JPH1158065A - ソルダペースト - Google Patents
ソルダペーストInfo
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- JPH1158065A JPH1158065A JP9227095A JP22709597A JPH1158065A JP H1158065 A JPH1158065 A JP H1158065A JP 9227095 A JP9227095 A JP 9227095A JP 22709597 A JP22709597 A JP 22709597A JP H1158065 A JPH1158065 A JP H1158065A
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- JP
- Japan
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- solder
- zinc
- solder paste
- alloy
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3485—Applying solder paste, slurry or powder
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 亜鉛を含む半田合金の粉末とフラックス
とよりなるソルダペーストにおいて、亜鉛よりイオン化
傾向の小さい金属、例えばビスマス、インジウム、金、
銀、銅などの塩を添加する。 【効果】 本発明によれば、半田付けした後に加熱雰囲
気下に放置した状態においても、銅−亜鉛の金属間化合
物層の進行が抑制され、半田と銅との接合状態が維持さ
れ、接合強度が低下することがない。
とよりなるソルダペーストにおいて、亜鉛よりイオン化
傾向の小さい金属、例えばビスマス、インジウム、金、
銀、銅などの塩を添加する。 【効果】 本発明によれば、半田付けした後に加熱雰囲
気下に放置した状態においても、銅−亜鉛の金属間化合
物層の進行が抑制され、半田と銅との接合状態が維持さ
れ、接合強度が低下することがない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半田合金の粉末とフ
ラックスとを混合してペースト状としたソルダペースト
に関するものであって、特に亜鉛を含む半田合金を使用
したソルダペーストの改良に関するものである。
ラックスとを混合してペースト状としたソルダペースト
に関するものであって、特に亜鉛を含む半田合金を使用
したソルダペーストの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に使用されているソルダペース
トは、半田合金として錫−鉛系合金を使用したものが広
く使用されている。しかしながら半田合金に含まれる鉛
が毒性を有するため、鉛を含まない無鉛半田が検討され
ている。
トは、半田合金として錫−鉛系合金を使用したものが広
く使用されている。しかしながら半田合金に含まれる鉛
が毒性を有するため、鉛を含まない無鉛半田が検討され
ている。
【０００３】特に錫−亜鉛系共晶合金は、従来の錫−鉛
合金と融点が同等であり、また機械的強度やクリープ特
性においても優れているため、無鉛半田を構成する合金
として有望視されている。
合金と融点が同等であり、また機械的強度やクリープ特
性においても優れているため、無鉛半田を構成する合金
として有望視されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら錫−亜鉛
系半田合金においては、亜鉛のイオン化傾向が大きく反
応性に富んでいるため、半田付けした状態において高温
下に放置すると、半田中の亜鉛が基板の銅の表面に拡散
して、銅−亜鉛金属間化合物（Ｃｕ5Ｚｎ8）を生成し、
銅の表面に当該化合物の生成が進行する。
系半田合金においては、亜鉛のイオン化傾向が大きく反
応性に富んでいるため、半田付けした状態において高温
下に放置すると、半田中の亜鉛が基板の銅の表面に拡散
して、銅−亜鉛金属間化合物（Ｃｕ5Ｚｎ8）を生成し、
銅の表面に当該化合物の生成が進行する。
【０００５】そのため時間の経過と共に前記半田中の亜
鉛が減少してその箇所における半田組織が破壊され、亀
裂が生じて強度が低下すると共に、当該半田と前記金属
間化合物との間の強度差が大きくなり、接合強度が低下
するのである。
鉛が減少してその箇所における半田組織が破壊され、亀
裂が生じて強度が低下すると共に、当該半田と前記金属
間化合物との間の強度差が大きくなり、接合強度が低下
するのである。
【０００６】従って錫−亜鉛系半田においては、半田付
けの後に高温下に放置すると、半田と銅基板との間にお
ける前記金属間化合物層の形成が進行し、半田と銅との
間の接合強度が経時的に低下するという問題が生じてい
たのである。
けの後に高温下に放置すると、半田と銅基板との間にお
ける前記金属間化合物層の形成が進行し、半田と銅との
間の接合強度が経時的に低下するという問題が生じてい
たのである。
【０００７】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、錫−亜鉛系半田合金のソルダペーストにおい
て、前記金属間化合物層の進行を抑制し、経時的な接合
強度の低下を防止することを目的とするものである。
あって、錫−亜鉛系半田合金のソルダペーストにおい
て、前記金属間化合物層の進行を抑制し、経時的な接合
強度の低下を防止することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】而して本発明は、亜鉛を
含む半田合金の粉末とフラックスとよりなるソルダペー
ストにおいて、亜鉛よりイオン化傾向の小さい金属の塩
を添加したことを特徴とするものである。前記亜鉛を含
む半田合金としては、錫８８〜９５重量％と亜鉛５〜１
２重量％とを主体とする合金が適当である。
含む半田合金の粉末とフラックスとよりなるソルダペー
ストにおいて、亜鉛よりイオン化傾向の小さい金属の塩
を添加したことを特徴とするものである。前記亜鉛を含
む半田合金としては、錫８８〜９５重量％と亜鉛５〜１
２重量％とを主体とする合金が適当である。
【０００９】本発明における前記金属塩としては、ビス
マス、インジウム、金、銀、銅、錫、アンチモン、ニッ
ケル、コバルト又は白金の塩が適当である。またソルダ
ペーストに対する前記金属塩の量は、０．５重量％以上
であり且つ、ソルダペースト中の亜鉛と同イオン当量以
下とするのが好ましい。
マス、インジウム、金、銀、銅、錫、アンチモン、ニッ
ケル、コバルト又は白金の塩が適当である。またソルダ
ペーストに対する前記金属塩の量は、０．５重量％以上
であり且つ、ソルダペースト中の亜鉛と同イオン当量以
下とするのが好ましい。
【００１０】本発明における半田合金は、亜鉛を含むも
のであることが必要である。亜鉛を含む半田合金として
は、前述した錫−亜鉛共晶合金すなわち、錫９１．２％
と亜鉛８．８％との合金が好ましい。さらに錫８８〜９
５重量％と亜鉛５〜１２重量％とを主体として、これに
２重量％以下のビスマス、インジウム、銅、銀、アンチ
モンなどを添加したものも適当である。
のであることが必要である。亜鉛を含む半田合金として
は、前述した錫−亜鉛共晶合金すなわち、錫９１．２％
と亜鉛８．８％との合金が好ましい。さらに錫８８〜９
５重量％と亜鉛５〜１２重量％とを主体として、これに
２重量％以下のビスマス、インジウム、銅、銀、アンチ
モンなどを添加したものも適当である。
【００１１】またこれらの錫−亜鉛系合金に限らず、他
の亜鉛を含む半田合金について、広く使用することがで
きる。またこれらの半田合金の粉末としては、粒径２０
〜４０μｍ程度のものが適当である。
の亜鉛を含む半田合金について、広く使用することがで
きる。またこれらの半田合金の粉末としては、粒径２０
〜４０μｍ程度のものが適当である。
【００１２】本発明におけるフラックスとしては、金属
塩を添加することを除いて、通常のソルダペーストにお
けるフラックスをそのまま使用することができる。例え
ばロジンに適量のワックス及び活性剤を添加し、溶剤に
分散したものを使用することができる。
塩を添加することを除いて、通常のソルダペーストにお
けるフラックスをそのまま使用することができる。例え
ばロジンに適量のワックス及び活性剤を添加し、溶剤に
分散したものを使用することができる。
【００１３】そしてそのフラックスに金属塩を添加す
る。その金属塩を構成する金属は、亜鉛よりイオン化傾
向が小さい金属であることを要し、例えばビスマス、イ
ンジウム、金、銀、銅、錫、アンチモン、ニッケル、コ
バルト又は白金などの塩が適当である。
る。その金属塩を構成する金属は、亜鉛よりイオン化傾
向が小さい金属であることを要し、例えばビスマス、イ
ンジウム、金、銀、銅、錫、アンチモン、ニッケル、コ
バルト又は白金などの塩が適当である。
【００１４】これらの金属の有機酸塩及び無機酸塩を使
用することができ、具体的には、塩化ビスマス、塩化イ
ンジウム、ロジン酸ビスマス、ロジン酸インジウム、ロ
ジン酸銅、ロジン酸銀、ステアリン酸銅、クエン酸ビス
マス、酢酸銀、２エチルヘキサン酸インジウムなどを挙
げることができる。
用することができ、具体的には、塩化ビスマス、塩化イ
ンジウム、ロジン酸ビスマス、ロジン酸インジウム、ロ
ジン酸銅、ロジン酸銀、ステアリン酸銅、クエン酸ビス
マス、酢酸銀、２エチルヘキサン酸インジウムなどを挙
げることができる。
【００１５】これらの金属塩をフラックスに添加し、そ
のフラックスと半田合金の粉末とを混合してソルダペー
ストとする。半田合金とフラックスとの混合比率は、通
常のソルダペーストと同程度であり、半田合金９２〜８
０重量％に対し、フラックス８〜２０重量％程度が適当
である。
のフラックスと半田合金の粉末とを混合してソルダペー
ストとする。半田合金とフラックスとの混合比率は、通
常のソルダペーストと同程度であり、半田合金９２〜８
０重量％に対し、フラックス８〜２０重量％程度が適当
である。
【００１６】本発明のソルダペーストにおける前記金属
塩の添加量は、少なくとも０．５重量％以上添加するの
が好ましい。０．５重量％未満では前記金属間化合物層
の進行を抑制する効果が生じない。
塩の添加量は、少なくとも０．５重量％以上添加するの
が好ましい。０．５重量％未満では前記金属間化合物層
の進行を抑制する効果が生じない。
【００１７】また金属塩の最大量としては、当該金属塩
中の金属が半田合金中の亜鉛と置換可能の量とするのが
よい。すなわち、ソルダペースト中の亜鉛と同イオン当
量以下とするのが好ましい。金属塩の量がこれを超える
と、金属塩中の金属と亜鉛との置換反応が過度に生じ、
半田合金中の亜鉛の量が不足して、適切に半田付けがで
きなくなる可能性がある。
中の金属が半田合金中の亜鉛と置換可能の量とするのが
よい。すなわち、ソルダペースト中の亜鉛と同イオン当
量以下とするのが好ましい。金属塩の量がこれを超える
と、金属塩中の金属と亜鉛との置換反応が過度に生じ、
半田合金中の亜鉛の量が不足して、適切に半田付けがで
きなくなる可能性がある。
【００１８】
【作用】本発明においては、銅と亜鉛との金属間化合物
層の進行が抑制され、経時的に接合強度が低下すること
がない。本発明により前記金属間化合物層の進行が抑制
されるメカニズムは必ずしも明確ではないが、半田付け
時の熱により金属塩中の金属と金属間化合物中の亜鉛と
の置換反応が生じて金属間化合物を減少させると共に、
当該置換反応により遊離した金属が銅と亜鉛との反応を
抑制するのではないかと考えられる。
層の進行が抑制され、経時的に接合強度が低下すること
がない。本発明により前記金属間化合物層の進行が抑制
されるメカニズムは必ずしも明確ではないが、半田付け
時の熱により金属塩中の金属と金属間化合物中の亜鉛と
の置換反応が生じて金属間化合物を減少させると共に、
当該置換反応により遊離した金属が銅と亜鉛との反応を
抑制するのではないかと考えられる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、半田付けした後に加熱
雰囲気下に放置した状態においても、銅−亜鉛の金属間
化合物層が進行することがなく、半田と銅との接合状態
が維持され、接合強度が低下することがない。
雰囲気下に放置した状態においても、銅−亜鉛の金属間
化合物層が進行することがなく、半田と銅との接合状態
が維持され、接合強度が低下することがない。
【００２０】
［フラックスの調製］次の組成の各成分を加熱溶解して
混合し、冷却してフラックスを調製した。比較例におい
ては金属塩を添加せず、ガムロジンの量を７２％とし
た。なお各成分の％は、いずれも重量％である。
混合し、冷却してフラックスを調製した。比較例におい
ては金属塩を添加せず、ガムロジンの量を７２％とし
た。なお各成分の％は、いずれも重量％である。
【００２１】 ガムロジン ４２％ カスターワックス ４％ ヘキシルカルビトール ２０％ セバシン酸 ２％ エチルアミンＨＢｒ ２％ 金属塩 ３０％ 計 １００％
【００２２】金属塩は、次の通りのものを使用した。 実施例１ ロジン酸ビスマス 実施例２ ロジン酸インジウム 実施例３ ロジン酸銀 比較例 添加せず
【００２３】［ソルダペーストの調製］上記フラックス
を１２重量％と、錫−亜鉛共晶合金（錫９１．２重量％
−亜鉛８．８重量％）の粒径２０〜４０μｍの粉末とを
混合し、混練機で撹拌してソルダペーストを調製した。
を１２重量％と、錫−亜鉛共晶合金（錫９１．２重量％
−亜鉛８．８重量％）の粒径２０〜４０μｍの粉末とを
混合し、混練機で撹拌してソルダペーストを調製した。
【００２４】［試験方法］上記のソルダペーストを使用
して、基板上にセラミックコンデンサーを半田付けして
接合した。その基板を１００℃の条件下に５００時間放
置し、その初期と５００時間経過後における基板と接合
部品との接合強度及び、金属間化合物層の厚みを測定し
た。
して、基板上にセラミックコンデンサーを半田付けして
接合した。その基板を１００℃の条件下に５００時間放
置し、その初期と５００時間経過後における基板と接合
部品との接合強度及び、金属間化合物層の厚みを測定し
た。
【００２５】［試験結果］試験結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】以上の結果からも明らかなように、比較例
においては５００時間経過後に金属間化合物層の厚みが
大幅に増加しており、接合強度が著しく低下しているの
に対し、金属塩を添加した実施例においては、化合物層
の進行は僅かであり、また接合強度も殆ど低下していな
い。
においては５００時間経過後に金属間化合物層の厚みが
大幅に増加しており、接合強度が著しく低下しているの
に対し、金属塩を添加した実施例においては、化合物層
の進行は僅かであり、また接合強度も殆ど低下していな
い。
Claims (4)
- 【請求項１】 亜鉛を含む半田合金の粉末とフラックス
とよりなるソルダペーストにおいて、亜鉛よりイオン化
傾向の小さい金属の塩を添加したことを特徴とする、ソ
ルダペースト - 【請求項２】 前記亜鉛を含む半田合金が、錫８８〜９
５重量％と亜鉛５〜１２重量％とを主体とする合金であ
ることを特徴とする、請求項１に記載のソルダペースト - 【請求項３】 前記金属塩が、ビスマス、インジウム、
金、銀、銅、錫、アンチモン、ニッケル、コバルト又は
白金の塩であることを特徴とする、請求項１又は２に記
載のソルダペースト - 【請求項４】 ソルダペーストに対する前記金属塩が、
０．５重量％以上であり且つ、ソルダペースト中の亜鉛
と同イオン当量以下であることを特徴とする、請求項
１、２又は３に記載のソルダペースト
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22709597A JP4017088B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | ソルダペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22709597A JP4017088B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | ソルダペースト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158065A true JPH1158065A (ja) | 1999-03-02 |
| JP4017088B2 JP4017088B2 (ja) | 2007-12-05 |
Family
ID=16855421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22709597A Expired - Lifetime JP4017088B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | ソルダペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4017088B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001232496A (ja) * | 2000-02-23 | 2001-08-28 | Taiho Kogyo Co Ltd | はんだ付け用フラックスおよびはんだペースト |
| US6923875B2 (en) | 2002-02-28 | 2005-08-02 | Harima Chemicals, Inc. | Solder precipitating composition |
| US7180495B1 (en) | 1999-10-18 | 2007-02-20 | Seiko Epson Corporation | Display device having a display drive section |
| CN100455400C (zh) * | 2007-01-16 | 2009-01-28 | 大连理工大学 | 一种SnZn系无铅钎料用助焊剂及其制备方法 |
| WO2010008752A3 (en) * | 2008-06-23 | 2010-03-25 | Williams Advanced Materials, Inc. | Gold-tin-indium solder for processing compatibility with lead-free tin-based solder |
| CN115178910A (zh) * | 2017-11-08 | 2022-10-14 | 阿尔法装配解决方案公司 | 用于电子应用的具有成本效益的无铅焊料合金 |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP22709597A patent/JP4017088B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7180495B1 (en) | 1999-10-18 | 2007-02-20 | Seiko Epson Corporation | Display device having a display drive section |
| JP2001232496A (ja) * | 2000-02-23 | 2001-08-28 | Taiho Kogyo Co Ltd | はんだ付け用フラックスおよびはんだペースト |
| US6923875B2 (en) | 2002-02-28 | 2005-08-02 | Harima Chemicals, Inc. | Solder precipitating composition |
| CN100455400C (zh) * | 2007-01-16 | 2009-01-28 | 大连理工大学 | 一种SnZn系无铅钎料用助焊剂及其制备方法 |
| WO2010008752A3 (en) * | 2008-06-23 | 2010-03-25 | Williams Advanced Materials, Inc. | Gold-tin-indium solder for processing compatibility with lead-free tin-based solder |
| CN115178910A (zh) * | 2017-11-08 | 2022-10-14 | 阿尔法装配解决方案公司 | 用于电子应用的具有成本效益的无铅焊料合金 |
| CN115178910B (zh) * | 2017-11-08 | 2024-04-16 | 阿尔法装配解决方案公司 | 用于电子应用的具有成本效益的无铅焊料合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4017088B2 (ja) | 2007-12-05 |
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