JPH09192877A - はんだ材料 - Google Patents
はんだ材料Info
- Publication number
- JPH09192877A JPH09192877A JP605696A JP605696A JPH09192877A JP H09192877 A JPH09192877 A JP H09192877A JP 605696 A JP605696 A JP 605696A JP 605696 A JP605696 A JP 605696A JP H09192877 A JPH09192877 A JP H09192877A
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- Japan
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- solder
- improve
- temperature
- eutectic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 広がり率が良好であり、はんだ付けが250
℃以下で可能であるPbフリーはんだを提供する。 【構成】 Bi:8〜20%、Ag:2.0〜5.0
%、Cu:0.02〜1.5%を含有し、残部が実質的
にSn及び不純物からなるはんだ材料。Pbは1%を上
限として許容される。
℃以下で可能であるPbフリーはんだを提供する。 【構成】 Bi:8〜20%、Ag:2.0〜5.0
%、Cu:0.02〜1.5%を含有し、残部が実質的
にSn及び不純物からなるはんだ材料。Pbは1%を上
限として許容される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、はんだ材料に関す
るものであり、さらに詳しく述べるならば、鉛を一切含
有しないかあるいは少量のみ含有するはんだ材料に関す
るものである。
るものであり、さらに詳しく述べるならば、鉛を一切含
有しないかあるいは少量のみ含有するはんだ材料に関す
るものである。
【0002】従来一般的なPb−Sn共晶はんだは鉛規
制のために将来は使用が制限されることが予想されるた
めに、各種無鉛はんだ合金が提案されている。これらの
提案では、はんだ付け温度が電子部品を熱的に破壊する
ことがないように十分に低いこと、基板の回路構成材料
及び端子材料の主たる材料である銅もしくは銅合金との
濡れ性が良いなどの性能を満たすために、組成が種々工
夫されている。
制のために将来は使用が制限されることが予想されるた
めに、各種無鉛はんだ合金が提案されている。これらの
提案では、はんだ付け温度が電子部品を熱的に破壊する
ことがないように十分に低いこと、基板の回路構成材料
及び端子材料の主たる材料である銅もしくは銅合金との
濡れ性が良いなどの性能を満たすために、組成が種々工
夫されている。
【0003】
【従来の技術】その1種であるSn−Ag系はんだ材料
は溶融温度が約220〜240℃とかなり高いために、
従来の共晶系はんだ材料用のはんだ装置でははんだ付け
することができない。また、仮にはんだ付けが可能であ
るにしても実装する電子部品の耐熱温度は従来の共晶は
んだ付け温度の250℃までが限度であり、Sn−Ag
系はんだ材料のはんだ付け温度は280℃を超えてしま
うと言う問題がある。
は溶融温度が約220〜240℃とかなり高いために、
従来の共晶系はんだ材料用のはんだ装置でははんだ付け
することができない。また、仮にはんだ付けが可能であ
るにしても実装する電子部品の耐熱温度は従来の共晶は
んだ付け温度の250℃までが限度であり、Sn−Ag
系はんだ材料のはんだ付け温度は280℃を超えてしま
うと言う問題がある。
【0004】次に、Sn−Bi系はんだ材料は溶融温度
は約140℃と低いが濡れ性はSn−Ag系と異なり広
がり率で80%を超えないので、従来の共晶はんだと同
じ条件ではんだ付けをすることはできない。
は約140℃と低いが濡れ性はSn−Ag系と異なり広
がり率で80%を超えないので、従来の共晶はんだと同
じ条件ではんだ付けをすることはできない。
【0005】Sn−Zn系はんだ材料は溶融温度が19
0℃と低いが、濡れ性が著しく劣るために共晶はんだに
代替することはできない。
0℃と低いが、濡れ性が著しく劣るために共晶はんだに
代替することはできない。
【0006】欧州特許公開公報0336575号で提案
された無鉛はんだ材料は、Bi:0.08〜20%、A
g:0.01〜1.5%、Cu:0.02〜1.5%を
含有し、残部が実質的にSn及び不純物からなる組成を
有する。また、実施例によると、その液相線温度は19
4〜240℃であり、固相線温度は183〜216℃で
ある。
された無鉛はんだ材料は、Bi:0.08〜20%、A
g:0.01〜1.5%、Cu:0.02〜1.5%を
含有し、残部が実質的にSn及び不純物からなる組成を
有する。また、実施例によると、その液相線温度は19
4〜240℃であり、固相線温度は183〜216℃で
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記したSn−Bi−
Ag−Cu系はんだ材料は溶融温度がかなり低くなって
いるが、依然として電子部品への熱的影響の懸念があ
り、さらに広がり率で80%以上の濡れ性を確保するこ
とはできない。広がり率が80%より1%でも下回ると
チップ部品のはんだ付性に大きな影響があるので、80
%以上の広がり率を確保することが重要である。
Ag−Cu系はんだ材料は溶融温度がかなり低くなって
いるが、依然として電子部品への熱的影響の懸念があ
り、さらに広がり率で80%以上の濡れ性を確保するこ
とはできない。広がり率が80%より1%でも下回ると
チップ部品のはんだ付性に大きな影響があるので、80
%以上の広がり率を確保することが重要である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した弊害を解消する
本発明に係る第1のはんだ材料は、Bi:8〜20%、
Ag:2.0〜5.0%、Cu:0.02〜1.5%を
含有し、残部が実質的にSn及び不純物からなることを
特徴とし、また本発明に係る第2のはんだ材料は、B
i:8〜20%、Ag:2.0〜5.0%、Cu:0.
02〜1.5%、Pb:1%以下を含有し、残部が実質
的にSn及び不純物からなることを特徴とするはんだ材
料である。以下、本発明のはんだ材の組成を詳しく説明
する。
本発明に係る第1のはんだ材料は、Bi:8〜20%、
Ag:2.0〜5.0%、Cu:0.02〜1.5%を
含有し、残部が実質的にSn及び不純物からなることを
特徴とし、また本発明に係る第2のはんだ材料は、B
i:8〜20%、Ag:2.0〜5.0%、Cu:0.
02〜1.5%、Pb:1%以下を含有し、残部が実質
的にSn及び不純物からなることを特徴とするはんだ材
料である。以下、本発明のはんだ材の組成を詳しく説明
する。
【0009】本発明ではSnを基本成分とし、次に多い
元素としてBiを添加する。Sn−Bi二元系合金は5
7%Biにて約140℃の共晶となり、溶融温度の面で
は好ましいが、硬くかつ脆くなり過ぎ、成形が困難にな
るので共晶よりもSnリッチ側の組成を選択する。しか
しBi含有量が8%より低いと、融点が高くなり過ぎ
る。さらにBiは濡れ性向上に効果がある。これらの観
点からBi含有量は8〜20%の範囲に定めた。好まし
いBi含有量は8〜14%である。
元素としてBiを添加する。Sn−Bi二元系合金は5
7%Biにて約140℃の共晶となり、溶融温度の面で
は好ましいが、硬くかつ脆くなり過ぎ、成形が困難にな
るので共晶よりもSnリッチ側の組成を選択する。しか
しBi含有量が8%より低いと、融点が高くなり過ぎ
る。さらにBiは濡れ性向上に効果がある。これらの観
点からBi含有量は8〜20%の範囲に定めた。好まし
いBi含有量は8〜14%である。
【0010】Sn−Ag二元系合金は約3.5%Agに
て約221℃の共晶を作る。AgはこのようにSn合金
の融点を下げる作用をもっており、その他に濡れ性向上
に対して有効である。Agの含有量が1.5%未満で
は、これらの効果がないので、はんだ付け温度が高くな
りかつ濡れ性も不良であるのでPb−Sn共晶はんだに
代替することはできない。一方、Ag含有量が5%を超
えると固相線温度が高くなる。したがってAg含有量は
2.0〜5.0%の範囲内に定めた。好ましいAg含有
量は2.5〜4.0%である。
て約221℃の共晶を作る。AgはこのようにSn合金
の融点を下げる作用をもっており、その他に濡れ性向上
に対して有効である。Agの含有量が1.5%未満で
は、これらの効果がないので、はんだ付け温度が高くな
りかつ濡れ性も不良であるのでPb−Sn共晶はんだに
代替することはできない。一方、Ag含有量が5%を超
えると固相線温度が高くなる。したがってAg含有量は
2.0〜5.0%の範囲内に定めた。好ましいAg含有
量は2.5〜4.0%である。
【0011】Sn−Cu二元系合金は約0.8%Cuに
て約228℃の共晶を作り、これよりCu含有量が多い
と融点が急激に高くなる。したがってCuの添加量は多
くすることはできないが、少量添加されたCuは機械的
強度を向上させまた耐疲労性を向上させるのに効果があ
る。Cu含有量が0.02%より少ないとこの効果が達
成されず、また0.8%を超えると融点が高くなり過ぎ
るために、Pb−Sn共晶はんだに代替することはでき
ない。好ましいCu含有量は0.1〜0.7%である。
て約228℃の共晶を作り、これよりCu含有量が多い
と融点が急激に高くなる。したがってCuの添加量は多
くすることはできないが、少量添加されたCuは機械的
強度を向上させまた耐疲労性を向上させるのに効果があ
る。Cu含有量が0.02%より少ないとこの効果が達
成されず、また0.8%を超えると融点が高くなり過ぎ
るために、Pb−Sn共晶はんだに代替することはでき
ない。好ましいCu含有量は0.1〜0.7%である。
【0012】Pbは液相・固相温度を低下しかつ広がり
率を向上することができる。しかし、鉛規制をクリアす
るために1%を上限の添加量とする必要がある。より好
ましくは鉛添加量は0.6%以下である。その場合の広
がり率は3〜5%向上する。
率を向上することができる。しかし、鉛規制をクリアす
るために1%を上限の添加量とする必要がある。より好
ましくは鉛添加量は0.6%以下である。その場合の広
がり率は3〜5%向上する。
【0013】上記した組成範囲の代表例の合金の特性を
従来の合金及び比較合金と対比して明らかにする。
従来の合金及び比較合金と対比して明らかにする。
【0014】
【表1】 液相 固相 引張 伸び 硬さ 耐疲労性 広が 温度 温度 強さ り率 本発明はんだ 205 181 100 16 30 5×108 81 共晶はんだ 183 188 52.4 40 15 1×106 93 比較材はんだ 216 190 65 30 22 5×107 75 備考:本発明はんだ:Sn−10Bi−3Ag−0.5Cu 共晶はんだ :Sn−40Pb 比較材はんだ:Sn−10.7Bi−0.35Ag−0.45Cu 液相温度;固相温度−℃ 引張強さ−MPa(室温) 伸び−%(室温) 硬さ−Hv(室温) 耐疲労性−4MPaの繰返応力(80℃)での破断回数 広がり率−JISZ3197による測定(%)
【0015】表1に示すように、本発明のはんだは共晶
はんだと比較して液相温度は若干高いが固相温度はほと
んど同じであるために、共晶はんだとほぼ同じ条件では
んだ付け可能であり、また接合特性もほぼ同等である。
次に、Ag含有量が低いはんだ材は、液相・固相温度が
共晶温度より7〜33℃高いために、従来の共晶はんだ
材と同等の作業は困難であることが分かる。以下、実施
例により本発明を詳しく説明する。
はんだと比較して液相温度は若干高いが固相温度はほと
んど同じであるために、共晶はんだとほぼ同じ条件では
んだ付け可能であり、また接合特性もほぼ同等である。
次に、Ag含有量が低いはんだ材は、液相・固相温度が
共晶温度より7〜33℃高いために、従来の共晶はんだ
材と同等の作業は困難であることが分かる。以下、実施
例により本発明を詳しく説明する。
【0016】
【実施例】表2に示す組成のすず系はんだを溶解し、液
相温度及び固相温度(℃)ならびに広がり率(%)を測
定した。
相温度及び固相温度(℃)ならびに広がり率(%)を測
定した。
【0017】
【0018】表2の比較材No.5はBi無添加である
ために液相温度が高くかつ広がり率が低い。比較材N
o.6はBiの多量添加により液相・固相温度が大幅に
低下しているが、広がり率が低い。比較材No.7は液
相温度はかなり低いが広がり率は著しく低い。これらの
比較材に対比して本発明実施例は液相・固相温度が低く
かつ広がり率も高い。また微量のPbを添加することに
よりこれらの特性をさらに改善することができる。
ために液相温度が高くかつ広がり率が低い。比較材N
o.6はBiの多量添加により液相・固相温度が大幅に
低下しているが、広がり率が低い。比較材No.7は液
相温度はかなり低いが広がり率は著しく低い。これらの
比較材に対比して本発明実施例は液相・固相温度が低く
かつ広がり率も高い。また微量のPbを添加することに
よりこれらの特性をさらに改善することができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると従
来の共晶はんだとほとんど同じ条件ではんだ付け作業が
可能であり、銅合金に対する濡れ性が良好であるために
接合強度が高く、かつはんだ自体の強度などの機械的性
質が優れた無鉛はんだ材が提供される。したがって本発
明のはんだ材は鉛規制をクリアする材料である。
来の共晶はんだとほとんど同じ条件ではんだ付け作業が
可能であり、銅合金に対する濡れ性が良好であるために
接合強度が高く、かつはんだ自体の強度などの機械的性
質が優れた無鉛はんだ材が提供される。したがって本発
明のはんだ材は鉛規制をクリアする材料である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成田 雄彦 愛知県名古屋市緑区鳴海町字長田75−1ソ ルダーコート株式会社内 (72)発明者 原 四郎 愛知県名古屋市緑区鳴海町字長田75−1ソ ルダーコート株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】 Bi:8〜20%、Ag:2.0〜5.
0%、Cu:0.02〜1.5%を含有し、残部が実質
的にSn及び不純物からなることを特徴とするはんだ材
料。 - 【請求項2】 Bi:8〜20%、Ag:2.0〜5.
0%、Cu:0.02〜1.5%、Pb:1%以下を含
有し、残部が実質的にSn及び不純物からなることを特
徴とするはんだ材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP605696A JPH09192877A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | はんだ材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP605696A JPH09192877A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | はんだ材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09192877A true JPH09192877A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11627957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP605696A Pending JPH09192877A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | はんだ材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09192877A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998048069A1 (en) * | 1997-04-22 | 1998-10-29 | Ecosolder International Pty Limited | Lead-free solder |
DE10003665C2 (de) * | 1999-01-29 | 2003-06-26 | Fuji Electric Co Ltd | Lötmittel-Legierug |
CN102990242A (zh) * | 2011-09-13 | 2013-03-27 | 郴州金箭焊料有限公司 | 一种低温无卤无铅焊锡膏 |
CN104985350A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-10-21 | 北京康普锡威科技有限公司 | 一种Sn-Bi/Cu无铅复合焊接材料 |
CN105728977A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-06 | 广东中实金属有限公司 | 一种高可靠性低温无铅锡膏及其制备方法 |
US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
-
1996
- 1996-01-17 JP JP605696A patent/JPH09192877A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998048069A1 (en) * | 1997-04-22 | 1998-10-29 | Ecosolder International Pty Limited | Lead-free solder |
DE10003665C2 (de) * | 1999-01-29 | 2003-06-26 | Fuji Electric Co Ltd | Lötmittel-Legierug |
US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
CN102990242A (zh) * | 2011-09-13 | 2013-03-27 | 郴州金箭焊料有限公司 | 一种低温无卤无铅焊锡膏 |
CN104985350A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-10-21 | 北京康普锡威科技有限公司 | 一种Sn-Bi/Cu无铅复合焊接材料 |
CN105728977A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-06 | 广东中实金属有限公司 | 一种高可靠性低温无铅锡膏及其制备方法 |
CN105728977B (zh) * | 2016-04-29 | 2018-06-19 | 广东中实金属有限公司 | 一种高可靠性低温无铅锡膏及其制备方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040818 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060328 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060808 |