JPH0924486A - 低融点合金及びその粉末を用いたクリームはんだ - Google Patents

低融点合金及びその粉末を用いたクリームはんだ

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JPH0924486A
JPH0924486A JP7177784A JP17778495A JPH0924486A JP H0924486 A JPH0924486 A JP H0924486A JP 7177784 A JP7177784 A JP 7177784A JP 17778495 A JP17778495 A JP 17778495A JP H0924486 A JPH0924486 A JP H0924486A
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忠弘 土岐
Masayoshi Yamaguchi
政義 山口
Koichi Aono
孝一 青野
Hirofumi Sakamoto
宏文 坂本
Yasuhide Ogasawara
安秀 小笠原
Masuo Hotta
倍生 堀田
Akihiro Kiyosue
明弘 清末
Takao Enomoto
貴男 榎本
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    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/04—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing tin or lead
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 求められる性能を全て具備し、しかもコスト
及び安全性の面でも優れた低融点合金及びその粉末を用
いたクリームはんだを提供するものである。 【解決手段】 Ｓｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の基材に対して、
ＡｇとＣｕを添加したものである。Ｓｎ／Ｐｂの中にＢ
ｉを多く含んでいるため、低融点（１２０〜１５０℃）
であり、リフロー温度１７０〜２００℃で確実に溶融す
る。Ａｇの添加量は０．１〜５ｗｔ％で、Ｃｕの添加量
は０．０５〜１．０ｗｔ％が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は低融点合金及びそ
の粉末を用いたクリームはんだに関し、低融点でありな
がら、作業性（はんだ付け性）を維持しつつ、その溶融
固化後の強度を改善したものである。
【０００２】
【従来の技術】プリント配線板、ＩＣ等の半導体素子の
表面実装を行うにあたり、個々の構成素子を接合する技
術は極めて重要な役割を担っている。特にＬＳＩ基板の
集積度を上げ高密度実装を可能にするには、マイクロソ
ルダリング（微小部分のはんだ付け）技術の向上が不可
欠となっている。
【０００３】そして、微小な半導体部品を回路基板上の
定位置に正確に装着する方法としては、一般にクリーム
はんだを用いる方法が知られている。すなわち、印刷法
により回路基板上に所望のパターンで付着させたクリー
ムはんだの粘性と表面張力を利用することによって、半
導体部品を固定し、その後、熱風、赤外線等で加熱して
微細部品のはんだ付けを行なうようにしている。そのた
め、このようなクリームはんだに関し、低いリフロー温
度（低融点）、良好な濡れ性、及び冷却固化後の接合強
度等、作業性や信頼性に対する要求が益々高度化してき
ている。
【０００４】一般に、クリームはんだは金属粉末状の金
属合金を粘性の高いペースト状のフラックスに混ぜ合わ
せてクリーム状にしたものである。その金属粉末として
は、前記のような種々の要求を満足するために、Ｓｎ／
Ｐｂ組成の共晶はんだに、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄ等を添加し
たものが知られている（例えば、特開昭４７−６７５５
号、特開昭６３−１１２０９２号、特開昭６３−２３８
９９４号参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来のクリームはんだ用の金属粉末においては、低い作
業温度及び接合強度の信頼性という二つの特性が必ずし
も両立しないという問題があった。すなわち、例えば、
上記したようなＳｎ／Ｐｂ共晶はんだは接合部の機械的
強度においては優れているものの、作業温度が２１０℃
以上であり、目的の低いはんだ付け温度が達成できない
という問題がある。
【０００６】融点を下げるために添加されるのが、前記
のＢｉ、Ｉｎ、Ｃｄである。一般的なはんだ合金にこれ
らの添加元素をある割合で加えることにより、融点をコ
ントロールできる。但し、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄのうち、Ｉ
ｎは高価であり、Ｃｄは毒性があるため、実用性の面に
おいても問題がある。
【０００７】本発明はこのような従来の技術に着目して
なされたものであり、クリームはんだ用の低融点合金と
して求められる性能を全て具備し、しかもコスト及び安
全性の面でも優れた低融点合金及びその粉末を用いたク
リームはんだを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の低融点合金
は、Ｓｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の基材に対して、ＡｇとＣｕ
を添加したものである。
【０００９】この発明の低融点合金は基材として、Ｓｎ
／Ｐｂの中にＢｉを多く含んでいるため、低融点（１２
０〜１５０℃）であり、リフロー温度１７０〜２００℃
で確実に溶融する。
【００１０】濡れ性と低融点を付与するための金属とし
てはＢｉを用いた。なぜならば、ＢｉはＩｎのように高
価でなく、Ｃｄのように有毒でないためである。
【００１１】
【発明の実施の形態】Ｂｉを添加することは同時に冷却
固化後における接合部の機械的強度低下を招くが、その
強度低下を防止するために、この発明ではＡｇとＣｕを
添加している。ＡｇとＣｕは両方添加しなければなら
ず、どちらか一方だけでは十分な強度低下防止効果が得
られない。なぜならば、Ｃｕの結晶微細化効果とＡｇの
強度付与効果の相乗がなければ効果を得られないからで
ある。Ａｇの添加量は、Ｓｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の基材に
対して０．１〜５ｗｔ％である。０．１ｗｔ％より少な
いと強度を高める効果が得られず、５ｗｔ％より多いと
効果がさほど得られないうえ、コストが上昇するためで
ある。また、Ｃｕの添加量はＳｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成に対
して０．０５〜１．０ｗｔ％である。０．０５ｗｔ％よ
り少ないと結晶微細化効果が得られず、１・０ｗｔ％よ
り多いとボイドが多発し、強度が得られなくなるからで
ある。
【００１２】Ｓｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の基材の割合は、
（２０〜３０）／（残）／（１５〜３５）が好適であ
る。一般に、Ｂｉは８ｗｔ％より多いと機械的強度の低
下を招いていたが、本発明では前記Ａｇ、Ｃｕの添加に
より強度低下が防止されているため、Ｂｉを１５ｗｔ％
以上まで含ませることができる。
【００１３】この発明の低融点合金の粉末と、ペースト
状のフラックスとを混和することにより、低いリフロー
温度、良好な濡れ性、冷却固化後の接合強度等の性能を
全て具備したクリームはんだが得られる。
【００１４】
【実施例】Ｓｎ／Ｐｂ／Ｂｉの低融点合金を得るための
組成に、ＡｇとＣｕを添加した粉末を数種類用意し、そ
の粉末とフラックスとを混合してクリームはんだを得、
このクリームはんだを用いてリフロー温度１９０℃では
んだ付けを行い、その濡れ性と接合強度において試験を
行なった。その際の低融点合金の成分比及び性能結果を
以下の表１に示す。また、比較例としてＡｇ、Ｃｕを含
まないＳｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の低融点合金を含んだクリ
ームはんだを用いて同様の試験を行った。
【００１５】なお、濡れ性の試験方法としては、６．３
５φ、厚み１５０μｍのメタルマスクで印刷し、その広
がり面積を測定した。接合強度の試験方法としては、は
んだ付けしたＱＦＰの各リードピンにＬ字型フックを引
っかけ、２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り、破断した
ときの最大応力を測定した。また、強度の経時変化を試
験するために、−４０℃と＋８５℃の各１５分毎の温度
サイクル試験を１０００サイクル行い、その後の強度を
前記同様の試験方法を測定した。最初の接合強度試験を
以下の表１に示し、後の強度の経時変化試験を表２に示
した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】通常の接合強度としては、表１に示すよう
に、本実施例に関するものは、所定の低融点を示しつ
つ、Ａｇ、Ｃｕを含まない比較例よりも強度の向上を図
ることができた。また、経時変化後の引っ張り強度も、
表２に示すように、本実施例に関するものの方が、比較
例よりも、強度の低下する割合が低かった。
【００１９】
【発明の効果】この発明の低融点合金は、クリームはん
だ用として用いた場合に、Ｂｉ添加による融点の低下
と、Ａｇ、Ｃｕ添加による強度向上の両立を図ることが
できる。しかも、Ａｇ、Ｃｕ添加によりＢｉ添加による
強度低下を防止できるため、Ｂｉを従来よりも多い割合
で添加することが可能となり、所定の低い作業温度でも
リフローでき、更に強度の改善も効果が得られる。加え
て、高価な金属や有毒な金属を用いないので、コスト及
び安全性の面でも優れており、産業上有益である。ま
た、実装上の利点として、耐熱性の乏しい部品が使用で
き、プリント基板も耐熱性の低い材料が使用でき、大幅
なコストダウンが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０５ 7128−4Ｅ Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０５Ｃ (72)発明者 山口 政義 東京都国分寺市西町１−２−22 (72)発明者 青野 孝一 東京都立川市曙町３−44−４ (72)発明者 坂本 宏文 東京都青梅市新町2031−１クレアーレ東芝 青梅Ｂ−449 (72)発明者 小笠原 安秀 東京都小平市小川東町１−２−12 (72)発明者 堀田 倍生 東京都昭島市郷地町３−７−８−601 (72)発明者 清末 明弘 神奈川県伊勢原市東大竹627ビューハイツ 台の山304号 (72)発明者 榎本 貴男 神奈川県平塚市菫平15−１−３パレ平塚３ 番館207号

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｓｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の基材に対して、
    ＡｇとＣｕを添加したことを特徴とする低融点合金。
  2. 【請求項２】 Ａｇを０．１〜５ｗｔ％、Ｃｕを０．０
    ５〜１．０ｗｔ％添加した請求項１記載の低融点合金。
  3. 【請求項３】 Ｓｎ／Ｐｂ／Ｂｉ組成の基材の割合が、
    （２０〜３０）／（残）／（１５〜３５）である請求項
    １又は請求項２記載の低融点合金。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載した
    低融点合金の粉末と、ペースト状のフラックスとを混和
    したクリームはんだ。
  5. 【請求項５】 請求項４記載のクリームはんだを用い
    て、２００℃以下の作業温度範囲ではんだ付けを行うは
    んだ付け方法。
JP7177784A 1995-07-13 1995-07-13 低融点合金及びその粉末を用いたクリームはんだ Pending JPH0924486A (ja)

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