JPH1058184A - 半田およびそれを用いた電子部品の接続方法ならびに電子回路装置 - Google Patents
半田およびそれを用いた電子部品の接続方法ならびに電子回路装置Info
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- JPH1058184A JPH1058184A JP21336996A JP21336996A JPH1058184A JP H1058184 A JPH1058184 A JP H1058184A JP 21336996 A JP21336996 A JP 21336996A JP 21336996 A JP21336996 A JP 21336996A JP H1058184 A JPH1058184 A JP H1058184A
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- solder
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- electronic
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｐｂを含有しない低毒性の半田材料を提供す
る。 【解決手段】 ９1.５重量％≦Ｓｎ＜１００重量％、０
重量％＜Ａｇ≦3.５重量％、０重量％＜Ｉｎ≦5.0 重量
％の組成で構成されたＳｎ−Ａｇ−Ｉｎ合金からなる半
田材料を提供する。この半田は、Ｐｂを含有するＳｎ−
Ｐｂ共晶合金系の半田に比べて毒性が低く、融点、濡れ
性、強度と伸びのバランスといった半田付け性では、Ｓ
ｎ−Ｐｂ共晶合金系半田に近い特性を備えている。
る。 【解決手段】 ９1.５重量％≦Ｓｎ＜１００重量％、０
重量％＜Ａｇ≦3.５重量％、０重量％＜Ｉｎ≦5.0 重量
％の組成で構成されたＳｎ−Ａｇ−Ｉｎ合金からなる半
田材料を提供する。この半田は、Ｐｂを含有するＳｎ−
Ｐｂ共晶合金系の半田に比べて毒性が低く、融点、濡れ
性、強度と伸びのバランスといった半田付け性では、Ｓ
ｎ−Ｐｂ共晶合金系半田に近い特性を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な半田材料と
それを用いた電子部品などの接続方法に関するものであ
る。
それを用いた電子部品などの接続方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子部品などをプリント配線基板
に接続する際に用いられる半田材料としては、融点、濡
れ性、耐酸化性、機械的強度などの観点から、Ｓｎ−Ｐ
ｂ合金、特に６３重量％のＳｎと３７重量％のＰｂとで
構成されたＳｎ−Ｐｂ共晶合金（以下、Ｓｎ−３７Ｐｂ
と称する）が広く使用されている（例えば特開昭６０−
２５７９８８号公報など）。
に接続する際に用いられる半田材料としては、融点、濡
れ性、耐酸化性、機械的強度などの観点から、Ｓｎ−Ｐ
ｂ合金、特に６３重量％のＳｎと３７重量％のＰｂとで
構成されたＳｎ−Ｐｂ共晶合金（以下、Ｓｎ−３７Ｐｂ
と称する）が広く使用されている（例えば特開昭６０−
２５７９８８号公報など）。
【０００３】しかし、上記の半田材料に含まれるＰｂは
毒性が高く、しかも酸に溶出し易いことから、Ｐｂの含
有量を低減した、あるいはＰｂを全く含まない半田材料
の開発が進められている。
毒性が高く、しかも酸に溶出し易いことから、Ｐｂの含
有量を低減した、あるいはＰｂを全く含まない半田材料
の開発が進められている。
【０００４】Ｐｂを含まない半田材料としては、例えば
特開平３−６６４９２号公報に記載された、１〜８重量
％のＡｇを含むＳｎ−Ａｇ合金（Ｓｎ−１〜８Ａｇ）が
公知である。この半田材料を用いるときには、プリント
配線基板のパッドにＡｕメッキを施しておき、電子部品
とパッドとの接続部にＳｎ−Ａｇ−Ａｕ合金組成物を形
成する。
特開平３−６６４９２号公報に記載された、１〜８重量
％のＡｇを含むＳｎ−Ａｇ合金（Ｓｎ−１〜８Ａｇ）が
公知である。この半田材料を用いるときには、プリント
配線基板のパッドにＡｕメッキを施しておき、電子部品
とパッドとの接続部にＳｎ−Ａｇ−Ａｕ合金組成物を形
成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記Ｓｎ−
Ａｇ合金からなる半田材料は、従来のＳｎ−Ｐｂ合金か
らなる半田材料に比べて融点がかなり高く、また濡れ性
の点でも劣るため、適用する電子部品が限定されるとい
う問題がある。
Ａｇ合金からなる半田材料は、従来のＳｎ−Ｐｂ合金か
らなる半田材料に比べて融点がかなり高く、また濡れ性
の点でも劣るため、適用する電子部品が限定されるとい
う問題がある。
【０００６】本発明の目的は、Ｐｂの含有量を低減し
た、あるいはＰｂを含まない半田材料を提供することに
ある。
た、あるいはＰｂを含まない半田材料を提供することに
ある。
【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
【０００９】本発明の半田材料は、Ｓｎに少量のＡｇと
Ｉｎとを添加した組成を有しており、特に限定はされな
いが、Ｓｎ、Ａｇ、Ｉｎの好ましい割合は、９1.５重量
％≦Ｓｎ＜１００重量％、０重量％＜Ａｇ≦3.５重量
％、０重量％＜Ｉｎ≦5.0 重量％である。Ａｇの割合が
多くなると半田のエレクトロマイグレーション耐性が低
下するようになり、かつ製造コストも高価になる。ま
た、Ｉｎの割合が多くなると半田の耐酸化性が低下する
ようになり、かつ製造コストも高価になる。
Ｉｎとを添加した組成を有しており、特に限定はされな
いが、Ｓｎ、Ａｇ、Ｉｎの好ましい割合は、９1.５重量
％≦Ｓｎ＜１００重量％、０重量％＜Ａｇ≦3.５重量
％、０重量％＜Ｉｎ≦5.0 重量％である。Ａｇの割合が
多くなると半田のエレクトロマイグレーション耐性が低
下するようになり、かつ製造コストも高価になる。ま
た、Ｉｎの割合が多くなると半田の耐酸化性が低下する
ようになり、かつ製造コストも高価になる。
【００１０】また、本発明の半田の融点および濡れ性を
改善するために、５重量％以下のＰｂを添加することも
ある。
改善するために、５重量％以下のＰｂを添加することも
ある。
【００１１】本発明の半田は、酸化され易いＩｎを含有
することから、この半田を使った電子部品の接続は、窒
素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中あるいは水素な
どの還元性ガス雰囲気中で行うことが望ましい。
することから、この半田を使った電子部品の接続は、窒
素やアルゴンなどの不活性ガス雰囲気中あるいは水素な
どの還元性ガス雰囲気中で行うことが望ましい。
【００１２】
【実施例】以下の組成からなる５種の半田（各元素の前
の数値は重量％を表す） （１）Ｓｎ−３７Ｐｂ （２）Ｓｎ−3.５Ａｇ （３）Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｂｉ （４）Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｉｎ （５）Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｓｂ を使用し、以下のような試験を行った。
の数値は重量％を表す） （１）Ｓｎ−３７Ｐｂ （２）Ｓｎ−3.５Ａｇ （３）Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｂｉ （４）Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｉｎ （５）Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｓｂ を使用し、以下のような試験を行った。
【００１３】（試験−１）５種の半田を粉末状に加工
し、示差熱分析器にかけて融点を測定した結果を表１に
示す。
し、示差熱分析器にかけて融点を測定した結果を表１に
示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】表に示すように、Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｂｉ
およびＳｎ−3.５Ａｇ−５Ｉｎは、いずれもＳｎ−3.５
Ａｇに比べてＳｎ−３７Ｐｂに近いの融点を有している
ことが判った。
およびＳｎ−3.５Ａｇ−５Ｉｎは、いずれもＳｎ−3.５
Ａｇに比べてＳｎ−３７Ｐｂに近いの融点を有している
ことが判った。
【００１６】（試験−２）図１に示すように、３ｇのサ
イコロ状に加工した５種の半田２を、全面にフラックス
を塗布した濡れ性試験用の銅板１の中央に置き、窒素雰
囲気の電気炉内で２４０℃まで加熱して十分に溶融した
後、接触角を求めた。ただし、フラックスはＳｎ−３７
Ｐｂ用のものを使用した。結果を表２に示す。
イコロ状に加工した５種の半田２を、全面にフラックス
を塗布した濡れ性試験用の銅板１の中央に置き、窒素雰
囲気の電気炉内で２４０℃まで加熱して十分に溶融した
後、接触角を求めた。ただし、フラックスはＳｎ−３７
Ｐｂ用のものを使用した。結果を表２に示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】表に示すように、Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｂｉ
とＳｎ−3.５Ａｇ−５Ｓｂの接触角は４０°以上でＳｎ
−3.５Ａｇとほとんど変わらなかったのに対し、Ｓｎ−
3.５Ａｇ−５Ｉｎの接触角は３３°とかなり小さくな
り、Ｓｎ−3.５Ａｇよりも良好な濡れ性を示した。これ
により、専用のフラックスを使用すれば、Ｓｎ−3.５Ａ
ｇ−５Ｉｎの接触角は大幅に改善されると推定できる。
とＳｎ−3.５Ａｇ−５Ｓｂの接触角は４０°以上でＳｎ
−3.５Ａｇとほとんど変わらなかったのに対し、Ｓｎ−
3.５Ａｇ−５Ｉｎの接触角は３３°とかなり小さくな
り、Ｓｎ−3.５Ａｇよりも良好な濡れ性を示した。これ
により、専用のフラックスを使用すれば、Ｓｎ−3.５Ａ
ｇ−５Ｉｎの接触角は大幅に改善されると推定できる。
【００１９】（試験−３）図２に示すように、５種の半
田シート３を用い、窒素雰囲気の電気炉内で２枚の銅板
１、１を接合した後、引張り試験機にかけて剪断試験を
行った結果を図３に示す。
田シート３を用い、窒素雰囲気の電気炉内で２枚の銅板
１、１を接合した後、引張り試験機にかけて剪断試験を
行った結果を図３に示す。
【００２０】図示のように、Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｂｉ、
Ｓｎ−3.５Ａｇ−５ＩｎおよびＳｎ−3.５Ａｇ−５Ｓｂ
は、Ｓｎ−3.５ＡｇおよびＳｎ−３７Ｐｂよりも剪断強
さが大きく、強度の面で優れていることが判った。
Ｓｎ−3.５Ａｇ−５ＩｎおよびＳｎ−3.５Ａｇ−５Ｓｂ
は、Ｓｎ−3.５ＡｇおよびＳｎ−３７Ｐｂよりも剪断強
さが大きく、強度の面で優れていることが判った。
【００２１】（試験−４）ビッカース硬さ試験機を用い
て５種の半田の硬さ測定を行った結果を図４に示す。
て５種の半田の硬さ測定を行った結果を図４に示す。
【００２２】図示のように、Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｉｎ＜
Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｓｂ＜Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｂｉの順
に硬さが大きくなり、剪断試験（試験−３）と同様の結
果が得られたが、Ｓｎ−3.５Ａｇ−５ＳｂおよびＳｎ−
3.５Ａｇ−５Ｂｉは脆化を起こしていることから、伸び
が低下している可能性が大きいと推定される。このこと
から、Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｉｎは、強度と伸びのバラン
スが最も良くとれていることが判った。
Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｓｂ＜Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｂｉの順
に硬さが大きくなり、剪断試験（試験−３）と同様の結
果が得られたが、Ｓｎ−3.５Ａｇ−５ＳｂおよびＳｎ−
3.５Ａｇ−５Ｂｉは脆化を起こしていることから、伸び
が低下している可能性が大きいと推定される。このこと
から、Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｉｎは、強度と伸びのバラン
スが最も良くとれていることが判った。
【００２３】（試験−５）図５に示すような銅（Ｃｕ）
のパッド４を形成したＱＦＰ(Quad Flat Package) 用の
プリント配線基板５を用意し、図６に示すように、この
パッド４上にＳｎ−3.５Ａｇ−５Ｉｎの半田線６を置
き、窒素雰囲気の電気炉内で２３０℃にて溶融させた。
その後、図７に示すように、このパッド４上にＱＦＰ８
のリード７を置き、上記と同様の条件で両者を接続し
た。接続後のリード７の断面を図８に示す。図示のよう
に、Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｉｎの半田は十分に濡れ、リー
ド７が正常に接続されていることが判った。
のパッド４を形成したＱＦＰ(Quad Flat Package) 用の
プリント配線基板５を用意し、図６に示すように、この
パッド４上にＳｎ−3.５Ａｇ−５Ｉｎの半田線６を置
き、窒素雰囲気の電気炉内で２３０℃にて溶融させた。
その後、図７に示すように、このパッド４上にＱＦＰ８
のリード７を置き、上記と同様の条件で両者を接続し
た。接続後のリード７の断面を図８に示す。図示のよう
に、Ｓｎ−3.５Ａｇ−５Ｉｎの半田は十分に濡れ、リー
ド７が正常に接続されていることが判った。
【００２４】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。
【００２５】本発明の半田は、Ｓｎ−Ｐｂ共晶合金系の
半田に比べて毒性が低く、融点、濡れ性、強度と伸びの
バランスといった半田付け性では、Ｓｎ−Ｐｂ共晶合金
系半田に近い特性を備えている。また、不活性ガス雰囲
気中または還元性ガス雰囲気中で溶融させることによ
り、耐酸化性も確保できる。
半田に比べて毒性が低く、融点、濡れ性、強度と伸びの
バランスといった半田付け性では、Ｓｎ−Ｐｂ共晶合金
系半田に近い特性を備えている。また、不活性ガス雰囲
気中または還元性ガス雰囲気中で溶融させることによ
り、耐酸化性も確保できる。
【００２６】また、本発明の半田は、従来のＳｎ−Ｐｂ
共晶合金に比べて機械的強度が優れていることから、電
子部品をプリント配線基板に接続する場合のみならず、
より大きな接合強度が要求される部材同士の接合にも利
用することができる。
共晶合金に比べて機械的強度が優れていることから、電
子部品をプリント配線基板に接続する場合のみならず、
より大きな接合強度が要求される部材同士の接合にも利
用することができる。
【図１】本発明の実施例である半田の接触角試験方法を
説明する図である。
説明する図である。
【図２】本発明の実施例である半田の剪断試験方法を説
明する図である。
明する図である。
【図３】本発明の実施例である半田の剪断強さを示すグ
ラフである。
ラフである。
【図４】本発明の実施例である半田の硬さ測定方法を示
すグラフである。
すグラフである。
【図５】本発明の実施例である半田を用いたＱＦＰの接
続方法を説明する図である。
続方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施例である半田を用いたＱＦＰの接
続方法を説明する図である。
続方法を説明する図である。
【図７】本発明の実施例である半田を用いたＱＦＰの接
続方法を説明する図である。
続方法を説明する図である。
【図８】本発明の実施例である半田を用いて接続したＱ
ＦＰのリードの拡大断面図である。
ＦＰのリードの拡大断面図である。
１ 銅板 ２ 半田 ３ 半田シート ４ パッド ５ プリント配線基板 ６ 半田線 ７ リード ８ ＱＦＰ ９ ベース引出し電極
Claims (6)
- 【請求項１】 ＳｎとＡｇとＩｎとを含有することを特
徴とする半田。 - 【請求項２】 請求項１記載の半田であって、前記Ｓ
ｎ、Ａｇ、Ｉｎのそれぞれの含有量が９1.５重量％≦Ｓ
ｎ＜１００重量％、０重量％＜Ａｇ≦3.５重量％、０重
量％＜Ｉｎ≦5.0 重量％であることを特徴とする半田。 - 【請求項３】 請求項１記載の半田であって、さらにＰ
ｂを含有することを特徴とする半田。 - 【請求項４】 請求項３記載の半田であって、前記Ｐｂ
の含有量が０重量％＜Ｐｂ≦5.0 重量％であることを特
徴とする半田。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の半
田を用いて電子部品をプリント配線基板に接続するにあ
たり、前記半田を不活性ガス雰囲気中または還元性ガス
雰囲気中で溶融させることを特徴とする電子部品の接続
方法。 - 【請求項６】 請求項１〜４のいずれか１項に記載の半
田を用いて電子部品を接続したプリント配線基板を搭載
してなる電子回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21336996A JPH1058184A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 半田およびそれを用いた電子部品の接続方法ならびに電子回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21336996A JPH1058184A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 半田およびそれを用いた電子部品の接続方法ならびに電子回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1058184A true JPH1058184A (ja) | 1998-03-03 |
Family
ID=16638049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21336996A Pending JPH1058184A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 半田およびそれを用いた電子部品の接続方法ならびに電子回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1058184A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1157820A1 (de) * | 2000-05-20 | 2001-11-28 | STOLBERGER METALLWERKE GMBH & CO. KG | Elektrisch leitfähiges Metallband und Steckverbinder |
| US20090232696A1 (en) * | 2005-06-03 | 2009-09-17 | Tsukasa Ohnishi | Lead-free solder alloy |
-
1996
- 1996-08-13 JP JP21336996A patent/JPH1058184A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1157820A1 (de) * | 2000-05-20 | 2001-11-28 | STOLBERGER METALLWERKE GMBH & CO. KG | Elektrisch leitfähiges Metallband und Steckverbinder |
| CN1293676C (zh) * | 2000-05-20 | 2007-01-03 | Km欧洲钢铁股份有限公司 | 导电性金属带和插塞连接件 |
| KR100786592B1 (ko) | 2000-05-20 | 2007-12-21 | 스톨베르거 메탈베르케 게엠베하 운트 코 카게 | 전기 전도성 금속 스트립 및 커넥터 |
| US20090232696A1 (en) * | 2005-06-03 | 2009-09-17 | Tsukasa Ohnishi | Lead-free solder alloy |
| US8691143B2 (en) * | 2005-06-03 | 2014-04-08 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Lead-free solder alloy |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040922 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040928 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050301 |