JP2558045B2 - 疲労に対する抵抗が改善された共晶はんだ - Google Patents
疲労に対する抵抗が改善された共晶はんだInfo
- Publication number
- JP2558045B2 JP2558045B2 JP4290369A JP29036992A JP2558045B2 JP 2558045 B2 JP2558045 B2 JP 2558045B2 JP 4290369 A JP4290369 A JP 4290369A JP 29036992 A JP29036992 A JP 29036992A JP 2558045 B2 JP2558045 B2 JP 2558045B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- lead
- tin
- eutectic solder
- eutectic
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
晶はんだに関し、特に鉛とすずの共晶はんだの疲労に対
する抵抗の改善に関する。
合金は、様々な電子装置においてはんだ接合を行うため
に使用される。電気接続を行うのに加えて、はんだ接合
は電子装置とコネクタの間の極めて重要な機械的リンク
を供給する。
よる継続的な変化を受けやすい。はんだ接合の周囲にお
ける様々な材料の熱膨張率は異なる。結果として、温度
の継続的な変化は、はんだ接合の応力および歪みの程度
を継続的に変化させる。はんだ接合は、振動および接合
に対してはたらくその他の力によって継続的な応力を受
ける。
るいは熱的応力および歪みによる疲労に抵抗するはんだ
接合を供給することが所望されている。このような疲労
に対する抵抗の高いはんだは、極度の温度変動および機
械的拘束を受けやすい電子素子における使用に特によく
適している。さらに、耐疲労性のはんだは、長い使用期
間が要求される電子素子における使用に対して望ましい
ものである。
た鉛とすずの共晶はんだは、通常の鉛とすずの共晶はん
だよりもむしろ疲労および破壊に対する抵抗が大きい。
本発明は、カドミウム、インジウムあるいはアンチモン
のようなドーパントの約1.0重量%よりも少ない量の
付加物が鉛とすずの共晶はんだの疲労に対する抵抗を増
加させるという発見に基づいたものである。
だの疲労に対する抵抗における最適な増加がドーパント
の約0.1乃至0.8重量%の付加によって達成される
ことが発見された。さらに、疲労に対する抵抗の増加が
インジウムおよびカドミウムのようなドーパントの混合
物の添加によって達成されることが発見された。疲労に
対する抵抗の大きな増加は、鉛とすずの共晶合金に対し
て約0.2重量%のカドミウムおよび約0.2重量%の
インジウムがドープされる時に得られる。
とすずの共晶はんだが2つの金属表面を接合するために
使用される方法が明らかにされる。この方法は、電子コ
ネクタの全体をはんだづけするのに特によく適してい
る。
んでいる鉛とすずの共晶はんだからはんだ接合を形成す
ることによって鉛とすずのはんだ接合の疲労に対する抵
抗を改善する方法を提供する。
はんだは、通常の共晶はんだと同じ程度の導電率および
接続を提供するから従来の鉛とすずの共晶はんだに勝る
改善であり、同時に、はんだ接合における疲労および接
合破壊に対する抵抗を増加させる。
は、好ましい実施例の以下の説明によって十分に理解さ
れるであろう。
定のドーパントによってドープされることによってはん
だ接合の継続的な応力および歪みによって生じられる疲
労および破壊に対するはんだの抵抗が増加されるという
発見に基づく。本発明に従った鉛とすずの共晶はんだ
は、ドーパントのカドミウム、インジウム、あるいはア
ンチモンあるいはそれらの混合物を約1.0重量%より
少ない割合でドープされる通常の共晶はんだを含む。
は良く知られており、63重量%のすずおよび37重量
%の鉛を含む共晶はんだ材料が幅広く使用されている。
本発明は共晶に近い鉛とすずのはんだにも適用され、そ
れにおいてすずおよび鉛の重量%は、63/37重量%
の共晶混合物より約3%高いあるいは低い。ここで使用
されるような用語“共晶”は、特定化されない限り“共
晶に近い”場合を含むことを意味する。
量のドーパントは、ドーパントの約0.1乃至0.8重
量%である。好ましいドーパントは、カドミウムおよび
インジウムである。ドーパントははんだに個別に付加さ
れるか、あるいは結合して付加される。さらに、約0.
5重量%より少ない全ドーピング値でインジウムとカド
ミウムの両方によって鉛とすずの共晶はんだをドープす
ることは、疲労に対する抵抗をさらに増加させる。結合
したドーパントが使用される時、ドーパントは等量ある
いは異なる量で加えられる。
はんだをドープするための既知のいずれかの方法によっ
てはんだに添加される。粒状のドーパントは粒状の形態
ではんだ成分に添加され、予め混合されたはんだは液状
にするために十分な温度で加熱される。はんだおよびド
ーパントは、はんだ中にドーパントの均一的な分布を保
証するために十分な時間、液状で保持される。随意に、
粒状のドーパントおよび共晶の鉛とすずのはんだは、ド
ーパントを合金になるように溶融される。ドープされた
はんだは直ちに使用されるか、あるいは将来使用するた
めに固化され蓄積される。はんだにドープするためのそ
の他の方法は、ドーパントがはんだ混合物に均等に分布
するように供給されることが可能である。
んだは、通常の鉛とすずのはんだと同じ方法で使用され
る。ドープされたはんだは、ワイヤ、ピンおよびその他
の電気相互接続に適当である。ドープされたはんだは、
継続的な熱および機械的応力および歪みを受けやすい接
合における使用に好適である。しかしながら、本発明に
従ったドープされたはんだは、強力な固体の疲労に対す
る抵抗の高いはんだ接合が要求される場合に従来の鉛と
すずのはんだを置換するために使用される。
2.0重量%のすずおよび37.0重量%の鉛を含んで
いる鉛とすずの共晶はんだの形成および試験を記載す
る。ドーピングははんだ混合物に1.0重量%のカドミ
ウム値を供給するために適当な量の鉛およびすずの粒と
十分な量のカドミウム固体を乾燥状態で混合することに
よって実行された。カドミウムは、ドーパントの均一な
分布を保証するために制御されたアルゴン雰囲気中で3
0分以上の期間約250℃で溶融する共晶はんだにおい
て堅密に合金された。このカドミウムドープ共晶はんだ
は、ドープされない共晶はんだと等しいはんだ特性を示
した。ドッグボーン型の張力試料が形成され、室温でマ
サチューセッツ州のカントンのインストンから得られた
試験機械を使用して機械的に試験された。カドミウムド
ープされた試料は機械に負荷された。0.001ヘルツ
(Hz)の周期的なのこぎり状波形の応力は、室温で鉛
とすずのはんだの一般的な張力の約110%のピーク張
力応力を供給された。カドミウムドープされたドッグボ
ーンの試料は、破損するまでに35周期を経験した。同
一のドッグボーン型の試料は、ドープされない鉛とすず
の共晶はんだから作られた。ドープされない共晶はんだ
は、同じねじり疲労状態にさらされた時に破損まで2つ
の周期に過ぎなかった。
おいて合金を作り、その表面が酸化を防ぐためにロジン
状の穏やかに活性化された(RMA)はんだフラックス
層によって十分に覆われることを除いて例1に記載され
たのと同じ方法によって0.8重量%のカドミウムによ
ってドープされた。合金は、流動する窒素雰囲気におい
て約8時間約250℃で行われた。0.8重量%のカド
ミウムドーパントの添加は、共晶はんだのはんだ性質を
変えなかった。ねじり試験の試料は、はんだによって接
合された円筒型の銅のロッドから処理された。これらの
試料は、室温でインストロン試験機械とはんだ接合部の
ねじり(剪断)疲労を受けやすい。繰返し周波数は0.
01Hzであり、はんだに適応される周期ごとの可撓性
応力の範囲は約10%であった。0.8%のカドミウム
ドープされた共晶はんだの疲労に対する周期の平均は3
4であった。市販の鉛とすずの共晶はんだの同一のねじ
り試験試料の疲労に対する周期の平均は18であった。
4重量%のカドミウムによってドープされた。ねじり試
験の試料は、例2と同じ方法により準備され、試験が行
われる。試料は平均32の周期後、故障した。
がって0.2重量%のカドミウムによってドープされ
た。ねじり試験の試料は、例2と同じ状況で準備され、
試験が行われた。試料の疲労に対する平均故障周期は3
4であった。
料は、1%のインジウムがカドミウムに置換されたこと
を除いて例1と同じ方法で作られた。疲労に対する周期
を設定するための張力試験状況は、例1と同じであっ
た。インジウムドープされたサンプルは、破壊まで5周
期であった。
料は、アンチモンが1%のドーパントとして使用された
ことを除いて例1および5と同じ方法で準備され、試験
された。アンチモンドープされた共晶はんだの疲労故障
は4周期であっった。
で0.1重量%のカドミウムおよび0.1重量%のすず
のインジウムによってドープされた。例2で述べられた
のと同じ疲労試験方法が使用された。この結合されたカ
ドミウム−インジウムドープされた共晶はんだの疲労破
壊に対する周期の平均は53であった。
方法で0.2重量%のカドミウムおよび0.2重量%の
インジウムによってドープされた。例2で述べられたの
と同じねじり疲労試験方法が使用された。結合されたカ
ドミウム−インジウムドープされた共晶はんだの疲労破
壊に対する周期の平均は120であった。
0.4重量%のインジウムをドープした場合の疲労破壊
に対する周期の平均についても、上記0.2重量%のカ
ドミウムおよび0.2重量%のインジウムによってドー
プされた場合とほぼ同等の平均値が得られている。上記
の例から明らかにされるように、本発明による鉛とすず
の共晶はんだのドーピングは、疲労破壊に対するはんだ
の抵抗を実質的に増加する。さらに、0.8重量%の割
合より少ない全ドーパント値を供給するためのカドミウ
ムとインジウムの結合は、単一のドーパントが使用され
るときには得られない破壊抵抗の増加を示している。
その内容は単なる例示であり、その他の変化、適用およ
び変更が本発明の技術的範囲内で行われることに当業者
は注意すべきである。したがって、本発明はここに説明
されるような特定の実施例に限定されるものではなく、
特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
Claims (5)
- 【請求項1】 金属表面のはんだ接合に使用されるはん
だであって、 (a)鉛とすずから成る共晶はんだと、 (b)カドミウムおよびインジウムの混合物からなる
0.1〜0.8重量%のドーパントとから成り、 前記ドーパントを有する前記はんだは疲労に対する抵抗
が改善されたことを特徴とする鉛−すず共晶はんだ。 - 【請求項2】 前記鉛とすずの共晶はんだが、0.2重
量%のカドミウムと0.2重量%のインジウムを含んで
いる請求項1記載の鉛−すず共晶はんだ。 - 【請求項3】 前記鉛とすずの共晶はんだが60〜66
重量%のすずと、34〜40重量%の鉛を含んでいる請
求項1記載の鉛−すず共晶はんだ。 - 【請求項4】 鉛−すず共晶はんだを使用して2つの金
属表面をはんだ接合する方法において、 カドミウムおよびインジウムの混合物からなる0.1〜
0.8重量%のドーパントを、鉛とすずの共晶はんだに
ドープすることを特徴とする鉛−すず共晶はんだによる
接合方法。 - 【請求項5】 (a)鉛とすずの共晶はんだと、 (b)カドミウムおよびインジウムの混合物から成る
0.1〜0.8重量%のドーパントとから成る鉛−すず
共晶はんだによりはんだ接合の形成をすることにより鉛
とすずのはんだ接合の疲労に対する抵抗を増加させる方
法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US78330091A | 1991-10-28 | 1991-10-28 | |
US783300 | 1991-10-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05237687A JPH05237687A (ja) | 1993-09-17 |
JP2558045B2 true JP2558045B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=25128799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4290369A Expired - Lifetime JP2558045B2 (ja) | 1991-10-28 | 1992-10-28 | 疲労に対する抵抗が改善された共晶はんだ |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5308578A (ja) |
EP (1) | EP0539725B1 (ja) |
JP (1) | JP2558045B2 (ja) |
KR (1) | KR960007000B1 (ja) |
CA (1) | CA2078538C (ja) |
DE (1) | DE69217532T2 (ja) |
DK (1) | DK0539725T3 (ja) |
MX (1) | MX9206174A (ja) |
MY (1) | MY108000A (ja) |
TW (1) | TW205014B (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5340411A (en) * | 1993-10-12 | 1994-08-23 | Hughes Aircraft Company | Surface treatment method for fatigue-resistant solder |
JPH07246493A (ja) * | 1994-03-09 | 1995-09-26 | Nippon Superia Shiya:Kk | はんだ合金 |
US6184475B1 (en) | 1994-09-29 | 2001-02-06 | Fujitsu Limited | Lead-free solder composition with Bi, In and Sn |
JPH0997791A (ja) * | 1995-09-27 | 1997-04-08 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | バンプ構造、バンプの形成方法、実装接続体 |
CN1069566C (zh) * | 1997-04-29 | 2001-08-15 | 北京有色金属研究总院 | 低温铝焊料及其制造方法 |
US6025649A (en) | 1997-07-22 | 2000-02-15 | International Business Machines Corporation | Pb-In-Sn tall C-4 for fatigue enhancement |
EP1039527A3 (en) * | 1999-03-24 | 2002-03-06 | Shinko Electric Industries Co. Ltd. | Semiconductor device mounting structure |
US6319617B1 (en) | 1999-12-17 | 2001-11-20 | Agere Systems Gaurdian Corp. | Oxide-bondable solder |
US6642078B2 (en) | 2000-08-28 | 2003-11-04 | Transpo Electronics, Inc. | Method for manufacturing diode subassemblies used in rectifier assemblies of engine driven generators |
JP2002153990A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-05-28 | Senju Metal Ind Co Ltd | はんだボール用合金 |
US6869007B2 (en) * | 2001-01-26 | 2005-03-22 | Lucent Technologies Inc. | Oxidation-resistant reactive solders and brazes |
US20040129764A1 (en) * | 2003-01-07 | 2004-07-08 | Dong Chun Christine | Reducing surface tension and oxidation potential of tin-based solders |
US7111771B2 (en) * | 2003-03-31 | 2006-09-26 | Intel Corporation | Solders with surfactant-refined grain sizes, solder bumps made thereof, and methods of making same |
US8653356B2 (en) * | 2007-03-26 | 2014-02-18 | The Boeing Company | Thermoelectric devices and methods of manufacture |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1087561A (en) * | 1911-07-01 | 1914-02-17 | Lewis B Tebbetts | Printing-plate. |
US1568224A (en) * | 1924-02-01 | 1926-01-05 | Karafiat Josef | Bearing metal |
US1669580A (en) * | 1924-10-11 | 1928-05-15 | Speichert Max | Process for extracting tin mixture from lead and tin alloys |
US3607252A (en) * | 1969-06-02 | 1971-09-21 | Sperry Rand Corp | Solder alloy composition |
JPS5221980B2 (ja) * | 1972-02-19 | 1977-06-14 | ||
US3945556A (en) * | 1975-02-25 | 1976-03-23 | Alpha Metals, Inc. | Functional alloy for use in automated soldering processes |
JPS60203394A (ja) * | 1984-03-29 | 1985-10-14 | Taruchin Kk | 耐食性はんだ合金 |
DE3425290A1 (de) * | 1984-07-10 | 1986-01-16 | Atlas Fahrzeugtechnik GmbH, 5980 Werdohl | Piezokeramische ventilplatte und verfahren zu deren herstellung |
JPS61165293A (ja) * | 1985-01-18 | 1986-07-25 | Toshiba Corp | はんだ材 |
GB8628916D0 (en) * | 1986-12-03 | 1987-01-07 | Multicore Solders Ltd | Solder composition |
DE3730764C1 (de) * | 1987-09-12 | 1988-07-14 | Demetron | Verwendung von Legierungen aus Zinn und/oder Blei als Weichlote zum Aufbringen von Halbleitern auf metallische Traeger |
JP2543941B2 (ja) * | 1988-03-17 | 1996-10-16 | 大豊工業株式会社 | はんだ材 |
JP2543985B2 (ja) * | 1989-06-28 | 1996-10-16 | トヨタ自動車株式会社 | はんだ材 |
JP2812367B2 (ja) * | 1989-09-14 | 1998-10-22 | トヨタ自動車株式会社 | はんだ付部品にて接合部を構成するはんだ |
US4937045A (en) * | 1990-01-25 | 1990-06-26 | M. C. Canfield Sons | High-speed solder compositions |
-
1992
- 1992-09-17 CA CA002078538A patent/CA2078538C/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-09-18 MY MYPI92001669A patent/MY108000A/en unknown
- 1992-09-23 DK DK92116286.3T patent/DK0539725T3/da active
- 1992-09-23 DE DE69217532T patent/DE69217532T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-23 EP EP92116286A patent/EP0539725B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-10-07 TW TW081107988A patent/TW205014B/zh not_active IP Right Cessation
- 1992-10-27 KR KR1019920019834A patent/KR960007000B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1992-10-27 MX MX9206174A patent/MX9206174A/es not_active IP Right Cessation
- 1992-10-28 JP JP4290369A patent/JP2558045B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-02-10 US US08/015,875 patent/US5308578A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2078538A1 (en) | 1993-04-29 |
EP0539725A1 (en) | 1993-05-05 |
DE69217532D1 (de) | 1997-03-27 |
KR960007000B1 (ko) | 1996-05-27 |
TW205014B (ja) | 1993-05-01 |
MX9206174A (es) | 1993-07-01 |
DE69217532T2 (de) | 1997-10-02 |
KR930007563A (ko) | 1993-05-20 |
CA2078538C (en) | 1998-10-06 |
US5308578A (en) | 1994-05-03 |
JPH05237687A (ja) | 1993-09-17 |
MY108000A (en) | 1996-07-15 |
DK0539725T3 (ja) | 1997-03-17 |
EP0539725B1 (en) | 1997-02-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2558045B2 (ja) | 疲労に対する抵抗が改善された共晶はんだ | |
TWI226854B (en) | Lead-free tin-silver-copper alloy solder composition | |
US5435857A (en) | Soldering composition | |
JP3296289B2 (ja) | はんだ合金 | |
JP3957302B2 (ja) | 金具が接合されたガラス物品、およびこれを用いた接合構造 | |
US5429292A (en) | Tin bismuth solder paste, and method using paste to form connection having improved high temperature properties | |
US6156132A (en) | Solder alloys | |
JP3533017B2 (ja) | 半田付け接合用の鉛なし合金 | |
WO2010122764A1 (ja) | はんだ材料および電子部品接合体 | |
JP3347512B2 (ja) | 低温接合用はんだ合金、これを用いた電子機器およびその製造方法 | |
JP3353640B2 (ja) | はんだ合金 | |
EP1073539A1 (en) | Lead-free solder alloy powder paste use in pcb production | |
JPH1158066A (ja) | はんだ合金 | |
KR20040063990A (ko) | 납을 포함하지 않는 연납 | |
JPH10193169A (ja) | 無鉛はんだ合金 | |
JP3776361B2 (ja) | 鉛フリーはんだ及びはんだ継手 | |
JP2000079494A (ja) | はんだ合金 | |
JP3353686B2 (ja) | はんだ合金 | |
JPH01237095A (ja) | はんだ材 | |
JP2008221330A (ja) | はんだ合金 | |
JP3815865B2 (ja) | 鉛フリーはんだ合金 | |
JP3597607B2 (ja) | はんだ合金及びペ−スト状はんだ | |
JP2002321084A (ja) | 電子部品接合用はんだ合金 | |
JP2910527B2 (ja) | 高温はんだ | |
JP3254857B2 (ja) | はんだ合金 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080905 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080905 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090905 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090905 Year of fee payment: 13 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100905 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100905 Year of fee payment: 14 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110905 Year of fee payment: 15 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120905 Year of fee payment: 16 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130905 Year of fee payment: 17 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130905 Year of fee payment: 17 |