JPH09155587A - 錫−亜鉛系無鉛半田合金 - Google Patents
錫−亜鉛系無鉛半田合金Info
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- JPH09155587A JPH09155587A JP7335986A JP33598695A JPH09155587A JP H09155587 A JPH09155587 A JP H09155587A JP 7335986 A JP7335986 A JP 7335986A JP 33598695 A JP33598695 A JP 33598695A JP H09155587 A JPH09155587 A JP H09155587A
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- solder alloy
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C13/00—Alloys based on tin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
- B23K35/262—Sn as the principal constituent
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 環境汚染を惹起する鉛を含有せずして従来の
Ｐｂ−Ｓｎ半田合金並みの機械的特性、すなわち引張強
度及び伸び値とともにＩＣパッケージの耐熱温度を下回
る２００℃以下の低融点を有し、しかも安価な無鉛半田
合金を得る。 【解決手段】 Ｚｎ：７〜９重量％、Ｃｕ：０．１〜
０．５重量％を含有し、もしくはさらにＢｉ：３重量％
以下を含有し、残部が不可避不純物を別にしてＳｎから
なる錫−亜鉛系無鉛半田合金。
Ｐｂ−Ｓｎ半田合金並みの機械的特性、すなわち引張強
度及び伸び値とともにＩＣパッケージの耐熱温度を下回
る２００℃以下の低融点を有し、しかも安価な無鉛半田
合金を得る。 【解決手段】 Ｚｎ：７〜９重量％、Ｃｕ：０．１〜
０．５重量％を含有し、もしくはさらにＢｉ：３重量％
以下を含有し、残部が不可避不純物を別にしてＳｎから
なる錫−亜鉛系無鉛半田合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は従来の鉛−錫からな
る半田合金並みの機械的強度および低融点を有するとと
もに、人体に有害な鉛を含有しない錫−亜鉛系無鉛半田
合金に関し、特にＩＣパッケージ等の半田付け作業に適
した錫−亜鉛系無鉛半田合金に関する。
る半田合金並みの機械的強度および低融点を有するとと
もに、人体に有害な鉛を含有しない錫−亜鉛系無鉛半田
合金に関し、特にＩＣパッケージ等の半田付け作業に適
した錫−亜鉛系無鉛半田合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半田合金としては、Ｐｂ−Ｓｎの
共晶組成付近の合金が代表的なものとして周知である。
しかしながら、このＰｂ−Ｓｎ半田合金に含まれる鉛は
人体に有害であり、近年の環境問題等の観点から鉛を含
まない無鉛半田合金が要望されている。この観点から、
例えば1994年のJournal of Electronic Materials,Vol,
23 No.8 等には無鉛半田合金が種々提案されている。本
発明者らも例えば、Ｓｎ−Ａｇ系合金として特願平７−
５６６９１号を、Ｓｎ−Ｚｎ系合金として特願平６−１
７２０９１号、特願平６−２９０３６２号、特願平７−
１９２４８３号を既に出願している。
共晶組成付近の合金が代表的なものとして周知である。
しかしながら、このＰｂ−Ｓｎ半田合金に含まれる鉛は
人体に有害であり、近年の環境問題等の観点から鉛を含
まない無鉛半田合金が要望されている。この観点から、
例えば1994年のJournal of Electronic Materials,Vol,
23 No.8 等には無鉛半田合金が種々提案されている。本
発明者らも例えば、Ｓｎ−Ａｇ系合金として特願平７−
５６６９１号を、Ｓｎ−Ｚｎ系合金として特願平６−１
７２０９１号、特願平６−２９０３６２号、特願平７−
１９２４８３号を既に出願している。
【０００３】しかしながら、従来のＳｎ−Ａｇ系の半田
合金はＰｂ−Ｓｎの共晶組成付近の合金並みの機械的強
度を付与せんとする場合、高価なＩｎを添加する必要が
あり、合金自体が高コストとならざるを得ず、さらには
融点が２１０℃と比較的高くなり、半田付けするＩＣパ
ッケージ等がこの高温度で損傷を受ける恐れが生じると
いう問題点を有するものであった。また、Ｓｎ−Ａｇ系
の特願平６−１７２０９１号公報および特願平７−１９
２４８３号公報に記載された半田合金は上記したと同様
に高価なＩｎを含み高コストであるという問題点を有
し、さらに特願平６−２９０３６２号公報に記載された
半田合金は熱交換器用の半田合金であるため、プレート
材とチューブ材との接合部における熱応力に耐え、しか
も黄銅との脱亜鉛現象を防止し得るものであれば足り、
多量に使用されるに適した安価なものであるものの、特
に熱に敏感なＩＣパッケージ等の耐熱性を考慮する必要
が無く、実際に融点を特に限定された範囲内にするため
の特定はなされていない。
合金はＰｂ−Ｓｎの共晶組成付近の合金並みの機械的強
度を付与せんとする場合、高価なＩｎを添加する必要が
あり、合金自体が高コストとならざるを得ず、さらには
融点が２１０℃と比較的高くなり、半田付けするＩＣパ
ッケージ等がこの高温度で損傷を受ける恐れが生じると
いう問題点を有するものであった。また、Ｓｎ−Ａｇ系
の特願平６−１７２０９１号公報および特願平７−１９
２４８３号公報に記載された半田合金は上記したと同様
に高価なＩｎを含み高コストであるという問題点を有
し、さらに特願平６−２９０３６２号公報に記載された
半田合金は熱交換器用の半田合金であるため、プレート
材とチューブ材との接合部における熱応力に耐え、しか
も黄銅との脱亜鉛現象を防止し得るものであれば足り、
多量に使用されるに適した安価なものであるものの、特
に熱に敏感なＩＣパッケージ等の耐熱性を考慮する必要
が無く、実際に融点を特に限定された範囲内にするため
の特定はなされていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、人体に有害
で環境問題を引き起こす鉛を含まず、しかも引張強度、
伸び等の機械的強度が高価なＩｎを含有させること無く
Ｐｂ−Ｓｎ半田合金並みに優れるとともに融点もＰｂ−
Ｓｎ半田合金並み、実用的にはＩＣパッケージ等の半田
付け時にも該ＩＣパッケージ等を何ら損傷する恐れの無
い２００℃以下の融点を有し、安価な無鉛半田合金を提
供することを目的とする。
で環境問題を引き起こす鉛を含まず、しかも引張強度、
伸び等の機械的強度が高価なＩｎを含有させること無く
Ｐｂ−Ｓｎ半田合金並みに優れるとともに融点もＰｂ−
Ｓｎ半田合金並み、実用的にはＩＣパッケージ等の半田
付け時にも該ＩＣパッケージ等を何ら損傷する恐れの無
い２００℃以下の融点を有し、安価な無鉛半田合金を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の錫−亜鉛系無鉛
半田合金は、Ｚｎ：７〜９重量％、Ｃｕ：０．１〜０．
５重量％を含有し、残部が不可避不純物を別にしてＳｎ
からなることを特徴とする。本発明の錫−亜鉛系無鉛半
田合金は、上記組成に加えてさらにＢｉを３重量％以下
含有させることができる。
半田合金は、Ｚｎ：７〜９重量％、Ｃｕ：０．１〜０．
５重量％を含有し、残部が不可避不純物を別にしてＳｎ
からなることを特徴とする。本発明の錫−亜鉛系無鉛半
田合金は、上記組成に加えてさらにＢｉを３重量％以下
含有させることができる。
【０００６】本発明では、ＳｎをベースとするＳｎ−Ｚ
ｎ−Ｃｕ合金、あるいはＳｎ−Ｚｎ−Ｃｕ−Ｂｉ合金か
らなるものであり、これら本合金において、Ｚｎは合金
の機械的強度、特に引張強度の向上効果を有するととも
に融点低下の効果を有し、そのためには７〜９重量％含
有させる。Ｚｎの含有量が７重量％未満では融点（液相
線）が２００℃を超え、９重量％を超えると２００℃を
超える。このように融点（液相線温度）を２００℃以下
にするためにはＺｎ含量は７〜９重量％の範囲内に限定
する必要がある。
ｎ−Ｃｕ合金、あるいはＳｎ−Ｚｎ−Ｃｕ−Ｂｉ合金か
らなるものであり、これら本合金において、Ｚｎは合金
の機械的強度、特に引張強度の向上効果を有するととも
に融点低下の効果を有し、そのためには７〜９重量％含
有させる。Ｚｎの含有量が７重量％未満では融点（液相
線）が２００℃を超え、９重量％を超えると２００℃を
超える。このように融点（液相線温度）を２００℃以下
にするためにはＺｎ含量は７〜９重量％の範囲内に限定
する必要がある。
【０００７】本発明半田合金おいて、Ｃｕの添加はＺｎ
と同様に機械的強度、特に引張強度向上に寄与しさらに
融点低下にも作用する。そのためにはＣｕの含有量は
０．１〜０．５重量％とする。Ｃｕの含量が０．１重量
％未満では融点（固相線温度）が１９９℃となり、０．
５重量％を超えると液相線温度が２００℃を超えるよう
になる。
と同様に機械的強度、特に引張強度向上に寄与しさらに
融点低下にも作用する。そのためにはＣｕの含有量は
０．１〜０．５重量％とする。Ｃｕの含量が０．１重量
％未満では融点（固相線温度）が１９９℃となり、０．
５重量％を超えると液相線温度が２００℃を超えるよう
になる。
【０００８】本発明半田合金において、Ｂｉは合金のク
リープ強度を向上させる効果を有し、そのためには３重
量％以下の量で添加含有させる。Ｂｉ含量が３重量％を
超えると伸び値が２０％未満となり、半田接合部の信頼
性が低下する。
リープ強度を向上させる効果を有し、そのためには３重
量％以下の量で添加含有させる。Ｂｉ含量が３重量％を
超えると伸び値が２０％未満となり、半田接合部の信頼
性が低下する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る半田合金における融
点は、前記組成範囲内において、いずれも２００℃以下
に抑えられ、しかも引張強度４．０kgf/mm2以上、伸び
値２０％以上の機械的強度を有する。このような本発明
半田合金において融点の最低値はＳｎ−8.0Ｚｎ−0.2Ｃ
ｕにて得られる。この組成の半田合金の融点は１９４℃
である。
点は、前記組成範囲内において、いずれも２００℃以下
に抑えられ、しかも引張強度４．０kgf/mm2以上、伸び
値２０％以上の機械的強度を有する。このような本発明
半田合金において融点の最低値はＳｎ−8.0Ｚｎ−0.2Ｃ
ｕにて得られる。この組成の半田合金の融点は１９４℃
である。
【００１０】
【実施例】Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｂｉを表１の組成表に示
した組成となるように総重量で約５ｋｇひょう量し、黒
鉛ルツボを使用して電気炉中にて溶解した。これら各合
金の凝固開始温度を液相線温度とし、溶融開始温度を固
相線温度とし、各温度を熱電対で計測した。
した組成となるように総重量で約５ｋｇひょう量し、黒
鉛ルツボを使用して電気炉中にて溶解した。これら各合
金の凝固開始温度を液相線温度とし、溶融開始温度を固
相線温度とし、各温度を熱電対で計測した。
【００１１】引張強度、伸び値およびクリープ寿命は、
Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｂｉを表１、２の組成表に示した組
成となるように総重量で約１０ｋｇひょう量し、黒鉛ル
ツボを使用して大気中で電気炉中にて溶解した。溶解温
度は３００℃とし、各合金が完全に溶解した後、重力偏
析をなくすために、十分に撹拌し、１５０×６０ｍｍ、
高さ１５０ｍｍの内寸法、鋳型厚み１０ｍｍの金型に鋳
造し、得られた鋳物の下部より、ＪＩＳ４号試験片を機
械加工により採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準じた試験
方法により、引張強度及び伸び値を測定した。それらの
結果を表１に示す。クリープ寿命は１００℃、0.7kgf/m
m2の条件で試験した時のクリープ破断時間で示した。な
お、比較のため、Ｐｂ−Ｓｎ共晶半田合金も同様にして
試験し、その結果も併せて表１、２に示した。
Ｓｎ，Ｚｎ，Ｃｕ，Ｂｉを表１、２の組成表に示した組
成となるように総重量で約１０ｋｇひょう量し、黒鉛ル
ツボを使用して大気中で電気炉中にて溶解した。溶解温
度は３００℃とし、各合金が完全に溶解した後、重力偏
析をなくすために、十分に撹拌し、１５０×６０ｍｍ、
高さ１５０ｍｍの内寸法、鋳型厚み１０ｍｍの金型に鋳
造し、得られた鋳物の下部より、ＪＩＳ４号試験片を機
械加工により採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準じた試験
方法により、引張強度及び伸び値を測定した。それらの
結果を表１に示す。クリープ寿命は１００℃、0.7kgf/m
m2の条件で試験した時のクリープ破断時間で示した。な
お、比較のため、Ｐｂ−Ｓｎ共晶半田合金も同様にして
試験し、その結果も併せて表１、２に示した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】表１より、本発明組成範囲の半田合金はそ
れらの機械的強度および伸び値がいずれもＳｎ−Ｐｂ共
晶半田合金と同等の値が得られとともに、融点（液相線
温度、固相線温度）が２００℃以下の値を示し、ＩＣパ
ッケージの耐熱温度を下回り、半田付け時の損傷が防止
されるものであった。
れらの機械的強度および伸び値がいずれもＳｎ−Ｐｂ共
晶半田合金と同等の値が得られとともに、融点（液相線
温度、固相線温度）が２００℃以下の値を示し、ＩＣパ
ッケージの耐熱温度を下回り、半田付け時の損傷が防止
されるものであった。
【００１５】また、表２より、Ｂｉを添加含有させた本
発明半田合金は、クリープ寿命が１７７時間と極めて良
好なクリープ特性を示すものであった。
発明半田合金は、クリープ寿命が１７７時間と極めて良
好なクリープ特性を示すものであった。
【００１６】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、環境汚染
を惹起する鉛を含有せずして従来のＰｂ−Ｓｎ半田合金
並みの機械的特性、すなわち引張強度及び伸び値ととも
にＩＣパッケージの耐熱温度を下回る２００℃以下の低
融点を有し、しかも安価な無鉛半田合金が得られる。
を惹起する鉛を含有せずして従来のＰｂ−Ｓｎ半田合金
並みの機械的特性、すなわち引張強度及び伸び値ととも
にＩＣパッケージの耐熱温度を下回る２００℃以下の低
融点を有し、しかも安価な無鉛半田合金が得られる。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｚｎ：７〜９重量％、Ｃｕ：０．１〜
０．５重量％を含有し、残部が不可避不純物を別にして
Ｓｎからなる錫−亜鉛系無鉛半田合金。 - 【請求項２】 Ｚｎ：７〜９重量％、Ｃｕ：０．１〜
０．５重量％、Ｂｉ：３重量％以下を含有し、残部が不
可避不純物を別にしてＳｎからなる錫−亜鉛系無鉛半田
合金。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7335986A JPH09155587A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 錫−亜鉛系無鉛半田合金 |
| US08/688,625 US5718868A (en) | 1995-11-30 | 1996-07-30 | Lead-free tin-zinc-based soldering alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7335986A JPH09155587A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 錫−亜鉛系無鉛半田合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09155587A true JPH09155587A (ja) | 1997-06-17 |
Family
ID=18294521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7335986A Pending JPH09155587A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 錫−亜鉛系無鉛半田合金 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5718868A (ja) |
| JP (1) | JPH09155587A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6649127B2 (en) | 1996-12-17 | 2003-11-18 | Sony Chemicals Corp | Lead-free solder material having good wettability |
| EP1757400A2 (en) | 2005-08-25 | 2007-02-28 | Harima Chemicals, Inc. | Method of manufacturing SnZnNiCu solder powder by gas atomization, and solder powder |
| JPWO2021010199A1 (ja) * | 2019-07-12 | 2021-01-21 | ||
| WO2021256172A1 (ja) * | 2020-06-16 | 2021-12-23 | アートビーム有限会社 | ＳｎＺｎ半田およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN1087994C (zh) * | 1995-09-29 | 2002-07-24 | 松下电器产业株式会社 | 无铅钎料合金 |
| JP4044142B2 (ja) * | 1996-10-04 | 2008-02-06 | ビー． アーノビッツ，ハワード | 核酸の診断検出 |
| JP3592486B2 (ja) | 1997-06-18 | 2004-11-24 | 株式会社東芝 | ハンダ付け装置 |
| US6837947B2 (en) | 2002-01-15 | 2005-01-04 | National Cheng-Kung University | Lead-free solder |
| JP4042418B2 (ja) * | 2002-01-30 | 2008-02-06 | 昭和電工株式会社 | ハンダ付けフラックス |
| US7357291B2 (en) | 2002-01-30 | 2008-04-15 | Showa Denko K.K. | Solder metal, soldering flux and solder paste |
| DE102004039341B3 (de) * | 2004-08-12 | 2005-12-08 | Forschungsvereinigung Antriebstechnik E.V. | Zinnbad zum Verzinnen von Stützkörpern von Gleitlagern |
| CN100509258C (zh) * | 2005-07-14 | 2009-07-08 | 上海上电电容器有限公司 | 低温焊料 |
| CN100488703C (zh) * | 2006-10-13 | 2009-05-20 | 华南理工大学 | 一种铜粉增强的锡锌复合钎料及其制备方法 |
| WO2009013210A1 (en) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Henkel Limited | Solder flux |
| CN101380700B (zh) * | 2007-09-05 | 2011-04-20 | 北京康普锡威科技有限公司 | 一种锡铋铜系无铅焊料及其制备方法 |
| CN102912278B (zh) * | 2012-11-16 | 2014-07-30 | 戴国水 | 一种无铅喷金料 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5220181A (en) * | 1975-08-05 | 1977-02-15 | Hoshizaki Electric Co Ltd | Tea leaves exchanging device of automatic tea suppling machine |
| JPS5941430A (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 防汚金属材料 |
| JPS5996238A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 防汚金属材料 |
| US5491035A (en) * | 1992-03-27 | 1996-02-13 | The Louis Berkman Company | Coated metal strip |
-
1995
- 1995-11-30 JP JP7335986A patent/JPH09155587A/ja active Pending
-
1996
- 1996-07-30 US US08/688,625 patent/US5718868A/en not_active Expired - Fee Related
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| EP1757400A2 (en) | 2005-08-25 | 2007-02-28 | Harima Chemicals, Inc. | Method of manufacturing SnZnNiCu solder powder by gas atomization, and solder powder |
| US7503958B2 (en) | 2005-08-25 | 2009-03-17 | Harima Chemicals, Inc. | Method of manufacturing the SnZnNiCu solder powder and the SnZnNiCu solder powder |
| JPWO2021010199A1 (ja) * | 2019-07-12 | 2021-01-21 | ||
| WO2021010199A1 (ja) * | 2019-07-12 | 2021-01-21 | アートビーム有限会社 | ＳｎＺｎ半田およびその製造方法 |
| CN114206542A (zh) * | 2019-07-12 | 2022-03-18 | 亚特比目有限会社 | SnZn焊料及其制造方法 |
| WO2021256172A1 (ja) * | 2020-06-16 | 2021-12-23 | アートビーム有限会社 | ＳｎＺｎ半田およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5718868A (en) | 1998-02-17 |
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