JPH0679494A - 金属接合用Ｚｎ基合金 - Google Patents
金属接合用Ｚｎ基合金Info
- Publication number
- JPH0679494A JPH0679494A JP26422192A JP26422192A JPH0679494A JP H0679494 A JPH0679494 A JP H0679494A JP 26422192 A JP26422192 A JP 26422192A JP 26422192 A JP26422192 A JP 26422192A JP H0679494 A JPH0679494 A JP H0679494A
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- Japan
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- base alloy
- solder
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- Pending
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- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ｍｇ： 0.1〜1.5 wt％、Ｓｎ： 1.5〜10wt
％、Ａｌ： 0.005〜2.5wt％を含有し、またはさらにＣ
ｕ：０〜５wt％、Ｔｉ：０〜0.5 wt％の１種もしくは２
種を含有し、残部Ｚｎと不可避的不純物からなる金属接
合用Ｚｎ基合金。 【効果】 従来のＰｂ−Ｓｎ系半田に比べて接合部の高
温強度の低下が少なく、さらにＡｌやＡｇろうに比べて
接合温度が低いＺｎ基合金半田において、半田付け作業
が容易になると共に耐食性が改善され長期にわたる信頼
性が確保できる。
％、Ａｌ： 0.005〜2.5wt％を含有し、またはさらにＣ
ｕ：０〜５wt％、Ｔｉ：０〜0.5 wt％の１種もしくは２
種を含有し、残部Ｚｎと不可避的不純物からなる金属接
合用Ｚｎ基合金。 【効果】 従来のＰｂ−Ｓｎ系半田に比べて接合部の高
温強度の低下が少なく、さらにＡｌやＡｇろうに比べて
接合温度が低いＺｎ基合金半田において、半田付け作業
が容易になると共に耐食性が改善され長期にわたる信頼
性が確保できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は種々の金属を接合するた
めのＺｎ基合金に関し、特にＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，
Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ等およびそれらの合金等の接合に使用
できるものである。
めのＺｎ基合金に関し、特にＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ，
Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ等およびそれらの合金等の接合に使用
できるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から金属同士の接合には、Ｐｂ−Ｓ
ｎ系半田やＡｇあるいはＡｌろう等が一般に使用されて
いる。そして高温半田として特に強度が要求されるよう
な場合は、Ｐｂを主成分として少量のＳｎやＡｇを添加
した半田が用いられている。
ｎ系半田やＡｇあるいはＡｌろう等が一般に使用されて
いる。そして高温半田として特に強度が要求されるよう
な場合は、Ｐｂを主成分として少量のＳｎやＡｇを添加
した半田が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、Ｐｂ−Ｓｎ
系半田は密度が高く、また鉛の毒性による環境汚染の問
題がある。さらに、Ｐｂ−Ｓｎ系半田は常温では十分な
接合強度が得られるも、高温での接合強度が低下してし
まうといった問題があった。またＡｌろうやＡｇろうで
はろう付け温度が高いといった問題があった。
系半田は密度が高く、また鉛の毒性による環境汚染の問
題がある。さらに、Ｐｂ−Ｓｎ系半田は常温では十分な
接合強度が得られるも、高温での接合強度が低下してし
まうといった問題があった。またＡｌろうやＡｇろうで
はろう付け温度が高いといった問題があった。
【０００４】これに対してＺｎ半田は接合部での高温強
度の低下を小さくすることが可能である。しかしなが
ら、Ｚｎ半田は高温での半田付けが必要となるため、溶
融半田の酸化、また酸化による濡れ性の低下等のため、
半田付け作業は容易ではない。さらに、ＺｎはＰｂ−Ｓ
ｎ系半田と比較して電位的に卑であるため腐食速度が速
いので、Ｚｎ半田を屋外環境で使用すると腐食が早期に
進行し、接合部が剥がれてしまうことがあった。
度の低下を小さくすることが可能である。しかしなが
ら、Ｚｎ半田は高温での半田付けが必要となるため、溶
融半田の酸化、また酸化による濡れ性の低下等のため、
半田付け作業は容易ではない。さらに、ＺｎはＰｂ−Ｓ
ｎ系半田と比較して電位的に卑であるため腐食速度が速
いので、Ｚｎ半田を屋外環境で使用すると腐食が早期に
進行し、接合部が剥がれてしまうことがあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、Ｚｎ基合金による半田付け作業を容易に
し、さらに耐食性を改善したＺｎ基合金を開発したもの
である。
検討の結果、Ｚｎ基合金による半田付け作業を容易に
し、さらに耐食性を改善したＺｎ基合金を開発したもの
である。
【０００６】すなわち本発明は、Ｍｇ： 0.1〜1.5 wt％
（以下wt％を％と略記）、Ｓｎ：1.5 〜10％、Ａｌ：
0.005〜2.5 ％を含有し、またはさらにＣｕ：０〜５
％、Ｔｉ：０〜0.5 ％の１種もしくは２種を含有し、残
部Ｚｎと不可避的不純物からなることを特徴とするもの
である。
（以下wt％を％と略記）、Ｓｎ：1.5 〜10％、Ａｌ：
0.005〜2.5 ％を含有し、またはさらにＣｕ：０〜５
％、Ｔｉ：０〜0.5 ％の１種もしくは２種を含有し、残
部Ｚｎと不可避的不純物からなることを特徴とするもの
である。
【０００７】
【作用】以下に本発明によるＺｎ基合金の組成に関する
限定理由を説明する。
限定理由を説明する。
【０００８】一般にＭｇはＺｎ合金の粒界腐食を防止す
る目的で添加されるが、本発明のＺｎ合金にＭｇを添加
することで腐食量が極めて少なくなることを見いだし
た。またＭｇの添加によりＺｎ合金の融点が低下する。
しかしながら、Ｍｇ 0.1％未満では耐食性改善の効果が
少なく、またＭｇ 1.5％を越えて添加すると耐食性改善
効果は見られるが、Ｚｎ合金の酸化が激しくなり半田付
け性が著しく低下するため、半田付け作業が困難とな
る。したがって、Ｍｇ添加量は 0.1〜1.5 ％の範囲内と
するが、0.25〜0.75％の添加量とするのがより好まし
い。
る目的で添加されるが、本発明のＺｎ合金にＭｇを添加
することで腐食量が極めて少なくなることを見いだし
た。またＭｇの添加によりＺｎ合金の融点が低下する。
しかしながら、Ｍｇ 0.1％未満では耐食性改善の効果が
少なく、またＭｇ 1.5％を越えて添加すると耐食性改善
効果は見られるが、Ｚｎ合金の酸化が激しくなり半田付
け性が著しく低下するため、半田付け作業が困難とな
る。したがって、Ｍｇ添加量は 0.1〜1.5 ％の範囲内と
するが、0.25〜0.75％の添加量とするのがより好まし
い。
【０００９】Ｓｎの添加はＺｎ合金の融点の低下、銅と
の濡れ性の改善、接合性の改善に効果的である。しかし
ながら、 1.5％未満ではこれらの効果はなく、また10％
を越えて添加しても濡れ性の改善は認められず、接合強
度が弱くなってしまう。したがって、Ｓｎ添加量は 1.5
〜10％の範囲内とする。
の濡れ性の改善、接合性の改善に効果的である。しかし
ながら、 1.5％未満ではこれらの効果はなく、また10％
を越えて添加しても濡れ性の改善は認められず、接合強
度が弱くなってしまう。したがって、Ｓｎ添加量は 1.5
〜10％の範囲内とする。
【００１０】Ａｌの添加は、溶融Ｚｎの酸化を防止し作
業性を改善すると共に、融点を下げる効果がみられる。
しかしながら、 0.005％未満の添加では酸化防止の効果
がみられず、 2.5％を越えて添加すると銅との濡れ性が
悪くなり、接合性が悪化する。したがって、Ａｌの添加
量は 0.005〜2.5 ％の範囲内とするが、 0.1〜0.5 ％の
添加が最も好ましい。
業性を改善すると共に、融点を下げる効果がみられる。
しかしながら、 0.005％未満の添加では酸化防止の効果
がみられず、 2.5％を越えて添加すると銅との濡れ性が
悪くなり、接合性が悪化する。したがって、Ａｌの添加
量は 0.005〜2.5 ％の範囲内とするが、 0.1〜0.5 ％の
添加が最も好ましい。
【００１１】以上の必須添加元素の他に、本発明合金と
しては５％以下のＣｕおよび 0.5％以下のＴｉを任意に
添加することができる。
しては５％以下のＣｕおよび 0.5％以下のＴｉを任意に
添加することができる。
【００１２】Ｃｕの添加はＺｎ基合金と被接合部材であ
る銅との反応を抑制するためと、強度を改善するためで
あるが、５％を越える添加では融点が上がりすぎて接合
作業性を悪くするので、Ｃｕの添加量は５％以下とし
た。
る銅との反応を抑制するためと、強度を改善するためで
あるが、５％を越える添加では融点が上がりすぎて接合
作業性を悪くするので、Ｃｕの添加量は５％以下とし
た。
【００１３】Ｔｉの添加はＺｎ合金の酸化防止、Ｚｎ基
合金と銅との反応を抑制するためであるが、 0.5％を越
える添加では融点が上がりすぎて接合作業を悪くするの
でＴｉの添加量は 0.5％以下とした。
合金と銅との反応を抑制するためであるが、 0.5％を越
える添加では融点が上がりすぎて接合作業を悪くするの
でＴｉの添加量は 0.5％以下とした。
【００１４】本発明のＺｎ基合金を用いて金属を互いに
接合するには、接合部の大きさに適応した量の本発明合
金および適切なフラックスを用いて接合する方法、また
は接合に先立って被接合部品の少なくとも一部に本発明
合金を被覆し、その後適切なフラックスを用いて接合す
る方法等を用いることができる。
接合するには、接合部の大きさに適応した量の本発明合
金および適切なフラックスを用いて接合する方法、また
は接合に先立って被接合部品の少なくとも一部に本発明
合金を被覆し、その後適切なフラックスを用いて接合す
る方法等を用いることができる。
【００１５】このうち後者の接合方法の場合、被接合部
品の一部への本発明合金の被覆法としてはフラックスを
使用する溶融メッキ、またはこれに超音波を併用する溶
融メッキ、あるいは合金粉末とフラックス粉末の混合物
を被接合部品に塗布する方法等が経済的にも有用な方法
である。この際銅系材料にあっては、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｏ
等を0.05〜1.0 μｍ程度の厚さで該材料に下地として電
気メッキ、または溶融メッキにより被覆した後、その上
に上記方法で本発明合金をフラックスと併用して被覆し
てもよい。
品の一部への本発明合金の被覆法としてはフラックスを
使用する溶融メッキ、またはこれに超音波を併用する溶
融メッキ、あるいは合金粉末とフラックス粉末の混合物
を被接合部品に塗布する方法等が経済的にも有用な方法
である。この際銅系材料にあっては、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｏ
等を0.05〜1.0 μｍ程度の厚さで該材料に下地として電
気メッキ、または溶融メッキにより被覆した後、その上
に上記方法で本発明合金をフラックスと併用して被覆し
てもよい。
【００１６】また本発明合金を使用して金属を接合する
際の温度は 420℃以上 510℃以下であることが望まし
い。
際の温度は 420℃以上 510℃以下であることが望まし
い。
【００１７】
【実施例】本発明を以下の実施例に基づき説明する。板
厚0.06mm、幅10mmのＣｕ−0.03％Ｚｒ合金条を折り曲げ
ることにより、図１に示すように中央部に狭い間隙をも
うけたＵ字部（１）を形成し、その上部を互いに反対側
に張り出して鍔部（２）（２）に形成した板材を作製し
た。そして表１に示す組成の接合合金を 450℃に加熱し
溶融させ、それぞれの溶融浴に上記板材のＵ字部（１）
を浸漬して該Ｕ字部（１）の内側に上記接合合金を充填
し、Ｕ字部の互いに対向する面をこれら接合合金で接合
することによりピール強度測定用サンプルを得た。各サ
ンプルについてそれぞれの鍔部（２）（２）を互いに反
対方向に引張って、それぞれのＵ字部（１）で板材が接
合合金から剥離する際の荷重を求めこれをピール強度と
して表１に示した。
厚0.06mm、幅10mmのＣｕ−0.03％Ｚｒ合金条を折り曲げ
ることにより、図１に示すように中央部に狭い間隙をも
うけたＵ字部（１）を形成し、その上部を互いに反対側
に張り出して鍔部（２）（２）に形成した板材を作製し
た。そして表１に示す組成の接合合金を 450℃に加熱し
溶融させ、それぞれの溶融浴に上記板材のＵ字部（１）
を浸漬して該Ｕ字部（１）の内側に上記接合合金を充填
し、Ｕ字部の互いに対向する面をこれら接合合金で接合
することによりピール強度測定用サンプルを得た。各サ
ンプルについてそれぞれの鍔部（２）（２）を互いに反
対方向に引張って、それぞれのＵ字部（１）で板材が接
合合金から剥離する際の荷重を求めこれをピール強度と
して表１に示した。
【００１８】また板厚 0.4mmのＣｕ条に表１に示す接合
合金を被覆し、幅25mm、長さ80mmに切断し腐食試験用の
サンプルとした。このサンプルに対して塩水噴霧試験を
200時間行い腐食試験前後の重量を測定し、腐食減量と
して表１に併記した。
合金を被覆し、幅25mm、長さ80mmに切断し腐食試験用の
サンプルとした。このサンプルに対して塩水噴霧試験を
200時間行い腐食試験前後の重量を測定し、腐食減量と
して表１に併記した。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１によると、本発明例のＮo.１〜７では
ピール強度が高く、かつ腐食試験による腐食減量が少な
いのに対して、本発明の範囲外である比較例Ｎo.８では
腐食減量が大きく、また比較例Ｎo.９〜12ではピール強
度が低く半田付け性が悪くなっているのがわかる。
ピール強度が高く、かつ腐食試験による腐食減量が少な
いのに対して、本発明の範囲外である比較例Ｎo.８では
腐食減量が大きく、また比較例Ｎo.９〜12ではピール強
度が低く半田付け性が悪くなっているのがわかる。
【００２１】以上は本発明合金を銅合金に対して適用し
た例を説明したが、本発明合金はこれら銅合金のみに限
定されるものではなく、本発明のＺｎ基合金を用いて接
合可能な金属一般に適用できるものである。
た例を説明したが、本発明合金はこれら銅合金のみに限
定されるものではなく、本発明のＺｎ基合金を用いて接
合可能な金属一般に適用できるものである。
【００２２】
【発明の効果】このように本発明によれば、高温強度の
低下の少ない接合部が確保できるＺｎ基合金による接合
に際し、半田付け作業が容易になると共に、耐食性が改
善され長期にわたる信頼性が確保できる等、工業上顕著
な効果を奏するものである。そしてこのような本発明合
金を適用できる分野としては、電気・電子部品、工業計
器部品、超電導部品、コンピューター関係部品、開閉
器、音響機器、家電製品、車両制御装置部品、ローター
バー等がある。
低下の少ない接合部が確保できるＺｎ基合金による接合
に際し、半田付け作業が容易になると共に、耐食性が改
善され長期にわたる信頼性が確保できる等、工業上顕著
な効果を奏するものである。そしてこのような本発明合
金を適用できる分野としては、電気・電子部品、工業計
器部品、超電導部品、コンピューター関係部品、開閉
器、音響機器、家電製品、車両制御装置部品、ローター
バー等がある。
【図１】ピール強度測定用サンプルを示す斜視図であ
る。
る。
１ Ｕ字形部 ２ 鍔部
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｍｇ： 0.1〜1.5 wt％、Ｓｎ： 1.5〜10
wt％、Ａｌ： 0.005〜2.5 wt％を含有し、またはさらに
Ｃｕ：０〜５wt％、Ｔｉ：０〜0.5 wt％の１種もしくは
２種を含有し、残部Ｚｎと不可避的不純物からなること
を特徴とする金属接合用Ｚｎ基合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26422192A JPH0679494A (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 金属接合用Ｚｎ基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26422192A JPH0679494A (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 金属接合用Ｚｎ基合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0679494A true JPH0679494A (ja) | 1994-03-22 |
Family
ID=17400183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26422192A Pending JPH0679494A (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 金属接合用Ｚｎ基合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0679494A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004038053A2 (en) * | 2002-10-24 | 2004-05-06 | Koa Kabushiki Kaisha | A lead-free solder, and a lead-free joint |
| US7248141B2 (en) | 2003-07-03 | 2007-07-24 | Koa Kabushiki Kaisha | Current fuse and method of making the current fuse |
| WO2011108436A1 (ja) * | 2010-03-01 | 2011-09-09 | 国立大学法人大阪大学 | 半導体装置及び半導体装置用接合材 |
| CN110656260A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-01-07 | 南京工程学院 | 一种可降解医用Zn合金材料及其制备方法 |
| CN111571059A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-25 | 南昌大学 | 一种铈修饰的高温锌锡基合金钎料及其制备方法与应用 |
-
1992
- 1992-09-07 JP JP26422192A patent/JPH0679494A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004038053A2 (en) * | 2002-10-24 | 2004-05-06 | Koa Kabushiki Kaisha | A lead-free solder, and a lead-free joint |
| WO2004038053A3 (en) * | 2002-10-24 | 2004-08-19 | Koa Kabushiki Kaisha | A lead-free solder, and a lead-free joint |
| US7220493B2 (en) | 2002-10-24 | 2007-05-22 | Koa Kabushiki Kaisha | Lead-free solder, and a lead-free joint |
| US7248141B2 (en) | 2003-07-03 | 2007-07-24 | Koa Kabushiki Kaisha | Current fuse and method of making the current fuse |
| WO2011108436A1 (ja) * | 2010-03-01 | 2011-09-09 | 国立大学法人大阪大学 | 半導体装置及び半導体装置用接合材 |
| JP5773344B2 (ja) * | 2010-03-01 | 2015-09-02 | 国立大学法人大阪大学 | 半導体装置及び半導体装置用接合材 |
| US9217192B2 (en) | 2010-03-01 | 2015-12-22 | Osaka University | Semiconductor device and bonding material for semiconductor device |
| CN110656260A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-01-07 | 南京工程学院 | 一种可降解医用Zn合金材料及其制备方法 |
| CN111571059A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-25 | 南昌大学 | 一种铈修饰的高温锌锡基合金钎料及其制备方法与应用 |
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