JP6323606B1 - Wire solder, solder joint manufacturing method and soldering method - Google Patents
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Abstract
【課題】自動はんだ付け装置により線はんだ等を搬送する場合において、自動はんだ付け装置内での線はんだ等の座屈を防止する。【解決手段】線はんだは、Ａｇ：０〜４．０質量％、Ｃｕ:０〜１．２質量％、Ｎｉ:０．００３０〜０．１５００質量％、Ｃｏ:０．００１０〜０．０１８０質量％、残部：Ｓｎ、からなり、直径が３００μｍ以下である。ＮｉおよびＣｏの含有量の合計は、０．００４０〜０．０１６８質量％であり、より好ましくは０．００４０〜０．０１３０質量％である。これにより、自動はんだ付け装置内でも屈折しない線はんだを提供することができる。なお、線はんだは、やに入りはんだにも適用することができる。【選択図】無しWhen conveying wire solder or the like by an automatic soldering apparatus, buckling of the wire solder or the like in the automatic soldering apparatus is prevented. SOLUTION: Wire solder: Ag: 0 to 4.0 mass%, Cu: 0 to 1.2 mass%, Ni: 0.0030 to 0.1500 mass%, Co: 0.0010 to 0.0180 mass %, The balance: Sn, and the diameter is 300 μm or less. The total content of Ni and Co is 0.0040 to 0.0168% by mass, and more preferably 0.0040 to 0.0130% by mass. Thereby, the wire solder which is not refracted even in the automatic soldering apparatus can be provided. Note that wire solder can also be applied to cored solder. [Selection figure] None
Description
本発明は、線はんだ、はんだ継手の製造方法およびはんだ付け方法に関する。 The present invention, wire solder, relates to the production method and the method of soldering joints've got.
従来、電子部品のプリント基板へのはんだ付けには、Ｓｎ−Ｐｂ系のはんだ合金が使用されていた。Ｓｎ−Ｐｂ系のはんだ合金は、濡れ性に対する特性が良く、熱サイクル特性も優れているという特徴がある。ところが、Ｐｂは水に溶けやすいため、Ｐｂが地下水に溶けることで地下水を汚染し、この汚染された地下水が人や動物に対して中毒などの影響を引き起こす等の問題があった。そこで、近年では、Ｐｂを含まない、いわゆる鉛フリーはんだが広く使用されている。 Conventionally, Sn—Pb solder alloys have been used for soldering electronic components to printed circuit boards. Sn-Pb solder alloys are characterized by good wettability characteristics and excellent thermal cycle characteristics. However, since Pb is easily dissolved in water, there is a problem that Pb is dissolved in groundwater to contaminate groundwater, and this contaminated groundwater causes effects such as poisoning on humans and animals. Therefore, in recent years, so-called lead-free solder that does not contain Pb has been widely used.
鉛フリーはんだとしては、例えば、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕや、Ｓｎ−３．５Ａｇ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−９Ｚｎ、Ｓｎ−５８Ｂｉ等のはんだ合金の他、これらのはんだ合金にＡｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｐ、Ｇｅ、Ｇａ等の元素を適宜添加したものが広く使用されている。これらのはんだ合金は、マニュアルソルダリングや、フローソルダリング、リフローソルダリング等の様々な工法に対応することができる。 Examples of the lead-free solder include Sn-3Ag-0.5Cu, Sn-3.5Ag, Sn-0.7Cu, Sn-9Zn, Sn-58Bi, and other solder alloys, as well as Ag, A material to which elements such as Cu, Zn, Bi, In, Sb, Ni, Cr, Co, Fe, Mn, P, Ge, and Ga are appropriately added is widely used. These solder alloys can be used for various methods such as manual soldering, flow soldering, and reflow soldering.
例えば、特許文献１には、Ａｇ：０．３質量％以上４．０質量％以下、Ｃｕ：０．１質量％以上１．０質量％以下、Ｃｏ：０．００１質量％以上０．５質量％以下、必要によりＮｉ：０．０１質量％以上０．１質量％以下、残部実質上Ｓｎからなる合金組成のはんだ合金が記載されている。また、特許文献２には、はんだの組成が、Ａｇが０．１〜５．０質量％、Ｃｕが０．１〜５．０質量％、残部がＳｎである線状はんだが記載されている。 For example, in Patent Document 1, Ag: 0.3% by mass to 4.0% by mass, Cu: 0.1% by mass to 1.0% by mass, Co: 0.001% by mass to 0.5% by mass %, If necessary, Ni: 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, and a solder alloy having an alloy composition consisting essentially of Sn is described. Patent Document 2 describes a linear solder in which the composition of the solder is 0.1 to 5.0% by mass of Ag, 0.1 to 5.0% by mass of Cu, and the balance is Sn. .
一方で、近年、スマートフォンやパーソナルコンピュータ等の情報機器においては、高機能化、小型化、軽量化が進んでいる。これに伴い、情報機器に搭載される電子部品も小型化が進むと共に、電子部品の配線や接続端子（電極）も狭ピッチ化、高密度化している。これらに起因して、電子部品を基板等に接続する際に使用される線はんだややに入りはんだ（以下、線はんだおよびやに入りはんだをまとめて線はんだ等という場合がある）についても、直径の細径化が要求されている。要求されている線はんだ等の具体的な直径は、例えば３００μｍ、２００μｍ、１００μｍ、さらにそれ以下である。 On the other hand, in recent years, information devices such as smartphones and personal computers have been improved in functionality, size, and weight. Along with this, electronic components mounted on information equipment have been downsized, and the wiring and connection terminals (electrodes) of the electronic components have been narrowed and densified. Due to these factors, the diameter of wire solder or slightly cored solder used when connecting electronic components to a substrate or the like (hereinafter, wire solder and slightly cored solder may be collectively referred to as wire solder) is also the diameter. It is required to reduce the diameter. Specific diameters of wire solder and the like that are required are, for example, 300 μm, 200 μm, 100 μm, and even less.
電子部品のプリント基板へのはんだ付けには、例えば自動はんだ付け装置が広く利用されている。自動はんだ付け装置は、線はんだ等が巻き付けられるスプールと、スプールから送り出される線はんだ等をガイドするガイド部材と、線はんだ等をはんだ付け箇所（電極）まで搬送する複数のローラーと、複数のローラーを駆動する駆動モータ等を備えている。自動はんだ付け装置を用いることで、目的とするはんだ付け箇所に線はんだ等を自動的に供給できるようになっている。 For example, an automatic soldering apparatus is widely used for soldering electronic components to a printed circuit board. The automatic soldering apparatus includes a spool around which wire solder or the like is wound, a guide member that guides wire solder or the like sent out from the spool, a plurality of rollers that convey the wire solder or the like to a soldering point (electrode), and a plurality of rollers. A drive motor or the like is provided. By using an automatic soldering device, wire solder or the like can be automatically supplied to a target soldering location.
ここで、直径が３００μｍ以下の線はんだ等を使用してはんだ付け装置によりはんだ付けを行う場合、線はんだ等の直径が小さくなるほどその剛性も低くなるため、線はんだ等の搬送途中にはんだ付け装置内で線はんだ等が座屈して詰まってしまう不具合が発生する場合があった。 Here, when soldering is performed with a soldering apparatus using a wire solder having a diameter of 300 μm or less, the smaller the diameter of the wire solder, the lower its rigidity. In some cases, wire solder or the like buckled and clogged.
例えば、特許文献３には、Ｐ：０．０５〜１．５ｗｔ％、Ｎｉ：０．５〜５．０ｗｔ％、Ｃｕ：３０ｗｔ％、以下、又は／及びＡｇ：１０ｗｔ％以下で、ＮｉとＣｕとＡｇの合計が３５ｗｔ％以下、残部Ｓｎ及び不可避不純物よりなる直径：１００μｍ以下であるスズ基鉛フリーハンダワイヤーが記載されている。引用文献３によれば、一定の強度や硬度を有するワイヤーを提供することができる。 For example, in Patent Document 3, P: 0.05 to 1.5 wt%, Ni: 0.5 to 5.0 wt%, Cu: 30 wt%, or less, and / or Ag: 10 wt% or less, Ni and Cu And a tin-based lead-free solder wire having a total diameter of 35 wt% or less, the balance Sn and inevitable impurities: 100 μm or less. According to the cited document 3, the wire which has fixed intensity | strength and hardness can be provided.
しかしながら、上記特許文献３に記載される線はんだでは、以下のような問題があった。すなわち、ワイヤーにＰを添加することで一定の強度や硬度を確保することができるので、製造時にワイヤーが断線してしまう不良が抑制され、ワイヤー自体を製造することはできるが、ワイヤーの直径が細いため、ワイヤーの剛性が不足し、従来と同様に、自動はんだ付け装置内での搬送途中で線はんだ等が座屈してしまうという問題があった。つまり、線はんだ等が一定の硬度を有していて加工性に問題がなくても、線はんだ等の剛性が低い場合には、はんだ付けの使用性に影響を与えてしまう場合があった。 However, the wire solder described in Patent Document 3 has the following problems. That is, by adding P to the wire, it is possible to ensure a certain strength and hardness, so that the defect that the wire breaks during manufacturing is suppressed, and the wire itself can be manufactured, but the diameter of the wire is Since it is thin, the rigidity of the wire is insufficient, and there has been a problem that wire solder or the like is buckled during the transfer in the automatic soldering apparatus as in the prior art. That is, even if the wire solder or the like has a certain hardness and there is no problem in workability, if the rigidity of the wire solder or the like is low, the usability of soldering may be affected.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来からの課題であるはんだ合金の延伸時における断線の防止と線はんだの濡れ性を確保することに加え、自動はんだ付け装置により線はんだ等を搬送する場合において自動はんだ付け装置内での線はんだ等の座屈を防止することが可能な線はんだ、はんだ継手の製造方法およびはんだ付け方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to automatically prevent wire breakage at the time of stretching of a solder alloy and ensure the wettability of the wire solder, which is a conventional problem. to provide a production method and a soldering method of an automatic soldering possible wire solder to prevent buckling of the wire solder or the like in the apparatus, the I joint in the case of conveying the wire solder or the like by soldering apparatus It is in.
本発明者らは、Ｓｎ組成のはんだ合金にＮｉおよびＣｏの両方を添加することにより、剛性の高い線はんだややに入りはんだが得られることを知見した。なお、本発明において剛性とは、線はんだおよびやに入りはんだにおける曲げやねじりの力に対する変形のしづらさの度合いを言う。より具体的には、自動はんだ付け装置内を線はんだ等を搬送させた場合における、自動はんだ付け装置内での線はんだ等のたわみにくさ、または折れ曲がりにくさを言う。本発明は、次の通りである。 The inventors of the present invention have found that by adding both Ni and Co to a Sn alloy solder alloy, it is possible to obtain a slightly stiff wire solder with a high rigidity. In the present invention, rigidity refers to the degree of difficulty of deformation with respect to bending and twisting forces in wire solder and cored solder. More specifically, it refers to the difficulty of bending or bending of the wire solder or the like in the automatic soldering device when the wire solder or the like is conveyed through the automatic soldering device. The present invention is as follows.
（１）Ａｇ：０〜４．０質量％、Ｃｕ:０〜１．２質量％、Ｎｉ:０．００３０〜０．１５００質量％、Ｃｏ:０．００１０〜０．０１８０質量％、残部：Ｓｎ、からなり、直径が３００μｍ以下であることを特徴とする線はんだ。 (1) Ag: 0 to 4.0 mass%, Cu: 0 to 1.2 mass%, Ni: 0.0030 to 0.1500 mass%, Co: 0.0010 to 0.0180 mass%, balance: Sn A wire solder having a diameter of 300 μm or less.
（２）Ｎｉ:０．００６０〜０．０１００質量％であることを特徴とする上記（１）に記載の線はんだ。 (2) Ni: 0.0060-0.0100 mass% The wire solder as described in said (1) characterized by the above-mentioned.
（３）Ｃｏ:０．００１０〜０．００３０質量％であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の線はんだ。 (3) Co: 0.0010 to 0.0030% by mass Wire solder according to (1) or (2) above,
（４）ＮｉとＣｏとの含有量の合計が０．００４０〜０．０１３０質量％であることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一項に記載の線はんだ。 (4) The wire solder according to any one of (1) to (3) above, wherein the total content of Ni and Co is 0.0040 to 0.0130 mass%.
（５）上記（１）から（４）の何れか一項に記載の線はんだが、前記線はんだ内に充填されるフラックスを備えるやに入りはんだであることを特徴とする線はんだ。 (5) The wire solder according to any one of (1) (4), wire solder, which is a solder cored with a flux filled in the line in the solder.
（６）上記（１）から（５）の何れか一項に記載の線はんだを使用して形成されることを特徴とするはんだ継手の製造方法。 (6) A method for producing a solder joint , characterized by being formed using the wire solder according to any one of (1) to ( 5 ) above.
（７）上記（１）から（５）の何れか一項に記載の線はんだを自動はんだ付け装置により搬送する工程と、前記線はんだをはんだを溶融させることにより電子部品を基板上にはんだ付けする工程と、を有することを特徴とするはんだ付け方法。
(7) A step of conveying the wire solder according to any one of (1) to ( 5 ) above by an automatic soldering apparatus, and soldering the electronic component onto the substrate by melting the wire solder. And a soldering method characterized by comprising:
本発明によれば、自動はんだ送り装置内での線はんだ等の座屈を防止できると共に、線はんだ等の濡れ性を確保することができる。 According to the present invention, buckling of wire solder or the like in the automatic solder feeder can be prevented, and wettability of wire solder or the like can be ensured.
以下に、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
［線はんだの構成例］
本発明に係る線はんだは、Ａｇ：０〜４．０質量％、Ｃｕ:０〜１．２質量％、Ｎｉ:０．００３０〜０．１５００質量％、Ｃｏ:０．００１０〜０．０１８０質量％、残部：Ｓｎからなり、直径が３００μｍ以下である。
[Configuration example of wire solder]
The wire solder according to the present invention is Ag: 0 to 4.0 mass%, Cu: 0 to 1.2 mass%, Ni: 0.0030 to 0.1500 mass%, Co: 0.0010 to 0.0180 mass. %, Balance: Sn, and the diameter is 300 μm or less.
（１）Ａｇ：０〜４．０質量％
線はんだにおけるＡｇの添加量は、０〜４．０質量％である。Ａｇを添加するとＳｎ系はんだ合金の濡れ広がり性を向上させることができる。Ａｇの添加量が４．０質量％を超える場合には、はんだ合金の溶融温度が高くなり、はんだごての設定温度も上げなければならず、Ｆｅ食われが大きくなってしまう。
(1) Ag: 0 to 4.0% by mass
The amount of Ag added to the wire solder is 0 to 4.0% by mass. When Ag is added, the wetting and spreading property of the Sn-based solder alloy can be improved. When the added amount of Ag exceeds 4.0% by mass, the melting temperature of the solder alloy becomes high, the set temperature of the soldering iron has to be raised, and Fe erosion increases.
（２）Ｃｕ:０〜１．２質量％
線はんだにおけるＣｕの添加量は、０〜１．２質量％の範囲である。Ｃｕを添加するとＳｎ系はんだ合金の機械的強度を向上させることができると共に、Ｃｕ電極中のＣｕがＳｎ系はんだ合金中に拡散することを抑制させることができる。Ｃｕの添加量が１．２質量％を超える場合には、はんだ合金の溶融温度が高くなり、はんだごての設定温度も上げなければならず、Ｆｅ食われが大きくなってしまう。なお、線はんだをＣｕの含有量を０質量％としたＳｎ−Ａｇ組成により構成した場合でも、本発明は、ＮｉとＣｏを含有しているので、線はんだの機械的強度を確保することができる。
(2) Cu: 0 to 1.2% by mass
The addition amount of Cu in the wire solder is in the range of 0 to 1.2% by mass. When Cu is added, the mechanical strength of the Sn-based solder alloy can be improved, and Cu in the Cu electrode can be prevented from diffusing into the Sn-based solder alloy. When the added amount of Cu exceeds 1.2% by mass, the melting temperature of the solder alloy becomes high, the set temperature of the soldering iron has to be increased, and Fe erosion becomes large. Even when the wire solder is composed of a Sn-Ag composition in which the Cu content is 0% by mass, the present invention contains Ni and Co, so that the mechanical strength of the wire solder can be ensured. it can.
（３）Ｎｉ:０．００３０〜０．１５００質量％
線はんだにおけるＮｉの添加量は、０．００３０〜０．１５００質量％であり、より好ましくは、０．００６０〜０．０１００質量％である。Ｎｉの添加量を０．００３０質量％以上、特に０．００６０質量％以上とした場合には、線はんだの剛性を高くできるので、はんだ自動送り装置により線はんだを搬送する際における線はんだの座屈を防止できると共に、はんだ合金の延伸時における断線を防止できる。一方、Ｎｉの添加量を０．１５００質量％、特に０．０１００質量％以下とした場合には、はんだ付け時における線はんだの濡れ速度の低下を抑制することができる。
(3) Ni: 0.0030 to 0.1500 mass%
The addition amount of Ni in the wire solder is 0.0030 to 0.1500% by mass, and more preferably 0.0060 to 0.0100% by mass. When the addition amount of Ni is 0.0030% by mass or more, particularly 0.0060% by mass or more, the rigidity of the wire solder can be increased. Therefore, the wire solder seat when the wire solder is conveyed by the automatic solder feeder. In addition to preventing bending, breakage of the solder alloy during drawing can be prevented. On the other hand, when the addition amount of Ni is 0.1500 mass%, particularly 0.0100 mass% or less, it is possible to suppress a decrease in the wire solder wetting rate during soldering.
（４）Ｃｏ:０．００１０〜０．０１８０質量％
線はんだにおけるＣｏの添加量は、０．００１０〜０．０１８０質量％であり、より好ましくは、０．００１０〜０．００３０質量％である。Ｃｏの添加量を０．００１０質量％以上とした場合には、線はんだの剛性を高くできるので、はんだ自動送り装置により線はんだを搬送する際における線はんだの座屈を防止できると共に、はんだ合金の延伸時における断線を防止できる。一方、Ｃｏの添加量を０．０１８０質量％、特に０．００３０質量％以下とした場合には、はんだ付け時における線はんだの濡れ速度の低下を抑制することができる。
(4) Co: 0.0010 to 0.0180 mass%
The addition amount of Co in the wire solder is 0.0010 to 0.0180 mass%, and more preferably 0.0010 to 0.0030 mass%. When the addition amount of Co is 0.0010% by mass or more, the rigidity of the wire solder can be increased, so that the wire solder can be prevented from buckling when the wire solder is conveyed by the automatic solder feeding device, and the solder alloy. Disconnection during stretching can be prevented. On the other hand, when the addition amount of Co is 0.0180 mass%, particularly 0.0030 mass% or less, it is possible to suppress a decrease in the wire solder wetting rate during soldering.
（５）ＮｉおよびＣｏの含有量の合計：０．００４０〜０．１６８０質量％
本発明では、Ｓｎ系の鉛フリーはんだ合金に低濃度のＮｉおよびＣｏの両方を添加することで、直径が３００μｍ以下であっても、はんだ自動送り装置内での線はんだの座屈を防止できると共に、はんだ合金の延伸時における断線を防止することができ、かつ、線はんだの濡れ性を確保することが可能な線はんだを提供している。ＮｉおよびＣｏの含有量の合計は、０．００４０〜０．１６８０質量％であり、より好ましくは０．００４０〜０．０１３０質量％である。
(5) Total content of Ni and Co: 0.0040 to 0.1680% by mass
In the present invention, by adding both low-concentration Ni and Co to a Sn-based lead-free solder alloy, even if the diameter is 300 μm or less, it is possible to prevent wire solder buckling in an automatic solder feeder. At the same time, the present invention provides a wire solder that can prevent wire breakage during the stretching of the solder alloy and can ensure the wettability of the wire solder. The total content of Ni and Co is 0.0040 to 0.1680% by mass, and more preferably 0.0040 to 0.0130% by mass.
（６）残部：Ｓｎ
線はんだにおける残部はＳｎである。なお、Ｓｎには、上述したＡｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏの元素の他に、例えばＰやＧｅ等の不可避不純物が含有していても良い。また、ＰやＧｅ等の不可避的不純物を含有する場合であっても、上述した効果に影響することはない。
(6) Remainder: Sn
The balance of the wire solder is Sn. Sn may contain inevitable impurities such as P and Ge in addition to the above-described elements of Ag, Cu, Ni, and Co. Even if it contains inevitable impurities such as P and Ge, it does not affect the above-described effects.
（７）線はんだおよびやに入りはんだの直径：３００μｍ以下
線はんだの直径は、電子部品を構成する電極や配線等の狭ピッチ化に対応するため、３００μｍ以下である。
(7) Diameter of wire solder and cored solder: 300 μm or less
The diameter of the wire solder is 300 μm or less in order to cope with the narrow pitch of electrodes and wirings constituting the electronic component.
［やに入りはんだの構成例］
本発明に係る線はんだは、やに入りはんだにも適用することができる。やに入りはんだは、線はんだと、線はんだ内に充填されるフラックスとを備えている。
[Configuration example of flux cored solder]
The wire solder according to the present invention can also be applied to cored solder. The flux cored solder includes wire solder and flux filled in the wire solder.
線はんだは、Ａｇが０〜４．０質量％、Ｃｕが０〜１．２質量％、Ｎｉが０．００３０〜０．１５００質量％、Ｃｏが０．００１０〜０．０１８０質量％、残部がＳｎであり、直径が３００μｍ以下である。なお、やに入りはんだを構成する線はんだは、上述した線はんだの構成と同様であるため、詳しい説明は省略する。 As for wire solder, Ag is 0-4.0 mass%, Cu is 0-1.2 mass%, Ni is 0.0030-0.1500 mass%, Co is 0.0010-0.0180 mass%, and remainder is Sn and has a diameter of 300 μm or less. In addition, since the wire solder which comprises a flux cored solder is the same as that of the structure of the wire solder mentioned above, detailed description is abbreviate | omitted.
フラックスは、はんだ付けされる金属（電極）の表面に形成される酸化膜を化学的に除去し、金属表面をはんだ付け可能な状態にする機能を有する。フラックスとしては、例えば、ロジンや合成樹脂などの樹脂に活性剤を添加した樹脂系フラックスや、ポリエチレングリコールなどの樹脂に有機酸系の活性剤を添加した水溶性フラックス、塩酸や塩化亜鉛などの無機系の材料を用いた無機フラックスを用いることができる。なお、本発明に適用できるフラックスは前記フラックスに限定されず、公知のフラックスならば、本発明に適用できる。 The flux has a function of chemically removing the oxide film formed on the surface of the metal (electrode) to be soldered so that the metal surface can be soldered. Examples of the flux include a resin flux obtained by adding an activator to a resin such as rosin and synthetic resin, a water-soluble flux obtained by adding an organic acid activator to a resin such as polyethylene glycol, and an inorganic such as hydrochloric acid and zinc chloride. An inorganic flux using a system material can be used. In addition, the flux applicable to this invention is not limited to the said flux, If it is a well-known flux, it can apply to this invention.
［はんだ付け方法］
次に、上述した、Ａｇが０〜４．０質量％、Ｃｕが０〜１．２質量％、Ｎｉが０．００３０〜０．１５００質量％、Ｃｏが０．００１０〜０．０１８０質量％、残部がＳｎである線はんだを含み、直径が３００μｍ以下であるやに入りはんだを用いて、電子部品をプリント基板にはんだ付けするはんだ付け方法の一例について説明する。
[Soldering method]
Next, as described above, Ag is 0 to 4.0% by mass, Cu is 0 to 1.2% by mass, Ni is 0.0030 to 0.1500% by mass, Co is 0.0010 to 0.0180% by mass, An example of a soldering method for soldering an electronic component to a printed circuit board using a cored solder having a diameter of 300 μm or less, including a wire solder with the balance being Sn will be described.
まず、自動はんだ付け装置にやに入りはんだをセットすると共に、電子部品が取り付けられたプリント基板をステージ上に載置する。続けて、自動はんだ付け装置の搬送ローラーを駆動してやに入りはんだをはんだ付け箇所まで搬送する。このとき、やに入りはんだは、剛性が高くなるように構成されているので、自動はんだ付け装置内での搬送中に座屈することはない。 First, solder is set in an automatic soldering apparatus, and a printed circuit board to which electronic components are attached is placed on a stage. Subsequently, the transfer roller of the automatic soldering apparatus is driven to transfer the solder into the soldering location. At this time, since the cored solder is configured to have high rigidity, it does not buckle during conveyance in the automatic soldering apparatus.
続けて、やに入りはんだがプリント基板上のはんだ付け箇所まで搬送されると、所定温度に加熱された自動はんだ付け装置のこてをやに入りはんだの先端部に押し当てることでやに入りはんだを加熱する。なお、こてに代えて、レーザーや超音波を照射することによりやに入りはんだを加熱するようにしても良い。これにより、フラックスによってはんだ付け箇所の金属表面の酸化膜が除去され、その後、はんだが金属表面に濡れ広がって冷却されることで、電子部品がプリント基板上のはんだ付け箇所に接続される。 Next, when the cored solder is transported to the soldering spot on the printed circuit board, the soldering iron of the automatic soldering device heated to a predetermined temperature is pressed into the core and pressed against the tip of the solder. Heat the solder. In place of the trowel, the solder may be heated by entering laser or ultrasonic waves. Thereby, the oxide film on the metal surface at the soldering location is removed by the flux, and then the solder is wet spread on the metal surface and cooled, whereby the electronic component is connected to the soldering location on the printed circuit board.
以上のように、本実施の形態によれば、線はんだおよびやに入りはんだの直径を３００μｍ以下で形成した場合でも、線はんだおよびやに入りはんだの組成をＡｇ：０〜４．０質量％、Ｃｕ:０〜１．２質量％、Ｎｉ:０．００３０〜０．１５００質量％、Ｃｏ:０．００１０〜０．０１８０質量％、残部：Ｓｎで構成するので、硬度に加えて剛性も高くすることができる。これにより、はんだ合金の延伸時における断線を防止しつつ、自動はんだ送り装置内での線はんだ等の座屈も防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, even when the diameter of the wire solder and the cored solder is 300 μm or less, the composition of the wire solder and the cored solder is set to Ag: 0 to 4.0% by mass. , Cu: 0 to 1.2% by mass, Ni: 0.0030 to 0.1500% by mass, Co: 0.0010 to 0.0180% by mass, balance: Sn, so that rigidity is high in addition to hardness can do. Thereby, buckling of wire solder or the like in the automatic solder feeding device can be prevented while preventing disconnection when the solder alloy is stretched.
また、本実施の形態によれば、ＮｉおよびＣｏの含有量の合計を０．００４０〜０．１６８０質量％として線はんだ等を構成しているので、線はんだ等の濡れ速度の低下を防止することができる。これにより、ゼロクロスタイムの向上も図ることができる。 In addition, according to the present embodiment, since the wire solder or the like is configured with the total content of Ni and Co being 0.0040 to 0.1680% by mass, a decrease in the wetting rate of the wire solder or the like is prevented. be able to. Thereby, the zero crossing time can also be improved.
さらに、本発明に係る線はんだややに入りはんだを使用して電子部品を電極にはんだ付けすることで、はんだ継手を形成することができる。本発明の線はんだ等で構成されるはんだ継手によれば、接合強度の向上を図ることができる。 Furthermore, a solder joint can be formed by soldering an electronic component to an electrode using the wire solder or the slightly soldered wire according to the present invention. According to the solder joint composed of the wire solder or the like of the present invention, the joint strength can be improved.
表１に示す実施例や比較例に示す合金組成や直径からなるやに入りはんだを作製し、作製したやに入りはんだの加工性、使用性およびゼロクロスタイムの評価を行った。加工性、使用性およびゼロクロスタイムの評価方法は以下の通りである。 A flux cored solder having the alloy compositions and diameters shown in the examples and comparative examples shown in Table 1 was prepared, and the workability, usability, and zero cross time of the flux cored solder were evaluated. The processability, usability and zero cross time evaluation methods are as follows.
（１）加工性
加工性は、はんだ合金をやに入りはんだに加工する際に、はんだ合金における１０００ｍの延伸途中で断線が発生するか否かにより評価を行った。本実施例では、はんだ合金の延伸途中で断線が確認されない場合に加工性の評価を「〇」とし、はんだ合金の延伸途中で断線が確認された場合に加工性の評価を「×」とした。
(1) Workability The workability was evaluated based on whether or not a breakage occurred during the 1000-m stretching of the solder alloy when the solder alloy was processed into solder. In this example, when disconnection was not confirmed during the stretching of the solder alloy, the evaluation of workability was “◯”, and when disconnection was confirmed during the stretching of the solder alloy, the evaluation of workability was “×”. .
（２）使用性
使用性は、作製したやに入りはんだを自動はんだ送り装置により搬送し、やに入りはんだが自動はんだ送り装置のパイプ内において座屈するか否かにより評価を行った。自動はんだ送り装置の設定は、やに入りはんだを送る速度が５ｍｍ／ｓで１０ｍｍ送り１秒間休止することを１サイクルとして、合計１０００サイクル実施するようにした。本実施例では、やに入りはんだの座屈が確認されない場合に使用性の評価を「〇」とし、やに入りはんだの座屈が確認された場合に使用性の評価を「×」とした。なお、自動はんだ送り装置としては、株式会社ジャパンユニックスのはんだ付けロボットや、アポロ精工株式会社の自動はんだ付け装置等を使用することができる。
(2) Usability Usability was evaluated based on whether the flux cored solder was transported by an automatic solder feeder and whether the solder flux buckled in the pipe of the automatic solder feeder. The automatic solder feeding device was set to perform a total of 1000 cycles, with one cycle consisting of a 10 mm feed pause for 1 second at a rate of 5 mm / s for feeding the solder. In this example, the evaluation of usability was set to “◯” when buckling of the cored solder was not confirmed, and the evaluation of usability was set to “x” when the buckling of the cored solder was confirmed. . As the automatic solder feeding device, a soldering robot of Japan Unix Co., Ltd., an automatic soldering device of Apollo Seiko Co., Ltd. or the like can be used.
（３）ゼロクロスタイム
ゼロクロスタイムの測定は、ウェッティングバランス法により行った。ウェッティングバランス法は、供試材を溶融はんだ中に浸漬し、供試材へのはんだの濡れ広がり時間を測定することではんだ付け性を評価する方法である。また、ゼロクロスタイムとは、供試材の浸漬直後から計測を開始し、浸漬された供試材に作用する浮力とぬれ応力が等しくなるまでにかかる時間を言う。本実施例では、ゼロクロスタイムが２秒以下の場合の評価を「〇」とし、ゼロクロスタイムが２秒を超える場合の評価を「×」とした。
(3) Zero cross time The zero cross time was measured by the wetting balance method. The wetting balance method is a method for evaluating solderability by immersing a test material in molten solder and measuring the time of solder wetting and spreading to the test material. The zero cross time refers to the time required for measurement to start immediately after immersion of the test material and for the buoyancy acting on the immersed test material to become equal to the wetting stress. In this example, the evaluation when the zero cross time was 2 seconds or less was “◯”, and the evaluation when the zero cross time exceeded 2 seconds was “x”.
ゼロクロスタイムの試験条件は、以下の通りである。
はんだ槽温度：３００℃
フラックス：ＥＳ−１０９０（千住金属工業製）
浸漬深さ：２ｍｍ
浸漬速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ
浸漬時間：５ｓｅｃ
供試材：Ｃｕ板
供試材の外形寸法：３０ｍｍ×３ｍｍ
The test conditions for zero cross time are as follows.
Solder bath temperature: 300 ° C
Flux: ES-1090 (Senju Metal Industry)
Immersion depth: 2mm
Immersion speed: 10 mm / sec
Immersion time: 5 sec
Test material: Cu plate External dimensions of test material: 30 mm x 3 mm
以下に、作製したやに入りはんだの加工性、使用性およびゼロクロスタイムの評価結果を表１に示す。なお、表１においては、各元素の単位である質量％を便宜上省略して表記している。 Table 1 shows the evaluation results of workability, usability, and zero cross time of the cored solder produced. In Table 1, mass%, which is a unit of each element, is omitted for convenience.
表１の実施例１〜１２、１７〜２０に示すように、直径が３００μｍでありかつＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、Ｎｉを０．００３０〜０．１５００質量％、Ｃｏを０．００１０〜０．０１８０質量％の範囲で添加した場合には、加工性および使用性の双方が良好となり、ゼロクロスタイムも良好となった。 As shown in Examples 1 to 12 and 17 to 20 in Table 1, in the cored solder having a diameter of 300 μm and Sn—Ag—Cu composition, Ni is 0.0030 to 0.1500 mass%, Co Was added in the range of 0.0010 to 0.0180 mass%, both workability and usability were improved, and the zero cross time was also improved.
表１の実施例１３、１４に示すように、直径が３００μｍでありかつＳｎ−Ａｇ組成であるやに入りはんだにおいて、Ｎｉを０．００８０質量％または０．０１００質量％、Ｃｏを０．００２０質量％または０．００３０質量％添加した場合にも、加工性および使用性の双方が良好となり、ゼロクロスタイムも良好となった。 As shown in Examples 13 and 14 of Table 1, in a flux cored solder having a diameter of 300 μm and an Sn—Ag composition, Ni is 0.0080 mass% or 0.0100 mass%, and Co is 0.0020. Even when added by mass% or 0.0030 mass%, both processability and usability were improved, and the zero cross time was also improved.
表１の実施例１５、１６に示すように、直径が３００μｍでありかつＳｎ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、Ｎｉを０．００８０質量％または０．０１００質量％、Ｃｏを０．００２０質量％または０．００３０質量％添加した場合にも、加工性および使用性の双方が良好となり、ゼロクロスタイムも良好となった。 As shown in Examples 15 and 16 in Table 1, in a flux cored solder having a diameter of 300 μm and a Sn—Cu composition, Ni is 0.0080 mass% or 0.0100 mass%, and Co is 0.0020. Even when added by mass% or 0.0030 mass%, both processability and usability were improved, and the zero cross time was also improved.
表１の実施例１７〜２０に示すように、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、Ｎｉを０．００８０質量％、Ｃｏを０．００２０質量％添加し、やに入りはんだの直径をそれぞれ直径２００μｍ、１００μｍ、７５μｍ、５０μｍとした場合でも、加工性および使用性の双方が良好となり、ゼロクロスタイムも良好となった。 As shown in Examples 17 to 20 in Table 1, in a flux-cored solder having a Sn—Ag—Cu composition, Ni is added at 0.0080 mass% and Co is added at 0.0020 mass%. Even when the diameters were 200 μm, 100 μm, 75 μm, and 50 μm, respectively, both workability and usability were good, and the zero cross time was also good.
これに対し、表１の比較例１に示すように、直径が３００μｍでありかつＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、ＮｉおよびＣｏの両方を添加しない場合には、やに入りはんだの剛性が不足してしまうため、加工性およびゼロクロスタイムは良好となったが、使用性に問題が発生した。 On the other hand, as shown in Comparative Example 1 of Table 1, in the case where the diameter of the solder is 300 μm and the Sn—Ag—Cu composition, both Ni and Co are not added. Since the rigidity of the solder is insufficient, the workability and zero cross time are improved, but there is a problem in usability.
表１の比較例２に示すように、直径が３００μｍでありかつＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、ＮｉおよびＣｏの代わりにＰを０．０５００質量％添加した場合には、やに入りはんだが自動はんだ送り装置のパイプ内において座屈し、使用性に問題が発生した。ゼロクロスタイムは良好となった。なお、表１には示していないが、Ｐを０．０１５０質量％以上添加した場合には、はんだ表面にＰの濃化が生じ、やに入りはんだの濡れ広がり性が低下してしまうことも確認された。さらに、やに入りはんだにおいて、Ｐに代えてＧｅを０．０５００質量％添加した場合にも同様に、はんだ表面にＰの濃化が生じ、やに入りはんだの濡れ広がり性が低下してしまうことが確認された。 As shown in Comparative Example 2 in Table 1, in the case where the diameter of the solder is 300 μm and the Sn—Ag—Cu composition is added in the case of adding 0.0500 mass% of P instead of Ni and Co, Filled solder was buckled in the pipe of the automatic solder feeder, causing problems in usability. The zero cross time was good. Although not shown in Table 1, when P is added in an amount of 0.0150% by mass or more, P concentration may occur on the solder surface, and the wettability of the solder may decrease. confirmed. Further, when 0.0500% by mass of Ge is added instead of P in the flux cored solder, the concentration of P is similarly generated on the solder surface and the wet spreadability of the flux flux is reduced. It was confirmed.
表１の比較例３に示すように、直径が３００μｍでありかつＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、ＮｉおよびＣｏのうちＮｉのみを０．００３０質量％添加した場合には、やに入りはんだの剛性が不足してしまい、ゼロクロスタイムおよび加工性は良好となったが、使用性に問題が発生した。 As shown in Comparative Example 3 of Table 1, in a flux cored solder having a diameter of 300 μm and a Sn—Ag—Cu composition, when only Ni of Co and Ni is added in an amount of 0.0030% by mass, The rigidity of the cored solder was insufficient, and the zero cross time and workability were improved, but there were problems in usability.
表１の比較例４に示すように、直径が３００μｍであり、かつＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、Ｃｏのみを０．００１０質量％添加した場合には、やに入りはんだの剛性が不足してしまい、ゼロクロスタイムおよび加工性は良好となったが、使用性に問題が発生した。 As shown in Comparative Example 4 in Table 1, in a flux cored solder having a diameter of 300 μm and a Sn—Ag—Cu composition, when only Co is added in an amount of 0.0010% by mass, it is a flux cored solder. However, the zero cross time and workability were improved, but there were problems in usability.
表１の比較例５に示すように、直径が３００μｍであり、かつＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、Ｎｉを０．００１０質量％、Ｃｏを０．０００５質量％添加し、ＮｉとＣｏの含有量の合計が０．００４０質量％未満となる場合には、やに入りはんだの剛性が不足してしまい、ゼロクロスタイムおよび加工性は良好となったが、使用性に問題が発生した。 As shown in Comparative Example 5 in Table 1, in a flux cored solder having a diameter of 300 μm and an Sn—Ag—Cu composition, 0.0010% by mass of Ni and 0.0005% by mass of Co are added, When the total content of Ni and Co is less than 0.0040% by mass, the rigidity of the cored solder becomes insufficient, and the zero cross time and workability are improved, but there is a problem in usability. Occurred.
表１の比較例６に示すように、直径が３００μｍであり、かつＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、Ｎｉを０．３０００質量％、Ｃｏを０．０３６０質量％添加し、ＮｉとＣｏの含有量の合計が０．１６８０質量％を超える場合には、加工性、使用性は良好となったが、濡れ速度が低下し、ゼロクロスタイムが２秒を超えた。 As shown in Comparative Example 6 of Table 1, in a flux cored solder having a diameter of 300 μm and a Sn—Ag—Cu composition, Ni was added at 0.3000 mass%, Co was added at 0.0360 mass%, When the total content of Ni and Co exceeded 0.1680% by mass, the workability and usability were good, but the wetting rate was reduced and the zero cross time exceeded 2 seconds.
表１の比較例７に示すように、直径が５０μｍであり、かつＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｐ、Ｇｅを添加しない場合には、ゼロクロスタイムは良好となったが、やに入りはんだの加工性が不足してしまうため、断線してしまい、線はんだを作製できなかった。線はんだを作製できなかったため、使用性も評価できなかった。 As shown in Comparative Example 7 in Table 1, the zero cross time is good when Ni, Co, P, and Ge are not added in the flux cored solder having a diameter of 50 μm and Sn—Ag—Cu composition. However, since the workability of the cored solder was insufficient, the wire was disconnected and the wire solder could not be produced. Since wire solder could not be prepared, usability could not be evaluated.
また、表１の参考例１に示すように、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、やに入りはんだの直径を８００μｍとした場合には、ＮｉおよびＣｏを添加しなくても、やに入りはんだの剛性が高くなるので、加工性および使用性の双方が良好となり、ゼロクロスタイムも良好となった。 Further, as shown in Reference Example 1 of Table 1, when the diameter of the flux cored solder is 800 μm in the flux cored solder having the Sn—Ag—Cu composition, Ni and Co need not be added. Since the rigidity of the cored solder is increased, both workability and usability are improved, and the zero cross time is also improved.
表１の参考例２、３に示すように、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ組成であるやに入りはんだにおいて、やに入りはんだの直径を８００μｍとした場合には、ＮｉおよびＣｏを添加しなくても、やに入りはんだの剛性が高くなるので、加工性および使用性の双方が良好となり、ゼロクロスタイムも良好となった。 As shown in Reference Examples 2 and 3 in Table 1, when the diameter of the flux cored solder is 800 μm in the flux cored solder having the Sn—Ag—Cu composition, Ni and Co need not be added. Since the rigidity of the cored solder is increased, both workability and usability are improved, and the zero cross time is also improved.
なお、表１では、やに入りはんだ組成において、Ａｇ：０〜４．０質量％、Ｃｕ:０〜１．２質量％、Ｎｉ:０．００３０〜０．１５００質量％、Ｃｏ:０．００１０〜０．０１８０質量％の範囲の一部についてのみ評価を行っているが、表１に示していない他のやに入りはんだの組成の範囲についても表１の実施例１〜２０と同様に、加工性、使用性およびゼロクロスタイムが良好となることが分かった。 In Table 1, in the flux cored solder composition, Ag: 0 to 4.0 mass%, Cu: 0 to 1.2 mass%, Ni: 0.0030 to 0.1500 mass%, Co: 0.0010 Although evaluation is made only for a part of the range of ˜0.0180% by mass, the composition range of other cored solder not shown in Table 1 is the same as in Examples 1 to 20 in Table 1, It has been found that processability, usability and zero cross time are good.
また、表１の実施例１〜２０のやに入りはんだにおいて、不可避不純物としてＰおよびＧｅが０．０００１量％未満含有されている場合にも、表１の実施例１〜２０と同様に、加工性、使用性およびゼロクロスタイムに影響を与えることなく、それぞれ良好となることが分かった。 Further, in the case of the solder cores of Examples 1 to 20 in Table 1, even when P and Ge are contained as inevitable impurities less than 0.0001% by weight, as in Examples 1 to 20 of Table 1, It was found that each of them was good without affecting the workability, usability and zero cross time.
さらに、表１では、やり入りはんだについて説明したが、表１に示す組成のはんだ合金を用いた線はんだを使用した場合にも、表１と同様に、加工性、使用性およびゼロクロスタイムが良好となることが分かった。 Furthermore, in Table 1, although description has been given on the soldering, when wire solder using a solder alloy having the composition shown in Table 1 is used, workability, usability and zero cross time are good as in Table 1. I found out that
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
Claims (7)
直径が３００μｍ以下である
ことを特徴とする線はんだ。 Ag: 0 to 4.0 mass%, Cu: 0 to 1.2 mass%, Ni: 0.0030 to 0.1500 mass%, Co: 0.0010 to 0.0180 mass%, balance: Sn ,
Wire solder characterized by having a diameter of 300 μm or less.
ことを特徴とする請求項１に記載の線はんだ。 Ni: 0.0060-0.0100 mass%. The wire solder according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項１または２に記載の線はんだ。 Co: 0.0010 to 0.0030% by mass The wire solder according to claim 1 or 2, wherein:
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の線はんだ。 The sum total of content of Ni and Co is 0.0040-0.0130 mass%. Wire solder as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
前記線はんだ内に充填されるフラックスを備えるやに入りはんだである
ことを特徴とする線はんだ。 Wire solder according to claim 1, any one of 4,
Wire solder, which is a solder cored with a flux filled in the line in the solder.
ことを特徴とするはんだ継手の製造方法。 It forms using the wire solder as described in any one of Claim 1 to 5. The manufacturing method of the solder joint characterized by the above-mentioned.
送する工程と、
前記線はんだを溶融させることにより電子部品を基板上にはんだ付けする工程
と、
を有することを特徴とするはんだ付け方法。 A step of conveying the wire solder according to any one of claims 1 to 5 by an automatic soldering device;
A step of soldering the electronic components on a substrate by melting the wire solder,
A soldering method characterized by comprising:
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