JP3253053B2 - 半田合金 - Google Patents
半田合金Info
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Description
ない半田合金に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
田合金の酸性溶液による腐食量を示すグラフである。
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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