JP2681742B2 - 無鉛はんだ合金 - Google Patents
無鉛はんだ合金Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無鉛（非Ｐｂ）はんだ
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、はんだ合金は基材としてスズ
＝鉛はんだあるいはスズ＝鉛＝ビスマスはんだがあり、
鉛は合金組成において不可欠であった。
＝鉛はんだあるいはスズ＝鉛＝ビスマスはんだがあり、
鉛は合金組成において不可欠であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし鉛は人体にとっ
て有毒な重金属であり、採鉛や鉛の廃棄による地球環境
の汚染、あるいは人体、生体への悪影響が問題になって
いる。ところが現状としては、電子機器において電子部
品の実装などで鉛はんだ合金が大量に使用されている。
従って、鉛を使用しない無鉛はんだを提供することがで
きれば、工業全体としても鉛害を効果的に抑制すること
ができる。
て有毒な重金属であり、採鉛や鉛の廃棄による地球環境
の汚染、あるいは人体、生体への悪影響が問題になって
いる。ところが現状としては、電子機器において電子部
品の実装などで鉛はんだ合金が大量に使用されている。
従って、鉛を使用しない無鉛はんだを提供することがで
きれば、工業全体としても鉛害を効果的に抑制すること
ができる。
【０００４】ところで、スズ＝鉛はんだにおいて鉛はス
ズの融点である２３２度Ｃを下げる作用を有しており、
鉛を３７重量％合金したはんだは融点１８３度Ｃの共晶
はんだとして広く用いられている。即ち、電子部品は熱
に弱いので、はんだ接合時の加熱温度も低温で行う必要
があり、共晶はんだはこれらの要求に適合しているので
ある。しかしはんだの融点が余り低すぎても電子部品の
発熱や太陽熱で影響を受けてしまえば、はんだ接合の本
来的な目的から外れてしまう。従って、無鉛はんだを組
成する場合には、はんだ付けが行いやすく、かつ他から
の熱雰囲気で影響を受けないような接合用合金を開発す
る必要がある。共晶はんだに代替できる合金の条件とし
ては、少なくとも融点が１３０〜２００度Ｃの範囲でな
ければならない。また、電装部品のはんだ付けに際して
も、車載部品などのように使用環境が過酷な部分には耐
ヒートサイクル性も確保することが好ましい。
ズの融点である２３２度Ｃを下げる作用を有しており、
鉛を３７重量％合金したはんだは融点１８３度Ｃの共晶
はんだとして広く用いられている。即ち、電子部品は熱
に弱いので、はんだ接合時の加熱温度も低温で行う必要
があり、共晶はんだはこれらの要求に適合しているので
ある。しかしはんだの融点が余り低すぎても電子部品の
発熱や太陽熱で影響を受けてしまえば、はんだ接合の本
来的な目的から外れてしまう。従って、無鉛はんだを組
成する場合には、はんだ付けが行いやすく、かつ他から
の熱雰囲気で影響を受けないような接合用合金を開発す
る必要がある。共晶はんだに代替できる合金の条件とし
ては、少なくとも融点が１３０〜２００度Ｃの範囲でな
ければならない。また、電装部品のはんだ付けに際して
も、車載部品などのように使用環境が過酷な部分には耐
ヒートサイクル性も確保することが好ましい。
【０００５】本発明は鉛害の回避という点に着目し、無
鉛はんだ合金を組成する際に、従来のスズ＝鉛はんだに
おける鉛の作用を十分代替できる無鉛はんだ合金を提供
することを目的とするものである。
鉛はんだ合金を組成する際に、従来のスズ＝鉛はんだに
おける鉛の作用を十分代替できる無鉛はんだ合金を提供
することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、上述した目
的を達成するために、スズを基材として複数種類の金属
で合金を組成した。即ち、Ｓｎを基材として、Ｂｉ（ビ
スマス）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｇａ（ガリウム）をそ
れぞれ２０〜５７重量％、０．２〜５重量％、０．０１
〜１重量％の配分とし、合金を組成した。
的を達成するために、スズを基材として複数種類の金属
で合金を組成した。即ち、Ｓｎを基材として、Ｂｉ（ビ
スマス）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｇａ（ガリウム）をそ
れぞれ２０〜５７重量％、０．２〜５重量％、０．０１
〜１重量％の配分とし、合金を組成した。
【０００７】さらに上記組成に対してＣｕ（銅）を０．
３重量％以下の配分で添加した。
３重量％以下の配分で添加した。
【０００８】さらにまた、それぞれの合金組成のより好
ましい比率として、Ｂｉを２０〜３５重量％の範囲、あ
るいはＳｂを１〜５重量％の範囲、あるいはＧａを０．
１〜０．５重量％の範囲とした。
ましい比率として、Ｂｉを２０〜３５重量％の範囲、あ
るいはＳｂを１〜５重量％の範囲、あるいはＧａを０．
１〜０．５重量％の範囲とした。
【０００９】
【作用】Ｓｎそのものは毒性がなく、接合母材に対する
ヌレを得るという作用を行うものであり、はんだ基材と
して必須の金属である。ＢｉはＳｎと合金を組成するこ
とによってＳｎの本来の融点である２３２度Ｃを大幅に
降下させる機能を持っている。Ｂｉの配分を最大値であ
る５７重量％にした場合には、合金の融点は１３９度Ｃ
まで下がる。一方、２０重量％にした場合には合金の液
相温度は約２００度Ｃになる。ＳｂはＳｎ中に分散する
ことによって、Ｓｎのβ→α変態を防止する。また、Ｂ
ｉ自体が脆い素材であるから、Ｓｎ＝Ｂｉ合金も脆くな
るが、Ｓｂの添加によってＳｎ＝Ｂｉ合金の脆さを改善
するという作用も持っている。
ヌレを得るという作用を行うものであり、はんだ基材と
して必須の金属である。ＢｉはＳｎと合金を組成するこ
とによってＳｎの本来の融点である２３２度Ｃを大幅に
降下させる機能を持っている。Ｂｉの配分を最大値であ
る５７重量％にした場合には、合金の融点は１３９度Ｃ
まで下がる。一方、２０重量％にした場合には合金の液
相温度は約２００度Ｃになる。ＳｂはＳｎ中に分散する
ことによって、Ｓｎのβ→α変態を防止する。また、Ｂ
ｉ自体が脆い素材であるから、Ｓｎ＝Ｂｉ合金も脆くな
るが、Ｓｂの添加によってＳｎ＝Ｂｉ合金の脆さを改善
するという作用も持っている。
【００１０】Ｇａは融点が３０度Ｃであり、溶解してい
るはんだ合金の表面で空気中の酸素と反応する。これに
よってスピネル構造の酸化膜をつくり、合金の酸化の進
行を止める。また、はんだ接合母材としてよく使用され
るＣｕよりも原子半径がわずかに小さいので、接合時の
拡散ヌレが速くなり、接合強度が向上する。またＧａは
III 族に属するので、Ｖ族に属するＢｉおよびＳｂとの
間で融点の高い金属間化合物を生成し、凝固組織中の結
晶粗大化を妨害して、組織の変性を遅くするという作用
を有している。
るはんだ合金の表面で空気中の酸素と反応する。これに
よってスピネル構造の酸化膜をつくり、合金の酸化の進
行を止める。また、はんだ接合母材としてよく使用され
るＣｕよりも原子半径がわずかに小さいので、接合時の
拡散ヌレが速くなり、接合強度が向上する。またＧａは
III 族に属するので、Ｖ族に属するＢｉおよびＳｂとの
間で融点の高い金属間化合物を生成し、凝固組織中の結
晶粗大化を妨害して、組織の変性を遅くするという作用
を有している。
【００１１】接合母材が銅線や銅板のような場合には、
母材組成がスズ中に早く溶け込み、銅くわれを生じやす
い。また、凝固組織中の接合部付近にＣｕ＝Ｓｎ化合物
層を生じた場合には接合部が脆くなるので、母材の銅く
われを抑制するためにはんだ合金中に予め銅を添加して
おく。なお、接合母材が銅でない場合には銅の添加は必
須ではない。
母材組成がスズ中に早く溶け込み、銅くわれを生じやす
い。また、凝固組織中の接合部付近にＣｕ＝Ｓｎ化合物
層を生じた場合には接合部が脆くなるので、母材の銅く
われを抑制するためにはんだ合金中に予め銅を添加して
おく。なお、接合母材が銅でない場合には銅の添加は必
須ではない。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の目的を実現するための好まし
い実施例を示す。 （実施例１）Ｂｉ２０重量％、Ｓｂ５重量％、Ｇａ０．
５重量％、Ｃｕ０．１５重量％、残部Ｓｎ （実施例２）Ｂｉ３５重量％、Ｓｂ１重量％、Ｇａ０．
１重量％、Ｃｕ０．１５重量％、残部Ｓｎ
い実施例を示す。 （実施例１）Ｂｉ２０重量％、Ｓｂ５重量％、Ｇａ０．
５重量％、Ｃｕ０．１５重量％、残部Ｓｎ （実施例２）Ｂｉ３５重量％、Ｓｂ１重量％、Ｇａ０．
１重量％、Ｃｕ０．１５重量％、残部Ｓｎ
【００１３】実施例１の合金の物理的特性は、融点１３
２〜１９７度Ｃ、強度８．０kgf／mm2 、伸び率１．７
％、ヤング率９．８×１０4 kg／cm2であった。銅板上
での接合ヌレ性および接合流動性は何れも良好であっ
た。なお、接合に際してＲＭＡフラックスを使用し、２
４０度Ｃの温度雰囲気で行った。実施例２の合金の物理
的特性は、融点１３３〜１７７度Ｃ、強度８．２kgf／m
m2 、伸び率４．１％、ヤング率９．１×１０4 kg／cm2
であった。銅板上での接合ヌレ性および接合流動性は何
れも良好であった。なお、接合に際してＲＭＡフラック
スを使用し、２４０度Ｃの温度雰囲気で行った。ここ
で、Ｃｕを０．１５重量％づつ添加しているのは、接合
母材である銅板の銅くわれを抑制することを目的とした
ものであり、接合母材が銅以外の金属であるときには合
金組成から銅の添加を省略しても差し支えない。
２〜１９７度Ｃ、強度８．０kgf／mm2 、伸び率１．７
％、ヤング率９．８×１０4 kg／cm2であった。銅板上
での接合ヌレ性および接合流動性は何れも良好であっ
た。なお、接合に際してＲＭＡフラックスを使用し、２
４０度Ｃの温度雰囲気で行った。実施例２の合金の物理
的特性は、融点１３３〜１７７度Ｃ、強度８．２kgf／m
m2 、伸び率４．１％、ヤング率９．１×１０4 kg／cm2
であった。銅板上での接合ヌレ性および接合流動性は何
れも良好であった。なお、接合に際してＲＭＡフラック
スを使用し、２４０度Ｃの温度雰囲気で行った。ここ
で、Ｃｕを０．１５重量％づつ添加しているのは、接合
母材である銅板の銅くわれを抑制することを目的とした
ものであり、接合母材が銅以外の金属であるときには合
金組成から銅の添加を省略しても差し支えない。
【００１４】上記２つの実施例から明らかなように、本
発明の無鉛はんだ合金は電子部品の実装などに用いる低
温はんだとして満足な融点の範囲であると共に、他の物
理的特性においても良好な数値を示している。実施例１
と実施例２のそれぞれの組成の中間値においても物理的
特性は上記範囲を外れない良好な値を示すものと推測さ
れる。
発明の無鉛はんだ合金は電子部品の実装などに用いる低
温はんだとして満足な融点の範囲であると共に、他の物
理的特性においても良好な数値を示している。実施例１
と実施例２のそれぞれの組成の中間値においても物理的
特性は上記範囲を外れない良好な値を示すものと推測さ
れる。
【００１５】
【発明の効果】本発明では上述したように従来の有鉛は
んだ合金とは全くことなり、鉛は一切利用していないの
で、鉛害の問題は完全に回避することができるだけでな
く、従来の共晶はんだと同様、あるいはそれよりも低温
ではんだ付け作業を行うことができるので、熱に弱い電
子部品の接合でも作業性を向上させることが可能となっ
た。しかも、はんだ合金としての物理的特性も良好な状
態を確保しているので、共晶はんだと同等の性能を有す
る代替合金として採用することができ、用途としては非
常に広い。
んだ合金とは全くことなり、鉛は一切利用していないの
で、鉛害の問題は完全に回避することができるだけでな
く、従来の共晶はんだと同様、あるいはそれよりも低温
ではんだ付け作業を行うことができるので、熱に弱い電
子部品の接合でも作業性を向上させることが可能となっ
た。しかも、はんだ合金としての物理的特性も良好な状
態を確保しているので、共晶はんだと同等の性能を有す
る代替合金として採用することができ、用途としては非
常に広い。
【００１６】しかも、Ｃｕを添加したはんだ合金では接
合母材が銅である場合の銅くわれを抑制することがで
き、強固な接合をすることが可能となった。
合母材が銅である場合の銅くわれを抑制することがで
き、強固な接合をすることが可能となった。
Claims (5)
- 【請求項１】Ｂｉ２０〜５７重量％、Ｓｂ０．２〜５重
量％、Ｇａ０．０１〜１重量％、残部Ｓｎからなること
を特徴とする無鉛はんだ合金。 - 【請求項２】請求項１の無鉛はんだ合金に、さらにＣｕ
０．３重量％以下を添加した無鉛はんだ合金。 - 【請求項３】Ｂｉを２０〜３５重量％の範囲とした請求
項１または２記載の無鉛はんだ合金。 - 【請求項４】Ｓｂを１〜５重量％の範囲とした請求項１
または２記載の無鉛はんだ合金。 - 【請求項５】Ｇａを０．１〜０．５重量％の範囲とした
請求項１または２記載の無鉛はんだ合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20723193A JP2681742B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 無鉛はんだ合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20723193A JP2681742B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 無鉛はんだ合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0740079A JPH0740079A (ja) | 1995-02-10 |
| JP2681742B2 true JP2681742B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=16536411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20723193A Expired - Fee Related JP2681742B2 (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 無鉛はんだ合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2681742B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997012719A1 (fr) | 1995-09-29 | 1997-04-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Soudure sans plomb |
| JP3829475B2 (ja) * | 1998-05-13 | 2006-10-04 | 株式会社村田製作所 | Ｃｕ系母材接合用のはんだ組成物 |
| JP4039653B2 (ja) * | 1999-11-01 | 2008-01-30 | 千住金属工業株式会社 | リードメッキ用Ｓｎ合金 |
| US6503338B1 (en) | 2000-04-28 | 2003-01-07 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Lead-free solder alloys |
| JP5169871B2 (ja) * | 2009-01-26 | 2013-03-27 | 富士通株式会社 | はんだ、はんだ付け方法及び半導体装置 |
| US20150037087A1 (en) | 2013-08-05 | 2015-02-05 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Lead-Free Solder Alloy |
| PL3828294T3 (pl) * | 2019-04-11 | 2023-03-13 | Nihon Superior Co., Ltd. | Bezołowiowy stop lutowniczy i element połączenia lutowanego |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP20723193A patent/JP2681742B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0740079A (ja) | 1995-02-10 |
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