JP2000015478A

JP2000015478A - ハンダ材

Info

Publication number: JP2000015478A
Application number: JP10184806A
Authority: JP
Inventors: Kimihiro Tadauchi; 仁弘忠内; Izuru Komatsu; 出小松; Koichi Tejima; 光一手島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-18
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP3306007B2

Abstract

(57)【要約】【課題】保存性が高いソルダーペーストが調製され経
時変化の少ないハンダ接合が形成される錫−亜鉛系ハン
ダ材を提供する。【解決手段】ハンダ材は、錫と、錫に対して３〜１８
重量％の割合の亜鉛と、少量の添加成分を含有する。添
加成分は、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ス
トロンチウム、バリウム、マンガン、ガリウム、インジ
ウム、タリウム、燐、アンチモン、ビスマス、硫黄、セ
レン、テルル及びポロニウムから選択される常温常圧に
おいて固体で亜鉛より蒸気圧が高い成分、又は、スカン
ジウム、イットリウム、ランタン、チタン、ジルコニウ
ム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、ホウ
素、アルミニウム、珪素及び窒素から選択される成分
で、全量の０．５重量％以下の割合で含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気、電子又は機
械部品を接合するための鉛を含有しないハンダ材に関す
る。詳細には、回路基板等の電気又は電子部品やステン
レス等の汎用性の高い金属材料の接合が可能な錫及び亜
鉛を含有するハンダ材に関する。

【０００２】

【従来の技術】ハンダ付けは、融点が比較的低い物質を
用いて物体同士を接合する技術であり、古くから用いら
れ、その起源は古代メソポタミア文明に遡ることができ
ると言われている。現代の産業において、ハンダ付けは
電子機器の接合、組立に幅広く使用されている。例え
ば、実装基板においては、半導体、マイクロプロセッサ
ー、メモリー、抵抗などの電子部品を基板に実装するた
めの接合等に用いられている。ハンダ付けの長所は、部
品を基板に固定するだけでなく、ハンダに含まれる金属
の導電性により電気的接続が形成されることであり、こ
の点において有機系の接着剤と異なる。

【０００３】一般的に用いられるハンダは、錫と鉛とに
よる共晶ハンダで、その理論共晶点が１８３℃であり、
多くの熱硬化性樹脂がガス化を始める温度よりも低いた
め、錫／鉛共晶ハンダは、基板等の接合に用いられ、プ
リント基板などを熱によって損傷しなくて済むという特
長を有している。また、この共晶ハンダは、錫成分が銅
板の界面で特有の金属化合物層を形成し、ハンダと銅の
接着力をより強固にすることも知られている。

【０００４】このような特長を備えた錫と鉛による共晶
ハンダは、電子機器の製造における部品の接合、組立に
おいて重要なものである。厚膜形成、導体回路形成及び
半導体実装のような微細なハンダ付け処理においては、
ハンダ粉末とフラックスとを混合したペースト状のソル
ダーペーストを用いたスクリーン印刷方式等が用いられ
ており、パーソナルコンピューター、携帯電話やページ
ャーなどに代表されるパーソナル機器の急激な普及が進
むにつれ、電子部品の実装技術におけるハンダの需要は
益々増大している。

【０００５】電子機器の普及は、人々の生活を豊かにし
ている。しかし、その反面、使用しなくなった電子機器
が多量に廃棄されていることも事実であり、廃棄物によ
る環境問題が生じることが危ぶまれている。このため、
廃棄物のリサイクル使用や有害な物質を用いない製造方
法が提唱されている。特に、有害物質の排除は、環境汚
染を未然に防ぐという観点から望ましく、ハンダによる
接合技術においても開発が必要と考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】錫／鉛共晶ハンダは、
母材に対する濡れ性が他の金属混合物よりも優れている
という特質を有するが、このハンダに含まれる鉛は、廃
棄された電子機器を埋め立て処分した場合、長年に渡っ
て酸性雨などに晒されることにより鉛イオンが土壌中へ
溶出することが懸念されている。これに対応するため
に、鉛を固定化する技術が提案されているが、土中への
拡散について長期にわたる十分なデータは得られていな
い。さらに、最近のメモリ素子の高密度化に従い、鉛に
よる電子機器への影響がクローズアップされており、半
導体装置における高密度実装への対応の面からも鉛の使
用に対して見直しが必要となっている。

【０００７】このような状況から、鉛を含まないハンダ
を用いた接合技術が必要とされている。ところが、鉛を
他の金属に代えたハンダや別の金属の組合せによるハン
ダは、濡れ性、ハンダ付け温度、材料強度、経済性等の
ハンダに必要とされる性質に関して、汎用製品として多
量に用いられる程に十分なものとならないため、未だ普
及に至っておらず、特定の用途に限定した使用が期待さ
れる程度である。

【０００８】現状における電気・電子部品の接合・組立
においては、ソルダーペーストを用いるスクリーン印刷
方式の装置や設備が製造現場に浸透しているため、鉛を
含まないハンダのソルダーペーストの実用化が求められ
ている。しかし、現在のところ、錫／銀／ビスマスハン
ダ等の三元以上の複雑な系のハンダにおけるソルダーペ
ーストの実用化が僅かに試みられているのみで、無鉛ソ
ルダーペーストは殆ど実用化されていない。この理由の
１つに満足な保存性を有するソルダーペーストが得られ
ないことが挙げられる。更に、接合後のハンダの経時変
化、つまり機械特性の変化等の問題もある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
廃棄物中の鉛による環境問題を解決するために、鉛を含
有しない汎用性の高い金属によるハンダを用いたハンダ
付けについて鋭意研究を重ねた結果、特定の第三成分を
微量添加することにより、ソルダーペーストに調製した
場合の錫−亜鉛ハンダの安定性の向上や、接合後の錫−
亜鉛ハンダの経時変化を抑制が可能であることを見出
し、本発明のハンダ材を完成するに至った。

【００１０】本発明のハンダ材は、錫と、錫に対して３
〜２１重量％の割合の亜鉛と、常温常圧において固体で
あり亜鉛より蒸気圧が高い添加成分とを含有し、該添加
成分はハンダ材全量に対して０．５重量％以下の割合で
含まれる。

【００１１】上記添加成分は、ベリリウム、マグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、マンガ
ン、ガリウム、インジウム、タリウム、燐、アンチモ
ン、ビスマス、硫黄、セレン、テルル及びポロニウムか
らなる群より選択される。

【００１２】上記亜鉛を錫に対して７〜１３重量％の割
合で含有する。

【００１３】又、本発明のハンダ材は、錫と、錫に対し
て３〜２１重量％の割合の亜鉛と、スカンジウム、イッ
トリウム、ランタン、チタン、ジルコニウム、クロム、
鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、ホウ素、アルミニウ
ム、珪素及び窒素からなる群より選択される添加成分と
を含有し、該添加成分はハンダ材全量に対して０．５重
量％以下の割合で含まれる。

【００１４】上記亜鉛を錫に対して７〜１３重量％の割
合で含有する。

【００１５】上記ハンダ材は、実質的に錫−亜鉛二元共
晶組成の比率で錫及び亜鉛を含有し、含有酸素濃度が１
０００ppm 以下である。

【００１６】上記ハンダ材とフラックスとからソルダー
ペーストが調製され、フラックスは、金属酸化物を溶解
又は分解あるいは還元する成分と、バインダーとを含有
する。

【００１７】

【発明の実施の形態】ソルダーペーストは、複数種の金
属を加熱溶融して調製したハンダを粒状化したハンダ粉
末と、別途調製されたフラックスとを混合することによ
って得られ、ハンダ付けする部材に塗布してリフロー
（加熱）することにより、フラックスが気化又は分解
し、溶融したハンダによって接合が形成される。フラッ
クスの役割は、化学的にはハンダ粉末表面及びハンダ付
けする部材表面の自然酸化膜の除去及び清浄化並びにリ
フロー工程中の再酸化防止があり、機械的には接合完了
までの間ハンダ付けする部材どうしを仮固定する役割が
ある。従って、基本的には、金属酸化物を溶解又は分解
あるいは還元する成分とバインダー（粘結剤）成分とが
フラックスの必須成分となる。

【００１８】錫及び亜鉛は汎用性の高い金属であるの
で、錫−亜鉛ハンダは経済的に非常に有利な接合材料で
あるが、ソルダーペーストに調製した場合、保存性に問
題があるので、錫−亜鉛ハンダの安定性の向上が必要で
ある。詳細には、従来の錫／鉛ハンダに用いられるフラ
ックスを用いて錫−亜鉛ハンダのソルダーペーストを調
製すると、錫／鉛ハンダの場合に比べて急激にソルダー
ペーストの粘度が上昇し、調製後約１カ月にはほぼ硬化
して使用困難となる。つまり、ソルダーペーストの保存
性が低い。この原因としては、ハンダ成分とフラックス
の有機成分との反応・結合、溶剤等に混入している少量
の酸素によるハンダの酸化などが考えられる。錫−亜鉛
ハンダは、溶融したハンダが固化する際に表面に亜鉛が
濃縮した薄膜が形成されるため、ハンダ粒子表面の反応
性の高い亜鉛がフラックスと反応し易く、ソルダーペー
ストの安定性が低いと考えられる。

【００１９】又、リフロー後のハンダについても、時間
が経過するとハンダの特性が変化するという現象がみら
れる。これは、常温時効等により内部の状態が変化する
ことによると考えられ、例えば、ハンダの伸びの低下や
脆化等が起こる。このような接合後のハンダの経時変化
を減少させることも必要である。

【００２０】本発明では、少量の添加成分を錫−亜鉛ハ
ンダに添加することにより、調製したソルダーペースト
の保存性の向上や接合後のハンダの経時変化の抑制を図
る。

【００２１】ソルダーペーストの保存性を向上させるた
めには、添加成分（以後、第１の添加成分とも称する）
として、亜鉛より蒸気圧の高い固体成分が用いられる。
具体的には、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、
ストロンチウム、バリウム、マンガン、ガリウム、イン
ジウム、タリウム、燐、アンチモン、ビスマス、硫黄、
セレン、テルル、ポロニウム等が挙げられる。これらの
添加成分を錫−亜鉛ハンダに添加すると、添加成分は、
ハンダを溶融した際に溶融ハンダの表面に浸出し易く、
表面に濃縮した亜鉛の外側を覆ったり亜鉛と共存するよ
うになり、反応性の高い亜鉛とフラックスとの反応が遅
延することによりハンダの安定性及びソルダーペースト
の保存性が増すと考えられる。第１の添加成分の添加に
よるソルダーペーストの保存性を向上する効果は０．１
重量％程度で明らかであり、添加量を増加すれば効果も
増大するが、多量に添加すればハンダ材の溶融温度が過
剰に低くなり低融点相が形成されたりすることになる。
更に、錫−亜鉛ハンダの性質から離れるので、錫−亜鉛
ハンダの長所を活かした良好なハンダ材であるために
も、添加成分の配合量はハンダ材全量の１重量％以下、
好ましくは０．５重量％以下とするのがよい。又、過剰
の添加成分によりハンダ材のヒートサイクル試験等にお
ける疲労強度も低下する。錫−亜鉛ハンダは、共晶組成
において融点が低くハンダ付け温度を低く設定できるこ
とが利点であるので、共晶組成付近の割合で錫及び亜鉛
を配合し、全量の０．５重量％以下となるように上記第
１の添加成分を添加すれば好適なハンダが得られる。

【００２２】接合後の錫−亜鉛ハンダの経時変化を抑制
する添加成分（以下、第２の添加成分とも称する）とし
ては、スカンジウム、イットリウム、ランタン、チタ
ン、ジルコニウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、
銅、銀、ホウ素、アルミニウム、珪素及び窒素が用いら
れる。これらは、錫又は亜鉛と化合物を形成するなどに
より、ハンダが固化する際に核となり結晶粒を微小化し
て内部の結晶成長を抑制することにより、経時的な組織
変化による機械特性の変化を抑制すると考えられる。添
加成分の量が少量であれば、添加成分は錫−亜鉛ハンダ
中全体に分散して組織の微細化に有効に作用する。しか
し、多量に存在すると、異種相の成長等によりハンダの
性質を変異させてしまうので、第２の添加成分の配合量
は、錫−亜鉛ハンダの性質を損なわずに効果を得るため
にハンダ材全量の１重量％以下、好ましくは０．５重量
％以下とする。

【００２３】上述のハンダ材は、錫に対する亜鉛の割合
が３〜２１重量％、好ましくは７〜１３重量％となるよ
うに配合することにより、錫−亜鉛共晶組成（錫：亜鉛
＝９１：９（重量比））とほぼ同程度の性質が発揮さ
れ、ハンダ付け温度又はリフロー温度を共晶点温度に近
づけることができる。ハンダ材が酸化すると溶融温度が
急激に上昇し濡れ性や強度等も極端に低下するので、ハ
ンダ材の調製、特に溶融・混合工程は、得られるハンダ
材の含有酸素量が１０００ppm 以下となるように窒素な
どの非酸化雰囲気を用いて酸化を防止しながら行うこと
が好ましい。

【００２４】調製したハンダ材は、必要に応じて、通常
の処方を用いて線ハンダやハンダ粉末に加工する。ハン
ダ粉末は、フラックスと混合することによりソルダーペ
ーストとなる。フラックスは、化学的作用及び機械的作
用を効率よく発現させるべく必要に応じて種々の物質を
配合して構成される。一般的に、フラックスを構成する
主成分は、ハンダ粉末及びハンダ付けする部材の表面を
被覆する樹脂で、一般に、アビエチン酸などを主成分と
するロジン系樹脂（松脂）が用いられ、例えば、ガムロ
ジン、ウッドロジン、トールロジン及びこれらから得ら
れる変性ロジン、ロジンエステル等がある。ロジン系樹
脂はフラックスの化学的な作用も担う。ポリエステル樹
脂やアクリル樹脂などの熱可塑性合成樹脂も用いられ
る。このような樹脂成分に、樹脂の清浄力等の化学的作
用を補いハンダの接合性を向上させるための活性剤、活
性剤の作用を補助する補助活性剤、ペーストとしての印
刷性などを保持するためのチキソ剤、これらを溶解、混
合させるための溶剤等を適宜取捨選択して添加すること
によりソルダーペーストが調製される。ハンダに光沢を
付与するには有機酸が添加され、ｐＨを調整してダレを
防止するためやハンダボールを形成するためにはアミン
化合物等が添加される。一般的によく用いられるものと
して、例えば、モノエタノールアミン、ステアリルアミ
ン、ジフェニルアミン等のアミン化合物、エチルアミ
ン、プロピルアミン、ジエチルアミン、アニリン等のよ
うなアミン化合物のハロゲン化水素酸塩、クエン酸、乳
酸、アジピン酸、ステアリン酸等の有機酸などがある。
本発明においては、このような一般的に用いられる成分
を必要に応じて適宜組み合わせてフラックスを調製する
ことができ、ハンダ粉末と混合してソルダーペーストが
得られる。本発明の第１の添加成分を配合したハンダ材
によるソルダーペーストは、保存性が向上し、１〜３カ
月以上保存できるソルダーペーストの提供も可能とな
る。

【００２５】上述のように調製したソルダーペーストを
ハンダ付けする部材上にスクリーン印刷方式等の技術を
用いて塗布した後に、接合する部材を対向させて接触さ
せ、リフローを行う。リフロー工程において、１００〜
１７０℃程度の温度に加熱することによって上述のフラ
ックスがハンダ粉末の表面を活性化し、ハンダ粉末と部
材表面とが接触する。続いてハンダが溶融するリフロー
温度に加熱することによりハンダ粉末が溶融する。この
後冷却することにより、金属部材はハンダによって接合
される。リフロー温度に加熱する時間は２００℃以上で
３０秒以下、２４０℃では１０秒以下であることが好ま
しく、必要以上に加熱を続けるとハンダの酸化が進行し
易い。リフローは大気雰囲気中で行うことも可能である
が、非酸化性雰囲気で行うのが望ましい。非酸化性雰囲
気でのリフローでは、ハンダ粉末の酸化防止により溶融
状態での錫−亜鉛合金の切れあるいは低粘性が維持され
るので、高密度実装基板の接合のような緻密な接合の形
成にも対応できる。

【００２６】本発明のソルダーペストは、銅、銀、金、
ニッケル、アルミニウム、ＳＵＳステンレス鋼等の単種
の金属部材だけでなく、合金材及び複合金属材等の部材
の接合についても適用可能である。又、精細なハンダ接
合にも十分対応でき、狭い間隔を有する細線状の金属部
材では、線幅及び線間隔が０．３mm程度の部材のハンダ
接合に対応できる。従って、基板の実装や各種電気電子
部品の接合のためのハンダ接合に使用することができ
る。電気電子部品の例としては、半導体分野で用いられ
るＩＣパッケージ、ＣＰＵの導電部、パーソナルコンピ
ュータに内蔵されるハードディスク、液晶パネルの電気
回路、ＩＣカード、パーソナルコンピュータやプリンタ
の接続に用いられるケーブルコネクタ、通信用ケーブル
に用いられる光コネクタ、自動車のラジエータ等が挙げ
られる。基板の実装形態には、片面表面実装、両面表面
実装、両面表面実装リード付き部品搭載、片面表面実装
リード付き部品搭載、リードスルー実装等があるが、い
ずれにおいても本発明の接合材を使用することができ
る。又、実装部品としては、受動部品としてのセラミッ
クコンデンサ、インダクタ、ジャンパ、トランジスタ、
ダイオード、アルミ電解コンデンサ、タンタル半固定抵
抗、トリマー、コイル等が挙げられ、能動部品として
は、ＩＣ、ＳＩ等が代表例である。パッケージ形状とし
ては、ＳＯＩＣ、ＳＯＰ、ＱＩＰ、ＱＦＰ、ＰＬＣＣ、
ＬＣＣ、ＳＯＪ、ＭＳＰ、ＢＧＡ、ＦＣ−ＢＧＡ、ＣＳ
Ｐ、ＰＬＣ、ＭＣＭ、ＯＥ−ＭＣＭ及び複数チップを重
ねる高密度チップ等が挙げられる。

【００２７】接合する部材の材質に応じて、部材に予め
プリコートを施してもよく、プリコートの組成やプリコ
ート方法を適宜選択することができる。

【００２８】リフロー工程において、還元性雰囲気を用
いると更に効果的である。還元性雰囲気としては、窒素
等の不活性ガスに還元性を有するガス状物質を適量含有
した雰囲気が挙げられ、還元性を有するガス状物質に
は、水素；メタノール蒸気、エタノール蒸気、プロパノ
ール蒸気等のアルコール蒸気、蟻酸、酢酸等の酸蒸気な
どが挙げられる。

【００２９】第２の添加成分を用いた錫−亜鉛ハンダ
は、リフロー後の冷却固化から長時間経ても組織的変化
が少なく、伸びのよいハンダ接合部が得られる。

【００３０】上述のように、本発明のソルダーペースト
を用いると、現状の電気・電子組立品の組立製造工程に
おいて用いられているソルダーペースト用の装置及び設
備を利用して、鉛を含有しない汎用性の高い錫−亜鉛系
ハンダによる部品の接合が行える。

【００３１】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。

【００３２】（実施例１）酸素濃度１００ppm 以下の窒
素雰囲気中で、純度９９．９８％の錫９１．０重量部、
純度９９．９９％の亜鉛８．５重量部及び純度９９．９
７％のマグネシウム０．５重量部を溶融槽に投入し、加
熱溶融して均一にした。これを、直径５０μｍのノズル
を通して断続的に放出させて液滴を形成し、窒素雰囲気
中で冷却固化させることにより、ハンダ粉末を調製し
た。これを分級して粒経が約１０〜５０μｍのハンダ粉
末を得た。

【００３３】他方、重合ロジン（松脂）４６重量部、溶
剤（主成分：テルピネオール）４４．５重量部、硬化ヒ
マシ油（チキソ剤）８重量部、活性剤（主成分：ジフェ
ニルグアニジン臭化水素酸塩）０．９重量部、パルミチ
ン酸０．３重量部及びエチルアミン塩酸塩０．３重量部
を混合しながら加熱した後に冷却して均質のフラックス
を調製した。このフラックス１０重量部と前述のハンダ
粉末９０重量部とを窒素雰囲気中で攪拌混合してソルダ
ーペーストを得た。

【００３４】このソルダーペーストを冷蔵庫中（５℃）
で６０日保存した後に取り出して粘度を測定したとこ
ろ、初期の粘度から５％の増加に留まり十分に使用可能
な状態であった。

【００３５】更に、このソルダーペーストを用いて５mm
×０．５mmの銅製パッド上でのＩＣ部品のハンダ付けを
下記のリフロー条件で行ったところ、リフロー温度２０
０〜２０５℃でハンダが溶融した。冷却直後にハンダ付
け部位について下記のようなヒートサイクル試験を実施
したところ、１０００サイクル経過後も何等問題はなか
った。

【００３６】［リフロー条件］リフロー時間：６分、予備加熱温度：１５０℃、最高加熱温度：２２８℃、炉内雰囲気：窒素供給、酸素濃度５００ppm ［ヒートサイクル試験］温度範囲：−５０℃〜＋１５０℃ サイクル数：１０００サイクル

【００３７】（実施例２）マグネシウムに代えて、純度
９９．９７％のカルシウムを用いたこと以外は実施例１
と同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、
同様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したとこ
ろ、粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使
用可能な状態であった。

【００３８】（実施例３）マグネシウムに代えて、純度
９９．９７％のバリウムを用いたこと以外は実施例１と
同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同
様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、
粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可
能な状態であった。

【００３９】（実施例４）マグネシウムに代えて、純度
９９．９７％のマンガンを用いたこと以外は実施例１と
同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同
様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、
粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可
能な状態であった。

【００４０】（実施例５）マグネシウムに代えて、純度
９９．９７％のインジウムを用いたこと以外は実施例１
と同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、
同様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したとこ
ろ、粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使
用可能な状態であった。

【００４１】（実施例６）マグネシウムに代えて、純度
９９．９７％の燐を用いたこと以外は実施例１と同様の
操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同様に冷
蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、粘度は
初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可能な状
態であった。

【００４２】（実施例７）マグネシウムに代えて、純度
９９．９９％の硫黄を用いたこと以外は実施例１と同様
の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同様に
冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、粘度
は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可能な
状態であった。

【００４３】（実施例８）マグネシウムに代えて、純度
９９．９７％のビスマスを用いたこと以外は実施例１と
同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同
様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、
粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可
能な状態であった。

【００４４】（比較例１）酸素濃度１００ppm 以下の窒
素雰囲気中で、純度９９．９８％の錫９１．０重量部及
び純度９９．９９％の亜鉛９．０重量部を溶融槽に投入
し加熱溶融して、この一部を型に投入し冷却して、ＪＩ
ＳＺ２２０１の１３Ｂ試験片に準じた１４０mm×１８
mm×３mmのハンダ片を２片作成し、作成直後及び１０日
後のハンダ片の伸びを測定したところ、５２．２％及び
４６．２％であった。

【００４５】溶融物の残りを用いて、実施例１と同様に
ソルダーペーストを調製し、この一部を用いて実施例１
と同様に銅製パッドのハンダ接合を行い、他の部分は同
様に冷蔵庫中で４５日保存した。

【００４６】ハンダ接合を行った際に、リフロー温度が
１９９℃の段階でハンダが溶融し、冷却後にハンダ付け
部位のヒートサイクル試験を実施例１の条件で実施した
ところ、何等問題はなかった。

【００４７】又、冷蔵庫で保存した後のソルダーペース
トを取り出したところ、硬化しており、メタルマスクか
ら所定の厚みで印刷することができなかった。

【００４８】（比較例２）用いた錫の量を９０．５重量
部、マグネシウムの量を１．０重量部に変更したこと以
外は実施例１と同様の操作を繰り返してソルダーペース
トを調製し、同様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り
出したところ、粘度は初期の粘度から５％の増加に留ま
り、使用可能な状態であった。

【００４９】更に、このソルダーペーストを用いて銅製
部材のハンダ付けによる接合を試みたところ、リフロー
温度が２００〜２０８℃の段階でハンダが溶融した。冷
却直後にハンダ付け部位のヒートサイクル試験を実施例
１の条件で実施したところ、１０００サイクル終了後に
３％の割合で不良が見つかった。

【００５０】（実施例９）酸素濃度１００ppm 以下の窒
素雰囲気中で、純度９９．９８％の錫９１．０重量部、
純度９９．９９％の亜鉛８．５重量部及び純度９９．９
７％のアルミニウム０．５重量部を溶融槽に投入し、加
熱溶融して均一にした。この溶融物の一部を型に投入し
冷却して、ＪＩＳＺ２２０１の１３Ｂ試験片に準じた
１４０mm×１８mm×３mmのハンダ片を２片作成し、作成
直後及び１０日後のハンダ片の伸びを測定したところ、
作成直後で５３．５％、１０日後で５３．５％であっ
た。

【００５１】溶融物の残りを用いて実施例１と同様にソ
ルダーペーストを調製し、銅製パッドの接合を行って、
ヒートサイクル試験を実施例１と同じ条件で実施したと
ころ、何等問題はなかった。

【００５２】（実施例１０）アルミニウムに代えて、純
度９９．９７％のチタンを用いたこと以外は実施例９と
同様の操作によりハンダ片を作成し、作成直後及び１０
日後の伸びを各々測定したところ、作成直後で５３．８
％、１０日後で５３．８％であった。

【００５３】（実施例１１）アルミニウムに代えて、純
度９９．９７％の珪素を用いたこと以外は実施例９と同
様の操作によりハンダ片を作成し、作成直後及び１０日
後の伸びを各々測定したところ、作成直後で５４．５
％、１０日後で５４．５％であった。

【００５４】（実施例１２）アルミニウムに代えて、純
度９９．９７％のイットリウムを用いたこと以外は実施
例９と同様の操作を繰り返してハンダ片を作成し、作成
直後及び１０日後の伸びを各々測定したところ、作成直
後で５４．０％、１０日後で５４．０％であった。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、少量の添加成分を用い
た錫−亜鉛ハンダは、フラックスを加えて調製したソル
ダーペーストの保存性が改善される。又、接合後のハン
ダ接合の機械特性等の経時変化を抑制することができ
る。従って、鉛を含まない錫−亜鉛ハンダの実用化にと
って極めて有効で、廃棄物に含まれる鉛の問題を解決可
能である。故に、本発明は産業上及び環境対策上極めて
有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者手島光一神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内Ｆターム(参考） 5E319 BB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】錫と、錫に対して３〜２１重量％の割合
の亜鉛と、常温常圧において固体であり亜鉛より蒸気圧
が高い添加成分とを含有し、該添加成分はハンダ材全量
に対して０．５重量％以下の割合で含まれることを特徴
とするハンダ材。
【請求項２】前記添加成分は、ベリリウム、マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、マンガ
ン、ガリウム、インジウム、タリウム、燐、アンチモ
ン、ビスマス、硫黄、セレン、テルル及びポロニウムか
らなる群より選択される請求項１記載のハンダ材。
【請求項３】前記亜鉛を錫に対して７〜１３重量％の
割合で含有する請求項１記載のハンダ材。
【請求項４】錫と、錫に対して３〜２１重量％の割合
の亜鉛と、スカンジウム、イットリウム、ランタン、チ
タン、ジルコニウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケ
ル、銅、銀、ホウ素、アルミニウム、珪素及び窒素から
なる群より選択される添加成分とを含有し、該添加成分
は全量に対して０．５重量％以下の割合で含まれること
を特徴とするハンダ材。
【請求項５】前記亜鉛を錫に対して７〜１３重量％の
割合で含有する請求項４記載のハンダ材。