KR100220802B1 - 솔더 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Sn-Pb 2원계 합금에서 주석(Sn)의 함유량을 증가시키고, 소량의 은(Ag)과 비스무스(Bi)를 추가하여 환경오염 규제 대상물인 납(Pb)의 함유량을 크게 감소킴으로써 공정 솔더에 적합한 기계적전기적 특성 및 납땜성을 가지면서도 산성용액(pH4)에서의 납 용출량이 1ppm 이하가 되는 솔더 조성물에 관한 것으로서, 주석(Sn) 8193 중량, 납(Pb) 38 중량, 은(Ag) 13 중량, 비스무스(Bi) 38 중량로 배합되어 조성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 동(Cu) 0.20.4 중량

Description

솔더 조성물
본 발명은 솔더(solder) 조성물에 관한 것으로서, 특히 인체에 유해한 납(Pb) 성분의 함량이 전체 조성비 100 중량대해 38 중량로 크게 낮아진 솔더 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 솔더는 각종 부재를 접합시키거나 밀봉시키기 위해 사용하는 합금을 말하는데, 그 중 전기전자제품에 장착되는 인쇄회로기판에 전자부품을 실장시킬 때 사용되는 것을 공정 솔더라 한다.
종래 기술에 의한 솔더 조성물은 대부분 주석(Sn)과 납(Pb)으로 구성된 Sn-Pb 2원계 합금인데, 그 중 180200범위 내의 융점을 가지는 솔더 조성물을 고정 솔더로 이용하였다.
상기 Sn-Pb 2원계 합금 중 주석(Sn) 63 중량와 납(Pb) 37 중량가 배합되어 조성된 합금은 융점이 183이고, 응고 범위(액상선 188, 고상선 183)가 매우 좁아 공정 솔더로 많이 이용되었다.
또한, 상기와 같이 63 중량의 주석(Sn)과 37 중량의 납(Pb)이 배합되어 조성된 솔더의 여러 가지 물리적 특성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
그러나, 종래 기술에 의한 솔더 조성물은 인체에 유해한 납(Pb) 성분에 전체 조성비 100 중량에 대해 적어도 30 중량이상씩 다량 함유하고 있기 때문에 폐기시 유독성 납(Pb)의 용출량이 많아-산성용액(pH4)에 침적시켜 보면 납 용출량이 4050ppm이 됨-환경오염, 자연 생태계 파괴 등을 초래하여 생명체에 악영향을 미치는 문제점이 있었다.
또한, 종래 기술에 의한 솔더 조성물의 산성용액(pH4)에서의 납 용출량 4050ppm은 산업 폐기물 관련 법규의 규정-산성비(pH4)에 노출시 납 용출량이 3ppm 미만이어야 함-에도 크게 위배되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, Sn-Pb 2원계 합금에서 주석(Sn)의 함유량을 증가시키고, 소량의 은(Ag)과 비스무스(Bi)를 추가하여 환경오염 규제 대상물인 납(Pb)의 함유량을 크게 감소킴으로써 공정 솔더에 적합한 기계적전기적 특성 및 납땜성을 가지면서도 산성용액(pH4)에서의 납 용출량이 1ppm 이하가 되는 솔더 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 솔더 조성물의 특징은, 주석(Sn) 8193 중량, 납(Pb) 38 중량, 은(Ag) 13 중량, 비스무스(Bi) 38 중량로 배합되어 조성되는데 있다. 이때, 동(Cu) 0.20.4 중량가 더 첨가될 수 있다.
상기 주석(Sn)은 독성이 없고 접합모재의 퍼짐성을 좋게 하는 솔더의 조성에 필수적인 성분이고, 상기 납(Pb)은 주석(Sn)의 융점(232)을 감소시키는 성분이고, 상기 은(Ag)은 솔더의 열피로 특성을 향상시키는 성분이고, 상기 비스무스(Bi)는 납(Pb)과 마찬가지로 주석(Sn)의 융점을 감소시키는 동시에 드로스(dross)성을 감소시키는 성분이다.
여기서, 주석(Sn)은 납(Pb)보다 전기전도도와 열팽창계수가 우수하므로 주석(Sn)이 다량 함유된 솔더는 전기전도도와 열팽창계수 측면에서 효과적이다.
[제1, 2, 3실시예]
본 발명의 제1실시예에 의한 솔더 조성물은 주석(Sn) 92.5 중량와, 납(Pb) 5 중량와, 은(Ag) 1.5 중량와, 비스무스(Bi) 3 중량가 배합되어 조성된다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 의한 솔더의 여러 가지 물리적 특성을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.
상기 표 2에 나타난 물성 측정치를 살펴보면 융점은 공정 솔더에 적합한 180200범위 내에 있고, 응고 범위가 매우 좁아 공정 솔더에 적합하고, 젖음시간(wetting time)과 젖음력(wetting force)은 표 1에 나타난 종래의 Sn-Pb 2원계솔더와 거의 동등하며, MIL Spec.을 만족한다.
또한, 표 1과 표 2에 나타난 물성 측정치를 근거로 하여 본 발명의 제1, 2실시예에 의한 Sn-Pb-Ag-Bi 4원계 솔더와 종래의 Sn-Pb 2원계 솔더를 계속 비교해 보면 경도는 본 발명의 종래 기술보다 3배 정도 높고, 인장강도와 전기정항은 본 발명과 종래 기술이 거의 동등하나, 연신율은 본 발명이 종래 기술보다 약간 낮다.
아울러, 본 발명의 실시예에 의한 솔더는 금속조직의 미세조직이 전체적으로 매우 미세하여 시효 특성 및 열피로특성이 우수하다.
결국, 본 발명에 의한 솔더는 상기에서 설명한 각 구성 성분의 작용과 각 실시예의 물적 측정치에서 미루어 알 수 있듯이 종래 기술의 솔더와 동등하거나 더 우수한 기계적전기적 특성 및 납땜성을 가지므로 종래 기술의 Sn-Pb 2원계 솔더와 마찬가지로 공정 솔더에 적합하다.
또한, 상기와 같이 납(Pb)의 함유량이 전체 조성비 100 중량에 대해 38 중량인 솔더를 산성용액(pH4)에 침적시켜 보면 납 용출량은 1ppm 이하로서 산업 폐기물 관련 법규의 규정에도 미치지 못하므로 납 용출에 따른 환경 오염은 거의 배제된다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 Sn-Pb-Ag-Bi 4원계 솔더에 0.20.4 중량의 동(Cu)을 첨가하여 동 침식을 방지할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 종래 기술의 Sn-Pb 2원계 공정 솔더와 동등하거나 더우수한 기계적전기적 특성을 가지면서 인체에 유해한 납(Pb) 성분이 소량(전체 조성비 100 중량에 대해 38 중량)만 배합되어 조성되기 때문에 산성용액(pH4)에서의 납(Pb) 용출량이 1ppm 이하가 되어 폐기시 납(Pb) 용출에 따른 환경오염, 자연 생태계 파괴 등을 최대한 억제할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 소수의 실시예로 설명되어 있지만 첨부된 청구 범위 내에서 그 이상의 실시예 조성이 가능하고, 당 업계에 숙련된 사람이면 본 발명을 다양하게 변화 및 변형시킬 수 있으나 그러한 변화 및 변형은 첨부된 본 발명의 청구범위영역에 속하는 것을 알 수 있다.

Claims (1)

  1. 주석(Sn)과, 납(Pb)과, 은(Ag)과 비스무스(Bi)로 조성된 솔더 조성물에 있어서, 주석(Sn) 8193 중량, 납(Pb) 38 중량, 은(Ag) 13 중량, 비스무스(Bi) 38 중량로 배합되어 조성된 것을 특징으로 하는 솔더 조성물.
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