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研究開発

電子材料

電子材料分野では、電子部品を接合するはんだ付け材料の開発を中心に研究を行っております。近年、携帯電話に代表される電子機器は小型化、多機能化、高速化が進んでおり、かつ環境負荷物質を使用しない地球環境にやさしい製品が望まれています。このような背景のもと、「Clean&Fine」をコンセプトとしたはんだ付け材料の開発に日々取り組んでいます。

図 はんだ付け材料を解説する図 はんだ付け材料

MS Series 失活・鉛フリーソルダペースト

強い活性力をリフロー後に失活

画像 失活・鉛フリーソルダペーストの特徴の解説図

鉛フリー化によって使用される錫ベースの合金は、従来の錫鉛共晶合金に比べてぬれ性が劣ります。ぬれ性向上のため、鉛フリーソルダペーストは活性作用の強い物質を含む傾向がありますが、このような物資がリフロー後にそのまま残ると腐食、マイグレーションなど信頼性に問題が生じます。
ハリマ化成の鉛フリーソルダペーストは、独特の失活作用により、活性作用の強い成分をフラツクス中に含有しながらも、リフロー後に活性作用を無くすことができるので、良好なはんだ付け性を確保しながら、高い信頼性を無洗浄で実現することができます。
つまり、リフロー時においてはRAペーストの活性力を有し、リフロー後はRMAペースト同等のレベルの高信頼性を有する鉛フリーソルダペーストなのです。

失活のメカニズム

画像 スーパーソルダペーストの特徴の解説図

ソルダペースト中に活性剤として一般に含まれるハロゲン化水素酸アミン塩は、リフロー初期に加熱によって分解されハロゲン化水素酸を生成します。
生成したハロゲン化水素酸は金属酸化物と反応して金属表面を清浄化します。それとともに、ハロゲン化水素酸(イオン結合)は、ペースト中の失活剤と反応して炭素とハロゲンの共有結合化合物へと変化します。このイオン性から、より安定な共有結合性への変化により、残さの信頼性が向上します。
さらに、この共有結合性の化合物が、ベース樹脂中に溶融分散し、包み込まれることで活性作用が無くなります。

鉛フリー化には強い活性力が必要

画像 Pbフリー化による金属特性の変化の解説図

酸化鉛に比較して酸化錫の還元率は非常に悪いため、錫は非常に清浄化しにくい金属であると言えます。
表面張力も錫ベースの合金は、従来のハンダに比べ高い値を示します。
以上のことから、錫ベースとなる鉛フリー合金を使用した場合、従来の錫鉛共晶合金に比べ濡れ性が劣る傾向があります。

はんだ付け品質

画像 はんだ付け品質の比較写真

RMAペーストではぬれ性に問題が生じやすい IC リード先端へのはんだ付け性において、失活ペーストでは従来RAはんだと同等の品質を確保しています。
部品リードヘのぬれ性は、接合強度に影響を及ぼします。一般に、ぬれが非常に悪いと言われているリード端面に対しても、開発品は優れたぬれ上がり性を示します。
0.5mmピッチのQFPリード端面へのぬれ上がりを従来品と比較しました。リフロー条件は高温プリヒート条件で行いました。

SS Series スーパーソルダー:はんだプリコート

スーパーソルダーの合金形成メカニズム

スーパーソルダーとは、金属のイオン化傾向の差を利用して化学的にはんだ合金を形成する技術です。例えば、金属Snとイオン性Pb化合物を配合し加熱すると、置換反応によりPbが金属Sn上に析出し、さらにそれらが金属Sn中に拡散しSn-Pb合金を形成します。

画像 スーパーソルダーの合金形成メカニズムの解説図

鉛フリーはんだへの適用

スーパーソルダーは、種々の鉛フリーはんだ組成への対応も可能です。例えば、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu組成もそれぞれ下図のイオン性化合物と金属の組み合わせにより合金の形成ができます。

画像 鉛フリーはんだへの適用の解説図

全面印刷プリコート法

スーパーソルダーによる全面印刷法はペースト供給精度を問わないため、従来のはんだペースト印刷法では困難であった超ファインピッチパターンヘのはんだプリコートも容易に実現。印刷精度を問わないため、多面取りされた大型基板でも安定したはんだプリコートが可能です。

画像 全面印刷プリコート法の解説図

ソルダーダムプリコート法

エリアアレイタイプのファインピッチ基板へはドライフイルムレジストによるダム層を利用したソルダーダムプリコート法により高さパラツキの少ないはんだバンプ形成を実現します。

画像 ソルダーダムプリコート法の解説図

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