JPH07171693A - ハンダ - Google Patents
ハンダInfo
- Publication number
- JPH07171693A JPH07171693A JP32056693A JP32056693A JPH07171693A JP H07171693 A JPH07171693 A JP H07171693A JP 32056693 A JP32056693 A JP 32056693A JP 32056693 A JP32056693 A JP 32056693A JP H07171693 A JPH07171693 A JP H07171693A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- rich layer
- thallium
- content
- increased
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ハンダ付け中に生成されるＰｂリッチ層を、
ハンダの主成分であるＳｎまたはＰｂ中に固溶している
タリウムにより固溶強化または析出強化させて信頼性の
高い接続を得ることが可能なハンダを提供することを目
的とする。 【構成】 電子部品のＣｕまたはＣｕ合金からなる接続
部に用いられるハンダにおいて、ＳｎおよびＰｂの主要
ハンダ成分にタリウムを添加してなることを特徴として
いる。
ハンダの主成分であるＳｎまたはＰｂ中に固溶している
タリウムにより固溶強化または析出強化させて信頼性の
高い接続を得ることが可能なハンダを提供することを目
的とする。 【構成】 電子部品のＣｕまたはＣｕ合金からなる接続
部に用いられるハンダにおいて、ＳｎおよびＰｂの主要
ハンダ成分にタリウムを添加してなることを特徴として
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の表面実装に
用いられるハンダに関し、特にＣｕのリードまたはラン
ドのような接続部に前記電子部品を実装するのに使用さ
れるハンダに係わる。
用いられるハンダに関し、特にＣｕのリードまたはラン
ドのような接続部に前記電子部品を実装するのに使用さ
れるハンダに係わる。
【０００２】
【従来の技術】ハンダ付けは、電子部品を印刷配線板の
ような回路基板に接続し、電気回路を形成するために一
般に行われている。近年、エレクトニクスの急激な発展
に伴って電子機器の小形化、電子部品や素子のチップ化
によりハンダ付けも微細でかつ高密度の接続が要求され
るようになってきている。
ような回路基板に接続し、電気回路を形成するために一
般に行われている。近年、エレクトニクスの急激な発展
に伴って電子機器の小形化、電子部品や素子のチップ化
によりハンダ付けも微細でかつ高密度の接続が要求され
るようになってきている。
【０００３】電子部品の高密度実装のためのハンダ付け
方法としては、クリームハンダを用いたリフロー法が一
般的に知られている。リフロー法には、加熱方法の違い
により温風リフロー、赤外線リフロー、ベーパーフェイ
ズソルダリング等の方法があり、いずれの方法も印刷配
線板のランド上にクリームハンダを印刷、塗布し、その
上に電子部品を載せた後、ハンダを溶かして前記印刷配
線板との接続を行うものである。
方法としては、クリームハンダを用いたリフロー法が一
般的に知られている。リフロー法には、加熱方法の違い
により温風リフロー、赤外線リフロー、ベーパーフェイ
ズソルダリング等の方法があり、いずれの方法も印刷配
線板のランド上にクリームハンダを印刷、塗布し、その
上に電子部品を載せた後、ハンダを溶かして前記印刷配
線板との接続を行うものである。
【０００４】前記リフロー法に使用されるクリームハン
ダとしては、従来より融点が１８３℃の６３ｗｔ％Ｓｎ
−Ｐｂ共晶ハンダ成分とフラックスとを均一に混合した
ものが知られている。
ダとしては、従来より融点が１８３℃の６３ｗｔ％Ｓｎ
−Ｐｂ共晶ハンダ成分とフラックスとを均一に混合した
ものが知られている。
【０００５】ところで、前記ハンダ中のＳｎはハンダ付
け時において印刷配線板のランドや電子部品のリードに
多く用いられるＣｕまたはＣｕ合金中のＣｕと２種以上
の金属間化合物を生成する。しかしながら、前記金属間
化合物の生成はハンダ接続部の金属間化合物とハンダと
の間にＰｂリッチ層が伴う。前記Ｐｂリッチ層は、強度
が弱いために使用時に割れ発生の起点や割れの伝幡経路
となり、高密度実装部の信頼性を低下させるという問題
があった。さらに、前記Ｐｂリッチ層はカーケンダルボ
イド（合金中の各金属元素の拡散速度が異なることによ
り境界面に移動する現象に起因して生じる空隙）を発生
させる原因になる等の問題がある。
け時において印刷配線板のランドや電子部品のリードに
多く用いられるＣｕまたはＣｕ合金中のＣｕと２種以上
の金属間化合物を生成する。しかしながら、前記金属間
化合物の生成はハンダ接続部の金属間化合物とハンダと
の間にＰｂリッチ層が伴う。前記Ｐｂリッチ層は、強度
が弱いために使用時に割れ発生の起点や割れの伝幡経路
となり、高密度実装部の信頼性を低下させるという問題
があった。さらに、前記Ｐｂリッチ層はカーケンダルボ
イド（合金中の各金属元素の拡散速度が異なることによ
り境界面に移動する現象に起因して生じる空隙）を発生
させる原因になる等の問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するためになされたもので、Ｃｕランドや
ＣｕリードによるＳｎ−Ｐｂ系ハンダによる実装を行っ
ても、ハンダ付け中に生成されるＰｂリッチ層を、ハン
ダの主成分であるＳｎまたはＰｂ中に固溶するタリウム
により固溶強化または析出強化させて信頼性の高い接続
を得ることが可能なハンダを提供しようとするものであ
る。
問題点を解決するためになされたもので、Ｃｕランドや
ＣｕリードによるＳｎ−Ｐｂ系ハンダによる実装を行っ
ても、ハンダ付け中に生成されるＰｂリッチ層を、ハン
ダの主成分であるＳｎまたはＰｂ中に固溶するタリウム
により固溶強化または析出強化させて信頼性の高い接続
を得ることが可能なハンダを提供しようとするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるハンダは
電子部品のＣｕまたはＣｕ合金からなる接続部に用いら
れるハンダにおいて、ＳｎおよびＰｂの主要ハンダ成分
にタリウムを添加してなるものである。
電子部品のＣｕまたはＣｕ合金からなる接続部に用いら
れるハンダにおいて、ＳｎおよびＰｂの主要ハンダ成分
にタリウムを添加してなるものである。
【０００８】本発明に係わるハンダ（接続部強化型ハン
ダ）は、４０〜７０重量％のＳｎ、１０重量％以下のＴ
ｌおよび残部が実質的にＰｂからなる組成を有すること
が好ましい。ただし、融点等を制御するために通常添加
される他の金属成分の含有は妨げない。
ダ）は、４０〜７０重量％のＳｎ、１０重量％以下のＴ
ｌおよび残部が実質的にＰｂからなる組成を有すること
が好ましい。ただし、融点等を制御するために通常添加
される他の金属成分の含有は妨げない。
【０００９】前記ハンダの構成成分の量を上述した範囲
に規定したのは、次のような理由によるものである。Ｓ
ｎは、ハンダ接合部の機械的性質、濡れ性、ハンダ付け
性を向上させ、かつ前記添加元素を固溶させる目的か
ら、４０重量％以上含有することが好ましい。しかしな
がら、Ｓｎの過剰添加は金属間化合物の生成量の増加を
誘発することからその上限は７０重量％にすることが好
ましい。より好ましいＳｎの添加量は５０〜６５重量％
の範囲である。
に規定したのは、次のような理由によるものである。Ｓ
ｎは、ハンダ接合部の機械的性質、濡れ性、ハンダ付け
性を向上させ、かつ前記添加元素を固溶させる目的か
ら、４０重量％以上含有することが好ましい。しかしな
がら、Ｓｎの過剰添加は金属間化合物の生成量の増加を
誘発することからその上限は７０重量％にすることが好
ましい。より好ましいＳｎの添加量は５０〜６５重量％
の範囲である。
【００１０】Ｔｌの過剰添加は、Ｐｂへの固溶限度量を
越えるためハンダ中に晶出して延性を阻害すると共にハ
ンダの融点を上昇させることからその上限は１０重量％
にする事が望ましい。なお、ハンダ主成分であるＳｎお
よびＰｂのいずれかに固溶し、ハンダ付け時にＳｎより
晶出しハンダ接続部に生成されるＰｂリッチ層中に固溶
し、Ｐｂリッチ層を固溶強化させる目的から０．１重量
％含有することが好ましい。より好ましいＴｌの添加量
は、１．２〜８重量％の範囲である。なお、本発明に係
わるハンダはＰｂリッチ層を固溶強化、析出強化するＴ
ｌ以外の添加元素が含有されることを許容する。
越えるためハンダ中に晶出して延性を阻害すると共にハ
ンダの融点を上昇させることからその上限は１０重量％
にする事が望ましい。なお、ハンダ主成分であるＳｎお
よびＰｂのいずれかに固溶し、ハンダ付け時にＳｎより
晶出しハンダ接続部に生成されるＰｂリッチ層中に固溶
し、Ｐｂリッチ層を固溶強化させる目的から０．１重量
％含有することが好ましい。より好ましいＴｌの添加量
は、１．２〜８重量％の範囲である。なお、本発明に係
わるハンダはＰｂリッチ層を固溶強化、析出強化するＴ
ｌ以外の添加元素が含有されることを許容する。
【００１１】
【作用】本発明に係わるハンダは、ＳｎおよびＰｂの主
要ハンダ成分に添加されたタリウム（Ｔｌ）がリードま
たはランドのＣｕと前記Ｓｎが反応して金属間化合物を
生成する際、Ｐｂリッチ層中に再固溶して前記Ｐｂリッ
チ層を固溶強化したり、前記Ｐｂリッチ層中に析出して
前記Ｐｂリッチ層を析出強化することができる。
要ハンダ成分に添加されたタリウム（Ｔｌ）がリードま
たはランドのＣｕと前記Ｓｎが反応して金属間化合物を
生成する際、Ｐｂリッチ層中に再固溶して前記Ｐｂリッ
チ層を固溶強化したり、前記Ｐｂリッチ層中に析出して
前記Ｐｂリッチ層を析出強化することができる。
【００１２】すなわち、図１に示すようにランドまたは
リードのＣｕ１とハンダ２との接続部において金属間化
合物（例えばＣｕ3 Ｓｎ、Ｃｕ6 Ｓｎ5 ）３、４が生成
されると、前記ハンダ２中のＳｎは前記Ｃｕ１と反応
し、ハンダ２中のＳｎ量が減少するが、同時にハンダ２
中のＰｂの濃度が増加するため前記金属間化合物（Ｃｕ
6 Ｓｎ5 ）４とハンダ２の界面にＰｂリッチ層５が生成
される。また、前記添加したＴｌの濃度も増加する。増
加したＴｌ添加元素がＰｂ中に固溶することより、接続
部近傍ではＰｂ中のＴｌ濃度が他の部分より増加し、前
記Ｐｂリッチ層５は固溶強化されて割れの発生起点や伝
幡は、Ｐｂリッチ層５以外のハンダ２中で発生すること
になる。
リードのＣｕ１とハンダ２との接続部において金属間化
合物（例えばＣｕ3 Ｓｎ、Ｃｕ6 Ｓｎ5 ）３、４が生成
されると、前記ハンダ２中のＳｎは前記Ｃｕ１と反応
し、ハンダ２中のＳｎ量が減少するが、同時にハンダ２
中のＰｂの濃度が増加するため前記金属間化合物（Ｃｕ
6 Ｓｎ5 ）４とハンダ２の界面にＰｂリッチ層５が生成
される。また、前記添加したＴｌの濃度も増加する。増
加したＴｌ添加元素がＰｂ中に固溶することより、接続
部近傍ではＰｂ中のＴｌ濃度が他の部分より増加し、前
記Ｐｂリッチ層５は固溶強化されて割れの発生起点や伝
幡は、Ｐｂリッチ層５以外のハンダ２中で発生すること
になる。
【００１３】また、Ｐｂ中に固溶せずに析出してもＰｂ
リッチ層を析出強化して同様な効果が得られる。つま
り、前記ハンダは添加元素の少なくとも１種以上を主成
分であるＳｎまたはＰｂ中に固溶させることにより特別
な操作を行わずにハンダ接続部に生成されるＰｂリッチ
層を強化することができる。
リッチ層を析出強化して同様な効果が得られる。つま
り、前記ハンダは添加元素の少なくとも１種以上を主成
分であるＳｎまたはＰｂ中に固溶させることにより特別
な操作を行わずにハンダ接続部に生成されるＰｂリッチ
層を強化することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 実施例 下記表１に示す７種の組成のハンダを溶解炉により溶製
した後、アトマイズ法により合金粉末をそれぞれ作製し
た。つづいて、得られた各合金粉末を篩により２００メ
ッシュパスの粉末を選別し、７種のハンダ金属粉末とし
た。
した後、アトマイズ法により合金粉末をそれぞれ作製し
た。つづいて、得られた各合金粉末を篩により２００メ
ッシュパスの粉末を選別し、７種のハンダ金属粉末とし
た。
【００１５】得られた各ハンダ金属粉末をロジン系フラ
ックスにそのフラックス含有量が９〜１２重量％になる
ようにそれぞれ均一に混合して７種のクリームハンダを
調製した。なお、表１中の比較例３は市販のクリームハ
ンダである。
ックスにそのフラックス含有量が９〜１２重量％になる
ようにそれぞれ均一に混合して７種のクリームハンダを
調製した。なお、表１中の比較例３は市販のクリームハ
ンダである。
【００１６】
【表１】
【００１７】このようなクリームハンダの濡れ性および
剪断強度特性を以下に示す方法により評価した。濡れ性
は、３ｍｍ×１０ｍｍのＣｕランドを設けたガラスエポ
キシ樹脂基板に各クリームハンダを２００μｍの厚さに
印刷により塗布し、１５ｌ／ｍｉｎの窒素気流雰囲気中
にて２３０℃で１５秒間処理して試験した。その結果を
下記表２に示す。
剪断強度特性を以下に示す方法により評価した。濡れ性
は、３ｍｍ×１０ｍｍのＣｕランドを設けたガラスエポ
キシ樹脂基板に各クリームハンダを２００μｍの厚さに
印刷により塗布し、１５ｌ／ｍｉｎの窒素気流雰囲気中
にて２３０℃で１５秒間処理して試験した。その結果を
下記表２に示す。
【００１８】剪断強度は、直径６ｍｍの円板に直径３ｍ
ｍの円形凸部を有する２つのＣｕ部材を用意し、一方Ｃ
ｕ部材の円形凸部表面に厚さ２００μｍのクリームハン
ダを塗布し、これらＣｕ部材を直径６ｍｍ強の円筒体内
に前記円形凸部が前記クリームハンダを間に挟んで互い
に対向するように装填させ、１５ｌ／ｍｉｎの窒素気流
雰囲気中にて２３０℃で１５秒間処理して突き合わハン
ダ付けを行った後、前記突き合わせ各Ｃｕ部材の直径６
ｍｍの円板部を剪断試験用治具に装着し、歪速度７．７
４×１０-3ｓ-1で試験した。その結果を下記表２に示
す。さらに、剪断試験後の試料断面を観察し、剪断試験
により発生した割れの位置を調べた。その結果を下記表
２に示す。
ｍの円形凸部を有する２つのＣｕ部材を用意し、一方Ｃ
ｕ部材の円形凸部表面に厚さ２００μｍのクリームハン
ダを塗布し、これらＣｕ部材を直径６ｍｍ強の円筒体内
に前記円形凸部が前記クリームハンダを間に挟んで互い
に対向するように装填させ、１５ｌ／ｍｉｎの窒素気流
雰囲気中にて２３０℃で１５秒間処理して突き合わハン
ダ付けを行った後、前記突き合わせ各Ｃｕ部材の直径６
ｍｍの円板部を剪断試験用治具に装着し、歪速度７．７
４×１０-3ｓ-1で試験した。その結果を下記表２に示
す。さらに、剪断試験後の試料断面を観察し、剪断試験
により発生した割れの位置を調べた。その結果を下記表
２に示す。
【００１９】
【表２】 前記表２から明らかなようにＴｌ添加量が１０重量％以
下にすることにより剪断強度が向上すると共に、割れ発
生場所がハンダに起こることがわかる。
下にすることにより剪断強度が向上すると共に、割れ発
生場所がハンダに起こることがわかる。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればＴ
ｌを主要ハンダ成分であるＳｎまたはＰｂ中に固溶させ
ることにより特別な操作を行わずにハンダ接続部に生成
されるＰｂリッチ層を強化することができ、ひいては回
路基板に所望の電子部品を確実に電気的に接続できると
共に高い信頼性が要求される接続部に有効に適用し得る
ハンダを提供できる。
ｌを主要ハンダ成分であるＳｎまたはＰｂ中に固溶させ
ることにより特別な操作を行わずにハンダ接続部に生成
されるＰｂリッチ層を強化することができ、ひいては回
路基板に所望の電子部品を確実に電気的に接続できると
共に高い信頼性が要求される接続部に有効に適用し得る
ハンダを提供できる。
【図１】Ｃｕに本発明のハンダを接合した時の金属組織
を示す図。
を示す図。
１…Ｃｕ、２…ハンダ、３、４…金属間化合物、５…Ｐ
ｂリッチ層。
ｂリッチ層。
Claims (1)
- 【請求項１】 電子部品のＣｕまたはＣｕ合金からなる
接続部に用いられるハンダにおいて、ＳｎおよびＰｂを
含むハンダ成分にタリウムを添加してなるハンダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32056693A JPH07171693A (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | ハンダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32056693A JPH07171693A (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | ハンダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07171693A true JPH07171693A (ja) | 1995-07-11 |
Family
ID=18122869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32056693A Pending JPH07171693A (ja) | 1993-12-20 | 1993-12-20 | ハンダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07171693A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7169209B2 (en) | 2000-10-02 | 2007-01-30 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Functional alloy particles |
| CN104284508A (zh) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | 三星电机株式会社 | 印刷电路板及其制造方法 |
| CN112317972A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-02-05 | 厦门大学 | 一种单向性耐高温焊接接头的低温快速制造方法 |
| CN113165123A (zh) * | 2019-05-27 | 2021-07-23 | 千住金属工业株式会社 | 焊料合金、焊膏、焊球、焊料预制件和焊料接头 |
-
1993
- 1993-12-20 JP JP32056693A patent/JPH07171693A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7169209B2 (en) | 2000-10-02 | 2007-01-30 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Functional alloy particles |
| CN104284508A (zh) * | 2013-07-09 | 2015-01-14 | 三星电机株式会社 | 印刷电路板及其制造方法 |
| CN113165123A (zh) * | 2019-05-27 | 2021-07-23 | 千住金属工业株式会社 | 焊料合金、焊膏、焊球、焊料预制件和焊料接头 |
| CN113165123B (zh) * | 2019-05-27 | 2022-03-01 | 千住金属工业株式会社 | 焊料合金、焊膏、焊球、焊料预制件和焊料接头 |
| CN112317972A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-02-05 | 厦门大学 | 一种单向性耐高温焊接接头的低温快速制造方法 |
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