JPH09192877A - はんだ材料 - Google Patents
はんだ材料Info
- Publication number
- JPH09192877A JPH09192877A JP605696A JP605696A JPH09192877A JP H09192877 A JPH09192877 A JP H09192877A JP 605696 A JP605696 A JP 605696A JP 605696 A JP605696 A JP 605696A JP H09192877 A JPH09192877 A JP H09192877A
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- Japan
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- solder
- improve
- temperature
- eutectic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 広がり率が良好であり、はんだ付けが２５０
℃以下で可能であるＰｂフリーはんだを提供する。 【構成】 Ｂｉ：８〜２０％、Ａｇ：２．０〜５．０
％、Ｃｕ：０．０２〜１．５％を含有し、残部が実質的
にＳｎ及び不純物からなるはんだ材料。Ｐｂは１％を上
限として許容される。
℃以下で可能であるＰｂフリーはんだを提供する。 【構成】 Ｂｉ：８〜２０％、Ａｇ：２．０〜５．０
％、Ｃｕ：０．０２〜１．５％を含有し、残部が実質的
にＳｎ及び不純物からなるはんだ材料。Ｐｂは１％を上
限として許容される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、はんだ材料に関す
るものであり、さらに詳しく述べるならば、鉛を一切含
有しないかあるいは少量のみ含有するはんだ材料に関す
るものである。
るものであり、さらに詳しく述べるならば、鉛を一切含
有しないかあるいは少量のみ含有するはんだ材料に関す
るものである。
【０００２】従来一般的なＰｂ−Ｓｎ共晶はんだは鉛規
制のために将来は使用が制限されることが予想されるた
めに、各種無鉛はんだ合金が提案されている。これらの
提案では、はんだ付け温度が電子部品を熱的に破壊する
ことがないように十分に低いこと、基板の回路構成材料
及び端子材料の主たる材料である銅もしくは銅合金との
濡れ性が良いなどの性能を満たすために、組成が種々工
夫されている。
制のために将来は使用が制限されることが予想されるた
めに、各種無鉛はんだ合金が提案されている。これらの
提案では、はんだ付け温度が電子部品を熱的に破壊する
ことがないように十分に低いこと、基板の回路構成材料
及び端子材料の主たる材料である銅もしくは銅合金との
濡れ性が良いなどの性能を満たすために、組成が種々工
夫されている。
【０００３】
【従来の技術】その１種であるＳｎ−Ａｇ系はんだ材料
は溶融温度が約２２０〜２４０℃とかなり高いために、
従来の共晶系はんだ材料用のはんだ装置でははんだ付け
することができない。また、仮にはんだ付けが可能であ
るにしても実装する電子部品の耐熱温度は従来の共晶は
んだ付け温度の２５０℃までが限度であり、Ｓｎ−Ａｇ
系はんだ材料のはんだ付け温度は２８０℃を超えてしま
うと言う問題がある。
は溶融温度が約２２０〜２４０℃とかなり高いために、
従来の共晶系はんだ材料用のはんだ装置でははんだ付け
することができない。また、仮にはんだ付けが可能であ
るにしても実装する電子部品の耐熱温度は従来の共晶は
んだ付け温度の２５０℃までが限度であり、Ｓｎ−Ａｇ
系はんだ材料のはんだ付け温度は２８０℃を超えてしま
うと言う問題がある。
【０００４】次に、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ材料は溶融温度
は約１４０℃と低いが濡れ性はＳｎ−Ａｇ系と異なり広
がり率で８０％を超えないので、従来の共晶はんだと同
じ条件ではんだ付けをすることはできない。
は約１４０℃と低いが濡れ性はＳｎ−Ａｇ系と異なり広
がり率で８０％を超えないので、従来の共晶はんだと同
じ条件ではんだ付けをすることはできない。
【０００５】Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ材料は溶融温度が１９
０℃と低いが、濡れ性が著しく劣るために共晶はんだに
代替することはできない。
０℃と低いが、濡れ性が著しく劣るために共晶はんだに
代替することはできない。
【０００６】欧州特許公開公報０３３６５７５号で提案
された無鉛はんだ材料は、Ｂｉ：０．０８〜２０％、Ａ
ｇ：０．０１〜１．５％、Ｃｕ：０．０２〜１．５％を
含有し、残部が実質的にＳｎ及び不純物からなる組成を
有する。また、実施例によると、その液相線温度は１９
４〜２４０℃であり、固相線温度は１８３〜２１６℃で
ある。
された無鉛はんだ材料は、Ｂｉ：０．０８〜２０％、Ａ
ｇ：０．０１〜１．５％、Ｃｕ：０．０２〜１．５％を
含有し、残部が実質的にＳｎ及び不純物からなる組成を
有する。また、実施例によると、その液相線温度は１９
４〜２４０℃であり、固相線温度は１８３〜２１６℃で
ある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したＳｎ−Ｂｉ−
Ａｇ−Ｃｕ系はんだ材料は溶融温度がかなり低くなって
いるが、依然として電子部品への熱的影響の懸念があ
り、さらに広がり率で８０％以上の濡れ性を確保するこ
とはできない。広がり率が８０％より１％でも下回ると
チップ部品のはんだ付性に大きな影響があるので、８０
％以上の広がり率を確保することが重要である。
Ａｇ−Ｃｕ系はんだ材料は溶融温度がかなり低くなって
いるが、依然として電子部品への熱的影響の懸念があ
り、さらに広がり率で８０％以上の濡れ性を確保するこ
とはできない。広がり率が８０％より１％でも下回ると
チップ部品のはんだ付性に大きな影響があるので、８０
％以上の広がり率を確保することが重要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記した弊害を解消する
本発明に係る第１のはんだ材料は、Ｂｉ：８〜２０％、
Ａｇ：２．０〜５．０％、Ｃｕ：０．０２〜１．５％を
含有し、残部が実質的にＳｎ及び不純物からなることを
特徴とし、また本発明に係る第２のはんだ材料は、Ｂ
ｉ：８〜２０％、Ａｇ：２．０〜５．０％、Ｃｕ：０．
０２〜１．５％、Ｐｂ：１％以下を含有し、残部が実質
的にＳｎ及び不純物からなることを特徴とするはんだ材
料である。以下、本発明のはんだ材の組成を詳しく説明
する。
本発明に係る第１のはんだ材料は、Ｂｉ：８〜２０％、
Ａｇ：２．０〜５．０％、Ｃｕ：０．０２〜１．５％を
含有し、残部が実質的にＳｎ及び不純物からなることを
特徴とし、また本発明に係る第２のはんだ材料は、Ｂ
ｉ：８〜２０％、Ａｇ：２．０〜５．０％、Ｃｕ：０．
０２〜１．５％、Ｐｂ：１％以下を含有し、残部が実質
的にＳｎ及び不純物からなることを特徴とするはんだ材
料である。以下、本発明のはんだ材の組成を詳しく説明
する。
【０００９】本発明ではＳｎを基本成分とし、次に多い
元素としてＢｉを添加する。Ｓｎ−Ｂｉ二元系合金は５
７％Ｂｉにて約１４０℃の共晶となり、溶融温度の面で
は好ましいが、硬くかつ脆くなり過ぎ、成形が困難にな
るので共晶よりもＳｎリッチ側の組成を選択する。しか
しＢｉ含有量が８％より低いと、融点が高くなり過ぎ
る。さらにＢｉは濡れ性向上に効果がある。これらの観
点からＢｉ含有量は８〜２０％の範囲に定めた。好まし
いＢｉ含有量は８〜１４％である。
元素としてＢｉを添加する。Ｓｎ−Ｂｉ二元系合金は５
７％Ｂｉにて約１４０℃の共晶となり、溶融温度の面で
は好ましいが、硬くかつ脆くなり過ぎ、成形が困難にな
るので共晶よりもＳｎリッチ側の組成を選択する。しか
しＢｉ含有量が８％より低いと、融点が高くなり過ぎ
る。さらにＢｉは濡れ性向上に効果がある。これらの観
点からＢｉ含有量は８〜２０％の範囲に定めた。好まし
いＢｉ含有量は８〜１４％である。
【００１０】Ｓｎ−Ａｇ二元系合金は約３．５％Ａｇに
て約２２１℃の共晶を作る。ＡｇはこのようにＳｎ合金
の融点を下げる作用をもっており、その他に濡れ性向上
に対して有効である。Ａｇの含有量が１．５％未満で
は、これらの効果がないので、はんだ付け温度が高くな
りかつ濡れ性も不良であるのでＰｂ−Ｓｎ共晶はんだに
代替することはできない。一方、Ａｇ含有量が５％を超
えると固相線温度が高くなる。したがってＡｇ含有量は
２．０〜５．０％の範囲内に定めた。好ましいＡｇ含有
量は２．５〜４．０％である。
て約２２１℃の共晶を作る。ＡｇはこのようにＳｎ合金
の融点を下げる作用をもっており、その他に濡れ性向上
に対して有効である。Ａｇの含有量が１．５％未満で
は、これらの効果がないので、はんだ付け温度が高くな
りかつ濡れ性も不良であるのでＰｂ−Ｓｎ共晶はんだに
代替することはできない。一方、Ａｇ含有量が５％を超
えると固相線温度が高くなる。したがってＡｇ含有量は
２．０〜５．０％の範囲内に定めた。好ましいＡｇ含有
量は２．５〜４．０％である。
【００１１】Ｓｎ−Ｃｕ二元系合金は約０．８％Ｃｕに
て約２２８℃の共晶を作り、これよりＣｕ含有量が多い
と融点が急激に高くなる。したがってＣｕの添加量は多
くすることはできないが、少量添加されたＣｕは機械的
強度を向上させまた耐疲労性を向上させるのに効果があ
る。Ｃｕ含有量が０．０２％より少ないとこの効果が達
成されず、また０．８％を超えると融点が高くなり過ぎ
るために、Ｐｂ−Ｓｎ共晶はんだに代替することはでき
ない。好ましいＣｕ含有量は０．１〜０．７％である。
て約２２８℃の共晶を作り、これよりＣｕ含有量が多い
と融点が急激に高くなる。したがってＣｕの添加量は多
くすることはできないが、少量添加されたＣｕは機械的
強度を向上させまた耐疲労性を向上させるのに効果があ
る。Ｃｕ含有量が０．０２％より少ないとこの効果が達
成されず、また０．８％を超えると融点が高くなり過ぎ
るために、Ｐｂ−Ｓｎ共晶はんだに代替することはでき
ない。好ましいＣｕ含有量は０．１〜０．７％である。
【００１２】Ｐｂは液相・固相温度を低下しかつ広がり
率を向上することができる。しかし、鉛規制をクリアす
るために１％を上限の添加量とする必要がある。より好
ましくは鉛添加量は０．６％以下である。その場合の広
がり率は３〜５％向上する。
率を向上することができる。しかし、鉛規制をクリアす
るために１％を上限の添加量とする必要がある。より好
ましくは鉛添加量は０．６％以下である。その場合の広
がり率は３〜５％向上する。
【００１３】上記した組成範囲の代表例の合金の特性を
従来の合金及び比較合金と対比して明らかにする。
従来の合金及び比較合金と対比して明らかにする。
【００１４】
【表１】 液相 固相 引張 伸び 硬さ 耐疲労性 広が 温度 温度 強さ り率 本発明はんだ ２０５ １８１ 100 １６ ３０ ５×１０8 ８１ 共晶はんだ １８３ １８８ 52.4 ４０ １５ １×１０6 ９３ 比較材はんだ ２１６ １９０ ６５ ３０ ２２ ５×１０7 ７５ 備考：本発明はんだ：Ｓｎ−１０Ｂｉ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ 共晶はんだ ：Ｓｎ−４０Ｐｂ 比較材はんだ：Ｓｎ−１０．７Ｂｉ−０．３５Ａｇ−０．４５Ｃｕ 液相温度；固相温度−℃ 引張強さ−ＭＰａ（室温） 伸び−％（室温） 硬さ−Ｈｖ（室温） 耐疲労性−４ＭＰａの繰返応力（８０℃）での破断回数 広がり率−ＪＩＳＺ３１９７による測定（％）
【００１５】表１に示すように、本発明のはんだは共晶
はんだと比較して液相温度は若干高いが固相温度はほと
んど同じであるために、共晶はんだとほぼ同じ条件では
んだ付け可能であり、また接合特性もほぼ同等である。
次に、Ａｇ含有量が低いはんだ材は、液相・固相温度が
共晶温度より７〜３３℃高いために、従来の共晶はんだ
材と同等の作業は困難であることが分かる。以下、実施
例により本発明を詳しく説明する。
はんだと比較して液相温度は若干高いが固相温度はほと
んど同じであるために、共晶はんだとほぼ同じ条件では
んだ付け可能であり、また接合特性もほぼ同等である。
次に、Ａｇ含有量が低いはんだ材は、液相・固相温度が
共晶温度より７〜３３℃高いために、従来の共晶はんだ
材と同等の作業は困難であることが分かる。以下、実施
例により本発明を詳しく説明する。
【００１６】
【実施例】表２に示す組成のすず系はんだを溶解し、液
相温度及び固相温度（℃）ならびに広がり率（％）を測
定した。
相温度及び固相温度（℃）ならびに広がり率（％）を測
定した。
【００１７】
【００１８】表２の比較材Ｎｏ．５はＢｉ無添加である
ために液相温度が高くかつ広がり率が低い。比較材Ｎ
ｏ．６はＢｉの多量添加により液相・固相温度が大幅に
低下しているが、広がり率が低い。比較材Ｎｏ．７は液
相温度はかなり低いが広がり率は著しく低い。これらの
比較材に対比して本発明実施例は液相・固相温度が低く
かつ広がり率も高い。また微量のＰｂを添加することに
よりこれらの特性をさらに改善することができる。
ために液相温度が高くかつ広がり率が低い。比較材Ｎ
ｏ．６はＢｉの多量添加により液相・固相温度が大幅に
低下しているが、広がり率が低い。比較材Ｎｏ．７は液
相温度はかなり低いが広がり率は著しく低い。これらの
比較材に対比して本発明実施例は液相・固相温度が低く
かつ広がり率も高い。また微量のＰｂを添加することに
よりこれらの特性をさらに改善することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると従
来の共晶はんだとほとんど同じ条件ではんだ付け作業が
可能であり、銅合金に対する濡れ性が良好であるために
接合強度が高く、かつはんだ自体の強度などの機械的性
質が優れた無鉛はんだ材が提供される。したがって本発
明のはんだ材は鉛規制をクリアする材料である。
来の共晶はんだとほとんど同じ条件ではんだ付け作業が
可能であり、銅合金に対する濡れ性が良好であるために
接合強度が高く、かつはんだ自体の強度などの機械的性
質が優れた無鉛はんだ材が提供される。したがって本発
明のはんだ材は鉛規制をクリアする材料である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成田 雄彦 愛知県名古屋市緑区鳴海町字長田75−１ソ ルダーコート株式会社内 (72)発明者 原 四郎 愛知県名古屋市緑区鳴海町字長田75−１ソ ルダーコート株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｂｉ：８〜２０％、Ａｇ：２．０〜５．
０％、Ｃｕ：０．０２〜１．５％を含有し、残部が実質
的にＳｎ及び不純物からなることを特徴とするはんだ材
料。 - 【請求項２】 Ｂｉ：８〜２０％、Ａｇ：２．０〜５．
０％、Ｃｕ：０．０２〜１．５％、Ｐｂ：１％以下を含
有し、残部が実質的にＳｎ及び不純物からなることを特
徴とするはんだ材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP605696A JPH09192877A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | はんだ材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP605696A JPH09192877A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | はんだ材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09192877A true JPH09192877A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11627957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP605696A Pending JPH09192877A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | はんだ材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09192877A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048069A1 (en) * | 1997-04-22 | 1998-10-29 | Ecosolder International Pty Limited | Lead-free solder |
| DE10003665C2 (de) * | 1999-01-29 | 2003-06-26 | Fuji Electric Co Ltd | Lötmittel-Legierug |
| CN102990242A (zh) * | 2011-09-13 | 2013-03-27 | 郴州金箭焊料有限公司 | 一种低温无卤无铅焊锡膏 |
| CN104985350A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-10-21 | 北京康普锡威科技有限公司 | 一种Sn-Bi/Cu无铅复合焊接材料 |
| CN105728977A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-06 | 广东中实金属有限公司 | 一种高可靠性低温无铅锡膏及其制备方法 |
| US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
-
1996
- 1996-01-17 JP JP605696A patent/JPH09192877A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998048069A1 (en) * | 1997-04-22 | 1998-10-29 | Ecosolder International Pty Limited | Lead-free solder |
| DE10003665C2 (de) * | 1999-01-29 | 2003-06-26 | Fuji Electric Co Ltd | Lötmittel-Legierug |
| US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
| CN102990242A (zh) * | 2011-09-13 | 2013-03-27 | 郴州金箭焊料有限公司 | 一种低温无卤无铅焊锡膏 |
| CN104985350A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-10-21 | 北京康普锡威科技有限公司 | 一种Sn-Bi/Cu无铅复合焊接材料 |
| CN105728977A (zh) * | 2016-04-29 | 2016-07-06 | 广东中实金属有限公司 | 一种高可靠性低温无铅锡膏及其制备方法 |
| CN105728977B (zh) * | 2016-04-29 | 2018-06-19 | 广东中实金属有限公司 | 一种高可靠性低温无铅锡膏及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040818 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060328 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060808 |