KR20030014390A

KR20030014390A - Unleaded solder alloy and electronic components using it

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Publication number: KR20030014390A
Application number: KR1020027014275A
Authority: KR
Inventors: 이즈미다고이치; 다카노유키; 아베히토시; 모리바야시토시유키; 하지오고이치; 다케나카쥰이치
Original assignee: 스미다 코포레이션; 스미다 테크노로지즈 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 니혼겐마
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2003-02-17
Also published as: KR100561525B1

Abstract

구리 또는 구리를 함유한 합금을 심선으로 하는 절연피막도체를 사용한 전자부품에 있어서의 상기 도체의 납땜시의 단선사고를 예방한다.The disconnection at the time of soldering of the said conductor in the electronic component using the insulation coating conductor which uses copper or an alloy containing copper as a core wire is prevented.

5.3 내지 7.0 wt%의 구리(Cu)와, 0.1 내지 0.5 wt% 미만의 니켈(Ni)을 함유하고, 나머지가 주석(Sn)인 무연솔더(solder)합금을 400℃ ~ 480℃의 범위로 용융하여 구리를 모재로 하는 절연피막도체의 접속부의 납땜을 한다.A lead-free solder alloy containing 5.3 to 7.0 wt% copper (Cu) and less than 0.1 to 0.5 wt% nickel (Ni) and the remainder tin (Sn) is melted in the range of 400 ° C. to 480 ° C. Solder the connections of the insulated conductors with copper as base material.

Description

Unleaded solder alloy and electronic components using it

종래, 전자부품의 내부에서의 전기적 접속 또는 전자부품을 회로기판에 접속하기 위한 솔더로서 납을 많이 함유한 주석(Sn)-납(Pb) 계의 솔더(solder)합금이 많이 사용되고 있다.BACKGROUND ART Conventionally, tin (Sn) -lead (Pb) -based solder alloys containing a lot of lead have been widely used as solders for connecting electrical components inside electronic components or circuit boards.

근래, 납의 유해성이 문제시되어, 그 사용을 법적으로 제한하는 것이 검토되고 있다. 때문에, Sn-Pb 계의 솔더합금에 대신하는 것으로서 납의 함유량을 극단적으로 작게 한 솔더합금 또는 납성분을 전혀 포함하지 않는 무연솔더합금의 개발이 급한 실정이다.In recent years, the harmfulness of lead has been considered, and it has been examined to restrict its use legally. Therefore, there is an urgent need to develop a lead-free solder alloy containing no lead alloy or a solder alloy having extremely low lead content as a substitute for a Sn-Pb-based solder alloy.

무연솔더합금의 예로서는, 일본국 특허 제3036636호 및 미국특허 제4758407호를 들 수 있다.As an example of a lead-free solder alloy, Japanese Patent No. 3066236 and US Patent No. 4758407 are mentioned.

일본국 특허 제3036636호는, 전자부품을 전자기기의 회로기판에 접착하기 위한 무연솔더합금에 관한 것으로서, 주석(Sn)-구리(Cu)합금의 구리성분의 일부를 니켈(Ni)로 치환한 것으로서, 그 성분비를 Cu : 0.05 ~ 2.0 wt%, Ni : 0.001 ~ 2.0 wt%, Sn : 나머지로 함으로써 상기 접착부분의 기계적 강도를 높이는 것을 목적으로 하고 있다.Japanese Patent No. 3066236 relates to a lead-free solder alloy for bonding electronic components to a circuit board of an electronic device, wherein a part of the copper component of the tin (Sn) -copper (Cu) alloy is replaced with nickel (Ni). It is intended to increase the mechanical strength of the adhesive portion by setting the component ratio to Cu: 0.05 to 2.0 wt%, Ni: 0.001 to 2.0 wt%, and Sn: remainder.

또한, 미국특허 제4758407호는, 수도배관에 사용되고 있는 연관으로부터 음료수에 납이나 카드뮴이 용출되는 것을 방지하기 위해, 수도배관으로서 동관, 놋쇠관을 사용할 것을 제창하고 있고, 이 특허발명은 이들 동관, 놋쇠관 및 이들을 잇기 위한 접속 슬리브를 용접하기 위한 솔더합금에 관한 것이다.In addition, U.S. Pat. The present invention relates to a solder alloy for welding brass tubes and connecting sleeves for connecting them.

한편, 이 솔더(solder)합금의 주성분은 주석(Sn) 또는 주석(Sn)과 안티모니(Sb)로서, 어느 쪽의 솔더합금도 납(Pb) 및 카드뮴(Cd)을 함유하지 않도록 되어 있다.On the other hand, the main components of the solder alloy are tin (Sn) or tin (Sn) and antimony (Sb), and neither of the solder alloys contain lead (Pb) and cadmium (Cd).

여기서, 주석을 주로 한 솔더합금의 조성은, Sn : 92.5 ~ 96.9 wt%, Cu : 3.0 ~ 5.0 wt%, Ni : 0.1 ~ 2.0 wt%, Ag : 0.0 ~ 5.0 wt% 이다.The composition of the solder alloy mainly made of tin is Sn: 92.5 to 96.9 wt%, Cu: 3.0 to 5.0 wt%, Ni: 0.1 to 2.0 wt%, and Ag: 0.0 to 5.0 wt%.

또한, 주석/안티모니를 주로 한 솔더합금의 조성은, Sn : 87.0 ~ 92.9 wt%, Sb : 4.0 ~ 6.0 wt%, Cu : 3.0 ~ 5.0 wt%, Ni : 0.0 ~ 2.0 wt%, Ag : 0.0 ~ 5.0 wt% 로 되어 있다.In addition, the composition of the solder alloy mainly containing tin / antimony is Sn: 87.0 to 92.9 wt%, Sb: 4.0 to 6.0 wt%, Cu: 3.0 to 5.0 wt%, Ni: 0.0 to 2.0 wt%, Ag: 0.0 It is -5.0 wt%.

한편, 일본국특허 제3036636호의 솔더합금의 용융온도는 230℃ 전후로서, 이 솔더합금은 상술한 바와 같이 전자부품을 회로기판의 도체부에 접착하기 위한 것이기 때문에 그 용융온도(리플로우시의 온도)는 가능한 한 낮은 편이 바람직하다.On the other hand, the melting temperature of the solder alloy of Japanese Patent No. 3036636 is around 230 ° C., and this solder alloy is for bonding an electronic component to a conductor part of a circuit board as described above. ) Is preferably as low as possible.

또한, 미국특허 제4758407호의 솔더합금의 용융온도는 240℃ 전후로부터 330℃ 전후이지만 이 솔더합금은, 예를 들어, 가정용급탕기의 급수배관으로 이용하는 동관, 놋쇠관 및 이들의 슬리브의 용접에 사용되는 것이기 때문에, 용접시의 작업성등을 고려할 경우, 그 솔더합금의 용융온도는 낮은 편이 좋다.In addition, although the melting temperature of the solder alloy of US Pat. No. 4,847,07 is about 240 ° C to about 330 ° C, this solder alloy is used for welding copper tubes, brass tubes, and sleeves thereof, which are used as water supply pipes for domestic water heaters, for example. In consideration of workability during welding, the melting temperature of the solder alloy is preferably lower.

그런데, 전자부품 중에는 선형상 또는 가느다란 띠 형상의 전기도체(이하 권선재라고 함)를 감아서 형성한 고주파 코일이나 트랜스(이하 코일부품이라고 함)가 있다. 그래서, 이들 코일부품의 권선재로서는, 구리심선에 에나멜이나 우레탄을 도포하여 절연피막을 만든 전선이 사용되고 있다.By the way, among the electronic components, there are a high frequency coil or a transformer (hereinafter referred to as a coil component) formed by winding an electric conductor (hereinafter referred to as a winding material) having a linear or thin band shape. Therefore, as the winding material of these coil parts, an electric wire made of an insulating coating by applying enamel or urethane to a copper core wire is used.

상기 코일부품에 있어서, 보빈등에 감은 권선재의 시작부분과 끝부분의 각 단말부와 그 보빈의 하단에 설치한 단자핀등의 전극부를 전기적으로 접속하기 위해서는 납땜을 할 필요가 있다.In the above coil parts, in order to electrically connect the terminal parts of the start and end portions of the winding material wound on the bobbin, and the electrode parts such as terminal pins provided on the lower end of the bobbin, soldering is necessary.

단자등에 납땜을 하여 전기적으로 접속하기 위해서는, 상기 전선의 선단의 절연피막재를 제거할 필요가 있다. 일반적으로, 절연피막재를 제거하는 방법으로서는, 기계적으로 깎아내는 방법, 약품에 의해 용해하는 방법, 고온가열에 의해 분해하거나 용해하거나 하는 방법이 있다.In order to solder and electrically connect the terminal, it is necessary to remove the insulating coating material at the tip of the electric wire. Generally, as a method of removing an insulating coating material, there are a method of mechanically scraping, a method of dissolving with chemicals, and a method of dissolving or dissolving by high temperature heating.

그리하여, 종래부터 많은 경우, 고온가열에 의한 방법이 채용되고 있다.Therefore, in many cases, the method by high temperature heating is employ | adopted conventionally.

예를 들어, 상기 코일부품을 제조하기 위해서는, 권선재의 시작부분과 끝부분의 각 단말부를 그 보빈의 하단에 설치된 단자핀등의 전극부에 감아준 후에, 이 감김부분을 고온으로 가열한 납땜액속에 침적함으로써 이루어진다. 즉, 납땜과 동시에 상기 권선재의 절연피막재를 제거하는 것이 일반적이다.For example, in order to manufacture the coil part, after winding each end part of the winding material and the electrode part, such as a terminal pin provided in the lower end of the bobbin, the soldering part which heated this winding part to high temperature, By submersion in liquid flow. That is, it is common to remove the insulation coating material of the said winding material simultaneously with soldering.

납땜할 때, 구리성분을 포함하지 않는 무연솔더합금을 사용한 경우, 전선의선단이 용융솔더(솔더액)에 접속되어 있을 때, 모재인 구리가 솔더액중에 용해되어 가늘어지는 「동식(銅蝕)」이라고 불리우는 현상이 일어난다. 이 동식현상은 상기 코일부품과 같은 전자부품에 단선사고를 일으키는 커다란 요인이 되고 있다.When soldering, a lead-free solder alloy containing no copper component is used. When the tip of the wire is connected to the molten solder (solder liquid), the base copper is dissolved in the solder liquid and thinned. A phenomenon called ”occurs. This dynamic phenomenon is a major factor causing disconnection accidents in electronic parts such as the coil parts.

이 현상은 솔더의 용융온도가 높을수록 상기 솔더액중에 녹아들어간 구리의 양이 많게 되고, 또한, 구리가 녹는 속도도 빨라진다. 따라서, 전선의 굵기가 가느다랗게 됨에 따라 상기 단선사고가 일어나기 쉽다. 한편, 동식현상을 방지하기 위해, 일반적으로 상기 무연솔더합금에 미량의 구리를 첨가하는 수단이 알려져 있으나, 구리의 함유량이 너무 많아지면, 용융솔더(솔더액)의 점성이 강해져서, 납땜을 할 부위에 필요 이상의 솔더가 부착되어 고드름 형상으로 흘러내리는 현상이나 남은 솔더가 인접하는 부위에 걸쳐진 상태로 부착되는 브릿지 현상이 생긴다. 그 외에도, 구리의 함유량이 너무 많아지면, 도금두께(솔더 부착량)가 불균일하게 되어, 젖음성(또는 흐름성)이 나쁘게 되는 등의 문제가 발생한다.In this phenomenon, the higher the melting temperature of the solder, the greater the amount of copper dissolved in the solder liquid, and the faster the copper melts. Therefore, the disconnection accident is likely to occur as the thickness of the wire becomes thin. On the other hand, in order to prevent copper phenomena, a means for adding a small amount of copper to the lead-free solder alloy is generally known. However, when the copper content is too high, the viscosity of the molten solder (solder liquid) becomes strong, and soldering can be performed. More than necessary solder adheres to the site and flows down into an icicle shape, or a bridge phenomenon occurs in which the remaining solder is attached over an adjacent site. In addition, when the content of copper is too large, plating thickness (solder adhesion amount) becomes nonuniform, resulting in problems such as poor wettability (or flowability).

또한, 용융솔더의 용융온도가 낮으면 에나멜이나 우레탄 등의 절연피막재가 완전히 용해되지 않아, 납땜이 불완전하게 되어, 도통불량을 일으키는 원인이 된다. 나아가, 상기 무연솔더합금의 용융온도가 구리의 함유량의 증가와 함께 높아지게 된다.In addition, when the melting temperature of the melting solder is low, insulating coating materials such as enamel and urethane are not completely dissolved, resulting in incomplete soldering and causing poor conduction. Further, the melting temperature of the lead-free solder alloy is increased with the increase of the copper content.

본 발명은, 납(Pb)을 포함하지 않는 솔더(solder)합금, 즉, 무연솔더합금과 이를 이용한 전자부품에 관한 것이다.The present invention relates to a solder alloy that does not contain lead (Pb), that is, a lead-free solder alloy and an electronic component using the same.

도면 1은 코일부품의 일예를 나타낸 설명도이다.1 is an explanatory diagram showing an example of a coil component.

-발명의 개시-Initiation of the invention

본 발명의 첫번째는 5.3 내지 7.0 wt%의 구리(Cu)와, 0.1 내지 0.5 wt% 미만의 니켈(Ni)을 함유하고, 나머지가 주석(Sn)인 무연솔더합금을 제공한다.A first aspect of the present invention provides a lead-free solder alloy containing 5.3 to 7.0 wt% copper (Cu) and less than 0.1 to 0.5 wt% nickel (Ni), the remainder being tin (Sn).

또한, 본 발명의 두번째는 심부(芯部)가 구리 또는 구리를 함유한 합금으로 구성되고, 그 심부에 절연피막을 씌운 도체를 사용한 전자부품에 있어서, 상기 도체를 또는 상기 도체와 그 전자부품의 다른 부위를 상기 5.3 내지 7.0 wt%의 구리(Cu)와, 0.1 내지 0.5 wt% 미만의 니켈(Ni)을 포함하고, 나머지가 주석(Sn)인 무연솔더합금에 의해 납땜된 것을 특징으로 하는 전자부품을 제공하는 것으로서, 이들에 의해, 상기 전자부품의 동식현상에 기인하는 단선사고를 예방한다.In the second aspect of the present invention, in the electronic component using a conductor whose core is composed of copper or an alloy containing copper and covered with an insulating coating on the core, the conductor or the conductor and the electronic component The other part is characterized in that the former is soldered by a lead-free solder alloy containing 5.3 to 7.0 wt% of copper (Cu) and less than 0.1 to 0.5 wt% of nickel (Ni) and the remainder is tin (Sn). By providing a component, these prevent the disconnection accident resulting from the same phenomenon of the said electronic component.

본 발명의 세번째는, 두번째의 발명에 있어서, 상기 전자부품의 납땜시에, 상기 무연솔더합금의 용융온도를 400℃ 내지 480℃로 설정함으로써 상기 도체의 절연피막을 확실히 용해시키는 것을 특징으로 하고 있다.In the third aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the solder coating of the lead-free solder alloy is set at 400 ° C to 480 ° C to ensure that the insulating coating of the conductor is dissolved. .

-발명을 실시하기 위한 최량의 형태--Best form-to carry out invention

상술한 바와 같이, 전자부품 중에는 선 또는 가느다란 띠 형상의 전기도체(이하, 권선재라고 함)를 감아서 형성한 고주파 코일이나 트랜스(이하, 코일부품이라고 함)가 있다. 그리하여, 이들 코일부품의 권선재로서는, 구리심선에 에나멜이나 우레탄을 도포하여 절연피막을 씌운 전선이 사용되고 있다.As described above, among the electronic components, there are high frequency coils and transformers (hereinafter referred to as coil components) formed by winding a wire or a strip-shaped electric conductor (hereinafter referred to as a winding material). Thus, as the winding material of these coil parts, an electric wire coated with an insulating coating by applying enamel or urethane to a copper core wire is used.

권선재로서, 구리심선에 에나멜이나 우레탄을 도포하여 절연피막을 씌운 전선을 사용한 코일부품의 일예를 도 1에 나타내었다.An example of a coil part using an electric wire coated with an insulating coating by applying enamel or urethane to a copper core wire as a winding material is shown in FIG. 1.

도 1에 있어서, 1은 코일부품, 2는 보빈으로서, 본 실시예에서는 훼라이트로 일체적으로 형성되어 있다. 3은 구리심선에 에나멜이나 우레탄의 절연피막을 하여 형성된 권선재, 4는 상기 권선재(3)를 상기 보빈(2)의 몸통부에 감은 권선부, 5는 상기 보빈(2)의 하단에 매설한 단자핀, 6은 권선부(4)의 시작부 또는 마지막부의 인출단말로서 상기 단자핀(5)에 감겨서 전기적으로 접속되어 있다.1, 1 is a coil part, 2 is a bobbin, and is integrally formed with ferrite in a present Example. 3 is a winding material formed by enamel or urethane insulating film on a copper core wire, 4 is a winding part wound around the trunk part of the bobbin 2, 5 is buried at the lower end of the bobbin 2 One terminal pin, 6, is a lead terminal of the beginning or end of the winding section 4, and is wound around the terminal pin 5 and electrically connected thereto.

상기 단자핀(5)은 코일부품(1)을 회로기판(도시안됨)의 회로도체와 전기적으로 접속하기 위한 것이다. 상기 단자핀(5)에는 강철심선의 표면에 구리도금을 한 강철도선(HCP 선)이 많이 사용되고 있다.The terminal pin 5 is for electrically connecting the coil component 1 with the circuit conductor of the circuit board (not shown). In the terminal pin 5, a steel wire (HCP wire) coated with copper on the surface of the steel core wire is frequently used.

여기서, 권선부(4)와 단자핀(5)을 전기적으로 접속하기 위해서는, 감김부(7)가 되는 인출단말(6)의 선단의 절연피막재를 제거할 필요가 있다. 상술한 바와 같이, 상기 권선재(3)의 절연피막재를 제거하는 방법으로서는, 기계적으로 깎아내는 방법, 약품에 의해 용해하는 방법, 고온가열에 의해 분해하거나 용해하는 방법이 있으나, 본 발명에 있어서는 고온가열에 의한 방법을 채용한다.Here, in order to electrically connect the winding part 4 and the terminal pin 5, it is necessary to remove the insulating coating material at the tip of the lead terminal 6 serving as the winding part 7. As described above, as a method of removing the insulating coating material of the winding material 3, there are a method of mechanically scraping, a method of dissolving with chemicals, and a method of dissolving or dissolving by high temperature heating. The method by high temperature heating is adopted.

즉, 보빈(2)의 몸통부에 감은 권선부(4)의 인출단말(6)을 단자핀(5)에 감아준 후, 상기 감김부(7)를 솔더조내에 침적시킴으로써, 솔더액의 열로 그 절연피복전선의 피복재를 용해하여 제거하고, 동시에 납땜한다.That is, after winding the take-out terminal 6 of the winding portion 4 wound around the trunk portion of the bobbin 2 to the terminal pin 5, the winding portion 7 is deposited in the solder bath to obtain heat of the solder liquid. The coating material of the insulated coated wire is dissolved and removed, and soldered at the same time.

발명자들이 주석에 구리를 첨가한 무연솔더합금을 써서, 코일부품에 대하여 실험한 바, 납땜온도(솔더의 용융온도)가 350℃ 이하에서는 동선의 에나멜 피막을완전히 제거할 수 없었다.The inventors experimented with coil parts using lead-free solder alloys in which copper was added to tin. When the soldering temperature (solder melting temperature) was 350 ° C or lower, the copper enamel coating could not be completely removed.

실험예Experimental Example

표 1은, 직경 0.4㎜의 에나멜 피복동선을 용융솔더액에 침적한 때의, 납땜온도와 납땜후의 동선직경의 관계를 보여주는 측정결과로서, 솔더합금의 조성함유량과 납땜온도 및 동식의 대소 및 납땜면의 상태의 관계 데이터를 나타낸다. 표 1의 「동식의 대소」는 에나멜 피막동선의 납땜 전의 도선직경(0.4㎜)을 기준으로 한 것으로서, 이것보다 10% 감소한 때를 「대」, 5% 이상 ~ 10% 미만 감소한 때를 「중」, 0 ~ 5% 미만 감소한 때를 「소」로 했다. 또한, 「비대」라는 것은 동선직경이 상기 기준치보다 증대된 때를 의미한다.Table 1 is a measurement result showing the relationship between the soldering temperature and the copper wire diameter after soldering when enameled copper wire having a diameter of 0.4 mm was immersed in the molten solder liquid. The relationship data of the state of a surface is shown. The "small and large of the same type" of Table 1 is based on the wire diameter (0.4 mm) before the soldering of the enamel coated copper wire, and when the 10% reduction was reduced, the time when the reduction was 5% or more to less than 10% was made. ", When it decreased below 0 to 5% was made into" small ". In addition, "expansion" means when the copper wire diameter increased from the said reference value.

솔더조성(Cu:4.0-8.0wt%Ni:0.0-0.6wt%Sn:나머지)Solder Composition (Cu: 4.0-8.0wt% Ni: 0.0-0.6wt% Sn: Rest) 납땜온도(℃)Soldering Temperature (℃) 0.4㎜ 에나멜피막동선의납땜 후 직경(㎜)Diameter after soldering 0.4mm enameled copper wire (mm) 동식의대소Large and small 납땜면의 상태State of soldering surface Sn- 4CuSn-4Cu 480480 0.3020.302 대versus Sn- 5.3CuSn- 5.3Cu 480480 0.3430.343 대versus 두께불균일Thickness nonuniformity Sn- 6CuSn-6Cu 480480 0.3490.349 대versus Sn- 7CuSn-7Cu 480480 0.3600.360 대versus Sn- 8CuSn-8Cu 480480 0.3650.365 중medium Sn- 4CuSn-4Cu 450450 0.3450.345 대versus Sn- 5.3CuSn- 5.3Cu 450450 0.3560.356 대versus Sn- 6CuSn-6Cu 450450 0.3700.370 중medium Sn- 7CuSn-7Cu 450450 0.3910.391 소small 두께불균일Thickness nonuniformity Sn- 8CuSn-8Cu 450450 0.4080.408 약간비대Slightly hypertrophy 고드름icicle Sn- 4CuSn-4Cu 400400 0.3650.365 중medium Sn- 5.3CuSn- 5.3Cu 400400 0.3700.370 중medium Sn- 6CuSn-6Cu 400400 0.3800.380 중medium Sn- 7CuSn-7Cu 400400 0.4090.409 약간비대Slightly hypertrophy 고드름icicle Sn- 8CuSn-8Cu 400400 0.4170.417 비대Hypertrophy 고드름icicle Sn- 4Cu-0.2NiSn-4Cu-0.2Ni 480480 0.3200.320 대versus Sn- 5.3Cu-0.1NiSn-5.3Cu-0.1Ni 480480 0.3520.352 대versus Sn- 5.3Cu-0.2NiSn-5.3Cu-0.2Ni 480480 0.3590.359 대versus Sn- 5.3Cu-0.5NiSn-5.3Cu-0.5Ni 480480 0.3720.372 중medium Sn- 5.3Cu-0.6NiSn-5.3Cu-0.6Ni 480480 0.3740.374 중medium Sn- 6Cu-0.1NiSn-6Cu-0.1Ni 480480 0.3860.386 소small Sn- 6Cu-0.2NiSn-6Cu-0.2Ni 480480 0.3820.382 소small Sn- 6Cu-0.5NiSn-6Cu-0.5Ni 480480 0.3890.389 소small Sn- 6Cu-0.6NiSn-6Cu-0.6Ni 480480 0.3950.395 소small Sn- 7Cu-0.1NiSn-7Cu-0.1Ni 480480 0.3820.382 소small Sn- 7Cu-0.2NiSn-7Cu-0.2Ni 480480 0.3780.378 중medium Sn- 7Cu-0.5NiSn-7Cu-0.5Ni 480480 0.3950.395 소small Sn- 7Cu-0.6NiSn-7Cu-0.6Ni 480480 0.4110.411 비대Hypertrophy Sn- 8Cu-0.6NiSn-8Cu-0.6Ni 480480 0.4180.418 비대Hypertrophy Sn- 5.3Cu-0.1NiSn-5.3Cu-0.1Ni 450450 0.3780.378 중medium Sn- 5.3Cu-0.2NiSn-5.3Cu-0.2Ni 450450 0.3790.379 중medium Sn- 5.3Cu-0.5NiSn-5.3Cu-0.5Ni 450450 0.3830.383 소small Sn- 5.3Cu-0.6NiSn-5.3Cu-0.6Ni 450450 0.3810.381 소small Sn- 6Cu-0.1NiSn-6Cu-0.1Ni 450450 0.3820.382 중medium Sn- 6Cu-0.2NiSn-6Cu-0.2Ni 450450 0.3850.385 소small

Sn- 6Cu-0.5NiSn-6Cu-0.5Ni 450450 0.3920.392 소small Sn- 6Cu-0.6NiSn-6Cu-0.6Ni 450450 0.3990.399 소small Sn- 7Cu-0.1NiSn-7Cu-0.1Ni 450450 0.3800.380 중medium Sn- 7Cu-0.2NiSn-7Cu-0.2Ni 450450 0.3870.387 소small Sn- 7Cu-0.5NiSn-7Cu-0.5Ni 450450 0.3950.395 소small Sn- 7Cu-0.6NiSn-7Cu-0.6Ni 450450 0.4100.410 비대Hypertrophy 고드름icicle Sn- 5.3Cu-0.1NiSn-5.3Cu-0.1Ni 400400 0.3780.378 중medium Sn- 5.3Cu-0.2NiSn-5.3Cu-0.2Ni 400400 0.3840.384 소small Sn- 5.3Cu-0.5NiSn-5.3Cu-0.5Ni 400400 0.3870.387 소small Sn- 5.3Cu-0.6NiSn-5.3Cu-0.6Ni 400400 0.3870.387 소small Sn- 6Cu-0.1NiSn-6Cu-0.1Ni 400400 0.3920.392 소small Sn- 6Cu-0.2NiSn-6Cu-0.2Ni 400400 0.3890.389 소small Sn- 6Cu-0.5NiSn-6Cu-0.5Ni 400400 0.3900.390 소small Sn- 6Cu-0.6NiSn-6Cu-0.6Ni 400400 0.4100.410 비대Hypertrophy Sn- 7Cu-0.1NiSn-7Cu-0.1Ni 400400 0.3810.381 소small Sn- 7Cu-0.2NiSn-7Cu-0.2Ni 400400 0.3920.392 소small Sn- 7Cu-0.5NiSn-7Cu-0.5Ni 400400 0.4050.405 소small Sn- 7Cu-0.6NiSn-7Cu-0.6Ni 400400 0.4180.418 비대Hypertrophy 고드름icicle Sn- 8Cu-0.6NiSn-8Cu-0.6Ni 400400 0.4230.423 비대Hypertrophy 두께불균일Thickness nonuniformity

상기 표 1의 실험예로부터 명백하듯이 주석-구리만의 솔더합금에서는, 구리의 함유량이 적을수록 동식의 비율이 크고, 예를 들어, 구리의 함유량 4wt%에서 나머지가 주석인 경우, 에나멜 피막동선의 직경은 24.5% 감소하였다.As apparent from the experimental example of Table 1, in the tin-copper-only solder alloy, the smaller the copper content is, the larger the proportion is. For example, in the case where the remainder is tin at a content of 4 wt% of copper, the enamel coated copper wire Diameter decreased by 24.5%.

또한, 주석-구리만의 솔더합금에서 구리의 함유량을 늘려가면 솔더의 용융온도가 낮은 영역에서는 용융솔더의 점성이 커져서 납땜부의 두께가 불균일하게 되어, 에나멜 피막도선의 직경이 기준치보다 비대하여 굵게 되거나, 여분의 솔더가 흘러 내리는 고드름 현상이 생겼다.In addition, when the copper content is increased in the tin-copper only solder alloy, the viscosity of the molten solder becomes large in the region where the solder melting temperature is low, and the thickness of the soldered portion becomes uneven. There was an icicle phenomenon with excess solder flowing down.

또한, 주석에 구리를 7wt% 첨가한 Sn-7Cu 및 주석에 구리를 8wt% 첨가한 Sn-8Cu 솔더합금에 있어서는, 용융온도 400℃ 일때, 고드름 현상이 발생했다. 이에 대해, 주석에 구리 5.3wt%와 니켈 0.2%를 첨가한 솔더합금(Sn-5.3 Cu-0.2 Ni)에서는, 용융온도 400℃에서 에나멜 피막도선의 직경이 기준치보다 4% 정도밖에 감소하지 않아서, 동식의 비율을 대표적으로 작게 할 수 있었고, 또한, 젖음성도 개선되었다. 또한, 납땜부의 기계적 강도를 높일 수 있었다.Moreover, in Sn-7Cu which added 7 wt% copper to tin, and the Sn-8Cu solder alloy which added 8 wt% copper to tin, an icicle phenomenon generate | occur | produced when melting temperature is 400 degreeC. On the other hand, in the solder alloy (Sn-5.3 Cu-0.2 Ni) in which 5.3 wt% of copper and 0.2% of nickel was added to tin, the diameter of the enamel coated wire decreased only about 4% from the reference value at the melting temperature of 400 ° C. It was possible to reduce the proportion of food and beverage, and the wettability was also improved. Moreover, the mechanical strength of the soldering part could be raised.

더욱이, 구리의 함유량이 소정량을 넘은 영역에서 니켈의 첨가량이 소정의 범위를 넘으면, 구리-니켈의 석출물이 용융솔더 중에 부유하여, 납땜부의 표면에 상기 석출물이 부착되기 때문에, 납땜부의 표면에 미세한 요철이 생겨서 거칠어진 상태가 되고, 솔더의 두께가 균일하지 않아, 브릿지 현상이나 고드름 현상이 일어나기 쉬우며, 또한 젖음성이 악화된다고 하는 좋지 않은 상황이 발생했다. 이러한 현상은 솔더합금의 용융온도가 낮은 영역에서 발생하기 쉽다는 것이 판명되었다.Furthermore, when the amount of nickel added in a region where the copper content exceeds a predetermined amount exceeds a predetermined range, the precipitate of copper-nickel floats in the molten solder, and the precipitate adheres to the surface of the soldered portion. Unevenness | corrugation arises, it becomes a rough state, the thickness of solder is not uniform, the bad situation which the bridge phenomenon and an icicle phenomenon tends to occur easily, and wettability deteriorates. This phenomenon turned out to be easy to occur in the region where the melting temperature of the solder alloy is low.

다음에, 직경 0.7㎜의 HCP 선(불이 전선제품)을 반복하여 납땜했을 때, 표면광택이 검게 변화하기 까지의 납땜횟수를 표 2에 나타내었다.Next, Table 2 shows the number of soldering cycles until the surface gloss becomes black when HCP wires having a diameter of 0.7 mm are repeatedly soldered.

솔더조성Solder Composition 납땜온도(℃)Soldering Temperature (℃) 반복 납땜했을 때의 단자표면이 변색하기까지의 횟수The number of times before the terminal surface discolors when soldering repeatedly 고드름발생상황Icicle Status Sn- 4CuSn-4Cu 480480 33 없음none Sn- 5.3CuSn- 5.3Cu 480480 33 없음none Sn- 6CuSn-6Cu 480480 44 없음none Sn- 7CuSn-7Cu 480480 55 없음none Sn- 8CuSn-8Cu 480480 66 없음none Sn- 5.3CuSn- 5.3Cu 450450 55 없음none Sn- 6CuSn-6Cu 450450 66 없음none Sn- 7CuSn-7Cu 450450 99 없음none Sn- 8CuSn-8Cu 450450 1414 없음none Sn- 4CuSn-4Cu 400400 44 없음none Sn- 5.3CuSn- 5.3Cu 400400 55 없음none Sn- 6CuSn-6Cu 400400 55 없음none Sn- 7CuSn-7Cu 400400 1717 없음none Sn- 8CuSn-8Cu 400400 20 이상More than 20 없음none Sn- 4Cu-0.1NiSn-4Cu-0.1Ni 480480 44 없음none Sn- 4Cu-0.2NiSn-4Cu-0.2Ni 480480 33 없음none Sn- 5.3Cu-0.1NiSn-5.3Cu-0.1Ni 480480 33 없음none Sn- 5.3Cu-0.2NiSn-5.3Cu-0.2Ni 480480 55 없음none

Sn- 5.3Cu-0.5NiSn-5.3Cu-0.5Ni 480480 77 없음none Sn- 5.3Cu-0.6NiSn-5.3Cu-0.6Ni 480480 77 없음none Sn- 6Cu-0.1NiSn-6Cu-0.1Ni 480480 77 없음none Sn- 6Cu-0.2NiSn-6Cu-0.2Ni 480480 99 없음none Sn- 7Cu-0.1NiSn-7Cu-0.1Ni 480480 88 없음none Sn- 7Cu-0.2NiSn-7Cu-0.2Ni 480480 99 없음none Sn- 7Cu-0.5NiSn-7Cu-0.5Ni 480480 1010 없음none Sn- 7Cu-0.6NiSn-7Cu-0.6Ni 480480 1010 없음none Sn- 8Cu-0.6NiSn-8Cu-0.6Ni 480480 15이상15 or more 없음none Sn- 5.3Cu-0.1NiSn-5.3Cu-0.1Ni 450450 66 없음none Sn- 5.3Cu-0.2NiSn-5.3Cu-0.2Ni 450450 7 ~ 207 to 20 없음none Sn- 6Cu-0.1NiSn-6Cu-0.1Ni 450450 1313 없음none Sn- 6Cu-0.2NiSn-6Cu-0.2Ni 450450 20 이상More than 20 없음none Sn- 7Cu-0.1NiSn-7Cu-0.1Ni 450450 20 이상More than 20 없음none Sn- 7Cu-0.2NiSn-7Cu-0.2Ni 450450 20 이상More than 20 없음none Sn- 5.3Cu-0.1NiSn-5.3Cu-0.1Ni 400400 20 이상More than 20 없음none Sn- 5.3Cu-0.2NiSn-5.3Cu-0.2Ni 400400 20 이상More than 20 없음none Sn- 6Cu-0.1NiSn-6Cu-0.1Ni 400400 20 이상More than 20 없음none Sn- 6Cu-0.2NiSn-6Cu-0.2Ni 400400 20 이상More than 20 없음none Sn- 7Cu-0.1NiSn-7Cu-0.1Ni 400400 20 이상More than 20 없음none Sn- 7Cu-0.2NiSn-7Cu-0.2Ni 400400 20 이상More than 20 없음none Sn- 7Cu-0.5NiSn-7Cu-0.5Ni 400400 20 이상More than 20 없음none Sn- 7Cu-0.6NiSn-7Cu-0.6Ni 400400 20 이상More than 20 있음has exist Sn- 8Cu-0.6NiSn-8Cu-0.6Ni 400400 20 이상More than 20 있음has exist

상술한 바와 같이, 상기 HCP 선은 강철심선의 표면에 구리도금을 한 강철도선으로서, 도 1의 코일부품(1)의 단자핀(5) 기타의 전자부품의 단자도체로서 이용되고 있는 것이다.As described above, the HCP wire is a steel wire with copper plating on the surface of the steel core wire, and is used as a terminal conductor of the terminal pin 5 and other electronic parts of the coil part 1 of FIG. 1.

표 2는, HCP 선의 구리도금이 벗겨져서 바탕인 강선부분이 표출되기까지의 횟수와 솔더합금의 조성 및 납땜시의 온도와의 관계를 나타낸 것으로서, 상기 횟수가 많을수록 구리도금이 벗겨지는 정도가 적은 것, 바꾸어 말하면, 동식이 일어나는 비율 및 동식의 양이 작은 것을 나타내고 있다.Table 2 shows the relationship between the number of times the base steel wire is exposed due to the peeling of the copper plating of the HCP wire, the composition of the solder alloy, and the temperature at the time of soldering. In other words, it shows that the rate at which the meal is generated and the amount of meal are small.

특히, 니켈은 적당히 첨가했을 때는, 납땜시의 온도가 높은 영역에서도 동식이 일어나기 어렵다는 것을 알 수 있다.In particular, it can be seen that, when properly added, nickel does not easily occur even in a region where the temperature at the time of soldering is high.

본 발명의 무연솔더합금은, 위에서 설명한 바와 같이, 납땜시의 온도가 높은 영역에서도 동식이 일어나기 어렵고, 또한 그 동식에 의한 구리의 감소량을 적게 할 수 있다.As described above, the lead-free solder alloy of the present invention hardly occurs even in a region where the temperature at the time of soldering is high, and can reduce the amount of copper reduced by the copper type.

따라서, 구리 또는 구리를 함유한 합금을 심선으로 하는 절연피막도체를 사용한 전자부품의 납땜시의 단선사고를 예방할 수 있고, 특히 절연피막도체의 굵기가 가느다란 것에 대해 현저한 효과가 있다.Therefore, the disconnection accident at the time of the soldering of the electronic component using the insulated conductor which has copper or an alloy containing copper as a core wire can be prevented, and especially the thickness of an insulated conductor is remarkable effect.

또한, 고온에서 납땜함으로써 상기 절연피막도체의 절연피막재를 확실히 용해시킬 수 있으므로 절연피막재의 찌꺼기에 의한 도통불량을 방지할 수 있다.In addition, since the insulating coating material of the insulating coating conductor can be reliably dissolved by soldering at a high temperature, poor conduction due to the residue of the insulating coating material can be prevented.

Claims

A lead-free solder alloy containing 5.3 to 7.0 wt% copper (Cu) and less than 0.1 to 0.5 wt% nickel (Ni), the remainder being tin (Sn).

In an electronic component using a conductor in which the core is made of copper or an alloy containing copper, and the core is insulated, the conductors or the other parts of the conductor and the electronic part are 5.3 to 7.0 wt% of copper. An electronic component comprising (Cu) and a lead-free solder alloy containing less than 0.1 to 0.5 wt% nickel (Ni) and the remainder being tin (Sn).

The lead-free solder alloy according to claim 2, wherein the lead-free solder alloy containing 5.3 to 7.0 wt% copper (Cu) and less than 0.1 to 0.5 wt% nickel (Ni), the remainder being tin (Sn), is 400 to 480 ° C. An electronic component characterized by melting and soldering.