JPH11791A - はんだ及び電子部品の実装方法 - Google Patents
はんだ及び電子部品の実装方法Info
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- JPH11791A JPH11791A JP16508397A JP16508397A JPH11791A JP H11791 A JPH11791 A JP H11791A JP 16508397 A JP16508397 A JP 16508397A JP 16508397 A JP16508397 A JP 16508397A JP H11791 A JPH11791 A JP H11791A
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Abstract
の耐熱疲労性をCu単独添加の場合に較べて一段と向上
させるたはんだ合金及びそのはんだ合金を用いた実装方
法を提供する。 【解決手段】Snが5.0〜95.0重量%、Cuが
0.1〜3.0重量%、Ptが0.05〜2.0重量
%、残部がPbからなる。この組成100重量部に対
し、PまたはBの少なくとも何れか一方を0.3重量部
以下添加することができる。
Description
IC等の電子部品を回路基板に実装するのに有用なもの
である。
機能化は、PHS、カ−ナビゲ−ションシステム、ビデ
オカメラ、ノ−トブックパソコン等のパ−ソナルユ−ス
において顕著であり、これに伴い電子部品の小型化、複
合化、高機能化、表面実装の高密度化が加速され、電子
回路板の発熱量の増加や使用条件の過酷化に対処するた
めに、電子部品のはんだ付け部の熱疲労に対する信頼性
の一層の向上が要求されている。電子部品のはんだ付け
には、Sn−Pb系はんだを使用することが多く、前述
した要求に対応するため、そのはんだ付け部の機械的強
度を増強させ、耐熱疲労性を向上させるために、Cuを
添加することが公知である。
は半導体パッケ−ジのリ−ドやランドには、防食のため
にNiをメッキすることがあり、この場合、そのメッキ
を無電解メッキで行うことがある。例えば、BGA(ボ
−ルグリッドアレイ)においては、はんだボ−ルを固着
するランドのNiメッキを無電解メッキで行って、ラン
ドの微小化、工数の低減、低コスト化を図ることが公知
である。しかしながら、無電解Niメッキ面を、上記C
uを添加したSn−Pb系はんだではんだ付けしても、
耐熱疲労性のさしたる向上を得ることができない。
意探究したところ、Ni膜の析出時、無電解Niメッキ
浴中の還元剤〔Na2H2PO2、KH2PO2、NaB
H4、(CH3)2NH・BH3〕のPやBが共析してその
析出Ni膜に含有され、熱履歴の経過中、接合界面にS
nの脆弱な燐化物や硼化物が生成される結果であること
が判明した。本発明の目的は、Sn−Pb系のはんだに
おいて、はんだ付け部の耐熱疲労性をCu単独添加の場
合に較べて一段と向上させることにある。
Snが5.0〜95.0重量%、Cuが0.1〜3.0
重量%、Ptが0.05〜2.0重量%、残部がPbか
らなることを特徴とする構成であり、100重量部に対
し、PまたはBの少なくとも何れか一方を0.3重量部
以下添加することができる。本発明に係る電子部品の実
装方法は、無電解Niメッキ面を有する電子部品、特に
シリコンチップと該電子部品を実装する基板とを上記は
んだにより接続することを特徴とする構成である。
系をベ−スとした理由は、耐熱性の低い半導体部品の実
装にも使用できるようにすることにある。本発明に係る
はんだにおいては、被接合面が無電解Niメッキ面であ
っても、すなわち、析出金属膜中に無電解Niメッキ浴
中の還元剤成分であるPやBが共析していても、好適に
はんだ付けできる。本発明に係るはんだにおいて、Sn
を5〜95重量%とした理由は、被接合面に対する濡れ
性及び広がり性を確保するためである。Cuを添加する
理由は、後述するPtとの相乗作用で、はんだの機械的
強度を増強させ、耐熱疲労性を向上させると共に当該C
uの接合界面近傍への移行によりSnと金属間化合物を
形成させ、Snの燐化物や硼化物の生成を抑えて接合強
度の低下を抑制するためである。Cuの添加量を0.1
重量%〜3.0重量%とする理由は、0.1重量%未満
では、これらの向上・抑制効果を満足に達成し難く、
3.0重量%を越えると、液相線温度が高くなり(25
0℃以上)、半導体部品の安全なはんだ付けが難しくな
り、またSnとの金属間化合物量の過剰化のために、接
合界面の機械的強度の低下が招来されるからである。P
tを添加する理由は、上記Cuとの相乗作用で、はんだ
の機械的強度を増強させ、耐熱疲労性を向上させると共
に当該Ptの接合界面近傍への移行により燐化物や硼化
物をSnよりも優先的に生成させ、Snの燐化物や硼化
物の生成を抑えて接合強度の低下を抑制するためであ
る。Ptの添加量を0.05重量%〜2.0重量%とす
る理由は、0.05重量%未満では、機械的強度の増
強、耐熱疲労性の向上がCu単独添加の場合に較べ実質
的に優位差がなくなり、またPtの燐化物や硼化物の生
成が僅少となって接合強度の低下阻止を満足に達成し難
く、2.0重量%を越えると、コストが高くなり過ぎ、
また液相線温度が高くなって(250℃以上)、半導体
部品の安全なはんだ付けが難しくなり、また、流動性も
低下するからである。
を添加する理由は、PやBを含有する無電解Niメッキ
膜との接合前に、はんだ中に予めSnの燐化物や硼化物
を生成させておき、はんだ付け時やその後の熱履歴の経
過中に、無電解Niメッキ膜に含有されているPやBと
の化合物が接合界面に生成するのを抑制し、接合強度の
低下を抑制することにある。PまたはBの添加量を0.
3重量部以下とする理由は、0.3重量部を越えると高
価になるばかりか、はんだの脆弱化が招来されるからで
ある。
用効果を実質的に維持できる範囲内であれば、不純物を
含んだ状態で使用することができる。而して、JIS
Z 3282−1986−表3に規定されているA級の
化学成分に従い、Znを0.003重量%以下、Feを
0.03重量%以下、Alを0.005重量%以下、A
sを0.03重量%以下、Cdを0.005重量%以下
の範囲で含有することが許容される。
iメッキしたBGAやCSP(チップサイズパツケ−
ジ)等におけるランドでのはんだバンプの形成に使用す
るはんだボ−ル、シリコンチップ等の電子部品をフロ−
はんだ付け法によって回路基板に実装する場合に使用す
るはんだ浴、電子部品をリフロ−はんだ付け法によって
回路基板に実装する場合に使用するクリ−ムはんだのは
んだ粉末の外、棒状はんだ、線状はんだ、リボン状はん
だ、プリフォ−ム状はんだ、やに入りはんだとしても使
用できる。
おいては、本発明に係るはんだのボ−ル(通常1000
〜500μmの直径)を、BGAの無電解Niメッキラ
ンド(直径は上記のボ−ル直径よりもやや小)にフラッ
クスと共に搭載し、リフロ−によりはんだボ−ルを溶融
してバンプに形成することができる。このようにして、
バンプを形成したBGAを実装するには、回路基板にフ
ラックスまたはソルダ−ペ−ストを印刷し、BGAのバ
ンプをこの印刷フラックス或いは印刷ソルダ−ペ−スト
に仮固定し、リフロ−によりバンプを溶融させ、次いで
冷却してはんだを凝固させ、これにて実装を終了する。
本発明に係るはんだを使用する無電解Ni接合面は、本
発明の効果を実質的に維持できる範囲内であれば、はん
だの濡れ性を良くするために、その表面にSnやPdや
Au等をメッキすることもできる。
外径700μm、ランド個数15×15)のランドに無
電解Niメッキを施したものを、被接合面とした。はん
だには、Sn5重量%、Cu0.5重量%、Pt0.2
重量%、残部Pbを使用し、このはんだで直径800μ
mのはんだボ−ルを調製し、このはんだボ−ルを上記B
GAの無電解Niメッキランドにフラックスで付着さ
せ、不活性雰囲気中、液相線温度+50℃の温度でリフ
ロ−によりバンプを形成した。このバンプ形成BGAを
不活性雰囲気中、液相線温度+50℃の温度でリフロ−
により回路基板に接合した。この試料を150℃×10
0時間でエ−ジングし、プッシュプルゲ−ジを用い引張
り速度約1mm/sec、試験温度25℃で引張り試験を
行ったところ、初期引張り強度及びエ−ジング後引張り
強度は表1の通りであった。また、エ−ジング後での引
張り破断は、はんだ合金内部からの破断であった。
す組成のものを使用した以外、実施例1に同じとした。
実施例1と同様の条件でエ−ジングし、引張り試験を行
ったところ、初期引張り強度及びエ−ジング後引張り強
度は表1の通りであった。また、エ−ジング後での引張
り破断は、何れの実施例ともはんだ合金内部からの破断
であった。なお、Sn−Pb系はんだの電解Niメッキ
面に対する接合部のエ−ジング引張り破断ははんだ合金
内部からの破断であり、上記各実施例の破断はエ−ジン
グ後での引張り破断は、この破断状態に一致している。
す組成のものを使用した以外、実施例1に同じとした。
実施例1と同様の条件でエ−ジングし、引張り試験を行
ったところ、初期引張り強度及びエ−ジング後引張り強
度は表1の通りであった。また、エ−ジング後での引張
り破断は、比較例4においては、はんだ合金内部からの
破断であったが、他は全て接合界面からの破断であっ
た。
ら、CuまたはPt単独添加でも初期引張り強度を増加
できるが、この単独添加では、エ−ジング後での引張り
強度保持率がたかだか60%であって、耐熱疲労特性が
不充分であるのに対し、CuとPtの両方を添加してい
る本発明に係るはんだでは、初期引張り強度の増加及び
エ−ジング後での引張り強度保持率90%もの充分な耐
熱疲労特性を保証できる。かかる優れた耐熱疲労特性
と、破断状態も対電解Ni接合時と同様にはんだ内部か
ら発生することから、はんだ付け界面に脆いSnの燐化
物や硼化物が生成するのを防止できることが明らかであ
る。従って、本発明に係るはんだを使用して電子部品を
実装すれば、電子部品を無電解Niメッキ面にはんだ付
けしても、充分な接合信頼性、安定性を保証できる。
Claims (6)
- 【請求項1】Snが5.0〜95.0重量%、Cuが
0.1〜3.0重量%、Ptが0.05〜2.0重量
%、残部がPbからなることを特徴とするはんだ。 - 【請求項2】Snが5.0〜95.0重量%、Cuが
0.1〜3.0重量%、Ptが0.05〜2.0重量
%、残部がPbからなる組成100重量部にPまたはB
の少なくとも何れか一方が0.3重量部以下添加されて
いることを特徴とするはんだ。 - 【請求項3】無電解Niメッキ面のはんだ付けに使用す
る請求項1または2記載のはんだ。 - 【請求項4】無電解Niメッキ面を有する電子部品と該
電子部品を実装する基板とを請求項1記載のはんだによ
り接続することを特徴とする電子部品の実装方法。 - 【請求項5】無電解Niメッキ面を有する電子部品と該
電子部品を実装する基板とを請求項1記載のはんだによ
り接続することを特徴とする電子部品の実装方法。 - 【請求項6】電子部品がシリコンチップである請求項4
または5記載の電子部品の実装方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16508397A JP3719624B2 (ja) | 1997-06-07 | 1997-06-07 | 電子部品実装用はんだ及び電子部品の実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16508397A JP3719624B2 (ja) | 1997-06-07 | 1997-06-07 | 電子部品実装用はんだ及び電子部品の実装方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11791A true JPH11791A (ja) | 1999-01-06 |
JP3719624B2 JP3719624B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=15805560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16508397A Expired - Fee Related JP3719624B2 (ja) | 1997-06-07 | 1997-06-07 | 電子部品実装用はんだ及び電子部品の実装方法 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3719624B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1391261A1 (en) * | 2002-08-22 | 2004-02-25 | Delphi Technologies, Inc. | Lead-based solder alloys containing copper |
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JP2009028746A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Nippon Steel Materials Co Ltd | ハンダ合金、ハンダボール及びハンダバンプを有する電子部材 |
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US8887980B2 (en) | 2005-06-10 | 2014-11-18 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Method of soldering portions plated by electroless Ni plating |
-
1997
- 1997-06-07 JP JP16508397A patent/JP3719624B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2009028746A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Nippon Steel Materials Co Ltd | ハンダ合金、ハンダボール及びハンダバンプを有する電子部材 |
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