【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、はんだ合金、特に銀電極リード付け
用はんだ合金にかかるものである。
セラミツクコンデンサーあるいはアルミナ基板
に電極をとる場合、所定箇所に銀を焼き付けてこ
れにリード線をはんだ付けするのであるが、この
リード線ははんだ付けする際、普通のはんだ
（Sn−Pb）でははんだ合金中に銀が拡散してしま
う所謂、銀喰われ現象が起こりコンデンサーの電
気的特性を悪くしたり銀面を剥離させてしまうこ
とがある。
また、セラミツクコンデンサーは、はんだ付け
後に塗料を焼付けたり、あるいは高温で樹脂をモ
ールドすることがあるが（以後これらを単に熱処
理という）、普通はんだではこの熱処理後にはん
だ付け部の接着強度が著しく弱くなつてしまうこ
とがある。この原因は、熱処理時にはんだを溶融
させないまでも高温で長時間放置するため、はん
だ付け時のAgの溶解拡散と同様、Agが固体拡散
するからであると考えられている。
従つて普通のはんだは、はんだ付け時において
もまた、はんだ付け後の熱処理においても銀の拡
散現像を防ぐことはできないため銀電極用として
は全く用いることができない。セラミツクコンデ
ンサーの銀電極リード付け用はんだ合金として
は、はんだ付け時に銀喰われの少ないことはもち
ろんであるが、熱処理においても銀拡散、即ち接
着強度の低下しないものでなければならず、斯様
なはんだ合金が強く要望されていた。
従来、銀喰われの少ないはんだ合金としては
Sn−PbはんだにAgを少量添加した“銀入りはん
だ”と称せられるものが用いられており、はんだ
付け時の銀喰われ防止については好結果を得てい
るが、熱処理後における接着強度は普通はんだ同
様、十分なものではなかつた。Sn−Pb−Ag系は
んだの熱処理による接着強度低下防止にはAgを
多量に添加すれば或る程度解決できることは分つ
ているが、Agはその添加量の増加と伴に液相線
温度が急激に高くなつてしまう。
従つて高Ag含有はんだ合金は、必然的にはん
だ付け温度も高くせざるを得なくなり、セラミツ
クやアルミナ基板に対して熱シヨツクを与えるこ
とになり、その結果基板にヒビや割れ等の損傷を
きたすこととなる。また、Agは非常に高価であ
るため多量の添加はコスト高にもつながり経済的
な損失も大きくなつてしまうものである。
本願は、銀電極リード付けにおける従来の普通
はんだおよび銀入りはんだの欠点に鑑み発明した
もので、Sn−Pb−Ag系はんだにSbを添加するこ
とにより、はんだ付け時はもちろん、熱処理時に
おいてもAgの拡散がほとんどないことを見い出
し本願発明を完成した。
すなわち、本発明はSn15〜65重量％、Ag0.5〜
3.5重量％、Sb3.0〜10重量％、残部Pbよりなるは
んだ合金である。
一般に銀電極リード付け用はんだ合金としては
次のような条件を備えてなければならない。
(1) はんだ合金中へのAgの溶解度が少ないこ
と。
(2) 熱処理後接着強度の低下がないこと。つまり
塗料焼付条件である155℃、90分間の熱処理を
しても処理前と接着強度が余り変らないもので
なければならない。
(3) 薄いセラミツク、アルミナ基板等、熱シヨツ
クに弱いものに対して損傷を与えないような作
業温度ではんだ付けができること。
(4) 熱処理温度ではんだが溶けてリード線に沿つ
てにじみでないこと。つまり固相線温度は160
℃以上であること。
(5) はんだ付け後、セラミツクコンデンサーのＱ
特性を劣化させないこと。
本願発明の前記組成はんだ合金はこれらの条件
を全て満足させるものである。
次に本発明の組成限定範囲とその理由を示す。
Sn：Snは、はんだ付け性を良くするものである
が、15重量％より少ないとその効果が少なく、
しかも所望の液相線温度よりも高くなつてしま
う。またSnはAgの溶解度に起因するため、65
重量％より多くなると銀喰われ防止用に多量の
Agの添加が必要となり、その結果液相線温度
を高くすることになるのでSnは65重量％まで
とする。
Ag：銀電極面の銀がはんだ合金中へ溶解するの
を妨げるために添加するが、0.5重量％より少
ないと、十分に溶解を防止することができず、
しかるに3.5重量％を越えると急激に液相線温
度が上昇し、後述の温度降下作用のあるSbを
添加してもそれを抑えることができなくなつて
しまう。
Sb：Sn−Pb−Ag系はんだにおいて、Sbを添加す
ると熱処理後の接着強度低下がなくなり、また
Agの添加による液相線温度の上昇を抑える効
果がある。3.0重量％より少ない添加は熱処理
後の接着強度維持効果及び液相線温度に変化を
与えることができずまた10重量％を越えた添加
は、かえつて液相線温度を上げてしまうばかり
か、はんだ付け性を悪くしてしまう。
次に本発明の実施例および参考例の試験結果を
第１表に示す。
The present invention relates to a solder alloy, particularly a solder alloy for attaching silver electrode leads. When attaching electrodes to ceramic capacitors or alumina substrates, silver is baked into the designated areas and lead wires are soldered to them. A so-called silver eating phenomenon occurs in which silver diffuses into the capacitor, which may deteriorate the electrical characteristics of the capacitor or cause the silver surface to peel off. Additionally, after soldering, ceramic capacitors are sometimes baked with paint or molded with resin at high temperatures (hereinafter simply referred to as heat treatment), but with ordinary solder, the adhesive strength of the soldered parts becomes significantly weaker after this heat treatment. Sometimes it happens. The reason for this is thought to be that during heat treatment, the solder is left at a high temperature for a long time even if it is not melted, so Ag solid-diffuses, similar to the dissolution and diffusion of Ag during soldering. Therefore, ordinary solder cannot be used at all for silver electrodes because it cannot prevent silver diffusion development either during soldering or during heat treatment after soldering. As a solder alloy for attaching silver electrode leads to ceramic capacitors, it must not only have little silver erosion during soldering, but also must not cause silver diffusion or decrease in adhesive strength during heat treatment. There was a strong demand for solder alloys. Conventionally, as a solder alloy with little silver attack,
A so-called "silver-containing solder", which is Sn-Pb solder with a small amount of Ag added, has been used, and good results have been obtained in preventing silver from being eaten away during soldering, but the adhesive strength after heat treatment is average. Like solder, there wasn't enough. It is known that adding a large amount of Ag can prevent a decrease in adhesive strength due to heat treatment of Sn-Pb-Ag solder, but as the amount of Ag added increases, the liquidus temperature rises rapidly. It becomes expensive. Therefore, high Ag-containing solder alloys inevitably require higher soldering temperatures, which will give a thermal shock to ceramic or alumina substrates, resulting in damage to the substrates such as cracks and cracks. It happens. Furthermore, since Ag is very expensive, adding a large amount leads to high costs and a large economic loss. This application was invented in view of the shortcomings of conventional ordinary solder and silver-containing solder when attaching silver electrode leads.By adding Sb to Sn-Pb-Ag solder, it can be used not only during soldering but also during heat treatment. They discovered that there was almost no diffusion of Ag and completed the present invention. That is, the present invention contains 15 to 65% by weight of Sn and 0.5 to 65% by weight of Ag.
It is a solder alloy consisting of 3.5% by weight of Sb, 3.0 to 10% by weight of Sb, and the balance Pb. Generally, a solder alloy for attaching silver electrode leads must meet the following conditions. (1) The solubility of Ag in the solder alloy is low. (2) There should be no decrease in adhesive strength after heat treatment. In other words, even after heat treatment for 90 minutes at 155°C, which is the paint baking condition, the adhesive strength must not change significantly from before treatment. (3) Be able to solder at a working temperature that does not cause damage to materials that are sensitive to heat shock, such as thin ceramics and alumina substrates. (4) The solder must not melt and bleed along the lead wires at the heat treatment temperature. In other words, the solidus temperature is 160
Must be above ℃. (5) Q of ceramic capacitor after soldering
Do not deteriorate the characteristics. The solder alloy of the present invention having the above composition satisfies all of these conditions. Next, the limited composition range of the present invention and the reason thereof will be shown. Sn: Sn improves solderability, but if it is less than 15% by weight, the effect is small;
Moreover, the temperature becomes higher than the desired liquidus temperature. Also, since Sn is due to the solubility of Ag, 65
If it exceeds the weight%, a large amount is added to prevent silver from being eaten away.
Since it is necessary to add Ag and, as a result, the liquidus temperature increases, the Sn content is limited to 65% by weight or less. Ag: Added to prevent silver on the silver electrode surface from dissolving into the solder alloy, but if it is less than 0.5% by weight, dissolution cannot be sufficiently prevented.
However, if it exceeds 3.5% by weight, the liquidus temperature will rise rapidly, and it will no longer be possible to suppress this even if Sb, which has a temperature-lowering effect as described below, is added. Sb: Adding Sb to Sn-Pb-Ag solder eliminates the decrease in adhesive strength after heat treatment, and
It has the effect of suppressing the increase in liquidus temperature due to the addition of Ag. If less than 3.0% by weight is added, it will not be able to maintain the adhesive strength after heat treatment or change the liquidus temperature, and if it is more than 10% by weight, it will not only increase the liquidus temperature, but also increase the liquidus temperature. This will impair solderability. Next, the test results of Examples and Reference Examples of the present invention are shown in Table 1.
【表】【table】
【表】
なお、特公昭52−30377号にはSbとともにCuを
添加する例が示されているが、Cuを添加すると
Agも添加されているため融点が高くなりすぎ、
実用的でない。例えば、Sn：20.0％、Pb：69.0
％、Ag：3.0％、Cu：3.0％、Sb：5.0％で固相線
温度190℃、液相線温度270℃、またSn：80.0％
Pb：14.0％、Ag：4.0％、Cu：1.5％、Sb：0.5％
で固相線温度220℃、液相線温度250℃となる。
上記表からも明らかな如く、本発明はんだ合金
は銀の溶解度が非常に少なく、また熱処理後の接
着強度低下がないため剥離を起さないばかりかＱ
値にも変化を与えないという機械的特性、電気的
特性に優れたはんだ合金である。[Table] Note that Japanese Patent Publication No. 52-30377 shows an example of adding Cu together with Sb, but adding Cu
Because Ag is also added, the melting point becomes too high,
Not practical. For example, Sn: 20.0%, Pb: 69.0
%, Ag: 3.0%, Cu: 3.0%, Sb: 5.0%, solidus temperature 190℃, liquidus temperature 270℃, and Sn: 80.0%
Pb: 14.0%, Ag: 4.0%, Cu: 1.5%, Sb: 0.5%
The solidus temperature is 220℃ and the liquidus temperature is 250℃. As is clear from the above table, the solder alloy of the present invention has a very low solubility of silver, and there is no decrease in adhesive strength after heat treatment, so not only does it not peel off, but Q
It is a solder alloy with excellent mechanical and electrical properties that does not cause any change in solder values.