JP2000343273A - はんだ合金 - Google Patents
はんだ合金Info
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Abstract
することにより、Snの酸化を防止し、接合性が良好で且
つ鉛フリーのはんだ合金を提供する。 【解決手段】Snを主成分とし、4 重量%以下のAg、 2 重
量%以下のCuを含むSnAg系合金に、0.1 重量%を超え0.
3 重量%以下のGeを導入するか、あるいは0.1 重量%を
超え0.3 重量%以下のGeと1重量%以下のNiを導入し
て、はんだ合金を得る。
Description
金属接合に使用されるはんだ合金に係わり、 特に鉛を含
有しないで公害を発生しない、はんだ合金に関する。
が広く使用されている。 代表的な鉛入りはんだ合金は、6
3%Sn37%Pb 組成の共晶はんだ( 共晶点183 ℃) である。
しかしながら、 上述の鉛入り共晶はんだは、廃棄後に土
壌汚染を起こすために環境保全の立場から鉛を含まない
鉛フリーはんだの使用が望まれている。
だ合金に、 SnAg系合金がある。SnAg合金はSn-3.5%Ag の
共晶組成と共晶点221 ℃を有する。しかしながらSnAg系
合金は、 鉛入り合金に比較して接合性が劣る。その要因
は、 Snが酸化しやすいことにある。
はその双方からなるはんだ又はこれらにAg,Bi,Sb,In,Cd
のうち少なくとも一種を添加したはんだにGeを0.0001な
いし0.1 重量%添加して、酸化を防止したはんだ合金が
開示されているが接合性が十分ではない。
的は、SnAg系合金であるSnAgCu合金に他の元素を導入す
ることにより、Snの酸化を防止し、接合性が良好で且つ
鉛フリーのはんだ合金を提供することにある。
によれば、Snを主成分とし、4 重量%以下のAg、 2 重量
%以下のCu、0.1 重量%を超え0.3 重量%以下のGeを含
有することにより達成される。
重量%以下のAg、 2 重量%以下のCu、0.1 重量%を超え
0.3 重量%以下のGe、1 重量%以下のNiを含有すること
により達成される。SnAg系合金であるSnAgCu合金にNi,G
e を添加すると、 合金の接合性が良くなる。
安定性が良好であり、 耐酸化性があり、 耐熱性と、 熱疲
労特性の向上が期待できる。 合金中のNi量が5 重量%以
上になると、 合金溶製が困難となり、 またはんだ接合時
に粘度が大きくなり広がり性が低下する。また圧延加工
性も含めて考慮すると、 合金中のNi量は1 重量%以下が
望ましい。
ルギーが低く、 Snに優先して酸化し、合金表面に薄い酸
化膜を形成し、Snの酸化を防止する。即ち合金表面の酸
化層を低減してSnの酸化による接合性の低下を抑制す
る。
合金にNi, Geを添加したもの、またはSnAgCu合金にGeを
添加したものである。Agの添加量は4 重量%以下、Cuの
添加量は2 重量%以下、Niの添加量は1 重量%以下、Ge
の添加量は0.1 重量%を超え0.3 重量%以下である。
の2 種類、いずれも1mm 厚さ) 上に載置し、 横型電気炉
内を窒素または窒素+5% 水素の雰囲気にして、温度300
℃で通過させて加熱し、はんだ板と銅板の接合率を調べ
た。はんだ板は、 所定組成のはんだ合金を圧延し、 直径
9mm ×厚さ0.15mmの板形状にして用いた。 合金組成は、
Sn3.5Ag0.5Cu, Sn3.5Ag0.5Cu0.05Ge, Sn3.5Ag0.5Cu0.3G
e, Sn3.5Ag0.5Cu0.1Ni, Sn3.5Ag0.5Cu0.1Ni0.15Ge の5
種類である。合金組成内の数字はいずれも重量%、Snは
残量を示すため数字は表示しない。各条件で二サンプル
( 一部は一サンプル) を用いた。フラックスは使用しな
かった。
た後、 表面張力や銅板とのぬれ性により、 銅板からはじ
かれるような状況がみられた。 また銅板上をはんだ合金
が覆っていても超音波顕微鏡(75MHz) で観察すると、銅
板とはんだが十分に接合されていない部分も存在した。
接合率が表1に示される。接合率は超音波顕微鏡観察に
より、 はんだ板と銅板との初期接触面積に対する接合面
積の比率である。
元素効果をみると、 0.05-0.3%Ge,または0.1%Niの添加に
よって、 接合率は改善される。GeとNiの両者を比較する
と、0.1%Ni添加の方が、 0.05-0.3%Ge 添加よりも効果が
高い。Ge添加量についてみると、0.05%Ge より0.3%Ge添
加の方が接合率は良好である。 0.1%Niおよび0.15% Geを
添加したものは、 Ge,Ni を単独で添加したものより効果
があり、両元素の改善効果が重畳して最も高い接合率を
示す。
を以下に示した。図1はSn3.5Ag0.5Cuの組成を有するは
んだ合金の接合状態を示す超音波顕微鏡写真である。接
合率は58.1% である。
はんだ合金の接合状態を示す超音波顕微鏡写真である。
接合率は96.3% である。図3はSn3.5Ag0.5Cu0.1Ni0.15G
e の組成を有するはんだ合金の接合状態を示す超音波顕
微鏡写真である。接合率は99.4% である。
あり、白い像が非接合部を表す。超音波顕微鏡写真はそ
れぞれ銅板にタフピッチ銅を用い、雰囲気を窒素+5% 水
素にして調製した試料に75MHz の超音波を入射して撮影
した。
〜1.0)Ge,270℃) に銅棒(1mmφ、 無酸素銅) を浸せき
し、 メニスコグラフ法により、 Ge添加量と濡れ力(mN)の
関係を調べた。 銅棒はフラックスに浸せきした後、 ぬれ
性試験に供した。
1.0)Ge) 中のGe添加量と濡れ力の関係を示す線図であ
る。濡れ力は Ge を0.5%以上添加すると低下した。 これ
は Ge の酸化膜がフラックスにより十分還元されていな
いためと考えられる。 Geの濡れ力を改善する効果は0.3%
以下の添加量で認められた。
た Sn3.5Ag0.5Cu の組成のみでなく、3成分の顕著な初晶
が晶出しないSn3.5Ag 共晶組成付近以内またはSn4.7Ag
1.7Cu3 元共晶組成付近以内であれば同様に得られた。
4 重量%以下のAg、 2 重量%以下のCu、0.1 重量%を超
え0.3 重量%以下のGeを含有するので、Geの選択酸化性
により接合性が良好で鉛フリーのはんだ合金が得られ
る。
量%以下のAg、 2 重量%以下のCu、0.1 重量%を超え0.
3 重量%以下のGe、1 重量%以下のNiを含有するので、
Geの選択酸化性とNiの接合性改善効果, 耐熱性により、
接合性が良好で鉛フリーのはんだ合金が得られる。
状態を示す超音波顕微鏡写真
の接合状態を示す超音波顕微鏡写真
だ合金の接合状態を示す超音波顕微鏡写真
のGe添加量と濡れ力の関係を示す線図
Claims (2)
- 【請求項1】Snを主成分とし、4 重量%以下のAg、 2 重
量%以下のCu、0.1重量%を超え0.3 重量%以下のGeを
含有することを特徴とするはんだ合金。 - 【請求項2】Snを主成分とし、 4 重量%以下のAg、 2 重
量%以下のCu、0.1重量%を超え0.3 重量%以下のGe、1
重量%以下のNiを含有することを特徴とするはんだ合
金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11153372A JP2000343273A (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | はんだ合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11153372A JP2000343273A (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | はんだ合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000343273A true JP2000343273A (ja) | 2000-12-12 |
Family
ID=15561026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP11153372A Pending JP2000343273A (ja) | 1999-06-01 | 1999-06-01 | はんだ合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2000343273A (ja) |
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1999
- 1999-06-01 JP JP11153372A patent/JP2000343273A/ja active Pending
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