JPH1052790A - はんだ粉末およびソルダペースト - Google Patents

はんだ粉末およびソルダペースト

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JPH1052790A
JPH1052790A JP21088496A JP21088496A JPH1052790A JP H1052790 A JPH1052790 A JP H1052790A JP 21088496 A JP21088496 A JP 21088496A JP 21088496 A JP21088496 A JP 21088496A JP H1052790 A JPH1052790 A JP H1052790A
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JP
Japan
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solder
solder powder
particle size
indium
paste
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Pending
Application number
JP21088496A
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English (en)
Inventor
Katsuhide Natori
勝英 名取
Seiki Sakuyama
誠樹 作山
Hisao Tanaka
久雄 田中
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 はんだ粉末およびソルダペーストに関し、フ
ァインピッチ実装が可能なはんだ粉末およびソルダペー
ストを提供することを目的とする。 【解決手段】 錫と鉛を主成分とするはんだの中に0.1
乃至5.0 Wt%のインジウムを添加した粒径が10乃至40
μmのはんだ粉末と、ペースト状フラックスと、を混練
してソルダペーストを製造したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、印刷性及びはんだ
付け性が良好なはんだ粉末およびこのはんだ粉末を用い
て製造されるソルダペーストに関する。
【0002】
【従来の技術】最近の電子機器は特に小型軽量化への要
求が強い。しかしながら、これを実現するためには電子
機器の主要構成部分であるプリント基板の小型軽量化が
不可欠である。そこで考えられたのが、プリント基板の
表面に設けられたパッドに電子部品(LSI等)のリー
ドをはんだ付け実装するSMT(Surfase Mounting Tec
hnorogy =表面実装技術)と呼ばれる技術である。
【0003】このSMT実装方式は、従来のスルーホー
ル実装方式に比べて実装密度を向上することができるの
で近年はこの実装方式がプリント板実装に多く用いられ
るようになってきた。なお、このSMT実装では、ソル
ダペーストを用いたリフロー方式が主流になっている。
【0004】このリフロー方式のはんだ付けでは、はん
だ粉末とフラックスを混練してクリーム状にしたソルダ
ペーストをメタルマスク印刷或いはスクリーン印刷等の
方法でプリント基板のパッドに印刷し、その上に電子部
品を装着し、プリント基板をはんだの溶融温度まで加熱
してソルダペーストをリフローさせて電子部品をプリン
ト基板にはんだ付けする。
【0005】以下、このSMT方式を用いて電子部品を
プリント基板にはんだ付け実装する工程を説明する。 (1) はんだ粉末と樹脂(この樹脂はロジンをベースとす
る樹脂である)を混練して製造したソルダペーストをプ
リント基板の電子部品を搭載する部分(以下パッドと呼
ぶ)に印刷版等を用いて印刷する。
【0006】(2) ソルダペーストを印刷したパッド上に
電子部品のリードを位置決めする。 (3) これを一括リフローにより加熱してソルダペースト
を溶融させる。これによって電子部品はプリント基板に
はんだ付け実装される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】SMT実装技術は、パ
ッド間のピッチの小さいファインピッチ型のプリント基
板に電子部品を実装する際に適用されるが、現在のファ
インピッチの主流は0.5ミリメートル(mm)ピッチ
で、0.4 mmピッチが出現し始めている。しかし、それ
以下のファインピッチ化は困難とされている。
【0008】これは、パッド間のピッチがさらに小さく
なるとプリント基板上に形成されるパッドの幅がより狭
くなり、このために印刷版の開口部分の幅も狭くなり、
ソルダペーストに含まれているはんだ粉末が印刷版の開
口部分を通り難くなって印刷性が悪くなるためである。
【0009】この印刷性を改善する手段として、前記は
んだ粉末の粒径を小さくすることが考えられる。この発
想は「開口部分のサイズ対応にはんだ粉末の粒径を小径
化すれば良いではないか」というものである。
【0010】しかしながら、はんだ粉末は概ね球形(完
全な球形ではないが)をしていることから、体積が半径
の3乗で増減するのに対して表面積は半径の2乗で増減
することになる。従って、粒径を例えば1/2にした場
合の体積の減少率が1/8であるのに対して表面積の減
少率は1/4である。
【0011】このことは、はんだ粉末を小径化すればす
るほど単位体積当たりの酸化量が増える(これは酸化膜
の膜厚を一定と仮定した場合であるが)ことを意味す
る。図3は酸素量とはんだ粒径の関係を計算値で示した
図である。
【0012】この図3は、粒径が35μm のはんだ粉末
の酸化量を100ppmと仮定すると酸化膜厚さが11
nm(110Å)となることを条件として計算した値を
示している。図3から明らかなように、はんだ粒径が1
0μm 以下になると酸素量が急激に増加している。はん
だ粉末の酸素濃度が高くなればはんだ付け性が低下して
ソルダボールの発生度が高くなることは周知のとおりで
ある。なお、ソルダボールというのは、はんだ付け後に
はんだが粒状のまま残っている現象を指すのであって、
はんだ付け性の良否はこのソルダボールの発生度によっ
て判断される。
【0013】本発明の目的は、ファインピッチ化された
パッドに適応可能なはんだ粉末およびソルダペーストを
提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明によるはんだ粉末
は、錫と鉛を主成分とするはんだの中に0.1 乃至 5.0w
t%のインジウムを添加し、粒径を10乃至40μmにした
ことを特徴とするものである。
【0015】そして、本発明によるソルダペーストは、
前記はんだ粉末と、ペースト状のフラックスと、を混練
して製造したことを特徴とするものである。本発明によ
るはんだ粉末は、錫と鉛を主成分とするはんだの中に適
量のインジウムを添加することによってはんだ粉末の酸
化を抑制している点に第1の特徴がある。
【0016】なお、はんだ粉末中にインジウムを添加す
ることによってはんだ粉末の酸化が抑制されるのは、こ
のインジウムが、はんだの主要構成材料である錫や鉛よ
りも先に酸化されるためである。このとき、Sn−Pb
系合金にAg,Sb,Bi,Znなど第三元素を添加し
た系についても有効である。
【0017】このように、インジウムの酸化が先行する
形になると、インジウムの表面に形成された該酸化膜が
バリアとなって錫や鉛の表面に酸化膜が形成されるのを
抑止するのである。この場合、インジウムの表面に形成
される酸化膜は錫や鉛の表面に形成される酸化膜よりも
膜が脆弱であることから、はんだ付け実装を行うときの
温度上昇によって簡単に壊れるのではんだ付け性に悪影
響を与えない。
【0018】また、このはんだ粉末は、粒径の範囲を10
μm乃至40μmとしたことを第2の特徴としている。粒
径の上限値を40μmに限定したのは当該はんだ粉末が容
易に印刷版の開口部内に入りこむことができるようにと
の配慮に基づくものであり、粒径の下限値を10μmとし
たのは当該はんだ粉末の単位体積当たりの酸化量が増加
しないようにとの配慮に基づくものである。
【0019】本発明は、印刷性とはんだ付け性に優れた
はんだ粉末およびソルダペーストを提供することを目的
とする。
【0020】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施例を示す
図であって、はんだ粉末の粒径とその中に含まれるイン
ジウムの配合率を変化させて製造した「ソルダペースト
の成分と評価結果を示す図」である。なお、図1に開示
したこのはんだ粉末は、Snが63%で残部がPbの共
晶はんだからなるものである。
【0021】この図1の「項目の欄」は、「実施例」と
「比較例」とに分かれているが、実施例1〜4は「はん
だ粉末の粒径」を一定(10μm〜40μm)とし、「In
の含有率」を0.1 Wt%〜5.0 Wt%の範囲で変化させ
たときの評価結果を示し、比較例1〜3は「はんだ粉末
の粒径」と「Inの含有率」を上記実施例と異ならせた
場合の評価結果を示す。
【0022】図1において、Inははんだ粉末中のイン
ジウムの含有率(Wt%)、Snは錫の含有率、Pbは
鉛の含有率をそれぞれ示す。また、粒径ははんだ粉末の
直径(μm)であり、印刷性は印刷版の開口部に充填さ
れるソルダペーストの充填率を%で示したものであり
(充填率%=印刷されたペーストの体積/印刷版の開口
部の体積×100)、はんだ付け性はソルダボールの発
生状況から良否を判断したもので、○印は良、△印はや
や良、×印は不良であることを示す。なお、このはんだ
付け性の評価は、JIS Z 3284(ソルダペース
ト)に基づくものである。
【0023】実施例1は、0.1 Wt%のインジウムを添
加した粒径が10〜40μmのはんだ粉末とペースト状フラ
ックスとを混練して製造したソルダペーストである。こ
のソルダペーストは、はんだ粉末の粒径が10〜40μmで
あるから充填率も86%と良好であり、インジウムの添
加量が0.1 Wt% となっているのではんだ付け性も一
応満足できる。
【0024】実施例2は、0.5 Wt%のインジウムを添
加した粒径が10〜40μmのはんだ粉末とペースト状フラ
ックスとを混練して製造したソルダペーストである。こ
のソルダペーストは、粒径が10〜40μmであるから充填
率も83%と良好であり、インジウムの添加量が0.5 W
t% であることからはんだ付け性も良好である。
【0025】図2はインジウムによる酸化抑止効果を示
す図であって、前記実施例2を適用した場合の温度と酸
素濃度の関係を模式的に示した図である。図2から明ら
かなように、はんだ粉末の酸化量は温度が100°Cを
超えると急激に増加するが、このはんだ粉末に0.5 Wt
%のインジウムを添加してやると酸化量の上昇率は図示
のとおり抑制される。
【0026】実施例3は、2.5 Wt%のインジウムを添
加した粒径が10乃至40μmのはんだ粉末とペースト状フ
ラックスを混練して製造したソルダペーストである。こ
のソルダペーストは、はんだ粉末の粒径が10乃至40μm
であるから充填率も85%と良好である。また、インジ
ウムの添加量が2.5 Wt% と適量であるためはんだ付
け性も良い。
【0027】実施例4は、5.0 Wt%のインジウムを添
加した粒径が10乃至40μmのはんだ粉末を用いているの
で充填率は81%と良好であり、はんだ付け性も良い。
以上のことから明らかなように、実施例1〜4の場合
は、はんだ粉末の中に含まれているインジウムの量が0.
1 Wt%乃至5.0 重量%であり、はんだ粉末の粒径も10
乃至40μmであるから、印刷性とはんだ付け性が共に良
好である。
【0028】これに対して比較例1の場合は、0.5 Wt
% のインジウムを含んでいるがはんだ粉末の粒径が大
きいので充填率は良くない。しかしながら、比較例1の
場合はソルダボールの発生率が意外に低い。これはイン
ジウムによって酸化膜の形成が抑制されたためと思われ
る。
【0029】比較例2に開示した二つの例は何れも0.05
Wt%のインジウムを添加したものであるが、一方は粒
径が10〜40μmである。この粒径が10〜40μmのものの
印刷性(充填率)は86%と良好であるが、はんだ付け
性が良くない。これはインジウムの添加量が0.1 Wt%
以下で少なすぎることによるものと思われる。
【0030】また、比較例2の他方のものは印刷性もは
んだ付け性も共に良くない。これは粒径が40〜60μmと
大き過ぎることと、インジウムの添加量が0.1 Wt%以
下で少なすぎることによるものと思われる。
【0031】比較例3に開示した二つの例は何れもイン
ジウムを添加していない場合であって、一方は粒径が10
〜40μmである。この粒径が10〜40μmのものの印刷性
(充填率)は83%と良好であるが、はんだ付け性が良
くない。これはインジウムが添加されていないため、は
んだ粉末の酸化濃度が高くなったためと思われる。
【0032】また、比較例3の他方のものは印刷性もは
んだ付け性も共に良くない。これは粒径が40〜60μmと
大き過ぎるためと、はんだ粉末中にインジウムが添加さ
れていないためである。
【0033】このソルダペーストは、適量のインジウム
をはんだ粉末中に添加することによってはんだ付け性を
向上させたことを第1の特徴とするものであり、はんだ
粉末の粒径を10〜40μmの範囲内とすることによって印
刷性を向上させたことを第2の特徴とするものである。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によるソルダペーストは、はんだ粉末中に適量のインジ
ウムを添加したことによる酸化濃度抑制効果、はんだ粉
末の粒径を制御することによる充填率向上効果、の相乗
効果によって印刷性とはんだ付け性を向上させたもの
で、ファインピッチ実装を推進する上でその効果は極め
て大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ソルダペーストの成分と評価結果を示す図
【図2】 インジウムによる酸化抑止効果を示す図
【図3】 酸素量とはんだ粒径の関係を示す図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 錫と鉛を主成分とするはんだの中に0.1
    乃至 5.0wt%のインジウムを添加し、粒径を10乃至40
    μmにしたことを特徴とするはんだ粉末。
  2. 【請求項2】 錫と鉛を主成分とするはんだの中に0.1
    乃至 5.0wt%のインジウムを添加した粒径が10乃至40
    μmのはんだ粉末と、ペースト状フラックスと、を混練
    して製造したことを特徴とするソルダペースト。
JP21088496A 1996-08-09 1996-08-09 はんだ粉末およびソルダペースト Pending JPH1052790A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21088496A JPH1052790A (ja) 1996-08-09 1996-08-09 はんだ粉末およびソルダペースト

Applications Claiming Priority (1)

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JP21088496A JPH1052790A (ja) 1996-08-09 1996-08-09 はんだ粉末およびソルダペースト

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1052790A true JPH1052790A (ja) 1998-02-24

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ID=16596694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21088496A Pending JPH1052790A (ja) 1996-08-09 1996-08-09 はんだ粉末およびソルダペースト

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JP (1) JPH1052790A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6881278B2 (en) 1998-06-10 2005-04-19 Showa Denko K.K. Flux for solder paste
CN108080809A (zh) * 2016-11-21 2018-05-29 常州佳讯光电产业发展有限公司 低结温太阳能二极管焊接剂

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6881278B2 (en) 1998-06-10 2005-04-19 Showa Denko K.K. Flux for solder paste
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A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010703