JPS58100992A - 金一錫複合ろう材とその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はろう付けのため用いられるろう材に関し、特に
半導体素子等を具備する各種電子部品のろう付けに供し
て好適なＡｕ　　Ｓｎ系のろう材と、その製造方法に係
るものである。

従来から、上記電子部品のろう付けにあっては、ろう付
けに際し半導体素子を高温にさらして、その特性を劣化
させたり、ライフを旬かくしてしまうことのないよう、
２３２℃等の低融点をもったＡｕ　　Ｓｎ共晶型合金、
特に８０Ａｕ−２０Ｓｎ　ろう材が広く一般に用いられ
ている。

しかしながら、溶解法によって得られる上記Ａｕ−８ｎ
共晶型合金ろう拐は、共晶合金であるため極めて脆く加
工性が非常に悪いので、ろう付は作業に際して、当該ろ
う材を圧延、伸線、切断、打抜き加工して所定形状のも
のを得ようより多くの労力と時間とを費さねばｌらず、
しかも当該加工中にろう材が欠落したり破断してし１う
ため歩留りの低下を来し、さらに実際」二複雑な形状の
ものについては打抜きが不可能となってし甘うといった
重大な欠陥を有している０１だ当該ろう材の溶融温度範
囲は極めて狭いので、融点に達したろうは瞬時に流動す
る性質をもっており、従って第１図のようにろう付素材
Ａ、Ｈのろう付間隙Ｃが比較的狭く、かつ均−巾である
場合には上記流動状態となったろうが、ろう付間隙Ｃの
毛細管現象により速やかに、当該間隙Ｃに充満して、略
満足すべきろう付けができるのであるが、第２図のよう
ｌころう付素材Ａ　Ｉ　、’　Ｂ　Ｔのろう付間隙Ｃ′
が、一定巾でなく、その形状が複雛である場合には、ろ
う付間隙Ｃ′における狭巾間隙部り、、Ｄ′　・・・・
・には瞬時流動のろうが充満きれるもの＼、広巾間隙部
Ｅ、Ｅ’　　・・・・・に対するろう回りが不足してし
１う現象が生じ、このため不完全なろう付状態となるこ
とが多く、シかもこの極めて急激な溶融により、瞬時の
溶融膨張となって流動ろうの飛散が起り、これがその近
傍の諸部伺に何着して各種の悪影響を及ぼすといった問
題も発生している。

本発明は、か＼る難点を解消し得るろう材とその製造方
法を提供しようとするものて、当該ろう材の特徴とする
ところは、Ａ１１相とＳｎ相との間【こ、両相を連着す
るＡｕＸＳｎ　　の拡散相が介装されており、かつこの
際上記Ａｕ　　と　Ｓｎの各全重量が、所望Ａｕ−８ｎ
共晶型合金ろう祠の組成重量係宛となっていることであ
る。

そこで上記金−錫複合ろう材を製造するには、ＡＩ］原
伺（１）とＳｎ原材（２）とを重ね合せることｌこより
重積原材（３）を形成する。

こ＼で上記両原材ｔｌＬｆ２）は少なくとも各１個を必
要とするが、所要複数個だけ交互に重ね合せるのがよく
、重積原材（３）の形態としては、第３図のように平板
状の原材ｔｌ）＋２）を用い、５ｎ−Ａｕ−８ｎ−Ａｕ
　　Ｓｎの５層に積層することで、Ｓｎ　３− 原材＋２＋　＋２１が外表側に配されるようにしたり、
第４図の（イ）に示す如く、板材によるＳｎ原材（２）
を蛇行状に屈曲させ、その蛇行間隙（２＋’　＋２１’
・・・・に平板状のＡｕ原材ｔｌ）　ｔｌｌ・・・・・
を挾持するようにしてもよく、また同図（ロ）の通り蛇
行状のＳｎ原材（２）と、曲成させた板材によるＡｕ原
材（］）＋１＋とを噛み合せ状態に挾持させるなどのも
のであってもよい。

また重積原材（３）としては、上記実施例の如く平板状
に積層するのではなく、例えば第４図の（ハ）に示す通
り線拐たるＳｎ原材（２）に、順次異径円筒状としたＡ
ｕ原材Ｌｌ）、Ｓｎ原材（２）を交互に被嵌させて線状
に形成してもよく、さらに線状となるよう積層するため
、同図のに）に例示の如く、板状のＡｕ原材（２）を重
積させ、これを端面が渦巻状となるよう巻回するように
してもよい０こ＼でざらに重要なことは、上記重積原材
（３）を形成するに際し、例えば前記第３図の実施例で
は２枚の板状Ａｕ原材（１）と３枚の板状Ｓｎ原材（２
）とを積層したが、これら２枚のＡｕ原材＋１．）−４
＝ によるＡｕの全重量と、３枚のＳｎ原材（２）によるＳ
ｎの全重量とが、所望Ａｕ　　Ｓｎ共晶合金ろう拐の組
成重量％となるよう調整されていることである。

すなわち前記の如く多用されている８０Ａｕ−２０Ｓｎ
共晶型合金ろう材が所望のろう材であるならば、Ａｕ原
材の全重量８０に対し、Ｓｎ原材の全重量が２０の重量
比となるようＡｕ原＋ａ’（１）、Ｓｎ原材（２）の厚
さ、巾、長さそして枚数等を予め調整しておかねばなら
ない。

次にこのようにして得られた重積原材（３）につき、こ
れに先ず冷間圧延（圧接）加工を施すのであるが、これ
には前記第３図、第４図の（イ）（ロ）ζ°こ例示の場
合であれば、重積原材（３）を適宜の圧延機により上下
から挟圧すればよく、第４図の（ハ）に）１こ示した線
状の重積原材（３）であれば、これを絞搾して縮径加工
を施すこと＼ｌす、この際当該１回の冷間圧延加工によ
る加工率（圧延率、減面比）は１０〜５０チ程度とする
のが望寸しい０ 次いで上記冷間圧延加工が終ったならば、これによＶ得
られたものＣごつき、歪取り加熱処理を施すのであり、
このための加熱温度としては室温よりも高温とするのが
１６０℃以下とし、当該焼鈍時間としては約１時間とす
るのがよい。

そして上記の冷間圧延加工と歪取り加熱処理とは、その
後生なくとも１回、望オしくに数回繰返し実施するので
ある。

このようにして最終的に得られるろう材は、第５図のよ
う（こ、Ａｕ原材、Ｓｎ原材の個数に対応してＡｕ相（
４）・・・・・、Ｓｎ相（５）・・・・・が重積状態と
７１ｉ：す、かつ当該両相ｆ４）　［５）は、これに介
装されているＡｕ、Ｓｎの拡散相（６）・・・・・によ
り連着されたものとなる。

こＸで本発明に係る製造方法の一具体例を示せば、厚さ
ｔ、ｏ′ｙｎ、　　巾４０％、長さ２００″ＸｎのＳｎ
原材を板状に３枚加工し、一方厚さ１５χ、巾４ｏ’／
、、長さ２００ｒｙｎのＡｕ原材を２枚板状に加工し、
」二記Ｓｎ原＋ｔ、Ａｕ原材を順次交互に重積すること
により重積原材とする。

次にこの重積原材をその厚さが４ｎＸｎとなるまで冷間
圧延し、これにより得られたものを１５０℃で１時間保
持することにより歪取り加熱処理を行い、さらに室温ま
で冷却した後、第２回の冷間圧延加工を施して厚さが２
瓢となるよう圧接し、これに前記と同一条件にて第２回
の歪取り加熱処理を施し、その後さらに上記の冷間圧延
加工と、１５０℃、１時間の焼鈍とを繰り返すことによ
り、厚さ５０μの製品たる複合ろう材を得た。

そして上記製品につきＡｕの定量分析を行ったところ、
８０２８重量％となっており、８０Ａｕ−２０Ｓ　ｎ共
晶型合金ろう材と略同−組成となっていることが確認さ
れ、式らに当該製品につきその断面状態を顕微鏡により
観察したところ、Ａｕ相とＳｎ　相とが全５層に重なり
、両相の境界には約３μの相互拡散相が存在していた。

本発明に係る複合ろう材は上記実施例によって具現され
る構成を有しているから、これを用いて電子部品等のろ
う付は作業を行うようにすすること＼なり、次いでＡｕ
ＸＳｎ　　の拡散相が加熱により全体に及んでいくから
、例えば８゜Ａｕ−２０Ｓｎ　　共晶型合金ろう材がも
つ２８０℃の融点にて、全体が融解していくこと＼ｌす
、従って加熱温度の上昇に伴い低融点相から順次高融点
相に融解が順次段階的に時間的遅延をもって進行するこ
と＼ｌす、この結果順次遅延して溶は出してくる流動ろ
う材がろう付間隙の広巾間隙部まで円滑に流入し、完全
なろう付けを期待し得ると共に、共晶型合金ろう材のよ
うに瞬時に融解しないため、流動ろう材の飛散が見られ
ず、電子部品等に対する悪影響を解消することができる
。

またその製造方法も、複合材に対する冷間圧延加工と歪
取り加熱処理の繰り返しにて実施できるものであるから
、Ａｕｓ　Ｓｎの良好な伸展性を活用して、冷間にて、
しかも低い温度の加熱にて極めて作業性よく、所望薄肉
の製品が得られ、複雑な形状の打抜き作業も欠損や破断
の心配な〈実施し得るから、８０Ａｕ−２０Ｓｎ　　共
晶型合金ろう伺の前記諸欠陥を悉く排除することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は異種ろう付間隙を示するう付素利の各
平面図、第３図は本発明に係る重積原材の一例を示す縦
断面面図、弔４図の（イ）〜に）は夫々同重積原材の異
種例を示した縦断正面図、第５図は本発明に係るろう材
の縦断正面説明図である。 （１）・・・・・Ａｕ原材 （２）・−１ｅＳｎ原材 （３）・・・・・重積原材 （４）・・・・・Ａｕ相 （５）・・・・・Ｓｎ相 （６）・・・・・ＡｕＸＳｎ　拡散相 特許出願人 代理人　弁理士　　井　藤　　　誠

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｕ　とＳｎ相との間に、両相を連着するＡｕ。 Ｓｎの拡散相が介装され、かっＡｕとＳｎの各全重量が
   、所望Ａｕ−８ｎ共晶型合金ろう材の組成重量％宛とな
   っていることを特徴とする金−錫複合ろう材。
2. （２）外表側にＳｎ相が配在されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の金−錫複合ろう材。
3. （３）　　Ａｕ原材とＳｎ原材とを重ね合せ状態として
   重積原材となし、この重積原材に対して順次冷間圧延加
   工、歪取り加熱処理を少なくとも２回以上繰り返し行う
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の金−錫複合ろう材の製造方法。
4. （４）冷間下延加工は圧延率、減面比たる１回の　１− 加工率が１０〜５０％であり、歪取り加熱処理が１６０
   ℃以下であることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の金−錫複合ろう材の製造方法。