JPS5816770A - はんだぬれ性および耐溶融はんだ侵食性にすぐれた高強度高熱伝導性はんだごてチツプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高強度および高熱伝導性を有し、かつはん
だぬれ性および耐溶融はんだ侵食性にもすぐれたはんだ
ごてチップに関するものである。

一般に、はんだ付は用はんだごてチップには、その使用
目的から高強度および高熱伝導性が要求されることから
、通常、約１．２重量％以下のｃｒを含有した析出硬化
型ＣＵ金合金使用され、かつその表面にはんだぬれ性お
よび耐溶融はんだ侵食性を付与する目的でＦｅめつきが
施されている。確かに、このｃｒ金含有析出硬化型ＣＵ
金合金、比較的高強度をもつものの十分満足する高強度
をもつものでないため、はんだごてチップ先端部を極細
加工、例えば直径１．５朋φ以下に加工することが不可
能であり、また耐溶融はんだ侵食性にも劣るものである
ため、チップ先端部に施されるＦｅメッキは０．２５〜
０．５＠＠厚、あるいはこれ以上にも及ぶ厚めつきが必
要である。このようにチップ先端部に厚めつきを施す必
要があるため、どう１．でも生産性が悪く、かつコスト
高となるのが現状である。

一方、今日の電子工業分野においては、電気製品の小型
化および高実装化が進んでおシ、これにしたがって電気
回路は増々精密に々る傾向があり、この結果電気製品を
構成している各部品を能率的かつ確実にはんだ付けする
ためには、これに使用されるはんだごてチップも小型の
もの、すなわち極細形状のものが要求されるようになっ
ている。

そこで・本発−者等は・上述０ような観点から・　　１
極細加工が可能な高強度を有し、かつ耐溶融はんだ侵食
性にもすぐれたはんだごてチップをコスト安く開発すべ
く研究を行なった結果、Ｉ：：ｒ：１．５〜１マ、０％
、　Ｚｒ：　０．０３〜１．２　％を含有し、さらに必
要に応じてｐｒｏ、００５〜０．２５　％を含有し、残
りがＣｕと不可避不純物からなる組成（以上重量係。

以下チの表示は重量％を意味する）を有するＣｕ合金は
、これをはんだごてチップの製造に用いた場合、その先
端部を極細形状に加工できる高強度と、はんだごてチッ
プに要求される高熱伝導性（高導電性）を有し−１，赤
も前記組成のＣＵ合金製はんだごてチップの少なくとも
先端部表面Ｋ、主要合金成分として、少なくともＮｉお
よびＣＯのうちの１種以上を、望ましくは１０〜５０チ
含有するＳｎ合金の１層以上のＳｎ合金めつき層を形成
すると、この結果のはんだごてチップはすぐれた耐溶融
はんだ侵食性およびはんだぬれ性をもつようになり、′
さらに必要に応じて前記Ｓｎ合金めつき層を、Ｆｅ、Ｎ
ｉ。

Ｃ□、　Ｃｒ、およびこれらの成分を主成分とする合金
のうちの１種以上からなる１層以上の中間めっき層を介
して形成してやると、前記Ｓｎ合金めつき層の密着強度
が一段と増大するようになると共に、５− 前記Ｓｎ合金めつき層のチップ本体への拡散が抑制され
るようになることから、一段と使用寿命の延命化がはか
れるという知見を得たのである。

この発明は上記知見にもとづいてなされたものであって
、以下にチップの成分組成範囲を上記の通シに限定した
理由を説明する。

（ａ）　　Ｃｒ Ｃｒ成分には、強度を向上させ、かつ耐酸化性および耐
溶融はんだ侵食性を改善する作用があるが、その含有量
が１．５チ未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方１７チを越えて含有させると、熱伝導性（導電性）
が低下するようになることから、その含有量を１．５〜
ユマチと定めた。　。

（ｂ）　　Ｚｒ Ｚｒ成分には、高温延性、高温クリープ強さ、および高
温強度を付与する作用があるが、その含有量が０．０３
チ未満では前記の各特性に所望の向上効果が得られず、
一方１．２　％を越えて含有させてもより一層の向上効
果が現われず、逆に塑性加工性が劣化するようになるこ
とから、その含有量を６− ０．０３〜１．２％と定めた。

（ｃ）　　　ｐ Ｐ成分には、造塊時の鋳塊偏析を抑制し、初晶とし′て
晶出するｃｒを均一微細に分散させ、もって強度および
伸びを一段と改善する作用があるので、これらの特性が
要求される場合に必要に応じて含有されるが、その含有
量が０．００５％未満では前記作用に所望の向上効果が
得られず、一方０．２５％を越えて含有させても前記作
用により一層の改善効果が現われず、逆に導電性（熱伝
導性）の低下をきたすようになることがら、その含有量
を０．００５〜０．２５％と定めた。

なお、この発明のチップにおいて、不可避不純物として
、０．１％以下のＣ２それぞれ０．５％以下のＦｅ、　
Ｎｉ　、　Ｃｏ、　Ｃｄ、およびＳｎを含有しても、上
記の特性が何ら損なわれるものではない。

また、この発明のチップにおいて゛、Ａεｐ　Ｍｇｈ　
ＴＧＳｉ、’Ｂｅ、　Ｂ　、　Ａｇ、　Ｉｎ、　Ｈｆ、
およびミツシュメタルのうちの１種または２種以上をそ
れぞれ０．５　％以下の範囲で含有させると、耐熱性お
よび／または耐溶融はんだ侵食性が一段と向上するよう
になるもので１、さらに脱酸剤としてＣａおよびＬｌの
うちの１種または２種をそれぞれ０．２％以下の範囲で
含有させることによって鋳塊の清浄化をはかり、特性の
改善をはかることも可能である。

さらに、この発明のはんだごてチップの製造に際して、
Ｓｎ合金めつき層は、５ｎ−Ｎｉ系＋　Ｓ　ｎ　−Ｃｏ
系。

５ｎ−Ｎｉ−Ｃｏ系、のＳｎ合金、さらにこれらの合金
にＣｕ、Ｗ＋　およびＭｏのうちの１種以上を含有させ
たＳｎ合金を、化学蒸着法や物理蒸着法などの乾式めっ
き法、さらに溶融めっき法、無電解めっき法、および電
気めっき法などの湿式めっき法（コスト面からは電気め
っき法が最も望ましい）を用いて、５〜５０μｍの層厚
で形成するのが好ましい。このＳｎ合金めつき層がすぐ
れた耐溶融はんだ侵食性を示すのは、Ｓｎ合金めつき層
中に形成された５ｎＮｉあるいは５ｎＣｏの金属間化合
物の存在によるものと考えられる。　　　・ また、中間めっき層も同様に乾式あるいは湿式めっき法
によって形成することができ、この場合層厚はユ〜ｌＯ
ｐｍとするのが望ましい。

さらに、チップ先端部以外のチップ本体表面部全体をＣ
ｒめっき層で被覆して、伝熱部であるかかる部分の表面
酸化を防止すると共に、はんだぬれを防止してチップ先
端部からのはんだの持上シ現象を抑制するようにすると
よい。

つぎに、この発明の゛はんだごてチップを実施例によシ
具体的に説明する。

実施例 それぞれ第１表に示される成分組成をもったａｌ１合金
製九棒０寸法：直径１ｏ１１φ×長さｔｏｍｍ＞を調製
し、この丸棒を、先端部の長さ３１１１１１の直径：Ｏ
，Ｓ龍φ×本体の直径ニア龍φ×全体長さ。

５５１ｍの寸法に切削加工し、引続いて、これに同じく
第１表に示される成分組成および層厚をもったＳｎ合金
めつき層および中間めっき層を通常の電気めっき法を用
いて、チップ先端部の長さコ２朋に亘って形成すること
によって本発明チップ１〜２０をそれぞれ製造した。

ついで、この結果得られた本発明チップ１〜２゜　９− Ｖこついて、大気中、温度：４００℃に２４時間加熱後
、チップ先端部を、浴温：２３０℃の溶融はんだ（Ｓｎ
’：６０％、Ｐｂ：４０％の組成を有する）中に１秒間
浸漬の条件で、はんだぬれ性を観察したところ、いずれ
のチップもきわめて良好なはんだぬれ性を示すものであ
った。

また、本発明チップ１〜２０について、チップ先端部保
持温度：４００℃、押付荷重：１５０ｇ。

ｌサイクル：３秒の条件ではんだ付は連続耐久テストを
行なったところ、いずれのチップも５００００回の試験
後においても外観に異状は見られず、すぐれた耐溶融は
んだ侵食性を示すと共に、良好なはんだぬれ性も保持し
ておシ、引続いての長期に亘る使用が可能であることを
示した。

なお、第１表には、上記本発明チップ１〜２０−のチッ
プ本体の５００℃での引張特性、２８０℃での１００時
間□クリーブラブチャー寿命、および導電率を合せて示
したが、これらの結果からも本発明チップが高強度およ
び高導電率、すなわち高熱伝導性を有することが明らか
である。

１１− 上述のように、この発明のはんだごてチップは、高強度
を有するので、チップ先爾部を、実用に十分耐える状態
で極細形状に加工することができるため、精密はんだ付
けへの適用が可能となり、また、はんだごてチップに要
求される耐溶融はんだ侵食性およびはんだぬれ性にもす
ぐれ、かつ高熱伝導性を有するので、長期に亘ってすぐ
れたはんだ付は性能を発揮するなど工業上有用な特性を
有するのである。

出願人　　三菱金属株式会社 代理人　　富　　１）　和　　夫 １２−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌｑ）　　　　＾−普　　ｍｃ、＊＋＋Ｉ　　八　　イ
   　　　　　クー　・　　凸　　凸　　Ｑ’−，１リ　イ
   （−Ｌ）ｌ＋１．ｉ瞳（ノー、Ｌ＋、（〕”〕ｌ／−Ｉ
   Ｌ−＋、−ノ−−１書〜ｌＩを含有し、残りがＣｕと不
   可避不純物からなる組成（以上重量％）を有するＣｕ合
   金製はんだごてチップの少なくとも先端部表面を、主要
   合金成分として、少なくともＮ１およびＣｏのうちの１
   種以上を含有するＳｎ合金の１層以上のＳｎ合金めつき
   層で被覆して力るはんだぬれ性および耐溶融はんだ侵食
   性にすぐれた高強度高熱伝導性はんだごてチップ。 （２）　　Ｃｒ：　１．５〜１　’／、０％、　Ｚｒ：
   　０．０３〜１．２　％を含有し、さらにＰ：０．００
   ５〜０．２５チを含有し、残りがＣｕと不可避不純物か
   らなる組成（以上重量％）を有するＣｕ合金製はんだご
   てチップの少なくとも先端部表面を、主要合金成分とし
   て、少なくともＮｉおよびＣｏのうちの１種以上を含有
   するＳｎ合金の１層以上のＳｎ合金めつき層で被覆して
   なるはんだぬれ性および耐溶融はんだ侵食性にすぐれた
   高強度高熱伝導性はんだごてチップ。 （３）　　Ｃｒ：　１．５〜１　’７．０　％、　Ｚｒ
   ’：　０．０３〜１．２％を含有し、残りがＣｕと不可
   避不純物からなる組成（１１，上重量４）を有すムＣｕ
   合金製はんだとてチップの少なくとも先端部表面を、Ｆ
   ｅ＋　Ｎｌ　、　Ｃｏ　、　（’４　。 およびこれらの成分を主成分とする合金のうちの１種以
   上からなる１層以上の中間めっき層を介して、主要合金
   成分として、少なくともＮｉおよびＣ。 のうちの１種以上を含有するＳｎ合金の１層以上のＳｎ
   合金めつき層で被覆してなるはんだぬれ性および耐溶融
   はんだ侵食性にすぐれた高強度高熱伝導性はんだごてチ
   ップ。 （４）　Ｃｒ　：、１５〜１７．０　％　＊　Ｚ　ｒ　
   ：　Ｏ０Ｏ’　３〜１−２％を含有し、さらにｐ：ｏ、
   ００５〜０，２５ヂを含有し、残シがＣｕと不可避不純
   物からなる組成（以上重量％）を有するＣｕ合金製はん
   だごてチップの少なくとも先端部を、Ｆｅ、　Ｎｉ、　
   Ｃｏ、　Ｃｒ、およびこれらの成分を主成分とする合金
   のうちの１種以上からなる１層以上の中間めっき層を介
   して、主要合金成分として、少なくともＮ１およびＣＯ
   のうちの１種以上を含有するＳｎ合金の１層以上のＳｎ
   合金めつき層で被覆してなるはんだぬれ性および耐溶融
   はんだ侵食性にすぐれた高強度高熱伝導性はんだごてチ
   ップ。