JP2805595B2 - 鉛無含有半田合金 - Google Patents

鉛無含有半田合金

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JP2805595B2 JP7056691A JP5669195A JP2805595B2 JP 2805595 B2 JP2805595 B2 JP 2805595B2 JP 7056691 A JP7056691 A JP 7056691A JP 5669195 A JP5669195 A JP 5669195A JP 2805595 B2 JP2805595 B2 JP 2805595B2
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    • 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
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    • B23K35/262—Sn as the principal constituent
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は従来の鉛−錫からなる半
田合金並みの機械的特性を有する鉛無含有の半田合金に
関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】従来、半田合金として
は、Ｐｂ−Ｓｎの共晶組成付近の合金が代表的なものと
して周知である。あるいはまた、Ｐｂ−Ｓｎの共晶半田
よりも強度を高めたＺｎ−Ｃｄからなる合金等も知られ
ている。しかしながら、前者の半田は鉛の有害性が問題
となっており、また後者の半田はカドミウム蒸気の作業
者への悪影響等が問題となっており、近年の環境問題を
解消し得ないものであった。
【０００３】そこで、半田合金として有害なＰｂあるい
はＣｄ等を含まない亜鉛、錫系半田合金が提案されてい
る。例えば３．５Ａｇ−Ｓｎ半田合金があるが、この半
田合金は伸びはあるものの、引張強度が低いという問題
点を有するものであった。このように従来の半田合金で
はＰｂ−Ｓｎ半田合金並みの機械的特性が出ず、有害な
ＰｂあるいはＣｄ等を含まずに機械的特性、特に引張強
度及び伸び値が共に実際の半田作業に際して十分満足し
得る程度に高い半田合金が望まれている現状に有る。
【０００４】本発明は、上記現状に鑑み、有害な鉛等を
含まず、しかも引張強度、伸びが共にＰｂ−Ｓｎ半田合
金並みに優れた半田合金を提供することを目的とする。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明の半田合金は、
Ａｇ：１〜４重量％を含有し、Ｂｉ、Ｉｎを下記判別式
（１）のＡの値が５．００以上、判別式（２）のＢの値
が６．９０以下となる量で含有し、残部ＳｎであるＡｇ
−Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系の四元合金からなる鉛無含有半田
合金： Ａ＝〔Ａｇｗｔ％〕＋１．２３〔Ｂｉｗｔ％〕＋０．５２〔Ｉｎｗｔ％〕… （１） Ｂ＝〔Ａｇｗｔ％〕＋１．１９〔Ｂｉｗｔ％〕＋０．５０〔Ｉｎｗｔ％〕… （２） により前記課題を解決したものである。
【０００６】本発明では、Ｓｎをベースとし、Ａｇ，Ｉ
ｎ、Ｂｉの添加含有量を上記のように特定し、また判別
式（１），（２）のＡ，Ｂの値がそれぞれ５．００以
上、及び６．９０以下となるような量で添加含有せしめ
たため、引張強度が４．０ｋｇｆ／ｍｍ２以上、伸びが
３０％以上となり、従来のＰｂ−Ｓｎ半田合金並みに優
れた特性が得られる。
【０００７】本発明おいて、銀は少量含有されることに
より、耐熱性を向上させる効果が有り、さらには溶融点
が下がり、強度、半田の広がり性が増し、光沢が良くな
る。そのためには１ｗｔ％以上の含有が適当であり、一
方銀は高価であることからその上限は４ｗｔ％とする。
その他の添加元素であるＢｉ，Ｉｎは上記Ａｇ含有量の
もとにおいて、本発明で目的とするＰｂ−Ｓｎ半田合金
並みの優れた特性である引張強度が４．０ｋｇｆ／ｍｍ
２以上、伸びが３０％以上を満足するためには、１〜４
ｗｔ％の銀含有量範囲内のうち１ｗｔ％、２ｗｔ％、３
ｗｔ％、４ｗｔ％におけるＢｉ及びＩｎの含有量が図１
〜図４の斜線内に入るように調整する。これら図１〜図
４の関係を判別式（１）及び（２）のように表わした場
合、式（１）のＡの値が５．００以上、式（２）のＢの
値が６．９０以下として示すことができる。すなわち、
判別式（１）のＡの値が５．００未満では４．０ｋｇｆ
／ｍｍ２以上の引張強度がでず、また判別式（２）のＢ
の値が６．９０を越えると３０％以上の伸びが得られな
い。これら判別式（１）は図３の下方境界領域を示す直
線そして判別式（２）は図３の上方境界領域を示す直線
を式で表したものである。
【０００８】本発明において、Ｓｎベースの半田合金に
おいてＩｎを所定量含有させ、あるいはさらにＢｉを所
定量添加する。すなわち本発明合金は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂ
ｉ−Ｉｎ系の四元合金からなる。以下には本発明に係る
四元合金における具体的な添加元素量につき説明する。
【０００９】Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系の四元合金にお
いて、判別式（１）及び（２）を解くと、Ｂｉ含有量は
０＜Ｂｉ＜５．０、Ｉｎ含有量は０＜Ｉｎ＜１２とな
る。
【００１０】以下に実施例を示す。
【００１１】
【実施例】Ｓｎ，Ａｇ，Ｂｉ，Ｉｎ，Ｐｂを表１の組成
表に示した組成となるように総重量で１０ｋｇひょう量
し、黒鉛ルツボを使用して大気中で電気炉にて溶解し
た。溶解温度は３００℃とし、完全に各金属が溶解した
後、重力偏析をなくすために、十分に撹拌し、１５０×
６０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの内寸法、鋳型厚み１０ｍｍ
の金型に鋳造した。得られた鋳物の下部より、ＪＩＳ４
号試験片を機械加工により採取し、ＪＩＳ Ｚ２２４１
に準じた試験方法により、引張強度及び伸び値を測定し
た。それらの結果を表１に示す。なお、比較のため、Ｐ
ｂ−Ｓｎ共晶半田合金と３．５Ａｇ−Ｓｎ半田合金の特
性も併せて表１に示した。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１より、本発明組成範囲の半田合金はそ
れらの機械的強度が４．０ｋｇｆ／ｍｍ２以上、伸び値
が３０％以上の値が得られ、初期の課題を達成し得るも
のであった。
【００１４】
【発明の効果】以上のような本発明によれば、環境汚染
を惹起する鉛あるいはカドミウム等を含有せずして従来
のＰｂ−Ｓｎ半田合金並みの機械的特性、すなわち引張
強度及び伸び値を得ることができる半田合金が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半田合金におけるＡｇ：１ｗｔ％
のとき（残部Ｓｎ）のＩｎ及びＢｉの添加量の関係図で
ある。
【図２】本発明に係る半田合金におけるＡｇ：２ｗｔ％
のとき（残部Ｓｎ）のＩｎ及びＢｉの添加量の関係図で
ある。
【図３】本発明に係る半田合金におけるＡｇ：３ｗｔ％
のとき（残部Ｓｎ）のＩｎ及びＢｉの添加量の関係図で
ある。
【図４】本発明に係る半田合金におけるＡｇ：４ｗｔ％
のとき（残部Ｓｎ）のＩｎ及びＢｉの添加量の関係図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−88681（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−88680（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−228685（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−29198（ＪＰ，Ｂ２) 欧州特許出願公開629466（ＥＰ，Ａ) 欧州特許出願公開499452（ＥＰ，Ａ) 欧州特許出願公開568952（ＥＰ，Ａ) 英国特許出願公開131299（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 35/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ａｇ：１〜４重量％を含有し、Ｂｉ、Ｉ
    ｎを下記判別式（１）のＡの値が５．００以上、判別式
    （２）のＢの値が６．９０以下となる量で含有し、残部
    ＳｎであるＡｇ−Ｂｉ−Ｉｎ−Ｓｎ系の四元合金からな
    る鉛無含有半田合金。 Ａ＝〔Ａｇｗｔ％〕＋１．２３〔Ｂｉｗｔ％〕＋０．５２〔Ｉｎｗｔ％〕… （１） Ｂ＝〔Ａｇｗｔ％〕＋１．１９〔Ｂｉｗｔ％〕＋０．５０〔Ｉｎｗｔ％〕… （２）
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