JPH07159395A - はんだ合金の組成分析方法 - Google Patents

はんだ合金の組成分析方法

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JPH07159395A
JPH07159395A JP5306911A JP30691193A JPH07159395A JP H07159395 A JPH07159395 A JP H07159395A JP 5306911 A JP5306911 A JP 5306911A JP 30691193 A JP30691193 A JP 30691193A JP H07159395 A JPH07159395 A JP H07159395A
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JP
Japan
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solder
acid
solution
plasma
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JP5306911A
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English (en)
Inventor
Naohiko Sado
直彦 佐渡
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】微少量はんだ合金の迅速,高精度な分析方法を
提供する。 【構成】はんだ試料を無機酸とオキシカルボン酸で加熱
溶解し、プラズマ発光分析で複数元素を同時定量する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、はんだ合金の組成分析
方法に係り、特に電子部品のはんだ付け後における接合
性評価のための少量試料の迅速かつ高精度の組成分析方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にはんだ合金は、Pb−Sn系合金
およびこれに少量のBi,Sb等の低溶融性金属を含む
合金系でロウ付けに使用される。その融点は高くともお
よそ300℃くらいであり、このように融点が低く,多
くは軟質合金であることから,これより融点の高い硬質
の高ロウ付とは区別し、前記はんだは軟ロウと言われ
る。
【0003】はんだ合金は、銅及び銅合金などのはんだ
付けの他にセラミックス,ガラス等の金属化した面への
接合にも利用されるなどの広い応用性をもっており、特
にスズ及び鉛を主成分とするはんだ合金は最も代表的な
ものであり優れた特性から広く利用されている。利用分
野の例としては、半導体等の電子部品の接合があり、は
んだ付け性や機械的強度などの面からPb−Sn系合金
およびこれに少量の低溶融性金属を含む各種のはんだ材
料が選定される。特に、はんだ付け後における接合性の
評価では電子部品の微小部のはんだ組成分析が必要であ
り、ミリグラムレベルの微少量試料のはんだの主成分か
ら添加成分まで精度よく迅速に定量する方法が求められ
ている。
【0004】はんだ合金の成分分析方法の公定法として
は、日本工業規格JIS Z 3010で規定されてい
る。この方法では、はんだ合金成分のスズと鉛および不
純物のアンチモン,銅,ビスマス,亜鉛,鉄,アルミニ
ウム,ヒ素について規定されており、各分析成分ごとに
はんだ合金試料を湿式分解などによって前処理し分析試
料を得たのち、滴定法,吸光光度法,原子吸光法等によ
りそれぞれの元素が定量される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら日本工業
規格JIS Z 3010で規定された分析法は各成分
ごとに湿式分解の前処理と定量分析が必要で、分析操作
に長い時間を要し、迅速性に欠ける。さらに、分析成分
ごとにあるいははんだ合金の種類によって試料の採取量
が異なるなど、分析操作全体が煩雑であって汎用性にも
欠ける。
【0006】つまり、はんだ合金の組成分析評価におい
て、前記従来法では、主成分から不純物まで迅速に組成
の評価を行うことができない。上記の問題を解決するた
めに、本発明者は既に鋳型を用いてはんだ合金試料を固
化して蛍光X線分析法ではんだ成分を分析する方法を確
立している。しかし、この方法は、はんだ槽のはんだを
対象にしたもので、数十グラムの多量の試料を用いるこ
とのできる場合に鋳型に流して固化して適用するもので
本分析目的のミリグラムレベルの微少量試料の分析には
適用することができないという問題があった。
【0007】一方数ミリグラムレベルの微少量溶液に対
して、プラズマ発光分析法を適用して、溶液中の元素を
迅速,且つ高精度に定量できることが知られている。プ
ラズマ発光分析法をはんだ合金の組成分析に適用するた
めには、はんだ合金を溶液化する必要があるが、はんだ
合金は前述の如く、種々の元素を含みはんだ合金を完全
溶液化することは従来困難であった。
【0008】この発明は上述の点に鑑みてなされ,その
目的ははんだ合金試料の溶液化方法を開発して、微少量
はんだ合金試料の迅速且つ高精度の組成分析方法を提供
することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的はこの発明に
よればはんだ試料の溶液化工程と、測定工程を有し、溶
液化工程ははんだ試料を無機酸とオキシカルボン酸を用
いて加熱溶解し、はんだ試料溶液を調製する工程であ
り、測定工程は、プラズマ発光分析法を用いて前記はん
だ試料溶液中の元素を測定するものであるとすることに
より達成される。
【0010】
【作用】鉛と銀は硝酸で溶解される。スズとアンチモン
は塩酸で溶解される。従って、鉛,スズ,銀,アンチモ
ンを含む金属は硝酸と塩酸の混酸または王水を用いて溶
解することができる。このとき、スズとアンチモンは硝
酸によって酸化される。例えば、スズは硝酸によって硝
酸第二スズ〔Sn(NO3 4 〕となり加水分解によ
り、オルトスズ酸〔Sn(OH)4 〕となり、さらに縮
合して不溶性のメタスズ酸〔SnO2 ・nH2 O〕とな
る。
【0011】 Sn(NO3 4 +4H2 O=Sn(OH)4 +4HNO3 〔加水分解〕 Sn(OH)4 =SnO2 ・nH2 O 〔縮 合 〕 またアンチモンは以下のような加水分解,縮合を行う。 Sb(NO3 5 +5H2 O=2Sb(OH)5 +5HNO3 〔加水分解〕 2Sb(OH)5 =Sb2 5 ・nH2 O 〔縮 合 〕 さらに銀は、塩酸の存在によって不溶性の塩化銀(Ag
Cl)を形成する。これらの不溶性成分の生成を防止す
るため、スズ,アンチモンおよび銀と錯イオンを形成さ
せるオキシカルボン酸〔例:酒石酸〕が加えられる。オ
キシカルボン酸には他にシュウ酸、クエン酸等も用いる
ことができる。
【0012】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明
する。先ず分析試料溶液化工程について述べる。図1
は、本発明の実施例に係る分析試料溶液調製手順を示す
流れ図である。分析試料は電子部品のはんだ付け後にお
ける接合性評価のために組成分析を目的に採取したミリ
グラムレベルの少量のかきとり物である場合が多い。こ
の試料の溶液化の方法は、王水(硝酸:塩酸=1:3)
による溶解であるが、不溶性成分を形成するスズ,アン
チモン,銀に対しては予め酒石酸を加えておき、錯イオ
ンを生成させて完全な溶液を調製する。不溶性成分が含
まれない完全な溶液中の元素の定量工程では、後に述べ
るプラズマ発光分析を用いて、安定してかつ精度よく測
定することができる。
【0013】図1において、少量試料を容器に入れ、溶
剤のヘキサンを加えて洗浄・脱脂する。次いで溶剤を揮
発させるため、60℃30分間熱処理する。その後、室
温まで冷却して試料をはかりとる。本法では、10〜2
0ミリグラムを精しく秤量する。次に酒石酸を添加する
が、この場合、濃度が0.01g/mlのものを調製し
ておき分析試料量に応じて滴下するようにした。この酒
石酸〔COOHCH(OH)CH(OH)COOH〕はオキシカルボン酸の一
つで前記成分と錯イオンを形成して、水酸化物等の不溶
性成分の防止に役立つ。他のオキシカルボン酸として
は、例えばシュウ酸,クエン酸等も用いることができ
る。次いで王水を加えて加熱分解し、分析試料液が調製
される。分析試料液は、全量を100mlの定容とし、
試料液の調製を完了する。
【0014】次に試料液中の元素の測定工程について述
べる。液中の元素の測定は発光線を用い、多元素の測定
が可能なプラズマ発光分析法とした。図2は、本発明の
実施例に係るプラズマ発光分析装置を示す配置図であ
る。この分析計は、高周波電源部4、試料導入部(ネブ
ライザ)2、光源部プラズマ炎)1、分光部5、測光部
6およびデータ処理部7からなり、光源部にアルゴンガ
ス8が送られ励起温度が6000〜8000Kの高温の
アルゴンプラズマが発生する。試料溶液は、試料導入部
2のネブライザーからプラズマ炎中に導入して発光さ
せ、発光線は分光器で測定線の選別を行って光電子倍増
管を用いる測光部6で光電検出が行われる。
【0015】溶液化されたはんだ合金の試料溶液3が供
されて各元素の発光線が測定される。ここで、プラズマ
発光分析における感度の低下や妨害になる干渉にはつぎ
のものがあげられる。 1)物理干渉「試料溶液の粘性、表面張力、密度などの
物理的性質の変化によるもの」 2)化学干渉「試料液中の難解離性化合物の生成などの
化学的性質の変化によるもの」 3)イオン化干渉「試料液中にアルカリ金属類などイオ
ン化し易い元素が多く含まれた時、プラズマ内のイオン
化平衡が変化するもの」 4)分光干渉「プラズマ成分やプラズマ中の他の分子や
原子による発光スペクトルと重なって分析に影響するも
の」等である。
【0016】1)〜3)項は、試料溶液調製時の試薬の
種類と量に関係する。4)項は、分析波長を選定するこ
とで影響を避けることができる。ここでは、前記分析試
料溶液調製時に用いた酸の種類と量を管理してこれに相
当する量を標準試料液に添加し、液組成の整合を行って
用いるようにしたため、分析上の干渉は除外できた。こ
のようにして次の測定条件で各元素の発光線の強度と濃
度との関係から最小自乗法により検量線が作成される。
【0017】測定条件 分析元素と波長: Sn 242.949 nm 、Pb 220.353 n
m 、Sb 231.147 nm、Ag 328.068 nm 積分時間: 1秒 積分回数: 3回 RFパワー: 1.33kW 測光高さ: 11.2mm 図3はSnの検量関係を示す線図である。
【0018】図4はPbの検量関係を示す線図である。
図5はSbの検量関係を示す線図である。図6はAgの
検量関係を示す線図である。いずれも直線性の良好な検
量線が得られた。この時の実験式は次の通りである。液
中の元素濃度の単位はmg/lである。
【0019】 X(Sn)=2.437 ×10-5y-3.630 ×10-1 相関係数=0.999 X(Pb)=9.440 ×10-6y-4.896 ×10-1 相関係数=0.999 X(Sb)=1.691 ×10-5y+5.242 ×10-2 相関係数=0.999 X(Sn)=6.807 ×10-7y+5.551 ×10-3 相関係数=0.999 ここでyは発光強度である。発光強度と各元素の液中濃
度との相関関係は、0.999で良好であることが分か
る。図3、図4の検量線は、Sn、Pbの場合で0〜1
00mg/lの範囲を示し、図5、図6の検量線は、S
b、Agの場合で0〜10mg/lの範囲を示した。
【0020】次に先の調製法で標準液を調合した試料を
用い、前記検量線を適用して繰り返し分析精度の検討を
行った結果を表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】液中濃度50ppm以下のレベルで繰り返
し精度は変動係数で1%以下で良好であることが分か
る。次に電子部品の端子部、チップ部、ブリッジ部接合
部の実試料をはんだ分析に適用した結果について述べ
る。図1の試料溶液調製法を適用し、前記の検量線を用
いてはんだ合金の組成分析を行った結果を表2に示す。
結果の単位は、重量百分率(wt%)で示した。
【0023】
【表2】 試料溶液の調製は、約20分程度ででき、試料液中の元
素の測定は、数分で完了することから迅速化される。
【0024】このようにしてこの発明は精度の高い方法
で、かつ迅速に測定ができるのではんだ合金の組成評価
に適用できる。
【0025】
【発明の効果】この発明によれば、はんだ試料の溶液化
工程と、測定工程を有し、溶液化工程ははんだ試料を無
機酸とオキシカルボン酸を用いて加熱溶解し、はんだ試
料溶液を調製する工程であり、測定工程は、プラズマ発
光分析法を用いて、前記はんだ試料溶液中の元素を測定
するものであるとするので、Sn,Pbを主成分とし、
Sb,Ag等を副成分として含むはんだ合金の試料を完
全に溶液化することができ、プラズマ発光分析法を適用
してはんだ合金中の複数元素を迅速にかつ高精度に測定
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例に係る試料溶液調製手順を示
す流れ図
【図2】この発明の実施例に係るプラズマ発光分析装置
を示す配置図
【図3】Snの検量関係を示す線図
【図4】Pbの検量関係を示す線図
【図5】Sbの検量関係を示す線図
【図6】Agの検量関係を示す線図
【符号の説明】
1 光源部(プラズマ炎) 2 試料導入部(ネブライザー) 3 試料溶液 4 高周波電源部 5 分光部 6 測光部 7 データ処理部 8 アルゴンガス

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】はんだ試料の溶液化工程と、測定工程を有
    し、 溶液化工程ははんだ試料を無機酸とオキシカルボン酸を
    用いて加熱溶解し、はんだ試料溶液を調製する工程であ
    り、 測定工程は、プラズマ発光分析法を用いて、前記はんだ
    試料溶液中の元素を測定するものであることを特徴とす
    るはんだ合金の組成分析方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の組成分析方法において、無
    機酸は硝酸と塩酸の混酸であることを特徴とするはんだ
    合金の組成分析方法。
  3. 【請求項3】請求項1記載の組成分析方法において、オ
    キシカルボン酸は酒石酸であることを特徴とするはんだ
    合金の組成分析方法。
JP5306911A 1993-12-08 1993-12-08 はんだ合金の組成分析方法 Pending JPH07159395A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004044577A1 (ja) * 2002-11-14 2004-05-27 F And S Ltd. はんだ成分の簡易分析方法および装置
JP2009222427A (ja) * 2008-03-13 2009-10-01 Fuji Electric Holdings Co Ltd 合金の組成分析方法及び組成分析装置
CN113984465A (zh) * 2021-10-12 2022-01-28 江西洪都航空工业集团有限责任公司 一种用于溶解钎锡焊料的溶解液及溶解方法
CN113984476A (zh) * 2021-10-29 2022-01-28 北京星航机电装备有限公司 一种测定锡铅焊料中多元素含量的消解液及方法

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