JP2008030047A - 無鉛ハンダ - Google Patents

無鉛ハンダ Download PDF

Info

Publication number
JP2008030047A
JP2008030047A JP2006202768A JP2006202768A JP2008030047A JP 2008030047 A JP2008030047 A JP 2008030047A JP 2006202768 A JP2006202768 A JP 2006202768A JP 2006202768 A JP2006202768 A JP 2006202768A JP 2008030047 A JP2008030047 A JP 2008030047A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lead
solder
conductivity
temperature
hardness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006202768A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008030047A5 (ja
Inventor
Tetsuo Matsuda
徹郎 松田
Mitsuo Hori
光男 堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eishin Kogyo Kk
NANOJOIN KK
Original Assignee
Eishin Kogyo Kk
NANOJOIN KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eishin Kogyo Kk, NANOJOIN KK filed Critical Eishin Kogyo Kk
Priority to JP2006202768A priority Critical patent/JP2008030047A/ja
Publication of JP2008030047A publication Critical patent/JP2008030047A/ja
Publication of JP2008030047A5 publication Critical patent/JP2008030047A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

【課題】高温時の作業性を維持できるようなガラスおよびセラミックスを接合するための高温溶融型の無鉛ハンダを提供する。
【解決手段】Ｓｎ：８５．０〜９６．０ｗｔ％，Ｚｎ：０．５〜６．０ｗｔ％,Ａｇ：０．１〜５．０ｗｔ％，Ｓｂ：０．１〜３．０ｗｔ％およびＡｌ：０．０１〜０．８ｗｔ％の合金組成を有する無鉛ハンダ合金。
【選択図】なし

Description

本発明は、鉛を使用しない無鉛ハンダに関し、さらに詳しく言えば、ガラスやセラミックスなどの接合に適した無鉛ハンダに関する。
エレクトロニクス製品の製造工程において、部品を実装する場合に使用されるハンダは、部品の性能を損なわないようにするため、低温で溶融することが好ましい。逆に、部品内部のハンダ付けに使用されるハンダは、実装時に加わる熱によって溶け出さないようにするため、高温で溶融することが好ましい。
そこで、ガラスやセラミックスなどの部品を接合する際に用いられる高温ハンダは、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ系やＰｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系のハンダ合金に微量成分を添加したものが知られている。
しかしながら、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ系やＰｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系の鉛ハンダ合金は、鉛を含有するため、接合時に生じる鉛蒸気を作業者が吸引して健康を損ねるおそれがある。また、鉛ハンダを使用した製品が廃棄後に水や土壌汚染などを引き起こすおそれもある。
そこで、最近では、例えば特許文献１に示すように、環境問題に配慮してＳｎ−Ｚｎ系やＳｎ−Ｚｎ−Ｉｎ系などの鉛を含まない無鉛ハンダ合金が主流になりつつある。しかしながら、無鉛ハンダを上述したガラスなど非金属の接合に用いるには次のような問題があった。
すなわち、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ系鉛ハンダ合金の液相温度は約２９７℃と高温であるため、ガラスやセラミックスなど非金属部品を接合するのに好適であるが、一般的な無鉛ハンダは液相温度が約２１７℃と低温であるため、部品接合に用いた場合、実装時の温度によってハンダが溶け出すおそれがある。
特開２００４−８２１９９号公報
そこで、本発明の課題は、高温時の作業性を維持できるようなガラスおよびセラミックスなどの非金属を接合するのに好適な高温溶融型の無鉛ハンダを提供することにある。
上述した課題を解決するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項１に記載の発明は、Ｓｎ：８５．０〜９６．０ｗｔ％，Ｚｎ：０．５〜６．０ｗｔ％,Ａｇ：０．１〜５．０ｗｔ％，Ｓｂ：０．１〜３．０ｗｔ％およびＡｌ：０．０１〜０．８ｗｔ％の合金組成からなることを特徴としている。
請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、Ｃｕ：０．０５〜５．０ｗｔ％をさらに含有することを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、Ｂ：０．００１〜０．０１ｗｔ％をさらに含有することを特徴としている。
請求項４に記載の発明は、上記請求項１，２または３において、Ｓｉ：０．００１〜０．０５ｗｔ％ｗさらに含有することを特徴としている。
請求項１に記載の発明によれば、耐熱疲労性、耐水性、耐候性および接合強度の高いガラスやセラミックスを接合する高温溶融型の無鉛ハンダが得られる。
請求項２に記載の発明によれば、さらにＣｕを０．０５〜５．０ｗｔ％添加することにより、
請求項３に記載の発明によれば、Ｂ：０．００１〜０．０１ｗｔ％をさらに含有することにより、
請求項４に記載の発明によれば、、Ｓｉ：０．００１〜０．０５ｗｔ％ｗさらに含有することにより、
次に、本発明の具体的な実施形態について説明する。本発明の無鉛ハンダ合金は、スズ（Ｓｎ：８５．０〜９６．０ｗｔ％）を主成分とし、亜鉛（Ｚｎ：０．５〜６．０ｗｔ％），銀（Ａｇ：０．１〜５．０ｗｔ％），アンチモン（Ｓｂ：０．１〜３．０ｗｔ％）およびアルミニウム（Ａｌ：０．０１〜０．８ｗｔ％）を所定の範囲内で混合した合金組成からなる。
より好ましい好ましい態様としては、銅（Ｃｕ）を０．０５〜５．０ｗｔ％の範囲内で添加することにより、液相温度を高めることができる。さらに好ましくは、ボロン（Ｂ）を０．００１〜０．０１ｗｔ％の範囲内で添加することにより、析出結晶の粗大化を防ぐことができる。また、珪素（Ｓｉ）を０．００１〜０．０５ｗｔ％の範囲内で添加することにより、析出結晶を緻密にすることができる。
この無鉛ハンダ合金を作製するに当たっては、仕様に応じて所望の成分割合になるように混合したのち、大気中もしくは真空中、あるいは不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気中で溶融して合金に、棒状や線状など所望の形状へと成形する。
本発明の無鉛ハンダ合金は、ガラスやセラミックス、金属などからなる被接体同士を接合するために用いられるが、これ以外にこれら異種材料同士をを接合するために用いられてもよい。
次に、本発明の具体的な実施例について比較例とともに説明する。まず、以下に示す方法で試料を作成した。
〔試料作製〕
実施例１，２および比較例１〜７の各試料を所定の配合比で配合し、黒鉛るつぼなどに入れて溶解したのち、直径２ｍｍの糸状に成形する。併せて、各試料の一部を取り出し、示差走査熱量分析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）して、固相−液相温度範囲を測定した。
〔各種物性測定〕
〔電気比抵抗および電気伝導率の測定〕
上記糸状に形成された各試料を１ｍの長さに裁断したのち、ホイートストンブリッジ法を用いて、各試料の電気抵抗値を測定し、電気抵抗値を元に電気比抵抗を算出した。併せて、電気伝導度を測定したのち、純銅の電気伝導度で割って、伝導率を算出した。
〔硬度測定〕
ビッカース硬度計を用いて、各試料のビッカース硬度を測定した。
〔引張試験〕
ソーダライム系ガラス板に各試料をφ４ｍｍの大きさに滴下すると同時に銅線にハンダ付する。これを引張試験機（日本電産シンポ製ＦＧＸ−２０Ｒ）を用いて引張試験を行い伸び値を測定した。併せて、銅線を一定速度で引っ張り、接合が破壊される強度を測定した。
〔煮沸テスト〕
ソーダライム系ガラス板の上に各試料をφ１５ｍｍの円盤状にハンダ付して、テスト体を作製する（なお、この時点ではガラスとハンダとの接合面は鏡面となっている）。このテスト体を沸騰している水に投入して、経過時間と外観変化、特にハンダとガラスの接合面の変化を観察する。
評価基準は、２４時間煮沸後の外観変化を観察し、接合面に変化がなく、鏡面を維持している場合は○、円盤状のハンダの周囲が剥離によって鏡面が中心に向かって後退しかけている場合は△、円盤状のハンダの周囲が０．５ｍｍ以上鏡面が中心に向かって後退するか、あるいは中心部にスポット的に鏡面が無くなって部分が存在する場合は×として、それぞれ評価した。
以下に、その測定結果を示す。
《実施例１》
〔合金組成：ｗｔ％〕Ｓｎ−３．５Ｃｕ−１．５Ａｇ−１．０Ｚｎ−０．５Ｓｂ−０．２Ａｌ−０．０００１Ｂ
〔温度範囲：℃〕２１５．０〜２２４．０ 〔引張強度：Ｎ／ｍｍ２〕４３．０
〔伸び：％〕１８．２ 〔硬度：Ｈｖ〕１０．７
〔電気比抵抗：μΩｍ〕１２．８ 〔伝導率：％〕１３．４
〔煮沸テスト結果〕○
《実施例２》
〔合金組成：ｗｔ％〕Ｓｎ−３．５Ｃｕ−１．５Ａｇ−３．０Ｚｎ−０．５Ｓｂ−０．２Ａｌ−−０．０２Ｓｉ−０．０００１Ｂ
〔温度範囲：℃〕２１４．０〜２２５．０ 〔引張強度：Ｎ／ｍｍ２〕４５．３
〔伸び：％〕１８．６ 〔硬度：Ｈｖ〕１０．６
〔電気比抵抗：μΩｍ〕１２．６ 〔伝導率：％〕１３．６
〔煮沸テスト結果〕○
〈比較例１〉
〔合金組成：ｗｔ％〕Ｐｂ−４．７７Ｓｎ−３．０Ｚｎ−１．２５Ｓｂ−０．０５Ａｌ−０．１Ｃｕ
〔温度範囲：℃〕２８０．２〜２９６．４ 〔引張強度：Ｎ／ｍｍ２〕４１．２
〔伸び：％〕３６．０ 〔硬度：Ｈｖ〕１２．６
〔電気比抵抗：μΩｍ〕２１．０ 〔伝導率：％〕−
〔煮沸テスト結果〕○
〈比較例２〉
〔合金組成：ｗｔ％〕Ｐｂ−５７．１４Ｓｎ−３．０Ｚｎ−１．２５Ｓｂ−０．０５Ａｌ−０．１Ｃｕ
〔温度範囲：℃〕１６９．５〜１８５．０ 〔引張強度：Ｎ／ｍｍ２〕７０．６
〔伸び：％〕２７．０ 〔硬度：Ｈｖ〕１８．３
〔電気比抵抗：μΩｍ〕１４．０ 〔伝導率：％〕−
〔煮沸テスト結果〕○
〈比較例３〉
〔合金組成：ｗｔ％〕Ｐｂ−１８．０Ｓｎ−３．０Ｚｎ−１．０Ｓｂ−０．１Ｃｕ
〔温度範囲：℃〕１７３．０〜２６３．０ 〔引張強度：Ｎ／ｍｍ２〕５１．９
〔伸び：％〕２６．３ 〔硬度：Ｈｖ〕１３．３
〔電気比抵抗：μΩｍ〕３２．０ 〔伝導率：％〕５．３９
〔煮沸テスト結果〕○
〈比較例４〉
〔合金組成：ｗｔ％〕Ｐｂ−３８．０Ｓｎ−４．０Ｚｎ−１．０Ｓｂ−０．１Ｃｕ
〔温度範囲：℃〕１７０．０〜２２４．０ 〔引張強度：Ｎ／ｍｍ２〕２７．４
〔伸び：％〕２４．０ 〔硬度：Ｈｖ〕１５．４
〔電気比抵抗：μΩｍ〕１３．７ 〔伝導率：％〕１２．５
〔煮沸テスト結果〕○
〈比較例５〉
〔合金組成：ｗｔ％〕Ｓｎ−１０．０Ｚｎ
〔温度範囲：℃〕１９９．０ 〔引張強度：Ｎ／ｍｍ２〕３９．０
〔伸び：％〕４１．１ 〔硬度：Ｈｖ〕１９．２
〔電気比抵抗：μΩｍ〕１０．８ 〔伝導率：％〕１６．０
〔煮沸テスト結果〕△
〈比較例６〉
〔合金組成：ｗｔ％〕Ｓｎ−１５．０Ｚｎ
〔温度範囲：℃〕１９９．０〜２２３．０ 〔引張強度：Ｎ／ｍｍ２〕７５．５
〔伸び：％〕２７．２ 〔硬度：Ｈｖ〕２１．０
〔電気比抵抗：μΩｍ〕１２．０ 〔伝導率：％〕１４．３
〔煮沸テスト結果〕△
〈比較例７〉
〔合金組成：ｗｔ％〕Ｃｄ−３１．０Ｚｎ
〔温度範囲：℃〕２８０．０〜３１０．０ 〔引張強度：Ｎ／ｍｍ２〕１４４．１
〔伸び：％〕６．９ 〔硬度：Ｈｖ〕４２．９
〔電気比抵抗：μΩｍ〕６．９３ 〔伝導率：％〕２５．０
〔煮沸テスト結果〕○
参考までに、上記実施例１，２および比較例１〜７の仕様および評価結果を表１に示す。
Figure 2008030047
以上のように、本発明の無鉛ハンダ合金によれば、溶融温度を高めることができ、ガラスやセラミックスなどの非金属を接合することができる。

Claims (4)

  1. Ｓｎ：８５．０〜９６．０ｗｔ％，Ｚｎ：０．５〜６．０ｗｔ％,Ａｇ：０．１〜５．０ｗｔ％，Ｓｂ：０．１〜３．０ｗｔ％およびＡｌ：０．０１〜０．８ｗｔ％の合金組成からなることを特徴とする無鉛ハンダ。
  2. Ｃｕ：０．０５〜５．０ｗｔ％をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載の無鉛ハンダ。
  3. Ｂ：０．００１〜０．０１ｗｔ％をさらに含有することを特徴とする請求項１または２に記載の無鉛ハンダ。
  4. Ｓｉ：０．００１〜０．０５ｗｔ％ｗさらに含有することを特徴とする請求項１，２または３に記載の無鉛ハンダ。

JP2006202768A 2006-07-26 2006-07-26 無鉛ハンダ Pending JP2008030047A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006202768A JP2008030047A (ja) 2006-07-26 2006-07-26 無鉛ハンダ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006202768A JP2008030047A (ja) 2006-07-26 2006-07-26 無鉛ハンダ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008030047A true JP2008030047A (ja) 2008-02-14
JP2008030047A5 JP2008030047A5 (ja) 2009-09-03

Family

ID=39120005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006202768A Pending JP2008030047A (ja) 2006-07-26 2006-07-26 無鉛ハンダ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008030047A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009028746A (ja) * 2007-07-25 2009-02-12 Nippon Steel Materials Co Ltd ハンダ合金、ハンダボール及びハンダバンプを有する電子部材
JP2010514931A (ja) * 2006-12-29 2010-05-06 イルジン カッパー ホイル カンパニー リミテッド 無鉛ソルダ合金
CN101899589A (zh) * 2009-05-25 2010-12-01 日立金属株式会社 焊锡合金及使用该焊锡合金的焊锡接合体
JP2011031253A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Eishin Kogyo Kk 無鉛ハンダ合金
CN102029478A (zh) * 2010-12-10 2011-04-27 株洲冶炼集团股份有限公司 一种无铅焊料
WO2012137901A1 (ja) * 2011-04-08 2012-10-11 株式会社日本スペリア社 はんだ合金
US8501088B2 (en) 2007-07-25 2013-08-06 Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd. Solder alloy, solder ball and electronic member having solder bump
TWI412604B (zh) * 2009-05-25 2013-10-21 Hitachi Metals Ltd 焊錫合金及使用該焊錫合金的焊錫接合體
WO2014034863A1 (ja) * 2012-08-31 2014-03-06 千住金属工業株式会社 導電性密着材料

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000119046A (ja) * 1998-10-09 2000-04-25 Nippon Sheet Glass Co Ltd ガラスパネルの周縁部封止構造
JP2000141078A (ja) * 1998-09-08 2000-05-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd 無鉛ハンダ
JP2000326088A (ja) * 1999-03-16 2000-11-28 Nippon Sheet Glass Co Ltd 無鉛ハンダ
JP2004082199A (ja) * 2002-08-29 2004-03-18 Kuroda Techno Co Ltd 無鉛ハンダ
JP2004261863A (ja) * 2003-01-07 2004-09-24 Senju Metal Ind Co Ltd 鉛フリーはんだ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000141078A (ja) * 1998-09-08 2000-05-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd 無鉛ハンダ
JP2000119046A (ja) * 1998-10-09 2000-04-25 Nippon Sheet Glass Co Ltd ガラスパネルの周縁部封止構造
JP2000326088A (ja) * 1999-03-16 2000-11-28 Nippon Sheet Glass Co Ltd 無鉛ハンダ
JP2004082199A (ja) * 2002-08-29 2004-03-18 Kuroda Techno Co Ltd 無鉛ハンダ
JP2004261863A (ja) * 2003-01-07 2004-09-24 Senju Metal Ind Co Ltd 鉛フリーはんだ

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010514931A (ja) * 2006-12-29 2010-05-06 イルジン カッパー ホイル カンパニー リミテッド 無鉛ソルダ合金
JP2009028746A (ja) * 2007-07-25 2009-02-12 Nippon Steel Materials Co Ltd ハンダ合金、ハンダボール及びハンダバンプを有する電子部材
US8501088B2 (en) 2007-07-25 2013-08-06 Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd. Solder alloy, solder ball and electronic member having solder bump
TWI412604B (zh) * 2009-05-25 2013-10-21 Hitachi Metals Ltd 焊錫合金及使用該焊錫合金的焊錫接合體
CN101899589A (zh) * 2009-05-25 2010-12-01 日立金属株式会社 焊锡合金及使用该焊锡合金的焊锡接合体
KR101173531B1 (ko) 2009-05-25 2012-08-13 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 땜납 합금 및 이를 이용한 땜납 접합체
JP2011031253A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Eishin Kogyo Kk 無鉛ハンダ合金
CN102029478A (zh) * 2010-12-10 2011-04-27 株洲冶炼集团股份有限公司 一种无铅焊料
WO2012137901A1 (ja) * 2011-04-08 2012-10-11 株式会社日本スペリア社 はんだ合金
JP5973992B2 (ja) * 2011-04-08 2016-08-23 株式会社日本スペリア社 はんだ合金
US9999945B2 (en) 2011-04-08 2018-06-19 Nihon Superior Co., Ltd. Solder alloy
WO2014034863A1 (ja) * 2012-08-31 2014-03-06 千住金属工業株式会社 導電性密着材料
JPWO2014034863A1 (ja) * 2012-08-31 2016-08-08 千住金属工業株式会社 導電性密着材料
US9487846B2 (en) 2012-08-31 2016-11-08 Senju Metal Industry Co., Ltd. Electroconductive bonding material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008030047A (ja) 無鉛ハンダ
JP6928062B2 (ja) 無鉛はんだ組成物の製造方法
JP6842500B2 (ja) 無鉛ソルダーペースト及びその製造方法
EP1043112B1 (en) Lead-free solder
TWI383052B (zh) Low silver solder alloy and solder paste composition
JP6423447B2 (ja) 亜鉛を主成分として、アルミニウムを合金化金属として含む鉛フリー共晶はんだ合金
CA2340393A1 (en) Lead-free solder
TW201016374A (en) Solder joint
JP2007203373A (ja) 無鉛はんだ合金
TWI819210B (zh) 無鉛焊錫合金及焊錫接合部
JP2000015476A (ja) 無鉛はんだ
JP2018079480A (ja) 低温用のＢｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系はんだ合金、それを用いた電子部品実装基板及びその実装基板を搭載した装置
TW200927358A (en) Pb-free solder alloy
JP2011031253A (ja) 無鉛ハンダ合金
JP2012218002A (ja) 無鉛はんだ合金
Xin et al. Microstructure evolution, IMC growth, and microhardness of Cu, Ni, Ag-microalloyed Sn–5Sb/Cu solder joints under isothermal aging
JP2001058287A (ja) 無鉛ハンダ
JP2012121047A (ja) 無鉛ハンダ合金
KR20040073275A (ko) 땜납 합금 및 땜납 접합부
EP3246421A1 (en) Tin based solder alloy and package structure using same
JP5051633B2 (ja) はんだ合金
KR102221859B1 (ko) 솔더링용 저융점 고연성 무연합금 및 이의 용도
JPS6218276B2 (ja)
JP2668569B2 (ja) ロウ付け用材料
KR20170057762A (ko) 납땜용 저온계 무연합금

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090722

A621 Written request for application examination

Effective date: 20090722

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Effective date: 20110425

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20110427

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110627

A02 Decision of refusal

Effective date: 20110713

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02