JPH06126480A - Cream solder - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To lower the reaction of the Sn and activator of the cream solder consisting of solder powder and flux so as to suppress a change in the viscosity of the cream solder and to assure applicability by coating the solder powder of the cream solder with a lead coating film. CONSTITUTION:The direct contact of the Sn component in the solder and the other components reacting with the activator with the activator in the flux is prevented by coating the solder powder with the PB coating film. The formation of an Sn oxide, complex, etc., is therefore obviated. For example, the eutectic solder alloy of Sn is pulverized by a gas spraying method and the powder is coated with the Pb coating film by a sputtering device. The viscosity of the cream solder obtd. by kneading the resulted powder having the Pb coating with the flux (10%) is consistently stable even after 30 days. Consequently, the change with lapse of time, such as change in viscosity, of the cream solder is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器の製造、特に
電子部品の表面実装に用いられる「クリームはんだ（ソ
ルダーペースト）」に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a "cream solder (solder paste)" used for manufacturing electronic devices, and particularly for surface mounting electronic components.

【０００２】[0002]

【従来の技術】クリームはんだは、はんだの微粉末とフ
ラックスとを混ぜ合わせて（混練して）クリーム状にし
たものであり、各種のものがある（例えば、影山信夫：
「ＳＭＴおけるクリームはんだの現況と利用法」、電子
技術、１９８８年１２月別冊、pp. ４７−５３、大野隆
生：「ファイン化対応のソルダーペーストと現状」、電
子技術、１９８８年１２月別冊、pp. ３３−３８参
照）。はんだの合金には、Ｓｎ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ｐｂ／Ａ
ｇ、Ｓｎ／Ｐｂ／ＢｉなどのＳｎ基合金、Ｉｎ／Ｐｂな
どのＩｎ基合金、Ｐｂ／ＡｇなどのＰｂ基合金があり、
ガス噴霧法ないし遠心噴霧法によって粉末化される。フ
ラックスは、母材表面の酸化膜を除去するロジン（松
脂）、はんだ粉末とフラックスとの分離を抑制する粘性
剤、チクソ剤、はんだ付け性を促進する活性剤、溶剤な
どで構成されている。2. Description of the Related Art Cream solder is prepared by mixing (kneading) fine solder powder and flux into various types of cream (for example, Nobuo Kageyama:
"Current status and usage of cream solder in SMT", Electronic Technology, December 1988 Supplement, pp. 47-53, Takao Ohno: "Fine solder paste and present status", Electronic Technology, December 1988 Supplement, pp. 33-38). Sn / Pb, Sn / Pb / A for solder alloy
g, Sn-based alloys such as Sn / Pb / Bi, In-based alloys such as In / Pb, and Pb-based alloys such as Pb / Ag.
It is pulverized by a gas atomization method or a centrifugal atomization method. The flux is composed of rosin (pine resin) that removes the oxide film on the surface of the base material, a viscous agent that suppresses the separation of the solder powder and the flux, a thixotropic agent, an activator that promotes solderability, a solvent, and the like.

【０００３】クリームはんだを使用する際には、スクリ
ーン印刷やディスペンサーによって基板上に塗布するの
で、クリーム状態での流動特性、特に、粘性を適切に維
持して、塗布性を確保する必要がある。はんだ粉末とフ
ラックスとの混練状態で保管していると、はんだ粉末の
空気と接触している表面が酸化され、さらには、活性剤
成分とはんだとが反応して粘度変化や分離などの経時変
化を起こす。すると、スクリーン印刷不良、デスペンサ
ー吐出不良、はんだ付け性の低下を招く。When cream solder is used, it is applied onto the substrate by screen printing or a dispenser, so it is necessary to properly maintain the fluidity characteristics in the cream state, particularly the viscosity, to ensure applicability. When the solder powder and flux are stored in a kneaded state, the surface of the solder powder that is in contact with air is oxidized, and the activator component reacts with the solder to change the viscosity and segregation over time. Cause Then, screen printing failure, dispenser ejection failure, and deterioration of solderability are caused.

【０００４】そこで、この様な化学反応を抑制するため
に、（１）はんだ粉末をＳｎ膜（またははんだ成分膜）
でコーティング（被覆）すること（特開昭６３−１７７
９９６号公報および特開昭６１−９９９２号公報参照）
や、（２）化学反応の緩やかな活性剤を用いること（特
開昭６１−１５７９８号公報、特願平３−３３５１８２
号参照）が提案されている。Therefore, in order to suppress such a chemical reaction, (1) the solder powder is used as a Sn film (or a solder component film).
Coating (coating) with JP-A-63-177.
(See Japanese Patent Laid-Open No. 996 and Japanese Patent Laid-Open No. 61-9992).
Or (2) using an activator having a gentle chemical reaction (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-15798, Japanese Patent Application No. 3-335182).
No.) is proposed.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らがクリーム
はんだでのＳｎ／Ｐｂはんだ粉末のＳｎについて研究し
たしたところ、Ｓｎはフラックス中の活性剤と反応して
酸化ＳｎやＳｎ錯体を生成することを見出した。すなわ
ち、Ｓｎ／Ｐｂはんだ粉末とフラックスとを混練して製
造したクリームはんだを室温で一週間経過したところ
で、はんだ粉末をオージェ分析して、図２に示す結果が
得られた。この分析結果より、酸化錫（ＳｎＯ₂ ）が粉
末表面に存在することが分かる。したがって、上述した
Ｓｎ膜コーティングの提案にもかかわらず、フラックス
の活性剤とＳｎとの反応を抑制することは不十分であ
る。When the present inventors have studied Sn of Sn / Pb solder powder in cream solder, Sn reacts with the activator in the flux to form oxidized Sn or Sn complex. I found that. That is, the cream solder prepared by kneading Sn / Pb solder powder and flux was subjected to Auger analysis of the solder powder after one week at room temperature, and the results shown in FIG. 2 were obtained. From this analysis result, it can be seen that tin oxide (SnO ₂ ) is present on the powder surface. Therefore, despite the proposal of the Sn film coating described above, it is insufficient to suppress the reaction between the activator of the flux and Sn.

【０００６】本発明の目的は、従来通りのフラックスを
使用して、Ｓｎと活性剤との反応を低減して、クリーム
はんだの粘性変化を抑制しかつ塗布性を確保するクリー
ムはんだを提供することである。An object of the present invention is to provide a cream solder which uses a conventional flux to reduce the reaction between Sn and an activator to suppress the viscosity change of the cream solder and to secure the coating property. Is.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】上述の目的が、はんだ粉
末とフラックスとからなるクリームはんだにおいて、前
記はんだ粉末が鉛（Ｐｂ）コーティング膜で被覆されて
いることを特徴とするクリームはんだによって達成され
る。Means for Solving the Problems The above object is achieved by a cream solder comprising a solder powder and a flux, wherein the solder powder is covered with a lead (Pb) coating film. It

【０００８】[0008]

【作用】本願発明は、Ｐｂがフラックスの活性剤とはほ
とんど反応性しないことに基づいている。Ｐｂコーティ
ング膜がはんだ粉末を被覆することで、はんだ中のＳｎ
成分やその他の活性剤と反応する成分をフラックスの活
性剤と直接に接触するのを防止するので、Ｓｎ酸化物や
錯体などの生成は生じない。その結果、クリームはんだ
の粘度変化などの経時変化を抑制することができる。The present invention is based on the fact that Pb is hardly reactive with the activator of the flux. Since the Pb coating film covers the solder powder, Sn in the solder
It prevents direct contact of the components or components that react with other activators with the activator of the flux, so that no Sn oxide or complex is formed. As a result, changes over time such as changes in the viscosity of the cream solder can be suppressed.

【０００９】Ｐｂコーティング膜をはんだ粉末に成膜す
る方法としては、スパッタリング法、無電解メッキ法、
真空蒸着法、イオンブレーティング法などがある。Ｐｂ
コーティング膜の厚さとしては、0.０１μｍ〜１０μｍ
が好ましく、0.０１μｍ未満では被覆割合が不十分なこ
とがあり、一方、１０μｍを越えると、はんだ付時の溶
融性が悪くなる（溶けにくくなるため）。As a method for forming a Pb coating film on solder powder, sputtering method, electroless plating method,
There are a vacuum vapor deposition method, an ion plating method and the like. Pb
The thickness of the coating film is 0.01 μm to 10 μm
If it is less than 0.01 μm, the coating ratio may be insufficient, while if it exceeds 10 μm, the meltability during soldering becomes poor (because it becomes difficult to melt).

【００１０】[0010]

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例および比較例によって本発明を詳細に説明する。先
ず、Ｓｎ６３−Ｐｂ３７の共晶はんだ合金をガス噴霧法
によって、粉末にし、２５０メッシュ〜５００メッシュ
の間にふるい分けしたものを用意した。EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings by way of example embodiments and comparative examples of the present invention. First, Sn63-Pb37 eutectic solder alloy was made into powder by a gas atomization method, and sieved between 250 mesh and 500 mesh was prepared.

【００１１】このはんだ粉末にＰｂコーティング膜を下
記条件でのスパッタリングによって被覆した。 スパッタリング装置：高周波マグネトロンスパッタリン
グ装置（徳田製作所製） 真空度： ３×１０^-3Ｐａ Ａｒ流量： １００ｓｃｃｍ（１００ｃｃ／ｍｉｎ） 装置出力： ５００Ｗ 処理時間： ３０〜１００分 ターゲット：純Ｐｂ （９9.９９％） 処理粉末量：５００ｇ このスパッタリング装置において、はんだ粉末を入った
容器をＡｒ雰囲気真空チャンバー内に配置し、ターゲッ
トからのＰｂが容器へ達するスパッタリング状態で粉末
を棒状の治具で攪拌して約６０分で、粉末のほぼ全面に
約１μｍ厚さのＰｂコーティング膜を被覆した。This solder powder was coated with a Pb coating film by sputtering under the following conditions. Sputtering equipment: High frequency magnetron sputtering equipment (manufactured by Tokuda Manufacturing Co., Ltd.) Vacuum degree: 3 × 10 ⁻³ Pa Ar flow rate: 100 sccm (100 cc / min) Equipment output: 500 W Processing time: 30 to 100 minutes Target: Pure Pb (99.99%) ) Treated powder amount: 500 g In this sputtering apparatus, a container containing solder powder is placed in a vacuum chamber of an Ar atmosphere, and the powder is agitated by a rod-shaped jig in a sputtering state in which Pb from the target reaches the container and the amount is about 60. The Pb coating film having a thickness of about 1 μm was coated on almost the entire surface of the powder in minutes.

【００１２】なお、このような粉末攪拌方式の代わり
に、次のような粉末落下方式で被覆することもできる。
すなわち、はんだ粉末の入った容器をＡｒ雰囲気真空チ
ャンバー内に配置し、スパッタリング状態で、容器を傾
けて粉末を少しずつ落下させ、ターゲットからのＰｂを
粉末に付着させ、下方の別の容器に回収し、この操作を
数回繰返して粉末全面にコーティングする。Instead of the powder stirring method, the following powder dropping method may be used for coating.
That is, the container containing the solder powder is placed in a vacuum chamber of Ar atmosphere, and in the sputtering state, the container is tilted to drop the powder little by little, and Pb from the target is attached to the powder and collected in another container below. Then, this operation is repeated several times to coat the entire surface of the powder.

【００１３】得られたＰｂコーティングの粉末（９０
％）を下記成分のフラックス（１０％）と混練して、ク
リームはんだを得た。 ロジン： ４０〜６０％ 溶剤： ブチルカルビトール … ２５〜３０％ フタル酸ジオクチル … ４〜１０％ 活性剤： セバシン酸 … ４〜１０％ 有機ハロゲン … ５％以下 粘調剤： 硬化ひまし油 … ５％以下 比較例として、Ｐｂコーティングをしていないはんだ粉
末をこのフラックスと同じ割合で混練して、クリームは
んだを得た。The resulting Pb-coated powder (90
%) Was kneaded with the following flux (10%) to obtain cream solder. Rosin: 40-60% Solvent: Butyl carbitol ... 25-30% Dioctyl phthalate ... 4-10% Activator: Sebacic acid ... 4-10% Organic halogen ... 5% or less Viscosity agent: Hardened castor oil ... 5% or less Comparison As an example, a solder powder not coated with Pb was kneaded in the same proportion as this flux to obtain a cream solder.

【００１４】これらのクリームはんだを製造後、室温に
て保管し、３０日間にわたって、クリームはんだの粘度
の変動を測定し、その結果を図１に示す。なお、測定装
置にはマルコム社製のスパイラル粘度計（ＰＬＵ２型）
を使用した。図１から分かるように、表面コーティング
処理をしていない比較例のクリームはんだは粘度が２日
放置で上昇し、ローリング性が劣化しスクリーン印刷で
きない。一方、本発明に係るクリームはんだでは３０日
経過しても粘度は少し上昇したもののほぼ一定に安定し
ており、スクリーン印刷できた。After these cream solders were manufactured, they were stored at room temperature and the fluctuations in the viscosity of the cream solders were measured for 30 days. The results are shown in FIG. The measuring device is Malcolm's spiral viscometer (PLU2 type).
It was used. As can be seen from FIG. 1, the cream solder of the comparative example, which was not surface-coated, increased in viscosity after being left for 2 days and the rolling property was deteriorated, and screen printing could not be performed. On the other hand, in the cream solder according to the present invention, the viscosity was slightly increased even after 30 days, but was almost constant and stable, and screen printing was possible.

【００１５】なお、Ｐｂコーティング膜の代わりに銀
（Ａｇ）コーティング膜をはんだ粉末に適用することを
可能である。しかし、成分変化の点からすると、鉛の方
が望ましい。It is possible to apply a silver (Ag) coating film to the solder powder instead of the Pb coating film. However, lead is preferable from the point of view of changes in composition.

【００１６】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＰｂ
コーティング膜はんだ粉末のクリームはんだでは、フラ
ックス中の活性剤とＳｎないし他のはんだ合金成分との
反応を防止するので、Ｓｎ酸化物や錯体などの発生がな
く、クリームはんだの粘性を安定に維持するだけでな
く、（１）はんだ付け後のはんだ表面に錯体化したフラ
ックスの残留を減らして、洗浄性が向上し、（２）保管
中の活性剤の化学反応（錯体化）を抑えて、活性剤初期
状態の維持ではんだ付け性の低下はない。As described above, the Pb according to the present invention
In the cream solder of the coating film solder powder, the reaction of the activator in the flux with Sn or other solder alloy components is prevented, so that Sn oxides and complexes are not generated and the viscosity of the cream solder is maintained stable. Not only (1) the residue of the complexed flux on the solder surface after soldering is reduced to improve the cleaning property, and (2) the chemical reaction (complexation) of the activator during storage is suppressed, and the activity is improved. Maintaining the initial state of the agent does not reduce the solderability.

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

【図１】クリームはんだの粘度変化を示すグラフであ
る。FIG. 1 is a graph showing a change in viscosity of cream solder.

【図２】Ｓｎ／Ｐｂはんだ粉末のオージェ分析結果のグ
ラフである。FIG. 2 is a graph showing Auger analysis results of Sn / Pb solder powder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 健一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中村 充男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 石田 英樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田中 靖久 愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 (72)発明者 浅田 栄治 愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地 大豊工 業株式会社内 (72)発明者 成田 雄彦 愛知県名古屋市緑区鳴海町字長田75番地の １ ソルダーコート株式会社内 (72)発明者 小島 広光 愛知県名古屋市緑区鳴海町字長田75番地の １ ソルダーコート株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Kenichi Kawai, 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Motor Corporation (72) Inventor, Mitsuo Nakamura, 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation ( 72) Inventor Hideki Ishida 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Yasuhisa Tanaka 3-65 Midorigaoka, Toyota-shi, Aichi Daitoyo Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Eiji Asada Aichi 3-6, Midorigaoka, Toyota-shi, Japan Within Daitoyo Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Takehiko Narita 1 Solder Court Co., Ltd., 75 Nagata, Narumi-cho, Midori-ku, Nagoya, Aichi (72) Inventor Hiromitsu Kojima Nagoya, Aichi 1 Solder Court Co., Ltd., 75 Nagata, Narumi-cho, Midori-ku, Yokohama-shi

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 はんだ粉末とフラックスとからなるクリ
ームはんだにおいて、前記はんだ粉末が鉛コーティング
膜で被覆されていることを特徴とするクリームはんだ。1. A cream solder comprising a solder powder and a flux, wherein the solder powder is coated with a lead coating film.