JPH09327790A - 無鉛はんだ合金 - Google Patents

無鉛はんだ合金

Info

Publication number
JPH09327790A
JPH09327790A JP17294796A JP17294796A JPH09327790A JP H09327790 A JPH09327790 A JP H09327790A JP 17294796 A JP17294796 A JP 17294796A JP 17294796 A JP17294796 A JP 17294796A JP H09327790 A JPH09327790 A JP H09327790A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
weight
melting point
lead
strength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP17294796A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3673021B2 (ja
Inventor
Yoshiaki Tanaka
嘉明 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Uchihashi Estec Co Ltd
Original Assignee
Uchihashi Estec Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uchihashi Estec Co Ltd filed Critical Uchihashi Estec Co Ltd
Priority to JP17294796A priority Critical patent/JP3673021B2/ja
Publication of JPH09327790A publication Critical patent/JPH09327790A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3673021B2 publication Critical patent/JP3673021B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3457Solder materials or compositions; Methods of application thereof

Landscapes

  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】Sn−Ag−Bi−Cu−Sb系はんだにおい
て、低融点を保持しつつ機械的強度を大幅に増加できる
電子部品用の無鉛はんだ合金を提供する。 【解決手段】Agが0.5〜3.5重量%、Biが3.
0〜5.0重量%、Cuが0.5〜2.0重量%、Sb
が0.5〜2.0重量%、残部がSnからなる。酸化防
止を図るためにPまたはGaを0.5重量%以下添加す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプリント回路基板に
電子部品を実装する場合に使用する無鉛はんだに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】プリント回路基板への電子部品の実装に
は、フロ−法またはリフロ−法が使用されている。すな
わち、電子部品をプリント回路基板に仮固定し、フラッ
クスを塗布し、次いで、はんだ浴に浸漬させて溶融はん
だを付着させ、この付着はんだを冷却・凝固させる方法
(フロ−法)、または電子部品をプリント回路基板にク
リ−ムはんだで仮固定し、加熱炉に通してクリ−ムはん
だを溶融・凝固させる方法(リフロ−法)が使用されて
いる。従来、上記フロ−法及びリフロ−法でのはんだに
は、Sn−Pb系のはんだが主に使用されてきたが、P
bは毒性の強い重金属である。近来、環境問題が地球規
模で取り上げられ、鉛についても生態系への悪影響や汚
染が問題視されつつあり、はんだの無鉛化が検討されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】電子部品の実装に使用
する無鉛はんだとして、「Agが2.5〜3.0重量
%、Biが1.0〜2.0重量%、Cuが1.0重量
%、Sbが1.0〜2.0重量%、残部がSnからなる
はんだ合金」が提案されている(特開平7−88680
号公報の段落〔0029〕)。
【0004】周知の通り、2種以上の元素が混じり合っ
て固相を形成する形態は、固溶体と化合物であり、合金
の特性は、固溶体の種類及び結晶粒の形と大きさ、金属
間化合物の種類、粒子の大きさ、分布状態等のミクロ組
織の状態によって異なる。上記無鉛はんだ合金におい
て、BiやSbはSnとで固溶体を形成し、AgやCu
はSnとで金属間化合物を形成し、その固溶体や金属間
化合物のミクロ組織の状態によって一定の温度的特性や
機械的特性が呈される。
【0005】上記特開平7−88680号公報には、A
g、Bi、Cu、Sb等の個々の元素の添加理由の開示
はない。一般にはんだ合金において、Biは、はんだ融
点の低下に有効であるが、Biを溶質とする固溶体は脆
く、機械的強度上、Bi添加量の増大は不利であると認
識されている。しかしながら、本発明者は、上記Sn−
Ag−Bi−Cu−Sb系はんだにおいては、Bi添加
量を3〜5重量%にすれば、3重量%以下の場合に較べ
て機械的強度を大幅に増加できることを知った。
【0006】本発明の目的は、かかる知見に基づきSn
−Ag−Bi−Cu−Sb系はんだにおいて、低融点を
保持しつつ機械的強度を大幅に増加できる電子部品用の
無鉛はんだ合金を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る無鉛はんだ
合金は、Agが0.5〜3.5重量%、Biが3.0〜
5.0重量%、Cuが0.5〜2.0重量%、Sbが
0.5〜2.0重量%、残部がSnからなることを特徴
とし、酸化防止を図るためにPまたはGaを0.5重量
%以下添加することが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明に係る無鉛はんだ合金にお
いて、Snを基材とする理由は、毒性が極めて少なく、
母材に対する優れた濡れ性を付与でき、産出量も安定で
あり、安価であることによる。
【0009】本発明において、Agを添加する理由は、
はんだの融点をSnの融点以下とすると共に、生成する
金属間化合物であるAg3Snを緻密に分散させること
による機械的強度、特に引張り強度の向上を得るためで
ある。その添加量を0.5〜3.5重量%とした理由
は、0.5重量%以下では、はんだ融点の低下に殆ど寄
与するところが無く、機械的強度の向上も満足に達成し
得ず、3.5重量%以上では、液相線温度が高くなり過
ぎるばかりかAg3Sn金属間化合物初晶の晶出量が過
剰となり、機械的特性、特に伸び特性が低下し脆くな
り、また、表面からAg3Snがウイスカとなって突き
出すためにショ−トサ−キット発生の畏れがあるからで
あり、特に、はんだ粉末の場合、表面平滑な球形の粉末
を得ることができないからである。
【0010】本発明において、Cuを添加する理由は、
はんだの融点を低下させるばかりでなくAgとの相乗効
果により機械的特性を更に向上させるためである。その
添加量を0.3〜2.0重量%とした理由は、0.3重
量%以下では融点の低下及び機械的強度の向上に殆ど寄
与させ得ず、2.0重量%以上では、液相線温度が高く
なり過ぎるばかりかSn−Cu金属間化合物が多量に発
生しかえって機械的強度が低下するからである。
【0011】本発明において、Biを添加する理由は、
機械的強度の大幅な増加とはんだ融点の低下を達成する
ためである。その添加量を3.0〜5.0重量%とした
理由は、3.0重量%以下では機械的強度の大幅な増加
が得られないと共に融点の低下が僅少にとどまり、5.
0重量%以上ではSnとの固溶体の多量発生により低温
部に共晶点が出現し、使用環境温度がこの共晶点温度に
近づいたときに組織の粗大化、伸び特性の劣化が招来さ
れ、ひいては、はんだ付け接合部のクラック発生が懸念
されるからである。
【0012】本発明において、Sbを添加する理由は、
Sn中に緻密分散の固溶体を形成させ、はんだの機械的
強度を向上させると共に接着強度を増強させるためであ
る。その添加量を0.5〜2.0重量%とした理由は、
0.5重量%以下では、機械的強度の向上が殆ど得られ
ず、また2。0重量%以上では液相線温度が高くなり過
ぎるばかりか、流動性が低下しはんだ付け不良が発生し
易くなり、伸び特性も低下してはんだ付け接合部のクラ
ック発生が懸念されるからである。
【0013】本発明において、PまたはGaを添加する
理由は、はんだ溶融時にこれらの元素が優先的に酸化し
て他の元素の酸化を防止し、溶融はんだ表面に浮いて巻
き込まれることがなく、酸化による合金組成の変動を排
除するためであり、その添加料を0.5重量%以下とし
た理由は、これ以上では高価となるばかりか、はんだの
脆弱化が招来されるからである。本発明においては、上
記以外の元素を、JIS Z−3282に規定されてい
るA級の範囲内で不純物として含んでいてもよい。(但
し、Pbは0.10重量%以下)
【0014】本発明に係る無鉛はんだ合金は、フロ−法
でのはんだ浴やリフロ−法でのクリ−ムはんだの粉末は
んだとして好適に使用される。この粉末はんだの粒直径
は65〜20μm、クリ−ムはんだの組成は、通常、粉
末はんだ85〜93重量部、残部フラックスであり、フ
ラックスの組成は、ロジン20〜60重量部、活性剤
0.2〜5重量部、分離防止剤(チクソ剤)3〜20重
量部、溶剤残部である。
【0015】粉末はんだの製造には、高速回転するディ
スク面に溶融はんだを吹き当てて飛散させ、さらに不活
性ガスを吹き付けて急冷凝固させる方法(遠心噴霧
法)、溶融はんだをノズルから滴下させ、そこに不活性
ガスを吹き付けて飛散させつつ急冷凝固させる方法(ア
トマイズ法)等を使用できる。このようにして製造した
粉末はんだの粒内にはAg3Snが生成しているが、そ
れがウイスカとなって粒表面から突出するようなことは
なく、表面が滑らかなほぼ球形の粒となる。本発明に係
る無鉛はんだ合金は、上記したはんだ浴、クリ−ムはん
だ以外に、棒状、線状、プリフォ−ム状、やに入りはん
だの形態で使用することもできる。
【0016】
【実施例】
〔実施例1〜3〕表1に示す組成の無鉛はんだを調整し
た。各実施例品について、固相線温度、液相線温度及び
エ−ジング前後の機械的特性(引張り強度、伸び率)を
測定したところ、表1の通りであった。なお、機械的特
性は、JIS Z−2201の4号に規定されている試
験片を調整し、ロ−ドセル式万能試験機を使用し、引張
り速度5mm/min、試験温度25℃にて測定し、エ
−ジングは150℃にて100時間とした。。
【0017】 表1 実施例1 実施例2 実施例3 Ag(重量%) 3.4 3.4 3.4 Bi(重量%) 3.0 4.0 4.8 Cu(重量%) 0.6 0.6 0.6 Sb(重量%) 0.6 0.6 0.6 Sn(重量%) 残部 残部 残部 固相線温度(℃) 209 207 206 液相線温度(℃) 225 223 221 初期引張強度 (kgf/mm2) 8.8 9.2 9.8 エ−ジング後 引張強度(kgf/mm2) 7.6 9.8 10.3 初期伸び率(%) 14.4 15.0 15.5 エ−ジング後 伸び率(%) 18.9 17.2 16.5
【0018】〔比較例1及び2〕表2に示す組成の無鉛
はんだを調整した。実施例と同様、固相線温度、液相線
温度及びエ−ジング前後の機械的特性(引張り強度、伸
び率)を測定したところ、表2の通りであった。
【0019】 表2 比較例1 比較例2 Ag(重量%) 3.4 3.4 Bi(重量%) 2.0 6.0 Cu(重量%) 0.6 0.6 Sb(重量%) 0.6 0.6 Sn(重量%) 残部 残部 固相線温度(℃) 219 200 液相線温度(℃) 230 212 初期引張強度 (kgf/mm2) 7.8 9.2 エ−ジング後 引張強度(kgf/mm2) 6.5 9.8 初期伸び率(%) 9.4 8.2 エ−ジング後 伸び率(%) 8.2 3.2
【0020】〔実施例4〕表3に示す組成の無鉛はんだ
を調整した。各実施例品について、上記と同様に固相線
温度、液相線温度及びエ−ジング前後の機械的特性(引
張り強度、伸び)を測定したところ、表3の通りであっ
た。 〔比較例3〕表3に示す組成の無鉛はんだを調整した。
固相線温度、液相線温度及びエ−ジング前後の機械的特
性(引張り強度、伸び)を測定したところ、表3の通り
であった。
【0021】 表3 実施例4 比較例3 Ag(重量%) 3.0 3.0 Bi(重量%) 4.8 2.0 Cu(重量%) 0.6 0.6 Sb(重量%) 0.6 0.6 Sn(重量%) 残部 残部 固相線温度(℃) 199 216 液相線温度(℃) 220 228 初期引張強度 (kgf/mm2) 10.1 7.9 エ−ジング後 引張強度(kgf/mm2)10.2 6.8 初期伸び率(%) 12.0 9.2 エ−ジング後 伸び率(%) 12.0 8.3
【0022】なお、上記実施例及び比較例の何れにおい
ても、組成の元素以外の不純物をJIS Z−3282
に規定されたA級の範囲内で含んでいる。また、各実施
例のそれぞれに対し、Pを100ppm、またはGaを
0.3重量%添加してエ−ジング前後の機械的特性(引
張り強度、伸び)を測定したところほぼ同様の結果が得
られ、かつ、フロ−法にてはんだ浴に用いた際、酸化物
の発生を著しく軽度にとどめ得たことから、P、Ga添
加による酸化抑制効果を確認できた。
【0023】実施例においては、上記実施例と比較例と
の対比から明らかなように、Biが2.0重量%の比較
例1、3に較べて著しく優れた引張り強度を呈し、Bi
が6重量%の比較例2に較べて著しく優れた伸び率を呈
し、特にエ−ジングによる伸び率の低下がなく、加熱に
対する安定性を保証できる有利性がある。本発明におい
て、好適な実施形態は3.0重量%<Ag≦3.5重量
%、3.0重量%<Bi≦5.0重量%、0.5重量%
≦Cu<1重量%、0.5重量%≦Sb<1重量%、残
部Snである。
【0024】
【発明の効果】本発明に係る無鉛はんだ合金は、公知の
「Ag2.5〜3.0重量%、Bi1.0〜2.0重量
%、Cu1.0重量%、Sb1.0〜2.0重量%、残
部Snからなるはんだ合金」に対し、Biを3.0〜
5.0重量%と増加すると、以外にも機械的強度が大幅
に増加することを知見してBiの添加量を増量してお
り、液相線温度を更に降下させて機械的強度を有効に増
大でき、プリント回路基板への電子部品のフロ−法また
はリフロ−法による実装に使用する無鉛はんだとして極
めて有用である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Agが0.5〜3.5重量%、Biが3.
    0〜5.0重量%、Cuが0.5〜2.0重量%、Sb
    が0.5〜2.0重量%、残部がSnからなることを特
    徴とする無鉛はんだ合金。
  2. 【請求項2】請求項1記載の無鉛はんだ合金にPまたは
    Gaが0.5重量%以下添加されていることを特徴とす
    る無鉛はんだ合金。
JP17294796A 1996-06-12 1996-06-12 電子部品実装用無鉛はんだ Expired - Fee Related JP3673021B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17294796A JP3673021B2 (ja) 1996-06-12 1996-06-12 電子部品実装用無鉛はんだ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17294796A JP3673021B2 (ja) 1996-06-12 1996-06-12 電子部品実装用無鉛はんだ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09327790A true JPH09327790A (ja) 1997-12-22
JP3673021B2 JP3673021B2 (ja) 2005-07-20

Family

ID=15951311

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17294796A Expired - Fee Related JP3673021B2 (ja) 1996-06-12 1996-06-12 電子部品実装用無鉛はんだ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3673021B2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000048784A1 (en) * 1999-02-16 2000-08-24 Multicore Solders Limited Lead-free solder alloy powder paste use in pcb production
EP1245328A1 (en) * 2001-03-01 2002-10-02 Senju Metal Industry Co., Ltd. Lead-free solder paste
US6554180B1 (en) 1999-08-20 2003-04-29 Senju Metal Industry Co., Ltd. Lead-free solder paste
KR100444786B1 (ko) * 2001-11-26 2004-08-21 쌍용자동차 주식회사 기계적 성질이 개선된 저융점의 무연땜납 조성물
CN100463761C (zh) * 2005-05-13 2009-02-25 郑州机械研究所 无铅钎料
WO2012128356A1 (ja) 2011-03-23 2012-09-27 千住金属工業株式会社 鉛フリーはんだ合金
WO2017035632A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 AIM Metals & Alloys Inc. Lead-free high reliability solder alloys
CN108465973A (zh) * 2018-06-25 2018-08-31 深圳市博士达焊锡制品有限公司 一种无铅中温焊锡膏及其制备方法
CN108788512A (zh) * 2018-08-24 2018-11-13 东莞市仁信电子有限公司 一种低熔点低空洞率无铅环保焊锡膏
US11285569B2 (en) 2003-04-25 2022-03-29 Henkel Ag & Co. Kgaa Soldering material based on Sn Ag and Cu

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102217782B1 (ko) 2013-05-10 2021-02-18 후지 덴키 가부시키가이샤 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조방법

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2352200A (en) * 1999-02-16 2001-01-24 Multicore Solders Ltd Lead-free solder alloy powder paste use in PCB
GB2352200B (en) * 1999-02-16 2003-04-09 Multicore Solders Ltd Lead-free solder alloy powder paste use in PCB production
WO2000048784A1 (en) * 1999-02-16 2000-08-24 Multicore Solders Limited Lead-free solder alloy powder paste use in pcb production
US6554180B1 (en) 1999-08-20 2003-04-29 Senju Metal Industry Co., Ltd. Lead-free solder paste
EP1245328A1 (en) * 2001-03-01 2002-10-02 Senju Metal Industry Co., Ltd. Lead-free solder paste
EP2147740A1 (en) * 2001-03-01 2010-01-27 Senju Metal Industry Co., Ltd Lead-free solder paste
KR100444786B1 (ko) * 2001-11-26 2004-08-21 쌍용자동차 주식회사 기계적 성질이 개선된 저융점의 무연땜납 조성물
US11285569B2 (en) 2003-04-25 2022-03-29 Henkel Ag & Co. Kgaa Soldering material based on Sn Ag and Cu
CN100463761C (zh) * 2005-05-13 2009-02-25 郑州机械研究所 无铅钎料
US9844837B2 (en) 2011-03-23 2017-12-19 Senju Metal Industry Co., Ltd. Lead-free solder alloy
WO2012128356A1 (ja) 2011-03-23 2012-09-27 千住金属工業株式会社 鉛フリーはんだ合金
WO2017035632A1 (en) * 2015-09-03 2017-03-09 AIM Metals & Alloys Inc. Lead-free high reliability solder alloys
CN108465973A (zh) * 2018-06-25 2018-08-31 深圳市博士达焊锡制品有限公司 一种无铅中温焊锡膏及其制备方法
CN108788512A (zh) * 2018-08-24 2018-11-13 东莞市仁信电子有限公司 一种低熔点低空洞率无铅环保焊锡膏

Also Published As

Publication number Publication date
JP3673021B2 (ja) 2005-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3296289B2 (ja) はんだ合金
JP5320556B2 (ja) Sn、AgおよびCuからなるはんだ物質
JP3874031B2 (ja) 無鉛はんだ合金
JP5115915B2 (ja) 鉛フリーはんだ、そのはんだ加工物、ソルダーペースト及び電子部品はんだ付け基板
JP2008521619A (ja) はんだ合金
JP2006255784A (ja) 無鉛ハンダ合金
JP2002018589A (ja) 鉛フリーはんだ合金
JPH1133775A (ja) 錫含有鉛フリーはんだ合金及びそのクリームはんだ並びにその製造方法
JP2003211283A (ja) 鉛フリーはんだ材料
JPH09327790A (ja) 無鉛はんだ合金
WO2020067307A1 (ja) 鉛フリーはんだ合金
JP5230974B2 (ja) ハンダ合金、ハンダボール及びハンダバンプを有する電子部材
KR102342394B1 (ko) 땜납 합금, 땜납 페이스트, 프리폼 땜납, 땜납 볼, 선 땜납, 수지 플럭스 코어드 땜납, 땜납 이음매, 전자 회로 기판 및 다층 전자 회로 기판
EP3707285A1 (en) Low-silver tin based alternative solder alloy to standard sac alloys for high reliability applications
US7175805B2 (en) Tin-zinc lead-free solder, its mixture, and solder-joined part
WO2007014530A1 (fr) Alliage de brasage sans plomb contenant un systeme sn-ag-cu-ni-al
JP3963501B2 (ja) 電子部品の実装方法
JP3578453B2 (ja) 錫−亜鉛系鉛フリーはんだ合金
JP2008221330A (ja) はんだ合金
JPH10230384A (ja) はんだ材料
JP2001047276A (ja) はんだ材料
JPH106075A (ja) 無鉛ハンダ合金
JP2000015479A (ja) はんだ合金及び電子部品の実装方法
KR100445350B1 (ko) 납땜용 무연합금
JP7488504B1 (ja) はんだ合金、はんだペースト、はんだボール、はんだプリフォーム、はんだ継手、車載電子回路、ecu電子回路、車載電子回路装置、およびecu電子回路装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041130

A521 Written amendment

Effective date: 20041213

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20050308

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Effective date: 20050318

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Effective date: 20050419

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050421

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees