JP2000286542A - 半田付け方法及び半田付け基材 - Google Patents
半田付け方法及び半田付け基材Info
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- 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
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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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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％
【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）
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）
【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。
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。
【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。
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。
【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
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
【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
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
【００２５】［試験結果］試験の結果を表１に示す。
【００２６】
【表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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
Claims (2)
- 【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 - 【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
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11090483A JP2000286542A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 半田付け方法及び半田付け基材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11090483A JP2000286542A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 半田付け方法及び半田付け基材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000286542A true JP2000286542A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=13999817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11090483A Pending JP2000286542A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 半田付け方法及び半田付け基材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000286542A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002185130A (ja) * | 2000-12-11 | 2002-06-28 | Fujitsu Ltd | 電子回路装置及び電子部品 |
| US8016624B2 (en) * | 2005-09-22 | 2011-09-13 | Enplas Corporation | Electric contact and socket for electrical part |
| JP2012020331A (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Nihon Superior Co Ltd | 接合構造 |
| KR20190098165A (ko) * | 2016-12-23 | 2019-08-21 | 아토테크더치랜드게엠베하 | 접촉 패드 상에 솔더링 가능한 솔더 성막을 형성하는 방법 |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP11090483A patent/JP2000286542A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002185130A (ja) * | 2000-12-11 | 2002-06-28 | Fujitsu Ltd | 電子回路装置及び電子部品 |
| 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 (ja) * | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Nihon Superior Co Ltd | 接合構造 |
| KR20190098165A (ko) * | 2016-12-23 | 2019-08-21 | 아토테크더치랜드게엠베하 | 접촉 패드 상에 솔더링 가능한 솔더 성막을 형성하는 방법 |
| KR102346987B1 (ko) * | 2016-12-23 | 2022-01-03 | 아토테크더치랜드게엠베하 | 접촉 패드 상에 솔더링 가능한 솔더 성막을 형성하는 방법 |
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