JPH0635053B2 - Soldering jig - Google Patents

Soldering jig

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JPH0635053B2
JPH0635053B2 JP27625685A JP27625685A JPH0635053B2 JP H0635053 B2 JPH0635053 B2 JP H0635053B2 JP 27625685 A JP27625685 A JP 27625685A JP 27625685 A JP27625685 A JP 27625685A JP H0635053 B2 JPH0635053 B2 JP H0635053B2
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JP
Japan
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less
soldering jig
jig
oxide film
solder
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JP27625685A
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慎一郎 矢萩
弘佑 村井
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

発明の目的 Purpose of the invention

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、ハンダ付けを行なう装置に使用する治具の改
良に関する。
The present invention relates to an improvement of a jig used in a soldering device.

【従来の技術】 半導体を利用する技術の進歩に伴って、ICその他の電
子部品を回路基板にハンダ付けする作業が多くなった。
作業はほとんど自動化されていて、部品を挿入した回路
基板を適宜の治具で把持して、必要によりフラックス浴
に浸し、予備加熱をした上で、溶融ハンダ浴に浸して引
き上げる工程からなっている。 この治具は、溶融ハンダに濡れやすいものであってはな
らないことは当然である。現在のところ、治具の材料と
してSUS304ステンレス鋼にテフロンのコーティン
グを施したものが用いられているが、長期の使用により
次第に濡れやすくなるので、6ヵ月程度の使用で治具は
交換しなければならない。 ステンレスよりハンダに濡れ難い材料としてはTiが知
られているが、Tiは高価であるし、加工性もよくない
のでハンダ付け用治具の製造には適切とはいえない。セ
ラミックスはさらに濡れ難く、濡れ耐性がよい、つまり
濡れ難い性質が持続できるという点ですぐれていること
がわかったが、複雑な形状に加工することが困難であ
り、あえてセラミックスを使用しようとすれば、Tiよ
りも高価についてしまう。
2. Description of the Related Art With the progress of technology using semiconductors, the work of soldering ICs and other electronic components to circuit boards has increased.
The work is mostly automated and consists of holding the circuit board with the parts inserted in it with an appropriate jig, immersing it in a flux bath if necessary, preheating it, then immersing it in a molten solder bath and pulling it up. . Of course, this jig should not be easily wet with molten solder. At present, SUS304 stainless steel coated with Teflon is used as the jig material, but it gradually gets wet with long-term use, so the jig must be replaced after about 6 months of use. I won't. Although Ti is known as a material that is harder to be wetted by solder than stainless steel, it is not suitable for manufacturing a soldering jig because Ti is expensive and has poor workability. It has been found that ceramics are more difficult to get wet and have good resistance to wetting, that is, the property that they are hard to get wet can be sustained, but it is difficult to process them into complicated shapes, so if you dare to use ceramics, , Ti is more expensive.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be Solved by the Invention]

本発明の目的は、上記のような問題を解決し、廉価で加
工性のよい金属材料を用いて、ハンダに濡れ難く、かつ
濡れ耐性の改善されたハンダ付け用治具を提供すること
にある。 発明の構成
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a soldering jig which is hard to get wet with solder and has improved wettability by using a metal material which is inexpensive and has good workability. . Structure of the invention

【問題点を解決するための手段】[Means for solving problems]

本発明のハンダ付け用治具は、基本的には、C:0.1
0%以下、Si:5.0%以下、Mn:2.0%以下お
よびCr:5.0〜30%を含有し、残部がNi:40
%以上およびFe:55%以下からなる合金組成の材料
を成形し、酸化性雰囲気中で赤熱以上の温度に加熱して
表面にCrに富む酸化物被膜を形成してなる。 材料としては、上記の基本的合金組成に加えて、下記の
グループの少なくとも1種 (イ)Yおよびランタニド系REM(La,Ce,P
r,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,H
o,Er,Tm,Yb,Lu)からえらんだ1種または
2種以上:0.001〜1.0% (ロ)CaおよびMgからえらんだ1種または2種:
0.003〜0.03% を含有するものが、上記Crに富む酸化被膜の形
成が容易であり、かつその酸化被膜が強固であって基材
から剥落し難いという利点があり、好ましい材料であ
る。 ハンダ付け用治具の機械的特性とくに強度を高めたい場
合には、材料として、下記のグループの少なくとも1種 (ハ)Mo:6.0%以下および(または)Co:5.
0%以下 (ニ)Nb,TaおよびZrからえらんだ1種または2
種以上:6.0%以下 (ホ)Al:7.0%以下 を含有する合金を使用するとよい。 上記した任意添加元素は、2以上のグループに属するも
のが共存していてもよいことはいうまでもない。 そのほか、本発明のハンダ付け用治具の材料としては、
目的に反しない限り上記以外の合金成分が含まれていて
も使用できる。従って、材料は市販の既存規格品の中か
ら選択することが、入手の容易さと価格の点から得策で
ある。一例をあげれば、Ni77%以上とCr19〜2
1%を主成分とするもの、およびNi57%とCr15
〜18%を主成分とし残余が主としてFeからなり、い
ずれも、電熱線用に供給されているニッケル−クロム合
金およびニッケル−クロム−鉄合金がある(大同特殊鋼
の鋼種記号でNCH1およびNCH2)。 Crに富む酸化被膜の形成は、大気中で700〜
800℃以上の温度、好ましくは1100〜1200℃
程度に0.5〜2時間加熱することによって行なえばよ
い。
The soldering jig of the present invention is basically C: 0.1
0% or less, Si: 5.0% or less, Mn: 2.0% or less and Cr: 5.0 to 30%, and the balance Ni: 40
% Or more and Fe: 55% or less is molded and heated to a temperature of red heat or higher in an oxidizing atmosphere to form a Cr 2 O 3 -rich oxide film on the surface. As the material, in addition to the above basic alloy composition, at least one of the following groups (a) Y and lanthanide REM (La, Ce, P
r, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, H
o, Er, Tm, Yb, Lu) 1 or more selected from 0.001 to 1.0% (b) 1 or 2 selected from Ca and Mg:
Those containing 0.003 to 0.03% have the advantages that the above-mentioned Cr 2 O 3 -rich oxide film is easy to form and that the oxide film is strong and does not easily peel off from the base material. It is the preferred material. When it is desired to increase the mechanical properties of the soldering jig, especially strength, at least one of the following groups is used as a material (C) Mo: 6.0% or less and / or Co: 5.
0% or less (d) One or two selected from Nb, Ta and Zr
It is preferable to use an alloy containing at least seeds: 6.0% or less (e) Al: 7.0% or less. It goes without saying that the above-mentioned optional additional elements may coexist with those belonging to two or more groups. In addition, as the material of the soldering jig of the present invention,
Unless it is against the purpose, it can be used even if it contains alloy components other than the above. Therefore, it is advantageous to select the material from existing commercial standard products in terms of availability and price. For example, Ni 77% or more and Cr 19 to 2
1% as the main component, Ni 57% and Cr 15
-18% as a main component and the balance mainly consisting of Fe, both of which include nickel-chromium alloys and nickel-chromium-iron alloys supplied for heating wires (NCH1 and NCH2 are steel type symbols of Daido special steel). . The formation of the oxide film rich in Cr 2 O 3 is 700 to
Temperature of 800 ° C or higher, preferably 1100 to 1200 ° C
The heating may be performed for about 0.5 to 2 hours.

【作用】[Action]

Cr:5.0%以上を含有するNi基合金は、酸化性雰
囲気中で赤熱以上の温度に加熱して酸化被膜を形成させ
ると、FeやNiの酸化物も生成することはもちろんで
あるが、それに優先して多量のCrの酸化物が生
成する。この事実は、処理後の材料表面をX線回折によ
りしらべたところM型の化合物が圧倒的であった
こと、およびEPMAにより分析したところCrが多量
に存在していたこと、から確認された。また、この酸化
物被膜がち密な組織を有し基地に強固に付着しているこ
とは、走査型電子顕微鏡写真により観察された。 Crの含有量が5.0%にみたないと、この効果は弱く
なる。一方、30%を超える添加は、材料の加工性を低
下させ、価格を高めるだけで、効果は飽和するから得策
でない。 Cは、治具の強度を確保する上で必要な量を、存在させ
るべきである。ただし、多量になるとち密な酸化物被膜
の形成に対して影響が出てくるので、1.0%を上限と
する。 Si:5.0%以下とMn:2.0%以下は、ともに脱
酸剤として加えるものであるが、それぞれの上限を超え
ると、Siは材料を機械的に脆くして加工を困難にする
ばかりか、微細なワレの発生によるハンダ浸透のおそれ
があり、Mnは酸化物被膜の基材への密着性を低下させ
る。 Yおよびランタニド系REMの添加は、前記のようにち
密な酸化物被膜を生成させるとともに、その基材への密
着性を高める。この効果は0.001%という微量の添
加で得られる。多量になると熱間加工性を低下させる傾
向があり、価格の点でも不利になるから、1.0%以内
の添加に止めるのが得策である。CaおよびMgのグル
ープの添加効果および組成の限定理由は、Yおよびラン
タニド系REMのそれと同じである。 Mo;Nb,Ta,Zr;およびAlの各グループは、
これも前記したように材料の強度を高めるものである
が、酸化物被膜の基材への密着性を高めるはたらきもす
る。その効果は、合計量で0.002%以上の添加で得
られる。MoおよびNbなどのグループは、6.0%の
上限を超えても物性上の問題はないが、価格が高くな
る。Alは、7.0%をこえて添加すると、材料を脆く
する。
When a Ni-based alloy containing Cr: 5.0% or more is heated to a temperature of red heat or higher in an oxidizing atmosphere to form an oxide film, Fe and Ni oxides are of course formed. However, a large amount of Cr 2 O 3 oxide is generated in preference to this. This fact was confirmed by the fact that the M 2 O 3 type compound was overwhelming when the surface of the material after treatment was examined by X-ray diffraction, and that a large amount of Cr was present when analyzed by EPMA. Was done. Further, the fact that this oxide film had a dense structure and was strongly attached to the matrix was observed by a scanning electron microscope photograph. If the content of Cr is less than 5.0%, this effect becomes weak. On the other hand, the addition of more than 30% only lowers the workability of the material and increases the price, and the effect is saturated, which is not a good idea. C should exist in an amount necessary to secure the strength of the jig. However, if the amount is large, the formation of a dense oxide film is affected, so 1.0% is made the upper limit. Si: 5.0% or less and Mn: 2.0% or less are both added as a deoxidizing agent, but if the respective upper limits are exceeded, Si makes the material mechanically brittle and makes processing difficult. Not only that, there is a risk of penetrating solder due to the generation of fine cracks, and Mn reduces the adhesion of the oxide film to the substrate. Addition of Y and lanthanide-based REM not only produces a dense oxide film as described above, but also enhances the adhesion to the substrate. This effect can be obtained by adding a very small amount of 0.001%. If the amount is large, the hot workability tends to be deteriorated, which is also disadvantageous in terms of cost. Therefore, it is a good idea to limit the addition to within 1.0%. The reason for limiting the addition effect and composition of the Ca and Mg groups is the same as that of the Y- and lanthanide-based REM. Each group of Mo; Nb, Ta, Zr; and Al is
Although this also increases the strength of the material as described above, it also serves to increase the adhesion of the oxide film to the substrate. The effect is obtained by adding 0.002% or more in total. For groups such as Mo and Nb, there is no problem in physical properties even if the upper limit of 6.0% is exceeded, but the price becomes high. If Al is added over 7.0%, the material becomes brittle.

【実施例】【Example】

表に示す組成の合金から、機械加工により、幅14mm×
厚さ2mm×長さ200mmの板を製作した。各サンプル
は、いずれも大気中で1200℃に2時間加熱する酸化
被膜形成の処理をした。 代表的なハンダ付け作業の条件として下記をえらび、 使用ハンダ:63%Sn−Pb(共晶ハンダ)、融点は
183℃ 浴温度:250℃ サイクル:(フラックス浸漬+予備加熱)約20秒間→
ハンダ浴浸漬約10秒間…約1000サイクル/8時間 これに近い試験条件を実現するため、上記試験片をつか
んで250℃に保ったハンダ浴中に下半分を10秒間浸
漬して20秒間引き上げる装置を用意した。 15,000サイクル後、ハンダ付着状況をしらべた。
実施例はいずれもハンダの付着は認められなかった。こ
れに対し、比較例は多量のハンダ付着がみられた。 発明の効果 本発明のハンダ付け用治具は、いわば金属の加工品の表
面にCrを主成分とするセラミックス被覆を施し
たものと同等であるから、ハンダ濡れ性は実質上ゼロと
いうことができる。この被覆は強固であって多数回のヒ
ートサイクルにも剥落しないから、濡れ耐性がすぐれ、
長期にわたる治具の使用ができる。低下がみられたとき
も、治具の表面を酸洗などの手段で清淨にして加熱する
ことにより、容易に再生できる。 材料は市場で入手しやすい既存の合金で足り、それらは
一般に加工性が悪くないから、加熱処理が簡単であるこ
ととあいまって、ハンダづけ用治具のコストは低廉であ
る。
Width 14mm x by machining from alloy with composition shown in the table
A plate with a thickness of 2 mm and a length of 200 mm was manufactured. Each sample was subjected to a treatment for forming an oxide film by heating at 1200 ° C. for 2 hours in the atmosphere. The following are typical soldering conditions: Solder used: 63% Sn-Pb (eutectic solder), melting point: 183 ° C Bath temperature: 250 ° C Cycle: (flux dipping + preheating) for about 20 seconds →
Soaking in solder bath Approx. 10 seconds ... Approx. 1000 cycles / 8 hours In order to realize test conditions close to this, a device for grabbing the test piece and immersing the lower half in the solder bath kept at 250 ° C for 10 seconds and pulling it up for 20 seconds Prepared. After 15,000 cycles, the state of solder adhesion was examined.
No solder adhesion was observed in any of the examples. On the other hand, in the comparative example, a large amount of solder adhesion was observed. EFFECTS OF THE INVENTION Since the soldering jig of the present invention is, so to speak, equivalent to a surface of a metal processed product coated with a ceramic containing Cr 2 O 3 as a main component, the solder wettability is substantially zero. be able to. This coating is strong and does not come off even after many heat cycles, so it has excellent wetting resistance,
The jig can be used for a long time. Even when a decrease is observed, it can be easily regenerated by cleaning the surface of the jig by means such as pickling and heating. Existing materials that are easily available on the market are sufficient as the materials, and since the workability is generally not bad, the cost of the soldering jig is low, together with the fact that the heat treatment is easy.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】C:0.10%以下、Si:5.0%以
下、Mn:2.0%以下、およびCr:5.0〜30%
を含有し、残部がNi:40%以上およびFe:55%
以下からなる合金組成の材料を成形し、酸化性雰囲気中
で赤熱以上の温度に加熱して表面にCrに富む酸
化被膜を形成してなるハンダ付け用治具。
1. C: 0.10% or less, Si: 5.0% or less, Mn: 2.0% or less, and Cr: 5.0 to 30%.
And the balance is Ni: 40% or more and Fe: 55%
A soldering jig formed by molding a material having an alloy composition of the following and heating it in an oxidizing atmosphere to a temperature of red heat or higher to form an oxide film rich in Cr 2 O 3 on the surface.
【請求項2】材料として、さらに下記のグループの少な
くとも1種 (イ)Yおよびランタニド系REMからえらんだ1種ま
たは2種以上:0.001〜1.0% (ロ)CaおよびMgからえらんだ1種または2種:
0.003〜0.03% を含有するものを使用した特許請求の範囲第1項のハン
ダ付け用治具。
2. As a material, at least one selected from the following groups: (a) One or more selected from Y and lanthanide REM: 0.001 to 1.0% (b) Selected from Ca and Mg. One or two:
The soldering jig according to claim 1, wherein a soldering jig containing 0.003 to 0.03% is used.
【請求項3】材料として、さらに下記のグループの少な
くとも1種 (ハ)Mo:6.0%以下および(または)W:1.5
%以下 (ニ)Nb,TaおよびZrからえらんだ1種または2
種以上:6.0%以下 (ホ)Al:7.0%以下 を含有するものを使用した特許請求の範囲第1項または
第2項のハンダ付け用治具。
3. A material which is at least one of the following groups (c) Mo: 6.0% or less and / or W: 1.5
% Or less (d) One or two selected from Nb, Ta and Zr
The soldering jig according to claim 1 or 2, wherein a solder containing at least one kind: 6.0% or less (e) Al: 7.0% or less is used.
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