JP3760586B2 - 半田組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品の半田付けに使用される半田組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子部品の接合には、Ｓｎ−Ｐｂ系半田が使用されている。中でも高温での作業となる被覆エナメル線剥離用半田は、Ｃｕ線喰われや半田耐熱性の問題からＳｎ−７０ＰｂやＳｎ−８５ＰｂといったＰｂリッチな高融点半田が用いられてきた。
【０００３】
近年、地球環境を考慮して、Ｐｂを含まないＳｎ−Ａｇ系やＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ系半田が開発されている。
【０００４】
しかし、上述のＳｎ−Ａｇ系やＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ系半田では、半田の融点が低く、電子部品用としては半田耐熱性が不十分であり、特に被覆エナメル線剥離用としてはＣｕ線喰われ性という問題があったため、融点が高く、半田耐熱性に優れたものを必要としていた。そこで、さまざまな検討を行なった結果、Ｓｎ−Ｃｕ系半田が上記特性に優れたものとして使用されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｓｎ−Ｃｕ系半田は、半田ドロス量が増大し、作業性やコストに大きな影響を与えることや、Ｃｕ量が過剰に存在する場合には、Ｓｎ−Ｃｕ金属間化合物の影響で強度が低下するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、従来のＳｎ−Ｐｂ系の高融点半田が有する半田耐熱性を維持しつつ、強度、作業性に優れた、半田組成物を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上述の課題を解決するために、半田組成物を完成するに至った。
【０００８】
本願第１の発明の半田組成物は、Ｃｕが０．１〜９ｗｔ％、Ｇｅが０．００１〜０．５ｗｔ％であり、残部分がＳｎであり、電子部品の半田付けに使用されることを特徴としている。
【０００９】
Ｓｎ−Ｃｕ系半田にＧｅを添加すると、Ｇｅが半田中に分散し、組織が微細化するため半田の強度が上昇する。また、溶融時には、Ｇｅが半田表面に薄く安定な酸化被膜を形成することで、半田の酸化を抑制することが可能になる。
【００１０】
本願第２の発明の半田組成物は、Ｃｕが０．１〜９ｗｔ％、Ｇｅが０．００１〜０．５ｗｔ％、副成分がＳｂ，Ｚｎから選ばれる少なくとも１種であり、前記副成分全体の添加量が３．５ｗｔ％、残部分がＳｎであり、電子部品の半田付けに使用されることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半田組成物の実施の形態について説明する。
【００１６】
表１に、試料番号１〜試料番号２３の半田組成を示す。なお、表１中の総合評価は、◎：非常に良好である、○：良好である、△：実用上差し支えない、×：実用上問題あり、を示している。
【００１７】
【表１】
【００１８】
表１に示す半田組成物が得られるよう棒状半田を作製し、Ｃｕ線喰われ時間、ドロス量、および引張り強度を測定した。
【００１９】
Ｃｕ線喰われ時間については、Ｕ字に成形したＣｕ線の片側を保持した状態で４８０℃の半田槽に浸漬し、Ｃｕ線が消失して倒れるまでの時間をＣｕ線喰われ時間とした。表１中の評価は、○：十分に長い時間を要した、△：実用上問題のない時間を要した、×：実用上問題あり、を示している。
【００２０】
ドロス量については、４８０℃で半田を溶融させ、半田面に回転スキ−ジを当て、２０ｒｐｍで３０分間攪拌したときに発生するドロス量を測定した。
【００２１】
また引張り強度については、Ｃｕ板とＣｕ線を半田で接合したものの引張り強度を用いた。
【００２２】
表１に示すように、Ｃｕ量が０．１ｗｔ％未満の場合には、Ｃｕ線喰われが発生しやすく好ましくない。一方、Ｃｕ量が９ｗｔ％を超える場合には、引張り強度が低下するため好ましくない。より好ましくは、Ｃｕ量は０．１から９ｗｔ％の範囲であり、さらには０．７〜３ｗｔ％の範囲が好ましい。
【００２３】
また、Ｇｅの量が０．００１ｗｔ％未満の場合はドロス量への効果は見られず、逆に０．５ｗｔ％を超える場合には、効果が飽和してしまう。Ｇｅは高価であり、Ｇｅの使用量が多くなるほどコストアップの要因となることから、Ｇｅ量は０．００１から０．５ｗｔ％の範囲が好ましく、さらには０．０１〜０．１ｗｔ％の範囲が好ましい。
【００２４】
また表１から、Ｓｎ，Ｃｕ，Ｇｅの他に、Ａｇ，Ｓｂ，Ｚｎ，Ｂｉ，Ｉｎのうち少なくとも１種類を加えても同様の効果を示すことがわかる。
【００２５】
また、この半田組成物については、棒状でもペ−スト状でもワイヤー状でもあらゆる形状による供給が可能であり、形状は問わない。
【００２６】
ここで、本発明においては、半田組成としてＳｎとＣｕとＧｅの３成分系を示しているが、不可避不純物を含むものであってもよい。不可避不純物としては半田を製造するときに混入する元素もしくは元々入っていた元素、例えばＰｂ，Ｂｉ，Ｎａなどがあげられる。
【００２７】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、従来のＳｎ−Ｐｂ高融点半田と同等の作業性を有し、かつＰｂフリー半田化が可能な、半田組成物を得ることができる。

Claims (6)

1. Ｃｕが０．１〜９ｗｔ％、
   Ｇｅが０．００１〜０．５ｗｔ％、
   残部分がＳｎであることを特徴とする、電子部品半田付け用の半田組成物。
2. 前記Ｃｕは、前記半田組成物１００ｗｔ％のうち０．７〜３ｗｔ％であることを特徴とする、請求項１に記載の半田組成物。
3. 前記Ｇｅは、前記半田組成物１００ｗｔ％のうち０．０１〜０．１ｗｔ％であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の半田組成物。
4. Ｃｕが０．１〜９ｗｔ％、
   Ｇｅが０．００１〜０．５ｗｔ％、
   副成分がＳｂ，Ｚｎから選ばれる少なくとも１種であり、前記副成分全体の添加量が３．５ｗｔ％、
   残部分がＳｎであることを特徴とする、電子部品半田付け用の半田組成物。
5. 前記Ｃｕは、前記半田組成物１００ｗｔ％のうち０．７〜３ｗｔ％であることを特徴とする、請求項４に記載の半田組成物。
6. 前記Ｇｅは、前記半田組成物１００ｗｔ％のうち０．０１〜０．１ｗｔ％であることを特徴とする、請求項４または請求項５に記載の半田組成物。