JPH10193169A

JPH10193169A - 無鉛はんだ合金

Info

Publication number: JPH10193169A
Application number: JP679597A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Takao; 尚史高尾; Hideo Hasegawa; 英雄長谷川; Yasuhisa Tanaka; 靖久田中; Shoji Kamiya; 荘司神谷; Toshihiko Kira; 俊彦吉良; Yuji Yokota; 雄司横田; Daisuke Yoshitome; 大輔吉留
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-07-28
Anticipated expiration: 2017-01-17
Also published as: JP3736819B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｓｎ−Ａｇ系はんだ合金の融点をさらに下げる
とともにコストの上昇を抑え、良好な濡れ性と、室温は
もとより高温下においても良好な機械的性質と、を兼ね
備えた無鉛はんだ合金の提供を目的とする。【解決手段】本発明の無鉛はんだ合金は、１重量％以上
５重量％以下のＡｇと、それぞれ０．１重量％以上１４
重量％以下および０．１重量％以上１０重量％以下で両
者の合計が１５重量％以下のＢｉおよびＩｎと、０．１
重量％以上２重量％以下のＣｕと、を含み、残部がＳｎ
と不可避不純物とからなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無鉛はんだ合金に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】鉛は有用な金属である反面、毒性を有す
ることもよく知られている。電子機器の製造はほとんど
の場合はんだ付けにより行われ、そのはんだには一般に
Ｐｂ−Ｓｎ系合金が用いられている。しかし、近年、廃
棄された電気製品からの鉛の溶出による地下水汚染が問
題となり、アメリカでははんだ中の鉛使用を規制する動
きがある。

【０００３】鉛を含有しないはんだとして、ＪＩＳＺ
３２８２にＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｓｂ系およびＳｎ−
Ｂｉ系はんだが規定されており、Ｓｎ−Ａｇ系およびＳ
ｎ−Ｓｂ系が高温用はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ系が低温用はん
だとして用いられている。しかし、これら無鉛はんだ合
金は、従来、最も広く用いられている６３％（重量％、
以下、％は重量％を意味する）Ｓｎ−３７％Ｐｂ合金と
比べると、Ｓｎ−Ａｇ系およびＳｎ−Ｓｂ系合金は融点
が高く、Ｓｎ−Ｂｉ系合金は融点が低いという問題があ
り、また、被はんだ付け材料へのはんだ濡れ性も劣る。
このため、Ｐｂ−Ｓｎ系はんだを代替する無鉛はんだ合
金として実用するにはさらなる改良が必要である。

【０００４】従来、無鉛はんだ合金の融点を下げるた
め、特開平８−１８７５９１号公報では、８５〜９２％
のＳｎと、１〜６％のＡｇと、４〜１０％のＩｎと、を
含有させることにより、固相化温度を１６７〜２１２℃
の間、および液相化温度を１７９〜２１３℃の間とした
はんだ合金が開示されている。また、特開平６−２３８
４７９号公報では、０．２％以上６．０％以下のＺｎ
と、１％以上６％以下のＡｇと、残りがＳｎからなる無
鉛はんだ合金、および０．２％以上６．０％以下のＺｎ
と、１．０％以上６．０％以下のＡｇと、０．２％以上
６．０％以下の％のＩｎと、０．２％以上６．０％以下
のＢｉと、残りがＳｎからなる無鉛はんだ材料が開示さ
れている。この無鉛はんだ材料はＳｎ−Ａｇはんだ材料
の優れた特性を維持しながら、機械的強度およびクリー
プ抵抗を改善することを目的としている。また、Ｂｉま
たはＩｎは溶融点を下げる効果を有する旨の開示もあ
る。

【０００５】また、特開平８−１８７５９０号公報で
は、１％以上４％以下のＡｇを含有し、さらに、Ｂｉお
よびＩｎの少なくとも１種を含有し、残りがＳｎからな
る合金が開示されている。この無鉛はんだ材料では、室
温での引張強度および伸びにおいて、Ｓｎ−Ｐｂ系合金
並みの特性をもたせることを目的としている。さらに、
特開平８−２０６８７４号公報では、溶融温度を下げる
ために、Ｂｉ、Ｉｎの一方または両方を添加し、０．１
％以上２０％以下のＡｇを含有し、さらに０．１％以上
２５％以下のＢｉと、０．１％以上２０％以下のＩｎの
いずれか１種以上を含有し、残りがＳｎからなる合金が
開示されている。

【０００６】ところで、はんだ合金を使用する際に特に
必要とされる特性には、溶融特性、濡れ性および機械的
特性がある。溶融特性においては溶融温度が低いことが
望まれる。具体的には、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだ並みの低
い溶融温度が必要である。また合金は、固相化温度と呼
ばれる温度で溶融しはじめる（溶融点）が、液相化温度
と呼ばれるより高い温度に達するまでは完全には液体に
ならない。固相化温度と液相化温度の間の範囲（溶融範
囲）は、固相と液相が共存するためペースト状領域（Δ
Ｔ）と呼ばれる。この溶融範囲が狭いことも溶融特性に
おいて望まれる。

【０００７】濡れ性も重要な特性である。なぜなら、は
んだ付けとは、溶融したはんだを接合部に流入させるこ
とによって、固体金属同士を接合するものであり、電気
的・機械的に良好な接合部を得るためには、はんだが被
接合材によく濡れることが必要とされるからである。電
子機器の製造では、何百点もの接合部が、同時にしかも
数秒間ではんだ付けされており、はんだの濡れが悪く１
ヵ所でもはんだ付けされない部分が発生すると回路基板
そのものが不良品となる。したがって、電子用はんだ合
金においては、濡れ性は重要な特性である。

【０００８】また、機械的特性も重要な特性である。近
年、電子部品の小型化・高集積化の進展および宇宙用
（通信衛星等）や自動車用等への適用範囲の拡大によ
り、従来よりも厳しい条件下で電子用はんだが使用され
るようになっている。このような条件下では、電子部品
の発熱や使用環境の温度変化により電子部品やプリント
基板が熱膨張や熱収縮するため、はんだ接合部には応力
や歪みが発生する。こうした熱疲労によって、はんだ接
合強度が十分でない場合には、はんだ自体にクラックが
発生してはんだ付け部の剥離が生じる。１ヶ所でも剥離
が発生すると、電気的な導通がなくなるため電子機器の
機能が果たせなくなる。したがって、はんだ付け部の信
頼性確保のために機械的特性に優れたはんだ合金が必要
である。

【０００９】このような機械的特性について、はんだ合
金には、その延性によりはんだ接合部に発生する応力と
歪みとを緩和し、クラックの発生を抑制する働きが求め
られる。従って、はんだの延性は接合部の熱疲労特性を
向上させる上で必要不可欠な特性である。特に、高温下
での延性の確保、すなわち伸びの確保は最も重要であ
る。

【００１０】さらに、コストも重要な要素である。生産
技術上の観点から、従来のＳｎ−Ｐｂはんだ合金から無
鉛はんだ合金への移行に当たっては、コスト上昇を最小
限に抑える必要がある。コスト上昇を抑えるためには、
合金組成の変更による原材料費の上昇や現行の接合プロ
セスの流用による設備費の増加を抑制することが必要で
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】公知のはんだ合金であ
るＳｎ９６．５％、Ａｇ３．５％からなる合金の固相化
温度は２２１℃と高く、濡れ性は７５％と良くない。上
記の特開平８−１８７５９１号公報記載の合金組成で、
最も固相化温度が低いのはＳｎ７１．５％、Ａｇ２．６
％およびＩｎ２５．６％の組成の合金で固相化温度は１
６７．８℃、溶融範囲は１１．３℃である。しかしなが
らこの合金では、Ｉｎが２５．６％も含まれている。Ｉ
ｎの原材料費はｋｇ当たり４万円（１９９５．３の相
場）と非常に高価である。このため、この合金の原材料
費を試算すると、従来の６３％Ｓｎ−３７％Ｐｂ合金に
比べて２３倍と非常に高く、大幅なコスト上昇が強いら
れる。さらにこの合金についての濡れ性および機械的特
性についてはまったく述べられておらず、実際、Ｉｎの
含有により溶融温度の低下が見られるが、濡れ性の改善
は見られない。

【００１２】また、特開平６−２３８４７９号公報記載
の最も溶融温度が低い合金組成は、Ｓｎ８７．５％、Ａ
ｇ３．５％、Ｚｎ１％、Ｂｉ４％およびＩｎ４％の合金
であり、その溶融温度は１９７℃である。これ以外の実
施例の組成では、前記の温度よりも高い。また溶融範囲
の記載はなく、酸化されやすいＺｎを含んでいるため
に、はんだ付けを窒素雰囲気中で行う必要があって、現
状のはんだ付けのプロセスをそのまま流用することはで
きない。すなわち、設備の増設が必要となってコストが
かかる。また、この合金には、０．２〜１０％のＣｕを
含ませることが可能とされており、溶融温度を上昇させ
たり、濡れ性を改善することを目的としている。また、
機械的特性を改善することについては記載されていな
い。さらに、Ｃｕを含有させたものについては実験例の
記載もなく、Ｃｕを含有させる効用については具体的に
は明示されていない。

【００１３】さらに、特開平８−１８７５９０号公報お
よび特開平８−２０６８７４号公報で開示されているＳ
ｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ系合金では、引張特性、特に、高
温下での延性（伸び）が室温下での値に比べて小さくな
るという欠点がある。さらに、特開平８−２０６８７４
号公報では、強度向上を目的として、０．１〜３．０％
のＣｕを含有させたＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ系合金を開
示している。しかし、０．５％もしくは０．７％のＣｕ
が含有しているものしか実施されておらず、さらに、こ
のＣｕを含有させた合金にはＩｎを含有させていない。
即ち、Ａｇ、Ｂｉ、ＩｎおよびＣｕをすべて含有させた
合金では実施していないため、ＩｎとＣｕとの間の相関
関係については明らかにされていない。

【００１４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的はＳｎ−Ａｇ系はんだ合金の融点をさらに
下げるとともにコストの上昇を抑え、良好な濡れ性と、
室温はもとより高温下においても良好な機械的性質と、
を兼ね備えた無鉛はんだ合金の提供を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、Ｓｎ−Ａ
ｇ二元合金はんだへのＩｎとＢｉの複合添加、更にはＣ
ｕを添加することにより、コスト上昇を抑えながら、Ｓ
ｎ−Ａｇ二元合金の融点を下げるとともに濡れ性の改善
はもとより、優れた機械的特性をも付与することが可能
であることを見いだし、本発明を完成するに至ったもの
である。

【００１６】本第１発明の無鉛はんだ合金は、１％以上
５％以下のＡｇと、それぞれ０．１％以上１４％以下お
よび０．１％以上１０％以下で両者の合計が１５％以下
のＢｉおよびＩｎと、０．１％以上２％以下のＣｕと、
を含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなることを特
徴とする。本第２発明の無鉛はんだ合金は、１％以上４
％以下のＡｇと、それぞれ１％以上９％以下および０．
５％以上７％以下で両者の合計が１０％以下のＢｉおよ
びＩｎと、０．１％以上１％以下のＣｕと、を含み、残
部がＳｎと不可避不純物とからなることを特徴とする。

【００１７】本第３発明の無鉛はんだ合金は、１．５％
以上３．５％以下のＡｇと、それぞれ２％以上７％以下
および１％以上５％以下で両者の合計が８％以下のＢｉ
およびＩｎと、０．１％以上０．５％以下のＣｕと、を
含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなることを特徴
とする。本発明の無鉛はんだ合金は、当該分野の公知技
術により容易に調整しうる。たとえば、重量で秤取った
Ｓｎ、Ａｇ、Ｉｎ、ＢｉおよびＣｕを加熱中の容器に入
れる。この場合、部分的に合金を用いてもよい。これら
の金属は従来のいずれの溶融技術を用いても溶解でき、
当該金属をすべて液体になるまで加熱した後、適当な型
に流し込んで冷却される。本発明のはんだ材料は、適当
な方法により、棒状、リボン、ワイヤ、粉末など、用途
に応じ様々な形状にすることができる。また、急冷法等
を用いることにより、リボンや粉末などの作製も可能で
ある。

【００１８】

【作用】本発明の無鉛はんだ合金は、Ｓｎ−Ａｇ二元合
金にＩｎ、ＢｉおよびＣｕを複合添加することにより、
溶融温度を下げるとともにコストの上昇を抑制し、濡れ
性を改善し、優れた機械的特性を付与している。Ａｇの
含有により、はんだ合金中にＳｎ−Ａｇ系金属間化合物
が析出し、機械的強度を改善することができる。一般に
微小な析出物がマトリックス中に均一に分散するはんだ
合金は優れた機械的特性を有する。Ａｇの組成範囲が
０．８％未満では、濡れ性の改善効果が見られず、また
合金中に析出する粒子量が少ないため機械的強度を改善
することができない。また、５．０％を超えると、溶融
範囲が大きくなり、濡れ性も損なわれる。

【００１９】Ｂｉの添加は、溶融温度を下げるとともに
濡れ性を向上させ、さらに引張強さをも向上させること
ができる。ＳｎとＡｇにＩｎを単独添加した場合には、
はんだ合金は、濡れ性を改善することはできないが、Ｂ
ｉを添加することによって濡れ性を改善することができ
る。このとき、Ｂｉの組成範囲が０．１％未満では、溶
融温度を下げる効果が小さく、また濡れ性の改善効果も
小さく好ましくない。また、１４％を超えると濡れ性が
損なわれるため好ましくない。

【００２０】Ｉｎの添加は、溶融温度を下げるととも
に、延性を向上させ、Ｂｉとの共存によってさらなる濡
れ性の向上を図ることができる。Ｉｎの組成範囲が０．
１％未満では、溶融温度を下げる効果および濡れ性改善
効果が小さく好ましくない。また、１０％を超えると、
濡れ性が損なわれるため好ましくない。また、ＩｎとＢ
ｉとを添加することにより融点降下を実現できるだけで
なく、変形能と耐クリープ特性に優れた合金とすること
ができる。このとき、Ｉｎの添加だけではＩｎの添加量
の増加とともにクリープ特性が低下し、Ｂｉの添加だけ
ではＢｉの添加量の増加とともに変形能が低下してしま
う。従って、ＢｉとＩｎの複合添加により、濡れ性およ
び機械的特性のさらなる改善が可能であるが、合計で１
５％を超えると溶融範囲が大きくなるため好ましくな
い。

【００２１】さらに、従来の前記合金のＩｎ添加量と本
発明の合金のＢｉおよびＩｎの総添加量は同じであるに
も関わらず、より低い固相化温度を有し、なおかつ濡れ
性も改善され、さらには原材料費の上昇も抑えられてい
る。本発明の無鉛はんだ合金では、特にＣｕの添加によ
り、溶融温度がさらに下がるだけでなく、引張特性など
の機械的特性が改善される点が重要である。具体的に
は、高温下での引張強さおよび伸びが、室温下での値よ
りも低くなることなく、高温下での延性が改善される点
である。また、Ｃｕの添加により、はんだ付け時のＣｕ
導体のはんだへの溶解（Ｃｕ食われ）を抑制することも
副次的に可能となる。

【００２２】このとき、Ｃｕの添加量が０．１％未満で
は、高温下での機械的特性の改善効果およびＣｕ食われ
防止効果が見られないため好ましくない。また、２．０
％を超えると引張強さを増加させることができるが、延
性に乏しく、かつ溶融範囲も大きくなるため好ましくな
い。

【００２３】

【実施例】以下、実施例により説明する。純度９９．９
％以上のＳｎ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｕを用い、１％以
上５％以下のＡｇと、それぞれ０．１％以上１４％以下
および０．１％以上１０％以下で両者の合計が１５％以
下のＢｉおよびＩｎと、０．１％以上２％以下のＣｕ
と、を含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなるＳｎ
−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ−Ｃｕ系無鉛はんだ合金（試料Ｎ
ｏ．１〜２４）を調整した。その組成を表１に示す。ま
た、比較例として（試料Ｎｏ．２５〜４４）の無鉛はん
だ合金を調整し、表２に示した。

【００２４】これらの各無鉛はんだ合金の溶融温度（固
相化温度および液相化温度）、溶融範囲（ΔＴ）、濡れ
性および機械的特性について評価を行った。溶融温度に
ついては、示差走査熱量測定により昇温過程での熱量変
化から求めた。濡れ性については、ＪＩＳＺ３１９
７に準じた試験方法で濡れ性試験を行い、広がり率から
評価した。

【００２５】機械的特性については、鋳造により作製し
た丸棒試験片を用い、ＪＩＳＺ２２４１に準じた試験
方法で引張試験を行って引張強さおよび伸びを測定し、
評価を行った。なお、測定は室温下、および１２５℃の
高温下で行った。表１および表２に、溶融温度、ΔＴ、
濡れ性、および引張強さおよび伸びの測定結果をそれぞ
れ併せて示す。なお、濡れ性については、８５％以上の
ものを◎で、８０％を超え８５％未満のものを○で、８
０％以下のものを△で示した。また、引張特性である強
さについては、４．０ｋｇ／ｍｍ²以上のものを○で、
３．０ｋｇ／ｍｍ²を超え４．０ｋｇ／ｍｍ²未満のもの
を△で、３．０ｋｇ／ｍｍ ²以下のものを×で示した。
伸びについては、３０％以上のものを○で、１０％を超
え３０％未満のものを△で、１０％以下のものを×で示
した。さらに、伸びの増減については、高温での伸びの
大きさが室温での伸び以上であるものを○で示し、そう
でないものを×で示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】本実施例のＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｉｎ−Ｃｕ
系無鉛はんだ合金の溶融温度は、１６０〜２０５℃と低
く、またΔＴも狭いことが分かる。また、濡れ性および
機械的特性も良好である。また、コストも、たとえばＮ
ｏ．７の合金のコストは比較例のＮｏ．４２の合金の１
／３程度と安価である。以下に図に基づいて本発明の無
鉛はんだ合金の特性を説明する。

【００２９】図１は、表１に示した本実施例のＮｏ．２
２、１８、１３の無鉛はんだ合金、および表２に示した
比較例のＮｏ．３０、３７の無鉛はんだ合金について、
Ａｇ添加量と広がり率との関係を示した図である。な
お、これら合金のＢｉ、ＩｎおよびＣｕの含有量は、そ
れぞれ５〜６％、２〜３％、０．２〜０．５％である。
図１より、Ａｇの含有により濡れ性が向上し、その含有
量が１〜５％で優れた濡れ性が得られ、特に３％付近で
濡れ性が最良となることがわかる。しかし、Ａｇの含有
量が５．５％と多くなると、逆に濡れ性が低下してしま
う。

【００３０】図２は、図１で示した各試料につき、Ａｇ
添加量とΔＴとの関係を示した図である。図２から、Ａ
ｇ含有量が２〜３％付近で最も溶融範囲が小さくなるこ
とがわかる。従って、図１および図２から、Ａｇ含有量
を１％以上５％以下、好ましくは１％以上４％以下、よ
り好ましくは１．５％以上３．５％以下とすることによ
り、優れた濡れ性が得られ、溶融範囲も小さくすること
ができることがわかる。

【００３１】図３は、表１に示した本実施例のＮｏ．
２、４、５の無鉛はんだ合金、および表２に示した比較
例のＮｏ．２７、２９、４０の無鉛はんだ合金につい
て、Ｂｉ含有量と広がり率との関係を示した図である。
なお、これらの合金のＡｇ、ＩｎおよびＣｕの含有量
は、それぞれ３％、１．５〜５％、０〜０．２％であ
る。この結果より、Ｂｉの含有により濡れ性が向上し、
その含有量が０．１〜１４％で優れた濡れ性が得られ、
特に３〜１０％付近で濡れ性が最良になることがわか
る。しかし、Ｂｉの含有量が３０．０％と多くなると、
逆に濡れ性が低下してしまう。

【００３２】図４は、図３で示した各試料につき、Ｂｉ
含有量とΔＴとの関係を示した図である。図４より、溶
融範囲はＢｉの含有量の増加とともに大きくなり、１４
％を超えると５０℃以上に達することがわかる。従っ
て、図３および図４から、Ｂｉ含有量を０．１％以上１
４％以下、好ましくは１％以上９％以下、より好ましく
は２％以上７％以下とすることにより、濡れ性を確保
し、溶融範囲をも小さくすることができることがわか
る。

【００３３】図５は、表１に示した本実施例のＮｏ．１
および３の無鉛はんだ合金、および表２に示したＮｏ．
２５、２６、２８および３９の比較例の無鉛はんだ合金
について、Ｉｎ含有量と広がり率との関係を示した図で
ある。なお、これら合金のＡｇ、ＢｉおよびＣｕの含有
量は、それぞれ３％、１．５〜５％、０〜０．２％であ
る。図５より、Ｉｎの含有により濡れ性が向上し、その
含有量が０．１〜１０％で優れた濡れ性が得られ、０．
５〜７％付近で濡れ性が最良になることがわかる。しか
し、Ｉｎの含有量が１８．０％と多くなると、逆に濡れ
性が低下してしまう。

【００３４】図６は、図４で示した各試料につき、Ｉｎ
含有量とΔＴとの関係を示した図である。図６より、溶
融範囲はＩｎの含有量の増加とともに大きくなり、１５
％を超えると５０℃以上に達することがわかる。従っ
て、図５および図６から、Ｉｎの含有量を０．１％以上
１０％以下、好ましくは、０．５％以上７％以下、より
好ましくは１％以上５％以下とすることにより、濡れ性
を確保し、溶融範囲も小さくすることができることがわ
かる。さらに、コストの面から考慮すると、３％以下が
好ましい。

【００３５】図７は、表１に示した本実施例のＮｏ．１
〜５の無鉛はんだ合金、および表２に示した比較例のＮ
ｏ．２５〜２９の無鉛はんだ合金について、ＢｉとＩｎ
の合計含有量とΔＴとの関係を示した図である。なお、
これら合金のＡｇおよびＣｕの含有量は、それぞれ３％
および０．２％である。図７より、溶融範囲への影響に
関しては、ＢｉとＩｎは同様の性質を持っていることが
わかる。また、両者の合計含有量の増加に伴い、溶融範
囲が大きくなり、１５％を超えると５０℃以上に達する
ことがわかる。

【００３６】従って、ＢｉとＩｎとの合計含有量を１５
％以下、好ましくは１０％、より好ましくは８％以下と
することにより、濡れ性および機械的特性の向上に対す
る効果を維持しつつ、溶融範囲を小さくすることができ
る。図８は、表１に示したＮｏ．２２〜２４の本実施例
の無鉛はんだ合金、および表２に示したＮｏ．３１およ
び３８の比較例の無鉛はんだ合金について、Ｃｕ含有量
と、高温での伸びと室温での伸びの比との関係、並び
に、Ｃｕ含有量と高温での伸びとの関係を示した図であ
る。これら合金のＡｇ、ＢｉおよびＩｎの含有量は、そ
れぞれ１％、５％および２％である。この結果から、Ｃ
ｕを含有しない場合には、高温での伸びが室温に比べて
小さいのに対し、Ｃｕの含有により、高温での伸びが改
善されていることがわかる。この効果は、０．１〜１．
０％付近で極大となっている。また、Ｃｕの含有量が多
くなるにつれて、伸びが小さくなり、２％以上での伸び
は３０％以下になることがわかる。

【００３７】図９は、図８で示した各試料につき、Ｃｕ
の含有量とΔＴとの関係を示した図である。図９から、
溶融範囲は、Ｃｕの含有量が０．１〜１％付近で極小と
なり、２．５％を超えると５０℃以上に達することがわ
かる。従って、図８および図９から、Ｃｕの含有量を
０．１％以上２％以下、好ましくは０．１％以上１％以
下、より好ましくは０．１％以上０．５％以下とするこ
とにより、高温での伸びの低下を抑制しつつ溶融範囲を
小さくできることがわかる。

【００３８】以上の測定結果より、溶融特性、濡れ性、
室温および高温での機械的特性、並びにコストをすべて
考慮すると、１％以上５％以下のＡｇと、それぞれ０．
１％以上１４％以下および０．１％以上１０％以下で両
者の合計が１５％以下のＢｉおよびＩｎと、０．１％以
上２％以下のＣｕと、を含み、残部がＳｎと不可避不純
物とからなる無鉛はんだ合金が、トータルバランスで優
れることがわかる。

【００３９】また、１％以上４％以下のＡｇと、それぞ
れ１％以上９％以下および０．５％以上７％以下で両者
の合計が１０％以下のＢｉおよびＩｎと、０．１％以上
１％以下のＣｕと、を含み、残部がＳｎと不可避不純物
とからなる無鉛はんだ合金は、トータルバランスでさら
に優れることがわかる。さらに、１．５％以上３．５％
以下のＡｇと、それぞれ２％以上７％以下および１％以
上５％以下で両者の合計が８％以下のＢｉおよびＩｎ
と、０．１％以上０．５％以下のＣｕと、を含み、残部
がＳｎと不可避不純物とからなる無鉛はんだ合金は、ト
ータルバランスでさらに優れることがわかる。

【００４０】例えば、Ｎｏ．７のＳｎ９２．８％、Ａｇ
３．０％、Ｂｉ３．０％、Ｉｎ１．０％、Ｃｕ０．２％
とした無鉛はんだ合金、Ｎｏ．１１のＳｎ９０．８％、
Ａｇ３．０％、Ｂｉ５．０％、Ｉｎ１．０％、Ｃｕ０．
２％とした無鉛はんだ合金、Ｎｏ．１２のＳｎ９０．５
％、Ａｇ３．０％、Ｂｉ５．０％、Ｉｎ１．０％、Ｃｕ
０．５％とした無鉛はんだ合金、およびＮｏ．１４のＳ
ｎ８９．８％、Ａｇ３．０％、Ｂｉ５．０％、Ｉｎ２．
０％、Ｃｕ０．２％とした無鉛はんだ合金では、それぞ
れ濡れ性が８５％以上と最良である上に、溶融範囲が２
０℃以下と狭い。さらに、高温下での機械的特性につい
ては、強さが４．０ｋｇ／ｍｍ²以上でかつ伸びが３０
％以上であり、高温下での延性が室温下での延性に対し
て大きく、高温下で優れた機械的特性を有する。

【００４１】

【発明の効果】上述のように、本発明の無鉛はんだ合金
は、従来のものと比較して高温での機械的特性、特に延
性に優れている。さらに溶融温度も低く、濡れ性にも優
れており、低コストで提供可能なため、電子部品などの
はんだ付けに利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の無鉛はんだ合金および比較例の無鉛
はんだ合金について、Ａｇ含有量と広がり率との関係を
示す図である。

【図２】図１で示した無鉛はんだ合金について、Ａｇ含
有量と溶融範囲（ΔＴ）との関係を示す線図である。

【図３】本実施例の無鉛はんだ合金および比較例の無鉛
はんだ合金について、Ｂｉ含有量と広がり率との関係を
示す線図である。

【図４】図３で示した無鉛はんだ合金について、Ｂｉ含
有量と溶融範囲（ΔＴ）との関係を示す線図である。

【図５】本実施例の無鉛はんだ合金および比較例の無鉛
はんだ合金について、Ｉｎ含有量と広がり率との関係を
示す線図である。

【図６】図５で示した無鉛はんだ合金について、Ｉｎ含
有量と溶融範囲（ΔＴ）との関係を示す線図である。

【図７】本実施例の無鉛はんだ合金および比較例の無鉛
はんだ合金について、ＢｉとＩｎの合計含有量と溶融範
囲（ΔＴ）との関係を示す線図である。

【図８】本実施例の無鉛はんだ合金および比較例の無鉛
はんだ合金について、Ｃｕ含有量と、高温での伸びと室
温での伸びとの比と、の関係、並びに、Ｃｕ含有量と高
温での伸びとの関係を示した線図である。

【図９】図８で示した各試料について、Ｃｕの含有量と
ΔＴとの関係を示した線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長谷川英雄愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者田中靖久愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地大豊工業株式会社内 (72)発明者神谷荘司愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地大豊工業株式会社内 (72)発明者吉良俊彦愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地大豊工業株式会社内 (72)発明者横田雄司愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地大豊工業株式会社内 (72)発明者吉留大輔愛知県豊田市緑ケ丘３丁目65番地大豊工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１重量％以上５重量％以下のＡｇと、それ
ぞれ０．１重量％以上１４重量％以下および０．１重量
％以上１０重量％以下で両者の合計が１５重量％以下の
ＢｉおよびＩｎと、０．１重量％以上２重量％以下のＣ
ｕと、を含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなるこ
とを特徴とする無鉛はんだ合金。
【請求項２】１重量％以上４重量％以下のＡｇと、それ
ぞれ１重量％以上９重量％以下および０．５重量％以上
７重量％以下で両者の合計が１０重量％以下のＢｉおよ
びＩｎと、０．１重量％以上１重量％以下のＣｕと、を
含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなることを特徴
とする無鉛はんだ合金。
【請求項３】１．５重量％以上３．５重量％以下のＡｇ
と、それぞれ２重量％以上７重量％以下および１重量％
以上５重量％以下で両者の合計が８重量％以下のＢｉお
よびＩｎと、０．１重量％以上０．５重量％以下のＣｕ
と、を含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなること
を特徴とする無鉛はんだ合金。