JP2000286542A - Soldering method and soldering substrate - Google Patents

Soldering method and soldering substrate

Info

Publication number
JP2000286542A
JP2000286542A JP11090483A JP9048399A JP2000286542A JP 2000286542 A JP2000286542 A JP 2000286542A JP 11090483 A JP11090483 A JP 11090483A JP 9048399 A JP9048399 A JP 9048399A JP 2000286542 A JP2000286542 A JP 2000286542A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
copper
soldering
tin
base material
solder
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
Application number
JP11090483A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takaaki Anada
隆昭 穴田
Yoji Imamura
陽司 今村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harima Chemicals Inc
Original Assignee
Harima Chemicals Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harima Chemicals Inc filed Critical Harima Chemicals Inc
Priority to JP11090483A priority Critical patent/JP2000286542A/en
Publication of JP2000286542A publication Critical patent/JP2000286542A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 銅を主成分とする素地の表面にニッケル
皮膜層を形成し、当該ニッケル皮膜層の表面に、金、
銀、パラジウム又は錫の薄層を形成して半田付け基材と
し、錫−亜鉛系半田で前記半田付け基材を半田付けす
る。 【効果】 銅を主体とする基材に対して錫−亜鉛系半田
を良好に接合することができると共に、接合後に高温雰
囲気下に放置した状態において、銅の拡散を抑制して銅
−亜鉛化合物層の成長を阻止し、銅と化合物層との強度
差に基づく亀裂の発生などを防止することができる。
(57) [Summary] A nickel film layer is formed on a surface of a base material mainly composed of copper, and gold,
A thin layer of silver, palladium or tin is formed as a soldering base material, and the soldering base material is soldered with tin-zinc solder. [Effect] A tin-zinc solder can be satisfactorily bonded to a base material mainly composed of copper, and the copper-zinc compound can be suppressed by suppressing the diffusion of copper when left in a high-temperature atmosphere after the bonding. The growth of the layer can be prevented, and the occurrence of cracks and the like based on the difference in strength between copper and the compound layer can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品をプリン
ト配線基板上に、錫−亜鉛系半田で半田付けするための
方法及び、当該半田付けのための電子部品及びプリント
配線基盤における半田付け基材に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for soldering an electronic component on a printed circuit board with a tin-zinc solder, and an electronic component for the soldering and a soldering base in the printed circuit board. It is about materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、各種の電子機器の製造において、
電子部品をプリント配線基板上に半田付けすることが広
く行われている。そしてその半田付けにおいては、錫−
鉛系半田が広く使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the production of various electronic devices,
2. Description of the Related Art Soldering electronic components on printed wiring boards is widely performed. And in the soldering, tin-
Lead-based solder is widely used.

【0003】錫−鉛系半田は、銅との接合性に優れてお
り、また経時的な接合状態の変化も少なく、極めて安定
性に優れたものとして評価されているが、その反面そこ
に含まれる鉛が人体に悪影響を及ぼし、また環境への悪
影響も懸念されており、無鉛半田の採用が求められてい
る。そして無鉛半田としては、融点やコストの点から錫
−亜鉛系半田が最も有望視されている。
[0003] Tin-lead-based solder has excellent bonding properties with copper, has little change in the bonding state over time, and is evaluated as having extremely excellent stability. There is a concern that lead may have an adverse effect on the human body and an adverse effect on the environment, and the use of lead-free solder is required. As a lead-free solder, a tin-zinc solder is considered to be most promising in terms of melting point and cost.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】錫−亜鉛系半田は、錫
を主成分として亜鉛を添加したものであり、金属特性や
操作性の点では従来の錫−鉛系半田と同等であるが、高
温下において接合部で亀裂が入り、接合不良を生じる恐
れがある。
The tin-zinc solder contains tin as a main component and zinc added, and is similar to the conventional tin-lead solder in terms of metal properties and operability. At high temperatures, cracks may form in the joints, resulting in poor joints.

【0005】すなわち、基材の銅の表面に錫−亜鉛系半
田が接合したとき、その境界に銅と亜鉛との化合物層が
形成され、その化合物層が高温下において著しく成長
し、当該化合物層と銅との間に強度差が生じ、衝撃によ
ってその化合物層と銅との界面に沿って亀裂が生じるの
である。
[0005] That is, when a tin-zinc solder is bonded to the surface of copper of a base material, a compound layer of copper and zinc is formed at the boundary, and the compound layer grows remarkably at a high temperature, and the compound layer grows. A difference in strength occurs between copper and copper, and the impact causes cracks along the interface between the compound layer and copper.

【0006】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、高温下における化合物層の過度の成長を阻止
し、接合部において亀裂が入り、接合不良が生じるのを
防止することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to prevent excessive growth of a compound layer at a high temperature and to prevent a crack from being formed in a joint portion and to prevent a joint failure. Things.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】而して本発明の半田付け
方法は、銅を主成分とする素地の表面にニッケル皮膜層
を形成し、当該ニッケル皮膜層の表面に、金、銀、パラ
ジウム又は錫の薄層を形成して半田付け基材とし、錫−
亜鉛系半田で前記半田付け基材を半田付けすることを特
徴とするものである。
According to the soldering method of the present invention, a nickel film layer is formed on the surface of a base material mainly composed of copper, and gold, silver, and palladium are formed on the surface of the nickel film layer. Alternatively, a thin layer of tin is formed and used as a soldering base material.
The present invention is characterized in that the soldering base material is soldered with a zinc-based solder.

【0008】また本発明の半田付け基材は、銅を主成分
とする素地の表面にニッケル皮膜層を形成し、当該ニッ
ケル皮膜層の表面に、金、銀、パラジウム又は錫の薄層
を形成したことを特徴とするものである。
In the soldering substrate of the present invention, a nickel coating layer is formed on the surface of a base material mainly composed of copper, and a thin layer of gold, silver, palladium or tin is formed on the surface of the nickel coating layer. It is characterized by having done.

【0009】本発明は、半田付けに供される基材が、銅
を主成分とする素地の表面にニッケル皮膜層を形成し、
当該ニッケル皮膜層の表面に、金、銀、パラジウム又は
錫の薄層を形成した点に特徴を有する。
According to the present invention, a base material to be subjected to soldering forms a nickel film layer on a surface of a base material mainly composed of copper,
It is characterized in that a thin layer of gold, silver, palladium or tin is formed on the surface of the nickel coating layer.

【0010】基材の素地は銅を主成分とするものであっ
て、その表面にニッケル皮膜層が形成されている。当該
ニッケル皮膜層はメッキにより形成することができ、そ
の厚みは1〜10μmが適当である。ニッケル皮膜層の
厚みが1μm未満では銅の拡散を抑制することができ
ず、また10μmを超えるとニッケル皮膜層が銅と半田
との接合の障害となる。
The base material is mainly composed of copper, and has a nickel film layer formed on the surface thereof. The nickel coating layer can be formed by plating, and its thickness is suitably 1 to 10 μm. If the thickness of the nickel coating layer is less than 1 μm, the diffusion of copper cannot be suppressed, and if it exceeds 10 μm, the nickel coating layer will hinder the joining between the copper and the solder.

【0011】また薄層は金、銀、パラジウム又は錫より
なり、それらを単独で又は複数の素材を重ねて形成する
ことができる。薄層の厚みは、0.01〜0.5μm程
度が適当である。薄層が薄過ぎると接合が不十分とな
り、0.5μmを超えてもそれ以上効果が向上すること
はない。
The thin layer is made of gold, silver, palladium or tin, and can be formed singly or by stacking a plurality of materials. The thickness of the thin layer is suitably about 0.01 to 0.5 μm. If the thin layer is too thin, the bonding will be insufficient, and if it exceeds 0.5 μm, the effect will not be further improved.

【0012】そしてこの基材に対して半田付けする。本
発明における半田付けに供する半田は、錫−亜鉛系半田
が使用される。錫−亜鉛系半田は、錫約91%と亜鉛約
9%との共晶合金を使用することができ、またこれを基
礎として他の金属を添加したものとすることもできる。
Then, the base material is soldered. In the present invention, a tin-zinc-based solder is used as the solder for soldering. As the tin-zinc solder, a eutectic alloy of about 91% tin and about 9% zinc can be used, and based on this, other metals can be added.

【0013】また半田付けの方法は、従来電子部品をプ
リント基板に半田付けするに際して行われている方法を
そのまま採用することができる。例えばプリント基板に
ソルダペーストを印刷し、その上に電子部品を搭載し、
リフローして半田付けすることができる。
The method of soldering can be the same as the method conventionally used for soldering electronic components to a printed circuit board. For example, printing solder paste on a printed circuit board, mounting electronic components on it,
It can be reflowed and soldered.

【0014】[0014]

【作用】本発明においては、銅を主成分とする素地の表
面にニッケル皮膜層が形成されているので、その基材の
上に半田が付着することにより、銅がニッケル皮膜層中
を拡散して半田中の亜鉛と化合物を形成して接合する。
従って基材と半田との接合は確実に行われる。
In the present invention, since a nickel film layer is formed on the surface of a base material containing copper as a main component, copper is diffused in the nickel film layer by the solder adhering to the base material. To form a compound with zinc in the solder.
Therefore, the connection between the base material and the solder is reliably performed.

【0015】そしてこのようにして接合された後高温雰
囲気に放置すると、銅素地に直接錫−亜鉛系半田を接合
した場合には、前述のように銅が化合物層に拡散して化
合物層が成長し、銅素地と化合物層との間に強度差を生
じるのであるが、本発明によれば、ニッケル皮膜層が障
壁となって銅の拡散を抑制し、化合物層が過度に成長す
るのを防止するのである。
When the tin-zinc solder is directly bonded to the copper base, the copper diffuses into the compound layer and the compound layer grows as described above, when left in a high-temperature atmosphere after the bonding. However, according to the present invention, the nickel coating layer acts as a barrier to suppress copper diffusion and prevent the compound layer from growing excessively. You do it.

【0016】また銅素地の表面にニッケル皮膜層を形成
しただけでは、化合物層の成長を抑制する作用はあるも
のの、錫−亜鉛系半田のニッケルに対する濡れ性が十分
ではないため、初期の強度が十分に確保できない。
Although the formation of the nickel coating layer on the surface of the copper substrate alone has the effect of suppressing the growth of the compound layer, the tin-zinc-based solder has insufficient wettability with respect to nickel. We cannot secure enough.

【0017】そこで本発明においては、ニッケル皮膜層
の表面に金、銀、パラジウム又は錫の薄層を形成してい
るので、基材表面に対する半田の濡れ性が改善され、良
好に半田付けされると共に初期強度が向上する。
Therefore, in the present invention, since a thin layer of gold, silver, palladium or tin is formed on the surface of the nickel film layer, the wettability of the solder to the surface of the base material is improved and the soldering is excellent. At the same time, the initial strength is improved.

【0018】[0018]

【発明の効果】従って本発明によれば、銅を主体とする
基材に対して錫−亜鉛系半田を良好に接合することがで
きると共に、接合後に高温雰囲気下に放置した状態にお
いて、銅の拡散を抑制して銅−亜鉛化合物層の成長を阻
止し、銅と化合物層との強度差に基づく亀裂の発生など
を防止することができる。
Thus, according to the present invention, a tin-zinc solder can be satisfactorily bonded to a base material mainly composed of copper. The diffusion can be suppressed to prevent the growth of the copper-zinc compound layer, thereby preventing the occurrence of cracks and the like based on the difference in strength between copper and the compound layer.

【0019】[0019]

【実施例】 [ソルダペーストの調製] 半田組成 :錫91%−亜鉛9%合金 半田粒子粒径 :20〜40μm フラックス :RAタイプ(塩素含有量0.2%) ソルダペースト組成:半田粉末88重量%−フラックス12重量%EXAMPLES [Preparation of solder paste] Solder composition: 91% tin-9% zinc alloy Solder particle size: 20-40 μm Flux: RA type (chlorine content 0.2%) Solder paste composition: 88 weight of solder powder %-Flux 12% by weight

【0020】[基板試験片] 銅板(0.3mm) 銅板(0.3mm)にニッケルメッキ(5μm) 銅板(0.3mm)にニッケルメッキ(5μm)を施し、
その表面に金メッキ(0.1μm) 銅板(0.3mm)にニッケルメッキ(5μm)を施し、
その表面にパラジウムメッキ(0.1μm)を施し、さ
らにその表面に金メッキ(0.03μm) 銅板(0.3mm)にニッケルメッキ(5μm)を施し、
その表面に錫メッキ(0.2μm) 銅板(0.3mm)にニッケルメッキ(5μm)を施し、
その表面に銀メッキ(0.1μm)
[Substrate test piece] Copper plate (0.3 mm) Nickel plating (5 μm) on copper plate (0.3 mm) Nickel plating (5 μm) on copper plate (0.3 mm)
Gold plating (0.1μm) on its surface Nickel plating (5μm) on copper plate (0.3mm)
Palladium plating (0.1 μm) on the surface, gold plating (0.03 μm) on the surface, nickel plating (5 μm) on a copper plate (0.3 mm),
The surface is tin-plated (0.2μm) Copper plate (0.3mm) is nickel-plated (5μm)
Silver plating on its surface (0.1μm)

【0021】[試験片の接合]各基板試験片から、50
mm×30mmの試験片Aと、50mm×5mmの試験片Bとを
採取し、試験片Aの中央部の5mm×5mmの範囲に厚さ2
00μmのソルダペーストを印刷し、そこに試験片Bの
端部の5mm×5mmの範囲を重ね、230℃に加熱してソ
ルダペーストを熔融し、試験片A,Bを接合した。
[Joining of test pieces] From each board test piece, 50
A test piece A having a size of 30 mm × 30 mm and a test piece B having a size of 50 mm × 5 mm were collected, and a thickness of
A solder paste of 00 μm was printed, a 5 mm × 5 mm area at the end of the test piece B was superimposed thereon, and the solder paste was melted by heating to 230 ° C., and the test pieces A and B were joined.

【0022】[試験条件]上記により接合した試験片
を、150℃で500時間放置し、その前後における接
合強度及び、化合物層の成長の状態を測定した。
[Test Conditions] The test pieces bonded as described above were left at 150 ° C. for 500 hours, and the bonding strength before and after the test pieces and the state of growth of the compound layer were measured.

【0023】[接合強度]試験片Aを固定し、試験片B
を20mm/secの速度で垂直方向に引き上げ、接合部が破
断したときの荷重を測定して接合強度とした。試験片は
10個作成し、それらの測定結果の平均値を求めて評価
した。 ◎:接合強度 5kg以上 ○:接合強度 3〜5kg △:接合強度 1〜3kg ×:接合強度 1kg以下
[Joining strength] Test piece A was fixed and test piece B
Was vertically pulled up at a speed of 20 mm / sec, and the load at the time when the joint was broken was measured to determine the joint strength. Ten test pieces were prepared, and the average of the measurement results was obtained and evaluated. ◎: Joint strength 5 kg or more ○: Joint strength 3-5 kg △: Joint strength 1-3 kg ×: Joint strength 1 kg or less

【0024】[化合物層の成長]接合部の界面の銅と亜
鉛との化合物層をEPMA分析により測定し、初期及び
加熱後の平均化合物層の厚みを計測し、初期の化合物層
と加熱後の化合物層との厚みの差を算出して評価した。 ○:化合物層の成長 3μm以下 △:化合物層の成長 3〜5μm ×:化合物層の成長 5μm以上
[Growth of Compound Layer] The compound layer of copper and zinc at the interface of the joint was measured by EPMA analysis, the average compound layer thickness at the initial stage and after heating was measured, and the initial compound layer and the thickness after heating were measured. The difference in thickness from the compound layer was calculated and evaluated. :: growth of compound layer 3 μm or less △: growth of compound layer 3 to 5 μm ×: growth of compound layer 5 μm or more

【0025】[試験結果]試験の結果を表1に示す。[Test Results] The results of the tests are shown in Table 1.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】[評価]以上の結果から、銅素材にニッケ
ル皮膜層を形成することにより、接合部における化合物
層の成長が抑制され、経時的な接合強度の低下が生じな
くなっていることが理解できる。
[Evaluation] From the above results, it can be understood that the formation of the nickel coating layer on the copper material suppresses the growth of the compound layer at the bonding portion, and the bonding strength does not decrease with time. .

【0028】しかしながら銅素材にニッケル皮膜層のみ
を形成したにおいては、ニッケル皮膜層が半田の濡れ
性を疎外するために初期強度が低く、使用に耐えるもの
ではなかったが、そのニッケル皮膜層の表面にさらに薄
層を形成することにより、半田の濡れ性が改善され、初
期強度が向上している。
However, when only a nickel coating layer was formed on a copper material, the nickel coating layer had poor initial wettability due to elimination of solder wettability, and was not usable. By further forming a thin layer, the wettability of the solder is improved and the initial strength is improved.

【0029】特にのパラジウムと金との薄層を形成し
たもの及び、の錫の薄層を形成したものは、初期強度
が極めて良好であり、経時的にもその初期強度を維持し
ており、極めて良好な結果が得られている。
In particular, those formed with a thin layer of palladium and gold and those formed with a thin layer of tin have extremely good initial strength and maintain the initial strength over time. Very good results have been obtained.

【0030】また銀の薄層を形成したの例では、及
びの例のような著しい改善は見られないものの、初期
強度においては銅に直接半田付けしたと同程度の接合
強度を示しており、且つその接合強度が経時的にも維持
されているのであって、十分に良好である。
Further, in the case of forming the thin layer of silver, although the remarkable improvement is not seen as in the case of (1) and (2), the initial strength shows the same bonding strength as that of direct soldering to copper. In addition, since the bonding strength is maintained over time, it is sufficiently good.

【0031】金の薄層を形成したの例では、接合部に
多数のボイドが見られ、これが原因となって接合強度の
低下が見られるが、ニッケル皮膜層のみよりなるに比
べると接合強度は改善されている。
In the example in which the thin layer of gold is formed, a large number of voids are observed at the joint, and the joining strength is reduced due to this. However, the joining strength is lower than that of the case of only the nickel film layer. Has been improved.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 銅を主成分とする素地の表面にニッケル
皮膜層を形成し、当該ニッケル皮膜層の表面に、金、
銀、パラジウム又は錫の薄層を形成して半田付け基材と
し、錫−亜鉛系半田で前記半田付け基材を半田付けする
ことを特徴とする、半田付け方法
1. A nickel coating layer is formed on a surface of a base material containing copper as a main component, and gold,
A soldering method, comprising forming a thin layer of silver, palladium or tin as a soldering base material, and soldering the soldering base material with tin-zinc solder.
【請求項2】 銅を主成分とする素地の表面にニッケル
皮膜層を形成し、当該ニッケル皮膜層の表面に、金、
銀、パラジウム又は錫の薄層を形成したことを特徴とす
る、半田付け基材
2. A nickel film layer is formed on a surface of a base material containing copper as a main component, and gold,
Solder base material characterized by forming a thin layer of silver, palladium or tin
JP11090483A 1999-03-31 1999-03-31 Soldering method and soldering substrate Pending JP2000286542A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11090483A JP2000286542A (en) 1999-03-31 1999-03-31 Soldering method and soldering substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11090483A JP2000286542A (en) 1999-03-31 1999-03-31 Soldering method and soldering substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000286542A true JP2000286542A (en) 2000-10-13

Family

ID=13999817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11090483A Pending JP2000286542A (en) 1999-03-31 1999-03-31 Soldering method and soldering substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000286542A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185130A (en) * 2000-12-11 2002-06-28 Fujitsu Ltd Electronic circuit devices and electronic components
US8016624B2 (en) * 2005-09-22 2011-09-13 Enplas Corporation Electric contact and socket for electrical part
JP2012020331A (en) * 2010-07-16 2012-02-02 Nihon Superior Co Ltd Joining structure
KR20190098165A (en) * 2016-12-23 2019-08-21 아토테크더치랜드게엠베하 How to Form Solderable Solder Deposition on Contact Pads

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185130A (en) * 2000-12-11 2002-06-28 Fujitsu Ltd Electronic circuit devices and electronic components
US8016624B2 (en) * 2005-09-22 2011-09-13 Enplas Corporation Electric contact and socket for electrical part
USRE45924E1 (en) * 2005-09-22 2016-03-15 Enplas Corporation Electric contact and socket for electrical part
JP2012020331A (en) * 2010-07-16 2012-02-02 Nihon Superior Co Ltd Joining structure
KR20190098165A (en) * 2016-12-23 2019-08-21 아토테크더치랜드게엠베하 How to Form Solderable Solder Deposition on Contact Pads
KR102346987B1 (en) * 2016-12-23 2022-01-03 아토테크더치랜드게엠베하 Method of Forming Solderable Solder Deposition on Contact Pads

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8388724B2 (en) Solder paste
EP1275463B1 (en) Pb-free solder-connected electronic device
JP5278616B2 (en) Bi-Sn high temperature solder alloy
JP3575311B2 (en) Pb-free solder and soldering article
JPWO2006075459A1 (en) Solder paste and electronic device
WO1997000753A1 (en) Solder, and soldered electronic component and electronic circuit board
WO2012086745A1 (en) Bonding method, bonding structure, electronic device, manufacturing method for electronic device, and electronic component
WO2013132954A1 (en) Bonding method, bond structure, and manufacturing method for same
JP3684811B2 (en) Solder and soldered articles
WO2013132942A1 (en) Bonding method, bond structure, and manufacturing method for same
TW201915186A (en) Lead-free solder alloy, electronic circuit substrate and electronic control device capable of not only suppressing cracks generated at solder joints but also suppressing cracks generated at electrodes of chip resistors
JP2003230980A (en) Electronic member having lead-free solder alloy, solder ball and solder bump
JP3878978B2 (en) Lead-free solder and lead-free fittings
JP5958811B2 (en) Solder material and mounting structure using the same
JPH1041621A (en) Tin-bismuth solder joining method
JP4811403B2 (en) Soldering method for electroless Ni plating part
WO2016114028A1 (en) Conductive material, connection method using same, and connection structure
JP2000286542A (en) Soldering method and soldering substrate
JP3833829B2 (en) Solder alloy and electronic component mounting method
CN1168571C (en) Lead-Free Solder Alloys
JP5231727B2 (en) Joining method
JP2004122223A (en) Electronic component and manufacturing method
JP2008221330A (en) Solder alloy
JP3254901B2 (en) Solder alloy
JP4071049B2 (en) Lead-free solder paste