JP3299091B2 - 鉛フリーはんだ合金 - Google Patents

鉛フリーはんだ合金

Info

Publication number
JP3299091B2
JP3299091B2 JP27503095A JP27503095A JP3299091B2 JP 3299091 B2 JP3299091 B2 JP 3299091B2 JP 27503095 A JP27503095 A JP 27503095A JP 27503095 A JP27503095 A JP 27503095A JP 3299091 B2 JP3299091 B2 JP 3299091B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
solder alloy
alloy
soldering
temperature
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 - Fee Related
Application number
JP27503095A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0994688A (ja
Inventor
敏一 村田
博司 野口
貞雄 岸田
稔孫 田口
省三 浅野
良 大石
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.)
Panasonic Corp
Senju Metal Industry Co Ltd
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Senju Metal Industry Co Ltd
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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
Priority to JP27503095A priority Critical patent/JP3299091B2/ja
Application filed by Panasonic Corp, Senju Metal Industry Co Ltd, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to CN96197287A priority patent/CN1087994C/zh
Priority to EP96931990A priority patent/EP0855242B1/en
Priority to PCT/JP1996/002774 priority patent/WO1997012719A1/ja
Priority to DE69632866T priority patent/DE69632866T2/de
Priority to MYPI96004016A priority patent/MY114565A/en
Publication of JPH0994688A publication Critical patent/JPH0994688A/ja
Priority to US09/050,078 priority patent/US6241942B1/en
Priority to US09/828,164 priority patent/US6488888B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3299091B2 publication Critical patent/JP3299091B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉛を全く含有せず、し
かも電子部品のはんだ付けに適したはんだ合金に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電子機器のはんだ付けに用いられるはん
だ合金としては、Sn−Pb合金が一般的であり、古来
より長い間使用されてきていた。Sn−Pb合金は、共
晶組成(63Sn−Pb)の融点が183℃という低い
ものであり、そのはんだ付け温度は230〜240℃と
いう熱に弱い電子部品に対しては熱損傷を与えることが
ない温度である。しかもSn−Pb合金は、はんだ付け
性が極めて良好であるとともに、適当な柔軟性を有して
いるため、はんだ付け後、はんだ付け部に衝撃が加えら
れても、それを緩和して剥離させにくくし、さらに鏝付
け用に適した線状加工もしやすいという優れた特長を有
している。
【0003】一般に、テレビ、ビデオ、ラジオ、テープ
レコーダー、コンピューター、複写機のような電子機器
は、故障したり、古くなって使い勝手が悪くなったりし
た場合は、廃棄処分される。これらの電子機器は、外枠
やプリント基板がプラスチックのような合成樹脂であ
り、また導体部やフレームが金属製であるため、焼却処
分ができず、ほとんどが地中に埋められている。
【0004】ところで近年、ガソリン、重油等の石化燃
料の多用により、大気中に硫黄酸化物が大量に放出さ
れ、その結果、地上に降る雨は酸性雨となっている。酸
性雨は地中に埋められた電子機器のはんだを溶出させて
地下に染み込み、地下水を汚染するようになる。このよ
うに鉛を含んだ地下水を長年月飲用していると、人体に
鉛分が蓄積され、鉛毒を起こす虞が出てくる。このよう
な機運から、電子機器業界では鉛を含まないはんだ、所
謂「鉛フリーはんだ合金」の出現が望まれてきている。
【0005】従来より鉛フリーはんだ合金としてSn主
成分のSn−AgやSn−Sb合金はあった。Sn−A
g合金は、最も融点の低い組成がSn−3.5Agの共
晶組成で、融点が221℃である。この組成のはんだ合
金のはんだ付け温度は260〜280℃というかなり高
い温度であり、この温度ではんだ付けを行うと熱に弱い
電子部品は熱損傷を受けて機能劣化や破壊等を起こして
しまうものである。またSn−Sb合金は、最も融点の
低い組成がSn−5Sbであるが、この組成の溶融温度
は、固相線温度が235℃、液相線温度が240℃とい
う高い温度であるため、はんだ付け温度は、さらに高い
280〜300℃となり、やはり熱に弱い電子部品を熱
損傷させてしまうものである。
【0006】このようにSn−Ag合金やSn−Sb合
金は溶融温度が高いため、これらの合金の溶融温度を下
げる手段を講じたはんだ合金が多数提案されている。
(参照:特開平6−15476号公報、同6−3441
80号公報、同7−1178号公報、同7−40079
号公報、同7−51883号公報)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の合金は融点を下げるために、BiやInを多量に添加
してあり、その結果、新たに別の問題が生じていた。つ
まりBiを多量に添加すると、溶融温度は下がるもの
の、はんだ合金が非常に硬く、しかも脆くなってしま
い、はんだ合金を線状に塑性加工できなくなったり、は
んだ付け後、はんだ付け部に少しの衝撃が加わっただけ
で簡単に剥離してしまったりするものであった。またI
nも融点を下げるのに効果はあるが、Inの価格が非常
に高いため、はんだ合金には大量に添加できない。
【0008】
【課題を解決するための手段】Sn主成分でSn−Pb
合金の共晶に近い溶融温度を有する合金では、Sn−Z
n合金の共晶組成Sn−9Znが199℃という他のS
n主成分のはんだ合金に比べて比較的低い溶融温度であ
るが、このはんだ合金は機械的強度、特に引張り強度が
あまり強くない。このはんだ合金の引張り強度を改善す
れば、電子機器のはんだ付けに充分使用可能となる。本
発明者らは、このはんだ合金の引張り強さの改善にNi
がきわめて有効であることを見いだし本発明を完成させ
た。
【0009】本発明は、Zn7〜10重量%、Ni0.
01〜1重量%、残部Snからなることを特徴とする鉛
フリーはんだ合金であり、またZn7〜10重量%、N
i0.01〜1重量%並びにAg0.1〜3.5重量%
および/またはCu0.1〜3重量%、残部Snからな
ることを特徴とする鉛フリーはんだ合金であり、さらに
これらの合金にBi0.2〜6重量%、In0.5〜3
重量%のうちから選ばれた1種以上が添加されているこ
とを特徴とする鉛フリーはんだ合金であり、さらにまた
これらの合金にPが0.001〜1重量%添加されてい
ること特徴とする鉛フリーはんだ合金である。
【0010】
【作用】本発明では、Sn−Pb合金に代わるべく発明
したものであるため、溶融温度、即ち液相線温度と固相
線温度はSn−Pb合金の共晶温度である183℃近辺
にあるようにしてある。本発明で好ましい溶融温度範囲
は183℃±30℃である。この温度範囲であれば、は
んだ付け温度を250℃以下とすることができ、電子部
品への熱影響を少なくできる。また固相線温度が150
℃よりも下がると、はんだ付け後にはんだ合金が凝固す
るまでに時間がかかって、その間にはんだ付け部に多少
の衝撃や振動が加わった場合、はんだ付け部がひび割れ
を起こしてしまう。
【0011】はんだの接合強度は、はんだ合金自体の引
張り強度と略一致するものであるため、或る程度の引張
り強度を有していなければならない。電子機器のはんだ
付け用として必要な引張り強度は5Kgf/mm2以上であ
る。しかしながらはんだ合金は、引張り強度ばかり強く
ても脆い材料であると衝撃に弱く、はんだ付け後、はん
だ付け部に衝撃が加わわった場合、容易に剥離してしま
うことがある。またはんだ合金をはんだ鏝ではんだ付け
する場合、線状にできるもの、即ち塑性加工ができるよ
うな伸び率を有しているものでなければならない。脆さ
がなく、塑性加工が可能なはんだ合金が必要とする伸び
率は10%以上である。
【0012】
【実施例】本発明で、Znの添加量が7重量%より少な
かったり、10重量%よりも多くなったりすると本発明
が目的とする183℃±30℃の溶融温度域からはずれ
てしまう。
【0013】NiはSn−Zn系合金の凝固組織中の結
晶を微細化し、機械的特性を改善する効果がある。Sn
−Zn系へのNiの添加は0.01重量%より少ないと
機械的特性改善の効果がなく、1重量%よりも多いと液
相線温度を急激に高め、はんだ付け温度が高くなるた
め、電子部品に熱損傷を与えるようになってしまう。
【0014】Agは機械的強度を改善するとともに、S
n−Zn合金の耐食性を向上させる効果がある。Agは
0.1重量%より少ない添加では、これらの効果が現れ
ず、しかるに3.5重量%を越えて添加されると、液相
線温度が急激に上昇してしまい、はんだ付け温度が高く
なって電子部品に熱損傷を与えるようになる。
【0015】Cuは機械的強度改善に優れた効果を奏す
るものであり、また溶融はんだに浸漬してはんだ付けを
行う場合、プリント基板の銅箔を溶融はんだ中に拡散す
ることを抑制する効果もある。0.1重量%より少ない
添加では、その効果がなく、3重量%を越えるとSn・
Cuの金属間化合物が析出し、急激に液相線温度を上昇
させるとともに、はんだ付け性を阻害するようになる。
Sn−Zn−Ni系合金にAgまたはCuだけを添加し
てもよく、またAgとCuを同時に添加することもでき
る。
【0016】Sn−Zn−Ni系合金にBiやInを添
加すると、溶融温度を下げることができる。Biは0.
5重量%より少ない添加では溶融温度を下げる効果が現
れず、しかるに6重量%を越えて添加すると硬く、脆く
なり、はんだ合金を線状にするための塑性加工が困難と
なるばかりでなく、はんだ付け後にはんだ付け部が容易
に剥離するようになってしまう。
【0017】Inは0.5重量%より少ない添加では溶
融温度を下げる効果が現れない。Inは多量に添加すれ
ばするほど溶融温度を下げることができるが、非常に高
価であり、Inの多量の添加は経済的に好ましいもので
はない。またInを多量に添加すると本発明が目的とす
る溶融温度範囲の183℃±30℃を外れてしまう。従
って、Inの最大添加量は6重量%までである。Inや
Biは、はんだ合金の溶融温度を下げるために添加する
ものであるが、InやBiをそれぞれ単体で添加した
り、同時に添加したりすることもできる。
【0018】Znは非常に酸化しやすい金属であるた
め、Znを含むはんだ合金を溶融させると、優先的に酸
化され、はんだ付け時に多量にZnの酸化物が発生して
はんだ付け不良を起こすことがある。そのためZnを含
むはんだ合金にPを添加すると、Pは溶融したはんだ合
金の表面に薄い膜を形成し、はんだ合金が直接空気と触
れるのを妨げて、はんだ合金自体が酸化するのを抑制す
ることができる。Pの添加量は0.001重量%より少
ないと酸化抑制の効果が現れず、しかるに1重量%より
も多くなるとはんだ付け性を害するようになる。
【0019】ここで本発明の代表的な実施例について記
す。
【0020】○実施例1 Zn9重量%、Ni0.1重量%、残部Snからなるは
んだ合金は、溶融温度が199〜200℃であり、この
はんだ合金を自動はんだ付け装置のはんだ槽に入れ、は
んだ合金の温度を240℃にしてプリント基板のはんだ
付けを行ったところ、熱による電子部品の損傷や劣化は
なかった。はんだ合金自体の引張り強度は6.24Kgf
/mm2であり、この値は電子機器のはんだ付けに充分使
用できるものである。また伸びも68.8%であるた
め、はんだ付け後の衝撃による剥離の心配がなく、線状
の加工も容易となるものである。
【0022】○実施例2 Zn8重量%、Ni0.2重量%、Cu0.3重量%、
In3重量%、残部Snからなるはんだ合金は、溶融温
度が191〜205℃である。はんだ槽でのはんだ付け
温度は250℃であり、電子部品に対する熱影響も少な
い。また引張り強度は8.51Kgf/mm2という強い値で
ある。伸びは40.1%と少し下がるが、はんだ付け後
の衝撃による剥離や線状の加工においては何ら問題のな
い値である。
【0023】○実施例3 Zn8重量%、Ni0.1重量%、P0.01重量%、
残部Snからなるはんだ合金は、はんだ槽で溶融させた
とき、実施例1、2よりも酸化物の発生量が少なく、酸
化物回収の作業が少なくて済むものである。
【0024】実施例および比較例を表1に示す。
【0025】
【表1】
【0026】実施例におけるはんだ合金は、はんだ付け
温度を250℃以下にすることができるため電子部品へ
の熱影響がなく、また電子部品のはんだ付けに要求され
る引張り強度と伸びを有している。
【0027】比較例1、2、3は引張り強度が充分でな
く、はんだ付け後の信頼性に劣るものである。また比較
例3、4は液相線温度が高いため、はんだ付け温度も高
くせざるを得ず、電子部品に対する熱損傷が心配され
る。実施例5、6は伸びが少ないため、はんだ付け後の
衝撃による剥離と線状にする塑性加工が問題となる。
【0027】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明のはんだ合金
は、Sn主成分であるにもかかわらず、溶融温度が18
3℃±30℃という従来のSn−Pb共晶合金に近いも
のであるため、はんだ付け温度も電子部品に熱損傷を与
えるほど高くしなくても済むものであり、さらに機械的
強度に強いばかりでなく、適当な伸び率を有しているた
め、はんだ付け後に剥離を起こしにくく、しかも線状加
工も容易に行えるという従来のSn主成分の鉛フリーは
んだ合金にない優れた特長を有したものである。
フロントページの続き (72)発明者 田口 稔孫 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金 属工業株式会社内 (72)発明者 浅野 省三 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金 属工業株式会社内 (72)発明者 大石 良 東京都足立区千住橋戸町23番地 千住金 属工業株式会社内 審査官 鈴木 毅 (56)参考文献 特開 平6−344181(JP,A) 特開 昭54−128459(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/26

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Zn7〜10重量%、Ni0.01〜1
    重量%、残部Snからなることを特徴とする鉛フリーは
    んだ合金。
  2. 【請求項2】 Zn7〜10重量%、Ni0.01〜1
    重量%並びにAg0.1〜3.5重量%および/または
    Cu0.1〜3重量%、残部Snからなることを特徴と
    する鉛フリーはんだ合金。
  3. 【請求項3】 請求項1乃至2記載の合金にBi0.2
    〜6重量%、In0.5〜3重量%のうちから選ばれた
    1種以上が添加されていることを特徴とする鉛フリーは
    んだ合金。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3記載の合金にPが0.0
    01〜1重量%添加されていること特徴とする鉛フリー
    はんだ合金。
JP27503095A 1995-09-29 1995-09-29 鉛フリーはんだ合金 Expired - Fee Related JP3299091B2 (ja)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27503095A JP3299091B2 (ja) 1995-09-29 1995-09-29 鉛フリーはんだ合金
EP96931990A EP0855242B1 (en) 1995-09-29 1996-09-26 Lead-free solder
PCT/JP1996/002774 WO1997012719A1 (fr) 1995-09-29 1996-09-26 Soudure sans plomb
DE69632866T DE69632866T2 (de) 1995-09-29 1996-09-26 Bleifreies lot
CN96197287A CN1087994C (zh) 1995-09-29 1996-09-26 无铅钎料合金
MYPI96004016A MY114565A (en) 1995-09-29 1996-09-27 Lead-free solder alloys
US09/050,078 US6241942B1 (en) 1995-09-29 1998-03-30 Lead-free solder alloys
US09/828,164 US6488888B2 (en) 1995-09-29 2001-04-09 Lead-free solder alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27503095A JP3299091B2 (ja) 1995-09-29 1995-09-29 鉛フリーはんだ合金

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0994688A JPH0994688A (ja) 1997-04-08
JP3299091B2 true JP3299091B2 (ja) 2002-07-08

Family

ID=17549903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27503095A Expired - Fee Related JP3299091B2 (ja) 1995-09-29 1995-09-29 鉛フリーはんだ合金

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3299091B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009157099A1 (ja) 2008-06-23 2009-12-30 日本ジョイント株式会社 電子部品のはんだ付け装置およびはんだ付け方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3622462B2 (ja) 1997-12-16 2005-02-23 株式会社日立製作所 半導体装置
US6139979A (en) * 1999-01-28 2000-10-31 Murata Manufacturing Co., Ltd. Lead-free solder and soldered article
JP3775172B2 (ja) * 2000-05-22 2006-05-17 株式会社村田製作所 はんだ組成物およびはんだ付け物品
JP3599101B2 (ja) 2000-12-11 2004-12-08 株式会社トッパンNecサーキットソリューションズ はんだ、それを使用したプリント配線基板の表面処理方法及びそれを使用した電子部品の実装方法
JP4337326B2 (ja) 2002-10-31 2009-09-30 千住金属工業株式会社 鉛フリーはんだおよびはんだ付け物品
DE10319888A1 (de) 2003-04-25 2004-11-25 Siemens Ag Lotmaterial auf SnAgCu-Basis
JP2005026188A (ja) 2003-07-03 2005-01-27 Koa Corp 電流ヒューズ及び電流ヒューズの製造方法
JP2005324257A (ja) * 2005-07-19 2005-11-24 Murata Mfg Co Ltd はんだ付け物品
US7503958B2 (en) 2005-08-25 2009-03-17 Harima Chemicals, Inc. Method of manufacturing the SnZnNiCu solder powder and the SnZnNiCu solder powder
US8138576B2 (en) 2009-02-09 2012-03-20 Nippon Joint Co., Ltd. Production method and production apparatus of tin or solder alloy for electronic components, and solder alloy
JPWO2015155934A1 (ja) * 2014-04-07 2017-04-13 パナソニックIpマネジメント株式会社 三相電動機

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009157099A1 (ja) 2008-06-23 2009-12-30 日本ジョイント株式会社 電子部品のはんだ付け装置およびはんだ付け方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0994688A (ja) 1997-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0855242B1 (en) Lead-free solder
JP3622788B2 (ja) 鉛フリーはんだ合金
JP3363393B2 (ja) 鉛フリーはんだ合金
JP3220635B2 (ja) はんだ合金及びクリームはんだ
JP5115915B2 (ja) 鉛フリーはんだ、そのはんだ加工物、ソルダーペースト及び電子部品はんだ付け基板
JPH09326554A (ja) 電子部品接合用電極のはんだ合金及びはんだ付け方法
JP2001058286A (ja) チップ部品接合用ソルダペースト
JP3299091B2 (ja) 鉛フリーはんだ合金
US7172726B2 (en) Lead-free solder
JP4401671B2 (ja) 高温鉛フリーはんだ合金および電子部品
JP3379679B2 (ja) ソルダペースト
JP4392020B2 (ja) 鉛フリーはんだボール
JP4337326B2 (ja) 鉛フリーはんだおよびはんだ付け物品
JPH0994687A (ja) 鉛フリーはんだ合金
JP5140644B2 (ja) はんだ付け組成物および電子部品
JP2000349433A (ja) はんだ付け方法
JP2000343273A (ja) はんだ合金
JP3340021B2 (ja) 鉛フリーはんだ合金
JPH1052791A (ja) 鉛フリーはんだ合金
JP2003326386A (ja) 無鉛はんだ合金
JPH09174279A (ja) はんだ合金
JPH0819892A (ja) 鉛無含有半田合金
JP2008283017A (ja) 部品実装基板のはんだ付け方法および部品実装基板
EP1918064A1 (en) Lead-free solder
JP2002011591A (ja) はんだ付け方法

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: 20090419

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090419

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100419

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100419

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100419

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100419

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110419

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120419

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120419

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130419

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130419

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130419

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130419

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130419

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130419

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140419

Year of fee payment: 12

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees