JP3719627B2 - はんだ合金 - Google Patents
はんだ合金 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3719627B2 JP3719627B2 JP29026997A JP29026997A JP3719627B2 JP 3719627 B2 JP3719627 B2 JP 3719627B2 JP 29026997 A JP29026997 A JP 29026997A JP 29026997 A JP29026997 A JP 29026997A JP 3719627 B2 JP3719627 B2 JP 3719627B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- solder
- solder alloy
- alloy
- effect
- 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
Links
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明ははんだ付け部の目視検査が容易な耐熱疲労特性に優れたつや消しはんだ合金に関し、例えば、プリント回路基板に電子回路部品をフロ−法やリフロ−法によりはんだ付けする場合に使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】
プリント回路基板に半導体素子等の電子回路部品を実装する場合、フロ−法またはリフロ−法が使用されている。
【0003】
フロ−法においては、プリント回路基板のスルホ−ルにディスクリ−ト部品のリ−ドを挿入し、この挿入箇所に溶融はんだを浸漬法や噴流法等により付着させてはんだ付けを行っている。
また、リフロ−法においては、クリ−ムはんだ(はんだ粉末とフラックスとの混練物)を使用し、このクリ−ムはんだの粘着力でチップタイプ回路部品を所定の位置に仮固定し、次いで加熱炉に導き、はんだを溶融してはんだ付けを行っている。
【0004】
近来、電子機器の小型化、高性能化に伴い電子部品の実装高密度化が進み、発熱量の増加によりはんだ付け部が過酷な熱的環境に曝され、基板と表面実装部品との熱膨張率の差により発生する応力の増大が著しく、はんだにはこの過酷な熱応力に耐え得る耐熱疲労特性の向上が要求され、かかる要求に応じるために種々のはんだ合金が提案されている(例えば、特開平7−116887号、特開平7−178587号、特開平7−195189号、特開平7−299585号、特開平8−132278号、特公平8−25051号、特許第2543941号、特許第2543985号等)
【0005】
電子回路部品のはんだ付けにおいて生じる可能性のある欠陥は多様であり、ピン浮き、未はんだ、はんだウィック、濡れ性不良、はんだ量過多、はんだブリッジ、はんだボ−ル、はんだフィレット形状異常、部品位置ずれ、マンハッタン現象等を列挙できる。
はんだ付け品質自動検査装置として、X線透過方式(例えば、配線板を透過したX線をイメ−ジ・インテンシファイアで可視像に変換するもの)、超音波探傷方式、レ−ザ方式(欠陥箇所と非欠陥箇所とのレ−ザ照射による温度上昇の差異を赤外線で検知するもの)等が使用されているが、これらで上記多様な全ての欠陥を確実に検出することは困難であり、目視が最も確実で、かつ信頼性の高い方法である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常、はんだ付け部は、光沢性を有するために鏡面となり、微小かつ多数箇所のはんだ付け部の目視観察においては、検査員の眼睛疲労を促し、作業性の低下や検査精度の低下が避けられない。
従来、はんだ付け部のつやを消し、前記眼睛疲労の防止を図ったつや消しはんだが提案されているが(例えば、特開昭55−50995号、特開昭62−107896号)、上記した通り、近来での電子回路部品の実装に要求されている耐熱疲労性は極めて高度であり、従来のつや消しはんだではかかる耐熱疲労性を充たし難い。
【0007】
本発明者はかかる耐熱疲労性を充足し得るはんだ合金として、「Snが50〜70重量%、Biが0.1〜2.0重量%、Cuが0.03〜0.3重量%、Sbが0.1〜2.0重量%、残部がPbからなるもの」を既に提案した(特許第3423387号)。
而るに、本発明者はこのはんだ合金の耐熱疲労性を保持しつつ前記のつや消し性を付与すべく、更に鋭意検討を行った結果、Agを0.1〜0.5重量%(0.5重量%は含まない)で添加することの有効性を見出した。
従来、はんだ合金にAgを添加することは、例えば、銀食われの防止を目的として行うことが公知であるが、この場合の添加量は通常0.5重量%以上であり、かかる添加量では、SnとPbとAgの三元共晶が生じ易く、光沢を呈し、有効なつや消しは期待できない。
【0008】
本発明の目的は、はんだ付け部の容易な目視検査を可能とするつや消しと、優れた耐熱疲労性を共に達成できるはんだ合金を提供することにある。
本発明の目的は、また、すでに本発明者が提案した特許第3423387号のはんだ合金の優れた耐熱疲労性を維持しつつ、つや消し性を付与することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るはんだ合金は、Snが50重量%以上でかつ70重量%以下、Agが0.1重量%以上でかつ0.5重量%未満)、Biが0.1重量%以上でかつ2.0重量%以下、Cuが0.03重量%以上でかつ0.3重量%以下、Sbが0.1重量%以上かつ2.0重量%以下、残部がPbからなることを特徴とする構成であり、この組成100重量部にGaを0.5重量部〜0.01重量部添加することができる。
【0010】
本発明の合金においては、添加元素(Bi,Cu,Sb,Ag)以外の成分を不純物として含有するのが通常であり、JIS−Z−3282−表3に規定されているA級の化学成分に従い、Znを0.003重量%以下、Feを0.03重量%以下、Alを0.005重量%以下、Asを0.03重量%以下、Cdを0.005重量%以下の範囲で含有することが許容される。
【0011】
本発明に係るはんだ合金において、Sn−Pb系合金をベ−スとした理由は、はんだ付けの基本的要件である濡れ性を確保するためであり、Snを50〜70重量%とした理由は、これ以外の範囲では、はんだ付けの作業性がSn−Pb共晶合金に較べて相当に悪化し、液相線が高くなってプリント回路基板や電子回路部品の熱衝撃が苛酷となり、特に70重量%を越えると高コストとなるからである。
【0012】
Bi,Cu,Sbの添加は、特定の配合割合のもとで、相乗効果によつてはんだ自体の機械的強度、伸び性、クリ−プ等の機械的特性を高め、この場合、固相線と液相線とをよく近接させ半溶融状態を極力排除してはんだ組織の粗大化を防止し、その機械的特性の向上を効果的に促進し、更に、はんだ付け界面に堅牢な組織の合金層を形成させて接合強度を高めて耐熱疲労特性を向上させることにあり、Agの添加は、Biとの相乗効果によって微細結晶の析出によって表面のつやを消すことにある。
【0013】
すなわち、Agの添加は、はんだ合金の凝固時に微細結晶を析出させて表面をつや消しすることにあり、その添加量を0.1〜0.5重量%とした理由は、0.1重量%未満ではつや消しを満足に達成し得ず、0.5重量%を越えるとSnとPbとAgの三元共晶組成に近づくために光沢を帯るに至るからである。
【0014】
Biの添加は、Agとの共存下で凝固時に微細結晶を析出させて表面をつや消しすることとはんだ合金の機械的強度を増大させることにあり、その添加量を0.1〜2.0重量%とした理由は、0.1重量%未満ではその効果を満足に達成し得ず、2.0重量%を越えると、はんだ自体の粘性が低下し、耐熱疲労性に諸に関与する伸びが減少し、脆くなるからである。
【0015】
Cuの添加は、はんだ合金の機械的強度を増大させることにあり、その添加量を0.03重量%〜0.3重量%とした理由は、0.03重量%未満ではその効果を満足に達成し得ず、0.3重量%を越えると液相線温度が高くなってプリント回路基板や電子回路部品の熱衝撃が苛酷となるばかりか、耐熱疲労性に諸に関与する機械的強度が減少し、更にはんだの流動性が低下するからである。
【0016】
Sbの添加ははんだ合金の機械的強度と接着強度を増大させることにあり、その添加量を0.1〜2.0重量%とした理由は、0.1重量%未満ではこれらの効果を満足に達成し得ず、2.0重量%を越えるとはんだが硬い脆弱な組織となり、伸びが低下し、また界面接合強度が低下して所望の耐熱疲労性を得ることができず、更に流動性が悪くなり、はんだ付け作業性が低下するからである。
【0017】
上記請求項2記載の発明において、Gaを添加する理由は、溶融下での酸化を抑制し、その酸化物の巻き込みによる接合部の機械的強度の低下を防止すると共にCuやSbの添加による濡れ性の低下を補償するためであり、その添加量を0.001〜0.5重量部とした理由は、0.001重量部以下では当該効果を満足に達成し得ず、0.5重量部以上でははんだの脆弱化か招来されるからである。
本発明に係るはんだ合金においては、フロ−法でのはんだ浴、リフロ−法での粉末はんだの他、棒状や線状、やに入りはんだの形態でも使用可能である。
【0018】
本発明に係るはんだ合金によれば、液相線温度をほぼ190℃程度に抑えることができ、プリント回路基板や電子回路部品の熱的破損の畏れなくフロ−法やリフロ−によるはんだ付けを安全に行うことができ、また、フロ−はんだの流動性が良く作業性に優れている等の利点は勿論のこと、 はんだ接合部の外面をつや消し面にできるから、はんだ付後、光反射による眼睛疲労を排除して目視検査を容易に行うことができ、 はんだ自体の機械的強度、伸び等が優れており、また、はんだ接合界面の接着強度を大にできるから、繰返し応力に対してはんだ接合部に優れた耐久性、即ち、耐熱疲労特性を付与できる、等の利点を得ることができる。
このことは、次ぎの実施例と比較例との対比からも明らかである。
【0019】
【実施例】
以下の実施例並びに比較例における引張り強度並びに伸びは、各合金組成についてJIS−Z−2201−4号の規定に準じて試験片を20個調整し、ロ−ドセル方式万能試験機を用い、引張り速度5mm/min、温度20℃にて測定した測定値の平均値である。
【0020】
また、ヒ−トサイクル試験の不良発生率は、紙フエノ−ルプリント回路基板にナイロン製コネクタ−(ピン数40本)を噴流浴槽を使用し、フロ−法によりはんだ付けした試料20個につき、125℃で1時間加熱、−55℃で1時間冷却を1サイクルとして1000サイクル、ヒ−トサイクル試験を行い、はんだ接合部に皺、クラック、剥離等の不良の発生の有無を観察して求めた。
【0021】
また、その観察時、作業者が光の反射なしに観察できたものをつや消し効果が優、光の反射のために観察に著しく目障りになったものをつや消し効果が不可、光の反射の程度が観察に目障りになるものであったが目障りが比較的軽度のものをつや消し効果が可として評価した。
【0022】
〔実施例1〕
Sn:63重量%、Ag:0.1重量%、Bi:0.6重量%、Cu:0.09重量%、Sb:0.6重量%、残部Pbの合金組成である。引張り強度は6.2kg/mm 、伸びは80%であった。また、ヒ−トサイクル試験の不良発生率は15%であり、つや消し効果は優であった。
〔実施例2〜9〕
表1に示す通りの合金組成であり、引張り強度、伸び、ヒ−トサイクル試験の不良発生率は表1の通りであり、つや消し効果は全て優であった。
【0023】
【表1】
【0024】
〔比較例1〜9〕
表2に示す通りの合金組成であり、引張り強度、伸び、ヒ−トサイクル試験の不良発生率、つや消し効果は表2に示す通りであった。
【表2】
【0025】
(比較例1〜比較例6)と比較例7との対比から、添加元素Sb、Bi及びCuの何れを欠如しても接合不良発生率が高く、しかも、つや消し効果が悪く不良箇所の目視検査が困難であって、信頼性のあるはんだ付けが難しい。
また、比較例7と実施例との対比から、添加元素Sb、Bi及びCuの全てを含んでいてもAgを欠如すれば、接合不良発生率は高く保持できても、つや消し効果が悪く不良箇所の目視が困難であって、目視検査は困難である。
更に、比較例8と9とから、Agを添加しても、その添加量が0.1〜0.5重量%の範囲外となると、つや消し効果を保持し得ず不良箇所の目視が困難であって、目視検査は困難である。
【0026】
〔実施例10〜18〕
表3に示す通りの合金組成であり、引張り強度、伸び、ヒ−トサイクル試験の不良発生率、つや消し効果は表3に示す通りであった。
【0027】
【表3】
【0028】
実施例10〜18の試験結果から、Gaの添加による酸化物の発生防止効果としての機械的特性の向上やヒ−トサイクル試験の不良発生率低下がつや消し効果を維持しつつ得られることが明らかである。
【0029】
【発明の効果】
本発明に係るはんだ合金によれば、表面つや消しのはんだ付けを行い得るために目視検査を検査員の眼睛疲労を抑えて容易に見過ごしなく行い得、しかも、添加元素の相乗効果によって機械的強度及び接合強度を増強させて熱履歴による繰返し応力に対し安定なはんだ付けが可能となる。
従って、電子回路基板における半導体部品等の電子部品の導通信頼性、安定性を長期にわたって確保できるはんだ付けが可能となる。
Claims (2)
- Snが50〜70重量%、Agが0.1〜0.5重量%(0.5重量%を含まず)、Biが0.1〜2.0重量%、Cuが0.03〜0.3重量%、Sbが0.1〜2.0重量%、残部がPbからなることを特徴とするはんだ合金。
- 請求項1記載の組成100重量部にGaが0.5重量部〜0.001重量部添加されていることを特徴とするはんだ合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29026997A JP3719627B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | はんだ合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29026997A JP3719627B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | はんだ合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11114691A JPH11114691A (ja) | 1999-04-27 |
JP3719627B2 true JP3719627B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=17753957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29026997A Expired - Fee Related JP3719627B2 (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | はんだ合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3719627B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001036148A1 (fr) * | 1999-11-18 | 2001-05-25 | Nippon Steel Corporation | Alliage de soudage, element electronique dote de globule et de bossage de soudure |
JP2002153990A (ja) * | 2000-11-21 | 2002-05-28 | Senju Metal Ind Co Ltd | はんだボール用合金 |
JP2003275892A (ja) | 2002-03-20 | 2003-09-30 | Tamura Kaken Co Ltd | 無鉛はんだ合金及びソルダペースト組成物 |
DE10319888A1 (de) | 2003-04-25 | 2004-11-25 | Siemens Ag | Lotmaterial auf SnAgCu-Basis |
JP4787384B1 (ja) * | 2010-10-29 | 2011-10-05 | ハリマ化成株式会社 | 低銀はんだ合金およびはんだペースト組成物 |
JP5456130B2 (ja) * | 2012-10-02 | 2014-03-26 | 三菱電機株式会社 | 電子制御装置 |
TWI817013B (zh) * | 2019-05-27 | 2023-10-01 | 日商千住金屬工業股份有限公司 | 焊料膏及焊料膏用助焊劑 |
-
1997
- 1997-10-07 JP JP29026997A patent/JP3719627B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11114691A (ja) | 1999-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5287852B2 (ja) | 引け巣が抑制された鉛フリーはんだ合金 | |
US6488888B2 (en) | Lead-free solder alloys | |
JP4613823B2 (ja) | ソルダペーストおよびプリント基板 | |
US6702176B2 (en) | Solder, method for processing surface of printed wiring board, and method for mounting electronic part | |
JP3152945B2 (ja) | 無鉛はんだ合金 | |
JP4770733B2 (ja) | はんだ及びそれを使用した実装品 | |
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 | |
JP2001096394A (ja) | 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 | |
WO2018174162A1 (ja) | はんだ継手 | |
US20040115088A1 (en) | Lead-free solder | |
JP4135268B2 (ja) | 無鉛はんだ合金 | |
JP3719627B2 (ja) | はんだ合金 | |
JP3446517B2 (ja) | Pbフリーはんだ材料及びそれを用いた電子機器 | |
JP4453473B2 (ja) | 鉛フリーはんだ合金と、それを用いたはんだ材料及びはんだ接合部 | |
JP3966554B2 (ja) | 半田合金 | |
JPH01237095A (ja) | はんだ材 | |
JP3423387B2 (ja) | 電子部品用はんだ合金 | |
JP2008221330A (ja) | はんだ合金 | |
KR100904652B1 (ko) | 웨이브 및 디핑용 무연 솔더 조성물과 이를 이용한 전자기기 및 인쇄회로기판 | |
JP2910527B2 (ja) | 高温はんだ | |
KR100904656B1 (ko) | 웨이브 및 디핑용 무연 솔더 조성물과 이를 이용한 전자기기 및 인쇄회로기판 | |
JP2003200288A (ja) | Pbフリーはんだ材料及びそれを用いた電子機器 | |
JP6389553B2 (ja) | アルミニウム用はんだ及びはんだ継手 | |
JP2783981B2 (ja) | はんだ合金 | |
JPH1133774A (ja) | はんだ合金、ソルダーペースト及びやに入りはんだ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040610 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050614 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050628 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050715 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050830 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050902 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |