JP2005131705A - 鉛フリーはんだ合金と、それを用いたはんだ材料及びはんだ接合部 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Sn−Zn−In−Ag系はんだ合金であって、Sn、Zn、In、Agの組成比が、3.0重量%<Zn<5.0重量%、0.1重量%≦In≦4.0重量%、0.1重量%≦Ag≦0.4重量%であり、残部がSnより構成されるはんだ合金である。
さらに、前記はんだ合金と、フラックスとから構成される鉛フリーはんだ材料である。
【選択図】図3
Description
3.0重量%<Zn<5.0重量%
0.1重量%≦In<20.0重量%
0.1重量%≦Ag≦0.4重量%
以下、この組成範囲について説明する。
3.0重量%<Zn<5.0重量%
0.1重量%≦In≦4.0重量%
0.1重量%≦Ag≦0.4重量%
はんだ合金中のIn組成比が高くなると、はんだ合金の伸び特性が低下する。そして、In組成比が4重量%以下で、伸び特性は30%以上を確保できる。したがって、熱衝撃などによって受ける応力に対して、はんだが変形することで応力を緩和させることができる。逆に、はんだに伸び特性がないと、基板や部品が膨張収縮した場合に、はんだ接合部中にクラックが入りやすくなる可能性がある。
本実施の形態では、高温高湿度下に曝したときの接合強度変化について、Inを3重量%にして、Znを0〜6重量%に変化(残部はSnとする。)したときの接合部の剥離強度を測定する。
本実施の形態は、Sn−4Zn−3InにAgを微量添加したときの組織観察をしたものである。Znを4重量%、Inを3重量%、Agを0.1〜0.5重量%、残部がSnからなる各はんだ約0.6gを、セラミック板上で溶融させて球状にし、そのまま空気中で冷却した。それぞれのはんだ粒について断面を研磨し、SEMを用いて観察をおこなった。その結果を図3(a)〜図3(c)に示す。
本実施の形態では、Sn−4Zn−3InにAgを微量添加したときの腐食電位の変化について説明する。
本実施の形態では、Sn−4Zn−3In―0.3AgをCu板にはんだ付けしたときの接合界面観察結果を説明する。Sn−4Zn−3In―0.3Agはんだ0.3gをCu板上に乗せ、フラックスを塗布した。これを230℃の熱板上で加熱し、はんだ付けをおこなった。この試料を樹脂中に埋め込み、研磨および蒸着をおこなった後、走査電子顕微鏡(SEM)とX線マイクロアナライザ(XMA)を用いて接合界面の断面観察をおこなった。SEMとXMAによる解析の結果、はんだとCu板との接合界面に、Zn層及びAg層の生成が観察できた。即ち、Cu板とはんだとの接合界面には、Zn−Ag相が形成されていることが判る。接合界面にZn−Cu化合物相が形成されると、はんだとZn−Cu化合物との界面で酸化が進行して接合強度が低下する。つまり、Zn−Cu化合物層の形成を防ぐことにより、接合強度の低下を回避することができる。
本実施の形態では、Sn−4Zn−3InにAgを微量添加したときの融点の変化を説明する。図5(a)〜図5(e)に、DSCを用いてZnを4重量%、Inを3重量%、Agを0〜0.5重量%、そして残部がSnからなる各はんだの融点を測定した結果を示す。図より、Agの組成比が増えるに従い、205℃〜210℃付近の吸熱量を示すピークが大きくなり、この温度域におけるはんだの溶融量が増えることが判る。Ag添加量が0.5重量%になると、この205℃〜210℃付近の吸熱ピークが、190℃付近の吸熱ピークと同等程度まで大きくなり、はんだとして使用したときに、はんだが溶けにくくなる。換言すると、低温側(約193℃)で一旦溶融し、さらに高温側にて溶融することになる。また、溶融はんだの濡れ性や流動特性も低下する。
Znを4重量%、Inを0〜10重量%、Agを0.3重量%、残部がSnからなる各はんだを、はんだ液相線温度より50℃高い温度で板状に鋳造し、引張試験片を作製した。
Sn−Zn−In−Ag系はんだ合金であって、Sn、Zn、In、Agの組成比が、
3.0重量%<Zn<5.0重量%
0.1重量%≦In≦4.0重量%
0.1重量%≦Ag≦0.4重量%
で、残部がSnであるはんだ合金と、フラックスとから構成された鉛フリーはんだ材料は、糸はんだやクリームはんだとして好適である。なお、フラックスは公知のものを使用できる。
本実施の形態では、Sn−Zn−In−Ag系はんだ合金であって、さらにNi、Ti、Mg、Coからなる群のうちの少なくとも一つの添加元素を有し、Sn、Zn、In、Agの組成比が、
3.0重量%<Zn<5.0重量%
0.1重量%≦In≦4.0重量%
0.1重量%≦Ag≦0.4重量%
であり、前記添加元素の添加量が0.001重量%以上で0.05重量%以下の範囲にあり、残部がSnであるはんだ合金を用いたはんだ接合強度を説明する。
本実施の形態は、Sn−Zn−In−Ag系はんだ合金であって、さらにNi、Ti、Mg、Coからなる群のうちの少なくとも一つの添加元素を有し、Sn、Zn、In、Agの組成比が、
3.0重量%<Zn<5.0重量%
0.1重量%≦In≦4.0重量%
0.1重量%≦Ag≦0.4重量%
であり、前記添加元素の添加量が0.001重量%以上で0.05重量%以下の範囲にあり、残部がSnであるはんだ合金と、フラックスとから構成された鉛フリーはんだ材料は、フラックスとから構成された鉛フリーはんだ材料は、糸はんだやクリームはんだとして好適である。なお、フラックスは公知のものを使用できる。
Claims (6)
- Sn−Zn−In−Ag系はんだ合金であって、Sn、Zn、In、Agの組成比が、
3.0重量%<Zn<5.0重量%
0.1重量%≦In≦4.0重量%
0.1重量%≦Ag≦0.4重量%
で、残部がSnであるはんだ合金。 - Sn−Zn−In−Ag系はんだ合金であって、Sn、Zn、In、Agの組成比が、
3.0重量%<Zn<5.0重量%
0.1重量%≦In≦4.0重量%
0.1重量%≦Ag≦0.4重量%
で、残部がSnであるはんだ合金と、フラックスとからなる鉛フリーはんだ材料。 - Sn−Zn−In−Ag系はんだ合金であって、さらにNi、Ti、Mg、Coからなる群のうちの少なくとも一つの添加元素を有し、Sn、Zn、In、Agの組成比が、
3.0重量%<Zn<5.0重量%
0.1重量%≦In≦4.0重量%
0.1重量%≦Ag≦0.4重量%
であり、前記添加元素の添加量が0.001重量%以上で0.05重量%以下の範囲にあり、残部がSnであるはんだ合金。 - Sn−Zn−In−Ag系はんだ合金であって、さらにNi、Ti、Mg、Coからなる群のうちの少なくとも一つの添加元素を有し、Sn、Zn、In、Agの組成比が、
3.0重量%<Zn<5.0重量%
0.1重量%≦In≦4.0重量%
0.1重量%≦Ag≦0.4重量%
であり、前記添加元素の添加量が0.001重量%以上で0.05重量%以下の範囲にあり、残部がSnであるはんだ合金と、フラックスとからなる鉛フリーはんだ材料。 - 請求項1記載のはんだ合金からなる電気・電子機器のはんだ接合部。
- 請求項3記載のはんだ合金からなる電気・電子機器のはんだ接合部。
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