JPH08224689A - 無鉛半田およびその使用 - Google Patents
無鉛半田およびその使用Info
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Abstract
従って、半田結合のより大きい強度を有する低融点の冒
頭に述べた種類の無鉛半田(スズ合金)を提供すること
にある。 【解決手段】 ビスマスおよび/またはインジウムと、
残部のスズおよび通常の不純物とを含むスズ合金からな
る無鉛半田に関し、コバルト0,001−5%を添加し
たことによって、半田の総体的に微粒構造が得られ、例
えば、銅、ニッケル、金およびこれらの合金を濡らした
後、半田付したコンポーネントの結合強度を増大する微
粒の金属間相が得られることとする。
Description
ビスマスまたは0,1−50%のインジウムと、残部の
スズおよび通常の不純物とを含むスズ合金からなる無鉛
半田に関する。
に使用されるね半田に対しては、通常、下記の要求が課
せられる。即ち、半田は、熱的に接合される金属部材に
対して良好な濡れ挙動を示さなければならない。この場
合、半田の融点は、450℃を越えてはならない。実際
に、大半の半田は、450℃よりも遥かに低い、即ち、
180℃−300℃の範囲の融点または熔融範囲を有す
る。電子工学については、融点が、最高運転温度よりも
十分に高いが、他方、半田付に際して上記温度に耐える
コンポーネントを製造するために、十分に低いことが肝
要である。
広い範囲で満足される。しかしながら、環境保護の理由
から、鉛の使用禁止が予想されるので、SnPb半田を
無鉛半田で置換えなければならない。既に、特に低融点
であるのでSnPb半田の代替品として適するSnBi
半田およびSnIn半田が知られている。上記の無鉛半
田は、SnPb半田と同様、銅基板、ニッケル基板およ
び金基板を濡らす(例えば、Morrisらの論文“M
icrostruture and Mechnica
l Properties of SnIn and
SnBi Solders”およびFeltonらの論
文“The Propertiesof Tin−Bi
smuth Alloy Solders”、199
3.7.,p25−27,28−32参照)。
す。接合すべき材料の異なる膨張係数によって、温度変
化時(例えば、コンポーネントの半田付または組込み
(合成樹脂の射出被覆)後の冷却時)、半田内に剪断応
力が現れる。
P)は、室温において、室温よりも高い使用温度におい
て強い結晶成長傾向を示す粗粒状態にある。粗粒および
結晶成長は、半田結合の性質にマイナスの影響を与え
る。
がより小さく、結晶成長が僅かであり、従って、半田結
合のより大きい強度を有する低融点の冒頭に述べた種類
の無鉛半田(スズ合金)を提供することにある。
とづき、スズ合金が、更に、0,001−5%(ここ
で、%値は重量%である)を含むことによって、解決さ
れる。
し、例えば、銅、ニッケル、金およびこれらの合金を濡
らした後、半田付したコンポーネントの結合強度を増大
する微粒の金属間相(IMP)(表参照)を形成する。
微粒の均一な金属間相は、より大きい全層硬さ、よりよ
い曲げ挙動、より大きい剪断強度および小さい弾性率
(E−Modul)を有するのみならず、特に、大きい
クリープ安定性を示す。ここで、クリープ安定性とは、
長期間の負荷時に現れる時間および温度に依存の変形プ
ロセスを意味する。
0,003−0,5%を含む。
含んでいる場合、更に詳細に云えば、ビスマス0,1−
20%(好ましくは、5−20%)およびインジウム
0,05−35%(好ましくは、3−35%)を含んで
いる場合は、同様の良い結果が得られる。
き、特に、導体板、半導体構造要素およびすべての種類
の電子コンポーネントの半田付に適する。この場合、半
田付とは、すべての慣用の半田付技術(特に、手操作半
田付、リフロー半田付、蒸気相半田付、赤外線半田付、
高周波半田付、等)を意味する。
これらの合金からなるテープの火炎スズメッキ、銅、ニ
ッケル、鉄、金およびこれらの合金からなる基板および
銅、金、ニッケル、パラジウムおよび銀をメタライジン
グしたコンポーネントおよび導体板の浸漬スズメッキで
ある。
詳細に説明する。合金SnBi5In3について0,5
%のコバルト添加の微粒化作用を示す(図1/2)。こ
の場合、熔融法(火炎スズメッキまたは浸漬スズメッ
キ)でスズ青銅(CuSn6)テープに厚さ1−3μm
の表面層を被覆した。
トが半田の総体的に微粒構造を形成し、銅、ニッケル、
金やこれらの合金を濡らした後、コンポーネントの結合
強度を増大する微粒の金属間相を形成する。そのため
に、より大きい金属硬さ、より良い曲げ挙動、より大き
い剪断強度、小さい弾性率を有することになり、特に大
きなクリープ安定性を示す。従って電子コンポーネン
ト、合金テープのメッキ、合金基板やメタライジングし
たコンポーネント、導体板のスズメッキ等に有効とな
る。
図(倍率5000:1)である。
ルト添加の金属間相の拡大図(倍率5000:1)であ
る。
Claims (8)
- 【請求項1】 0,1−57%のビスマスまたは0,1
−50%のインジウムと、残部のスズおよび通常の不純
物とを含むスズ合金からなる無鉛半田において、スズ合
金が、更に、コバルト0,001−5%を含むことを特
徴とする半田。 - 【請求項2】 スズ合金が、更にコバルト0,003−
0,5%を含むことを特徴とする請求項1に記載の半
田。 - 【請求項3】 スズ合金が、ビスマス5−57%または
インジウム3−50%を含む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。 - 【請求項4】 スズ合金が、ビスマス0,1−20%ま
たはインジウム0,05−35%を含むことを特徴とす
る請求項1または請求項2に記載の半田。 - 【請求項5】 スズ合金が、ビスマス5−20%または
インジウム3−35%を含むことを特徴とする半田。 - 【請求項6】 導体板、半導体素子およびすべての種類
の電子コンポーネントの半田付のための請求項1−請求
項5の1つまたは複数に記載の半田の使用。 - 【請求項7】 銅、ニッケル、鉄およびこれらの合金か
らなるテープの火炎スズメッキのための請求項1−請求
項5の1つまたは複数に記載の半田の使用。 - 【請求項8】 銅、ニッケル、鉄、金およびこれらの合
金からなる基板、銅、金、ニッケル、パラジウムおよび
銀をメタライジングしたコンポーネントおよび導体板の
浸漬スズメッキのための請求項1−請求項5の1つまた
は複数に記載の半田の使用。
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