JPH0312992A - 電気的接合部 - Google Patents
電気的接合部Info
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- JPH0312992A JPH0312992A JP1146700A JP14670089A JPH0312992A JP H0312992 A JPH0312992 A JP H0312992A JP 1146700 A JP1146700 A JP 1146700A JP 14670089 A JP14670089 A JP 14670089A JP H0312992 A JPH0312992 A JP H0312992A
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- H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
- H05K1/182—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in printed circuit boards [PCB], e.g. insert-mounted components [IMC]
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- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
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- Wire Bonding (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は、絶縁体上に設けられた電極とチップ部品また
はヘアチップとの電気的接合に関し、特に生産性および
信頼性に優れた電気的接合部に関するものである。
はヘアチップとの電気的接合に関し、特に生産性および
信頼性に優れた電気的接合部に関するものである。
従来、プリント基板等にチップ部品を実装する場合、実
装厚みを薄くするためにモールトパッケジされた部品を
部品挿入用の孔に埋め込・ろチップ部品のリードとプリ
ント基板の電極を４Ｊんだリフロー法により接続してい
た。この方法によりチップ部品の実装上の厚みがプリン
１〜Ｗ仮により一部相殺され、通常の表面実装法に比べ
薄くできるメリットがあった。しかしながらリー ドが
あるためにこの分が出っばりとして残り、より薄い実装
形態を得るには限界があった。
装厚みを薄くするためにモールトパッケジされた部品を
部品挿入用の孔に埋め込・ろチップ部品のリードとプリ
ント基板の電極を４Ｊんだリフロー法により接続してい
た。この方法によりチップ部品の実装上の厚みがプリン
１〜Ｗ仮により一部相殺され、通常の表面実装法に比べ
薄くできるメリットがあった。しかしながらリー ドが
あるためにこの分が出っばりとして残り、より薄い実装
形態を得るには限界があった。
そこで、外部接続用の電極を表面に設け、リドをなくし
たヘアチップ部品をプリン１へ基板に埋め込み、ペアチ
ップとプリント基板上の電極を同一平面に保ちはんだリ
フロー法によって接続することによりリード部の厚みに
よる出っばりが抑えられ、薄く実装することができる。
たヘアチップ部品をプリン１へ基板に埋め込み、ペアチ
ップとプリント基板上の電極を同一平面に保ちはんだリ
フロー法によって接続することによりリード部の厚みに
よる出っばりが抑えられ、薄く実装することができる。
しかしながら、この方法の場合、ペアチップとプリント
基板上の電極の間にギャップがあるために、通常の共晶
系はんだペーストを使用する場合、ギャップを充分小さ
くせざるを得す、ヘアチップの挿入に高い位置精度が要
求され、しかも接続したものの再リフローに対する信頼
性は低い。はんだの代わりに導電性接着剤を用いる方法
もあるが、接触抵抗、信頼性、更にコストの点で一般に
はんだより劣り適用できる範囲は限定されていた。
基板上の電極の間にギャップがあるために、通常の共晶
系はんだペーストを使用する場合、ギャップを充分小さ
くせざるを得す、ヘアチップの挿入に高い位置精度が要
求され、しかも接続したものの再リフローに対する信頼
性は低い。はんだの代わりに導電性接着剤を用いる方法
もあるが、接触抵抗、信頼性、更にコストの点で一般に
はんだより劣り適用できる範囲は限定されていた。
従来のヘアチップ実装法では製造条件にシビアな管理が
要求され、再リフローに対する信頼性に劣り、また接触
抵抗、コストなどの点から適用分野に制限を受けていた
。
要求され、再リフローに対する信頼性に劣り、また接触
抵抗、コストなどの点から適用分野に制限を受けていた
。
本発明の目的は、このような従来の諸欠点を解消し、特
にヘアチップの高い位置精度を必要とせず、接触抵抗、
コストが通常のはんだと同等以上の性能をもち、薄くか
つ再リフローに対する信頼性の高い実装形態を実現する
電気的接合部を提供することにある。
にヘアチップの高い位置精度を必要とせず、接触抵抗、
コストが通常のはんだと同等以上の性能をもち、薄くか
つ再リフローに対する信頼性の高い実装形態を実現する
電気的接合部を提供することにある。
更に、本発明を通常の表面実装法に適用すればはんだ量
のバラツキによる第７図、第８図のようなチップ立もが
少なくなり、製造条件の管理が容易になり、また接合部
の再リフロー後の信頬性向上が達成されることを見出し
１本発明を完成した。
のバラツキによる第７図、第８図のようなチップ立もが
少なくなり、製造条件の管理が容易になり、また接合部
の再リフロー後の信頬性向上が達成されることを見出し
１本発明を完成した。
〔課題を解決するだめの手段］
本発明は、絶縁体上に設りられた複数の電極とチップ部
品上に設けられた複数の電極が独立に電気的に接続され
た電気的接合部において、前記電極間が異なる固相線温
度と液相線温度をもつ組成のはんだで接続されているこ
とを特徴とする電気的接合部である。
品上に設けられた複数の電極が独立に電気的に接続され
た電気的接合部において、前記電極間が異なる固相線温
度と液相線温度をもつ組成のはんだで接続されているこ
とを特徴とする電気的接合部である。
本発明に適用されるチップ部品とは、ポール素子、トラ
ンジスター、ＩＣなどの能動素子や抵抗、コンデンサ、
インダクタなどの受動素子から成り、その外観は外部接
続用の電極を設けたヘアチップ形態や主要構成素子をモ
ールド材などでパッケジ化し外部接続用のリード線を設
置ノだ形態などがある。このうち、本発明が特に威力を
発揮するのは前者のペアチップ形態であり、その電極は
、はんだ付は性の良い材料で構成されており、チップの
表面に平面あるいは曲面的に形成されている。
ンジスター、ＩＣなどの能動素子や抵抗、コンデンサ、
インダクタなどの受動素子から成り、その外観は外部接
続用の電極を設けたヘアチップ形態や主要構成素子をモ
ールド材などでパッケジ化し外部接続用のリード線を設
置ノだ形態などがある。このうち、本発明が特に威力を
発揮するのは前者のペアチップ形態であり、その電極は
、はんだ付は性の良い材料で構成されており、チップの
表面に平面あるいは曲面的に形成されている。
チップ部品を接続する相手側の電極は、チップ部品の周
囲の同一平面あるいは段差を持った位置やチップ部品と
向かい合う位置に形成されており、かつ樹脂やセラミッ
クを含み絶縁体上に形成されている。
囲の同一平面あるいは段差を持った位置やチップ部品と
向かい合う位置に形成されており、かつ樹脂やセラミッ
クを含み絶縁体上に形成されている。
接続するはんだ材料は、はんだ中に高融点金属粒を含む
ものあるいは接続部全体のはんだが非共晶組成のもので
ある。
ものあるいは接続部全体のはんだが非共晶組成のもので
ある。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の電気的接合部の一層施態様を示す断
面図である。第１図において、１ば絶縁体４に設りられ
た電極、２はチップ部品３に設けられた電極、３はチッ
プ部品、４は絶縁体で電極１と共に基板１２を形成して
いる。
面図である。第１図において、１ば絶縁体４に設りられ
た電極、２はチップ部品３に設けられた電極、３はチッ
プ部品、４は絶縁体で電極１と共に基板１２を形成して
いる。
この基板には、少なくとも１組の絶縁体４と電極１を含
んでいれば、更に他の層が積層されていてもかまわない
。５は電極１と２を接続し電気的に導通させるはんだ、
６ばはんだ５内に分散された高融点金属粒、９はチップ
部品３を絶縁体４に固定する支持体を示す。
んでいれば、更に他の層が積層されていてもかまわない
。５は電極１と２を接続し電気的に導通させるはんだ、
６ばはんだ５内に分散された高融点金属粒、９はチップ
部品３を絶縁体４に固定する支持体を示す。
電極１および２の材質は、ばんだ５との濡れ性がよいこ
とが必要である。実際には、電極との濡れ性のよいはん
だを選択することにより、銅、銀、金、白金、鉛、錫、
鉄、ニンケル、インジウム、アルミニウム、ステンレス
が使用でき、銅、銀、金が好ましく、経済性の点からは
特に銅が好まし電極１および２はいかなる方法によって
製造されたものであってもよく、電極の個数も２つのみ
に限られず、３つ以上であってもよいことは勿論である
。加えて、電極ｌおよび２の配置形態も、第１図の例に
のみ限られるものではなく、たとえば第２図（Ａ）〜（
Ｄ）に示すような種々の形態にも適用可能である。第２
図（Ｄ）において、２′は第３の電極を示す。
とが必要である。実際には、電極との濡れ性のよいはん
だを選択することにより、銅、銀、金、白金、鉛、錫、
鉄、ニンケル、インジウム、アルミニウム、ステンレス
が使用でき、銅、銀、金が好ましく、経済性の点からは
特に銅が好まし電極１および２はいかなる方法によって
製造されたものであってもよく、電極の個数も２つのみ
に限られず、３つ以上であってもよいことは勿論である
。加えて、電極ｌおよび２の配置形態も、第１図の例に
のみ限られるものではなく、たとえば第２図（Ａ）〜（
Ｄ）に示すような種々の形態にも適用可能である。第２
図（Ｄ）において、２′は第３の電極を示す。
電極１と電極２との間の距離については、電極の形状や
塗布はんだの量などにもよるが、それらの最短距離が、
０．０５ ｍｍ以上、さらには０．１ ｍｍ以上、特に
０．３ ｍｍ以上の場合において、本発明はその効果を
顕著に発揮する。なお、接続方向に垂直な方向の電極の
寸法（電極１幅と定義する）は、電極間最短距離が大き
くなるにつれ、その最短距離の４倍以下、さらには２倍
以下、特に１倍以下〔） で本発明の効果を顕著に発揮する。
塗布はんだの量などにもよるが、それらの最短距離が、
０．０５ ｍｍ以上、さらには０．１ ｍｍ以上、特に
０．３ ｍｍ以上の場合において、本発明はその効果を
顕著に発揮する。なお、接続方向に垂直な方向の電極の
寸法（電極１幅と定義する）は、電極間最短距離が大き
くなるにつれ、その最短距離の４倍以下、さらには２倍
以下、特に１倍以下〔） で本発明の効果を顕著に発揮する。
ばんだ５の材質としては、電極との濡れ性が良ければ任
意のもので良い。例えば、電極が銅の場合、スズを含む
合金、特に５ｎ−Ｐｂ合金が接合力も高く好ましい。ま
た、電極が根の場合にばＳｎＰｂ−Ａｇ合金も使用可能
である。
意のもので良い。例えば、電極が銅の場合、スズを含む
合金、特に５ｎ−Ｐｂ合金が接合力も高く好ましい。ま
た、電極が根の場合にばＳｎＰｂ−Ａｇ合金も使用可能
である。
なお、本発明でいうはんだとは電極と合金組織を形成可
能な金属を含む合金を意味する。
能な金属を含む合金を意味する。
金属粒６としては、はんだ５と全く同じ材質で構成され
ており、その組成化が異なるもの、あるいはばんだ５の
構成材質の一部の材質のみで構成されているもので、そ
の融点ばはんだ５の固相線温度より高い必要があるが、
良好な導通の再現性及び再リフローに対する安定性を確
保するためには、その差は２０°Ｃ以上、好ましくは３
５°Ｃ以上、更に好ましくは５０°Ｃ以上とするのがよ
い。いずれの場合も溶融時のはんだ５中で拡散、合金化
により溶解する性質をもち、製造方法、条件によっては
、第３図（Ｂ′）及び第４図（Ｂ′）のように製造途中
で溶融はんだ５中に高融点金属粒６が完全に溶解した結
果、その後析出した金属粒６の粒径がサブミクロンオー
ダ以下であり可視領域での金属粒６の存在が観測不可能
な場合もある。以上の条件を満足する金属粒の材質の種
類としては、はんだ５が５ｕ−Ｐｂ系合金の場合、はん
だ５より融点の高い５ｕ−Ｐｂ合金、あるいはずす、鉛
などの単体金属などが使用できる。
ており、その組成化が異なるもの、あるいはばんだ５の
構成材質の一部の材質のみで構成されているもので、そ
の融点ばはんだ５の固相線温度より高い必要があるが、
良好な導通の再現性及び再リフローに対する安定性を確
保するためには、その差は２０°Ｃ以上、好ましくは３
５°Ｃ以上、更に好ましくは５０°Ｃ以上とするのがよ
い。いずれの場合も溶融時のはんだ５中で拡散、合金化
により溶解する性質をもち、製造方法、条件によっては
、第３図（Ｂ′）及び第４図（Ｂ′）のように製造途中
で溶融はんだ５中に高融点金属粒６が完全に溶解した結
果、その後析出した金属粒６の粒径がサブミクロンオー
ダ以下であり可視領域での金属粒６の存在が観測不可能
な場合もある。以上の条件を満足する金属粒の材質の種
類としては、はんだ５が５ｕ−Ｐｂ系合金の場合、はん
だ５より融点の高い５ｕ−Ｐｂ合金、あるいはずす、鉛
などの単体金属などが使用できる。
金属粒６の量は、はんだ５を含めた接合部全体の材質の
平均化した組成比が、異なる固相線温度と液相線温度を
もち、かつ固相線温度における金属粒６の割合がある一
定以上となるような組成比となるように設定すればよい
。良好な導通の再現性と再リフローに対する安定性を確
保するためには、固相線温度と液相線温度の差は２０°
Ｃ以上、好ましくは３５°Ｃ以上、更に好ましくは５０
°Ｃ以上で、かつ固相線温度における金属粒の割合が体
積比で接合部全体の０．５％以上、２％以−ヒ、更には
５％以上となるような組成比を設定することが特に好ま
しい。
平均化した組成比が、異なる固相線温度と液相線温度を
もち、かつ固相線温度における金属粒６の割合がある一
定以上となるような組成比となるように設定すればよい
。良好な導通の再現性と再リフローに対する安定性を確
保するためには、固相線温度と液相線温度の差は２０°
Ｃ以上、好ましくは３５°Ｃ以上、更に好ましくは５０
°Ｃ以上で、かつ固相線温度における金属粒の割合が体
積比で接合部全体の０．５％以上、２％以−ヒ、更には
５％以上となるような組成比を設定することが特に好ま
しい。
第１図及び第２図に示した電気的接合部を得る方法を第
３図（八）、 （ｎ）、 （Ｂ’ ）、 （Ｃ）、 （
Ｃ’ ）を参照して説明する。
３図（八）、 （ｎ）、 （Ｂ’ ）、 （Ｃ）、 （
Ｃ’ ）を参照して説明する。
工程（１）： 第３図（八）に示すように、固相線と
液相線の異なるはんだ粒５Ａおよびフ ランクスフを混合したはんだペースト をスクリーン印刷法その他の方法によ って電極１および２の上に、これら電 極にまたがるように被着、すなわち塗 布または付着する。
液相線の異なるはんだ粒５Ａおよびフ ランクスフを混合したはんだペースト をスクリーン印刷法その他の方法によ って電極１および２の上に、これら電 極にまたがるように被着、すなわち塗 布または付着する。
工程（２）： そして、はんだ粒５Ａの固相線未満の
温度で、全体を予備加熱した後、は んだ粒５Ａの固相線温度以上液相線温 度未満に加熱してリフローさせる〔第 ３図（Ｂ）〕か液相線温度以上に加熱してリフローさせ
て〔第３図（Ｂ’））から冷却して耐固させる。この工
程によ って、はんだ粒５Ａは固相線と液相線 に沿って分解し、その少なくとも一部 分が溶融する。また、接合部の表面に はばんだペースト中のフラックスから 生成された残留物８が残る。このよう にリフローしたはんだは冷却凝固して 第３図（Ｂ）及び（Ｂ′）に示すように、電極１と２と
の間を電気的に導通させ るはんだ５、金属粒６及びフラックス 残留物８となる。（金属粒６は、はん だ粒５Ａから生成された合金であり、 はんだ５と成分要素は同じであるが、 その組成比が異なり、その融点もはん だ５の固相線温度よりも高いものであ る。また、はんだブリッジによる導通 は、リフロー工程の初期のある期間内 で一部溶融したはんだが残りの金属粒 同士を合体させることにより起り、通 常の電極の形状配置の下では、いった ん電極間のはんだブリッジが起れば、 その後完全にはんだを溶融させた状態 にしても、また、その後に冷却凝固さ せても、はんだブリッジは保たれる 〔第３図（Ｂ’））。すなわち電極の寸法０ や位置関係などによる規制εＪ−あるものの、基本的に
は、」−述のリフロー温度条件を満足する限り、用いる
はんだ粒 の同相線−液４１１線ＩＨ７および液相線以上のいずれ
の温度でリフローさせてもよ い。このように、はんだブリッジが起 こるためには、リフロー時に適正な金 属粒濃度をある一定時間以上保つ必要 かあるので、はんだが一部熔融し始め てからりフローのピーク温度に到達す るまでの昇温速度は用いるはんだの固 相線と液相線の温度差が小さいほど遅 くすることが好ましい。） 工程（３）： その後、第３図（Ｂ）及び（Ｂ′）に
示されるフラックス残留物８を除去して 第３図（Ｃ）及び（Ｃ′）に示す如き電気的接合部とす
る。（なお、該工程（３）は本発明を実現するに当って
必ずしも必 須の工程ではない。） このようにして得られた電気的接合部は、その製造工程
が簡単であるにもかかわらず、リフロ時に発生ずるガス
やはんだ自体の表面張力による盛り上がりの高さによる
導通不良を生ずるごとがなく、電極間を確実に電気的に
接合して両電極間の電気的導通をとることができる。し
かも、電極とはんだとの接合強度が高く、また接合部の
比抵抗を著しく低くすることができる。更に従来のはん
だを用いたものに比べ再リフｌ：］−に対する信！ｎ性
が高い。
温度で、全体を予備加熱した後、は んだ粒５Ａの固相線温度以上液相線温 度未満に加熱してリフローさせる〔第 ３図（Ｂ）〕か液相線温度以上に加熱してリフローさせ
て〔第３図（Ｂ’））から冷却して耐固させる。この工
程によ って、はんだ粒５Ａは固相線と液相線 に沿って分解し、その少なくとも一部 分が溶融する。また、接合部の表面に はばんだペースト中のフラックスから 生成された残留物８が残る。このよう にリフローしたはんだは冷却凝固して 第３図（Ｂ）及び（Ｂ′）に示すように、電極１と２と
の間を電気的に導通させ るはんだ５、金属粒６及びフラックス 残留物８となる。（金属粒６は、はん だ粒５Ａから生成された合金であり、 はんだ５と成分要素は同じであるが、 その組成比が異なり、その融点もはん だ５の固相線温度よりも高いものであ る。また、はんだブリッジによる導通 は、リフロー工程の初期のある期間内 で一部溶融したはんだが残りの金属粒 同士を合体させることにより起り、通 常の電極の形状配置の下では、いった ん電極間のはんだブリッジが起れば、 その後完全にはんだを溶融させた状態 にしても、また、その後に冷却凝固さ せても、はんだブリッジは保たれる 〔第３図（Ｂ’））。すなわち電極の寸法０ や位置関係などによる規制εＪ−あるものの、基本的に
は、」−述のリフロー温度条件を満足する限り、用いる
はんだ粒 の同相線−液４１１線ＩＨ７および液相線以上のいずれ
の温度でリフローさせてもよ い。このように、はんだブリッジが起 こるためには、リフロー時に適正な金 属粒濃度をある一定時間以上保つ必要 かあるので、はんだが一部熔融し始め てからりフローのピーク温度に到達す るまでの昇温速度は用いるはんだの固 相線と液相線の温度差が小さいほど遅 くすることが好ましい。） 工程（３）： その後、第３図（Ｂ）及び（Ｂ′）に
示されるフラックス残留物８を除去して 第３図（Ｃ）及び（Ｃ′）に示す如き電気的接合部とす
る。（なお、該工程（３）は本発明を実現するに当って
必ずしも必 須の工程ではない。） このようにして得られた電気的接合部は、その製造工程
が簡単であるにもかかわらず、リフロ時に発生ずるガス
やはんだ自体の表面張力による盛り上がりの高さによる
導通不良を生ずるごとがなく、電極間を確実に電気的に
接合して両電極間の電気的導通をとることができる。し
かも、電極とはんだとの接合強度が高く、また接合部の
比抵抗を著しく低くすることができる。更に従来のはん
だを用いたものに比べ再リフｌ：］−に対する信！ｎ性
が高い。
はんだ粒５Ａの粒径は、印刷・塗布性の点で１５０μｍ
以下、更には７５μｍ以下とするのが良い。はんだ粒５
Ａの材質は、金属粒６の月質、量が前述の条件を満足す
るような組成の非共晶系合金を用いればよい。
以下、更には７５μｍ以下とするのが良い。はんだ粒５
Ａの材質は、金属粒６の月質、量が前述の条件を満足す
るような組成の非共晶系合金を用いればよい。
フシツクスフとしては、樹脂系フラックス、特に活性化
樹脂フラックスが好ましい。これは１．Ｊジン系天然樹
脂またはその変性樹脂を主成分とし、これに活性剤、有
機溶剤・粘度調整剤・その他の添加剤が添加されたもの
である。一般に、変性樹脂には重合ロジン、フェノール
樹脂変性ロジンな１ ２ ど、活性剤には無機系および有機系フラックス、その中
でも特にアミン塩酸塩や有機酸系のフラックス、有Ｊａ
？容剤はカルヒト−ル系、エーテル系のものが用いられ
る。なお、金属粒の種類によっては無機系フラックスを
使用しでもよい。
樹脂フラックスが好ましい。これは１．Ｊジン系天然樹
脂またはその変性樹脂を主成分とし、これに活性剤、有
機溶剤・粘度調整剤・その他の添加剤が添加されたもの
である。一般に、変性樹脂には重合ロジン、フェノール
樹脂変性ロジンな１ ２ ど、活性剤には無機系および有機系フラックス、その中
でも特にアミン塩酸塩や有機酸系のフラックス、有Ｊａ
？容剤はカルヒト−ル系、エーテル系のものが用いられ
る。なお、金属粒の種類によっては無機系フラックスを
使用しでもよい。
フラックス量については、リフローしたはんだ粒間およ
びはんだ粒−金属粒間の一体化を引き起ごずのに充分な
景が必要であり、ペースト全体の５重置％以上３０重星
％未満の量が通常使用できる。
びはんだ粒−金属粒間の一体化を引き起ごずのに充分な
景が必要であり、ペースト全体の５重置％以上３０重星
％未満の量が通常使用できる。
上述のはんだ粒５△およびフラックス７で構成されたは
んだベーヘストは、スクリーン印刷法あるいはディスベ
ンザなどを用いた方法により電極部に何着あるいは塗布
される。イ」着または塗布は第３図（Ａ）に示したよう
に、接続しようとする電極１および２のずべての上にま
たがるように行う必要がある。
んだベーヘストは、スクリーン印刷法あるいはディスベ
ンザなどを用いた方法により電極部に何着あるいは塗布
される。イ」着または塗布は第３図（Ａ）に示したよう
に、接続しようとする電極１および２のずべての上にま
たがるように行う必要がある。
予備加熱は、リフロー時の象、激な温度上昇による基板
への熱応力を緩和するためと同時に、フラックス中の揮
発成分を完全に放散させてリフロ時のガス発生を抑える
効果があり、かかる予備加熱を行うことが好ましい。予
備加熱の条件は、用いるはんだ粒５Ａの固相線温度未満
で行う。
への熱応力を緩和するためと同時に、フラックス中の揮
発成分を完全に放散させてリフロ時のガス発生を抑える
効果があり、かかる予備加熱を行うことが好ましい。予
備加熱の条件は、用いるはんだ粒５Ａの固相線温度未満
で行う。
リフロー温度は、用いるはんだ粒の固相線温度以上であ
ることが最低限必要である。リフロー温度は基板の面］
熱性および連続の信頼性に応して決定すればよいが、ば
んだ粒５Ａの組成によっては、設定温度が低ずぎると、
溶融はんだの割合が少なく、金属粒間の合体が起こらな
い場合がある。このため、溶融はんだの割合が体積比で
元の全部のはんだ粒の１０％以上、さらには２０％以−
１−となるような温度でリフローすることが好ましい。
ることが最低限必要である。リフロー温度は基板の面］
熱性および連続の信頼性に応して決定すればよいが、ば
んだ粒５Ａの組成によっては、設定温度が低ずぎると、
溶融はんだの割合が少なく、金属粒間の合体が起こらな
い場合がある。このため、溶融はんだの割合が体積比で
元の全部のはんだ粒の１０％以上、さらには２０％以−
１−となるような温度でリフローすることが好ましい。
加熱方法としては、熱風加熱、赤外線加熱、・＼パーフ
ェーズソルダリング、レーザ加熱、ボッＩ・プレー１・
、抵抗加熱、はんだごて加熱などがあるが、より高い導
通の再現性を得るためには、はんだが溶融し始めてから
、リフローのピーク温度に達するまでの昇温速度ば遅い
方が好ましく、熱風加熱や赤外線加熱が特に好ましい。
ェーズソルダリング、レーザ加熱、ボッＩ・プレー１・
、抵抗加熱、はんだごて加熱などがあるが、より高い導
通の再現性を得るためには、はんだが溶融し始めてから
、リフローのピーク温度に達するまでの昇温速度ば遅い
方が好ましく、熱風加熱や赤外線加熱が特に好ましい。
リフロー後、たとえば第３図（Ｂ）及び（Ｂ′）に３
４
示すように、はんだ５、チップ部品３及び絶縁体４の表
面にフランクス残留物８が生成されるがその除去のため
に、必要に応して洗浄を行う。洗浄剤として、ｌ・リフ
ロｌ：ｌ トリフルオロエタンに代表されるフロン系溶
剤や１−１− ］ −］１−リクロルエタなとの塩素系
溶剤を用いてシャワー洗浄・超音波洗浄や蒸気洗浄など
を行えばよい。
面にフランクス残留物８が生成されるがその除去のため
に、必要に応して洗浄を行う。洗浄剤として、ｌ・リフ
ロｌ：ｌ トリフルオロエタンに代表されるフロン系溶
剤や１−１− ］ −］１−リクロルエタなとの塩素系
溶剤を用いてシャワー洗浄・超音波洗浄や蒸気洗浄など
を行えばよい。
また、第１図及び第２図に示す電気的接合部は、はんだ
５の構成材質の一部の材質のみで構成された金属粒６と
Ｇ：ｌんだ粒５△とフランクスフから成るはんだペース
トによっても達成することができる。その作製法の一例
を第４図を参照して説明する。
５の構成材質の一部の材質のみで構成された金属粒６と
Ｇ：ｌんだ粒５△とフランクスフから成るはんだペース
トによっても達成することができる。その作製法の一例
を第４図を参照して説明する。
工程（１）；
第４図（八）に示すように、はんだ粒
５Ａ、金属粉６Ａおよびフラックス７
を混合したはんだペーストをスクリ
ン印刷法その他の方法によって電極１
および２の−にに、これら電極にまたがるように被着、
ずなわらイ」着または塗布する。
ずなわらイ」着または塗布する。
工程（２）： はんだ粒５Ａの固相線未満の温度で予
備加熱した後、はんだ粒５Ａの固相 線以上液相線未満の温度に加熱しては んだペーストをリフローさせる〔第４ 図（Ｂ）〕か液相線温度以上−に加熱してリフローさせ
て〔第４図（Ｂ）〕から冷却し、凝固さセる。この工程
によって はんだ粒５Ａのすくなくとも−・部は溶融して合体し、
金属粒６Ａの少なくと も一部は熔融する。また、接合部の表 面には、はんだペースト中のフラック スから生成された残留物８が残る。こ のようにリフローしたはんだは冷却凝 固して第４図（Ｂ）及び（Ｂ′）に示すように、電極１
と２との間を電気的に導 通さ−ｌる番、［んだ５、金属粉６及フランクス残留物
８となる〔第４図（Ｉ３）及び（Ｂ’））。（この場合
ばんだ５及び金属粒６の材質は、はんだ粒５Ａ、金属 粒６Ａと同一のものではなく、金属粒 ５ ６ ６は金属粒６Ａの一部がばんだ５中に 熔融して形成されたものである。
備加熱した後、はんだ粒５Ａの固相 線以上液相線未満の温度に加熱しては んだペーストをリフローさせる〔第４ 図（Ｂ）〕か液相線温度以上−に加熱してリフローさせ
て〔第４図（Ｂ）〕から冷却し、凝固さセる。この工程
によって はんだ粒５Ａのすくなくとも−・部は溶融して合体し、
金属粒６Ａの少なくと も一部は熔融する。また、接合部の表 面には、はんだペースト中のフラック スから生成された残留物８が残る。こ のようにリフローしたはんだは冷却凝 固して第４図（Ｂ）及び（Ｂ′）に示すように、電極１
と２との間を電気的に導 通さ−ｌる番、［んだ５、金属粉６及フランクス残留物
８となる〔第４図（Ｉ３）及び（Ｂ’））。（この場合
ばんだ５及び金属粒６の材質は、はんだ粒５Ａ、金属 粒６Ａと同一のものではなく、金属粒 ５ ６ ６は金属粒６Ａの一部がばんだ５中に 熔融して形成されたものである。
最終的形成される金属粒６の材質、
粒径及びＩＪんだ５の材質はリフｌ：！−条件によって
異なり、例えば、リフ口 温度は第３図（Ｂ）及び（Ｂ′）と同様に金属粒６Ａの
融点未満、融点以上の何 れでもよく、各々第４図（Ｂ）及び（Ｂ′）となる。い
ずれの場合でも、はんだ５ 及び金属粒６の材質及び量が前述の条 件を満足するようにばんだ粒５Ａ及び 金属粒６Ａの材質、量を選定すればよ く、はんだ粒５Ａは非共晶系でも構わ ない。例えば、はんだ粒に Ｓｎ／Ｐｂ−６３／３７、
金属粒６ＡにＳｎ／Ｐｂ＝１０／９０を用いた場合、金
属ね６Ａの割合が４７〜５７Ｖｏｌ ％で使用すること
が可能である。
異なり、例えば、リフ口 温度は第３図（Ｂ）及び（Ｂ′）と同様に金属粒６Ａの
融点未満、融点以上の何 れでもよく、各々第４図（Ｂ）及び（Ｂ′）となる。い
ずれの場合でも、はんだ５ 及び金属粒６の材質及び量が前述の条 件を満足するようにばんだ粒５Ａ及び 金属粒６Ａの材質、量を選定すればよ く、はんだ粒５Ａは非共晶系でも構わ ない。例えば、はんだ粒に Ｓｎ／Ｐｂ−６３／３７、
金属粒６ＡにＳｎ／Ｐｂ＝１０／９０を用いた場合、金
属ね６Ａの割合が４７〜５７Ｖｏｌ ％で使用すること
が可能である。
なお、はんだブリッジによる導通は、
前述の合金組成のはんだ粒を用いる限
り、リフロー工程の初期のある期間内
で一部熔融したはんだが残りの金属粒
同士を合体させるごとにより起こり、
通常の電極の形状配置の下では、いっ
たん電極間のはんだフランクが起これ
ば、その後完全にはんだを熔融させた
状態にしても、また、その後に冷却凝
固さ−Ｕても、はんだブリッジは保たれ、ずなわぢ、電
極の寸法や位置関係など による規制はあるものの、通常は、基 本的には、上述のりフロー温度条件を 満足する限り、用いるはんだ校や金属 粒の固相線一液相線間および液相線以 上のいずれの温度でリフローさせても よい。
極の寸法や位置関係など による規制はあるものの、通常は、基 本的には、上述のりフロー温度条件を 満足する限り、用いるはんだ校や金属 粒の固相線一液相線間および液相線以 上のいずれの温度でリフローさせても よい。
以−１−のように、はんだブリッジが起こるためには、
リフロー時に適正な金 属粒濃度をある一定時間以上保つ必要 があるので、はんだが−・部熔融し始めてからりフロー
のピーク温度に到達す ７ ８ るまでの昇温速度は用いるはんだの固 相線と液相線の温度差が小さい程遅く することが好ましい。） 工程（３）： その後、第４図（Ｂ）及び（Ｂ′）に
示されるフラックス残留物８を除去して、第４図（Ｃ）
及び（Ｃ′）に示す如き電気的接合部とする。
リフロー時に適正な金 属粒濃度をある一定時間以上保つ必要 があるので、はんだが−・部熔融し始めてからりフロー
のピーク温度に到達す ７ ８ るまでの昇温速度は用いるはんだの固 相線と液相線の温度差が小さい程遅く することが好ましい。） 工程（３）： その後、第４図（Ｂ）及び（Ｂ′）に
示されるフラックス残留物８を除去して、第４図（Ｃ）
及び（Ｃ′）に示す如き電気的接合部とする。
次に、本発明を実施例により詳述するが、本発明はかか
る実施例にのみ限定されるものではない。
る実施例にのみ限定されるものではない。
実施例１
既知の方法によって第１図及び第５図に示すように基板
１２にチップ部品３を埋め込み、電極１及びチップ部品
の電極２を同一平面上に形成した。
１２にチップ部品３を埋め込み、電極１及びチップ部品
の電極２を同一平面上に形成した。
電極１及び２の寸法は、各々０．３ｍｍＸ０．３ ｍｍ
Ｘ０．０３ ｍｍｔ、 ０．２ ｍｍＸ０．２ ｍｍＸ
０．０３ ｍｍｔＳｌの値として２５０μｍ、８００μ
ｍの２通りのものを用意した。
Ｘ０．０３ ｍｍｔ、 ０．２ ｍｍＸ０．２ ｍｍＸ
０．０３ ｍｍｔＳｌの値として２５０μｍ、８００μ
ｍの２通りのものを用意した。
次に、メタルマスクを用いたスクリーン印刷法によって
、各々のｌのものに対し次の組成よりなる２種のはんだ
ペーストを２つの電極１および２上に、これら電極にま
たがって塗布して、合計４種類（はんだペース１〜２種
ｘｉの値２種）の第３図（Ａ）及び第４図（八）に示す
ような形態を得た。
、各々のｌのものに対し次の組成よりなる２種のはんだ
ペーストを２つの電極１および２上に、これら電極にま
たがって塗布して、合計４種類（はんだペース１〜２種
ｘｉの値２種）の第３図（Ａ）及び第４図（八）に示す
ような形態を得た。
はんだペース１−■
固相線温度１８３°Ｃ，液相線温度２４８°Ｃの５ｎ−
Ｐｂ合金（千住金属工業■製、商品名： ５ＰＴ−５５
−３５） はんだペースＩ・■ はんだ粒材質 はんだ粒径 はんだ粒形状 金属粒材質 金属粒径 金属粒形状 フラックス 混合比（重量比） （はんだ粒）：（金属粒）：（フラックス）＝８１３
： １２５ ： ２０ 平均組成比 Ｓｎ／Ｐｂ −３５／６５Ｓｎ／Ｐｂ＝６
３／３７ 最高４０ μｍ 不定形 Ｓｎ／Ｐｂ＝１０／９０ （合金） 最高４０μｍ 不定形 弱活性１′：１ジン ９ ０ 平均組成比における固相線温度 １８３ ’Ｃ平均組成
比における液相線温度 ２４８°Ｃその後、１２０ ’
Ｃの熱風オーブン中で１０分間予備加熱した後、２１５
°Ｃの熱風オーブン中で３分間リフローさせ、ついで１
−ｋｌ トリクロルエタンで超音波洗浄して表面のフラ
ックス残留分を除去して第３図（Ｃ）及び第４図（Ｃ）
に示すような電気的接合部を得た。得られた接合部は、
いずれのはんだペースト及び電極配置においても、リフ
ローしたはんだはほぼ１００％の収率で第３図（Ｃ）の
ように２電極間にまたがるようにブリッジされており、
接合強度も通常のはんだと比べて何ら遜色はなかった。
Ｐｂ合金（千住金属工業■製、商品名： ５ＰＴ−５５
−３５） はんだペースＩ・■ はんだ粒材質 はんだ粒径 はんだ粒形状 金属粒材質 金属粒径 金属粒形状 フラックス 混合比（重量比） （はんだ粒）：（金属粒）：（フラックス）＝８１３
： １２５ ： ２０ 平均組成比 Ｓｎ／Ｐｂ −３５／６５Ｓｎ／Ｐｂ＝６
３／３７ 最高４０ μｍ 不定形 Ｓｎ／Ｐｂ＝１０／９０ （合金） 最高４０μｍ 不定形 弱活性１′：１ジン ９ ０ 平均組成比における固相線温度 １８３ ’Ｃ平均組成
比における液相線温度 ２４８°Ｃその後、１２０ ’
Ｃの熱風オーブン中で１０分間予備加熱した後、２１５
°Ｃの熱風オーブン中で３分間リフローさせ、ついで１
−ｋｌ トリクロルエタンで超音波洗浄して表面のフラ
ックス残留分を除去して第３図（Ｃ）及び第４図（Ｃ）
に示すような電気的接合部を得た。得られた接合部は、
いずれのはんだペースト及び電極配置においても、リフ
ローしたはんだはほぼ１００％の収率で第３図（Ｃ）の
ように２電極間にまたがるようにブリッジされており、
接合強度も通常のはんだと比べて何ら遜色はなかった。
また、２３０°ＣＸ３０ｓｅｃの条件で再リフローした
ところ、接続部の断線の発生はみられなかった。
ところ、接続部の断線の発生はみられなかった。
実施例２
既知の方法によって、第６図に示すように基板４上にチ
ップ部品３を設置し、電極１とチップ部品の電極２に１
５０μｍの段差を設けた。電極１及び２０寸法は実施例
１と同様であった。
ップ部品３を設置し、電極１とチップ部品の電極２に１
５０μｍの段差を設けた。電極１及び２０寸法は実施例
１と同様であった。
次に、実施例１で用いた２種のはんだペーストを２つの
電極１および２上にまたがるように塗布した。
電極１および２上にまたがるように塗布した。
その後、１２０°Ｃの熱風オーブン中で１０分間予備加
熱した後、２１５°Ｃの熱風オーブン中で３分間リフロ
ーさせ、ついで１−１−１ ）リクロルエタンで超音波
洗浄して表面のフラックス残留物を除去して第２図（八
）に示すような電気的接合部を得た。得られた接合部は
いずれのはんだペーストにおいても、はぼ１００％の収
率で第２図（Ａ）のように２電極間にまたがるようにブ
リッジされており、接合強度も通常のはんだと比べて何
ら遜色はなかった。なお、２３０“ＣＸ３０ｓｅｃの条
件で再リフローしたところ接続部の断線の発生はみられ
なかった。
熱した後、２１５°Ｃの熱風オーブン中で３分間リフロ
ーさせ、ついで１−１−１ ）リクロルエタンで超音波
洗浄して表面のフラックス残留物を除去して第２図（八
）に示すような電気的接合部を得た。得られた接合部は
いずれのはんだペーストにおいても、はぼ１００％の収
率で第２図（Ａ）のように２電極間にまたがるようにブ
リッジされており、接合強度も通常のはんだと比べて何
ら遜色はなかった。なお、２３０“ＣＸ３０ｓｅｃの条
件で再リフローしたところ接続部の断線の発生はみられ
なかった。
比較例１
実施例１で使用したはんだペーストの代わりにＳｎ／Ｐ
ｂ＝６３／３７合金のはんだペースト〔千住金属工業■
製、商品名： ５ＰＴ−５５−６３）を用いる以外は
、実施例１及び２と全く同様にして電気的接合１ ２ 部を得た。得られた接合部は、２電極間にまたがるよう
にブリッジされているものは、第５図の形態では５％以
下、第６図の形態では０％であった実施例３ チップ部品を接続しよとする基板上に配設された４つの
電極（０，２ｍｍＸ０．２ ｍｍＸ０．０３ｍｍｔ）に
実施例１で使用したペーストを塗布した。塗布量は４つ
の電極のうちの１点を他の同じ塗布量の３点の半分の量
に設定した。その後、サイズ、位置とも基板上の電極と
同様の電極をもったチップ部品を電極間が向かい合うよ
うにセットした。
ｂ＝６３／３７合金のはんだペースト〔千住金属工業■
製、商品名： ５ＰＴ−５５−６３）を用いる以外は
、実施例１及び２と全く同様にして電気的接合１ ２ 部を得た。得られた接合部は、２電極間にまたがるよう
にブリッジされているものは、第５図の形態では５％以
下、第６図の形態では０％であった実施例３ チップ部品を接続しよとする基板上に配設された４つの
電極（０，２ｍｍＸ０．２ ｍｍＸ０．０３ｍｍｔ）に
実施例１で使用したペーストを塗布した。塗布量は４つ
の電極のうちの１点を他の同じ塗布量の３点の半分の量
に設定した。その後、サイズ、位置とも基板上の電極と
同様の電極をもったチップ部品を電極間が向かい合うよ
うにセットした。
その後、１２０°Ｃの熱風オーブン中で１０分間予備加
熱した後、２１５°Ｃの熱風オープン中で３分間リフロ
ーさせ、ついで１−１−１トリクロルエタンで超音波洗
浄して表面のフラックス残留分を除去して第２１５２１
（Ｃ） ｌ：二示すような電気的接合部を得た。得られ
た接合部は、リフローしたはんだはほぼ１００％の収率
で２電極間にまたがるようにブリングされており、チッ
プ立ちによる断線もなく接合強度も通常のはんだと比べ
て何ら遜色はなかった。なお、２３０°ＣＸ３０ｓｅｃ
の条件で再リフローしたところ、接続部の断線の発生は
みられなかった。
熱した後、２１５°Ｃの熱風オープン中で３分間リフロ
ーさせ、ついで１−１−１トリクロルエタンで超音波洗
浄して表面のフラックス残留分を除去して第２１５２１
（Ｃ） ｌ：二示すような電気的接合部を得た。得られ
た接合部は、リフローしたはんだはほぼ１００％の収率
で２電極間にまたがるようにブリングされており、チッ
プ立ちによる断線もなく接合強度も通常のはんだと比べ
て何ら遜色はなかった。なお、２３０°ＣＸ３０ｓｅｃ
の条件で再リフローしたところ、接続部の断線の発生は
みられなかった。
比較例２
実施例３と全く同様の電極配置形態及び方法にて、Ｓ
ｎ／ Ｐ ｂ ＝ ６３／３７合金のはんだベース１−
〔千住金属工業■製、商品名： ＳＰ’ｒ−５！５−６
３ ）を用いた。
ｎ／ Ｐ ｂ ＝ ６３／３７合金のはんだベース１−
〔千住金属工業■製、商品名： ＳＰ’ｒ−５！５−６
３ ）を用いた。
リフロー後の形態は、第７図のよ・うに供給はんだ量の
少ない方でチップ部品３が立ぢ上がっており、電極１と
２のブリッジは不可能であった。
少ない方でチップ部品３が立ぢ上がっており、電極１と
２のブリッジは不可能であった。
本発明によれば、従来の共晶系のはんだペーストを使用
した場合に比べてチップ部品上の電極と基板上の電極と
のギャップを広くとれるのでチップ部品の位置決めに高
い精度を必要とせずに、高密度の実装を可能とする。更
に接合部の接触抵抗、信頼性は従来のものと何ら遜色は
なく、しかも再リフローに対する安定性は従来のものに
比べてはるかに向上する。
した場合に比べてチップ部品上の電極と基板上の電極と
のギャップを広くとれるのでチップ部品の位置決めに高
い精度を必要とせずに、高密度の実装を可能とする。更
に接合部の接触抵抗、信頼性は従来のものと何ら遜色は
なく、しかも再リフローに対する安定性は従来のものに
比べてはるかに向上する。
また、本発明を通常の表面実装法に適用すれば、ばんだ
ペーストの塗布量のバラツキによるチップ立ちが激減す
る他、従来のはんだでは実現不可能であった第２図（八
）の形態も可能となる。
ペーストの塗布量のバラツキによるチップ立ちが激減す
る他、従来のはんだでは実現不可能であった第２図（八
）の形態も可能となる。
第１図は本発明の電気的接合部の一層施態様を示す断面
図、 第２図（八）〜（Ｄ）は本発明の電気的接合部の種々の
実施態様を示す断面図、 第３図は本発明の電気的接合部の製造工程の一層施態様
を説明する断面図、 第４図は本発明の電気的接合部の製造工程の他の実施態
様を説明する断面図、 第５及び６図は本発明実施例における電極を説明する斜
視図、 第７及び８図は従来のはんだペーストを用いて得た電気
的接合部の一例を示す断面図である。 ■ 電極、２．２′ 電極、３−チップ部品、４一基板
、５ ばんだ１，５Ａ−はんだ粒、６−金属粒、６Ａ
金属粒、７−フラックス、８−フラックス残留分、９−
支持体、１０− はんだ、１１−金属粒６を含むはんだ
、１２一基板。 ５ ６一
図、 第２図（八）〜（Ｄ）は本発明の電気的接合部の種々の
実施態様を示す断面図、 第３図は本発明の電気的接合部の製造工程の一層施態様
を説明する断面図、 第４図は本発明の電気的接合部の製造工程の他の実施態
様を説明する断面図、 第５及び６図は本発明実施例における電極を説明する斜
視図、 第７及び８図は従来のはんだペーストを用いて得た電気
的接合部の一例を示す断面図である。 ■ 電極、２．２′ 電極、３−チップ部品、４一基板
、５ ばんだ１，５Ａ−はんだ粒、６−金属粒、６Ａ
金属粒、７−フラックス、８−フラックス残留分、９−
支持体、１０− はんだ、１１−金属粒６を含むはんだ
、１２一基板。 ５ ６一
Claims (2)
- １． 絶縁体上に設けられた複数の電極とチップ部品上
に設けられた複数の電極が独立に電気的に接続された電
気的接合部において、前記電極間が異なる固相線温度と
液相線温度をもつ組成のはんだで接続されていることを
特徴とする電気的接合部。 - ２． はんだが、すずを含む合金である特許請求の範囲
第１項記載の電気的接合部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14670089A JPH07120848B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 電気的接合部 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14670089A JPH07120848B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 電気的接合部 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0312992A true JPH0312992A (ja) | 1991-01-21 |
| JPH07120848B2 JPH07120848B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=15413579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14670089A Expired - Lifetime JPH07120848B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 電気的接合部 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07120848B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10163270A (ja) * | 1996-11-29 | 1998-06-19 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 接合バンプ付き配線基板 |
| WO2007096946A1 (ja) * | 2006-02-21 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 実装体及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-06-12 JP JP14670089A patent/JPH07120848B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10163270A (ja) * | 1996-11-29 | 1998-06-19 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 接合バンプ付き配線基板 |
| WO2007096946A1 (ja) * | 2006-02-21 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 実装体及びその製造方法 |
| JPWO2007096946A1 (ja) * | 2006-02-21 | 2009-07-09 | パナソニック株式会社 | 実装体及びその製造方法 |
| US7713787B2 (en) | 2006-02-21 | 2010-05-11 | Panasonic Corporation | Mounted body and method for manufacturing the same |
| US8039307B2 (en) | 2006-02-21 | 2011-10-18 | Panasonic Corporation | Mounted body and method for manufacturing the same |
| JP5085932B2 (ja) * | 2006-02-21 | 2012-11-28 | パナソニック株式会社 | 実装体及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07120848B2 (ja) | 1995-12-20 |
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