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JP2564151B2 - コーティングはんだ粉末 - Google Patents

コーティングはんだ粉末

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JP2564151B2
JP2564151B2 JP62269278A JP26927887A JP2564151B2 JP 2564151 B2 JP2564151 B2 JP 2564151B2 JP 62269278 A JP62269278 A JP 62269278A JP 26927887 A JP26927887 A JP 26927887A JP 2564151 B2 JP2564151 B2 JP 2564151B2
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JP
Japan
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solder
solder powder
coating
solder paste
powder
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JP62269278A
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隆 新村
由廣 宮野
信男 田島
誠 井上
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof
    • H05K3/3485Applying solder paste, slurry or powder

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コーティングはんだ粉末に係わり、特にプ
リント配線板用のはんだペーストに使用されるはんだ粉
末の酸化を防止するようにしたものに関する。
従来の技術 プリント基板には、積層板の表面に張りつけた銅箔を
電気回路にしたがってエッチングして回路パターンの形
成し、このパターンに抵抗、コンデンサ等の電気部品を
取りつけられるようにした基板と、セラミック板上に銀
−パラジウムの回路パターンを焼付けたセラミック基板
などがある。これらの基板に電気部品を取りつけるに
は、その例えばリード端子を上記回路パターンのはんだ
付けランドにはんだ付けすることにより行われる。
この場合、プリント基板の電気部品を取りつける反対
側に回路パターンが形成されていてはんだ付けランドが
あるものど、プリント基板の電気部品を取りつける側に
回路パターンが形成されていてはんだ付けランドがあ
る、いわゆる平面実装型のものがある。これらのいずれ
の場合もはんだ付けランドと電気部品とのはんだ付け部
に溶融はんだが供給されてはんだ付けされるが、前者の
場合には噴流はんだが供給されてはんだ付けされ、後者
の場合にははんだ付けランドに予めはんだペーストを塗
布しておき、はんだ付け時にこのはんだペーストの塗膜
を溶融してはんだ付けされることが多い。
このはんだペーストは、はんだ粉末、ロジンのような
樹脂成分及び溶剤を必須成分にし、さらに必要に応じて
アミン塩酸塩のような活性剤、流動性付与剤等から構成
され、これがスクリーン印刷、ディスペンサー、転写等
によりプリント基板のはんだ付けランドに塗布される。
この後電気部品が供給されてからはんだペースト塗膜が
溶融され、冷却されてはんだ付け作業が完了する。この
ようなはんだ付け作業を行うには、予めはんだペースト
を製造しておき、これをはんだ付け作業現場に持込み、
通常ははんだペーストの塗布からはんだの溶融によりは
んだ付けまでを連続工程で行なう。
発明が解決しようとする問題点 このような場合、はんだペースト製造業者とはんだ付
け作業を行う業者は異なるので、予め製造されたはんだ
ペーストに直ぐには使用されないである程度の日数をお
いて使用されることが多く、この間はんだペーストを例
えば密閉容器に保管しても、室温では鉛と錫等からなる
粉末とビヒクルが反応し、増粘する。これは例えば1週
間で2倍にもなることがある。このような増粘は、はん
だ粉末が酸化されると促進され、ついにはスクリーン印
刷できる流動性を示さなくなる。
また、この酸化されたはんだ粉末は、はんだ溶融時に
酸化されないはんだ粉末が溶融されて凝集される際に完
全溶解せず、凝集したはんだから分離して塗布位置に残
り、あるいは溶融が遅れて離散し、これらがはんだボー
ルになって導体間をショートさせるという問題点や、は
んだ付け強度を減少したり、はんだ付けの仕上がりの外
観を悪くするという問題点もある。
このようなはんだ粉末な酸化に伴う問題をなくすため
には、はんだの酸化物を還元する活性剤を多くはんだペ
ーストに含有させることもできるが、この活性剤は例え
ばアミンの塩酸塩が使用されるので、はんだ付け後これ
が多くはんだ付けランドに残留するとその腐食を促進す
る。これを回避しようとすると、はんだ付け終了後洗浄
を十分に行なわなければならないので、作業能率を低下
させるとともにその完全も期し難い。また、このように
アミン塩酸塩を多く用いるとはんだ粉末との反応物がは
んだペーストを増粘させるという問題点もある。
このようなはんだ粉末とビヒクルの反応、はんだ粉末
の酸化を防止するために、はんだペーストを冷蔵庫に保
管することが行われているが、これははんだペーストを
使用するともに常温に戻す等の作業が必要であり、作業
性の低下をもたらす等の問題点がある。
また、はんだペーストを製造する際、はんだのインゴ
ットを例えばアトマイズ法により粉末粒子にした後直ぐ
にヒビクルと練り合わせることも行われているが、作業
の都合ではんだ粉末を製造した後、時間をおいてビヒク
ルと練り合わせることもあり、この間はんだ粉末は輸送
されることもある。このような場合にもはんだ粉末は空
気に曝されると酸化され、はんだペーストにされたとき
に上記のように著しく増粘する。このため、はんだ粉末
はその酸化を避けるために真空あるいは不活性ガス中に
保存される。しかし、これも設備を必要としその取扱い
も面倒であるのでその改善が望まれていた。
問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、はんだペー
ストに使用されるビヒクルに不溶解性又は難溶解性のコ
ーティング剤によりはんだ粉末粒子をコーティングする
ことを特徴とするコーティングはんだ粉末を提供するも
のである。
次に本発明を詳細に説明する。
本発明におけるコーティングはんだ粉末は、はんだ粉
末をコーティング剤でコートしたものである。このはん
だ粉末として使用されるものとしては、例えばアトマイ
ズ法、すなわちはんだのインゴットを溶融して滴下し、
その途中で不活性ガス等を吹きつけて粒子化することに
より製造され、種々の粒径(例えば100メッシュ以下の
粒径)及び形状(球形、不定形)を有するこのが使用で
きる。その組成としては、例えば63Sn/37Pb、62Sn/36Pb
/2Agをはじめ下記の表に示したもの等が用いられる。
また、コーティング剤としては、はんだペーストの後
述するビヒクルに不溶解性又は難溶解性のものが使用で
き、例えばシリコンオイル、シルコン系高分子、フッソ
化シリコンオイル、フッ化シリコン樹脂、フッソ化炭化
水素系高分子等のシリコン、フッソ系の次ぎのものが例
示される。
シリコン系 Polon L、Polon T、KF96、KS−701、KS−707、KS−70
5F、KS−706、KS−709、KS−709S、KS−711、KSX−71
2、KS−62F、KS−62M、KS−64、Silicolube G−430、Si
licolube G−540、Silicolube G−541以上信越化学工業
(株)製 SH−200、SH−210、SH−1109、SH−3109、SH−3107、
SH−3108、SH−8011、FS−1265、Syli−off23、DC pan
Glaze62以上トーレシリコン(株)製 フッソ系 ダイフリーMS−443、MS−543、MS−743、MS−043、ME
−413、ME−810以上ダイキン工業(株)製 フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−1
34、FC−430、FC−431、FC−721以上住友3M(株)製 スミフルノんFP−81、FP−81R、FP−84C、FP−84R、F
P−86以上住友化学(株)製 サーフロンSR−100、SR−100X以上清美化学(株)製 EF−125DS、EF−1200以上新秋田化成(株)製 これらは単独又は複数混合して使用できる。特に高分
子系のものが好ましい。
このようなコーティング剤を上記はんだ粉末にコーテ
ィングするには、上記のコーティング剤を溶剤と混合し
て処理液を調整し、これに例えばアトマイズ法により製
造されたはんだ粉末を直ちに順次浸漬し、撹拌する。こ
の溶剤としては例えば1,1,1トリクロルエタン等のハロ
ゲン化炭化水素が好ましく、そのコーティング剤固形分
の濃度は0.01%〜2%が好ましい。
このように撹拌した後、5分〜1時間放置してから傾
斜法、遠心分離法又は濾過法により固液分離することが
できる。この後乾燥させるが、この乾燥は自然又は風乾
いずれでも良く、また、不活性ガス中又は真空中の乾燥
でも良く、さらには常温又は加熱乾燥のいずれも使用で
き、これらは組み合わせて使用しても良い。
まあ、はんだ粉末をアトマイズ法で製造する際、不活
性ガスを吹きつけるが、このガスとともに上記処理液を
吹きつけることによってはんだ粉末の表面を被覆するよ
うにしても良い。この際上記の処理液に浸漬する方法を
併用することもできる。
このようにしてコーティングはんだ粉末が得られる
が、このコーティング膜は熱分解ガスクロマトグタフィ
ーによりその種類を確認でき、そのコーティング量はオ
ージエ電子分光分析によって推定することができ、コー
ティング剤に炭素含有化合物を用いた場合、定量分析値
としては炭素が30mol%〜70mol%が好ましい。
本発明のコーティングはんだ粉末をはんだペーストと
するには、ビヒクルと混合させるが、はんだペーストに
おいてはビヒクルとしてフラックスを使用し、このフラ
ックスとしては、樹脂及び溶剤を必須成分とし、必要に
応じてチクソ剤、溶剤等を配合して作られる。フラック
スはアメリカ合衆国のMIL規格(MIL−F−14256)では
活性度により3種類(R:不活性、RMA:中程度の活性、R
A:活性)に分けられるが、はんだペースト用としては一
般にRAやRMA級を主として用いることが好ましいが、こ
れらに限られるものではない。このビヒクルの活性剤に
はアニリン塩酸塩の如きアミンの無機酸塩、アミンの有
機酸塩、アミン類、有機酸類、ハロゲン化炭化水素類が
用いられる。
このようにして得られたはんだペーストは、はんだ粉
末がコーティング剤により被覆され、このコーティング
剤の膜はビヒクルの樹脂、溶剤等に不溶解性又は難溶解
性であるので、はんだ粉末がコーティング膜により外界
と遮断されることによりビヒクルとの反応、空気中の酸
素との反応が阻止される。これによりはんだペーストの
粘度安定性が保たれる。
一方、このはんだペーストがプリント基板のはんだ付
けランドに塗布、乾燥され、溶融されて、供給される電
気部品のはんだ付け部分わ濡らすときは、コーティング
はんだ粉末は溶融し、その表面のコーティング膜と分離
する。この後はんだ溶融物同志が融着し、これが冷却さ
れて電気部品ははんだ付けランドにはんだ付けされる。
この際、コーティング剤の膜を薄くするとその影響を無
視できる。この膜ははんだの溶融温度で溶融するものが
好ましいが、不溶融のものでも良い。
実施例 次に本発明の実施例を説明する。
実施例1 はんだ合金(Sn63重量%、Pb37重量%)のインゴット
を溶融してアトマイズ法により250〜400メッシュのはん
だ合金粉末粒子を形成し、この粒子を直ちに処理液20kg
に投入し、撹拌する。この処理液は、上記フロラードFC
−721を500gフレオンTF(デュポン社製)1Kgに溶解した
50%(固形分1%)溶液である。上記操作をはんだ粉末
が処理液中に10Kgになるまで継続してから30分放置す
る。この後、傾斜法によりその上澄み液を除去し、自然
乾燥する。
このようにしてコーティングはんだ粉末が得られた
が、これをオージエ電子分光分析法により分析したとこ
ろ、第1図に示すとおりであった。なお、コーティング
前のはんだ粉末のオージエ電子分光分析法により分析結
果は第2図に示す通りであった。これらから、コーティ
ング前のはんだ粉末からは炭素(C)はほとんど検出さ
れていないのに対し、コーティング後のものには炭素
(C)の鋭いピークが検出され、C58.6mol%、Sn17.8mo
l%、O23.6mol%と計算され、コーティング量はC閑散
で約60mol%であることが分かる。
なお、上記のコーティングはんだ粉末を30日間常温で
空気中に放置した後でも、上記と同様にオージエ電子分
光分析法いより分析した結果は、第1図と同様にスペク
トルが得られ、はんだ粉末のコーティング膜の経時変化
は認められなかった。
なお、オージエ電子分光分析法を適用するに当たって
は、インジウム(In)板に上記で得られたコーティング
はんだ粉末を加圧保持させて測定に供した。
また、(株)島津製作所製のガスクロマトグラフィー
GC−7APTFを同社製PYR−2A(熱分解装置)とともに用
い、上記のコーティングはんだ粉末0.16gを窒素ガス中5
00℃で加熱したときの発生ガスを分析したところ、第3
図に示す結果を得た。また、上記処理液1mlについて同
様に分析したところ、第4図を得た。これらの各々の図
に示されたピークの保持時間、そのピークの面積比を計
算すると、次ぎのようになる。
これらから主要ピークが一致し、コーティングはんだ
粉末のコーティング膜が処理液に使用の樹脂フロラード
−721同じものであることが確認された。なお、ガスク
ロマトグラフィーの測定条件は、カラム:PEG−6000(ポ
リエチレングコール)10%、カラム温度:3℃/分の100
℃から180℃までの昇温、キャリヤーガス:窒素、流量:
50ml/分、デテクター:FID(水素イオン検知器)、注入
温度:230℃であった。
次に上記で得られたコーティングはんだ粉末を用いて
下記のはんだペーストを調整した。
コーティングはんだ粉末(63Sn/37Pb) 90 重量部 重合ロジン 5.8 重量部 水添ヒマシ油 0.4 重量部 ジメチルアミン塩酸塩 0.05重量部 ブチルカルビトール 3.75重量部 を常温30分撹拌混合した後、溶剤又ははんだ粉末をさら
に撹拌混合して粘度を36万センチポイズに調整した。こ
のはんだペーストについて冷蔵した場合、20℃で保管し
た場合、40℃で保管した場合を第5図に実線で示す。ま
た、上記はんだペーストにおいて、コーティングはんだ
粉末の代わりにコーティング前のはんだ粉末を使用した
以外は同様に作製したはんだペーストについて同様に粘
度を測定したところ、第5図の点線の通りであった。な
お、測定はブルックフィールドHBT型粘度計を使用し
た。
これからコーティングはんだ粉末を用いたはんだペー
ストは20℃(室温)の粘度安定性が良いことがわかる。
実施例2 はんだ合金(62Sn/36Pb/2Ag)のインゴットを使用し
て実施例1と同様にコーティングはんだ粉末を作製し、
これを用いて下記の配合のはんだペーストを実施例1と
同様に作製し、実施例1と同様に測定したところ、第6
図の通りであった。
コーティングはんだ粉末(62Sn/36Pb/2Ag)90 重量部 重合ロジン 5.8 重量部 水添ヒマシ油 0.4 重量部 ジメチルアミン塩酸塩 0.05重量部 ブチルカルヒトール 3.75重量部 発明の効果 本発明によれば、コーティングはんだ粉末を提供する
ことができるので、その保管や、輸送を空気中で行って
もその酸化が防止されるので、極めて取扱い易いととも
に、はんだ粉末の製造とはんだペーストの製造を時間を
おいて別々に行うことができ、はんだペーストの生産計
画を立て易くすることができる。
また、本発明のコーティングはんだ粉末を用いると、
はんだペーストの粘度変化を著しく抑制することがで
き、長期にわたって印刷適正を保持することができる。
特にこのはんだペーストは常温で保管することができ、
冷蔵の必要がないのでその保管費用を低減するととも
に、取扱いを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のコーティングはんだ粉末の
オージェ電子分光分析スペクトラム、第2図はそのコー
ティング前のはんだ粉末のオージェ電子分光分析スペク
トラム、第3図は第1図と同一試料の熱分解ガスクロマ
トグラム、第4図は第2図と同一試料のガスクロマトグ
ラム、第5図は第1図、第2図はそれぞれの試料と同一
試料を用いたはんだペーストの粘度測定グラフ、第6図
は他の実施例のコーティングはんだ粉末を使用したはん
だペーストの粘度測定グラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮野 由廣 埼玉県狭山市大字北入曾1336番地 (72)発明者 田島 信男 埼玉県川越市神明町31―32 (72)発明者 井上 誠 東京都北区赤羽台1―2―8―209 (56)参考文献 特開 昭57−52588(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】はんだペーストに使用されるビヒクルに不
    溶解性又は難溶解性のコーティング剤によりはんだ粉末
    粒子をコーティングすることを特徴とするコーティング
    はんだ粉末。
JP62269278A 1987-10-27 1987-10-27 コーティングはんだ粉末 Expired - Lifetime JP2564151B2 (ja)

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