JP2002120085A - 鉛無含有はんだ合金 - Google Patents
鉛無含有はんだ合金Info
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- JP2002120085A JP2002120085A JP2000311943A JP2000311943A JP2002120085A JP 2002120085 A JP2002120085 A JP 2002120085A JP 2000311943 A JP2000311943 A JP 2000311943A JP 2000311943 A JP2000311943 A JP 2000311943A JP 2002120085 A JP2002120085 A JP 2002120085A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高強度、高疲れ抵抗及び高濡れ性の特性
を有する鉛無含有はんだ合金を提供すること。 【解決手段】 鉛無含有はんだ合金は、２１５℃より低
い融解温度を有し、実質的に、７６〜９６％の錫、０．
２〜２．５％の銅、２．５〜４．５％の銀、及び０より
多く１２％までのインジウムからなる。
を有する鉛無含有はんだ合金を提供すること。 【解決手段】 鉛無含有はんだ合金は、２１５℃より低
い融解温度を有し、実質的に、７６〜９６％の錫、０．
２〜２．５％の銅、２．５〜４．５％の銀、及び０より
多く１２％までのインジウムからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本出願は、1998年12月31日に
出願された米国特許出願第09/224,323号の一部継続であ
る。本発明は、はんだ付け及びはんだによる相互接合に
利用される鉛無含有はんだ合金に関する。より具体的に
言えば、本発明は、錫、銅、銀、ビスマス、アンチモン
及び／又はインジウムを含み、１７５℃から２１５℃の
間に融解温度を有する鉛無含有組成物に関する。この合
金は、特に、超小型電子工学や電子工学の用途において
有効である。
出願された米国特許出願第09/224,323号の一部継続であ
る。本発明は、はんだ付け及びはんだによる相互接合に
利用される鉛無含有はんだ合金に関する。より具体的に
言えば、本発明は、錫、銅、銀、ビスマス、アンチモン
及び／又はインジウムを含み、１７５℃から２１５℃の
間に融解温度を有する鉛無含有組成物に関する。この合
金は、特に、超小型電子工学や電子工学の用途において
有効である。
【０００２】
【従来技術及びその課題】電子産業における現在の成功
にも拘らず、Ｐｂ−Ｓｎはんだ合金は、鉛の毒性と地球
規模の展望における鉛使用の制限や禁止のために、限ら
れた将来に直面している。その結果、世界的な基盤にお
いて、Ｐｂ−Ｓｎはんだ合金に代わる適した鉛無含有の
代替品を見つけるために、多くの研究・開発がなされて
きた。その間に、集積回路（ＩＣ）とＩＣ実装技術にお
ける継続した向上によって必要とされる、はんだ接合に
関する高まる性能レベルを満たすために、鉛無含有合金
の高強度と高い疲れ抵抗(fatigue resistance)が必要と
されている。
にも拘らず、Ｐｂ−Ｓｎはんだ合金は、鉛の毒性と地球
規模の展望における鉛使用の制限や禁止のために、限ら
れた将来に直面している。その結果、世界的な基盤にお
いて、Ｐｂ−Ｓｎはんだ合金に代わる適した鉛無含有の
代替品を見つけるために、多くの研究・開発がなされて
きた。その間に、集積回路（ＩＣ）とＩＣ実装技術にお
ける継続した向上によって必要とされる、はんだ接合に
関する高まる性能レベルを満たすために、鉛無含有合金
の高強度と高い疲れ抵抗(fatigue resistance)が必要と
されている。
【０００３】電子製造技術の階層構造において、はんだ
合金は、金属間に望ましいバンドを形成することによっ
て、基質（substrates）の次のレベルにむき出しのチッ
プや実装されたチップを冶金学的に接合するために使用
されている。Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｐ
ｄ（パラジウム）、Ｎｉ（ニッケル）及びその他の金属
表面などの一般的に使用される金属パッドを有する、は
んだ合金の瞬時の流れと十分な濡れ（wetting）は、電
子システムに受け入れている強くない溶剤（フラック
ス）を使った高速自動製造工程における、信頼性のある
はんだ合金接合の組成物のための前提条件である。
合金は、金属間に望ましいバンドを形成することによっ
て、基質（substrates）の次のレベルにむき出しのチッ
プや実装されたチップを冶金学的に接合するために使用
されている。Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｐ
ｄ（パラジウム）、Ｎｉ（ニッケル）及びその他の金属
表面などの一般的に使用される金属パッドを有する、は
んだ合金の瞬時の流れと十分な濡れ（wetting）は、電
子システムに受け入れている強くない溶剤（フラック
ス）を使った高速自動製造工程における、信頼性のある
はんだ合金接合の組成物のための前提条件である。
【０００４】表面実装技術は、現代電子工学を可能にす
る、より小さく、より密度が高く、より速いプリント基
板（ＰＣＢ）の生産において、決定的な製造技術であっ
た。６３Ｓｎ（錫）／３７ＰｂのＰｂ−Ｓｎ共晶はんだ
は、電子アセンブリ、特に、表面実装プリント基板にお
いて最も広く使用される。このはんだは別の重要な物理
的性質、すなわち、適度な融解温度、特に、２１０℃未
満をもたらす。共晶組成物を除いた合金の融解温度は、
しばしば液相線及び固相線温度によって特定された範囲
にある。合金はその固相線温度で軟らかくなり始め、そ
の液相線温度で融解を終える。はんだ付けは、はんだ合
金の液相線温度より上の温度で実行されなければならな
い。
る、より小さく、より密度が高く、より速いプリント基
板（ＰＣＢ）の生産において、決定的な製造技術であっ
た。６３Ｓｎ（錫）／３７ＰｂのＰｂ−Ｓｎ共晶はんだ
は、電子アセンブリ、特に、表面実装プリント基板にお
いて最も広く使用される。このはんだは別の重要な物理
的性質、すなわち、適度な融解温度、特に、２１０℃未
満をもたらす。共晶組成物を除いた合金の融解温度は、
しばしば液相線及び固相線温度によって特定された範囲
にある。合金はその固相線温度で軟らかくなり始め、そ
の液相線温度で融解を終える。はんだ付けは、はんだ合
金の液相線温度より上の温度で実行されなければならな
い。
【０００５】表面実装製造環境のための実用的なはんだ
付け工程の温度は、はんだ合金の液相線温度より少なく
とも２５℃くらい上の温度に達することが可能であり、
例えば、２１０℃の液相線温度を有するはんだ合金は最
低限として２３５℃ではんだ付けされるであろう。高す
ぎる融解温度は、はんだ付けの間、電子装置とポリマー
を基にしたＰＣＢを傷つけ、一方、低すぎる融解温度
は、はんだ接合の長期の使用に対し信頼性上の問題を生
じるので、はんだ合金の融解温度は重要である。ＦＲ−
４などの典型的なポリマーを基にしたＰＣＢを含む回路
基板製造にとって、工程温度は、実質的に２４０℃を超
えることができない。従って、表面実装製造工程におい
て、６３Ｓｎ／３７Ｐｂと機能を取り替えることができ
る鉛無含有はんだ合金は、２１５℃未満、好適には約２
１０℃の液相線温度を有しなければならない。
付け工程の温度は、はんだ合金の液相線温度より少なく
とも２５℃くらい上の温度に達することが可能であり、
例えば、２１０℃の液相線温度を有するはんだ合金は最
低限として２３５℃ではんだ付けされるであろう。高す
ぎる融解温度は、はんだ付けの間、電子装置とポリマー
を基にしたＰＣＢを傷つけ、一方、低すぎる融解温度
は、はんだ接合の長期の使用に対し信頼性上の問題を生
じるので、はんだ合金の融解温度は重要である。ＦＲ−
４などの典型的なポリマーを基にしたＰＣＢを含む回路
基板製造にとって、工程温度は、実質的に２４０℃を超
えることができない。従って、表面実装製造工程におい
て、６３Ｓｎ／３７Ｐｂと機能を取り替えることができ
る鉛無含有はんだ合金は、２１５℃未満、好適には約２
１０℃の液相線温度を有しなければならない。
【０００６】はんだ接合は電気通信、コンピュータ、航
空電子工学、及び、自動電子工学等などの電子システム
において、電気、熱、及び、機械の相互接合として行わ
れる。耐用年数の間、はんだ接合は、温度変動、電源の
オンとオフ、及び／又は厳しい環境状態の結果として必
然的に熱応力に晒される。これは、システム中の半導
体、セラミック、金属、及び、ポリマーの相互接合され
た材料における不適当な組み合わせによる熱膨張ととも
に、はんだ接合の熱的・機械的疲れを招来する。電子配
線回路の構成要素の密度がますます高くなり、マイクロ
プロセッサーのクロック速度が常により高い頻度に達し
続けるため、電子システムの設計及びそれに使用される
材料への明らかな影響の１つは、ますます増加する熱放
散の問題を処理することである。
空電子工学、及び、自動電子工学等などの電子システム
において、電気、熱、及び、機械の相互接合として行わ
れる。耐用年数の間、はんだ接合は、温度変動、電源の
オンとオフ、及び／又は厳しい環境状態の結果として必
然的に熱応力に晒される。これは、システム中の半導
体、セラミック、金属、及び、ポリマーの相互接合され
た材料における不適当な組み合わせによる熱膨張ととも
に、はんだ接合の熱的・機械的疲れを招来する。電子配
線回路の構成要素の密度がますます高くなり、マイクロ
プロセッサーのクロック速度が常により高い頻度に達し
続けるため、電子システムの設計及びそれに使用される
材料への明らかな影響の１つは、ますます増加する熱放
散の問題を処理することである。
【０００７】さらに、各ＰＣＢ上のはんだ接合の数は増
え続ける。ＰＣＢ上に何千ものはんだ接合が数千或いは
数万存在することも珍しくない。しかしながら、如何な
るはんだ接合のただ１つの故障もシステムの失敗をもた
らす。その結果、はんだ接合の強度と疲れ抵抗に関する
要求が高められる。ボールグリッド（格子）配列のよう
な高いピンカウント集積回路（ＩＣ）パッケージ、チッ
プスケールパッケージ（ＣＳＰ）、そして、フリップチ
ップのようなダイレクトチップアタッチ技術における最
近の開発は、はんだ合金の疲れ抵抗における高性能をさ
らに要求する。
え続ける。ＰＣＢ上に何千ものはんだ接合が数千或いは
数万存在することも珍しくない。しかしながら、如何な
るはんだ接合のただ１つの故障もシステムの失敗をもた
らす。その結果、はんだ接合の強度と疲れ抵抗に関する
要求が高められる。ボールグリッド（格子）配列のよう
な高いピンカウント集積回路（ＩＣ）パッケージ、チッ
プスケールパッケージ（ＣＳＰ）、そして、フリップチ
ップのようなダイレクトチップアタッチ技術における最
近の開発は、はんだ合金の疲れ抵抗における高性能をさ
らに要求する。
【０００８】多くの鉛無含有はんだが、当業界において
提案されている。これらの鉛無含有合金の概要は、「モ
ダン・ソルダー・テクノロジー・フォー・コンペティテ
ィブ・エレクトロニクス・マニュファクチュアリング」
という本の第１５章で概説されている。
提案されている。これらの鉛無含有合金の概要は、「モ
ダン・ソルダー・テクノロジー・フォー・コンペティテ
ィブ・エレクトロニクス・マニュファクチュアリング」
という本の第１５章で概説されている。
【０００９】「錫を基にした、鉛無含有、高温度、多成
分はんだ」に与えられたゴンヤ等の米国特許第5,328,66
0号は７８．４Ｓｎ２Ａｇ９．８Ｂｉ９．８Ｉｎの組成
物を説明 している。しかしながら、この合金の疲れ抵
抗は弱い。
分はんだ」に与えられたゴンヤ等の米国特許第5,328,66
0号は７８．４Ｓｎ２Ａｇ９．８Ｂｉ９．８Ｉｎの組成
物を説明 している。しかしながら、この合金の疲れ抵
抗は弱い。
【００１０】「鉛無含有Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ三元合金の共
晶はんだ」に与えられたアンダーソン等の米国特許第5,
527,628号は、２１７℃の融解温度を有する９３．６Ｓ
ｎ４．７Ａｇ１．７Ｃｕの組成物を説明している。この
合金の融解温度はまだ比較的高く、その疲れ抵抗は、中
くらいである。
晶はんだ」に与えられたアンダーソン等の米国特許第5,
527,628号は、２１７℃の融解温度を有する９３．６Ｓ
ｎ４．７Ａｇ１．７Ｃｕの組成物を説明している。この
合金の融解温度はまだ比較的高く、その疲れ抵抗は、中
くらいである。
【００１１】「合成はんだ」に付与されたルーシー等の
米国特許第5,520,752号は、８６から９ ７％のＳｎ、
０．３から４．５％のＡｇ、０から９．３％のＢｉ、そ
して、０から５％のＣｕからなる鉛無含有はんだ合金を
説明している。その合金の疲れ抵抗は、中程度であるか
或いは低い。
米国特許第5,520,752号は、８６から９ ７％のＳｎ、
０．３から４．５％のＡｇ、０から９．３％のＢｉ、そ
して、０から５％のＣｕからなる鉛無含有はんだ合金を
説明している。その合金の疲れ抵抗は、中程度であるか
或いは低い。
【００１２】「改良された機械特性を有する鉛無含有は
んだからなる製品」に付与されチェン等の米国特許第5,
538,686号は、１７３からｌ９３℃までの融解温度を有
し、７０％より多いＳｎ、６から１０％のＺｎ、３から
ｌ０％のＩｎ、１０％より少ないＢｉ、５％より多いＡ
ｇ、そして、５％より少ないＣｕからなる、鉛無含有は
んだ合金を説明している。この合金は、電子部品実装及
びアセンブリ製造環境下で典型的な基質を濡すことがで
きない。
んだからなる製品」に付与されチェン等の米国特許第5,
538,686号は、１７３からｌ９３℃までの融解温度を有
し、７０％より多いＳｎ、６から１０％のＺｎ、３から
ｌ０％のＩｎ、１０％より少ないＢｉ、５％より多いＡ
ｇ、そして、５％より少ないＣｕからなる、鉛無含有は
んだ合金を説明している。この合金は、電子部品実装及
びアセンブリ製造環境下で典型的な基質を濡すことがで
きない。
【００１３】「錫、銀、そしてインジウムを含む鉛無含
有合金」に与えられたスラッテリー等の米国特許第5,58
0,520号は、１７９から１８９℃までの融解温度を有す
る、７７．２Ｓｎ２．８Ａｇ２０Ｉｎの組成物を説明し
ている。この合金の疲れ抵抗は、低い。
有合金」に与えられたスラッテリー等の米国特許第5,58
0,520号は、１７９から１８９℃までの融解温度を有す
る、７７．２Ｓｎ２．８Ａｇ２０Ｉｎの組成物を説明し
ている。この合金の疲れ抵抗は、低い。
【００１４】要約すると、これらの初期の鉛無含有はん
だは、それぞれ、電子部品実装とアセンブリの工業にお
いて、確かなはんだ接合を形成する際、少なくとも１つ
の領域が適切に機能しない。
だは、それぞれ、電子部品実装とアセンブリの工業にお
いて、確かなはんだ接合を形成する際、少なくとも１つ
の領域が適切に機能しない。
【００１５】
【発明の目的】従って、 鉛無含有はんだを提供するこ
とがこの本発明の主要な目的である。超小型電子工学や
電子工学の用途におけるますます不利で厳しい状態に耐
えるように、高強度と高い疲れ抵抗をもたらす鉛無含有
はんだを提供することが本発明の利点である。
とがこの本発明の主要な目的である。超小型電子工学や
電子工学の用途におけるますます不利で厳しい状態に耐
えるように、高強度と高い疲れ抵抗をもたらす鉛無含有
はんだを提供することが本発明の利点である。
【００１６】主流の電子製造の役に立つ適度な融解温度
の範囲（１７５から２１０℃）を有する鉛無含有はんだ
を提供することが本発明のさらなる利点である。
の範囲（１７５から２１０℃）を有する鉛無含有はんだ
を提供することが本発明のさらなる利点である。
【００１７】電子製造に受け入れられない溶剤（フラッ
クス）なしに、丈夫で、信頼性のあるはんだ接合を形成
するように、超小型電子工学と電子部品製造分野におい
て、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＮｉ等の共通
の金属基質を容易に濡らすことができる鉛無含有はんだ
合金を提供することがさらなる利点である。材料、工
程、及び構成要素において、大きな変更を必要としない
で、確立した電子製造工程と基礎構造に適応できる鉛無
含有はんだを提供することが本発明のさらなる利点であ
る。
クス）なしに、丈夫で、信頼性のあるはんだ接合を形成
するように、超小型電子工学と電子部品製造分野におい
て、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、及びＮｉ等の共通
の金属基質を容易に濡らすことができる鉛無含有はんだ
合金を提供することがさらなる利点である。材料、工
程、及び構成要素において、大きな変更を必要としない
で、確立した電子製造工程と基礎構造に適応できる鉛無
含有はんだを提供することが本発明のさらなる利点であ
る。
【００１８】本発明のさらなる目的と利点は、後述され
る説明に記載されており、その説明によって明らかにな
るか、又は、本発明の実施によって知られることもあろ
う。本発明の目的と利点は、特許請求の範囲において特
に指摘された手段と組合わせによって実現され、達成さ
れるであろう。
る説明に記載されており、その説明によって明らかにな
るか、又は、本発明の実施によって知られることもあろ
う。本発明の目的と利点は、特許請求の範囲において特
に指摘された手段と組合わせによって実現され、達成さ
れるであろう。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の目的に従って、ここに具体化され広く説明
されているよう、本発明のはんだ合金は、主要な成分と
してのＳｎと、有効な量のＣｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、及
びＳｂを有している。このはんだは、相溶性のある融解
温度、良い濡れ性(wetting ability)、高強度、そし
て、高い疲れ抵抗を示す。
め、本発明の目的に従って、ここに具体化され広く説明
されているよう、本発明のはんだ合金は、主要な成分と
してのＳｎと、有効な量のＣｕ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、及
びＳｂを有している。このはんだは、相溶性のある融解
温度、良い濡れ性(wetting ability)、高強度、そし
て、高い疲れ抵抗を示す。
【００２０】
【発明の実施例】本発明の好適実施例に関して説明され
るが、本発明をその実施例に限定する意図はないことが
理解されるであろう。本発明は、確立されたプリント基
板製造の基礎構造との関係で相溶性のある融解温度を有
する、高強度、高い疲れ抵抗、及び高い濡れ性の鉛無含
有はんだ合金を提供する。本発明のはんだ合金は、約７
６から９６重量％のＳｎ、０．２から２．５重量％のＣ
ｕ、２から４．５重量％のＡｇ、０から１２重量％のＩ
ｎ、０から５．０重量％のＢｉ、及び ０から２重量％
のＳｂを含む。好適には、その組成物は、少なくとも
２．０重量％のＩｎを含むであろう。好適には、その組
成物は少なくとも０．５重量％のＢｉを含むであろう。
好適には、その組成物は、０重量％を超えるＳｂを含む
であろう。より好適には、０．０１重量％を超えるＳｂ
を含むであろう。
るが、本発明をその実施例に限定する意図はないことが
理解されるであろう。本発明は、確立されたプリント基
板製造の基礎構造との関係で相溶性のある融解温度を有
する、高強度、高い疲れ抵抗、及び高い濡れ性の鉛無含
有はんだ合金を提供する。本発明のはんだ合金は、約７
６から９６重量％のＳｎ、０．２から２．５重量％のＣ
ｕ、２から４．５重量％のＡｇ、０から１２重量％のＩ
ｎ、０から５．０重量％のＢｉ、及び ０から２重量％
のＳｂを含む。好適には、その組成物は、少なくとも
２．０重量％のＩｎを含むであろう。好適には、その組
成物は少なくとも０．５重量％のＢｉを含むであろう。
好適には、その組成物は、０重量％を超えるＳｂを含む
であろう。より好適には、０．０１重量％を超えるＳｂ
を含むであろう。
【００２１】特に好適な形態では、本発明は、約８１か
ら９３％のＳｎ、０．２から１．０％のＣｕ、２．５か
ら４．５％のＡｇ、及び６から１２％のＩｎを含む。本
発明のさらなる好適形態では、組成物は、約８１から９
０％のＳｎ、＞０から１．０％のＣｕ、２．５から４．
５％のＡｇ、６から１２％のＩｎ、及び＞０％のＳｂを
含む。本発明の代替的実施例は、８１から８５％のＳ
ｎ、＞０から１．０％のＣｕ、２．５から４．５％のＡ
ｇ、６％から１２％のＩｎ、及び０．５から３．５％の
Ｂｉを含む組成物である。１つの追加実施例は９０から
９６％のＳｎ、＞０から２．５％のＣｕ、２．０から
３．５％のＡｇ、及び０．５から５．０％のＢｉを含む
組成物である。説明と特許請求の範囲において、別途、
特定されない限り、あらゆる含有比率は重量に基づく。
ら９３％のＳｎ、０．２から１．０％のＣｕ、２．５か
ら４．５％のＡｇ、及び６から１２％のＩｎを含む。本
発明のさらなる好適形態では、組成物は、約８１から９
０％のＳｎ、＞０から１．０％のＣｕ、２．５から４．
５％のＡｇ、６から１２％のＩｎ、及び＞０％のＳｂを
含む。本発明の代替的実施例は、８１から８５％のＳ
ｎ、＞０から１．０％のＣｕ、２．５から４．５％のＡ
ｇ、６％から１２％のＩｎ、及び０．５から３．５％の
Ｂｉを含む組成物である。１つの追加実施例は９０から
９６％のＳｎ、＞０から２．５％のＣｕ、２．０から
３．５％のＡｇ、及び０．５から５．０％のＢｉを含む
組成物である。説明と特許請求の範囲において、別途、
特定されない限り、あらゆる含有比率は重量に基づく。
【００２２】適切な割合で組合わされたＣｕとＡｇが疲
れ抵抗を増加させるだけではなく、融解温度をも下げる
ことが発見されている。本発明の好適な形態では、Ｃｕ
単独で０．５％が、合金の融解温度を下げるために最も
効果的な量である。０．５から２．５％のＣｕで、合金
の融解温度の変化は、１℃以内である。２．５％より多
いＣｕは、溶融状態の流動性を遅くし、キャスティング
の欠陥を惹き起こす。例えば、０．５％のＣｕでの合金
（８３．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／１２Ｉｎ）
の融解温度（１８５−１９５℃）は、Ｃｕなしの合金
（８３．９Ｓｎ／４．１Ａｇ／１２Ｉｎ）の融解温度
（１９０−２００℃）より約５℃低い。０．５％のＣｕ
での合金（８７．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／８
Ｉｎ）の融解温度（１９５−２０１℃）は、２％のＣｕ
での合金（８７Ｓｎ／２Ｃｕ／３Ａｇ／８Ｉｎ）の融解
温度（１９５−２０１℃）と同じである。０．５％のＣ
ｕ単独は、疲れ抵抗を高めるためにも最も効果的な量で
ある。さらに約２％までＣｕを増加していくと、可塑性
が直線的に低下し、疲れ寿命が指数関数的に低下する。
例えば、０．５％のＣｕでの合金（８７．４ Ｓｎ／
０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／８Ｉｎ）の可塑性と疲れ寿命
は、１．６％のＣｕでの合金（８６．１Ｓｎ／１．６Ｃ
ｕ／４．３ Ａｇ／８Ｉｎ）の可塑性よりも２０６％高
く、その疲れ寿命よりも１４６％高い。０．５％のＣｕ
での合金（８３．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／１
２Ｉｎ）の可塑性と疲れ寿命は、１．５％のＣｕでの合
金（８２．４Ｓｎ／１．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／１２Ｉ
ｎ）の可塑性より２５０％高く、その疲れ寿命より１７
４％高い。
れ抵抗を増加させるだけではなく、融解温度をも下げる
ことが発見されている。本発明の好適な形態では、Ｃｕ
単独で０．５％が、合金の融解温度を下げるために最も
効果的な量である。０．５から２．５％のＣｕで、合金
の融解温度の変化は、１℃以内である。２．５％より多
いＣｕは、溶融状態の流動性を遅くし、キャスティング
の欠陥を惹き起こす。例えば、０．５％のＣｕでの合金
（８３．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／１２Ｉｎ）
の融解温度（１８５−１９５℃）は、Ｃｕなしの合金
（８３．９Ｓｎ／４．１Ａｇ／１２Ｉｎ）の融解温度
（１９０−２００℃）より約５℃低い。０．５％のＣｕ
での合金（８７．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／８
Ｉｎ）の融解温度（１９５−２０１℃）は、２％のＣｕ
での合金（８７Ｓｎ／２Ｃｕ／３Ａｇ／８Ｉｎ）の融解
温度（１９５−２０１℃）と同じである。０．５％のＣ
ｕ単独は、疲れ抵抗を高めるためにも最も効果的な量で
ある。さらに約２％までＣｕを増加していくと、可塑性
が直線的に低下し、疲れ寿命が指数関数的に低下する。
例えば、０．５％のＣｕでの合金（８７．４ Ｓｎ／
０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／８Ｉｎ）の可塑性と疲れ寿命
は、１．６％のＣｕでの合金（８６．１Ｓｎ／１．６Ｃ
ｕ／４．３ Ａｇ／８Ｉｎ）の可塑性よりも２０６％高
く、その疲れ寿命よりも１４６％高い。０．５％のＣｕ
での合金（８３．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／１
２Ｉｎ）の可塑性と疲れ寿命は、１．５％のＣｕでの合
金（８２．４Ｓｎ／１．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／１２Ｉ
ｎ）の可塑性より２５０％高く、その疲れ寿命より１７
４％高い。
【００２３】Ａｇ単独で約３％が、合金の融解温度を下
げるために最も効果的な量である。３から４．５％のＡ
ｇでの合金の融解温度の変化は１℃以内である。例え
ば、３％のＡｇでの合金（８８．５Ｓｎ／０．５Ｃｕ／
３Ａｇ／８Ｉｎ）の融解温度（１９６−２０２℃）は、
Ａｇなしの合金（９１．５Ｓｎ／０．５Ｃｕ／８Ｉｎ）
の融解温度（２０８−２１２℃）より約１０℃低いが、
４．１％のＡｇでの合金（８７．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／
４．１Ａｇ／８Ｉｎ）の融解温度（１９５−２０１℃）
と同じである。
げるために最も効果的な量である。３から４．５％のＡ
ｇでの合金の融解温度の変化は１℃以内である。例え
ば、３％のＡｇでの合金（８８．５Ｓｎ／０．５Ｃｕ／
３Ａｇ／８Ｉｎ）の融解温度（１９６−２０２℃）は、
Ａｇなしの合金（９１．５Ｓｎ／０．５Ｃｕ／８Ｉｎ）
の融解温度（２０８−２１２℃）より約１０℃低いが、
４．１％のＡｇでの合金（８７．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／
４．１Ａｇ／８Ｉｎ）の融解温度（１９５−２０１℃）
と同じである。
【００２４】Ｉｎの追加は、約１２％まで、重量％につ
き約１．８℃の割合で融解温度を直線的に低下させる。
合金の強度が直線的に低下し、疲れ寿命が約８％までＩ
ｎとともに指数関数的に増加する。８から１０％のＩｎ
は、優れた疲れ抵抗のために最適の量である。例えば、
８％のＩｎでの合金（８７．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．
１Ａｇ／８Ｉｎ）は、４％のＩｎでの合金（９１．４Ｓ
ｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／４Ｉｎ）より６℃低い融
解温度、１２６％高い強度、及び１７５％高い疲れ寿命
を有する。ｌ２％のＩｎは、１１３℃において、より軟
らかいＩｎの第２相の認識可能な発生に重要なポイント
となる。例えば、１２％のＩｎでの合金（８３．４Ｓｎ
／Ｏ．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／１２Ｉｎ）は、１０％のＩ
ｎでの合金（８５．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／
１０Ｉｎ）より、２１９％低い疲れ寿命と１１８％低い
強度を有する。
き約１．８℃の割合で融解温度を直線的に低下させる。
合金の強度が直線的に低下し、疲れ寿命が約８％までＩ
ｎとともに指数関数的に増加する。８から１０％のＩｎ
は、優れた疲れ抵抗のために最適の量である。例えば、
８％のＩｎでの合金（８７．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．
１Ａｇ／８Ｉｎ）は、４％のＩｎでの合金（９１．４Ｓ
ｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／４Ｉｎ）より６℃低い融
解温度、１２６％高い強度、及び１７５％高い疲れ寿命
を有する。ｌ２％のＩｎは、１１３℃において、より軟
らかいＩｎの第２相の認識可能な発生に重要なポイント
となる。例えば、１２％のＩｎでの合金（８３．４Ｓｎ
／Ｏ．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／１２Ｉｎ）は、１０％のＩ
ｎでの合金（８５．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／
１０Ｉｎ）より、２１９％低い疲れ寿命と１１８％低い
強度を有する。
【００２５】相対的なより高い容量（６−１２％）のＩ
ｎを含む合金は、いくつかの重要な用途に許容できる疲
れ抵抗を有する最も低い可能な融解温度のために、Ｂｉ
によってさらに強化されることが可能である。例えば、
１２％のＩｎ及び２．２％のＢｉでの合金（８２．３Ｓ
ｎ／０．５Ｃｕ／３Ａｇ／２．２Ｂｉ／１２Ｉｎ）は、
Ｂｉを含まない１２％のＩｎでの合金（８３．４Ｓｎ／
０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／１２Ｉｎ）より、１３０％高
い強度と約２℃低い融解温度（１８３−１９３℃）を有
する。Ｂｉの最大限の可能な含有量は許容できる可塑性
と疲れ抵抗のために、５％未満であるべきである。例え
ば、合金（７９．５Ｓｎ／０．５Ｃｕ／３Ａｇ／５Ｂｉ
／１２Ｉｎ）の可塑性と疲れ寿命は、６３Ｓｎ／３７Ｐ
ｂのそれらより劣るレベルまで著しく低下する。
ｎを含む合金は、いくつかの重要な用途に許容できる疲
れ抵抗を有する最も低い可能な融解温度のために、Ｂｉ
によってさらに強化されることが可能である。例えば、
１２％のＩｎ及び２．２％のＢｉでの合金（８２．３Ｓ
ｎ／０．５Ｃｕ／３Ａｇ／２．２Ｂｉ／１２Ｉｎ）は、
Ｂｉを含まない１２％のＩｎでの合金（８３．４Ｓｎ／
０．５Ｃｕ／４．１Ａｇ／１２Ｉｎ）より、１３０％高
い強度と約２℃低い融解温度（１８３−１９３℃）を有
する。Ｂｉの最大限の可能な含有量は許容できる可塑性
と疲れ抵抗のために、５％未満であるべきである。例え
ば、合金（７９．５Ｓｎ／０．５Ｃｕ／３Ａｇ／５Ｂｉ
／１２Ｉｎ）の可塑性と疲れ寿命は、６３Ｓｎ／３７Ｐ
ｂのそれらより劣るレベルまで著しく低下する。
【００２６】融解温度を著しく上げないで、より高い疲
れ抵抗を達成するように、Ｉｎを含むはんだ合金は、少
量のＳｂ、すなわち、０．５％によってさらに強化され
ることもできる。例えば、１２％のＩｎと０．５％のＳ
ｂでの合金（８４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／３Ａｇ／２．２Ｂ
ｉ／１２Ｉｎ／０．５Ｓｂ）は、Ｓｂを含まない１２％
のＩｎでの合金（８３．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａ
ｇ／１２Ｉｎ）より１１３％高い強度と１６０％高い疲
れ寿命を有する。しかしながら、Ｉｎを含む合金にとっ
て高すぎるＳｂは、融解温度を高くし、可塑性と疲れ寿
命を減少させ、Ｃｕに対する濡れ性を下げるであろう。
例えば、１２％のＩｎと０．５０％のＳｂでの合金（８
４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／３Ａｇ／１２Ｉｎ／０．５Ｓｂ）
は、２％のＳｂでの合金（８２．５Ｓｎ／０．５Ｃｕ／
３Ａｇ／１２Ｉｎ／２Ｓｂ）より、４℃低い融解温度、
２１２％高い可塑性、及び１２５高い疲れ寿命を有す
る。
れ抵抗を達成するように、Ｉｎを含むはんだ合金は、少
量のＳｂ、すなわち、０．５％によってさらに強化され
ることもできる。例えば、１２％のＩｎと０．５％のＳ
ｂでの合金（８４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／３Ａｇ／２．２Ｂ
ｉ／１２Ｉｎ／０．５Ｓｂ）は、Ｓｂを含まない１２％
のＩｎでの合金（８３．４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／４．１Ａ
ｇ／１２Ｉｎ）より１１３％高い強度と１６０％高い疲
れ寿命を有する。しかしながら、Ｉｎを含む合金にとっ
て高すぎるＳｂは、融解温度を高くし、可塑性と疲れ寿
命を減少させ、Ｃｕに対する濡れ性を下げるであろう。
例えば、１２％のＩｎと０．５０％のＳｂでの合金（８
４Ｓｎ／０．５Ｃｕ／３Ａｇ／１２Ｉｎ／０．５Ｓｂ）
は、２％のＳｂでの合金（８２．５Ｓｎ／０．５Ｃｕ／
３Ａｇ／１２Ｉｎ／２Ｓｂ）より、４℃低い融解温度、
２１２％高い可塑性、及び１２５高い疲れ寿命を有す
る。
【００２７】根底にあるメカニズムの観点から言うと、
Ｃｕ、Ａｇ、そして、Ｓｂは、すべて、Ｓｎとともに金
属間化合物を形成する金属である。ＣｕはＣｕ6Ｓｎ5粒
子を形成し、ＡｇはＡｇ3Ｓｎ粒子を形成し、ＳｂはＳ
ｎＳｂの立方晶系粒子を形成する。それらの金属間化合
物からなる粒子自体は、Ｓｎマトリックスよりもはるか
に強く、疲れ亀裂が広がることに対する有効なブロック
である。間接的に、多種の金属間化合物粒子が形成され
ることは、より微細なＳｎマトリックス粒子構造を仕切
ることになる。金属間化合物で誘発された、Ｓｎマトリ
ックス中のより微細な粒子は、粒子の境界での滑りを促
進し、疲れ寿命を向上させる。
Ｃｕ、Ａｇ、そして、Ｓｂは、すべて、Ｓｎとともに金
属間化合物を形成する金属である。ＣｕはＣｕ6Ｓｎ5粒
子を形成し、ＡｇはＡｇ3Ｓｎ粒子を形成し、ＳｂはＳ
ｎＳｂの立方晶系粒子を形成する。それらの金属間化合
物からなる粒子自体は、Ｓｎマトリックスよりもはるか
に強く、疲れ亀裂が広がることに対する有効なブロック
である。間接的に、多種の金属間化合物粒子が形成され
ることは、より微細なＳｎマトリックス粒子構造を仕切
ることになる。金属間化合物で誘発された、Ｓｎマトリ
ックス中のより微細な粒子は、粒子の境界での滑りを促
進し、疲れ寿命を向上させる。
【００２８】Ｉｎは、代用の溶質原子(solute atom)と
してＳｎマトリックスの結晶格子に入る。Ｉｎ溶質は、
より高い疲れ破壊容量(fatigue fracture capacity)を
もたらすように、固溶体を補強し、より細かい滑り特性
を促進させる。
してＳｎマトリックスの結晶格子に入る。Ｉｎ溶質は、
より高い疲れ破壊容量(fatigue fracture capacity)を
もたらすように、固溶体を補強し、より細かい滑り特性
を促進させる。
【００２９】Ｂｉは、代用の溶質原子としてＳｎマトリ
ックスの結晶格子に約１重量％まで入る。Ｂｉが約１重
量％を超えると、Ｂｉは第２相粒子として析出するであ
ろう。従って、Ｂｉは固溶体補強と析出物補強の両方を
もたらす。また、Ｂｉ溶質が補強をする部分は、Ｓｎマ
トリックスにおける、より高い疲れ破壊容量のために、
より細かい滑り特性をも促進させるはずである。
ックスの結晶格子に約１重量％まで入る。Ｂｉが約１重
量％を超えると、Ｂｉは第２相粒子として析出するであ
ろう。従って、Ｂｉは固溶体補強と析出物補強の両方を
もたらす。また、Ｂｉ溶質が補強をする部分は、Ｓｎマ
トリックスにおける、より高い疲れ破壊容量のために、
より細かい滑り特性をも促進させるはずである。
【００３０】２．５から３．５％のＡｇの容量は、如何
なるその他のＩｎを含むシステムのための２．５から
４．５％のＡｇと比べても、Ｓｎ／Ｃｕ／Ａｇ／Ｂｉシ
ステムのはんだ合金にとって重要である。Ｓｎ／Ｃｕ／
Ａｇ／Ｂｉシステムの３．５を超えたＡｇの容量は、合
金の脆さを惹き起こす。例 えば、３．１％のＡｇでの
合金（９３．３Ｓｎ／０．５Ｃｕ／３．１Ａｇ／３．１
Ｂｉ）の疲れ寿命は、４．７％のＡｇでの合金（９０．
５Ｓｎ／１．７Ｃｕ／４．７Ａｇ／３．１Ｂｉ）よりも
約１５２％高く、可塑性は１３８％高い。２．５％のＡ
ｇの容量は優れた疲れ抵抗を提供するための最少限であ
る。２．５％未満では、疲れ抵抗が下がる。例えば、合
金９３．３Ｓｎ／０．５Ｃｕ／３．１Ａｇ／３．１Ｂｉ
と９２．２Ｓｎ／１．５Ｃｕ／３．２Ａｇ／３．１Ｂｉ
と９ｌ．５Ｓｎ／２Ｃｕ／３．４Ａｇ／３．１ Ｂｉの
疲れ寿命は、それぞれ２％のＡｇでの合金（９３Ｓｎ／
２Ｃｕ／２Ａｇ／３Ｂｉ）のものよりも約５３８％、３
６６％、及び２６ｌ％高い。
なるその他のＩｎを含むシステムのための２．５から
４．５％のＡｇと比べても、Ｓｎ／Ｃｕ／Ａｇ／Ｂｉシ
ステムのはんだ合金にとって重要である。Ｓｎ／Ｃｕ／
Ａｇ／Ｂｉシステムの３．５を超えたＡｇの容量は、合
金の脆さを惹き起こす。例 えば、３．１％のＡｇでの
合金（９３．３Ｓｎ／０．５Ｃｕ／３．１Ａｇ／３．１
Ｂｉ）の疲れ寿命は、４．７％のＡｇでの合金（９０．
５Ｓｎ／１．７Ｃｕ／４．７Ａｇ／３．１Ｂｉ）よりも
約１５２％高く、可塑性は１３８％高い。２．５％のＡ
ｇの容量は優れた疲れ抵抗を提供するための最少限であ
る。２．５％未満では、疲れ抵抗が下がる。例えば、合
金９３．３Ｓｎ／０．５Ｃｕ／３．１Ａｇ／３．１Ｂｉ
と９２．２Ｓｎ／１．５Ｃｕ／３．２Ａｇ／３．１Ｂｉ
と９ｌ．５Ｓｎ／２Ｃｕ／３．４Ａｇ／３．１ Ｂｉの
疲れ寿命は、それぞれ２％のＡｇでの合金（９３Ｓｎ／
２Ｃｕ／２Ａｇ／３Ｂｉ）のものよりも約５３８％、３
６６％、及び２６ｌ％高い。
【００３１】しかしながら、如何なるその他のＩｎを含
むシステムにおいても、Ｉｎは、ＡｇＩｎ2の金属間化
合物、或いは、ＡｇＳｎｌｎの３元金属間化合物をも形
成するように、Ａｇと反応したり、或いは、いくらかの
Ａｇを吸収するであろう。従って、如何なるその他のＩ
ｎを含むシステムにおけるＡｇの最大容量は、良い可塑
性と疲れ寿命のために４．５％であることが許容され
る。如何なるより高い含有量も、融解温度をさらに低下
させないが、脆さを増加させるであろう。例えば、同じ
融解温度では、合金（８４Ｓｎ／．５Ｃｕ／１３Ａｇ／
１２／．５Ｓｂ）の可塑性が、合金（８１．１Ｓｎ／
１．７Ｃｕ／４．７Ａｇ／１２Ｉｎ／．５Ｓｂ）よりも
１３１％高い。
むシステムにおいても、Ｉｎは、ＡｇＩｎ2の金属間化
合物、或いは、ＡｇＳｎｌｎの３元金属間化合物をも形
成するように、Ａｇと反応したり、或いは、いくらかの
Ａｇを吸収するであろう。従って、如何なるその他のＩ
ｎを含むシステムにおけるＡｇの最大容量は、良い可塑
性と疲れ寿命のために４．５％であることが許容され
る。如何なるより高い含有量も、融解温度をさらに低下
させないが、脆さを増加させるであろう。例えば、同じ
融解温度では、合金（８４Ｓｎ／．５Ｃｕ／１３Ａｇ／
１２／．５Ｓｂ）の可塑性が、合金（８１．１Ｓｎ／
１．７Ｃｕ／４．７Ａｇ／１２Ｉｎ／．５Ｓｂ）よりも
１３１％高い。
【００３２】参考として述べると、６３Ｓｎ／３７Ｐｂ
はんだの融解温度が約１８３℃で測定され、その最大引
張強度が４７ＭＰａであり、０．２％のひずみでの低周
波疲れ寿命が３６５０サイクルであるものと信じられ
る。公知のはんだ合金９９．３Ｓｎ０．７Ｃｕの融解温
度、引張強度、及び疲れ寿命は、それぞれ、２２７℃、
２４Ｍｐａ、及び１１２５サイクル２４である。公知の
はんだ合金９６．５Ｓｎ３．５Ａｇの融解温度、引張強
度、及び疲れ寿命は、それぞれ、２２１℃、３５Ｍｐ
ａ、及び４１８６サイクルである。
はんだの融解温度が約１８３℃で測定され、その最大引
張強度が４７ＭＰａであり、０．２％のひずみでの低周
波疲れ寿命が３６５０サイクルであるものと信じられ
る。公知のはんだ合金９９．３Ｓｎ０．７Ｃｕの融解温
度、引張強度、及び疲れ寿命は、それぞれ、２２７℃、
２４Ｍｐａ、及び１１２５サイクル２４である。公知の
はんだ合金９６．５Ｓｎ３．５Ａｇの融解温度、引張強
度、及び疲れ寿命は、それぞれ、２２１℃、３５Ｍｐ
ａ、及び４１８６サイクルである。
【００３３】本発明のはんだ合金は、少なくとも５０Ｍ
ｐａ、好適には、６０Ｍｐａの引張強度、少なくとも約
５，０００サイクル、好適には、約１０，０００の０．
２％のひずみにおける低周波疲れ寿命、約１７５から２
１５℃、好適には、２１０℃より低い固相線融解温度、
約１８５から２１５℃、好適には、２１０℃より低い液
相線融解温度を示す。
ｐａ、好適には、６０Ｍｐａの引張強度、少なくとも約
５，０００サイクル、好適には、約１０，０００の０．
２％のひずみにおける低周波疲れ寿命、約１７５から２
１５℃、好適には、２１０℃より低い固相線融解温度、
約１８５から２１５℃、好適には、２１０℃より低い液
相線融解温度を示す。
【００３４】本発明の好適実施例において、約８７．４
％のＳｎ、０．５％のＣｕ、４．１％のＡｇ、及び８％
のＩｎを含むはんだ合金が提供される。その合金は、１
９５℃から２０１℃の間の融解温度を有する。その合金
の引張強度と疲れ寿命は、それぞれ、６３ＭＰａと１７
１５２サイクルである。本発明の疲れ寿命は６３Ｓｎ／
３７Ｐｂのものより４７０％高く、引張強度は６３Ｓｎ
／３７Ｐｂのものより１３４％高い。
％のＳｎ、０．５％のＣｕ、４．１％のＡｇ、及び８％
のＩｎを含むはんだ合金が提供される。その合金は、１
９５℃から２０１℃の間の融解温度を有する。その合金
の引張強度と疲れ寿命は、それぞれ、６３ＭＰａと１７
１５２サイクルである。本発明の疲れ寿命は６３Ｓｎ／
３７Ｐｂのものより４７０％高く、引張強度は６３Ｓｎ
／３７Ｐｂのものより１３４％高い。
【００３５】本発明の１つの好適実施例において、約８
５．４％のＳｎ、０．５％のＣｕ、４．ｌ％Ａｇ、及び
１０％のＩｎを含むはんだ合金が提供される。その合金
は、約１９４℃から１９９℃の融解温度を有する。その
合金の引張強度と疲れ寿命は、それぞれ、６６ＭＰａと
ｌ７３７８サイクルである。本発明の合金の疲れ寿命は
６３Ｓｎ３７Ｐｂのものより４７６％高く、引張強度は
６３Ｓｎ／３７Ｐｂのものより１４０％高い。
５．４％のＳｎ、０．５％のＣｕ、４．ｌ％Ａｇ、及び
１０％のＩｎを含むはんだ合金が提供される。その合金
は、約１９４℃から１９９℃の融解温度を有する。その
合金の引張強度と疲れ寿命は、それぞれ、６６ＭＰａと
ｌ７３７８サイクルである。本発明の合金の疲れ寿命は
６３Ｓｎ３７Ｐｂのものより４７６％高く、引張強度は
６３Ｓｎ／３７Ｐｂのものより１４０％高い。
【００３６】本発明の別の好適実施例では、約８４％の
Ｓｎ、０．５％のＣｕ、３％のＡｇ、０．５％のＳｂ、
及び１２％のＩｎを含むはんだ合金が提供される。その
合金は、約１８６℃からｌ９６℃の融解温度を有する。
その合金の引張強度と疲れ寿命は、それぞれ、５８ＭＰ
ａと１２３４５サイクルである。本発明の疲れ寿命は６
３Ｓｎ３７Ｐｂのものより３３８％高く、引張強度は６
３Ｓｎ／３７Ｐｂのものより１２３％高い。
Ｓｎ、０．５％のＣｕ、３％のＡｇ、０．５％のＳｂ、
及び１２％のＩｎを含むはんだ合金が提供される。その
合金は、約１８６℃からｌ９６℃の融解温度を有する。
その合金の引張強度と疲れ寿命は、それぞれ、５８ＭＰ
ａと１２３４５サイクルである。本発明の疲れ寿命は６
３Ｓｎ３７Ｐｂのものより３３８％高く、引張強度は６
３Ｓｎ／３７Ｐｂのものより１２３％高い。
【００３７】本発明のまた別の好適実施例では、約８
２．３％のＳｎ、０．５％のＣｕ、３％のＡｇ、２．２
％ のＢｉ、及び１２％のＩｎを含むはんだ合金が提供
される。その合金は、約１８３℃から１９３℃の融解温
度を有する。その合金の引張強度と疲れ寿命は、それぞ
れ、７７ＭＰａと８７２２サイクルである。本発明の疲
れ寿命は６３Ｓｎ３７Ｐｂのものより２３９％高く、引
張強度は６３Ｓｎ／３７Ｐｂのものより１６４％高い。
２．３％のＳｎ、０．５％のＣｕ、３％のＡｇ、２．２
％ のＢｉ、及び１２％のＩｎを含むはんだ合金が提供
される。その合金は、約１８３℃から１９３℃の融解温
度を有する。その合金の引張強度と疲れ寿命は、それぞ
れ、７７ＭＰａと８７２２サイクルである。本発明の疲
れ寿命は６３Ｓｎ３７Ｐｂのものより２３９％高く、引
張強度は６３Ｓｎ／３７Ｐｂのものより１６４％高い。
【００３８】本発明のさらに別の好適実施例では、約９
２％のＳｎ、２％のＣｕ、３％のＡｇ、及び３％のＢｉ
を含むはんだ合金が提供される。その合金は、約２０９
℃から２１２℃の融解温度を有する。その合金の引張強
度と疲れ寿は、それぞれ、８９ＭＰａと８１３５サイク
ルである。本発明の疲れ寿命は６３Ｓｎ３７Ｐｂのもの
より２２３％高く、引張強度は６３Ｓｎ／３７Ｐｂのも
のより１８９％高い。
２％のＳｎ、２％のＣｕ、３％のＡｇ、及び３％のＢｉ
を含むはんだ合金が提供される。その合金は、約２０９
℃から２１２℃の融解温度を有する。その合金の引張強
度と疲れ寿は、それぞれ、８９ＭＰａと８１３５サイク
ルである。本発明の疲れ寿命は６３Ｓｎ３７Ｐｂのもの
より２２３％高く、引張強度は６３Ｓｎ／３７Ｐｂのも
のより１８９％高い。
【００３９】本発明のさらなる別の好適実施例におい
て、約８３．４％のＳｎ、０．５％のＣｕ、４．１％
のＡｇ、及び１２％のＩｎを含むはんだ合金が提供され
る。その合金は、約１８５℃から１９５℃の融解温度を
有し、その合金の張力強度と疲れ寿命は、それぞれ、５
６ＭＰａと７，９５０サイクルである。本発明の疲れ寿
命は６３Ｓｎ３７Ｐｂのものより２１８％高く、引張強
度は６３Ｓｎ／３７Ｐｂのものより１１９％高い。
て、約８３．４％のＳｎ、０．５％のＣｕ、４．１％
のＡｇ、及び１２％のＩｎを含むはんだ合金が提供され
る。その合金は、約１８５℃から１９５℃の融解温度を
有し、その合金の張力強度と疲れ寿命は、それぞれ、５
６ＭＰａと７，９５０サイクルである。本発明の疲れ寿
命は６３Ｓｎ３７Ｐｂのものより２１８％高く、引張強
度は６３Ｓｎ／３７Ｐｂのものより１１９％高い。
【００４０】上述の各実施例において、濡れバランステ
スト（図１）によって証明されたとおり、米国規格協会
のＡＮＳＩ−ＳＴＤ−００２とＡＮＳＩ−ＳＴＤ−００
３のような工業規格に関する濡れ力の条件を凌ぎ、瞬時
の流れと堅固な接合が起こった。濡れ溶剤（フラック
ス）は、非活性ロジン、或いは、穏やかな活性ロジン、
或いは、ノークリーンのフラックスであった。
スト（図１）によって証明されたとおり、米国規格協会
のＡＮＳＩ−ＳＴＤ−００２とＡＮＳＩ−ＳＴＤ−００
３のような工業規格に関する濡れ力の条件を凌ぎ、瞬時
の流れと堅固な接合が起こった。濡れ溶剤（フラック
ス）は、非活性ロジン、或いは、穏やかな活性ロジン、
或いは、ノークリーンのフラックスであった。
【００４１】ＡＮＳＩ−ＳＴＤ−００２とＡＮＳＩ−Ｓ
ＴＤ−００３に関する濡れ性、２．０秒（Ｆ１）と５．
０秒（Ｆ２）における濡れ性は４．８０９ｍＮを超え、
最大の濡れ性の２／３に達するための濡れ時間
（ｔ2/3）は１．０秒もかからないであろう。図１に示
された例として、本発明の組成物、８２．３％Ｓｎ０．
５％Ｃｕ３％Ａｇ２．２％Ｂｉ１２％Ｉｎのはんだ合金
は、 Ｆ１＝５．９８ｍＮ Ｆ２＝６．１０ｍＮ ｔ2/3＝０．７２秒 ディウェッティング(dewetting)＝０％ を示した。
ＴＤ−００３に関する濡れ性、２．０秒（Ｆ１）と５．
０秒（Ｆ２）における濡れ性は４．８０９ｍＮを超え、
最大の濡れ性の２／３に達するための濡れ時間
（ｔ2/3）は１．０秒もかからないであろう。図１に示
された例として、本発明の組成物、８２．３％Ｓｎ０．
５％Ｃｕ３％Ａｇ２．２％Ｂｉ１２％Ｉｎのはんだ合金
は、 Ｆ１＝５．９８ｍＮ Ｆ２＝６．１０ｍＮ ｔ2/3＝０．７２秒 ディウェッティング(dewetting)＝０％ を示した。
【００４２】本発明の上記鉛無含有はんだ合金は、当業
者ではよく知られている一般的な加熱技術によって、主
要な成分を溶融状態で調製することができる。また、こ
の合金は、ペースト、パウダー、棒、そして、ワイヤー
等の様々な物理的形状において、或いは、還流炉でのは
んだ付け、ウエーブ機械でのはんだ付け、そして、手動
でのはんだ付け等の如何なるはんだ付け工程において、
或いは、様々な接合や被覆技術等の如何なる製造分野に
おいても、利用されることが可能である。
者ではよく知られている一般的な加熱技術によって、主
要な成分を溶融状態で調製することができる。また、こ
の合金は、ペースト、パウダー、棒、そして、ワイヤー
等の様々な物理的形状において、或いは、還流炉でのは
んだ付け、ウエーブ機械でのはんだ付け、そして、手動
でのはんだ付け等の如何なるはんだ付け工程において、
或いは、様々な接合や被覆技術等の如何なる製造分野に
おいても、利用されることが可能である。
【００４３】本発明はその好適実施例に関して説明され
たが、その変形や改良は当業者に明らかであることが理
解されるであろう。前述の開示が、本発明の範囲を限定
する意図はなく、また、そのように解釈されるべきでも
ない。
たが、その変形や改良は当業者に明らかであることが理
解されるであろう。前述の開示が、本発明の範囲を限定
する意図はなく、また、そのように解釈されるべきでも
ない。
【図１】 ２３５℃におけるＣｕクーポン上のはんだ合
金８２．３ＳｎＯ．５Ｃｕ３Ａｇ２．２Ｂｉ１２Ｉｎの
濡れ力（ｍＮ）と濡れ時間の関係を示すグラフ。
金８２．３ＳｎＯ．５Ｃｕ３Ａｇ２．２Ｂｉ１２Ｉｎの
濡れ力（ｍＮ）と濡れ時間の関係を示すグラフ。
フロントページの続き (71)出願人 596174101 シンガポール・アサヒ・ケミカル・アン ド・ソルダー・インダストリーズ・ピーテ ィーイー・リミテッド Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ Ａｓａｈｉ Ｃｈｅ ｍｉｃａｌ ＆ Ｓｏｌｄｅｒ Ｉｎｄｕ ｓｔｉｒｅｓ Ｐｔｅ．Ｌｔｄ. シンガポール国 2260 パンダン・ロード 47 (72)発明者 ジェニー・エス・ファン アメリカ合衆国オハイオ州44022、モアラ ンド・ヒルズ、スリー・ケーブルノール・ レーン（番地なし) (72)発明者 ゼンフェン・グオ アメリカ合衆国オハイオ州44139、ソロン、 ビー３、パーク・イースト・ドライブ 34300 Ｆターム(参考） 5E319 AC01 BB01 BB08 BB10
Claims (10)
- 【請求項１】 約２１５℃より低い液相線融解温度を有
する、実質的に、７６％から９６％のＳｎ、０．２％か
ら２．５％のＣｕ、２．５％から４．５％のＡｇ、及び
＞０％から１２％のＩｎからなる、鉛無含有はんだ合
金。 - 【請求項２】 ８％までのＩｎを含む、請求項１の鉛無
含有はんだ合金。 - 【請求項３】 ７６％から９６％のＳｎ、０．２％から
１．０％のＣｕ、２．５％から４．５％のＡｇ、及び６
％から１２％のＩｎからなる、請求項１の鉛無含有はん
だ合金。 - 【請求項４】 はんだ合金組成物が約８７．４％のＳ
ｎ、約０．５％のＣｕ、約４．１％のＡｇ、及び約８％
のＩｎからなる、請求項１の鉛無含有はんだ合金。 - 【請求項５】 はんだ合金組成物が約８５．４％のＳ
ｎ、約０．５％のＣｕ、約４．１％のＡｇ、及び約１０
％のＩｎからなる、請求項１の鉛無含有はんだ合金。 - 【請求項６】 はんだ合金組成物が約８３．４％のＳ
ｎ、約０．５％のＣｕ、約４．１％のＡｇ、及び約１２
％のＩｎからなる、請求項１の鉛無含有はんだ合金。 - 【請求項７】 実質的に、７６％から９６％のＳｎ、
０．２％から２．５％のＣｕ、２．５％から４．５％の
Ａｇ、＞０％から１２％のＩｎ、及び＞０％から２％の
Ｓｂからなる、鉛無含有はんだ合金。 - 【請求項８】 約２１５℃より低い液相線融解温度を有
し、実質的に、７６％から９６％ のＳｎ、０．２％か
ら２．５％のＣｕ、２．５％から４．５％のＡｇ、＞０
％から１２％のＩｎ、及びＯ．５％から５．０％のＢｉ
からなる、鉛無含有はんだ合金。 - 【請求項９】 実質的に、７６％から９６％のＳｎ、
０．２％から２．５％のＣｕ、２．５％から４．５％の
Ａｇ、＞０％から１２％のＩｎ、０．５％から５．０％
のＢｉ、及び＞０％から２％のＳｂからなる、鉛無含有
はんだ合金。 - 【請求項１０】 実質的に、７６％から９６％のＳｎ、
０．２％から２．５％のＣｕ、２．０％から３．５％の
Ａｇ、及び０．５％から５．０％のＢｉからなる、鉛無
含有はんだ合金。
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|---|---|
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Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004020001A (ja) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Fuji Koki Corp | 膨張弁 |
| KR20040063027A (ko) * | 2003-01-04 | 2004-07-12 | 삼화비철공업 주식회사 | 납땜용 무연합금 |
| WO2005084877A1 (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-15 | Senju Metal Industry Co. Ltd. | ソルダペースト |
| JP2005252030A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Hitachi Metals Ltd | 鉛フリー半田材料および半田材料の製造方法 |
| JP2006187788A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Hitachi Cable Ltd | Ｐｂフリーはんだ、およびこれを使用した接続用リード |
| WO2009011392A1 (ja) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | 車載電子回路用Ｉｎ入り鉛フリーはんだ |
| WO2009011341A1 (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | 車載実装用鉛フリーはんだと車載電子回路 |
| WO2010122764A1 (ja) * | 2009-04-20 | 2010-10-28 | パナソニック株式会社 | はんだ材料および電子部品接合体 |
| KR101233926B1 (ko) * | 2006-04-26 | 2013-02-15 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 솔더 페이스트 |
| CN104668570A (zh) * | 2013-11-28 | 2015-06-03 | 松下知识产权经营株式会社 | 无铅焊料合金粉的制造方法 |
| US9199340B2 (en) | 2013-11-27 | 2015-12-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Solder material and bonded structure |
| JP6230737B1 (ja) * | 2017-03-10 | 2017-11-15 | 株式会社タムラ製作所 | 鉛フリーはんだ合金、ソルダペースト及び電子回路基板 |
| WO2018186218A1 (ja) | 2017-04-07 | 2018-10-11 | 株式会社ケーヒン | はんだ材料 |
| CN109332940A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-02-15 | 深圳市兴鸿泰锡业有限公司 | 一种音响专用焊锡线及其制备方法 |
| JP2020049543A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 株式会社ケーヒン | はんだ材料 |
| CN112342430A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-02-09 | 罗游 | 一种锡合金的成型工艺 |
| JP2022515254A (ja) * | 2018-12-27 | 2022-02-17 | アルファ・アセンブリー・ソリューションズ・インコーポレイテッド | 鉛フリーはんだ組成物 |
| CN114192918A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-18 | 北京工业大学 | 一种SnAgBiIn钎料在制备Sn基钎料互连焊点中的应用 |
| US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
| WO2023248664A1 (ja) * | 2022-06-23 | 2023-12-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 接合材料および接合構造体 |
| WO2024122217A1 (ja) * | 2022-12-06 | 2024-06-13 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 接合構造体及び該接合構造体の接合部を形成するための接合材料 |
-
2000
- 2000-10-12 JP JP2000311943A patent/JP2002120085A/ja active Pending
Cited By (42)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004020001A (ja) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Fuji Koki Corp | 膨張弁 |
| KR20040063027A (ko) * | 2003-01-04 | 2004-07-12 | 삼화비철공업 주식회사 | 납땜용 무연합금 |
| US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
| JP2005252030A (ja) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Hitachi Metals Ltd | 鉛フリー半田材料および半田材料の製造方法 |
| JP4639607B2 (ja) * | 2004-03-04 | 2011-02-23 | 日立金属株式会社 | 鉛フリー半田材料およびＰｂフリー半田材料の製造方法 |
| WO2005084877A1 (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-15 | Senju Metal Industry Co. Ltd. | ソルダペースト |
| EP1724050A1 (en) * | 2004-03-09 | 2006-11-22 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Solder paste |
| US8961709B1 (en) | 2004-03-09 | 2015-02-24 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Solder paste |
| KR101052452B1 (ko) * | 2004-03-09 | 2011-07-28 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 솔더 페이스트 |
| EP1724050A4 (en) * | 2004-03-09 | 2009-06-03 | Senju Metal Industry Co | BRASER PASTE |
| JP4617884B2 (ja) * | 2005-01-06 | 2011-01-26 | 日立電線株式会社 | 接続用リード線およびその製造方法 |
| JP2006187788A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Hitachi Cable Ltd | Ｐｂフリーはんだ、およびこれを使用した接続用リード |
| KR101233926B1 (ko) * | 2006-04-26 | 2013-02-15 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 솔더 페이스트 |
| US8845826B2 (en) | 2007-07-13 | 2014-09-30 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Lead-free solder for vehicles and a vehicle-mounted electronic circuit using the solder |
| WO2009011341A1 (ja) * | 2007-07-13 | 2009-01-22 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | 車載実装用鉛フリーはんだと車載電子回路 |
| JP5024380B2 (ja) * | 2007-07-13 | 2012-09-12 | 千住金属工業株式会社 | 車載実装用鉛フリーはんだと車載電子回路 |
| WO2009011392A1 (ja) * | 2007-07-18 | 2009-01-22 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | 車載電子回路用Ｉｎ入り鉛フリーはんだ |
| US8888932B2 (en) | 2007-07-18 | 2014-11-18 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Indium-containing lead-free solder for vehicle-mounted electronic circuits |
| JP4962570B2 (ja) * | 2007-07-18 | 2012-06-27 | 千住金属工業株式会社 | 車載電子回路用Ｉｎ入り鉛フリーはんだ |
| US8598464B2 (en) | 2009-04-20 | 2013-12-03 | Panasonic Corporation | Soldering material and electronic component assembly |
| JP5280520B2 (ja) * | 2009-04-20 | 2013-09-04 | パナソニック株式会社 | はんだ材料および電子部品接合体 |
| WO2010122764A1 (ja) * | 2009-04-20 | 2010-10-28 | パナソニック株式会社 | はんだ材料および電子部品接合体 |
| US9199340B2 (en) | 2013-11-27 | 2015-12-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Solder material and bonded structure |
| US9789569B2 (en) | 2013-11-27 | 2017-10-17 | Panasonic Intellectual Property Managment Co., Ltd. | Solder material and bonded structure |
| CN104668570A (zh) * | 2013-11-28 | 2015-06-03 | 松下知识产权经营株式会社 | 无铅焊料合金粉的制造方法 |
| JP2015105391A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 鉛フリーはんだ合金粉の製造方法 |
| JP6230737B1 (ja) * | 2017-03-10 | 2017-11-15 | 株式会社タムラ製作所 | 鉛フリーはんだ合金、ソルダペースト及び電子回路基板 |
| WO2018164171A1 (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-13 | 株式会社タムラ製作所 | 鉛フリーはんだ合金、ソルダペースト及び電子回路基板 |
| JP2018149558A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 株式会社タムラ製作所 | 鉛フリーはんだ合金、ソルダペースト及び電子回路基板 |
| WO2018186218A1 (ja) | 2017-04-07 | 2018-10-11 | 株式会社ケーヒン | はんだ材料 |
| JP2018176191A (ja) * | 2017-04-07 | 2018-11-15 | 株式会社ケーヒン | はんだ材料 |
| CN110461534A (zh) * | 2017-04-07 | 2019-11-15 | 株式会社京浜 | 焊料 |
| JP2020049543A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 株式会社ケーヒン | はんだ材料 |
| CN112334268A (zh) * | 2018-09-28 | 2021-02-05 | 株式会社京浜 | 焊接材料 |
| CN109332940A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-02-15 | 深圳市兴鸿泰锡业有限公司 | 一种音响专用焊锡线及其制备方法 |
| JP2022515254A (ja) * | 2018-12-27 | 2022-02-17 | アルファ・アセンブリー・ソリューションズ・インコーポレイテッド | 鉛フリーはんだ組成物 |
| CN112342430B (zh) * | 2020-10-12 | 2022-03-11 | 罗游 | 一种锡合金的成型工艺 |
| CN112342430A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-02-09 | 罗游 | 一种锡合金的成型工艺 |
| CN114192918A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-18 | 北京工业大学 | 一种SnAgBiIn钎料在制备Sn基钎料互连焊点中的应用 |
| CN114192918B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-09-19 | 北京工业大学 | 一种获取晶粒取向为交叉晶的互连焊点的方法 |
| WO2023248664A1 (ja) * | 2022-06-23 | 2023-12-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 接合材料および接合構造体 |
| WO2024122217A1 (ja) * | 2022-12-06 | 2024-06-13 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 接合構造体及び該接合構造体の接合部を形成するための接合材料 |
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| A02 | Decision of refusal |
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| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20040326 |