JPH1177370A - 低融点はんだ合金およびその製造方法 - Google Patents
低融点はんだ合金およびその製造方法Info
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- JPH1177370A JPH1177370A JP23457497A JP23457497A JPH1177370A JP H1177370 A JPH1177370 A JP H1177370A JP 23457497 A JP23457497 A JP 23457497A JP 23457497 A JP23457497 A JP 23457497A JP H1177370 A JPH1177370 A JP H1177370A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ガラス、セラミックスとの接着強度が高く、鉛
を含有しないばかりか、真空条件下、不活性雰囲気下あ
るいは還元雰囲気下ではんだ付けができる低融点のはん
だ合金とその製造方法を提供する。 【解決手段】はんだ合金は重量％でＢｉが３０〜８０、
Ｓｎが１８〜６８、Ｔｉが０．１〜５の組成からなり、
その製造方法は、ＳｎとＴiを重量比で（１８〜６
８）：（０．１〜５）となるように秤量し、混合したも
のを６００〜１１００°Ｃに加熱、溶融させ、その後重
量比で３０〜８０のＢｉを添加して、さらに５５０〜６
００°Ｃに加熱、溶融させて製造する。
を含有しないばかりか、真空条件下、不活性雰囲気下あ
るいは還元雰囲気下ではんだ付けができる低融点のはん
だ合金とその製造方法を提供する。 【解決手段】はんだ合金は重量％でＢｉが３０〜８０、
Ｓｎが１８〜６８、Ｔｉが０．１〜５の組成からなり、
その製造方法は、ＳｎとＴiを重量比で（１８〜６
８）：（０．１〜５）となるように秤量し、混合したも
のを６００〜１１００°Ｃに加熱、溶融させ、その後重
量比で３０〜８０のＢｉを添加して、さらに５５０〜６
００°Ｃに加熱、溶融させて製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、住宅・非住宅など
の建築分野などに適用される高い断熱性能を有する低圧
の複層ガラスの封着材あるいは電子部品、自動車用など
のガラス、セラミックスの接合用のはんだ合金とその製
造方法に関する。
の建築分野などに適用される高い断熱性能を有する低圧
の複層ガラスの封着材あるいは電子部品、自動車用など
のガラス、セラミックスの接合用のはんだ合金とその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスの接合に対して活性な元素
Ｔｉ、Ｚｒ等を含有したろう材を用いる活性金属法によ
るろう付けは、アルミナやジルコニア等の酸化物系セラ
ミックスのみならず、窒化珪素などの非酸化物系セラミ
ックスにも良好な反応性によりろう付けできるので、近
年セラミックス同士の接合や、鉄系合金とセラミックス
との良好な接合等に検討されており、例えばＴｉを１．
５重量％含有したＢＡＧ−８（銀銅ろう）でセラミック
スとの良好な接合が実現されている。
Ｔｉ、Ｚｒ等を含有したろう材を用いる活性金属法によ
るろう付けは、アルミナやジルコニア等の酸化物系セラ
ミックスのみならず、窒化珪素などの非酸化物系セラミ
ックスにも良好な反応性によりろう付けできるので、近
年セラミックス同士の接合や、鉄系合金とセラミックス
との良好な接合等に検討されており、例えばＴｉを１．
５重量％含有したＢＡＧ−８（銀銅ろう）でセラミック
スとの良好な接合が実現されている。
【０００３】また、セラミックス、ガラス接合用の低融
点のはんだとして、特公昭４３−２００９３号、特公昭
４５−１７３９号などに示されるＰｂ−Ｓｎ−Ｚｎ系の
はんだ、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ系のはんだ、特開昭５
１−４０４６号に示されるＰｂ（４０〜８５重量％）−
Ｓｎ（５〜５０）−Ｂｉ（３〜１２）−Ｓｂ（０．５〜
１２）−Ｚｎ（０．５〜１０）系のはんだ、特開昭６２
−２５２６９３号に示されるＢｉ（２５〜８５重量％）
−Ｓｎ（１８〜６８）−Ｓｂ（０．１〜１０）−Ｚｎ
（０．１〜１０）系のはんだなど各種のはんだについて
提案されている。
点のはんだとして、特公昭４３−２００９３号、特公昭
４５−１７３９号などに示されるＰｂ−Ｓｎ−Ｚｎ系の
はんだ、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｓｂ系のはんだ、特開昭５
１−４０４６号に示されるＰｂ（４０〜８５重量％）−
Ｓｎ（５〜５０）−Ｂｉ（３〜１２）−Ｓｂ（０．５〜
１２）−Ｚｎ（０．５〜１０）系のはんだ、特開昭６２
−２５２６９３号に示されるＢｉ（２５〜８５重量％）
−Ｓｎ（１８〜６８）−Ｓｂ（０．１〜１０）−Ｚｎ
（０．１〜１０）系のはんだなど各種のはんだについて
提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
活性金属法により検討されているろう材は、例えば８０
０゜Ｃ以上の作業温度を有するＢＡＧ等の硬ろう材だけ
であって、軟ろう材（はんだ）については検討されてお
らず、高温を嫌う電子材料等に活性金属法を応用したろ
う付けはなく、したがって、活性金属法によるはんだも
なかった。
活性金属法により検討されているろう材は、例えば８０
０゜Ｃ以上の作業温度を有するＢＡＧ等の硬ろう材だけ
であって、軟ろう材（はんだ）については検討されてお
らず、高温を嫌う電子材料等に活性金属法を応用したろ
う付けはなく、したがって、活性金属法によるはんだも
なかった。
【０００５】また、後者の低融点のはんだはほとんどの
系で鉛を含有するものであり、環境に対して有害であ
り、また、ほとんどの系でＺｎを含むので室温でも酸化
されやすくペーストへの加工が困難であった。
系で鉛を含有するものであり、環境に対して有害であ
り、また、ほとんどの系でＺｎを含むので室温でも酸化
されやすくペーストへの加工が困難であった。
【０００６】さらに、いずれの系の低融点はんだも真空
条件下、不活性雰囲気下あるいは還元雰囲気下でははん
だ付けが困難であり、酸素の存在下でないと、はんだ付
けができないという特性をもっていた。
条件下、不活性雰囲気下あるいは還元雰囲気下でははん
だ付けが困難であり、酸素の存在下でないと、はんだ付
けができないという特性をもっていた。
【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ガラス、セラミックスとの接着強度が高く、
鉛を含有しないばかりか、真空条件下、不活性雰囲気下
あるいは還元雰囲気下ではんだ付けができる低融点のは
んだ合金とその製造方法を提供する。
のであり、ガラス、セラミックスとの接着強度が高く、
鉛を含有しないばかりか、真空条件下、不活性雰囲気下
あるいは還元雰囲気下ではんだ付けができる低融点のは
んだ合金とその製造方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、本発明のはんだ合金は重量％でＢｉが３０〜８
０、Ｓｎが１８〜６８、Ｔｉが０．１〜５の組成からな
ることを特徴とするものである。
ために、本発明のはんだ合金は重量％でＢｉが３０〜８
０、Ｓｎが１８〜６８、Ｔｉが０．１〜５の組成からな
ることを特徴とするものである。
【０００９】はんだ組成を限定する理由は次のとおりで
ある。Ｂｉは融点を下げるために加えるものであり、重
量％で８０％を越えると、はんだ材料として靱性が低下
し強度劣化を生じるので好ましくなく、また、３０％未
満では凝固時に収縮が大きくはんだ内部または接着界面
に気泡が生じるため好ましくないので３０〜８０％の範
囲とする。
ある。Ｂｉは融点を下げるために加えるものであり、重
量％で８０％を越えると、はんだ材料として靱性が低下
し強度劣化を生じるので好ましくなく、また、３０％未
満では凝固時に収縮が大きくはんだ内部または接着界面
に気泡が生じるため好ましくないので３０〜８０％の範
囲とする。
【００１０】Ｂｉは前記の範囲中さらに４０〜６５％の
範囲とすると、前記の特性を抑制する効果がより顕著に
生じて、より好ましい。Ｓｎははんだのベースとなる成
分であるが、重量％で６８％を越えると、はんだ内部ま
たは界面に気泡を生じるので好ましくなく、また、１８
％未満では融点および粘性が高くなり好ましくないの
で、１８〜６８％の範囲とする。
範囲とすると、前記の特性を抑制する効果がより顕著に
生じて、より好ましい。Ｓｎははんだのベースとなる成
分であるが、重量％で６８％を越えると、はんだ内部ま
たは界面に気泡を生じるので好ましくなく、また、１８
％未満では融点および粘性が高くなり好ましくないの
で、１８〜６８％の範囲とする。
【００１１】Ｓnは前記の範囲中さらに３２〜５９％の
範囲とすると、前記の特性を抑制する効果がより顕著に
生じて、より好ましい。Ｔｉはセラミックス、ガラスに
対する接着力を付与するために含有させるものであり、
重量％で５％を越えると、合金化が容易でなく、均質な
合金が得られなくなるので好ましくなく、０．１％未満
では、ガラス、セラミックスなどに対する接着力が低下
してしまうので好ましくないので、０．１〜５％の範囲
とする。
範囲とすると、前記の特性を抑制する効果がより顕著に
生じて、より好ましい。Ｔｉはセラミックス、ガラスに
対する接着力を付与するために含有させるものであり、
重量％で５％を越えると、合金化が容易でなく、均質な
合金が得られなくなるので好ましくなく、０．１％未満
では、ガラス、セラミックスなどに対する接着力が低下
してしまうので好ましくないので、０．１〜５％の範囲
とする。
【００１２】Ｔｉは前記範囲中１〜３％の範囲とすると
合金化がさらに容易となり、ガラス等への接着力も向上
するので、より好ましい。本発明のはんだ合金は鉛を含
まず、融点が約１３０°〜２４０゜Ｃと低融点であり、
ガラス、セラミックスとの接着力が高いばかりでなく、
不活性雰囲気下、還元雰囲気下、真空条件下など、酸素
フリーの状態ではんだ付けを行うことがでる。
合金化がさらに容易となり、ガラス等への接着力も向上
するので、より好ましい。本発明のはんだ合金は鉛を含
まず、融点が約１３０°〜２４０゜Ｃと低融点であり、
ガラス、セラミックスとの接着力が高いばかりでなく、
不活性雰囲気下、還元雰囲気下、真空条件下など、酸素
フリーの状態ではんだ付けを行うことがでる。
【００１３】本発明のはんだ合金の製造方法は、Ｓｎと
Ｔiを重量比で（１８〜６８）：（０．１〜５）となる
ように秤量し、混合したものを６００〜１１００°Ｃに
加熱、溶融させてＳｎ−Ｔi合金とし、その後はんだ合
金中の重量比で３０〜８０％となる量のＢｉを添加し
て、さらに５５０〜６００°Ｃに加熱、溶融させて製造
する。
Ｔiを重量比で（１８〜６８）：（０．１〜５）となる
ように秤量し、混合したものを６００〜１１００°Ｃに
加熱、溶融させてＳｎ−Ｔi合金とし、その後はんだ合
金中の重量比で３０〜８０％となる量のＢｉを添加し
て、さらに５５０〜６００°Ｃに加熱、溶融させて製造
する。
【００１４】ＳｎとＴiを先に溶融させるのは、他の金
属と合金化しにくいＴiがＳｎとは比較的合金化しやす
いからである。
属と合金化しにくいＴiがＳｎとは比較的合金化しやす
いからである。
【００１５】
【発明の実施の形態】前述のように本発明のはんだ合金
は、酸素フリーの状態で、しかも低融点ではんだ付けす
ることができるので、その用途は、２枚の板ガラスをス
ペーサーにより所定の間隔で隔置し、周縁部分を封着材
により密封して低圧空間が形成されるようにした低圧複
層ガラスの封着材として、真空チャンバー内でのはんだ
付けができるので、好適に応用することができる。
は、酸素フリーの状態で、しかも低融点ではんだ付けす
ることができるので、その用途は、２枚の板ガラスをス
ペーサーにより所定の間隔で隔置し、周縁部分を封着材
により密封して低圧空間が形成されるようにした低圧複
層ガラスの封着材として、真空チャンバー内でのはんだ
付けができるので、好適に応用することができる。
【００１６】それ以外にも、ガラス基板、アルミナなど
のセラミック基板などとＳｉ、Ｇｅ半導体チップなどと
のはんだ付けに応用することができ、この場合に酸素フ
リーな状態ではんだ付けできるので、半導体チップの酸
化を防ぐことができる。
のセラミック基板などとＳｉ、Ｇｅ半導体チップなどと
のはんだ付けに応用することができ、この場合に酸素フ
リーな状態ではんだ付けできるので、半導体チップの酸
化を防ぐことができる。
【００１７】また真空チャンバー内で低温はんだ付けが
できるという利点を生かして魔法瓶のシーリングなどへ
の応用もできる。このようなはんだ合金の製造は、後述
する実施例に示すように、Ｂｉのショット粒あるいは粉
末、Ｓｎの粒あるいは粉末、Ｔｉのスポンジ粒あるいは
粉末を所定の割合になるように秤量し、まずＳｎとＴｉ
を混合し、真空中、不活性雰囲気中または還元雰囲気中
で６００〜１１００°Ｃに加熱、溶融させ、ＳｎとＴｉ
の合金を作製し、その後一旦５００°Ｃ程度まで温度を
下げて、ＢｉとＳｎ−Ｔｉ合金を混合し、その後真空
中、不活性雰囲気中または還元雰囲気中で５５０〜６５
０°Ｃに加熱、溶融させて最終組成のはんだ合金を得
る。
できるという利点を生かして魔法瓶のシーリングなどへ
の応用もできる。このようなはんだ合金の製造は、後述
する実施例に示すように、Ｂｉのショット粒あるいは粉
末、Ｓｎの粒あるいは粉末、Ｔｉのスポンジ粒あるいは
粉末を所定の割合になるように秤量し、まずＳｎとＴｉ
を混合し、真空中、不活性雰囲気中または還元雰囲気中
で６００〜１１００°Ｃに加熱、溶融させ、ＳｎとＴｉ
の合金を作製し、その後一旦５００°Ｃ程度まで温度を
下げて、ＢｉとＳｎ−Ｔｉ合金を混合し、その後真空
中、不活性雰囲気中または還元雰囲気中で５５０〜６５
０°Ｃに加熱、溶融させて最終組成のはんだ合金を得
る。
【００１８】この場合に、ＳｎとＴｉの合金を作製した
後、この合金を冷却固化させてからＢiを加え溶融、混
合させて製造しても勿論よい。本発明のはんだ合金を用
いてセラミックス同士、ガラスとセラミックス、ガラス
同士、ガラスあるいはセラミックスと金属等のはんだ付
けを行うにあたっては、不活性雰囲気、還元雰囲気、ま
たは真空中すなわち酸素フリーな状態ではんだ付けを行
う。
後、この合金を冷却固化させてからＢiを加え溶融、混
合させて製造しても勿論よい。本発明のはんだ合金を用
いてセラミックス同士、ガラスとセラミックス、ガラス
同士、ガラスあるいはセラミックスと金属等のはんだ付
けを行うにあたっては、不活性雰囲気、還元雰囲気、ま
たは真空中すなわち酸素フリーな状態ではんだ付けを行
う。
【００１９】なお、この場合にロジン−塩化アンモニウ
ム−シュウ酸、松やに、塩化アンモニウム−塩化亜鉛等
のフラックスと併用してはんだ付けを行うと接着界面の
はんだ表面の酸化物が除去されはんだの接着強度が高く
なるので好ましい。
ム−シュウ酸、松やに、塩化アンモニウム−塩化亜鉛等
のフラックスと併用してはんだ付けを行うと接着界面の
はんだ表面の酸化物が除去されはんだの接着強度が高く
なるので好ましい。
【００２０】また、フラックスを用いる代わりに超音波
を印加しながらはんだ付けを行ってもよい。
を印加しながらはんだ付けを行ってもよい。
【００２１】
【実施例】以下、本発明のはんだの製造方法と板ガラス
同士のはんだ付けについて詳細に説明する。
同士のはんだ付けについて詳細に説明する。
【００２２】２００メッシュのＳｎ粉末と３５０メッシ
ュのＴｉ粉末を重量比で３８．８：１．２の割合に混合
し、７００〜８００゜Ｃで約１時間加熱、溶融させてＳ
ｎ−Ｔｉ合金を得る。
ュのＴｉ粉末を重量比で３８．８：１．２の割合に混合
し、７００〜８００゜Ｃで約１時間加熱、溶融させてＳ
ｎ−Ｔｉ合金を得る。
【００２３】その後この合金の温度が５００°Ｃ程度ま
で下がるのを待って、に重量比で６／４の２００メッシ
ュのＢｉを加え、５５０〜６００゜Ｃの温度で約１時間
加熱、溶融させてＢｉ（６０重量％）−Ｓｎ（３８．８
重量％）−Ｔｉ（１．２重量％）のはんだ合金を得る。
で下がるのを待って、に重量比で６／４の２００メッシ
ュのＢｉを加え、５５０〜６００゜Ｃの温度で約１時間
加熱、溶融させてＢｉ（６０重量％）−Ｓｎ（３８．８
重量％）−Ｔｉ（１．２重量％）のはんだ合金を得る。
【００２４】得られたはんだ合金は融点が１４０゜Ｃで
あり、熱膨張係数が９０×１０-7／゜Ｃとなりガラスの
熱膨張係数と近似しており、ガラス用の接着はんだとし
て好適である。
あり、熱膨張係数が９０×１０-7／゜Ｃとなりガラスの
熱膨張係数と近似しており、ガラス用の接着はんだとし
て好適である。
【００２５】このようなはんだ合金を使用して５ｍｍ厚
さと１０ｍｍ厚さの２枚の板ガラスとを真空チャンバー
内に入れ、１０-5ｔｏｒｒの減圧下で１０ｋＨｚの超音
波を印加しながら１８０゜Ｃの温度ではんだ付けを行っ
た。
さと１０ｍｍ厚さの２枚の板ガラスとを真空チャンバー
内に入れ、１０-5ｔｏｒｒの減圧下で１０ｋＨｚの超音
波を印加しながら１８０゜Ｃの温度ではんだ付けを行っ
た。
【００２６】その結果接着界面の接着強度は１００ｋｇ
／ｃｍ2と十分な強度が得られた。
／ｃｍ2と十分な強度が得られた。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のはんだ合
金は、ガラス、セラミックスとの接着強度が高く、鉛を
含有しないばかりか、真空条件下、不活性雰囲気下ある
いは還元雰囲気下、低温ではんだ付けができるものであ
り、しかもガラスなどと熱膨張係数が近似しており、ガ
ラス用、セラッミックス用のはんだ合金として好適であ
る。
金は、ガラス、セラミックスとの接着強度が高く、鉛を
含有しないばかりか、真空条件下、不活性雰囲気下ある
いは還元雰囲気下、低温ではんだ付けができるものであ
り、しかもガラスなどと熱膨張係数が近似しており、ガ
ラス用、セラッミックス用のはんだ合金として好適であ
る。
【００２８】また、その製造方法は比較的簡単な方法で
製造することができるものである。
製造することができるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 13/02 Ｃ２２Ｃ 13/02 (72)発明者 坂田 昭 三重県松阪市大口町1510番地 セントラル 硝子株式会社硝子研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】重量％でＢｉが３０〜８０、Ｓｎが１８〜
６８、Ｔｉが０．１〜５の組成からなることを特徴とす
る低融点はんだ合金。 - 【請求項２】ＳｎとＴiを重量比で（１８〜６８）：
（０．１〜５）となるように秤量し、混合したものを６
００〜１１００°Ｃに加熱、溶融させてＳｎ−Ｔi合金
とし、その後はんだ合金中の重量比で３０〜８０％とな
る量のＢｉを添加して、さらに５５０〜６００°Ｃに加
熱、溶融させるようにしたことを特徴とする低融点はん
だ合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23457497A JPH1177370A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 低融点はんだ合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23457497A JPH1177370A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 低融点はんだ合金およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1177370A true JPH1177370A (ja) | 1999-03-23 |
Family
ID=16973155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23457497A Pending JPH1177370A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 低融点はんだ合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1177370A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000076717A1 (fr) * | 1999-06-11 | 2000-12-21 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Soudure sans plomb |
| JP2008537327A (ja) * | 2005-03-30 | 2008-09-11 | アーテーテー システムズ ゲーエムベーハー | 基板を加熱冷却するための装置及び方法 |
| JP2009101415A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-05-14 | Hitachi Metals Ltd | 酸化物接合用はんだ合金およびこれを用いた酸化物接合体 |
| US20130004685A1 (en) * | 2009-11-27 | 2013-01-03 | Luoyang Landglass Technology Co., Ltd | Method for Sealing Curved Vacuum Glass and Curved Vacuum Glass |
| JP2013076143A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Energy Support Corp | 磁器と金具との固着用合金及び配電機器 |
| JP2013076144A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Energy Support Corp | 磁器と金具との固着用合金及び配電機器 |
| CN106624432A (zh) * | 2016-11-30 | 2017-05-10 | 安徽华众焊业有限公司 | 低熔点锡铋焊料合金 |
-
1997
- 1997-08-29 JP JP23457497A patent/JPH1177370A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000076717A1 (fr) * | 1999-06-11 | 2000-12-21 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Soudure sans plomb |
| US6319461B1 (en) | 1999-06-11 | 2001-11-20 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Lead-free solder alloy |
| JP2008537327A (ja) * | 2005-03-30 | 2008-09-11 | アーテーテー システムズ ゲーエムベーハー | 基板を加熱冷却するための装置及び方法 |
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