JP5336142B2

JP5336142B2 - はんだ合金

Info

Publication number: JP5336142B2
Application number: JP2008261045A
Authority: JP
Inventors: 貞澤村; 正有賀; 要一藤井; 岳夫五十嵐
Original assignee: 日本アルミット株式会社
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2008-10-07
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2028-10-07
Also published as: JP5336142B6; JP2010089119A

Description

本発明は、Ａｇ含有率が低く安価でありながら、はんだ付性を向上させたはんだ合金に関する。

従来、Ｐｂをほとんど含まない、いわゆる鉛フリーはんだ合金として、特許文献１により提案されたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ合金が広く用いられている。
また、非特許文献１により、近年ではＡｇの価格高騰を受け、Ａｇ含有率を低減させたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ合金も提案されていることが報告されている。
特許３０２７４４１号公報ＪＥＩＴＡＥＴＲ−７０２３第２世代フローはんだ標準化プロジェクト活動成果報告

近年のＡｇ価格高騰を受け、Ａｇ含有率が低いＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ合金が提案されているが、安価であるものの、はんだ付性が悪い課題があった。
そこで、本発明は、Ａｇ含有率が低く安価でありながら、はんだ付性を向上させた鉛フリーはんだ合金を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のはんだ合金は、Ａｇが０．１〜０．３重量％未満、Ｃｕが０．５〜３．０重量％、Ｉｎが０．５〜１．０重量％、および残部がＳｎおよび不可避不純物よりなることを特徴とする。

本発明によれば、鉛フリーはんだ合金の主成分であるＳｎにＡｇが０．１〜０．３重量％未満、Ｃｕが０．５〜３．０重量％、Ｉｎが０．５〜１．０重量％同時に添加することで、安価なはんだ合金でありながら、はんだ付性を向上させることが可能となる。Ａｇ単独、Ｃｕ単独、およびＩｎ単独での添加では、はんだ付性の向上効果は低いが、高価なＡｇの添加を最小限にとどめた上で、ＣｕおよびＩｎを同時に所定の濃度添加することで、はんだ付性を大きく向上させることが出来る。

同時に添加するＡｇの添加量が０．１重量％未満、Ｃｕの添加量が０．５重量％以下、Ｉｎの添加量が０．５重量％以下であると、はんだ付性向上の効果が少ない。また、同時に添加するＡｇの添加量が０．３重量％超であると、はんだ付性向上は期待できるものの、高価なＡｇを多量に含有することになるため、好ましくない。さらに、同時に添加するＣｕの添加量が３．０重量％超であると、はんだ合金の液相線温度が上昇し、はんだ合金の流動性が低下するため、はんだ付性の低下を招く恐れがあるので、不適である。また、Ｉｎの添加量が１．０％超であると、はんだ付後にはんだ合金表面が白く濁り、外観検査を行う上で、はんだ付不良の発見ができなくなる恐れがある。その上、Ｉｎは希少金属であり、Ａｇ同様に近年価格が高騰しているため、多量に含有させることは好ましくない。

このため、本発明は、Ａｇが０．１〜０．３重量％未満、Ｃｕが０．５〜３．０重量％、Ｉｎが０．５〜１．０重量％、および残部がＳｎおよび不可避不純物よりなることを特徴とするはんだ合金であり、このはんだ合金は、高価なＡｇを多量に含有せず、安価でありながら、はんだ付性に優れる。

以下、本発明を、その実施例に基づいて説明する。
ＳｎにＡｇ、Ｃｕ、およびＩｎの３種類の元素を同時に添加した、はんだ合金を用いて、はんだ付性試験を実施した。はんだ付性は、ウエッティングバランス法により、はんだ合金のぬれ時間（ゼロクロスタイム）を測定することで評価を行った。Ａｇが０．１重量％、０．３重量％、０．４重量％、１．０重量％、Ｃｕが、０．５重量％、０．７重量％、２．０重量％、３．０重量％、Ｉｎが０．５重量％、１．０重量％含有し、残部がＳｎおよび不可避不純物よりからなるはんだ合金を作製した。ウエッティングバランス法は、ＪＩＳＺ３１９７：１９９９に準拠し、溶融させたはんだ合金に、フラックスを塗布した試験用銅板（厚さ０．３ｍｍ×幅１０ｍｍ×長さ３０ｍｍ）を２０秒浸漬させ、このときのゼロクロスタイムを測定した。試験温度（溶融はんだ合金の温度）は、融点のおよそ＋５０℃とし、２７０℃、３２０℃、および３５０℃にて実施した。試験結果を表１に示す。

ＳｎにＡｇ単独、Ｃｕ単独、およびＩｎ単独添加した、はんだ合金、あるいはＡｇ、Ｃｕ添加、Ｃｕ、Ｉｎ添加、およびＡｇ、Ｉｎ添加した、はんだ合金のぬれ時間（ゼロクロスタイム）は、試験温度２７０℃のとき、２．１〜２．８秒、試験温度３５０℃のとき、１．８〜２．１秒であった。その一方で、ＳｎにＡｇが０．１％、Ｃｕが０．５〜３．０重量％、Ｉｎが０．５〜１．０重量％を同時に添加した、はんだ合金のぬれ時間（ゼロクロスタイム）は、試験温度２７０℃のとき、２．１〜２．２秒、試験温度３５０℃のとき、１．２秒であった。またＳｎにＡｇが０．３重量％、Ｃｕが０．７〜３．０重量％、Ｉｎが０．５〜１．０重量％を同時に添加した、はんだ合金のぬれ時間（ゼロクロスタイム）は、試験温度２７０℃のとき、１．９秒、試験温度３５０℃のとき、１．０秒であった。
これらの結果からＳｎにＡｇが０．１〜０．３重量％未満、Ｃｕが０．５〜３．０重量％、Ｉｎが０．５〜１．０重量％を同時に添加した、はんだ合金のぬれ時間（ゼロクロスタイム）は、試験温度２７０℃のとき、１．９〜２．２秒、試験温度３５０℃のとき、１．０〜１．２秒であると推計される。
この値により、ＳｎにＡｇ単独、Ｃｕ単独、およびＩｎ単独添加した、はんだ合金、あるいはＡｇ、Ｃｕ添加、Ｃｕ、Ｉｎ添加、およびＡｇ、Ｉｎ添加した、はんだ合金に対して、いずれの試験温度域においても、ぬれ時間が短縮されることが確認された。
またこの値は、Ａｇを１．０重量％、Ｃｕを０．５重量％添加した、はんだ合金と比較しても同等（試験温度２７０℃のとき、１．９〜２．１秒）であり、本はんだ合金は、高価なＡｇを多量に含有しなくても、Ａｇを多量に添加したはんだ合金と同等のはんだ付性が得られることが明らかとなった。
以上の結果、Ａｇが０．１〜０．３重量％未満、Ｃｕが０．５〜３．０重量％、Ｉｎが０．５〜１．０重量％、および残部がＳｎおよび不可避不純物よりなることを特徴とするはんだ合金は、Ａｇ含有率が低く安価でありながら、ぬれ時間が短く、はんだ付性に優れることが明らかとなった。

本発明は、Ａｇ含有率が低く安価でありながら、はんだ付性を向上させたはんだ合金であり、やに入りはんだ、ソルダペースト、棒はんだ、および線状はんだとして使用される。

Claims

Ａｇが０．１〜０．３重量％未満、Ｃｕが０．５〜３．０重量％、Ｉｎが０．５〜１．０重量％、および残部がＳｎおよび不可避不純物よりなることを特徴とするはんだ合金。