−はんだ付によりはんだ付を行った。Embodiment 4 Each of the solders (Sn-1.5Ag-0.5Cu-
0.7Bi, Sn-3.0Ag-0.5Cu-0.5B
i, Sn-2.5Ag-0.5Cu-0.5Bi) were individually placed in a table-top type flow soldering test tank, and about 10 μm of Sn-10Pb was plated on the surface with a wire diameter of 0.5 mmφ. The jumper wire 1 is bent into a U-shape as shown in FIG. 1, and a single-sided wiring Cu / pre-flux wiring board 2 made of FR-4 material having a thickness of 60 mm × 70 mm × 1.6 mm
Then, the jumper wire 1 and the land 3 of the wiring board 2 were soldered by flow soldering.

【００２８】また、比較のために、従来から用いられて
いるＰｂを含むＳｎ−Ｐｂ共晶はんだについても上記と
同様にして、サンプル配線基板の作製を行った。尚、試
験に用いた配線基板の穴径は０．９ｍｍ、ランド径は
１．３ｍｍ。はんだ槽温度は２５０℃設定とし、コンベ
ア−スピ−ドは０．９ｍ／分とした。また、フラックス
は標準的なＲＭＡタイプのものを使用した。For comparison, a sample wiring board was prepared in the same manner as above with respect to a Sn-Pb eutectic solder containing Pb which has been used conventionally. The hole diameter of the wiring board used in the test was 0.9 mm, and the land diameter was 1.3 mm. The solder bath temperature was set at 250 ° C., and the conveyor speed was 0.9 m / min. The flux used was a standard RMA type.

【００２９】サンプル配線基板作製後、−４０℃（３０
分）と１２５℃（３０分）とのヒ−トサイクル試験を実
施し、一定サイクル終了毎に図２（ａ）に示すようには
んだ付されたジャンパ−線１の反対側を切断し、図２
（ｂ）に示すように片側のみがはんだ付された配線基板
２を反対に向けて、はんだ付されたジャンパ−線１を垂
直方向に引張速度２０ｍｍ／分で引抜き、はんだ６とラ
ンド３の接合強度を測定した。After the sample wiring board is prepared, the temperature is set at -40 ° C. (30
2) and 125 ° C. (30 minutes), and the opposite side of the soldered jumper wire 1 as shown in FIG. 2
As shown in (b), the soldered jumper wire 1 is pulled out at a pulling speed of 20 mm / min in the vertical direction with the wiring board 2 soldered only on one side facing the other side, and the solder 6 and the land 3 are joined. The strength was measured.

【００３０】図３は、このようにして得られたヒ−トサ
イクル試験後のジャンパ−線１の引抜強度の最大値とサ
イクル数との関係を示したものである。上記実施の形態
１〜３によるいずれのはんだも、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだ
と同等であった。したがって、はんだ接合部の長期接続
信頼性は従来と同等に確保できている。FIG. 3 shows the relationship between the maximum value of the pull-out strength of the jumper wire 1 after the heat cycle test thus obtained and the number of cycles. Each of the solders according to the first to third embodiments was equivalent to the Sn-Pb eutectic solder. Therefore, the long-term connection reliability of the solder joint can be ensured as in the conventional case.

【００３１】実施の形態５．Ｂｉの含有量によるＢｉの
晶出状態を調べるため、Ｓｎ−２．５Ａｇ−０．５Ｃｕ
にＢｉを０〜２重量％の範囲で含有量を変えたはんだ８
種（Ｂｉ含有量：Ｓ１；０、Ｓ２；０．１、Ｓ３；０．
３、Ｓ４；０．５、Ｓ５；０．７、Ｓ６；１．０、Ｓ
７；１．５、Ｓ８；２．０重量％）を作製し、上記実施
の形態１〜３と同様にして、はんだ組織観察用サンプル
を作製した。得られたサンプルを研磨仕上げし、走査型
電子顕微鏡および波長分散型Ｘ線分析装置で分析した。
その結果、いずれのサンプルにも、Ｓｎマトリックス中
にＡｇ₃Ｓｎの晶出が観察され、１．０重量％以上のＢ
ｉを含有させたＳ６〜Ｓ８（図４（ｂ））において、Ｓ
１〜Ｓ５（図４（ａ））には観察されない、Ｂｉの晶出
が観察された（Ｂｉであることは波長分散型Ｘ線分析装
置で確認）。Embodiment 5 In order to examine the crystallization state of Bi depending on the Bi content, Sn-2.5Ag-0.5Cu
8 in which the content of Bi is changed in the range of 0 to 2% by weight.
Species (Bi content: S1; 0, S2; 0.1, S3;
3, S4; 0.5, S5; 0.7, S6; 1.0, S
7; 1.5, S8; 2.0% by weight), and a solder structure observation sample was prepared in the same manner as in the first to third embodiments. The obtained sample was polished and analyzed by a scanning electron microscope and a wavelength dispersive X-ray analyzer.
As a result, in all the samples, crystallization of Ag ₃ Sn was observed in the Sn matrix, and 1.0% by weight or more of B
In S6 to S8 containing i (FIG. 4B), S
Crystallization of Bi, which was not observed in 1 to S5 (FIG. 4A), was observed (it was confirmed by a wavelength dispersive X-ray analyzer that Bi was present).

【００３２】実施の形態６．上記実施の形態５と同様に
作製した８種のサンプルＳ１〜Ｓ８、およびＳｎ−Ｐｂ
共晶はんだ（Ｓ９）を作製し、ＪＩＳＺ２２０１４号試
験片に準じて機械加工した後、それぞれの試験片を引張
試験に供した。尚、試験は室温（２５℃）で、引張速度
は５ｍｍ／分の条件にて実施した。Embodiment 6 FIG. Eight kinds of samples S1 to S8 produced in the same manner as in the fifth embodiment, and Sn-Pb
After eutectic solder (S9) was prepared and machined according to JISZ22014 test pieces, each test piece was subjected to a tensile test. The test was performed at room temperature (25 ° C.) at a tensile speed of 5 mm / min.

【００３３】更に、上記それぞれのはんだについて卓上
型のフロ−はんだ実験槽にて、１．２７ｍｍピッチ６０
電極のコネクタを複数個挿入した２００ｍｍ×２００ｍ
ｍ×１．６ｍｍ厚のＦＲ−４材のＣｕスル−／プリフラ
ックス配線基板を用いてブリッジ発生率測定を行った
（電極総数１８００）。はんだ槽温度は２５０℃設定と
し、コンベア−スピ−ドは０．９ｍ／分とした。尚、フ
ラックスは標準的なＲＭＡタイプのものを使用した。Furthermore, each of the above-mentioned solders was placed in a table-top type flow soldering test tank at a pitch of 1.27 mm.
200mm x 200m with multiple electrode connectors inserted
A bridge occurrence rate was measured using a Cu-sulfur / pre-flux wiring board of FR-4 material having a thickness of mx 1.6 mm (total number of electrodes: 1800). The solder bath temperature was set at 250 ° C., and the conveyor speed was 0.9 m / min. Note that a standard RMA type flux was used.

【００３４】図５は、上記引張試験で得た絞り、および
上記測定で得たブリッジ発生率と、はんだ組成との関係
を示したものである。これより主に濡れ性不足に起因す
るブリッジ発生率はＢｉ含有量が０．３重量％以上で著
しく低下することがわかる。一方、機械特性を示す絞り
は、Ｂｉ含有量１．０重量％以上で激減することが分か
る。したがって、本実施の形態により示されたＳｎ−
２．５Ａｇ−０．５Ｃｕ−０．３〜０．７Ｂｉは、ブリ
ッジ発生率が低く、かつ絞り特性を確保できる。すなわ
ち、適正な濡れ性を確保でき、機械的特性に優れる。FIG. 5 shows the relationship between the drawing obtained in the tensile test, the bridge occurrence rate obtained in the above measurement, and the solder composition. From this, it can be seen that the rate of occurrence of bridges mainly due to insufficient wettability significantly decreases when the Bi content is 0.3% by weight or more. On the other hand, it can be seen that the squeeze exhibiting the mechanical properties drastically decreases when the Bi content is 1.0% by weight or more. Therefore, Sn- shown in the present embodiment.
2.5Ag-0.5Cu-0.3 to 0.7Bi has a low bridge generation rate and can secure the drawing characteristics. That is, proper wettability can be ensured, and the mechanical properties are excellent.

【００３５】実施の形態７．上記実施の形態１〜６と同
様にして、Ａｇ１〜３％、Ｃｕ０．３〜１％、Ｂｉ０．
３〜０．７％の範囲で、種々はんだを作製し、同様にし
て液相線温度（はんだ融点）を測定した結果、前記液相
線温度は２１４〜２２６℃の範囲となり、電子部品に熱
ダメージを与えず、かつ配線基板の耐熱性を確保できる
実用的な温度範囲であることを確認した。Embodiment 7 FIG. In the same manner as in the first to sixth embodiments, Ag 1 to 3%, Cu 0.3 to 1%, Bi0.
Various solders were prepared in the range of 3 to 0.7%, and the liquidus temperature (solder melting point) was measured in the same manner. As a result, the liquidus temperature was in the range of 214 to 226 ° C. It was confirmed that the temperature was within a practical temperature range where no damage was caused and the heat resistance of the wiring board could be secured.

【００３６】[0036]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、はん
だの構成を、Ｓｎを主成分とし、はんだ付後に晶出が起
こらない濃度のＢｉを含むようにしたので、環境に悪影
響を与えるＰｂを用いず、低融点で、濡れ性に優れ、か
つ、機械的特性に優れたはんだを提供することができ
る。As described above, according to the present invention, the composition of the solder is mainly composed of Sn and contains Bi at a concentration that does not cause crystallization after soldering. A solder having a low melting point, excellent wettability, and excellent mechanical properties can be provided without using Pb.

【００３７】また、はんだの構成を、Ｓｎを主成分と
し、１〜３重量％程度のＡｇと、０．３〜１重量％程度
のＣｕと、０．３〜０．７重量％程度のＢｉとを含むよ
うにしたので、Ｂｉの晶出がなく、機械的特性を確保で
きる。The solder is composed of Sn as a main component, about 1 to 3% by weight of Ag, about 0.3 to 1% by weight of Cu, and about 0.3 to 0.7% by weight of Bi. , Bi is not crystallized, and mechanical properties can be ensured.

【００３８】また、はんだの構成を、Ｓｎを主成分と
し、２．５重量％程度のＡｇと、０．５重量％程度のＣ
ｕと、０．５重量％程度のＢｉとを含むようにしたの
で、特にブリッジ発生率が低く、良好な絞り特性を確保
できる。The solder is composed of Sn as a main component and about 2.5% by weight of Ag and about 0.5% by weight of C.
Since u and Bi of about 0.5% by weight are included, the rate of occurrence of bridges is particularly low, and good aperture characteristics can be secured.

【００３９】また、上記はんだを用いて、電子部品など
を配線基板にはんだ付したので、はんだ接合部の長期接
続信頼性が確保できる効果がある。Further, since the electronic parts and the like are soldered to the wiring board using the above-mentioned solder, there is an effect that the long-term connection reliability of the solder joint can be ensured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 この発明の実施の形態４によるはんだ接合強
度測定用配線基板を示した説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a wiring board for measuring solder joint strength according to a fourth embodiment of the present invention.

【図２】 この発明の実施の形態４によるはんだ接合強
度測定方法を示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a solder joint strength measuring method according to a fourth embodiment of the present invention.

【図３】 この発明の実施の形態４によるリード引抜強
度とヒートサイクル数の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between lead pull-out strength and the number of heat cycles according to Embodiment 4 of the present invention.

【図４】 この発明の実施の形態５によるはんだの走査
型電子顕微鏡写真である。FIG. 4 is a scanning electron micrograph of a solder according to a fifth embodiment of the present invention.

【図５】 この発明の実施の形態６によるブリッジ発生
率および絞りとはんだ組成の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a bridge generation rate, a drawing, and a solder composition according to a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ジャンパ−線、２ 配線基板、３ ランド、６ は
んだ1 jumper wire, 2 wiring board, 3 land, 6 solder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂上 幸信 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 村上 光平 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小澤 拓生 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5E319 AA02 AA07 BB01 BB05 BB08 CC54  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yukinobu Sakagami 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kohei Murakami 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Rishi Electric Co., Ltd. (72) Inventor Takuo Ozawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 5E319 AA02 AA07 BB01 BB05 BB08 CC54

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 Ｓｎを主成分とし、はんだ付後に晶出が
起こらない濃度のＢｉを含むことを特徴とするはんだ。1. A solder comprising Sn as a main component and Bi at a concentration at which crystallization does not occur after soldering. 【請求項２】 Ｓｎを主成分とし、１〜３重量％程度の
Ａｇと、０．３〜１重量％程度のＣｕと、０．３〜０．
７重量％程度のＢｉとを含むことを特徴とするはんだ。2. An alloy containing Sn as a main component and containing about 1 to 3% by weight of Ag, about 0.3 to 1% by weight of Cu, and about 0.3 to 0.1% by weight.
A solder containing about 7% by weight of Bi. 【請求項３】 ２．５重量％程度のＡｇと、０．５重量
％程度のＣｕと、０．５重量％程度のＢｉとを含むこと
を特徴とする請求項２に記載のはんだ。3. The solder according to claim 2, comprising about 2.5% by weight of Ag, about 0.5% by weight of Cu, and about 0.5% by weight of Bi. 【請求項４】 請求項１あるいは請求項２に記載のはん
だを用いて、はんだ付したことを特徴とする配線基板。4. A wiring board characterized by being soldered using the solder according to claim 1 or 2.