KR20160147996A - 무연솔더합금 - Google Patents

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가부시키가이샤 니혼슈페리어샤
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Abstract

본 발명은, 솔더접합후의 고온상태에 있어서도 접합강도가 저하하지 않고 높은 접합강도을 유지하고, 높은 신뢰성을 가지며, 범용성이 있는 무연솔더합금 및 솔더접합의 제공을 목적으로 한다. 　본 발명은, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ을 기본조성으로 하고, Ｃｕ를 ０．1 ~ ２．０질량％와 Ｎｉ을 ０．０１ ~ ０．５질량％ 함유하고, 게다가 Ｂｉ가 ０．１ ~ ５질량％를 함유하며, Ｓｎ이 ７６．０ ~ ９９．５질량％ 함유하는 무연솔더합금조성으로 함으로써, 접합시에는 물론이고, 고온에 장시간 노출된 상태에서도 솔더접합부의 접합강도가 저하하지 않고, 높은 신뢰성을 가지는 솔더접합을 가능도록 하였다.

Description

무연솔더합금{LEAD-FREE SOLDER ALLOY}
본 발명은, 시간경과에 따른 열화가 적고 장기신뢰성이 우수한 무연솔더합금, 및 이 솔더합금을 이용한 솔더조인트에 관한다.
지구환경의 부하경감을 위해서, 전자부품의 접합재료로써 무연솔더가 널리 보급되어 있으며, Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ계 솔더합금이나 Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ계 솔더합금은 그 대표적인 조성이다. 　 근년, Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ계 솔더합금 및 Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ계 솔더합금에 더하여, Ｂｉ나 Ｉｎ, Ｓｂ등을 첨가한 무연솔더합금이나 Ｓｎ-Ｚｎ계 솔더합금등의 접합용도나 특성에 대응한 무연솔더합금이 제안되어있다.
특히, 접합부의 기계적 강도의 향상이나 고상선온도를 낮추는 목적으로써, Ｂｉ나 Ｓｂ, Ｉｎ을 첨가한 무연솔더합금이 개시되어 있다. 예를 들면, 특허문헌１에는, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ기본조성에 ０．０１ ~ ３중량％의 Ｂｉ를 첨가하여, 솔더의 융점제어를 용이하도록 한 무연솔더합금이 개시되어 있다. 　 또한, 특허문헌２에는, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｓｂ기본조성에 １중량％이하의 비율로 Ｂｉ를 첨가하여, 기계적 강도를 향상시킨 무연솔더합금이 개시되어있다. 그리고, 특허문헌３에는, Ｓｎ에 Ｃｕ, Ｎｉ, 및 Ｂｉ를 ０．００１ ~ ５중량％첨가하여, 접착강도의 향상과 고상선온도를 낮추는 효과를 가지는 무연솔더합금이 개시되어 있다. 더욱이, 출원인은, 특허문헌４에 있어서, Ｓｎ-Ｂｉ공정조성에 일정량의 Ｎｉ 및 Ｃｕ를 첨가함으로써, 솔더접합부 및 솔더접합계면에 육방최밀충진구조를 가지는 금속간화합물을 형성시켜서, 솔더접합시의 강고한 접합강도를 가지는 무연솔더합금을 개시하고 있다.
그러나, 특허문헌１ ~ 특허문헌４에서 개시되어 있는 기술에는 과제도 남겨져있어, 예를 들면, 특허문헌１에서 개시되어 있는 솔더합금조성에는 Ｃｕ의 배합량이 ２ ~ ５중량％로 대표적인 무연솔더조성인 Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ계 솔더합금이나 Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ계 솔더합금보다도 １５０°C이상 높은 온도인 ４００°C를 넘는 솔더링온도가 필요하다. 또한, 특허문헌２에서 개시되어 있는 솔더합금조성은 기본조성에 Ｓｂ이 １０중량％이상 배합되어 있기 때문에, 실시예에 있는 것처럼, 고상선온도가 ２３０°C이상이어서, 특허문헌１과 마찬가지로 종례의 대표적인 무연솔더조성에 비해서, 높은 온도에서의 솔더링공정이 필요로 된다. 그리고, 특허문헌３에서 개시되어 있는 기술은 극세선솔더에 한정한 솔더합금조성이며, 여러가지 종류의 솔더접합에 대응하는 것이 아니므로, 범용성에 과제가 남아있다. 한편, 특허문헌４에서 개시되어 있는 기술은, 접합계면에 ＮｉＡｓ형 결정구조를 가지는 금속간화합물을 형성시킴으로써 강고한 접합을 목적으로 한 기술이며, 배합하는 Ｓｎ 및 Ｂｉ의 비율이, Ｓｎ：Ｂｉ＝７６ ~ ３７원자량％：２３ ~ ６３원자량％이며, 공정부근을 대상으로 하고 있다. 더욱이, 특허문헌５에서 개시되어 있는 기술은, 극저온에서 주석 페스트의 발생이 방지되며, 또한 젖음성 및 내충격성이 양호한 Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ으로 이루어진 솔더합금조성이며, 당해 발명의 목적으로부터, Ｃｕ배합량이 ０．５ ~ ０．８질량%, Ｎｉ배합량이 ０．０２ ~ ０．０４질량％, Ｂｉ배합량이 ０．１질량%이상, １질량％미만으로 한정된 수치이다.
또한, 전자기기의 솔더접합부는, 통상, 전자기기가 사용되는 경우는, 솔더접합부는 통전된 상태이며, 솔더접합부가 고온에 노출되는 경우도 발생한다. 이에, 솔더접합의 신뢰성에는, 솔더접합시의 접합강도는 물론이고, 고온에 노출된 경우에서의 접합강도도 중요하게 된다. 그러나, 특허문헌１ ~ 특허문헌５에서 개시되어 있는 기술에는 고온에서 장시간 노출된 경우의 접합강도에 관해서 아무런 시사도 없다. 그리고, 전자기기의 장기간사용에 충분히 견딜수 있는 높은 신뢰성을 가지는 솔더접합이 가능하고, 게다가, 솔더접합에 있어서 범용성이 있는 무연솔더합금이 요구되고 있다.
일본특허공개공보 2001-334384호 일본특허공개공보 2004-298931호 일본특허공개공보 2006-255762호 일본특허공개공보 2013-744호 공보 WO2009/131114
본 발명은, 솔더접합후의 고온상태에 있어서도 접합강도가 저하하지 않으며, 높은 접합강도를 유지함과 동시에 높은 신뢰성을 가지고, 범용성이 있는 무연솔더합금 및 솔더접합부의 제공을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 무연솔더합금조성 및 금속간화합물에 착안해서 예의검토를 거듭한 결과, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ을 기본조성으로 하는 무연솔더합금에 일정량의 Ｂｉ를 첨가함으로써, 솔더접합부가 고온에 노출된 상태에 있어서도 접합강도의 저하가 억제되는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ을 기본조성으로 하며, Ｓｎ이 ７６．０ ~ ９９．５ 질량％, Ｃｕ가 ０．１ ~ ２．０질량％, Ｎｉ이 ０．０１ ~ ０．５질량％, 더욱이 Ｂｉ를 ０．１ ~ ５．０질량％ 함유하는 무연솔더합금조성으로 함으로써, 접합시는 물론이고 고온에 장시간 노출된 상태에서도 솔더접합부의 접합강도가 저하하지 않으며, 접합강도를 유지하는 높은 신뢰성을 가지는 솔더접합을 가능하도록 하였다.
본 발명은, 솔더제품의 사용방법이나 형태에 한정되는 일이 없는 범용성이 있는 무연솔더합금이며, 솔더접합부가 고온상태에 장시간 노출된 경우에도 접합강도가 저하하지 않기 때문에, 전자기기의 접합은 물론이고, 대전류가 흐르는 솔더접합부를 가지는 기기나 고온상태에 노출되는 기기등에 넓게 응용이 가능하게 된다.
도1은 시험결과를 나타내는 그래프이다.
도2는 표２의 조성을 가지는 각 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
도3은 표４의 조성을 가지는 각 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
도4는 Ｃｕ의 첨가량이 다른 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
도5는 Ｎｉ의 첨가량이 다른 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
도6은 Ｇｅ의 첨가량이 다른 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
도7은 Ｉｎ의 첨가량이 다른 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
도8은 Ｉｎ변화샘플의 연신율의 측정결과를 정리한 그래프이다.
도9는 첨가원소가 첨가된 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
이하에, 본발명에 대해서 상세히 설명한다. 종래, 전자기기등의 솔더접합에는, 중요항목으로써, 솔더접합시의 접합강도가 거론되고 있으며, 솔더접합시의 접합강도를 향상시킨 솔더합금의 개발이나 제공이 행하여지고 있다. 그러나, 전자기기등에 사용되는 솔더접합부는, 전자기기의 사용에는 특히 전류가 흐른 상태로 되는 일이나 고온에 노출되는 경우도 많으며, 또한, 외부의 환경에 의해서 솔더접합부의 온도상승이 가속되는 경우도 있어, 고온상태에서의 솔더접합부의 시간경과에 따른 열화를 억제하는 것도, 솔더접합부의 신뢰성을 높이기 위해서는 필요하다. 한편, 솔더접합부의 평가로서, 솔더접합부를 냉온상태 및 고온상태로 일정시간 방치하는 것을 반복하는 열사이클시험이라고 불리우는 시험방법을 이용해서 평가하는 방법이 일반적으로 이용되고 있으나, 이 방법은 고온상태의 후에 냉온상태에서 일정시간 방치하기 때문에, 고온상태의 그대로 장시간 방치하는 에이징시험의 경우와는, 시험후의 솔더접합부의 상태가 다르다고도 알려져있다. 본 발명은, 실제의 전자기기의 사용실태에 따른 상황의 일례를 나타내는 환경인 고온상태에 연속해서 솔더접합부가 노출되는 것에 의한, 솔더접합부의 접합강도의 저하를 억제하는 솔더합금조성에 관한 발명이다.
본 발명은, Ｓｎ이 ７６．０ ~ ９９．５질량％, Ｃｕ가 ０．1 ~ ２．０질량％, Ｎｉ이 ０．０１ ~０．５질량％, Ｂｉ가 ０．１ ~ ５．０질량％를 함유하는 것을 특징으로하는 무연솔더합금이며, 당해 무연솔더합금을 이용한 솔더접합부이다.
또한, Ｓｎ이 ７６．０ ~ ９９．５질량％, Ｃｕ이 ０．1 ~ ２．０질량％, Ｎｉ이 ０．０１ ~ ０．５질량％, Ｂｉ가 ０．１ ~ ５．０질량％를 함유하는 기본조성에, Ｓｂ를 ０．１ ~ ５．０질량％, Ｉｎ을 ０．１ ~ １０．０질량％, Ｇｅ이 ０．００１ ~ １．０질량％, 및 Ｇａ이 ０．００１ ~ １．０질량％ 중에서 선택되는 １종 또는 ２종이상 첨가하는 것도 가능하다. 그리고, 본 발명의 Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ를 기본조성으로 하는 무연솔더합금에는, 본 발명의 효과를 가지는 범위에 있어서, Ｐ, Ｃｏ, Ａｌ, Ｔｉ, Ａｇ등의 원소를 임으로 첨가하는 것도 가능하다.
상기 Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ를 기본성분으로 하는 솔더합금에, Ｓｂ을 첨가함으로써, 본 발명의 효과를 가지면서 솔더접합부의 기계적 강도향상이 상승적으로 기대가능하다. 또한, Ｉｎ을 첨가한 경우, Ｃｕ나 Ｓｂ의 함유량이 １질량％를 넘어서 당해 솔더합금에 배합된 경우라도, 본 발명의 효과를 가지면서 고상선온도를 낮추는 효과도 가지며, 전자기기에 접합하는 전자부품등이나 솔더링작업의 부하저감효과를 기대할 수 있다. 그리고, Ｇｅ나 Ｇａ을 첨가한 경우는, 본 발명의 효과를 가지면서 솔더접합부의 산화를 억제하는 것이나 젖음성의 향상이 가능하게 되어, 솔더접합부의 장기신뢰성이과 솔더접합특성이 상승적으로 향상되는 것을 기대할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 효과에 대해서 실험예를 예시하여 설명한다. 본 발명의 무연솔더합금에 대해여, 이하에서 설명하는 에이징시험을 행하여 평가하였다. [에이징시험] (방법) １）표１에 나타내는 조성의 솔더합금을 조제하여, 용해시킨 후, １０ｍｍ×１０ｍｍ의 단면을 가지는 ｄｏｇ－ｂｏｎｅ형상의 거푸집에 부어, 측정용 샘플을 제작한다. ２）측정샘플을 １５０°C에 ５００시간 방치하여, 에이징처리를 행한다. ３）시마츠제작소제(島津製作所製)시험기ＡＧ-ＩＳ를 이용해서, 에이징처리를 행하지 않은 샘플과 행한 샘플을, 실온（２０°C ~ ２５°C）１０ｍｍ/분의 조건에서, 각 샘플이 절단할때까지 잡아당겨, 샘플의 인장강도를 측정한다. (결과) 결과를 도１에 나타낸다.
Figure pct00001
도１에 나타내는 그래프는, 좌측이 에이징미처리샘플의 측정결과를, 우측이 에이징처리를 한 샘플의 측정결과를 각각 나타내고 있다. 본 발명의 샘플은, Ｎｏ.２ ~ ５이며, 에이징처리를 행한 경우라도 미처리한 것과 비교하더라도 인장강도의 저하가 적은 것을 알 수 있다. 이에 대해서, 비교품인 샘플Ｎｏ.１ 및 샘플Ｎｏ．６ ~ ９는, 에이징미처리품에 대해서 에이징처리품의 인장강도의 저하가 현저하다. 이러한 결과로부터, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ를 기본조성으로 하는 본 발명의 무연솔더합금은, １５０°C라고 하는 고온에 ５００시간 노출되어졌으나, 다른 무연솔더합금조성에 비하여 인장강도의 저하가 억제되어 있는 것을 명확히 알 수 있다.
이하, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ의 기본조성에 있어서, Ｂｉ의 첨가량의 변화에 수반한 인장강도의 변화에 대해서 자세히 설명한다. 보다 자세히는, 이러한 조성에 Ｂｉ를 ０질량％로부터 ６질량％까지 첨가한 샘플의 인장강도의 변화를 측정한 결과를 근거로 설명한다. 표２는, 상기 인장강도의 측정에 이용된 샘플의 조성을 나타내는 조성표이다. 비교예（샘플i：샘플명을 ＳＮ２）로서, Ｂｉ를 배합하지 않은 Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ조성도 포함한다. 또한, Ｂｉ를 함유한 샘플을, 샘플ii 「샘플명：＋０．１Ｂｉ*」, 샘플iii 「샘플명：＋０．５Ｂｉ*」, 샘플iv 「샘플명：＋１．０Ｂｉ*」, 샘플v 「샘플명：＋１．５Ｂｉ*」, 샘플vi 「샘플명：＋２．０Ｂｉ*」, 샘플vii 「샘플명：＋３．０Ｂｉ*」, 샘플viii 「샘플명：＋４．０Ｂｉ*」, 샘플ix 「샘플명：＋５．０Ｂｉ*」 및 샘플x 「샘플명：＋６．０Ｂｉ*」라고 칭한다. 샘플i ~ x는 각각 Ｂｉ가 ０．１질량％, ０．５질량％, １．０질량％, １．５질량％, ２．０질량％, ３．０질량％, ４．０질량％, ５．０질량％ 및 ６．０질량％ 포함되어 있다.
표２와 같은 조성을 가지는 샘플i ~ x는, ００１６에서 상술한 방법에 의해서 제작되었다. 그 후 １５０°C에서, ０시간 및 ５００시간 에이징처리를 실시한 후, 인장강도를 측정하였다.
Figure pct00002
Figure pct00003
표３은，샘플i ~ x에 있어서의 측정결과를 나타내는 표이다. 표３의 「Ａ」는 ０시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이며, 표３의 「Ｃ」는 ５００시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이며, 강도변화율은 ５００시간 에이징 한 후의 인장강도의 변화를 「Ａ」（０시간）를 １００으로 해서 ％로써 나타낸 결과이다. 또한, 도２는 샘플i ~ x의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
０시간 및 ５００시간의 에이징처리시간에 대해서, Ｂｉ가 첨가되어 있는 샘플ii ~ x은, Ｂｉ가 첨가되어 있지 않은 샘플i보다 높은 인장강도를 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 또한, Ｂｉ의 첨가량이 ０．１질량％ 이상인 샘플ii ~ x에 있어서는, Ｂｉ가 첨가되어 있지 않은 샘플i에 대해서, ５００시간의 에이징처리의 경우, 이 샘플i 이상의 높은 인장강도를 나타내고 있다. 더욱이 Ｂｉ의 첨가량이 １．０질량％로부터 ３．０질량％인 샘플iv ~ vii에 있어서는, 강도변화율이 ９８％이상이며, ５００시간 에이징 한 후의 인장강도의 변화율이 매우 작다는 것, 특히 샘플v ~ vii에 있어서는 ５００시간 에이징 한 후의 인장강도가 에이징하지 않은 경우보다도 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 한편, Ｂｉ첨가량이 ６질량％의 샘플x에 있어서는 Ｂｉ무첨가샘플i의 인장강도의 변화율８５．２％을 밑도는 ７１．８％이며, 바람직한 배합량이라고는 말할 수 없다.
그리고, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ의 기본조성에 Ｇｅ을 첨가한 경우에 있어서, Ｂｉ의 첨가량의 변화에 동반한 인장강도의 변화에 대해서 자세히 설명한다. 보다 자세히는, 이러한 조성에 Ｂｉ를 ０질량％로부터 ６질량％까지 첨가한 샘플의 인장강도의 변화를 측정하였다.
표4는 상기 인장강도의 측정에 이용되어진 샘플의 조성을 나타내는 조성표이다.도３에 나타내고 있는 것처럼, 샘플１ 「ＳＡＣ３０５」 및 샘플２ 「ＳＮ１」에 있어서는, Ｂｉ가 포함되어 있지 않으며, 샘플３ 「＋０．１Ｂｉ」, 샘플４ 「＋０．５Ｂｉ」, 샘플５ 「＋１．０Ｂｉ」, 샘플６ 「＋１．５Ｂｉ」, 샘플７ 「＋２．０Ｂｉ」, 샘플８ 「＋３．０Ｂｉ」, 샘플９ 「＋４．０Ｂｉ」, 샘플１０ 「＋５．０Ｂｉ」 및 샘플１１ 「＋６．０Ｂｉ」는, 각각 Ｂｉ가 ０．１질량％, ０．５질량％, １질량％, １．５질량％, ２질량％, ３질량％, ４질량％, ５질량％ 및 ６질량％ 포함되어있다.
더욱이, 샘플１「ＳＡＣ３０５」를 제외한 다른 모든 샘플에 있어서는, Ｃｕ, Ｎｉ, 및, Ｇｅ이 각각 ０．７질량％, ０．０５질량％, 및, ０．００６질량％ 포함되며, 잔부가 Ｓｎ이다. 또한, 샘플１「ＳＡＣ３０５」에서는 Ａｇ 및 Ｃｕ가 각각 ３질량％ 및 ０．５질량％ 포함되어있으며, 잔부가 Ｓｎ이다.
이하, 설명의 편의상, 샘플１ 「ＳＡＣ３０５」, 샘플２ 「ＳＮ１」, 샘플３ 「＋1０．１Ｂｉ」, 샘플４ 「＋０．５Ｂｉ」, 샘플５ 「＋１．０Ｂｉ」, 샘플６ 「＋１．５Ｂｉ」, 샘플７ 「＋２．０Ｂｉ」, 샘플８ 「＋３．０Ｂｉ」, 샘플９ 「＋４．０Ｂｉ질량％」, 샘플１０ 「＋５．０Ｂｉ」, 샘플１１ 「＋６．０Ｂｉ」를, 각각 「샘플１」, 「샘플２」, 「샘플３」, 「샘플４」, 「샘플５」, 「샘플６」, 「샘플７」, 「샘플８」, 「샘플９」, 「샘플１０」, 「샘플１１」라고 칭한다.
Figure pct00004
표４와 같은 조성을 가지는 샘플１ ~ １１은 위에서 기술한 방법에 의해서 제작된다. 제작된 샘플１ ~ １１에 대해서, １５０°C에서, ０시간 및 ５００시간 에이징처리를 실시한 후, 위에서 기술한 방법에 의해 인장강도를 측정하였다。
Figure pct00005
표５는 샘플１ ~ １１에 있어서의, 측정결과를 나타내는 표이다. 표５의 「Ａ」는 ０시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이고, 표５의 「Ｃ」는 ５００시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이며, 강도변화율은 ５００시간 에이징 한 후의 인장강도의 변화를 ％로써 나타낸 결과이다. 또한, 도３은 샘플１ ~ １１의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
０시간 및 ５００시간의 에이징처리시간에 대해서, Ｂｉ가 첨가되어 있는 샘플３~ １１은, Ｂｉ가 첨가되어 있지 않은 샘플２보다 높은 인장강도를 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 또한, Ｂｉ의 첨가량이 ０．５질량％ 이상인 샘플４ ~ １１에 있어서는, Ｂｉ가 첨가되어 있지 않으며, Ａｇ이 첨가되어 있는 샘플１에 대해서, ５００시간의 에이징처리의 경우, 이 샘플１ 이상의 인장강도를 나타내고 있다. 더욱이 Ｂｉ의 첨가량이 １．０질량％로부터 ３．０질량％인 샘플５ ~ ８에 있어서는, 강도변화율이 ９８％이상이며, ５００시간 에이징 한 후의 인장강도의 변화율이 매우 작은 것을 알 수 있다. 따라서, 샘플４ ~ １１에 있어서는, Ａｇ을 사용하지 않기 때문에 코스트다운을 꾀하는 것이 가능할뿐아니라, 인장강도의 향상의 효과를 가져온다.
또한, 샘플３ ~ ９에 있어서는, 즉, Ｂｉ의 첨가량이 ０．１질량％로부터 ４질량％로 증가함에 따라서, 인장강도가 높아지는 것을 알 수 있다. 게다가, 이러한 Ｂｉ첨가량의 범위에 있어서는, 에이징처리가 없었던 경우와, ５００시간의 에이징처리가된 경우에 있어서, 인장강도에 큰 차이도 찾아볼 수 없다.
한편, Ｂｉ의 첨가량이 ５질량％ 이상인 샘플１０ 및 １１에 있어서는, Ｂｉ의 첨가량이 증가할 때에, 에이징처리가 되어지지 않은 경우의 인장강도는 높아지나, 강도변화율이 저하하는 경향을 보이고 있으며, 특히 ６질량％에 있어서는 Ｂｉ무첨가（샘플２）의 인장강도의 변화율８５．２％를 밑도는 ７１．８％로 되어, 바람직한 배합량이라고는 말할 수 없다.
이상의 측정결과로부터, Ｓｎ, Ｃｕ, Ｎｉ, Ｂｉ, Ｇｅ로 이루어진 무연솔더합금에있어서, １５０°C 라고 하는 고온에 장시간 노출되는 가혹한 사용환경에서는, Ｂｉ의 첨가량이 ０．５질량％ ~ ４．０질량％인 것이 바람직하고, 더욱이는 Ｂｉ의 첨가량이 １．０질량％ ~ ３．０질량％인 것이 바람직하다. 이러한 Ｂｉ의 첨가량의 범위내에 있어서는, 위에서 기술한 것처럼, ５００시간의 에이징처리시간에 대해서도 높은 인장강도를 얻을 수 있다. 또한, 에이징처리가 없었던 경우와, 에이징처리가 된 경우에 있어서, 인장강도에 크게 차이도 발생하지 않고, 안정된 인장강도를 얻을 수 있다.
아울러, Ｂｉ의 첨가량이 ５질량％인 샘플１０의 경우는, 위에서 기술한 것처럼,에이징처리가 된 후의 인장강도가 에이징처리가 되지 않은 경우보다 저하되어 있다. 그러나, 에이징처리가 된 후의 인장강도는, Ｂｉ가 첨가되어 있지 않은 샘플１ 및 ２의 인장강도가 작기 때문에, Ｂｉ의 첨가량은 ０．１질량％ ~ ５．０질량％ 이어도 된다.
또한, 이하에서, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ의 기본조성에 Ｇｅ을 첨가한 경우에 있어서, Ｃｕ의 첨가량의 변화에 동반한 인장강도의 변화에 대해서 자세히 설명한다.
이 때에, Ｎｉ, Ｂｉ, 및, Ｇｅ이 각각 ０．０５질량％, １．５질량％, 및, ０．００６질량％ 포함되며, 또한, Ｃｕ는 ０．０５질량％로부터 ２．２질량％까지 첨가되고, 아울러, 잔부가 Ｓｎ이다. 이하에 있어서는 설명의 편의상, Ｃｕ가 ０．０５질량％ 첨가된 샘플을 「０．０５Ｃｕ」, ０．１질량％ 첨가된 샘플을 「０．１Ｃｕ」, ０．７질량％ 첨가된 샘플을 「０．７Ｃｕ」, ２질량％ 첨가된 샘플을 「２Ｃｕ」, ２．２질량％ 첨가된 샘플을 「２．２Ｃｕ」라고 칭한다.
이와같은 샘플은 위에서 기술한 방법에 의해 제작되며, 제작된 샘플에 대해서, １５０°C에서, ０시간 및 ５００시간 에이징처리를 실시한 후, 위에서 기술한 방법에 의해 인장강도를 측정하였다.
Figure pct00006
표６은, 위에서 기술한 Ｃｕ의 첨가량이 다른 샘플에 대한 인장강도의 측정결과를 나타내는 표이다. 표６의 「Ａ」는 ０시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이고, 표４의 「Ｃ」는 ５００시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이다. 또한, 도４는 Ｃｕ의 첨가량이 다른 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
「０．０５Ｃｕ」 ~ 「２．２Ｃｕ」의 어느 샘플에 있어서도, 에이징전후에 있어서의 강도변화율은 ９０％를 상회하고 있어, 양호하다. 그러나, Ｃｕ의 첨가량이 ０．０５질량％인 경우는, 소위 구리침출의 증가등의 문제가 발생할 우려가 있기 때문에, 바람직하지 않다. 한편, Ｃｕ의 첨가량이 ２．２질량％인 경우는, 액상온도의 상승, 수축공 발생등의 문제가 발생할 우려가 있기 때문에, 바람직하지 않다.
이의 사항으로부터, 위에서 기술한 조성에서, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ의 기본조성에 Ｇｅ을 첨가한 경우에 있어서는, Ｃｕ의 첨가량이 ０．１질량％ ~ ２．０질량％인 것이 바람직하다.
그리고, 이하에는, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ의 기본조성에 Ｇｅ을 첨가한 경우에 있어서, Ｎｉ의 첨가량의 변화에 동반한 인장강도의 변화에 대해서 자세히 설명한다.
이 때에, Ｃｕ, Ｂｉ, 및, Ｇｅ이 각각 ０．７질량％, １．５질량％, 및, ０．００６질량％ 포함되며, 또한, Ｎｉ은 ０．００５질량％로부터 ０．５５질량％까지 첨가되고, 또한, 잔부가 Ｓｎ이다. 이하에 있어서는 설명의 편의상, Ｎｉ이 ０．００５질량％ 첨가된 샘플을 「０．００５Ｎｉ」, ０．０１질량％ 첨가된 샘플을 「０．０１Ｎｉ」, ０．０５질량％ 첨가된 샘플을 「０．０５Ｎｉ」, ０．５질량％ 첨가된 샘플을 「０．５Ｎｉ」, ０．５５질량％ 첨가된 샘플을 「０．５５Ｎｉ」라고 칭한다.
이와 같은 샘플은 위에서 기술한 방법에 의해 제작되어, 제작된 샘플에 대해서, １５０°C에서, ０시간 및 ５００시간 에이징처리를 실시한 후, 위에서 기술한 방법에 의해서 인장강도를 측정하였다.
Figure pct00007
표７은, 위에서 기술한 Ｎｉ의 첨가량이 다른 샘플에 대한 인장강도의 측정결과를 나타내는 표이다. 표７의 「Ａ」는 ０시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이며, 표７의 「Ｃ」는 ５００시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이다. 또한, 도５는 Ｎｉ의 첨가량이 다른 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
「０．００５Ｎｉ」 ~ 「０．５５Ｎｉ」의 어느 샘플에 있어서도, 에이징전후에 있어서의 강도변화율은 ９０％를 상회하고 있어, 양호하다. 그러나, Ｎｉ의 첨가량이 적은 경우는, 합금층계면에서의 금속간화합물의 조대화억제효과가 없어져, 크랙의 기점이 될 수 있기 때문에, 바람직하지 않다. 한편, Ｎｉ의 첨가량이 ０．５질량％를 넘으면, 액상온도가 상승하여, 수축공 발생의 원인이 되기 때문에, 바람직하지 않다.
이상의 사항으로부터, 위에서 기술한 조성에서, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ의 기본조성에 Ｇｅ을 첨가한 경우에 있어서는, Ｎｉ의 첨가량이 ０．０１질량％ ~ ０．５질량％인 것이 바람직하다.
그리고, 이하에서는, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ의 기본조성에 대해서 Ｇｅ을 첨가한 경우에 있어서, Ｇｅ의 첨가량의 변화에 동반한 인장강도의 변화에 대해서 자세히 설명한다.
이 때에, Ｃｕ, Ｎｉ, 및, Ｂｉ가 각각 ０．７질량％, ０．０５질량％, 및, １．５질량％ 포함되며, 또한, Ｇｅ은 ０．０００１질량％로부터 １질량％까지 첨가되고, 아울러, 잔부가 Ｓｎ이다. 이하에 있어서는 설명의 편의상, Ｇｅ이 ０．０００１질량％ 첨가된 샘플을 「０．０００１Ｇｅ」, ０．００１질량％ 첨가된 샘플을 「０．００１Ｇｅ」, ０．００６질량％ 첨가된 샘플을 「０．００６Ｇｅ」, ０．１질량％ 첨가된 샘플을 「０．１Ｇｅ」, １질량％ 첨가된 샘플을 「１Ｇｅ」라고 칭한다.
이와같은 샘플은 위에서 기술한 방법에 의해 제작되고, 제작된 샘플에 대해서, １５０°C에서, ０시간 및 ５００시간 에이징처리를 실시한 후, 위에서 기술한 방법에 의해 인장강도를 측정하였다.
Figure pct00008
표８은, 위에서 기술한 Ｇｅ의 첨가량이 다른 샘플에 대한 인장강도의 측정결과를 나타내는 표이다. 표８의 「Ａ」는 ０시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이고, 표８의 「Ｃ」는 ５００시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이다. 또한, 도６은 Ｇｅ의 첨가량이 다른 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
「０．０００１Ｇｅ」 ~ 「０．１Ｇｅ」의 어느 샘플에 있어서도, 에이징전후에 있어서의 강도변화율은 ９０％를 상회하고 있어, 양호하다. 그러나, Ｇｅ의 첨가량이 ０．０００１질량％인 경우는, 산화방지효과가 억제되어지기 때문에, 바람직하지 않다. 한편, Ｇｅ의 첨가량이 １질량％인 경우는, 에이징전후에 있어서의 강도변화율은 ９０％를 크게 밑돈다.
이상의 사항으로부터, 위에서 기술한 조성에서, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ의 기본조성에 Ｇｅ을 첨가한 경우에 있어서는, Ｇｅ의 첨가량이 ０．００１질량％ ~ ０．１질량％인 것이 바람직하다.
한편, Ｇｅ의 첨가량이 늘어남에 따라서 산화방지효과의 향상을 기대할 수 있으므로, Ｇｅ의 첨가량을 ０．００１질량％ ~ １．０질량％로 하는 것도 가능하다.
그리고, 이하에서는, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ의 기본조성에 Ｇｅ을 첨가한 경우에 있어서, Ｉｎ의 첨가량의 변화에 동반한 인장강도의 변화에 대해서 자세히 설명한다.
이 때에, Ｃｕ，Ｎｉ, Ｂｉ, 및, Ｇｅ이 각각 ０．７질량％, ０．０５질량％, １．５질량％, 및, ０．００６질량％ 포함되며, 또한, Ｉｎ은 ０질량％로부터 １０질량％까지 첨가되고, 아울러, 잔부가 Ｓｎ이다. 이하에 있어서는 설명의 편의상, Ｉｎ이 ０질량％ 첨가된 샘플을 「０Ｉｎ」, ０．１질량％ 첨가된 샘플을 「０．１Ｉｎ」, ３질량％ 첨가된 샘플을 「３Ｉｎ」, ４질량％ 첨가된 샘플을 「４Ｉｎ」, ５질량％ 첨가된 샘플을 「５Ｉｎ」, ６질량％ 첨가된 샘플을 「６Ｉｎ」, ７질량％ 첨가된 샘플을 「７Ｉｎ」, １０질량％ 첨가된 샘플을 「１０Ｉｎ」라고 칭한다.
이와같은 샘플은 위에서 기술한 방법에 의해 제작되고, 제작된 샘플에 대해서, １５０°C에서, ０시간 및 ５００시간 에이징처리를 실시한 후, 위에서 기술한 방법에 의해 인장강도를 측정하였다.
Figure pct00009
표９는, 위에서 기술한 Ｉｎ의 첨가량이 다른 샘플（이하, 간단히, Ｉｎ변화샘플이라고 한다. ）에 대한 인장강도의 측정결과를 나타내는 표이다. 표９의 「Ａ」는 ０시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이며, 표９의 「Ｃ」는 ５００시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이다. 또한, 도７은 Ｉｎ의 첨가량이 다른 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
「１０Ｉｎ」을 제외한 어느 샘플에 있어서도, 에이징전후에 있어서의 강도변화율은 ９０％를 상회하고 있어, 양호하다. 따라서, Ｉｎ의 첨가량이 ０．１질량％ ~ ７질량％인 것이 유효한 것으로 생각되어진다.
한편, 표１０은 Ｉｎ변화샘플에 대한 연신율의 측정결과를 나타내는 표이다. 표１０에 있어서, 「Ａ」는 ０시간 에이징 한 후의 연신율의 측정결과이고, 표１０의 「Ｃ」는 ５００시간 에이징 한 후의 연신율의 측정결과이며, 연신변화율은 ５００시간 에이징 한 후의 연신율의 변화를 백분율（％）로써 나타낸 결과이다. 또한, 도８은 상기 Ｉｎ변화샘플의 연신율의 측정결과를 정리한 그래프이다.
Figure pct00010
여기에서 연신율은, 이하의 식으로 구하여진다. 단, 「σ」는 연신율, 「Ｌｏ」는 인장강도측정전의 표점간의 거리, 「Ｌ」은 인장강도측정후의 표점간의 거리이다. σ（％）＝（Ｌ－Ｌｏ）／Ｌｏ×１００
또한, 연신율은, 인장강도의 측정전에 소정의 표점간 거리(５０ｍｍ（Ｌｏ）) 를 시험편에 표시하여, 인장강도의 측정후의 파단된 시험편을 서로 맞추었을 때의 표점간의 길이（Ｌ）를 계측하고, 상기 식을 이용해서 계산하였다.
표１０ 및 도８로부터 알 수 있는 것처럼, Ｉｎ의 첨가량이 ４질량％（４Ｉｎ） ~６질량％（６Ｉｎ）인 범위에 있어서는, 어느 샘플도 연신변화율이 한정되게 １００％를 상회하고 있다. 즉, 이러한 범위에 있어서는, 에이징후에 연신율이 향상되었다.
바꾸어 말하면, 이러한 범위에 있어서는, 에이징전과 비교해서, 에이징후에, 변형이 발생하기 쉬어지는 것으로 말할 수 있다. 외부로부터의 충격이 있는 경우, 변형에 의해 그 충격을 흡수해서 전체적으로는 어느 정도의 강도상승을 가져올 수도 있기 때문에, 이러한 연신율의 향상은 강도의 향상에 기여한다고 말할 수 있다.
그러나, Ｉｎ의 첨가량이 너무 많은 경우는, 변태개시온도가 낮아질 우려가 있다.
이상의 사항으로부터, 위에서 기술한 조성에서, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ의 기본조성에 Ｉｎ을 첨가한 경우에 있어서는, Ｉｎ의 첨가량이 ０．１질량％ ~ ６질량％인 것이 보다 바람직하다.
한편, Ｉｎ의 첨가량이 늘어남에 따라서 액상온도의 저하, 및, 강도의 상승을 기대할 수 있기 때문에, Ｉｎ의 첨가량을 ０．１질량％ ~ １０．０질량％으로 하는 것도 가능하다.
이하에 있어서는, Ｎｉ, Ｇｅ 및 Ｂｉ가 첨가되어 있지 않으며, Ａｇ, Ｃｕ 및 Ｓｎ만을 포함하는 「ＳＡＣ３０５」샘플과, Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ의 기본조성에, Ｇｅ, Ｓｂ, Ｉｎ, Ｇａ, Ｐ, Ｃｏ, Ａｌ, Ｔｉ 또는 Ａｇ（이하, 첨가원소라고도 한다.）을 첨가한 경우에 있어서의 강도변화를 설명한다.
Figure pct00011
표１１은, 이러한 첨가원소가 첨가된 샘플의 인장강도의 측정결과를 나타내는 표이다. 표１１의 「Ａ」는 ０시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이며, 표１１의 「Ｃ」는 ５００시간 에이징 한 후의 인장강도의 측정결과이다. 또한, 도９는 이러한 첨가원소가 첨가된 샘플의 인장강도의 측정결과를 정리한 그래프이다.
아울러, 이러한 첨가원소가 첨가된 샘플의 조성을 표１２에 나타낸다. 여기에서「ＳＡＣ３０５」는, 상기 표４에 있어서의 「ＳＡＣ３０５」（니혼스패리아사製）와 동일조성의 것이며, 「＋１．５Ｂｉ」（I）의 조성은 이미 표２에 나타내고 있으므로 자세한 조성표시를 생략한다.
Figure pct00012
표１１ 및 표１２에 있어서, 샘플II ~ XIV는, 어느 샘플에 있어서도, Ｃｕ，Ｎｉ、 및 Ｂｉ가 각각 ０．７질량％, ０．０５질량％, 및 １．５질량％ 포함되어 있다. 이하에 있어서는, 설명의 편의상, 이와 같은, Ｃｕ，Ｎｉ, 및 Ｂｉ의 함유량을 기본조성이라고도 한다.
또한, 샘플II 및 III에 있어서는, 상기 기본조성에 더하여, Ｇｅ이 각각 ０．００１질량％ 또는 ０．１질량％ 더욱 포함되어 있으며, 잔부는 Ｓｎ이다. 아울러, 샘플IV ~ XIV에 있어서는, 상기 기본조성과 함께 Ｇｅ을 ０．００６질량％ 포함하고, 더욱이 이러한 첨가원소가 포함되어 있다.
도９ 및 표１１로부터 알 수 있는 것처럼, 에이징전후에 있어서, 강도변화율이 ９０％를 밑도는 것은 「ＳＡＣ３０５」 및 「１０Ｉｎ」（VII）뿐이다. 즉, 샘플VII의 경우를 제외하고, 각 샘플에 있어서의 첨가원소 및 당해 첨가량은, 에이징 한 후의 신뢰성（강도의 향상）을 향상시킨다고 하는 본 발명의 효과를 유지하면서, 이러한 첨가원소의 고유의 효과도 함께 얻는 것이 가능하다고 판단된다.
예를 들면, Ｇｅ 및 Ｐ은 산화피막에 의한 Ｓｎ 및 솔더성분의 산화방지라고 하는 고유의 효과를 가져온다. Ｔｉ 및 Ｇａ은 자기산화효과 및 벌크강도의 상승이라고 하는 고유의 효과를 가져온다. Ｉｎ은 액상온도의 저하 및 강도의 상승이라고 하는 고유의 효과를 가져오며, Ａｇ은 분산·석출강화에 의한 에이징전의 강도상승이라고 하는 고유의 효과를 가져온다. Ｃｏ는 금속간화합물층의 미세화라고 하는 고유의 효과를 가져오고, Ａｌ은 금속간화합물의 미세화, 에이징 한 후의 강도저하의 억제, 및, 자기산화효과라고 하는 고유의 효과를 가져온다.
표１３은, 에이징전후에 있어서의, 「ＳＡＣ３０５」와, 샘플I ~ XIV와의 인장강도를 비교한 표이다. 보다 자세히는, 「ＳＡＣ３０５」에 대한 샘플I ~ XIV의 인장강도의 비, 샘플I에 대한 「ＳＡＣ３０５」 및 샘플II ~ XIV의 인장강도의 비를 백분율（％）로써 나타내었다. 바꾸어 말하면, 에이징전후에서의, 「ＳＡＣ３０５」 및 샘플에 대한 상대적 인장강도를 나타내고 있다.
Figure pct00013
표１３으로 부터 알 수 있는 것처럼, 에이징전후의 어느 경우에 있어서도, 샘플II ~ XIV의 모두에 대해서, ９３％이상이며, 특히, 샘플V 및 IX에 있어서는, 에이징전후에 걸쳐서, １２０％를 넘고 있다. 이와 같은 결과로부터도, 위에서 기술한 것처럼, 상기 첨가원소를 첨가한 경우, 본 발명의 효과를 유지하면서, 이러한 첨가원소의 고유의 효과도 함께 얻는 것이 가능하다고 판단된다.
본 발명의 Ｓｎ-Ｃｕ-Ｎｉ-Ｂｉ를 기본조성로하는 무연솔더합금은, 본 발명의 효과를 가지는 범위에 있어서, 형상이나 사용방법에 한정되지 않고, 플로우 및 리플로우 솔더링에도 사용가능하며, 플로우용의 바타입의 솔더형상은 물론이고, 용도에 따라서, 솔더패스트, 수지플럭스포함 솔더, 분말상, 프리폼상, 및 볼상등의 여러가지 종류의 형태로 가공하는 것도 가능하다. 그리고, 여러가지 종류의 형상으로 가공된 본 발명의 무연솔더합금을 이용하여 솔더접합한 솔더접합부도 본 발명의 대상이다.
본 발명은, 솔더제품의 형태에 한정되는 일이 없는 범용성이 있는 무연솔더합금이며, 고온상태에 장시간 노출된 상태에서도 솔더접합부의 접합강도의 저하가 적기때문에, 솔더접합부의 신뢰성이 장기간에 걸쳐서 높으며, 전자기기의 솔더접합은 물론이고, 대전류가 흐르는 솔더접합부를 가지는 장치·기기나 고온상태에 노출되는 장치·기기등에 널리 응용을 기대할 수 있다.

Claims (8)

  1. Ｓｎ이 ７６．０ ~ ９９．５질량％, Ｃｕ가 ０．１ ~ ２．０질량％, Ｎｉ이 ０．０１ ~ ０．５질량％, Ｂｉ가 ０．１ ~ ５．０질량％, 및 불가역불순물을 함유하는 것을 특징으로 하는 무연솔더합금.
  2. 제1항에 있어서,
    Ｓｂ이 ０．１ ~ ５．０질량％, Ｉｎ이 ０．１ ~ １０．０질량％, Ｇｅ이 ０．００１ ~ １．０질량％, 및 Ｇａ이 ０．００１ ~ １．０질량％ 중에서 선택되는 １종 또는 ２종 이상을 첨가한 것을 특징으로 하는 무연솔더합금.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Ｂｉ를 ０．５질량％ ~ ４질량％ 함유하는 것을 특징으로 하는 무연솔더합금.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    Ｂｉ를 １질량％ ~ ３질량％ 함유하는 것을 특징으로 하는 무연솔더합금.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    Ｇｅ을 ０．００１질량％ ~ ０．１질량％ 함유하는 것을 특징으로 하는 무연솔더합금.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    Ｉｎ을 ０．１질량％ ~ ６질량％ 함유하는 것을 특징으로 하는 무연솔더합금.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    Ｐ, Ｃｏ, Ｔｉ, Ａｌ, Ａｇ의 중에서, 적어도 １를 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 무연솔더합금.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무연솔더합금을 이용하는 것을 특징으로 하는 솔더접합부.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2015254179B2 (en) * 2014-04-30 2017-07-20 Nihon Superior Co., Ltd. Lead-free solder alloy
JP6788337B2 (ja) * 2015-10-16 2020-11-25 Ａｇｃ株式会社 接合用組成物
JP6504401B2 (ja) * 2015-11-05 2019-04-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 はんだ合金およびそれを用いた実装構造体
CN105665956A (zh) * 2016-03-23 2016-06-15 徐宏达 一种用于钎焊铝及其合金的软钎料合金
JP6755546B2 (ja) * 2016-08-09 2020-09-16 株式会社日本スペリア社 接合方法
PT3381601T (pt) 2016-09-13 2021-01-05 Senju Metal Industry Co Liga de solda, esferas de solda e juntas de solda
CN106825983B (zh) * 2017-03-10 2020-05-05 南京达迈科技实业有限公司 一种SnAgSbNi系无铅焊锡合金及其制备方法和应用
JPWO2018174162A1 (ja) * 2017-03-23 2019-03-28 株式会社日本スペリア社 はんだ継手
BR112019020490B1 (pt) * 2017-03-31 2023-03-28 Senju Metal Industry Co., Ltd Liga de solda, pasta de solda e junta de solda
KR102563840B1 (ko) * 2017-06-22 2023-08-07 에이지씨 가부시키가이샤 창재, 광학 패키지
CN107671451A (zh) * 2017-08-21 2018-02-09 番禺得意精密电子工业有限公司 电连接器及其焊料
US11123823B2 (en) * 2017-11-08 2021-09-21 Alpha Assembly Solutions Inc. Cost-effective lead-free solder alloy for electronic applications
JP7420363B2 (ja) * 2018-03-06 2024-01-23 株式会社日本スペリア社 はんだ継手
JP7287606B2 (ja) * 2018-08-10 2023-06-06 株式会社日本スペリア社 鉛フリーはんだ合金
CN108994480A (zh) * 2018-10-10 2018-12-14 云南锡业锡材有限公司 一种SnBiAgCu高可靠性无铅焊料合金
CN109702374B (zh) * 2019-02-13 2021-02-09 南昌大学 一种Sn-Cu-Ni-In无铅钎料合金及其制备方法
PT3828294T (pt) * 2019-04-11 2023-01-26 Nihon Superior Co Ltd Liga de solda sem chumbo e parte de junta de solda
CN110315238B (zh) * 2019-07-31 2021-09-17 广东省科学院中乌焊接研究所 一种碳纳米管增强无铅钎料、其制备方法及其应用
JP6912742B1 (ja) * 2020-02-14 2021-08-04 千住金属工業株式会社 鉛フリーかつアンチモンフリーのはんだ合金、はんだボール、およびはんだ継手
EP4249165A4 (en) * 2020-11-19 2024-05-15 Senju Metal Industry Co WELDING ALLOY, WELDING GLOBULE AND SOFT SOLDER JOINT
US20220212293A1 (en) * 2020-12-23 2022-07-07 Mk Electron Co., Ltd. Lead-free solder alloy, solder paste comprising the same, and semiconductor device comprising the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001334384A (ja) 2000-05-22 2001-12-04 Murata Mfg Co Ltd はんだ組成物およびはんだ付け物品
JP2004298931A (ja) 2003-03-31 2004-10-28 Senju Metal Ind Co Ltd 高温鉛フリーはんだ合金および電子部品
JP2006255762A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Uchihashi Estec Co Ltd 電子部品用線状はんだ
WO2009131114A1 (ja) 2008-04-23 2009-10-29 千住金属工業株式会社 鉛フリーはんだ
JP2013000744A (ja) 2011-06-10 2013-01-07 Nihon Superior Co Ltd 鉛フリーはんだ合金及び当該はんだを用いたはんだ接合部

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4879096A (en) 1989-04-19 1989-11-07 Oatey Company Lead- and antimony-free solder composition
KR19980068127A (ko) * 1997-02-15 1998-10-15 김광호 납땜용 무연 합금
DE69918758T2 (de) 1998-03-26 2004-11-25 Nihon Superior Sha Co., Ltd., Suita Bleifreie Lötlegierung
JP3363393B2 (ja) * 1998-12-21 2003-01-08 千住金属工業株式会社 鉛フリーはんだ合金
JP3262113B2 (ja) 1999-01-29 2002-03-04 富士電機株式会社 はんだ合金
US6365097B1 (en) * 1999-01-29 2002-04-02 Fuji Electric Co., Ltd. Solder alloy
PT1333957E (pt) 2000-11-16 2005-09-30 Singapore Asahi Chemical & Solder Ind Pte Ltd Soldas isentas de chumbo
US8216395B2 (en) 2001-06-28 2012-07-10 Senju Metal Industry Co., Ltd. Lead-free solder alloy
TW592872B (en) 2001-06-28 2004-06-21 Senju Metal Industry Co Lead-free solder alloy
RU2219030C1 (ru) 2002-05-27 2003-12-20 Открытое акционерное общество "ГАЗ" Припой для низкотемпературной пайки
US7172726B2 (en) * 2002-10-15 2007-02-06 Senju Metal Industry Co., Ltd. Lead-free solder
GB2406101C (en) 2004-10-27 2007-09-11 Quantum Chem Tech Singapore Improvements in ro relating to solders
GB2421030B (en) 2004-12-01 2008-03-19 Alpha Fry Ltd Solder alloy
TWI465312B (zh) 2005-07-19 2014-12-21 Nihon Superior Co Ltd 追加供應用無鉛焊料及焊浴中之Ｃｕ濃度及Ｎｉ濃度之調整方法
US8641964B2 (en) * 2005-08-24 2014-02-04 Fry's Metals, Inc. Solder alloy
GB2431412B (en) * 2005-10-24 2009-10-07 Alpha Fry Ltd Lead-free solder alloy
CN1788918A (zh) * 2005-12-20 2006-06-21 徐振五 无铅环保焊料
US20070172381A1 (en) 2006-01-23 2007-07-26 Deram Brian T Lead-free solder with low copper dissolution
CN100439028C (zh) * 2007-01-24 2008-12-03 太仓市南仓金属材料有限公司 一种无铅软钎锡焊料
WO2009013114A1 (de) 2007-07-20 2009-01-29 Inventio Ag Verfahren zur ermittlung der geschwindigkeit einer aufzugskabine und eine steuereinheit zur durchführung dieses verfahrens
CN101214591B (zh) 2008-01-18 2010-11-24 重庆工学院 一种电子微连接使用的低银亚共晶Sn-Cu-Ag无铅钎料
EP2243590B1 (en) * 2008-02-22 2020-04-15 Nihon Superior Sha Co., Ltd Method of regulating nickel concentration in lead-free solder containing nickel
EP2275224B1 (en) * 2008-04-23 2014-01-22 Senju Metal Industry Co., Ltd Lead-free solder alloy suppressed in occurrence of shrinkage cavity
CN101585119A (zh) * 2009-02-26 2009-11-25 郴州金箭焊料有限公司 抗氧化低银无铅焊料合金
JP2011251310A (ja) 2010-06-02 2011-12-15 Nippon Genma:Kk 鉛フリーはんだ合金
JP4787384B1 (ja) 2010-10-29 2011-10-05 ハリマ化成株式会社 低銀はんだ合金およびはんだペースト組成物
US9339893B2 (en) * 2011-04-15 2016-05-17 Nihon Superior Co., Ltd. Lead-free solder alloy
JP2013252548A (ja) * 2012-06-08 2013-12-19 Nihon Almit Co Ltd 微細部品接合用のソルダペースト
JP5238088B1 (ja) * 2012-06-29 2013-07-17 ハリマ化成株式会社 はんだ合金、ソルダペーストおよび電子回路基板
WO2014002304A1 (ja) 2012-06-29 2014-01-03 ハリマ化成株式会社 はんだ合金、ソルダペーストおよび電子回路基板
US8875253B2 (en) * 2012-07-03 2014-10-28 Facebook, Inc. Trust metrics on shared computers
EP2773484B1 (en) 2012-10-09 2017-05-24 Alpha Assembly Solutions Inc. Lead-free and antimony-free tin solder reliable at high temperatures
TWI460046B (zh) 2012-11-12 2014-11-11 Accurus Scient Co Ltd High strength silver-free lead-free solder
CN103008904B (zh) * 2012-11-28 2015-04-08 一远电子科技有限公司 一种SnCuNiGaGeIn系无银无铅焊料合金
TWI576195B (zh) 2013-05-03 2017-04-01 Accurus Scientific Co Ltd High temperature resistant high strength lead free solder
AU2015254179B2 (en) * 2014-04-30 2017-07-20 Nihon Superior Co., Ltd. Lead-free solder alloy

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001334384A (ja) 2000-05-22 2001-12-04 Murata Mfg Co Ltd はんだ組成物およびはんだ付け物品
JP2004298931A (ja) 2003-03-31 2004-10-28 Senju Metal Ind Co Ltd 高温鉛フリーはんだ合金および電子部品
JP2006255762A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Uchihashi Estec Co Ltd 電子部品用線状はんだ
WO2009131114A1 (ja) 2008-04-23 2009-10-29 千住金属工業株式会社 鉛フリーはんだ
JP2013000744A (ja) 2011-06-10 2013-01-07 Nihon Superior Co Ltd 鉛フリーはんだ合金及び当該はんだを用いたはんだ接合部

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