JPH11333590A - クリープ特性に優れた高強度はんだ - Google Patents
クリープ特性に優れた高強度はんだInfo
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- JPH11333590A JPH11333590A JP25481998A JP25481998A JPH11333590A JP H11333590 A JPH11333590 A JP H11333590A JP 25481998 A JP25481998 A JP 25481998A JP 25481998 A JP25481998 A JP 25481998A JP H11333590 A JPH11333590 A JP H11333590A
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- Japan
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- degradation
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- creep
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 クラックの発生し易い苛酷な温度条件ストレ
ス下でも、長期間クラックが発生しないはんだ材を提供
する。 【解決手段】 Ｓｎ−Ｐｂはんだに、Ｓｂ０．３〜１．
０重量％、Ａｇ０．５〜３．０重量％、Ｃｕ０．１〜
０．８重量％、Ｇａ０．００１〜０．１５重量％及び／
又はＩｎ０．３〜２．０重量％を添加混合し、クリープ
特性を向上させた。
ス下でも、長期間クラックが発生しないはんだ材を提供
する。 【解決手段】 Ｓｎ−Ｐｂはんだに、Ｓｂ０．３〜１．
０重量％、Ａｇ０．５〜３．０重量％、Ｃｕ０．１〜
０．８重量％、Ｇａ０．００１〜０．１５重量％及び／
又はＩｎ０．３〜２．０重量％を添加混合し、クリープ
特性を向上させた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、クリープ特性に
優れた高強度はんだに係り、詳記すればコンピュータの
ヒートシンクのようにクリープが起こり易い環境下で使
用される部品のはんだ付け、特に電子部品を基板に接合
する用途に適したはんだ材に関するものである。
優れた高強度はんだに係り、詳記すればコンピュータの
ヒートシンクのようにクリープが起こり易い環境下で使
用される部品のはんだ付け、特に電子部品を基板に接合
する用途に適したはんだ材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】クリープとは、一定温度（略一定温度）
下で連続して応力がかかることにより部品が破損する現
象を言い、低い応力でも長時間負荷されると破損する特
徴がある。
下で連続して応力がかかることにより部品が破損する現
象を言い、低い応力でも長時間負荷されると破損する特
徴がある。
【０００３】コンピュータのヒートシンク、各種モータ
及び走行中の自動車電子部品等は、一定温度下で連続し
て応力がかかるのでクリープが起こり易い。このような
部品のはんだ付けには、クリープ特性に優れたはんだ材
が求められている。
及び走行中の自動車電子部品等は、一定温度下で連続し
て応力がかかるのでクリープが起こり易い。このような
部品のはんだ付けには、クリープ特性に優れたはんだ材
が求められている。
【０００４】電子機器のように、高温度、高応力に長時
間さらされる環境で使用されるはんだ付けした印刷基板
に於いては、はんだ内部にクラックが発生して、通電不
良による動作ミスを起こす等の問題が発生している。
間さらされる環境で使用されるはんだ付けした印刷基板
に於いては、はんだ内部にクラックが発生して、通電不
良による動作ミスを起こす等の問題が発生している。
【０００５】この原因は、高温度の使用下で長時間引っ
張り、セン断、ねじれ等のストレスを受けることによ
り、基板及び実装部品に強い応力が発生し、それを接合
部材であるはんだが受け持つことになるため、はんだは
常に強い応力がかかった状態に置かれ、そのため長期間
の使用によってクリープ破壊するものと推察される。
張り、セン断、ねじれ等のストレスを受けることによ
り、基板及び実装部品に強い応力が発生し、それを接合
部材であるはんだが受け持つことになるため、はんだは
常に強い応力がかかった状態に置かれ、そのため長期間
の使用によってクリープ破壊するものと推察される。
【０００６】このような問題を解決するため、Ｓｎ−Ｐ
ｂ系はんだに、種々の元素を添加することが提案されて
いる。
ｂ系はんだに、種々の元素を添加することが提案されて
いる。
【０００５】例えば、特開平４−３３３３９２号公報に
於いては、ＳｂとＡｇを添加することが開示されてい
る。
於いては、ＳｂとＡｇを添加することが開示されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｓ
ｂとＡｇを添加したはんだは、８０〜１００℃という苛
酷なクリープ条件では、はんだ接合面が早期に剥離する
欠点があった。
ｂとＡｇを添加したはんだは、８０〜１００℃という苛
酷なクリープ条件では、はんだ接合面が早期に剥離する
欠点があった。
【０００８】従って、上記従来法は、苛酷な温度条件の
ストレス下で、長期間クラックが発生しないはんだ材と
いう点では、実用上未だ充分に満足すべきものではな
い。
ストレス下で、長期間クラックが発生しないはんだ材と
いう点では、実用上未だ充分に満足すべきものではな
い。
【０００９】この発明は、このような点に着目してなさ
れたものであり、クラックの発生し易い苛酷な温度条件
ストレス下でも、長期間クラックが発生しないはんだ材
を提供することを目的とする。
れたものであり、クラックの発生し易い苛酷な温度条件
ストレス下でも、長期間クラックが発生しないはんだ材
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するため、一連の基礎的研究の結果、Ｓｎ−Ｐｂ
はんだに、Ｓｂ、Ｇａ及びＡｇと、ＣｕまたはＩｎを特
定量添加混合したはんだは、苛酷な温度条件ストレス下
でもクラックが発生しない極めてクリープ特性に優れた
高強度はんだ材となることを見いだし、本発明に到達し
た。
を解決するため、一連の基礎的研究の結果、Ｓｎ−Ｐｂ
はんだに、Ｓｂ、Ｇａ及びＡｇと、ＣｕまたはＩｎを特
定量添加混合したはんだは、苛酷な温度条件ストレス下
でもクラックが発生しない極めてクリープ特性に優れた
高強度はんだ材となることを見いだし、本発明に到達し
た。
【００１１】即ち本発明は、Ｓｎ−Ｐｂはんだに、Ｓｂ
０．３〜１．０重量％、Ａｇ０．５〜３．０重量％、Ｃ
ｕ０．１〜０．８重量％、Ｇａ０．００１〜０．１５重
量％及び／又はＩｎ０．３〜２．０重量％を添加混合し
たことを特徴とする。
０．３〜１．０重量％、Ａｇ０．５〜３．０重量％、Ｃ
ｕ０．１〜０．８重量％、Ｇａ０．００１〜０．１５重
量％及び／又はＩｎ０．３〜２．０重量％を添加混合し
たことを特徴とする。
【００１２】本発明の効果の原因は、理論的に充分解明
されているわけではないが、これらの添加元素が微細な
金属間化合物を形成するか或は固溶して、はんだを強化
するため、クリープによるクラックの発生若しくは破断
が困難となるためと思われる。
されているわけではないが、これらの添加元素が微細な
金属間化合物を形成するか或は固溶して、はんだを強化
するため、クリープによるクラックの発生若しくは破断
が困難となるためと思われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。本発明に使用するＳｎ−Ｐｂはんだは、Ｓｎ２〜
９５重量％で残部がＰｂとするのが良い。この組成範囲
に於いては、比較的低温のはんだ付けが可能となるから
である。上記組成範囲の中で、特にＳｎ６３重量％、Ｐ
ｂ３７重量％のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだを使用するのが好
ましい。
する。本発明に使用するＳｎ−Ｐｂはんだは、Ｓｎ２〜
９５重量％で残部がＰｂとするのが良い。この組成範囲
に於いては、比較的低温のはんだ付けが可能となるから
である。上記組成範囲の中で、特にＳｎ６３重量％、Ｐ
ｂ３７重量％のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだを使用するのが好
ましい。
【００１４】本発明のＳｂは、固溶されている組織を強
化する役割をするものであり、添加量を０．３〜１．０
重量％としたのは、この上限を上回ると、Ｓｂを含む粗
大化合物が生成し、この下限を下回ると、その添加の効
果を発揮しないからである。
化する役割をするものであり、添加量を０．３〜１．０
重量％としたのは、この上限を上回ると、Ｓｂを含む粗
大化合物が生成し、この下限を下回ると、その添加の効
果を発揮しないからである。
【００１５】Ｇａの添加量は０．００１〜０．１５重量
％であり、この上限を上回ると、はんだ表面に酸化物を
作り、メタルとの接着が悪化するいわゆるドロツキが生
じると共にヌレ性が悪化し、この下限を下回ると、はん
だのクリープ特性が悪化する。
％であり、この上限を上回ると、はんだ表面に酸化物を
作り、メタルとの接着が悪化するいわゆるドロツキが生
じると共にヌレ性が悪化し、この下限を下回ると、はん
だのクリープ特性が悪化する。
【００１６】Ａｇの添加量は０．５〜３．０重量％であ
り、この上限を上回ると、化合物が粗大化し、この下限
を下回ると、はんだのクリープ特性が悪化する。
り、この上限を上回ると、化合物が粗大化し、この下限
を下回ると、はんだのクリープ特性が悪化する。
【００１７】Ｃｕの添加量は０．１〜０．８重量％であ
り、この上限を上回るとヌレ性が悪化し、この下限を下
回ると、はんだのクリープ特性が悪化する。
り、この上限を上回るとヌレ性が悪化し、この下限を下
回ると、はんだのクリープ特性が悪化する。
【００１８】Ｉｎの添加量は０．３〜２．０重量％であ
り、この上限を上回ると、ドロツキとヌレ性が悪化し、
この下限を下回ると、はんだのクリープ特性が悪化す
る。
り、この上限を上回ると、ドロツキとヌレ性が悪化し、
この下限を下回ると、はんだのクリープ特性が悪化す
る。
【００１９】本発明に於いては、ＣｕとＩｎとは、いず
れか一方を添加すれば良い。しかしながら、ＣｕとＩｎ
との両方を併用すると、クリープ特性が更に一段と向上
する。
れか一方を添加すれば良い。しかしながら、ＣｕとＩｎ
との両方を併用すると、クリープ特性が更に一段と向上
する。
【００２０】Ｉｎ単独の場合は、１００℃以上の高温度
では、Ｉｎが低融点化合物のため、Ｉｎ入りはんだはク
リープ特性が低下する。
では、Ｉｎが低融点化合物のため、Ｉｎ入りはんだはク
リープ特性が低下する。
【００２１】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に説明する
が、本発明はこの実施例に限定されない。 実施例１ 次表１に本発明の合金組成のはんだの実施例と、本発明
に属さない基本材を比較のために挙げ、それぞれのはん
だのクリープ特性の試験を行った。
が、本発明はこの実施例に限定されない。 実施例１ 次表１に本発明の合金組成のはんだの実施例と、本発明
に属さない基本材を比較のために挙げ、それぞれのはん
だのクリープ特性の試験を行った。
【００２２】Ｓｎ−Ｐｂ共晶合金は、マレーＳｎ（純
度：３Ｎ）と同和Ｐｂ（純度：４Ｎ）とを、Ｓｎ−３７
Ｐｂとなるように配合し、これに次表１に記載の元素
を、次表１に記載の量配合した。尚、表１中、×印は配
合しない意味である。
度：３Ｎ）と同和Ｐｂ（純度：４Ｎ）とを、Ｓｎ−３７
Ｐｂとなるように配合し、これに次表１に記載の元素
を、次表１に記載の量配合した。尚、表１中、×印は配
合しない意味である。
【００２３】
【表１】クリープ試験供試材の合金組成
【００２４】（試験方法）上記表１のはんだ材から丸棒
試験片を作製し、クリープ試験を行った。クリープ試験
は、次表２に示す温度、一定応力条件（大気中）下で丸
棒試験片を保持し、試験片の破断までの時間を測定する
ことにより行った。結果を次表２に破断時間（時間）と
して示す。
試験片を作製し、クリープ試験を行った。クリープ試験
は、次表２に示す温度、一定応力条件（大気中）下で丸
棒試験片を保持し、試験片の破断までの時間を測定する
ことにより行った。結果を次表２に破断時間（時間）と
して示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】上記表２の結果から明らかなように、本発
明品は、少量の合金添加によって、基本材に比べて高温
であっても寿命時間が著しく長くなり、著しくクリープ
特性が改善される。
明品は、少量の合金添加によって、基本材に比べて高温
であっても寿命時間が著しく長くなり、著しくクリープ
特性が改善される。
【００２７】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明のはんだ材は、
クラックの発生し易い苛酷な温度条件下でも長期間クラ
ックが発生しないというクリープ特性にも著しく優れて
いるので、一定の高温下で連続して応力がかかる部品の
はんだ付けに使用すると、その使用寿命が著しく長くな
り、はんだ付けに対する信頼性が著しく高められる。
クラックの発生し易い苛酷な温度条件下でも長期間クラ
ックが発生しないというクリープ特性にも著しく優れて
いるので、一定の高温下で連続して応力がかかる部品の
はんだ付けに使用すると、その使用寿命が著しく長くな
り、はんだ付けに対する信頼性が著しく高められる。
Claims (3)
- 【請求項１】Ｓｎ−Ｐｂはんだに、Ｓｂ０．３〜１．０
重量％、Ａｇ０．５〜３．０重量％、Ｃｕ０．１〜０．
８重量％、Ｇａ０．００１〜０．１５重量％及び／又は
Ｉｎ０．３〜２．０重量％を添加混合したことを特徴と
するクリープ特性に優れた高強度はんだ。 - 【請求項２】前記Ｓｎ−Ｐｂはんだは、Ｓｎ２〜９５重
量％で残部がＰｂである請求項１に記載のはんだ。 - 【請求項３】略一定温度下で連続して応力がかかる部品
のはんだ付けに使用する請求項１又は２に記載のはん
だ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25481998A JPH11333590A (ja) | 1998-03-26 | 1998-09-09 | クリープ特性に優れた高強度はんだ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-78681 | 1998-03-26 | ||
| JP7868198 | 1998-03-26 | ||
| JP25481998A JPH11333590A (ja) | 1998-03-26 | 1998-09-09 | クリープ特性に優れた高強度はんだ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11333590A true JPH11333590A (ja) | 1999-12-07 |
Family
ID=26419731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25481998A Pending JPH11333590A (ja) | 1998-03-26 | 1998-09-09 | クリープ特性に優れた高強度はんだ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11333590A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103659042A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-03-26 | 中山翰华锡业有限公司 | 一种耐用的中温无铅焊锡条及其制备方法 |
| CN107635716A (zh) * | 2015-05-05 | 2018-01-26 | 铟泰公司 | 用于严苛环境电子器件应用的高可靠性无铅焊料合金 |
| US11229979B2 (en) | 2015-05-05 | 2022-01-25 | Indium Corporation | High reliability lead-free solder alloys for harsh environment electronics applications |
| US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
-
1998
- 1998-09-09 JP JP25481998A patent/JPH11333590A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
| CN103659042A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-03-26 | 中山翰华锡业有限公司 | 一种耐用的中温无铅焊锡条及其制备方法 |
| CN103659042B (zh) * | 2013-12-27 | 2017-04-12 | 中山翰华锡业有限公司 | 一种耐用的中温无铅焊锡条及其制备方法 |
| CN107635716A (zh) * | 2015-05-05 | 2018-01-26 | 铟泰公司 | 用于严苛环境电子器件应用的高可靠性无铅焊料合金 |
| US11229979B2 (en) | 2015-05-05 | 2022-01-25 | Indium Corporation | High reliability lead-free solder alloys for harsh environment electronics applications |
| US11413709B2 (en) | 2015-05-05 | 2022-08-16 | Indium Corporation | High reliability lead-free solder alloys for harsh environment electronics applications |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040316 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040915 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040922 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050224 |