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JPH09308961A - Soldering method - Google Patents

Soldering method

Info

Publication number
JPH09308961A
JPH09308961A JP12478496A JP12478496A JPH09308961A JP H09308961 A JPH09308961 A JP H09308961A JP 12478496 A JP12478496 A JP 12478496A JP 12478496 A JP12478496 A JP 12478496A JP H09308961 A JPH09308961 A JP H09308961A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
soldering
flux
alloy
soldering method
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.)
Withdrawn
Application number
JP12478496A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akiko Okubo
彰子 大久保
Masao Watanabe
正夫 渡辺
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.)
Advantest Corp
Original Assignee
Advantest Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advantest Corp filed Critical Advantest Corp
Priority to JP12478496A priority Critical patent/JPH09308961A/en
Publication of JPH09308961A publication Critical patent/JPH09308961A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stable film containing no harmful Pb atoms on the solder surface after soldering. SOLUTION: Immediately after soldering is performed in the air using the lead (Pb) alloy solder and the flux, the soldered part is kept at the prescribed temperature between the melting point of the solder and the room temperature (e.g. 75±10 deg.C) for the prescribed time (e.g. for two minutes), and then, cooled as it is at the room temperature. The flux consisting of the solder in which Ag of several % is added to the SnPb alloy and the activated rosin in which chloride is added to rosin (resin composition) can be used. A compound (metallic compound) which contains no Pb and is composed essentially of Sn, O and Cl is formed on the surface of the solder after the soldering.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半田付け方法に関
し、特に半田表面に有害なPb原子の無い被膜を形成す
る半田付け方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a soldering method, and more particularly to a soldering method for forming a coating film without harmful Pb atoms on a solder surface.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半田付
け工程は、電子回路製造上欠かせぬ技術である。自動化
された半田付け作業では、液体状のフローハンダを電子
回路ボードにのせる。または、クリームハンダと呼ばれ
る半田微粒子とフラックスの混合物を使用する半田付け
工程も重要である。しかし、半田中のPb原子、イオン
が水中に溶け出し易いために人体への影響、環境汚染か
ら、Pbを使用しない新しい半田材の開発が行われてい
る。しかしながら、新材料開発は困難でアメリカでも共
晶半田使用禁止は先送りされている。
2. Description of the Related Art The soldering process is an essential technique for manufacturing electronic circuits. In automated soldering operations, liquid flow solder is placed on an electronic circuit board. Alternatively, a soldering process using a mixture of solder fine particles and flux called cream solder is also important. However, since Pb atoms and ions in the solder are easily dissolved in water, the influence on the human body and environmental pollution have led to the development of new solder materials that do not use Pb. However, the development of new materials is difficult, and the ban on the use of eutectic solder has been postponed even in the United States.

【0003】共晶半田は電子回路ボードの製造に広く使
用されているのみならず、ICのリードピンの表面も半
田メッキされていて、今後とも半田の使用量は増加する
と考えられる。半田付けの接着強度は接着面にCuとS
nの合金が形成されることにより生じる。Pb原子の役
割は、Sn金属の強度を増加させること、Cu表面との
ぬれ性を向上させ半田付けを容易にすること、融点を降
下させること、及びSn金属の低温での結晶変態を抑制
することである。
Eutectic solder is not only widely used in the manufacture of electronic circuit boards, but the surface of the IC lead pins is also solder-plated, and it is considered that the amount of solder used will continue to increase. The adhesive strength of soldering is Cu and S on the adhesive surface.
It is caused by the formation of an alloy of n. The role of the Pb atom is to increase the strength of the Sn metal, improve the wettability with the Cu surface to facilitate soldering, lower the melting point, and suppress the crystal transformation of the Sn metal at low temperatures. That is.

【0004】Pb金属の使用禁止の動きからアメリカT
I社は半田表面にパラジュウムをコートする方法を開発
し、一部実用化されている。日本では動きが遅いが、P
b金属に代わりSnSbまたはSnAl合金を使用する
研究が開始されているが、実用のめどがたっていない。
上記Pb原子の役割を別の金属原子により行うことは容
易でない。
From the movement to prohibit the use of Pb metal
Company I has developed a method for coating the surface of the solder with palladium, which has been partially put into practical use. It moves slowly in Japan, but P
While b metals used instead SnSb or SnAl alloy study has been initiated, the prospect of practical use not stand.
It is not easy to play the role of the Pb atom by another metal atom.

【0005】更に、半田付け作業にはフラックスの使用
は欠かせない。今日最も広く使用されているフラックス
はロジン(松やに成分)にCl成分を加えた活性化ロジ
ンである。半田付け後には表面にフラックス成分が残
り、電子回路に影響を与える(劣化)ことがあり問題が
ある。この発明の目的は、半田表面に有害なPb原子を
含まない安定な被膜を形成する新規な半田付け方法を提
供することにある。
Further, the use of flux is essential for soldering work. The most widely used flux today is an activated rosin obtained by adding a Cl component to rosin (pine nut ingredient). After soldering, the flux component remains on the surface and may affect (deteriorate) the electronic circuit, which is a problem. An object of the present invention is to provide a novel soldering method for forming a stable coating film containing no harmful Pb atom on the solder surface.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1)請求項1の半田付け方法は、鉛(Pb)合金半田
及びフラックスまたはフラックス入り鉛合金半田を使用
して空気中で半田付けした後、直ちにその半田の溶解温
度と室温との間の所定の温度に所定時間保持し、その後
室温で自然冷却させることにより、半田付け後の半田表
面に鉛を含まない被膜を形成するものである。
(1) The soldering method according to claim 1 uses lead (Pb) alloy solder and flux or flux-containing lead alloy solder in the air, and immediately after that, the solder is melted between the melting temperature and room temperature. By holding at a predetermined temperature for a predetermined time and then naturally cooling at room temperature, a lead-free film is formed on the solder surface after soldering.

【0007】(2)請求項2の発明では、前記(1)に
おいて、Pb合金半田としてSnPb合金に数%のAg
を付加した半田を用いる。 (3)請求項3の発明では、前記(1)において、フラ
ックスとしてロジン(松やに成分)に塩素(Cl)を加
えた活性化ロジンを用いる。 (4)請求項4の発明では、前記(1)〜(3)におい
て、被膜としてSn,O,Clを主成分とする化合物を
形成する。
(2) In the invention of claim 2, in the above (1), several percent of Ag is added to SnPb alloy as Pb alloy solder.
Solder with is added. (3) In the invention of claim 3, in the above-mentioned (1), an activated rosin obtained by adding chlorine (Cl) to rosin (a component of pine tree) is used as the flux. (4) In the invention of claim 4, in the above (1) to (3), a compound containing Sn, O, or Cl as a main component is formed as a film.

【0008】(5)請求項5の発明では、前記(4)に
おいて、所定の温度として75±10℃が、前記所定時
間として数分間がそれぞれ設定されているものである。
(5) In the invention of claim 5, in the above (4), the predetermined temperature is set to 75 ± 10 ° C. and the predetermined time is set to several minutes.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】これまで使用されてきた共晶Sn
Pb合金半田を使用して、Pb汚染を減少、または無く
する方法の1つは、半田付け後の半田表面にPb原子が
存在しない状態を作ることである。普通、半田はα相
(Pbリッチ相)、β相(Snリッチ相)の混合状態
で、その表面はSnO2 ,PbO2 により覆われてい
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Eutectic Sn that has been used so far
One way to reduce or eliminate Pb contamination using Pb alloy solder is to create the absence of Pb atoms on the solder surface after soldering. Normally, the solder is in a mixed state of α phase (Pb rich phase) and β phase (Sn rich phase), and its surface is covered with SnO 2 and PbO 2 .

【0010】本発明による方法は、半田及びフラックス
以外特別の材料を使用することなく、α相、β相以外の
化合物で半田表面を覆うことである。普通、半田付けに
は活性化ロジンを使用する。我々の研究結果では、半田
付け後の半田の冷却の際に、自然冷却をするのではな
く、冷却を遅らせて75℃前後に数分間半田を空気中に
保持すると、ロジン中のClと半田のSn及び空気中の
酸素とが化合した特殊な表面層を形成することができ
る。この表面層は、光学顕微鏡で観察すると亀の甲状の
模様を形成するので容易に見分けられる。
The method according to the present invention is to coat the solder surface with a compound other than α phase and β phase without using any special material other than solder and flux. Usually, activated rosin is used for soldering. According to our research results, when cooling the solder after soldering, rather than performing natural cooling, delaying the cooling and keeping the solder in the air at around 75 ° C. for several minutes causes A special surface layer formed by combining Sn and oxygen in the air can be formed. This surface layer forms a turtle's instep pattern when observed with an optical microscope, so that it can be easily identified.

【0011】この表面層はAg入り半田において形成さ
れるが、普通の半田では形成されない。しかしながら、
表面層の元素分析によれば、表面層にはAg原子が検出
されず、Sn,O,Clが主成分である。従って、Ag
原子はこの表面層の形成を促進する役割があると考えら
れる。この表面被膜の結晶構造はRHEED(反射高速
電子線回折法)観測によれば回折パターンが現れず、非
晶質と考えられる。
This surface layer is formed with Ag-containing solder, but is not formed with ordinary solder. However,
According to the elemental analysis of the surface layer, Ag atoms are not detected in the surface layer and Sn, O and Cl are the main components. Therefore, Ag
Atoms are thought to play a role in promoting the formation of this surface layer. According to RHEED (reflection high-energy electron diffraction method) observation, the crystal structure of this surface coating is considered to be amorphous because no diffraction pattern appears.

【0012】実験では約1cm×1cmのCu板を用意し、
アセトン洗浄を行い、ホットプレート上で、半田付け後
の冷却温度を種々変化させた。フラックス入り糸半田
(Ag2wt%,直径0.8mm)を約300℃の半田ゴテ
で溶解した後、設定温度に2分間保った後室温(約20
℃)へ自然冷却させた。冷却後の半田表面を光学顕微鏡
観察及びオージェ電子分光元素分析により観察した。
In the experiment, a Cu plate of about 1 cm × 1 cm was prepared,
Acetone cleaning was performed, and the cooling temperature after soldering was variously changed on the hot plate. Flux-cored wire solder (Ag 2 wt%, diameter 0.8 mm) is melted with a soldering iron at a temperature of about 300 ° C, and then kept at a set temperature for 2 minutes and then at room temperature (about 20
(° C) and allowed to cool. The solder surface after cooling was observed by optical microscope observation and Auger electron spectroscopy elemental analysis.

【0013】Ag入り半田の自然冷却、ホットプレート
80℃(2分)冷却、ホットプレート120℃(2分)
冷却した試料の半田表面を観察した。図1Aに示すよう
に80℃冷却の半田表面は、亀の甲の模様になってい
て、特殊な表面であることが分かる。Agなしの半田の
自然冷却した試料、ホットプレート80℃(2分)冷却
した試料の半田表面を観察すると、普通に見られるα,
β相の混合状態を表している。
Natural cooling of Ag-containing solder, hot plate 80 ° C. (2 minutes) cooling, hot plate 120 ° C. (2 minutes)
The solder surface of the cooled sample was observed. As shown in FIG. 1A, it can be seen that the solder surface cooled at 80 ° C. has a turtle shell pattern and is a special surface. Observing the solder surface of the naturally cooled sample of Ag-free solder and the sample cooled by hot plate 80 ° C (2 minutes), α
The mixed state of the β phase is shown.

【0014】次に、オージェ電子分光元素分析及びSE
M(走査電子顕微鏡)観察を行った結果、自然冷却と、
120℃冷却した試料の表面は、SEM画像では輝度の
違う2種類の混合になっている。輝度の違いは、オージ
ェ分析の元素分析データに現れる。データ例として、1
20℃冷却のものを図2に示す。Pb,Snに着目する
と、図2Aは、白い部分のデータで、Pb,Snの両方
が検出された。図2Bは黒い部分のデータで、Snのみ
でPbは検出されなかった。このことにより、図2Aの
データはα相で、図2Bのデータはβ相であると考えら
れる。
Next, Auger electron spectroscopy elemental analysis and SE
As a result of M (scanning electron microscope) observation, natural cooling,
The surface of the sample cooled at 120 ° C. is a mixture of two kinds having different brightness in the SEM image. The difference in brightness appears in the elemental analysis data of Auger analysis. As an example of data, 1
The thing cooled at 20 degreeC is shown in FIG. Focusing on Pb and Sn, in FIG. 2A, both Pb and Sn are detected in the white portion of the data. FIG. 2B shows the data of the black portion, Sn was not detected and Pb was not detected. From this, it is considered that the data in FIG. 2A is in the α phase and the data in FIG. 2B is in the β phase.

【0015】80℃冷却の亀の甲模様の半田表面はαま
たはβ相とは異なり、Sn:O:Cl=1:0.11:0.
35(Sn3 OCl1/3 )の特殊な化合物表面であるこ
とがオージェスペクトルより解析された。この化合物
は、空気との接触がないと形成されない。実際上、半田
溶解時にフラックス液体が半田表面を覆っていると、こ
の表面層が形成されないことが観測されている。その他
の原子として、Cl,O,Cが検出されているが、これ
は、どの半田表面にも含まれている。図1Bは、オージ
ェ電子分光元素分析より解析した表面組成比を示したも
のである。これよりAg入り半田の75〜80℃冷却試
料の表面には、Pbが無いこと、またCl/Sn比が広
がっていることが分かる。これはSn3 OCl1/3 の被
膜の形成後、過剰のClが表面に付着していると解釈さ
れる。
Unlike the α or β phase, the turtle shell pattern solder surface cooled at 80 ° C. was Sn: O: Cl = 1: 0.11: 0.
It was analyzed by Auger spectrum that it was a special compound surface of 35 (Sn 3 OCl 1/3 ). This compound does not form without contact with air. In fact, it has been observed that if the flux liquid covers the surface of the solder when the solder is melted, this surface layer is not formed. Cl, O, and C are detected as other atoms, which are contained in any solder surface. FIG. 1B shows the surface composition ratio analyzed by Auger electron spectroscopy elemental analysis. From this, it can be seen that there is no Pb and the Cl / Sn ratio is wide on the surface of the solder sample containing Ag and cooled at 75 to 80 ° C. This is interpreted as the excess Cl adhering to the surface after the formation of the Sn 3 OCl 1/3 film.

【0016】以上の光学顕微鏡による表面画像とオージ
ェ電子分光元素分析の結果から、75〜80℃冷却の半
田表面にはフラックス成分と半田成分とが反応した化合
物が形成され、Pb原子の無い表面層の被膜を形成でる
ことが分かった。この被膜は安定で、100℃で1日間
放置しても破れることはない。また、実験によって最適
の表面層形成温度は、75±10℃であることが分かっ
た。Agが入っていない共晶半田では、この表面層の形
成が観測されなかった。
From the above-mentioned surface image by the optical microscope and the result of Auger electron spectroscopic elemental analysis, a compound in which the flux component and the solder component react with each other is formed on the solder surface cooled at 75 to 80 ° C., and the surface layer having no Pb atom is formed. It was found that the above film could be formed. This coating is stable and will not break even if left at 100 ° C. for 1 day. In addition, it was found from an experiment that the optimum surface layer formation temperature is 75 ± 10 ° C. The formation of this surface layer was not observed in the eutectic solder containing no Ag.

【0017】[0017]

【発明の効果】この発明によれば、半田付けした半田表
面にPb原子の無い表面被膜を形成することができる。
これにより回路基板の製造工程中または廃棄後における
Pbの水中への溶解及び接触による人体へのPbイオン
の転移を防止することが可能となり、従来からの半田材
の使用を継続することができる。
According to the present invention, it is possible to form a Pb atom-free surface coating on the soldered solder surface.
This makes it possible to prevent the transfer of Pb ions to the human body due to the dissolution and contact of Pb in water during the manufacturing process of the circuit board or after disposal, and the conventional use of the solder material can be continued.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】Aはこの発明の半田付け方法において、銀入り
半田を用いて半田付け後80℃で2分間冷却した後、自
然冷却した場合の半田表面の光学顕微鏡で見た画像、B
は半田の種類及び半田付け後の冷却条件を変えた場合の
半田表面の元素の組成比を示す図。
FIG. 1A is an image of an image of a solder surface observed by an optical microscope when the silver-containing solder is used for soldering and then cooled at 80 ° C. for 2 minutes and then naturally cooled in the soldering method of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the composition ratio of elements on the solder surface when the type of solder and the cooling conditions after soldering are changed.

【図2】銀入り半田を用いて半田付け後120℃で2分
間冷却した後、自然冷却した場合の半田表面のα相とβ
相のオージェ電子分光元素分析の結果を示す図。
[Fig. 2] α phase and β of the solder surface when the solder containing silver is used for soldering and then cooled at 120 ° C for 2 minutes and then naturally cooled
The figure which shows the result of the Auger electron spectroscopy elemental analysis of a phase.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鉛(Pb)合金半田及びフラックスまた
はフラックス入り鉛合金半田を使用して空気中で半田付
けした後、直ちにその半田の溶解温度と室温との間の所
定の温度に所定時間保持し、その後室温で自然冷却させ
ることにより、半田付け後の半田表面に鉛を含まない被
膜を形成することを特徴とする半田付け方法。
1. A lead (Pb) alloy solder and flux or a flux-containing lead alloy solder is used for soldering in air, and then immediately held at a predetermined temperature between the melting temperature of the solder and room temperature for a predetermined time. The soldering method is characterized in that a lead-free coating is formed on the solder surface after soldering by natural cooling at room temperature.
【請求項2】 請求項1において、前記Pb合金半田が
SnPb合金に数%のAgを付加した半田であることを
特徴とする半田付け方法。
2. The soldering method according to claim 1, wherein the Pb alloy solder is a SnPb alloy to which several% of Ag is added.
【請求項3】 請求項1において、前記フラックスがロ
ジン(松やに成分)に塩素(Cl)を加えた活性化ロジ
ンであることを特徴とする半田付け方法。
3. The soldering method according to claim 1, wherein the flux is an activated rosin obtained by adding chlorine (Cl) to rosin (a pine tree component).
【請求項4】 請求項1乃至3において、前記被膜がS
n,O,Clを主成分とする化合物であることを特徴と
する半田付け方法。
4. The coating according to claim 1, wherein the coating is S
A soldering method, which is a compound containing n, O, and Cl as main components.
【請求項5】 請求項4において、前記所定の温度とし
て75±10℃が、前記所定時間として数分間がそれぞ
れ設定されていることを特徴とする半田付け方法。
5. The soldering method according to claim 4, wherein the predetermined temperature is set to 75 ± 10 ° C. and the predetermined time is set to several minutes.
JP12478496A 1996-05-20 1996-05-20 Soldering method Withdrawn JPH09308961A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005071750A3 (en) * 2004-01-13 2006-01-12 Halliburton Energy Serv Inc Conductive material compositions, apparatus, systems, and methods
JP2015232179A (en) * 2015-07-09 2015-12-24 日立金属株式会社 Copper base material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005071750A3 (en) * 2004-01-13 2006-01-12 Halliburton Energy Serv Inc Conductive material compositions, apparatus, systems, and methods
US7696611B2 (en) 2004-01-13 2010-04-13 Halliburton Energy Services, Inc. Conductive material compositions, apparatus, systems, and methods
JP2015232179A (en) * 2015-07-09 2015-12-24 日立金属株式会社 Copper base material

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Effective date: 20030805