JP3253053B2 - 半田合金 - Google Patents
半田合金Info
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- JP3253053B2 JP3253053B2 JP06922496A JP6922496A JP3253053B2 JP 3253053 B2 JP3253053 B2 JP 3253053B2 JP 06922496 A JP06922496 A JP 06922496A JP 6922496 A JP6922496 A JP 6922496A JP 3253053 B2 JP3253053 B2 JP 3253053B2
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- Japan
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- solder alloy
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｐｂの含有量が少
ない半田合金に関する。
ない半田合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｓｎが６０重量％、Ｐｂが４０重
量％から成る半田合金が広く使用されていたが、Ｐｂを
多量に含有するものであった。
量％から成る半田合金が広く使用されていたが、Ｐｂを
多量に含有するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、地球は酸性雨に
よって、汚染されつつあるため、上記の従来例のＳｎが
６０重量％、Ｐｂが４０重量％から成る半田合金によっ
て導体接合された電気機器スクラップ等が、大気中に放
置されると、酸性雨によって半田合金中のＰｂが溶出さ
れ、これが、地下水を汚染する結果となっている。 Ｐ
ｂ分が地下水中に含まれると、人体の中枢神経を侵す恐
れがある。そこで、本発明は、従来例のＳｎが６０重量
％、Ｐｂが４０重量％から成る半田合金の代用となり、
かつ、Ｐｂの含有量が少ない半田合金を提供することを
目的とする。
よって、汚染されつつあるため、上記の従来例のＳｎが
６０重量％、Ｐｂが４０重量％から成る半田合金によっ
て導体接合された電気機器スクラップ等が、大気中に放
置されると、酸性雨によって半田合金中のＰｂが溶出さ
れ、これが、地下水を汚染する結果となっている。 Ｐ
ｂ分が地下水中に含まれると、人体の中枢神経を侵す恐
れがある。そこで、本発明は、従来例のＳｎが６０重量
％、Ｐｂが４０重量％から成る半田合金の代用となり、
かつ、Ｐｂの含有量が少ない半田合金を提供することを
目的とする。
【０００４】
【０００５】本発明は、Ａｇが０．５〜５．０重量％、
Ｐｂが０．５〜６．０重量 ％、５．０重量％以下のＢ
ｉ、３．０重量％以下のＣｕ、５．０重量％以下のＩｎ
の3種を含み、Ｓｉが０．００００１〜０．８重量％、
残部がＳｎから成ることを特徴とする半田合金である。
Ｐｂが０．５〜６．０重量 ％、５．０重量％以下のＢ
ｉ、３．０重量％以下のＣｕ、５．０重量％以下のＩｎ
の3種を含み、Ｓｉが０．００００１〜０．８重量％、
残部がＳｎから成ることを特徴とする半田合金である。
【０００６】上記の従来例のＳｎ−Ｐｂ半田合金は共晶
系のもので、その溶融温度は、約１９０〜２００℃とい
う低溶融温度範囲にあるため、従来、長い間使用されて
きた。 なお、長い間、電子機器の表面実装技術（ＳＭ
Ｔ）に用いられる半田合金として、Ｓｎが６０重量％、
Ｐｂが４０重量％から成る半田合金が用いられていたた
め、生産現場における設備は、約２００℃の溶融温度を
有する半田合金を用いることを前提として設備されてい
る。 このような事情下において、約２００℃の溶融温
度を有するという条件が、Ｐｂの含有量が、ゼロか、あ
るい は、極めて少ない半田合金の開発のための必要条
件となっている。
系のもので、その溶融温度は、約１９０〜２００℃とい
う低溶融温度範囲にあるため、従来、長い間使用されて
きた。 なお、長い間、電子機器の表面実装技術（ＳＭ
Ｔ）に用いられる半田合金として、Ｓｎが６０重量％、
Ｐｂが４０重量％から成る半田合金が用いられていたた
め、生産現場における設備は、約２００℃の溶融温度を
有する半田合金を用いることを前提として設備されてい
る。 このような事情下において、約２００℃の溶融温
度を有するという条件が、Ｐｂの含有量が、ゼロか、あ
るい は、極めて少ない半田合金の開発のための必要条
件となっている。
【０００７】Ｐｂの含有量が、ゼロか、あるいは、極め
ての少ない半田合金のベースメタルとしては、Ｓｎベー
ス以外に無いということに関しては、異論はない。ここ
で、このＳｎの溶融温度は、２３２℃であるが、前述の
Ｐｂの含有量が、ゼロか、あるいは、極めて少ないとい
う必要条件に、順応しようとするためには、このＳｎの
溶融温度を２００℃にまで低下させる必要がある。 Ｓ
ｎの溶融温度を低下させるための金属を選択するに場合
には、Ｓｎとの２元系状態図を見ることによって、Ｓｎ
の溶融温度を低下させる元素群をチェックすることがで
きる。 この結果、コストの点から見て、採用できる元
素としては、Ａｇ，Ｂｉ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｐ
ｂ等を見出した。そこで、これらの元素群を添加した半
田合金について、それぞれの溶融温度と濡れ性をテスト
することによって、有効な添加元素の種類を決定するこ
とができた。 特に、半田合金とＣｕとの濡れ性につい
ては、Ｓｎの溶融温度の低下という第１の必要条件に続
く第２の必要条件となる。
ての少ない半田合金のベースメタルとしては、Ｓｎベー
ス以外に無いということに関しては、異論はない。ここ
で、このＳｎの溶融温度は、２３２℃であるが、前述の
Ｐｂの含有量が、ゼロか、あるいは、極めて少ないとい
う必要条件に、順応しようとするためには、このＳｎの
溶融温度を２００℃にまで低下させる必要がある。 Ｓ
ｎの溶融温度を低下させるための金属を選択するに場合
には、Ｓｎとの２元系状態図を見ることによって、Ｓｎ
の溶融温度を低下させる元素群をチェックすることがで
きる。 この結果、コストの点から見て、採用できる元
素としては、Ａｇ，Ｂｉ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｐ
ｂ等を見出した。そこで、これらの元素群を添加した半
田合金について、それぞれの溶融温度と濡れ性をテスト
することによって、有効な添加元素の種類を決定するこ
とができた。 特に、半田合金とＣｕとの濡れ性につい
ては、Ｓｎの溶融温度の低下という第１の必要条件に続
く第２の必要条件となる。
【０００８】以上の諸元素の内、ＢｉとＺｎの添加に関
しては、特に、選択酸化現象が著しいためため経年使用
上の問題が起こる。 特に、Ｂｉ添加は、Ｓｎの溶融温
度の低下には、大きな効果を有するが、その上限を５重
量％に押さえたことは、この選択酸化を防止することを
意図したことによる。 また、Ｚｎの添加は、微少量添
加でも選択酸化を生じる可能性が有り、また、Ｍｇ添加
も選択酸化を生じ易いことから採用しなかった。以上の
テスト結果から見ると、特に、ＰｂとＡｇの添加は、極
めて有効な元素添加であることが明らかになった。以上
の結果、添加量を考慮に入れて、可能性の有るものとし
ては、Ａｇ，Ｐｂ，Ｂｉ（５重量％以下），Ｃｕ，Ｉｎ
である。
しては、特に、選択酸化現象が著しいためため経年使用
上の問題が起こる。 特に、Ｂｉ添加は、Ｓｎの溶融温
度の低下には、大きな効果を有するが、その上限を５重
量％に押さえたことは、この選択酸化を防止することを
意図したことによる。 また、Ｚｎの添加は、微少量添
加でも選択酸化を生じる可能性が有り、また、Ｍｇ添加
も選択酸化を生じ易いことから採用しなかった。以上の
テスト結果から見ると、特に、ＰｂとＡｇの添加は、極
めて有効な元素添加であることが明らかになった。以上
の結果、添加量を考慮に入れて、可能性の有るものとし
ては、Ａｇ，Ｐｂ，Ｂｉ（５重量％以下），Ｃｕ，Ｉｎ
である。
【０００９】次に、従来、使用されていたＳｎが６０重
量％、Ｐｂが４０重量％から成る半田合金の利点は、そ
の溶融温度の低いことの他、さらに、この半田合金はＣ
ｕとの濡れ性が良好であるという点である。 このた
め、濡れ性を良好にするという観点から、Ｓｎ−Ａｇ半
田合金に、Ｐｂを６重量％以下添加すると、溶融温度低
下と濡れ性向上という半田合金として必要な第１および
第２の条件を、満足させることができる。
量％、Ｐｂが４０重量％から成る半田合金の利点は、そ
の溶融温度の低いことの他、さらに、この半田合金はＣ
ｕとの濡れ性が良好であるという点である。 このた
め、濡れ性を良好にするという観点から、Ｓｎ−Ａｇ半
田合金に、Ｐｂを６重量％以下添加すると、溶融温度低
下と濡れ性向上という半田合金として必要な第１および
第２の条件を、満足させることができる。
【００１０】なお、Ｐｂ添加量として、上限を６重量％
とした理由に関しては、Ｓｎに対する溶解度限界を考慮
した上のことであり、出来るだけＰｂにＳｎを固溶させ
ることによって、純粋なＰｂ分としての存在量を減少さ
せるためである。 このようにすると、半田合金のヒー
トサイクルテストでは、高温部を１３０℃と規定してい
るので、この温度において、ＳｎマトリックスからＰｂ
成分そのものの析出量を減少させることができる。酸性
雨による腐食の観点から、Ｐｂの含有量が少ない半田合
金は、酸性雨中の浸漬によっても、Ｐｂ分の抽出量が極
めて少ないことは、上述の金属組織的考察からも言える
ことであるが、実験的にも確認することができた。
とした理由に関しては、Ｓｎに対する溶解度限界を考慮
した上のことであり、出来るだけＰｂにＳｎを固溶させ
ることによって、純粋なＰｂ分としての存在量を減少さ
せるためである。 このようにすると、半田合金のヒー
トサイクルテストでは、高温部を１３０℃と規定してい
るので、この温度において、ＳｎマトリックスからＰｂ
成分そのものの析出量を減少させることができる。酸性
雨による腐食の観点から、Ｐｂの含有量が少ない半田合
金は、酸性雨中の浸漬によっても、Ｐｂ分の抽出量が極
めて少ないことは、上述の金属組織的考察からも言える
ことであるが、実験的にも確認することができた。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本発明の実施例のＡｇが２．５重
量％，Ｐｂが３．０重量％，Ｂｉが１．０重 量％，Ｃｕ
が０．７重量％，Ｉｎが２．０重量％，Ｓｉ が０．５
重量％，残部がＳｎから成る半田合金と、従来のＳｎが
６０重量％、Ｐｂが４０重量％から成る半田合金を作製
し、この両者の短冊状試料を、それぞれ、濃度５％の硫
酸溶液中に浸漬し、酸性溶液中におけるＰｂ抽出量の定
量分析を行った結果が図１に示される。
を参照して説明する。本発明の実施例のＡｇが２．５重
量％，Ｐｂが３．０重量％，Ｂｉが１．０重 量％，Ｃｕ
が０．７重量％，Ｉｎが２．０重量％，Ｓｉ が０．５
重量％，残部がＳｎから成る半田合金と、従来のＳｎが
６０重量％、Ｐｂが４０重量％から成る半田合金を作製
し、この両者の短冊状試料を、それぞれ、濃度５％の硫
酸溶液中に浸漬し、酸性溶液中におけるＰｂ抽出量の定
量分析を行った結果が図１に示される。
【００１２】また、Ｓｂの添加は、特に、半田合金の強
度を高める上で顕著な効果を発揮する。 なお、Ｐｂを
含有する半田合金におけるＣｕとの濡れ性を高める上
で、微量Ｓｉ（０．０００１〜０．８重量％）の添加
は、特に、有効である。 この理由に関しては、Ｓｉに
よる脱酸効果による他、半田合金そのものの表面張力の
減少を招来することによると推察される。以上の諸実験
の結果から、本発明は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｐｂ系半田合金か
ら成り、これに少量のＢｉ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｉを添加す
るものである。実施例としては、表１で見る次の合金の
内、実施例５を挙げることができる。
度を高める上で顕著な効果を発揮する。 なお、Ｐｂを
含有する半田合金におけるＣｕとの濡れ性を高める上
で、微量Ｓｉ（０．０００１〜０．８重量％）の添加
は、特に、有効である。 この理由に関しては、Ｓｉに
よる脱酸効果による他、半田合金そのものの表面張力の
減少を招来することによると推察される。以上の諸実験
の結果から、本発明は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｐｂ系半田合金か
ら成り、これに少量のＢｉ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｉを添加す
るものである。実施例としては、表１で見る次の合金の
内、実施例５を挙げることができる。
【００１３】
【表１】
【００１４】次に、表１における実施例５のＡｇが２．
５重量％，Ｐｂが３．０重量％，Ｂｉが１．０重量％，
Ｃｕが０．７重量％，Ｉｎが２．０重量％，Ｓｉ が
０．５重量％，残部がＳｎから成る半田合金において、
Ｓｉの有無の影響について検討を加えた。この結果は、
以下に示される。 （１）微量Ｓｉの添加は、半田合金の溶融温度に大きな
影響を与えない。 （２）Ｓｎが６０重量％、Ｐｂが４０重量％から成る従
来例の半田合金のＣｕに対する濡れ性（拡がり率）を１
００％として、表１における実施例５のＳｉを０．５重
量％添加した半田合金では、濡れ性を８３％にまで押し
上げることができた。
５重量％，Ｐｂが３．０重量％，Ｂｉが１．０重量％，
Ｃｕが０．７重量％，Ｉｎが２．０重量％，Ｓｉ が
０．５重量％，残部がＳｎから成る半田合金において、
Ｓｉの有無の影響について検討を加えた。この結果は、
以下に示される。 （１）微量Ｓｉの添加は、半田合金の溶融温度に大きな
影響を与えない。 （２）Ｓｎが６０重量％、Ｐｂが４０重量％から成る従
来例の半田合金のＣｕに対する濡れ性（拡がり率）を１
００％として、表１における実施例５のＳｉを０．５重
量％添加した半田合金では、濡れ性を８３％にまで押し
上げることができた。
【００１５】（３）上記表１における実施例５のＳｉが
添加された場合の半田合金を濃度５％の硫酸液中におけ
る浸漬テストを行い、３０時間後のＰｂの濃度について
定量化学分析を行った結果、０．００４mg/l という
程、耐腐食効果も発揮された。このことは、Ｓｉ添加に
よる結晶微細化に起因するものと思われる。
添加された場合の半田合金を濃度５％の硫酸液中におけ
る浸漬テストを行い、３０時間後のＰｂの濃度について
定量化学分析を行った結果、０．００４mg/l という
程、耐腐食効果も発揮された。このことは、Ｓｉ添加に
よる結晶微細化に起因するものと思われる。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、Ｐｂの
含有量が少なく、酸性溶液中に浸漬されても腐食量が少
量で、酸性雨によって半田合金中のＰｂが溶出されるこ
とによって、地下水を汚染することを防止できるという
効果を奏し、その物性から見て、従来のＳｎが６０重量
％、Ｐｂが４０重量％から成る半田合金に十分代用でき
るものである。
含有量が少なく、酸性溶液中に浸漬されても腐食量が少
量で、酸性雨によって半田合金中のＰｂが溶出されるこ
とによって、地下水を汚染することを防止できるという
効果を奏し、その物性から見て、従来のＳｎが６０重量
％、Ｐｂが４０重量％から成る半田合金に十分代用でき
るものである。
【図１】本発明の一実施の形態の半田合金と従来例の半
田合金の酸性溶液による腐食量を示すグラフである。
田合金の酸性溶液による腐食量を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 定方 保佳 東京都中野区弥生町２丁目14番２号 ア ルミットビル 日本アルミット株式会社 内 (56)参考文献 特開 平９−174279（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−41794（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−32188（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−72496（ＪＰ，Ａ) 特公 昭36−16012（ＪＰ，Ｂ１) 特許3045453（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 35/26
Claims (1)
- 【請求項１】 Ａｇが０．５〜５．０重量％、Ｐｂが
０．５〜６．０重量％、５．０重量％以下のＢｉ、３．
０重量％以下のＣｕ、５．０重量％以下のＩｎの3種を
含み、Ｓｉが０．００００１〜０．８重量％、残部がＳ
ｎから成ることを特徴とする半田合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06922496A JP3253053B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 半田合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06922496A JP3253053B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 半田合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09234586A JPH09234586A (ja) | 1997-09-09 |
| JP3253053B2 true JP3253053B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=13396552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06922496A Expired - Lifetime JP3253053B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 半田合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3253053B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10319888A1 (de) | 2003-04-25 | 2004-11-25 | Siemens Ag | Lotmaterial auf SnAgCu-Basis |
-
1996
- 1996-02-29 JP JP06922496A patent/JP3253053B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09234586A (ja) | 1997-09-09 |
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