JP3600899B2

JP3600899B2 - 耐酸化特性を有する無鉛はんだ

Info

Publication number: JP3600899B2
Application number: JP06758497A
Authority: JP
Inventors: 昇和出; 大吾杉山; 辰雄阿久沢
Original assignee: Topy Industries Ltd
Current assignee: Topy Industries Ltd
Priority date: 1996-11-05
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2017-03-21
Also published as: JPH10180481A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、はんだの溶融時における酸化物の発生を抑制する耐酸化特性を有するＳｎ基無鉛はんだに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子工業では、Ｓｎ系はんだ、特にＳｎ−Ｐｂ系はんだが最も多く使用され、使用に際しては、殆どの場合溶融状態としている。
しかして、この際に溶融されたはんだは、空気中若しくは溶融はんだ中に含まれる酸素と反応して多量の酸化物が生成する。
【０００３】
特に電子機器組み立ての際、プリント基板のはんだ付けに利用される噴流型はんだ槽においては、撹拌により多量の空気と接触することになるので、この傾向が著しく、その結果酸化物の生成によるはんだの損失のみならず、生成した酸化物が製品はんだに巻き込まれることによるはんだ付け不良の発生原因となっている。
【０００４】
このような問題を解決するため、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだに、酸化防止の目的で種々の元素を添加することが提案されている。
【０００５】
一方、電子工業では、現在迄は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだが多く使用されていたが、環境対策として、近い将来無鉛はんだの使用が義務付けられるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、無鉛はんだの耐酸化特性を改善することは、全く行われていないし、知られてもいない。
この発明は、このような点に着目してなされたものであり、酸化防止効果を著しく高めたＳｎ基無鉛はんだを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者等は、一連の基礎的研究の結果、Ｓｎ基無鉛はんだに、ＧｅとＴｅとを複合添加することによって、Ｓｎ基無鉛はんだの酸化防止効果が著しく高められることを見いだし、本発明に到達した。
【０００８】
即ち本発明は、Ｓｎ基無鉛はんだに、ＧｅとＴｅとを複合添加することを特徴とする。しかして従来、ＧｅとＴｅとを、酸化防止の目的で、はんだに複合添加することは全く知られていない。
Ｇｅ及びＴｅの添加量は、請求項２に記載のように、それぞれ０．０１〜０．１重量％とするのが好ましい。
【０００９】
はんだが酸化されて生成する酸化物は、ドロスを少量含む酸化物が主体で、灰色、黒灰色等の外観を呈し、粒状、粉状で比較的さらさらしている。この酸化物は除去が容易であり、少量ならはんだ付け性を害さない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
本発明に使用するＳｎ基無鉛はんだとしては、Ｓｎはんだ（Ｓｎ単独のはんだ）、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ及びＳｎ−Ａｕ系はんだが挙げられ、特にＳｎはんだ及びＳｎ−Ａｇ系はんだが好ましい。
【００１１】
本発明は、ＧｅとＴｅとを複合添加することを特徴とするものであり、このようにすることによって、Ｓｎ基無鉛はんだの耐酸化特性が著しく高められると共に、酸化防止時間の持続性が改善される。
ＧｅとＴｅとは、特にＳｎ基無鉛はんだの酸化防止効果を著しく高めるものであり、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだに添加した場合と比べて、特に効果的な酸化防止効果が得られることが、実験により確認されている。
【００１２】
Ｇｅの添加量は、０．０１〜０．１重量％とするのが好ましく、この下限を下回ると、本発明の耐酸化特性効果が十分発揮されないし、この上限を上回ると、Ｇｅが高価なことから経済性の点で問題がある。
【００１３】
Ｔｅは、酸化防止時間の持続性を改善するために添加するものであり、添加量は、０．０１〜０．１重量％とするのが良い。この下限を下回ると、添加の効果が十分発揮されないし、この上限を上回っても効果上あまり差がないので経済的でない
【００１４】
本発明は、Ｇｅ及びＴｅに加えて、Ｇａ、Ａｇ、Ｓ及びＳｂ等の他の酸化物発生抑制効果を有する元素を添加しても差し支えない。
【００１５】
【実施例】
次に、実施例、比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこの実施例に限定されない。
実施例１〜５及び比較例１
次表１に記載の酸化試験試料（はんだ）に、Ｇｅ０．０５重量％とＴｅ０．０５重量％とを添加した本発明のはんだと、比較例のはんだについて、酸化試験を行った。
【００１６】
【表１】

【００１７】
酸化試験は、図１に示す装置を使用し、はんだ浴に表１に記載の合金組成のはんだを２Ｋｇ投入し、はんだ浴温度を２６０℃としてはんだを溶解し、撹拌速度６０ｒｐｍで連続的にはんだ浴の表面を撹拌して、３０分毎に発生する酸化物量をすくいだして秤量する操作を３回（１．５時間）繰り返えし、ついでＧｅ０．０５重量％とＴｅ０．０５重量％とを添加し、同様に３０分毎に３回（１．５時間）すくいだして秤量することにより行った。結果を、３０分当たりの平均酸化物重量（ｇ／３０分）と共に次表２に示す。尚、表２中、ＭＡは、ＧｅとＴｅとを添加しない場合のト−タルの平均酸化物重量（ｇ／３０分）であり、ＭＢは、ＧｅとＴｅとを添加した場合のト−タルの平均酸化物重量（ｇ／３０分）である。
【００１８】
【表２】

【００１９】
ＧｅとＴｅを無添加の場合は、はんだ浴は、黄土色の酸化色を呈したが、ＧｅとＴｅとを複合添加すると、はんだ浴は、灰色に変色すると共に、酸化物の発生量が半減した。
【００２０】
表２の結果から明らかなように、本発明の無鉛はんだのほうが、比較例のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだの場合よりも、ＧｅとＴｅとの複合添加の酸化防止効果が大きい。
また、ＧｅとＴｅとを添加後、３０分後の酸化物量と、１．５時間後の酸化物量とは、あまり変わらないか減少していることから、酸化防止の持続時間が高められていることがわかる。
【００２１】
実施例６
純Ｓｎ（９９．９％）の酸化試験試料（はんだ）に、Ｇｅ０．０５重量％とＴｅ０．０５重量％とを添加した本発明のはんだと、比較例のはんだについて、酸化試験を行った。
【００２２】
酸化試験は、図１に示す装置を使用し、はんだ浴に上記はんだを２Ｋｇ投入し、はんだ浴温度を２６０±５℃としてはんだを溶解し、Ｇｅ０．０５重量％とＴｅ０．０５重量％とを添加し、撹拌速度６０ｒｐｍで連続的にはんだ浴の表面を撹拌して、次表３に記載の時間毎に発生する酸化物量をすくいだして秤量することにより行った。尚、秤量測定毎に、酸化物重量相当量の純Ｓｎを追加添加した。結果を、次表３に示す。比較のため、ＧｅまたはＴｅを単独添加した場合と、いずれも添加しない場合について、同様に酸化試験を行い、結果を次表３に併記した。
【００２３】
【表３】

【００２４】
上記結果から明らかなように、Ｔｅ単独では、無添加の場合と殆ど変わらず添加の効果はないが、ＴｅをＧｅと複合添加すると、Ｇｅ単独と比べて酸化防止の持続時間が著しく向上する。
この原因を究明したところ、ＴｅはＧｅの濃度減少を押える効果があることが、元素分析の結果から確認された。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、ＧｅとＴｅとを複合添加することによって、Ｓｎ基無鉛はんだの酸化防止効果と酸化防止の持続時間が著しく高められるので、長時間プリント基板等のはんだ付けに使用しても、酸化物の生成を効果的に防止することができるから、はんだ付け不良の発生を回避することができ、結果として、はんだ付け作業の作業効率を高めることができると共に、無鉛はんだであるので、環境汚染対策の要請にも合致するものである。
【００２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の酸化試験に使用した装置の概略図である。
【図２】表３の結果を示すグラフである。

Claims

Ｓｎ基無鉛はんだに、ＧｅとＴｅとを複合添加することを特徴とする耐酸化特性を有する無鉛はんだ。
前記ＧｅとＴｅとを、それぞれ０．０１〜０．１重量％添加する請求項１に記載のはんだ。
前記Ｓｎ基無鉛はんだが、Ｓｎはんだ若しくはＳｎ−Ａｇ系はんだである請求項１または２に記載のはんだ。