JP3045453B2 - 高強度半田合金 - Google Patents
高強度半田合金Info
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械的強度の強い高強
度半田合金に関する。
度半田合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、本出願人は、機械的強度の強い高
強度半田合金を特願平５−６７５５２号で提案した。
強度半田合金を特願平５−６７５５２号で提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の特願平５−６７
５５２号で提案した高強度半田合金の構成成分は、Ａｇ
とＧｅの合計が０．８〜７．０（ＡｇとＧｅ共に０重量
％より大）であり、この結果得られた半田合金の機械的
強度は、大幅に強化された。そこで、本発明は、より機
械的強度が強く、かつ、濡れ性の優れた高強度半田合金
を提供することを目的とする。
５５２号で提案した高強度半田合金の構成成分は、Ａｇ
とＧｅの合計が０．８〜７．０（ＡｇとＧｅ共に０重量
％より大）であり、この結果得られた半田合金の機械的
強度は、大幅に強化された。そこで、本発明は、より機
械的強度が強く、かつ、濡れ性の優れた高強度半田合金
を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｓｉが、０．
０００５〜０．３５重量％、Ａｇが、０〜５．０重量
％、Ｓｂが、０〜１０．０重量％、Ｂｉが、０〜１０．
０重量％、Ｓｎが、２０〜９５重量％、Ｐｂが、０〜７
０重量％、Ｃａが、０〜０．５重量％、から成ることを
特徴とする高強度半田合金である。
０００５〜０．３５重量％、Ａｇが、０〜５．０重量
％、Ｓｂが、０〜１０．０重量％、Ｂｉが、０〜１０．
０重量％、Ｓｎが、２０〜９５重量％、Ｐｂが、０〜７
０重量％、Ｃａが、０〜０．５重量％、から成ることを
特徴とする高強度半田合金である。
【０００５】
【作用】本発明者等は、特願平５−６７５５２号の『高
強度半田合金』で、示されるようにＧｅ添加によって半
田合金の機械的性質の高強度化に成功した。 しかし、
半田こてを用いる半田付け作業においては、現用の半田
こてはＣｕから成るロッドにＦｅのめっきを施したもの
が用いられているため、半田合金中の添加Ｇｅと半田こ
てのＦｅとが反応を起こし、半田こて表面に除去しにく
い化合物層がこびりつき易いことが判明した。 従っ
て、半田の機械的強度の強化を計るための半田合金への
添加元素を検討してみた結果、Ｓｉの添加効果を発見し
た。Ｓｉのような高融点金属（１，４１４℃）をＳｎ−
Ｐｂ半田合金（共晶溶融温度１８３℃）に添加すること
は奇想天外のことであるかもしれない。 しかし、Ｓｉ
の微少な添加は半田合金の特性に大きな影響を与えるこ
とが数多くの研究から判明した。
強度半田合金』で、示されるようにＧｅ添加によって半
田合金の機械的性質の高強度化に成功した。 しかし、
半田こてを用いる半田付け作業においては、現用の半田
こてはＣｕから成るロッドにＦｅのめっきを施したもの
が用いられているため、半田合金中の添加Ｇｅと半田こ
てのＦｅとが反応を起こし、半田こて表面に除去しにく
い化合物層がこびりつき易いことが判明した。 従っ
て、半田の機械的強度の強化を計るための半田合金への
添加元素を検討してみた結果、Ｓｉの添加効果を発見し
た。Ｓｉのような高融点金属（１，４１４℃）をＳｎ−
Ｐｂ半田合金（共晶溶融温度１８３℃）に添加すること
は奇想天外のことであるかもしれない。 しかし、Ｓｉ
の微少な添加は半田合金の特性に大きな影響を与えるこ
とが数多くの研究から判明した。
【０００６】Ｓｉを０．０００５〜０．３５重量％とな
るように添加すると、以下の効果を生じる。 （１）Ｓｉを含有する半田合金から成る半田接合部の強
度は、従来の半田合金の少なくとも２倍近くに向上す
る。 （２）半田にとって濡れ性の優れていることは、極めて
大切であるが、特に、Ｓｉは半田合金の濡れ性を高め
る。 この効果はごく少量のＰｂを含む合金の場合に
は、一層顕著に発揮される。 （３）Ｃｕから成るロッドにＦｅのめっきを施した市販
の半田こてを用い、本発明による含Ｓｉ半田合金で作業
したとき、たとえ長時間作業を継続したとしても、半田
こての表面に化合物層を生じず、作業を継続できる。 （４）合金中に還元力の強いＳｉを含むためＳｉの還元
効果によって、半田付け後の接合部にブローホールは存
在しない。 このことによって半田付け部の信頼性は向
上する。
るように添加すると、以下の効果を生じる。 （１）Ｓｉを含有する半田合金から成る半田接合部の強
度は、従来の半田合金の少なくとも２倍近くに向上す
る。 （２）半田にとって濡れ性の優れていることは、極めて
大切であるが、特に、Ｓｉは半田合金の濡れ性を高め
る。 この効果はごく少量のＰｂを含む合金の場合に
は、一層顕著に発揮される。 （３）Ｃｕから成るロッドにＦｅのめっきを施した市販
の半田こてを用い、本発明による含Ｓｉ半田合金で作業
したとき、たとえ長時間作業を継続したとしても、半田
こての表面に化合物層を生じず、作業を継続できる。 （４）合金中に還元力の強いＳｉを含むためＳｉの還元
効果によって、半田付け後の接合部にブローホールは存
在しない。 このことによって半田付け部の信頼性は向
上する。
【０００７】このようにＳｉの添加は半田合金に画期的
な影響を与えるが、もともとＳｉは還元元素であるの
で、半田付けに際して、還元効果が発揮される還元元素
としては、通常、Ａｌ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｐ等が考えられる
が、Ａｌ，Ｍｎについては、その効果が認められず、半
田付け部表面上に除去困難な酸化物層を生じ、半田合金
として実用化不可能であるということが判明した。 Ｐ
については、半田への添加元素としてはすでに実用化さ
れているが、Ｓｉの添加効果には及ばない。半田合金の
溶融温度が１８３℃であるのに対し、Ｓｉの溶融温度
は、１，４１４℃であるため、Ｓｎ−Ｐｂ系半田合金に
Ｓｉを添加するのためには、Ｃａ−Ｓｉ合金、例えば、
Ｓｉの溶融温度と比較して低温度である溶融温度１０１
２℃のＣａＳｉ2 化合物を用いるのが良い。 このた
め、Ｓｉと同時にＣａが、半田合金中に残留することに
なるが、添加されたＣａとしては、半田合金の強度を高
める上で、相乗効果がある。 特に、このことは、半田
合金としてＰｂを含む場合に発揮される。平軸受合金と
して知られるＰｂベース合金（Ｂａｈｎメタル）には、
その強度を高めるためにＣａを添加することが知られて
いる。
な影響を与えるが、もともとＳｉは還元元素であるの
で、半田付けに際して、還元効果が発揮される還元元素
としては、通常、Ａｌ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｐ等が考えられる
が、Ａｌ，Ｍｎについては、その効果が認められず、半
田付け部表面上に除去困難な酸化物層を生じ、半田合金
として実用化不可能であるということが判明した。 Ｐ
については、半田への添加元素としてはすでに実用化さ
れているが、Ｓｉの添加効果には及ばない。半田合金の
溶融温度が１８３℃であるのに対し、Ｓｉの溶融温度
は、１，４１４℃であるため、Ｓｎ−Ｐｂ系半田合金に
Ｓｉを添加するのためには、Ｃａ−Ｓｉ合金、例えば、
Ｓｉの溶融温度と比較して低温度である溶融温度１０１
２℃のＣａＳｉ2 化合物を用いるのが良い。 このた
め、Ｓｉと同時にＣａが、半田合金中に残留することに
なるが、添加されたＣａとしては、半田合金の強度を高
める上で、相乗効果がある。 特に、このことは、半田
合金としてＰｂを含む場合に発揮される。平軸受合金と
して知られるＰｂベース合金（Ｂａｈｎメタル）には、
その強度を高めるためにＣａを添加することが知られて
いる。
【０００８】本発明合金の作製については、Ｓｉ添加の
ため、Ａｇ−Ｓｎの共晶合金（Ｓｉ４．５重量％，Ａｇ
９５．５重量％；共晶温度８３０℃）を母合金として用
いることもできる。このときには、Ｓｉを０．００１％
添加のときには、Ａｇとしては０．２１％が含まれるこ
とになるが、Ａｇは半田合金の結晶微細化に貢献する。
上述したようにＳｉ添加については、合金製作の上でか
なり溶融温度を高める必要があるので、比較的沸点の高
いＳｎ含有量の高い半田合金の場合には、その添加効果
が大きい。この研究結果から本発明は、Ｓｉが、０．０
００５〜０．３５重量％含むことが大きな特徴で、この
他Ａｇが、０〜５．０重量％、Ｓｂが、０〜１０．０重
量％、Ｂｉが、０〜１０．０重量％、Ｓｎが、２０〜９
５重量％、Ｐｂが、０〜７０重量％、Ｃａが、０〜０．
５重量％、から構成されていることを特徴とする高強度
半田合金とした。
ため、Ａｇ−Ｓｎの共晶合金（Ｓｉ４．５重量％，Ａｇ
９５．５重量％；共晶温度８３０℃）を母合金として用
いることもできる。このときには、Ｓｉを０．００１％
添加のときには、Ａｇとしては０．２１％が含まれるこ
とになるが、Ａｇは半田合金の結晶微細化に貢献する。
上述したようにＳｉ添加については、合金製作の上でか
なり溶融温度を高める必要があるので、比較的沸点の高
いＳｎ含有量の高い半田合金の場合には、その添加効果
が大きい。この研究結果から本発明は、Ｓｉが、０．０
００５〜０．３５重量％含むことが大きな特徴で、この
他Ａｇが、０〜５．０重量％、Ｓｂが、０〜１０．０重
量％、Ｂｉが、０〜１０．０重量％、Ｓｎが、２０〜９
５重量％、Ｐｂが、０〜７０重量％、Ｃａが、０〜０．
５重量％、から構成されていることを特徴とする高強度
半田合金とした。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を、その実施例に基づいて説明
する。本実施例では、Ｐｂが１０重量％、Ｓｎが９０重
量％から成る半田合金にＳｉが、０．００３重量％とな
るようにＣａＳｉ2 合金を用いて添加した。このＳｉを
添加した半田合金を用いて、脂入り半田線を作り、この
拡がり試験（ＪＩＳ Ｚ−３１９７−１９８６）を行っ
た。 試験板上に試料を載せ、半田の液相線温度より４
０〜５０℃高い温度で加熱し、約３０秒間融解して試験
板上に拡がらせた。 テスト後の拡がり面をプラニメー
タで測った。この結果によると、Ｓｎ−Ｐｂ合金（Ｓｎ
が重量９０％，Ｐｂが重量１０％）のみである時には、
１．８ cm2であったのに対し、Ｓｉを含有させた本実施
例の半田合金では２．２ cm2となり、約２０％もその拡
がり性が向上した。次いで上記二種の合金を用いて、直
径１mmの合金線を作って引張り試験を行った。 この結
果引張り強度として前者の本発明の実施例は、７．８kg
f/mm2 、Ｓｎ−Ｐｂ合金（Ｓｎが重量９０％，Ｐｂが重
量１０％）は、５．３kgf/mm2 であり、約４３％の強度
増加を示した。
する。本実施例では、Ｐｂが１０重量％、Ｓｎが９０重
量％から成る半田合金にＳｉが、０．００３重量％とな
るようにＣａＳｉ2 合金を用いて添加した。このＳｉを
添加した半田合金を用いて、脂入り半田線を作り、この
拡がり試験（ＪＩＳ Ｚ−３１９７−１９８６）を行っ
た。 試験板上に試料を載せ、半田の液相線温度より４
０〜５０℃高い温度で加熱し、約３０秒間融解して試験
板上に拡がらせた。 テスト後の拡がり面をプラニメー
タで測った。この結果によると、Ｓｎ−Ｐｂ合金（Ｓｎ
が重量９０％，Ｐｂが重量１０％）のみである時には、
１．８ cm2であったのに対し、Ｓｉを含有させた本実施
例の半田合金では２．２ cm2となり、約２０％もその拡
がり性が向上した。次いで上記二種の合金を用いて、直
径１mmの合金線を作って引張り試験を行った。 この結
果引張り強度として前者の本発明の実施例は、７．８kg
f/mm2 、Ｓｎ−Ｐｂ合金（Ｓｎが重量９０％，Ｐｂが重
量１０％）は、５．３kgf/mm2 であり、約４３％の強度
増加を示した。
【００１０】次に、Ｓｉ添加による半田接合部の機械的
強度の向上について他の実施例にて検討してみる。 Ｓ
ｎが、６３重量％，Ｐｂが、３７重量％から成る半田合
金にＳｉが、０．００８重量％、Ａｇが１．６８重量％
となるように添加した。これはＡｇ−Ｓｎ共晶合金（溶
融温度８３０℃）を用いてＳｉを添加した場合であっ
て、比較のためＳｎ−Ｐｂ合金（Ｓｎが重量６０％，Ｐ
ｂが重量４０％）の半田合金も同一条件下で試料作製し
た。 両合金を用いて直径１mmの合金線を作った。これ
らの引張り試験を行った結果、Ｓｉを含有しない従来の
半田合金では４．２ kgf/cm2であるに対し、このＳｉを
含有する本実施例の半田合金から成る半田合金線では、
６．８ kgf/cm2で、約６２％という大きな強度増加が見
られた。
強度の向上について他の実施例にて検討してみる。 Ｓ
ｎが、６３重量％，Ｐｂが、３７重量％から成る半田合
金にＳｉが、０．００８重量％、Ａｇが１．６８重量％
となるように添加した。これはＡｇ−Ｓｎ共晶合金（溶
融温度８３０℃）を用いてＳｉを添加した場合であっ
て、比較のためＳｎ−Ｐｂ合金（Ｓｎが重量６０％，Ｐ
ｂが重量４０％）の半田合金も同一条件下で試料作製し
た。 両合金を用いて直径１mmの合金線を作った。これ
らの引張り試験を行った結果、Ｓｉを含有しない従来の
半田合金では４．２ kgf/cm2であるに対し、このＳｉを
含有する本実施例の半田合金から成る半田合金線では、
６．８ kgf/cm2で、約６２％という大きな強度増加が見
られた。
【００１１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、以下の
効果を奏する。 （１）Ｓｉを含有する半田合金から成る半田接合部の強
度は、従来の半田合金の少なくとも２倍近くに向上す
る。 （２）半田にとって濡れ性の優れていることは、極めて
大切であるが、特に、Ｓｉは半田合金の濡れ性を高め
る。 この効果はごく少量のＰｂでも存在するときには
顕著である。 （３）Ｃｕバー材の表面にＦｅめっきを施した市販の半
田こてを用いて半田付けを行ったとき、半田こての表面
に化合物層などが発生しないため、半田こてを清浄状態
で長期に亘って使用可能である。 （４）添加元素としてのＳｉはもともと強力な還元性能
を持つので、Ｓｉ含有半田合金を用いて作業を行うと、
半田接合部において起こりがちのブローホールの発生を
完全に防止できる。 このときのＳｉ含有量としては、
０．０００５重量％という僅少量であろうと、その添加
効果を明確に認めうる。 （５）環境問題に対応するＰｂフリーの半田合金が要求
されている現在、Ｓｎ−低Ｐｂ半田合金の開発におい
て、Ｓｉ添加による新半田合金という本発明の貢献は大
きい。
効果を奏する。 （１）Ｓｉを含有する半田合金から成る半田接合部の強
度は、従来の半田合金の少なくとも２倍近くに向上す
る。 （２）半田にとって濡れ性の優れていることは、極めて
大切であるが、特に、Ｓｉは半田合金の濡れ性を高め
る。 この効果はごく少量のＰｂでも存在するときには
顕著である。 （３）Ｃｕバー材の表面にＦｅめっきを施した市販の半
田こてを用いて半田付けを行ったとき、半田こての表面
に化合物層などが発生しないため、半田こてを清浄状態
で長期に亘って使用可能である。 （４）添加元素としてのＳｉはもともと強力な還元性能
を持つので、Ｓｉ含有半田合金を用いて作業を行うと、
半田接合部において起こりがちのブローホールの発生を
完全に防止できる。 このときのＳｉ含有量としては、
０．０００５重量％という僅少量であろうと、その添加
効果を明確に認めうる。 （５）環境問題に対応するＰｂフリーの半田合金が要求
されている現在、Ｓｎ−低Ｐｂ半田合金の開発におい
て、Ｓｉ添加による新半田合金という本発明の貢献は大
きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−20041（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−24720（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−123594（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−182580（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−21580（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 35/26 310 C22C 11/06 C22C 13/00
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｓｉが、０．０００５〜０．３５重量
％、 Ａｇが、０〜５．０重量％、 Ｓｂが、０〜１０．０重量％、 Ｂｉが、０〜１０．０重量％、 Ｓｎが、２０〜９５重量％、 Ｐｂが、０〜７０重量％、 Ｃａが、０〜０．５重量％、から成ることを特徴とする
高強度半田合金。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6154244A JP3045453B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 高強度半田合金 |
| EP95913322A EP0748666B1 (en) | 1994-06-13 | 1995-03-23 | High-strength solder alloy |
| PCT/JP1995/000531 WO1995034401A1 (fr) | 1994-06-13 | 1995-03-23 | Alliage de soudage a haute resistance |
| CN95190195A CN1124471A (zh) | 1994-06-13 | 1995-03-23 | 高强度焊料合金 |
| DE69512898T DE69512898T2 (de) | 1994-06-13 | 1995-03-23 | Hochfeste lötlegierung |
| RU96104383A RU2132265C1 (ru) | 1994-06-13 | 1995-03-23 | Высокопрочный сплав припоя |
| KR1019950705547A KR0175079B1 (ko) | 1994-06-13 | 1995-03-23 | 고강도 땜납합금 |
| AU20825/95A AU679631B2 (en) | 1994-06-13 | 1995-03-23 | High-strength solder alloy |
| CA002162263A CA2162263A1 (en) | 1994-06-13 | 1995-03-23 | High-strength solder alloy |
| TW084103424A TW315339B (ja) | 1994-06-13 | 1995-04-10 | |
| FI960630A FI960630A0 (fi) | 1994-06-13 | 1996-02-12 | Erittäin luja juotoslejeerinki |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6154244A JP3045453B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 高強度半田合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10235491A JPH10235491A (ja) | 1998-09-08 |
| JP3045453B2 true JP3045453B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=15579990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6154244A Expired - Lifetime JP3045453B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 高強度半田合金 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0748666B1 (ja) |
| JP (1) | JP3045453B2 (ja) |
| KR (1) | KR0175079B1 (ja) |
| CN (1) | CN1124471A (ja) |
| AU (1) | AU679631B2 (ja) |
| CA (1) | CA2162263A1 (ja) |
| DE (1) | DE69512898T2 (ja) |
| FI (1) | FI960630A0 (ja) |
| RU (1) | RU2132265C1 (ja) |
| TW (1) | TW315339B (ja) |
| WO (1) | WO1995034401A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104985351A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-10-21 | 苏州华日金菱机械有限公司 | 一种用于较厚板材的焊接焊料 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6224690B1 (en) * | 1995-12-22 | 2001-05-01 | International Business Machines Corporation | Flip-Chip interconnections using lead-free solders |
| US5851482A (en) * | 1996-03-22 | 1998-12-22 | Korea Institute Of Machinery & Metals | Tin-bismuth based lead-free solder for copper and copper alloys |
| KR19980041034A (ko) * | 1996-11-30 | 1998-08-17 | 이형도 | 납함량이 적은 전자부품용 땜납 |
| CN104313390B (zh) * | 2014-11-05 | 2016-09-14 | 常熟市慧丰塑料制品有限公司 | 一种高强拉伸索具 |
| CN107427968B (zh) | 2015-09-17 | 2020-11-24 | 富士电机株式会社 | 半导体装置用软钎焊材料 |
| CN105195915B (zh) * | 2015-10-30 | 2017-05-24 | 苏州优诺电子材料科技有限公司 | 一种低温无铅焊料合金 |
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