JPH09295184A - 半田およびこの半田を用いて電子部品が実装された回路基板，ならびに半田ペースト - Google Patents
半田およびこの半田を用いて電子部品が実装された回路基板，ならびに半田ペーストInfo
- Publication number
- JPH09295184A JPH09295184A JP8137744A JP13774496A JPH09295184A JP H09295184 A JPH09295184 A JP H09295184A JP 8137744 A JP8137744 A JP 8137744A JP 13774496 A JP13774496 A JP 13774496A JP H09295184 A JPH09295184 A JP H09295184A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- lead
- filler
- circuit board
- free 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- 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
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
- H05K3/3431—Leadless components
- H05K3/3442—Leadless components having edge contacts, e.g. leadless chip capacitors, chip carriers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- 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
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3465—Application of solder
- H05K3/3485—Application of solder paste, slurry or powder
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子部品３を回路基板１に実装するための鉛
フリー半田10に生じるクラックの進行を阻止するまたは
遅らせることにより，鉛フリー半田10の破断を防止す
る。 【構成】 金属薄膜によりコーティングされた繊維状フ
ィラ11を混入させた半田10を用いて，電子部品３の端子
３ａと，回路基板１の上面に設けられた配線パターンの
ランド２とが接続される。鉛フリー半田10にクラックが
生じたとき，クラックが繊維状フィラ11によって阻止さ
れる。
フリー半田10に生じるクラックの進行を阻止するまたは
遅らせることにより，鉛フリー半田10の破断を防止す
る。 【構成】 金属薄膜によりコーティングされた繊維状フ
ィラ11を混入させた半田10を用いて，電子部品３の端子
３ａと，回路基板１の上面に設けられた配線パターンの
ランド２とが接続される。鉛フリー半田10にクラックが
生じたとき，クラックが繊維状フィラ11によって阻止さ
れる。
Description
【０００１】
【技術分野】この発明は，半田およびこの半田を用いて
電子部品が実装された回路基板，ならびに半田ペースト
に関する。
電子部品が実装された回路基板，ならびに半田ペースト
に関する。
【０００２】
【背景技術】一般に，電子部品を回路基板に実装する場
合には半田が用いられる。図６は，電子部品（チップ部
品）３の端子３ａが回路基板１に設けられた配線パター
ンのランド２に半田４を用いて接続された様子を示して
いる。一般に，半田４は鉛Ｐｂと錫Ｓｎの合金であり，
たとえば共晶半田の組成（重量比率）は鉛Ｐｂ：37％，
錫Ｓｎ：73％である。
合には半田が用いられる。図６は，電子部品（チップ部
品）３の端子３ａが回路基板１に設けられた配線パター
ンのランド２に半田４を用いて接続された様子を示して
いる。一般に，半田４は鉛Ｐｂと錫Ｓｎの合金であり，
たとえば共晶半田の組成（重量比率）は鉛Ｐｂ：37％，
錫Ｓｎ：73％である。
【０００３】半田４はクリープ(creep )性が強い材料で
ある。このため，電子部品３が実装された回路基板１が
長時間高温にさらされると，半田４のランド３との境界
付近または半田４の端子３ａとの境界付近がクリープに
より破断することがある。
ある。このため，電子部品３が実装された回路基板１が
長時間高温にさらされると，半田４のランド３との境界
付近または半田４の端子３ａとの境界付近がクリープに
より破断することがある。
【０００４】また半田４に熱的ストレスまたは機械的ス
トレスが繰返し加わると，または急激に加わると，材料
強度の最も弱い箇所にクラック(crack )が生じる。半田
４にクラックが生じた後，さらにストレスが加わるとク
ラックが進行し，最終的に半田４は破断する。
トレスが繰返し加わると，または急激に加わると，材料
強度の最も弱い箇所にクラック(crack )が生じる。半田
４にクラックが生じた後，さらにストレスが加わるとク
ラックが進行し，最終的に半田４は破断する。
【０００５】さらに，周囲の温度が大きく変動すること
により，半田４の結晶粒が経時的に粗大化する。このた
め，ストレス等により結晶粒の境界に沿ってクラックが
生じやすく，そのクラックの進行も速い。したがって，
半田４が早期に破断する。結晶粒の粗大化は，半田４の
寿命を短くする要因となっている。
により，半田４の結晶粒が経時的に粗大化する。このた
め，ストレス等により結晶粒の境界に沿ってクラックが
生じやすく，そのクラックの進行も速い。したがって，
半田４が早期に破断する。結晶粒の粗大化は，半田４の
寿命を短くする要因となっている。
【０００６】近年，各種工業製品の自然環境に与える影
響が問題となっており，半田に含まれる鉛Ｐｂの人体に
与える影響が強く懸念されている。このため，鉛Ｐｂを
含ない半田（鉛フリー半田，鉛レス半田と呼ばれる。こ
の明細書においては，以下「鉛フリー半田」という）の
開発が進められている。この鉛フリー半田には，鉛Ｐｂ
の代替材料として，銀Ａｇ，ビスマスＢｉ，インジウム
Ｉｎ，銅Ｃｕ，アンチモンＳｂ等を用いたものが開発さ
れている。
響が問題となっており，半田に含まれる鉛Ｐｂの人体に
与える影響が強く懸念されている。このため，鉛Ｐｂを
含ない半田（鉛フリー半田，鉛レス半田と呼ばれる。こ
の明細書においては，以下「鉛フリー半田」という）の
開発が進められている。この鉛フリー半田には，鉛Ｐｂ
の代替材料として，銀Ａｇ，ビスマスＢｉ，インジウム
Ｉｎ，銅Ｃｕ，アンチモンＳｂ等を用いたものが開発さ
れている。
【０００７】鉛フリー半田においては，その融点が従来
の共晶半田の融点（摂氏 183度）よりも高いものが多
い。鉛フリー半田の融点を共晶半田の融点に近づけるた
め，融点の低いビスマスＢｉを鉛フリー半田に混入させ
ることが行われている。これにより，鉛フリー半田の融
点は従来の共晶半田の融点に近づく。
の共晶半田の融点（摂氏 183度）よりも高いものが多
い。鉛フリー半田の融点を共晶半田の融点に近づけるた
め，融点の低いビスマスＢｉを鉛フリー半田に混入させ
ることが行われている。これにより，鉛フリー半田の融
点は従来の共晶半田の融点に近づく。
【０００８】しかしながら，ビスマスＢｉを混入した鉛
フリー半田は，ビスマスＢｉを混入しない鉛フリー半田
に比べて硬くなる，すなわちヤング率が高くなる。ヤン
グ率が高くなることによって熱応力が大きくなり，ソル
ダリング工程中に生じた熱応力が大きい残留応力として
残る。さらに，使用環境の温度変化によって生じる熱応
力も大きくなる。したがって，鉛フリー半田にはクラッ
クが発生しやすく，鉛フリー半田は破断しやすい。
フリー半田は，ビスマスＢｉを混入しない鉛フリー半田
に比べて硬くなる，すなわちヤング率が高くなる。ヤン
グ率が高くなることによって熱応力が大きくなり，ソル
ダリング工程中に生じた熱応力が大きい残留応力として
残る。さらに，使用環境の温度変化によって生じる熱応
力も大きくなる。したがって，鉛フリー半田にはクラッ
クが発生しやすく，鉛フリー半田は破断しやすい。
【０００９】
【発明の開示】この発明は，半田にクラックが生じるの
を防止するとともに，半田にクラックが生じたとしても
そのクラックの進行を阻止するまたは遅らせることによ
り，半田の耐久性を向上させることを目的とする。
を防止するとともに，半田にクラックが生じたとしても
そのクラックの進行を阻止するまたは遅らせることによ
り，半田の耐久性を向上させることを目的とする。
【００１０】半田は少なくとも錫Ｓｎからなり，鉛Ｐｂ
と錫Ｓｎとからなる合金，鉛Ｐｂを全く含まず銀Ａｇ，
ビスマスＢｉ，インジウムＩｎ，銅Ｃｕ，アンチモンＳ
ｂ等と錫Ｓｎとからなる合金である鉛フリー半田があ
る。
と錫Ｓｎとからなる合金，鉛Ｐｂを全く含まず銀Ａｇ，
ビスマスＢｉ，インジウムＩｎ，銅Ｃｕ，アンチモンＳ
ｂ等と錫Ｓｎとからなる合金である鉛フリー半田があ
る。
【００１１】この発明による半田は，少なくとも錫を含
む半田において，フィラを混入させたことを特徴とす
る。
む半田において，フィラを混入させたことを特徴とす
る。
【００１２】この発明による半田を用いて，電子部品が
回路基板に実装される。すなわち，電子部品の端子が回
路基板に設けられた配線パターンのランドに半田によっ
て接続される。回路基板に実装される電子部品には，挿
入部品（リード部品，ＤＩＰ，ＰＧＡ等），表面実装部
品（チップ部品，ＳＯＰ，ＱＦＰ等），ベアチップ部品
（ＴＡＢ等）がある。ジャンパ線，リード線，コネクタ
等の部品も回路基板に実装される。またこの発明による
半田は，コネクタとリード線との接続等にも用いられ
る。
回路基板に実装される。すなわち，電子部品の端子が回
路基板に設けられた配線パターンのランドに半田によっ
て接続される。回路基板に実装される電子部品には，挿
入部品（リード部品，ＤＩＰ，ＰＧＡ等），表面実装部
品（チップ部品，ＳＯＰ，ＱＦＰ等），ベアチップ部品
（ＴＡＢ等）がある。ジャンパ線，リード線，コネクタ
等の部品も回路基板に実装される。またこの発明による
半田は，コネクタとリード線との接続等にも用いられ
る。
【００１３】この発明による半田ペーストは，少なくと
も錫を含む半田の粉末と，フラックスと，フィラとを含
むを特徴とする。
も錫を含む半田の粉末と，フラックスと，フィラとを含
むを特徴とする。
【００１４】この発明による半田ペーストは，回路基板
に設けられた配線パターンのランドに，印刷用スクリー
ン，ステンシル等を用いて印刷される。半田ペーストが
印刷された回路基板上に電子部品が搭載され加熱され
る。これにより，半田ペーストは溶融し，フィラを含む
半田によって電子部品の端子が回路基板のランドに接続
される。
に設けられた配線パターンのランドに，印刷用スクリー
ン，ステンシル等を用いて印刷される。半田ペーストが
印刷された回路基板上に電子部品が搭載され加熱され
る。これにより，半田ペーストは溶融し，フィラを含む
半田によって電子部品の端子が回路基板のランドに接続
される。
【００１５】この発明によると，半田にフィラを混入さ
せることにより，熱的ストレスまたは機械的ストレスに
よって生じるクラックを防止することができる。また半
田にクラックが生じても，クラックの進行をフィラによ
って阻止する，または遅らせることができる。したがっ
て，半田の耐久性が増す。
せることにより，熱的ストレスまたは機械的ストレスに
よって生じるクラックを防止することができる。また半
田にクラックが生じても，クラックの進行をフィラによ
って阻止する，または遅らせることができる。したがっ
て，半田の耐久性が増す。
【００１６】また，半田の結晶粒が粗大化したときにも
クラックの発生およびクラックの進行をフィラによって
阻止する，または遅らせることができる。
クラックの発生およびクラックの進行をフィラによって
阻止する，または遅らせることができる。
【００１７】フィラのヤング率が半田のヤング率よりも
十分に小さい場合，フィラを混入させた半田全体のヤン
グ率が小さくなるので，半田に生じる熱応力が小さくな
る。これにより，電子部品と回路基板との熱膨張差が，
フィラが混入した半田によって吸収されるので，クラッ
クが発生しにくくなる。
十分に小さい場合，フィラを混入させた半田全体のヤン
グ率が小さくなるので，半田に生じる熱応力が小さくな
る。これにより，電子部品と回路基板との熱膨張差が，
フィラが混入した半田によって吸収されるので，クラッ
クが発生しにくくなる。
【００１８】この発明の好ましい実施態様において，上
記フィラが金属膜によってコーティングされている。フ
ィラをコートする金属は，ソルダリングするときに溶融
しないように，金属の融点が半田の融点より高いもの，
たとえば金Ａｕが用いられる。
記フィラが金属膜によってコーティングされている。フ
ィラをコートする金属は，ソルダリングするときに溶融
しないように，金属の融点が半田の融点より高いもの，
たとえば金Ａｕが用いられる。
【００１９】フィラを金属膜によってコーティングする
ことにより，フィラと半田との濡れ性が向上する。した
がって，フィラと半田が一体化する。
ことにより，フィラと半田との濡れ性が向上する。した
がって，フィラと半田が一体化する。
【００２０】この発明の第１の実施態様において，上記
フィラが繊維状である。
フィラが繊維状である。
【００２１】繊維状フィラは，クラックの進行を線で阻
止することができるので，より大きい熱応力を受ける電
子部品を回路基板に実装する場合に有利である。
止することができるので，より大きい熱応力を受ける電
子部品を回路基板に実装する場合に有利である。
【００２２】この発明の第２の実施態様において，上記
フィラが粒子状である。
フィラが粒子状である。
【００２３】粒子状フィラは，回路基板に設けられた配
線パターンのランドの広さが微小または狭ピッチである
場合，電子部品の端子が微小である場合等のように，半
田を少量使用する場合に有利である。とくに，電子部品
の端子が微小である場合には，その端子の大きさに応じ
てフィラの粒子を小さくするとよい。
線パターンのランドの広さが微小または狭ピッチである
場合，電子部品の端子が微小である場合等のように，半
田を少量使用する場合に有利である。とくに，電子部品
の端子が微小である場合には，その端子の大きさに応じ
てフィラの粒子を小さくするとよい。
【００２４】第２の実施態様において好ましくは，上記
フィラの大きさは上記半田粉末の粒子と同程度の大きさ
またはそれ以下である。
フィラの大きさは上記半田粉末の粒子と同程度の大きさ
またはそれ以下である。
【００２５】粒子状フィラの大きさが半田粉末と同程度
またはそれ以下であるから，この発明による半田ペース
トは従来のフィラを含まない半田ペーストと同様に取扱
うことができる。
またはそれ以下であるから，この発明による半田ペース
トは従来のフィラを含まない半田ペーストと同様に取扱
うことができる。
【００２６】
【実施例】図１は電子部品が回路基板上に実装された様
子を示している。
子を示している。
【００２７】電子部品３の端子３ａと，回路基板１の上
面に設けられた配線パターンのランド２とが繊維状フィ
ラ11を含む鉛フリー半田10により接続されている。電子
部品３はチップ部品である。
面に設けられた配線パターンのランド２とが繊維状フィ
ラ11を含む鉛フリー半田10により接続されている。電子
部品３はチップ部品である。
【００２８】回路基板１に実装される電子部品には，挿
入部品（リード部品，ＤＩＰ，ＰＧＡ等），表面実装部
品（チップ部品，ＳＯＰ，ＱＦＰ等），ベアチップ部品
（ＴＡＢ等）がある。ジャンパ線，リード線，コネクタ
等の部品も回路基板１に実装される。繊維状フィラ11を
含む鉛フリー半田10はまた，コネクタとリード線との接
続等にも用いてよい。
入部品（リード部品，ＤＩＰ，ＰＧＡ等），表面実装部
品（チップ部品，ＳＯＰ，ＱＦＰ等），ベアチップ部品
（ＴＡＢ等）がある。ジャンパ線，リード線，コネクタ
等の部品も回路基板１に実装される。繊維状フィラ11を
含む鉛フリー半田10はまた，コネクタとリード線との接
続等にも用いてよい。
【００２９】鉛フリー半田10は，鉛Ｐｂを全く含まず，
鉛Ｐｂの代わりに，銀Ａｇ，ビスマスＢｉ，銅Ｃｕ，イ
ンジウムＩｎ等が用いられたものである。その組成（重
量比率）の一例は銀Ａｇ：２％，ビスマスＢｉ： 7.5
％，銅Ｃｕ： 0.5％および錫Ｓｎ：90％である。
鉛Ｐｂの代わりに，銀Ａｇ，ビスマスＢｉ，銅Ｃｕ，イ
ンジウムＩｎ等が用いられたものである。その組成（重
量比率）の一例は銀Ａｇ：２％，ビスマスＢｉ： 7.5
％，銅Ｃｕ： 0.5％および錫Ｓｎ：90％である。
【００３０】一般に半田は鉛Ｐｂと錫Ｓｎとを含む合金
である。たとえばその組成（重量比率）は鉛Ｐｂ：37
％，錫Ｓｎ：73％である。
である。たとえばその組成（重量比率）は鉛Ｐｂ：37
％，錫Ｓｎ：73％である。
【００３１】繊維状フィラ11には，ガラス繊維，耐熱樹
脂繊維等が用いられる。耐熱樹脂にはたとえば，ポリイ
ミド等がある。
脂繊維等が用いられる。耐熱樹脂にはたとえば，ポリイ
ミド等がある。
【００３２】繊維状フィラ11は，そのヤング率が鉛フリ
ー半田10のヤング率に比べて十分に小さいものがよい。
ヤング率が小さい繊維状フィラ11をヤング率が大きい鉛
フリー半田10に混入させると，後述するように，繊維状
フィラ11を含む鉛フリー半田10全体のヤング率が小さく
なり，鉛フリー半田10に生じる熱応力が小さくなるから
である。
ー半田10のヤング率に比べて十分に小さいものがよい。
ヤング率が小さい繊維状フィラ11をヤング率が大きい鉛
フリー半田10に混入させると，後述するように，繊維状
フィラ11を含む鉛フリー半田10全体のヤング率が小さく
なり，鉛フリー半田10に生じる熱応力が小さくなるから
である。
【００３３】繊維状フィラ11の大きさはたとえば，直径
20〜50μｍであり，長さ20〜 100μｍである。
20〜50μｍであり，長さ20〜 100μｍである。
【００３４】繊維状フィラ11と鉛フリー半田10との濡れ
性を高めるために，繊維状フィラ11の表面を金属薄膜に
よりコートするとよい。これにより，繊維状フィラ11と
鉛フリー半田10とが一体化する。コートする金属には，
ソルダリングのときに溶けないように，鉛フリー半田10
よりも融点が高いもの，たとえば金Ａｕが用いられる。
性を高めるために，繊維状フィラ11の表面を金属薄膜に
よりコートするとよい。これにより，繊維状フィラ11と
鉛フリー半田10とが一体化する。コートする金属には，
ソルダリングのときに溶けないように，鉛フリー半田10
よりも融点が高いもの，たとえば金Ａｕが用いられる。
【００３５】鉛フリー半田10は，ビスマスＢｉを含むこ
とにより硬くかつもろくなるので，ストレス等によって
クラックが発生しやすく，破断しやすい。繊維状フィラ
11を鉛フリー半田10に混入させることにより，繊維状フ
ィラ11を含む鉛フリー半田10にクラックが生じても，図
２に示すように，クラックが繊維状フィラ11によって阻
止される。
とにより硬くかつもろくなるので，ストレス等によって
クラックが発生しやすく，破断しやすい。繊維状フィラ
11を鉛フリー半田10に混入させることにより，繊維状フ
ィラ11を含む鉛フリー半田10にクラックが生じても，図
２に示すように，クラックが繊維状フィラ11によって阻
止される。
【００３６】繊維状フィラ11は，その他の半田，たとえ
ばビスマスＢｉを含まない鉛フリー半田，鉛Ｐｂを含む
通常の半田に混入させてもよい。
ばビスマスＢｉを含まない鉛フリー半田，鉛Ｐｂを含む
通常の半田に混入させてもよい。
【００３７】鉛フリー半田10に混入させる繊維状フィラ
11の量は，鉛フリー半田10の種類と，繊維状フィラ11の
種類とによって異なる。とくに鉛フリー半田10のヤング
率と繊維状フィラ11のヤング率とによって繊維状フィラ
11の量が決まる。
11の量は，鉛フリー半田10の種類と，繊維状フィラ11の
種類とによって異なる。とくに鉛フリー半田10のヤング
率と繊維状フィラ11のヤング率とによって繊維状フィラ
11の量が決まる。
【００３８】たとえば，繊維状フィラ11として直径40μ
ｍおよび長さ 100μｍのポリイミド繊維を，鉛フリー半
田（組成；銀Ａｇ：２％，ビスマスＢｉ： 7.5％，銅Ｃ
ｕ：0.5％および錫Ｓｎ：90％）10に混入させる場合に
ついて以下に説明する。
ｍおよび長さ 100μｍのポリイミド繊維を，鉛フリー半
田（組成；銀Ａｇ：２％，ビスマスＢｉ： 7.5％，銅Ｃ
ｕ：0.5％および錫Ｓｎ：90％）10に混入させる場合に
ついて以下に説明する。
【００３９】鉛フリー半田10のヤング率Ｅa は42.4kgf/
cm2 であり，繊維状フィラ11（ポリイミド繊維）のヤン
グ率Ｅb は2.1kgf/cm2である。
cm2 であり，繊維状フィラ11（ポリイミド繊維）のヤン
グ率Ｅb は2.1kgf/cm2である。
【００４０】鉛フリー半田10の体積比率をａとし，繊維
状フィラ11の体積比率をｂとすると，鉛フリー半田10と
繊維状フィラ11とによって形成される複合材料のヤング
率Ｅはおおよそ次式によって表される。
状フィラ11の体積比率をｂとすると，鉛フリー半田10と
繊維状フィラ11とによって形成される複合材料のヤング
率Ｅはおおよそ次式によって表される。
【００４１】 Ｅ＝ａ×Ｅa ＋ｂ×Ｅb …(1) ｂ＝１−ａ …(2)
【００４２】一例として，鉛フリー半田10と繊維状フィ
ラ11の複合材料のヤングＥが共晶半田のヤング率Ｅe
（＝27.7kgf/cm2 ）になるように，鉛フリー半田10およ
び繊維状フィラ11の体積比率を算出すると次のようにな
る。
ラ11の複合材料のヤングＥが共晶半田のヤング率Ｅe
（＝27.7kgf/cm2 ）になるように，鉛フリー半田10およ
び繊維状フィラ11の体積比率を算出すると次のようにな
る。
【００４３】式(1) に式(2) を代入して体積比率ａにつ
いて整理すると式(3) が得られ，体積比率ａ，ｂはそれ
ぞれ，式(3) ，(2) にしたがって次のように算出され
る。
いて整理すると式(3) が得られ，体積比率ａ，ｂはそれ
ぞれ，式(3) ，(2) にしたがって次のように算出され
る。
【００４４】 ａ＝（Ｅe −Ｅb ）／（Ｅa −Ｅb ） …(3) ＝（27.7−2.1 ）／（42.4−2.1 ） ≒0.63 ｂ＝１−ａ ＝１−0.63 ＝0.37 ただし，Ｅe ＝27.7kgf/cm2 ，Ｅa ＝42.4kgf/cm2 およ
びＥb ＝2.1kgf/cm2である。
びＥb ＝2.1kgf/cm2である。
【００４５】このように，鉛フリー半田10と繊維状フィ
ラ11の複合材料のヤング率を共晶半田のヤング率と同じ
にしたとすると，鉛フリー半田10の体積比率は63％であ
り，繊維状フィラ11の体積比率は37％となる。
ラ11の複合材料のヤング率を共晶半田のヤング率と同じ
にしたとすると，鉛フリー半田10の体積比率は63％であ
り，繊維状フィラ11の体積比率は37％となる。
【００４６】繊維状フィラ11の製造にはコストがかかる
ため，体積比率37％を上限として少ない量の繊維状フィ
ラ11を鉛フリー半田10に混入させるとよい。たとえば鉛
フリー半田10に繊維状フィラ11を体積比率10％混入させ
る。
ため，体積比率37％を上限として少ない量の繊維状フィ
ラ11を鉛フリー半田10に混入させるとよい。たとえば鉛
フリー半田10に繊維状フィラ11を体積比率10％混入させ
る。
【００４７】繊維状フィラ11が鉛フリー半田10中に均等
に分散すると仮定すると，繊維状フィラ11は鉛フリー半
田10中に約 0.1mmピッチで存在することになる。このと
き，鉛フリー半田10にクラックが生じたとしても，クラ
ックが約 0.1mm進むごとに繊維状フィラ11によって阻止
されることになるであろう。
に分散すると仮定すると，繊維状フィラ11は鉛フリー半
田10中に約 0.1mmピッチで存在することになる。このと
き，鉛フリー半田10にクラックが生じたとしても，クラ
ックが約 0.1mm進むごとに繊維状フィラ11によって阻止
されることになるであろう。
【００４８】このように，鉛フリー半田10に混入させる
繊維状フィラ11の量は，繊維状フィラ11を鉛フリー半田
10中にどの程度のピッチで存在させるかどうかに応じて
決めてもよい。
繊維状フィラ11の量は，繊維状フィラ11を鉛フリー半田
10中にどの程度のピッチで存在させるかどうかに応じて
決めてもよい。
【００４９】また，繊維状フィラ11を鉛フリー半田10に
混入させることによって，繊維状フィラ11を含む鉛フリ
ー半田10全体のヤング率が小さくなる（すなわちヤング
率が42.4kgf/cm2 から38.4kgf/cm2 になる）ので，クラ
ックが生じにくくなる。
混入させることによって，繊維状フィラ11を含む鉛フリ
ー半田10全体のヤング率が小さくなる（すなわちヤング
率が42.4kgf/cm2 から38.4kgf/cm2 になる）ので，クラ
ックが生じにくくなる。
【００５０】図３は，図１に示す繊維状フィラ11に代え
て，粒子状フィラ12を用いた例を示している。図３にお
いて，図１に示すものと同一のものには同一符号を付
し，重複説明を避ける。
て，粒子状フィラ12を用いた例を示している。図３にお
いて，図１に示すものと同一のものには同一符号を付
し，重複説明を避ける。
【００５１】粒子状フィラ12には，繊維状フィラ11と同
様に，ガラス粒子，耐熱樹脂（ポリイミド等）粒子，等
が用いられ，そのヤング率が鉛フリー半田10のヤング率
に比べて十分に小さいものがよい。
様に，ガラス粒子，耐熱樹脂（ポリイミド等）粒子，等
が用いられ，そのヤング率が鉛フリー半田10のヤング率
に比べて十分に小さいものがよい。
【００５２】粒子状フィラ12の形状は，粒子状（球状）
に限られず，楕円体状，立方体状，その他の形状であっ
てもよい，また粒子状フィラ12の表面には凹凸があって
もなくてもよい。粒子状フィラ12の大きさはたとえば，
後述する印刷方式によるソルダリングに用いられる半田
ペースト（半田クリームと呼ばれることもある）の鉛フ
リー半田10の粉末の粒子と同程度またはそれよりも小さ
い。粒子状フィラ12の大きさはたとえば，直径20〜50μ
m 程度である。
に限られず，楕円体状，立方体状，その他の形状であっ
てもよい，また粒子状フィラ12の表面には凹凸があって
もなくてもよい。粒子状フィラ12の大きさはたとえば，
後述する印刷方式によるソルダリングに用いられる半田
ペースト（半田クリームと呼ばれることもある）の鉛フ
リー半田10の粉末の粒子と同程度またはそれよりも小さ
い。粒子状フィラ12の大きさはたとえば，直径20〜50μ
m 程度である。
【００５３】粒子状フィラ12は，繊維状フィラ11と同様
に，濡れ性を高めるために，たとえば金Ａｕ等により金
属コートされる。
に，濡れ性を高めるために，たとえば金Ａｕ等により金
属コートされる。
【００５４】電子部品には，フリップ・チップ等のよう
にその端子が小さいものがある。たとえばフリップ・チ
ップの端子の大きさは 100μm 程度のものがある。この
ような端子の小さい電子部品には粒子の大きさが数μm
程度の粒子状フィラ12を用いるとよい。粒子状フィラ12
の粒子の大きさは，電子部品の端子の大きさ，配線パタ
ーンのランドの広さ等に応じて変えるとよい。
にその端子が小さいものがある。たとえばフリップ・チ
ップの端子の大きさは 100μm 程度のものがある。この
ような端子の小さい電子部品には粒子の大きさが数μm
程度の粒子状フィラ12を用いるとよい。粒子状フィラ12
の粒子の大きさは，電子部品の端子の大きさ，配線パタ
ーンのランドの広さ等に応じて変えるとよい。
【００５５】繊維状フィラ11または粒子状フィラ12を含
む鉛フリー半田10によるソルダリングは，従来のソルダ
リングと同様に行うことができる。
む鉛フリー半田10によるソルダリングは，従来のソルダ
リングと同様に行うことができる。
【００５６】図４は印刷方式による電子部品３を回路基
板１にソルダリングする工程を示している。
板１にソルダリングする工程を示している。
【００５７】ソルダリングには，少なくとも，鉛フリー
半田10の粉末と，フラックスとを含む半田ペーストに，
繊維状フィラ11または粒子状フィラ12を混ぜた半田ペー
スト９が用いられる。
半田10の粉末と，フラックスとを含む半田ペーストに，
繊維状フィラ11または粒子状フィラ12を混ぜた半田ペー
スト９が用いられる。
【００５８】ソルダリングされる回路基板１には，その
上面に配線パターンが設けられている（図４(A) ）。図
４において，配線パターンは配線パターンのランド２の
みが図示されている。
上面に配線パターンが設けられている（図４(A) ）。図
４において，配線パターンは配線パターンのランド２の
みが図示されている。
【００５９】半田ペースト９がランド２上に印刷用スク
リーン，ステンシル等を用いて印刷される（図４(B)
）。ランド２上に印刷される半田ペースト９の厚さは
たとえば， 100〜 200μm 程度である。
リーン，ステンシル等を用いて印刷される（図４(B)
）。ランド２上に印刷される半田ペースト９の厚さは
たとえば， 100〜 200μm 程度である。
【００６０】ランド２に印刷された半田ペースト９の上
に電子部品３が搭載され，この電子部品３が搭載された
回路基板１がヒータ20によって加熱される（図４(C)
）。半田ペースト９はヒータ20によって加熱される
と，フラックスと鉛フリー半田10とが溶融し，繊維状フ
ィラ11または粒子状フィラ12を含む溶融した鉛フリー半
田10によってランド２と電子部品３の端子３ａとがつな
がる。その後，電子部品３が実装された回路基板１は冷
却される。
に電子部品３が搭載され，この電子部品３が搭載された
回路基板１がヒータ20によって加熱される（図４(C)
）。半田ペースト９はヒータ20によって加熱される
と，フラックスと鉛フリー半田10とが溶融し，繊維状フ
ィラ11または粒子状フィラ12を含む溶融した鉛フリー半
田10によってランド２と電子部品３の端子３ａとがつな
がる。その後，電子部品３が実装された回路基板１は冷
却される。
【００６１】図５は，半田供給方式により電子部品３を
回路基板１にソルダリングする様子を示している。
回路基板１にソルダリングする様子を示している。
【００６２】ディスペンサ30内には，繊維状フィラ11ま
たは粒子状フィラ12を含む溶融した鉛フリー半田10が充
填されている。
たは粒子状フィラ12を含む溶融した鉛フリー半田10が充
填されている。
【００６３】回路基板１のランド２上に電子部品３が搭
載され，ランド２の上面と電子部品３の端子３ａの側面
とにフラックス５が塗布されている。ディスペンサ30内
に圧搾空気が流入することによってディスペンサ30のノ
ズル31から，フィラ11または12を含む溶融した鉛フリー
半田10が吐出する。この吐出した鉛フリー半田10がフラ
ックス５が塗布された箇所に供給される。供給された鉛
フリー半田20の熱でフラックス５が溶け，フィラ11また
は12を含む鉛フリー半田10によってランド２と電子部品
３の端子３ａとがつながる。その後，電子部品３が実装
された回路基板１は冷却される。
載され，ランド２の上面と電子部品３の端子３ａの側面
とにフラックス５が塗布されている。ディスペンサ30内
に圧搾空気が流入することによってディスペンサ30のノ
ズル31から，フィラ11または12を含む溶融した鉛フリー
半田10が吐出する。この吐出した鉛フリー半田10がフラ
ックス５が塗布された箇所に供給される。供給された鉛
フリー半田20の熱でフラックス５が溶け，フィラ11また
は12を含む鉛フリー半田10によってランド２と電子部品
３の端子３ａとがつながる。その後，電子部品３が実装
された回路基板１は冷却される。
【００６４】印刷方式，半田供給方式以外の他の方式に
よるソルダリングにも，繊維状フィラ11または粒子状フ
ィラ12を含む半田ペースト９または鉛フリー半田10を用
いることができる。
よるソルダリングにも，繊維状フィラ11または粒子状フ
ィラ12を含む半田ペースト９または鉛フリー半田10を用
いることができる。
【００６５】一般に回路基板１にはフラット・パッケー
ジ等の大型電子部品とフリップ・チップ等の小型電子部
品とが多数混載される表面実装の場合には，通常，印刷
方式によるソルダリングが行われる。すなわち，繊維状
フィラ11または粒子状フィラ12を含む半田ペースト９を
用いてソルダリングが行われる。
ジ等の大型電子部品とフリップ・チップ等の小型電子部
品とが多数混載される表面実装の場合には，通常，印刷
方式によるソルダリングが行われる。すなわち，繊維状
フィラ11または粒子状フィラ12を含む半田ペースト９を
用いてソルダリングが行われる。
【００６６】配線パターンが狭ピッチのとき，またはラ
ンドの広さが微小のとき，繊維状フィラ11を用いると，
印刷用スクリーン，ステンシル等に目詰まりすることが
起こりうる。このようなときには，粒子状フィラ12を用
いるとよい。
ンドの広さが微小のとき，繊維状フィラ11を用いると，
印刷用スクリーン，ステンシル等に目詰まりすることが
起こりうる。このようなときには，粒子状フィラ12を用
いるとよい。
【００６７】先に説明したように，端子が微小な小型電
子部品には，その端子の大きさに応じた大きさの粒子状
フィラ12を用いるのとよいので，回路基板１に実装する
電子部品の端子が最も小さいものを基準にして粒子状フ
ィラ12の大きさを選定するとよい。
子部品には，その端子の大きさに応じた大きさの粒子状
フィラ12を用いるのとよいので，回路基板１に実装する
電子部品の端子が最も小さいものを基準にして粒子状フ
ィラ12の大きさを選定するとよい。
【００６８】とくに大きな熱応力が発生する大型電子部
品を実装する場合には，粒子状フィラ12に比べてクラッ
クを阻止する繊維状フィラ11を用い，この繊維状フィラ
11を含む鉛フリー半田10をによって大型電子部品を半田
供給方式等により局部的にソルダリングするとよい。
品を実装する場合には，粒子状フィラ12に比べてクラッ
クを阻止する繊維状フィラ11を用い，この繊維状フィラ
11を含む鉛フリー半田10をによって大型電子部品を半田
供給方式等により局部的にソルダリングするとよい。
【図１】繊維状フィラを混入させた鉛フリー半田を用い
て電子部品を実装した回路基板を示している。
て電子部品を実装した回路基板を示している。
【図２】繊維状フィラによりクラックの進行が阻止され
た様子を示す図である。
た様子を示す図である。
【図３】粒子状フィラを混入させた鉛フリー半田を用い
て電子部品を実装した回路基板を示している。
て電子部品を実装した回路基板を示している。
【図４】印刷方式によるソルダリングの様子を示す図で
あり， (A)は回路基板を示し，(B)は回路基板上のラン
ドに半田ペーストが印刷された様子を示し， (C)は回路
基板上に電子部品が搭載され加熱されている様子を示
す。
あり， (A)は回路基板を示し，(B)は回路基板上のラン
ドに半田ペーストが印刷された様子を示し， (C)は回路
基板上に電子部品が搭載され加熱されている様子を示
す。
【図５】半田供給方式によるソルダリングの様子を示す
図である。
図である。
【図６】従来の半田にクラックが生じた様子を示す図で
ある。
ある。
１ 回路基板 ２ ランド ３ 電子部品 ３ａ 端子 ４ 半田 ５ フラックス ９ 半田ペースト 10 鉛フリー半田 11 繊維状フィラ 12 粒子状フィラ 20 ヒータ 30 ディスペンサ 31 ノズル
Claims (10)
- 【請求項１】 少なくとも錫を含む半田において，フィ
ラを混入させたことを特徴とする半田。 - 【請求項２】 上記フィラが繊維状である請求項１に記
載の半田。 - 【請求項３】 上記フィラが粒子状である請求項１に記
載の半田。 - 【請求項４】 上記フィラが金属膜によってコーティン
グされている請求項１から３のいずれか一項に記載の半
田。 - 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の半田
を用いて，電子部品が実装されたことを特徴とする回路
基板。 - 【請求項６】 少なくとも錫を含む半田の粉末と，フラ
ックスと，フィラとを含む半田ペースト。 - 【請求項７】 上記フィラが繊維状である請求項６に記
載の半田ペースト。 - 【請求項８】 上記フィラが粒子状である請求項６に記
載の半田ペースト。 - 【請求項９】 上記フィラが金属膜によってコーティン
グされている請求項６から８のいずれか一項に記載の半
田ペースト。 - 【請求項１０】 上記フィラの大きさが上記半田の粉末
の粒子と同程度の大きさまたはそれ以下である請求項８
に記載の半田ペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8137744A JPH09295184A (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 半田およびこの半田を用いて電子部品が実装された回路基板，ならびに半田ペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8137744A JPH09295184A (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 半田およびこの半田を用いて電子部品が実装された回路基板，ならびに半田ペースト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09295184A true JPH09295184A (ja) | 1997-11-18 |
Family
ID=15205822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8137744A Pending JPH09295184A (ja) | 1996-05-09 | 1996-05-09 | 半田およびこの半田を用いて電子部品が実装された回路基板，ならびに半田ペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09295184A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006320943A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Sony Corp | はんだペースト及びはんだ印刷方法 |
| JP2008036691A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Toyota Motor Corp | 鉛フリーはんだ材料及びその製造方法、接合構造、並びに電子部品実装構造 |
| JP2011025287A (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Fujitsu Ltd | 鉛フリーはんだ材料及び電子部品実装構造並びに鉛フリーはんだ材料の製造方法 |
| JP2012246536A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Nippon Steel Corp | 太陽電池用インターコネクタ及びその製造方法、並びに太陽電池モジュール |
| CN104577704A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-04-29 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 纤维网增强高纯铟复合焊料及其应用方法 |
| CN104668808A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-06-03 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种高纯铟纤维复合增强焊料及其制备方法 |
| CN104708224A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-06-17 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 短纤维丝增强高纯铟复合焊料及其制备方法 |
| US9831199B2 (en) | 2015-11-02 | 2017-11-28 | Fujitsu Limited | Electronic device, electronic part, and solder |
| JP2022129553A (ja) * | 2021-02-25 | 2022-09-06 | セイコーエプソン株式会社 | センサーモジュール |
-
1996
- 1996-05-09 JP JP8137744A patent/JPH09295184A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006320943A (ja) * | 2005-05-19 | 2006-11-30 | Sony Corp | はんだペースト及びはんだ印刷方法 |
| JP2008036691A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Toyota Motor Corp | 鉛フリーはんだ材料及びその製造方法、接合構造、並びに電子部品実装構造 |
| JP2011025287A (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Fujitsu Ltd | 鉛フリーはんだ材料及び電子部品実装構造並びに鉛フリーはんだ材料の製造方法 |
| JP2012246536A (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-13 | Nippon Steel Corp | 太陽電池用インターコネクタ及びその製造方法、並びに太陽電池モジュール |
| CN104577704A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-04-29 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 纤维网增强高纯铟复合焊料及其应用方法 |
| CN104668808A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-06-03 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 一种高纯铟纤维复合增强焊料及其制备方法 |
| CN104708224A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-06-17 | 山东浪潮华光光电子股份有限公司 | 短纤维丝增强高纯铟复合焊料及其制备方法 |
| US9831199B2 (en) | 2015-11-02 | 2017-11-28 | Fujitsu Limited | Electronic device, electronic part, and solder |
| JP2022129553A (ja) * | 2021-02-25 | 2022-09-06 | セイコーエプソン株式会社 | センサーモジュール |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7145236B2 (en) | Semiconductor device having solder bumps reliably reflow solderable | |
| US6360939B1 (en) | Lead-free electrical solder and method of manufacturing | |
| US5931371A (en) | Standoff controlled interconnection | |
| US6010060A (en) | Lead-free solder process | |
| TWI280829B (en) | Mounting substrate and mounting method of electronic part | |
| EP0430240B1 (en) | Method of mounting an electric part on a circuit board | |
| JP4633630B2 (ja) | 半田付用のフラックスおよび半田付方法 | |
| KR100776114B1 (ko) | 땜납 접합용 페이스트 및 이를 이용한 땜납 접합 방법 | |
| US6596094B2 (en) | Solder paste and electronic device | |
| US20030003624A1 (en) | Single-melt enhanced reliability solder element interconnect | |
| US6015082A (en) | Method for joining metals by soldering | |
| JPH09295184A (ja) | 半田およびこの半田を用いて電子部品が実装された回路基板，ならびに半田ペースト | |
| KR101209845B1 (ko) | 전자부품 땜납 방법 및 전자부품 땜납 구조 | |
| JP2008006499A (ja) | 半田ペースト | |
| JP2000223831A (ja) | Ｂｇａによる表面実装用ペーストはんだと表面実装方法 | |
| JP3913531B2 (ja) | スペーサー、及びこれを用いた実装方法 | |
| JP2002076605A (ja) | 半導体モジュール及び半導体装置を接続した回路基板 | |
| JP3544439B2 (ja) | 接続ピンと基板実装方法 | |
| JP2000332403A (ja) | 電子部品の実装構造及び電子部品の実装方法 | |
| JP3178401B2 (ja) | パッケージのｂｇａ型電極の形成および接続方法 | |
| JP2005317270A (ja) | 導電性微粒子及び導電接続構造体 | |
| JP2794644B2 (ja) | 面実装電子部品 | |
| JP2773087B2 (ja) | 電子部品の実装方法 | |
| JPH07235764A (ja) | 狭ピッチ部品の表面実装方法 | |
| JP3422135B2 (ja) | プリント基板への電子部品はんだ付け法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040928 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050301 |