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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