WO1982002013A1 - Cu-ag alloy solder - Google Patents

Description

明 細

C発明の名称〕

Cu -Ag 系合金ろ う材

〔 技術分野 〕

この発明は、 含有量が比較的低いにもかかわらず、 良好 冷間加工性、 ろ う付け性、 および低蒸気圧を有す る低コス トの C - Ag 系合金ろ う材に関する ものである。

〔 背景技術 〕

従来、 例えば電子管や真空管るどを真空ろ う付けによ 製造するに際しては、 ろ う材が真空ろ う付け雰園気に さ らされた場合、 成分蒸発量が多いと、 ¾ろ う付け部材 や真空炉内壁を汚染する。 さ らに使用中にもろ う付け部 か'真空中で高温にさ らされて電子管や.真空管内の真空度 を低下させると共に、 前記管部； ^内部を污染することか ら、 低い蒸気圧を有するろ う材が使用されている。 これ らの低蒸気圧を有する代表的ろ う材と しては、 Cit 2 Ί 〜 2 9 、 Afir および不可避不純 ¾/ ： 残 からなる組成 を有する Ag - Cii 系合金ろ ぅ材 （ J" J S · ^ 3 2-6-1の 銀ろ う や、 Ag : 5 9 〜 6 1 %、 STI : 9.5 〜 1 0.5 、 よび不可避不純 ti ： 残 ]?から る組成 ( この明細書に ける の表示は.すべて重量 を意味す る ） を有する - 系合金ろ ぅ材 （該ろ ぅ材の一 部について、 ァメ リ 力溶接 ¾会楊さん S a- Tig Ma ua I一 ( ろ う付マニアル ） 1 9 7 6 , の翻訳第 2 9 7頁表 26· 1 (工学 ¾書会社, ) 参照） る どが られて 、' これら

J · のろ ぅ材はいずれも良好 ろ う付け性をもつものである。 しかし、 これらの従来 Aff -C 系合金ろ う材は、 上記 のよ うに 含有量がきわめて高いために、 4 価格の 高騰が著しく、 かつその価格変動も著しい現状において は、 経済性の面から、 その使周分野がきわめて制隈され ざるを得ないものであ'る。

しかして、 上記の高 含有の従来ろ う材に ける

Ag 含有量を低減する試みも されたが、 Ag 含有量を 減少させると、 ぬれ性の低下やろ う付け温度の上昇を招 いてろ う付け性が劣化する よ うに るばか でな く、 特 に冷間加工性が著しく劣化する よ うに ])、 例えば/ C や L S I どの電子分野で要求される箔^や極細篛 の ろ ぅ衬に加工することができな く る どの問 ®が発生 するものであった。

〔 発明の開示 〕

そこで、 本発明者等は、 上述のよ う 観点から、 Aff 含有量が比較的低い^態で、 すぐれたろ う付け性 よび 冷間加工性を有し、 かつ蒸気 の低 ろ う材を得べく研 究を つてすぐれたろ う材を得た。 するわち本癸明に よるろ う材は :3 5越〜 5 0 %、' Si :l〜 6 多を含有 し、 さ ら に必要に応じて、 — よび のうち少¾ く と も 1種を 1〜 4 、 Β び L i のうち少 く と'も . 1種を 0.0 0 1〜 0.5 、 F &ヽ Ni、 よび C o のうち少ー る く と も 1種を 1〜 5 含有し、 残 が C と不可達不 純 ¾Jから ¾る を有し、 この 含有量が比較的低い Cu- 系合金ろ う材は、 良好 冷間加工性をもつばか で く、 含有量の高い従来 Ag -C" 系合金ろ う材 と比して、 一段とすぐれたろ う付け性を有し、 さ らによ ]?蒸気圧の低い特性をもつよ うにな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 ¾されたものであ つて、 以下に成分組成範囲を上記の通 に限定した理由 を説明する。 .

(a) Ag '

^^ 成分には、 ろ う材の冷間加工性を改善すると共に、 ろ うの融点を下げ、 かつぬれ性を向上させる作用があ 、

Ag 成分 3 5 ぐ〜 5 0 %の範囲で箔ゃ極細籙に十分冷 間加工することができ、 ぬれ性、 流動性、 蒸気圧につい て改善があ ]?、 経'済性もある。

(&) 5 i

Si 成分には、 ろ う材の蒸気 EEを上げること く、 そ のぬれ性を改善し、 かつ C - Afi -Si の三元共晶によ

融点を下げる作用があ 、 その含有量が 1 〜 6 であれ ば前記作闱が得られると と もに箔ゃ極細線への冷間加工 佺を阻害しるいので好ま しく、 その含有量を 1 〜 6 と 定めた。 '- (c) S π び I n

これらの成分には、 ろ う材の融点を一段と下け'、.かつ一 ぬれ性をよ 一層改善する均等的乍用があるので、 よ ' 低融点およびよ 良好るぬれ性が要求される場合に必要 に応じて含有される。 その含有量が 1〜 4 であれば冷 間加工性を阻害し いで前記作用が得られるので好ま し く、 その含有量を 1〜 4 % と定めた。

(d) B び L i

これらの成分には、 ろ う接に際して、 ろ うの羧化を防 止すると共に、 ろ う接母村表面の酸化物を強制還元し、 さらに溶融ろ う中へのガスの溶解を著しく抑剞する均等 的作用があるので、 これらの作用が要求される場佥に必 要に応じて含有される。 その含有量が 0 .0 0 1〜 5 ¾g であれば前記作周が得られるとともにろ う材の 間加工 性を阻害し ^のでその含有量を 0 .0 0 1〜 0. 5 % と定 め 7C ₀ ·

(e) F e、 Ni、および C o

これらの成分には、 ろ う材の延性を低下させることな く、 ろ う材の強度を改善する均等的作用があるので、 よ 高い強度を必要'とする場全に選択的に含有される。 そ の含有量が 1〜 5 であれば所望の強変向上効杲を確保 すると と もに冷間加工性を阻害せずにまたその融点が上 昇すること も いから好ま しく、 その含有量を 1〜 5 5δ と定めた。

〔 実施例 〕

つぎに、 この発明のろ う衬を実 ½例によ 1) ¾来例と対— 比し がら説明する。

通常の溶 法 よび熱間圧延法にしたがって、 それぞ れ第 1表に示される成分組成をも ち、 かつ幅 ： 1 0 0 X長さ ： 2 0 O ^ x厚さ ： 5∞の寸 Sをもった本発明ろ ぅ材 1〜 2 6および 含有量の高い従来 4g— C¾ 系合 金ろ う材 （以下従来ろ う材どいう ） 1、 2 を製造した。

ついで、 これらのろ う材について、 1ハ。ス当 ]?の厚さ

^少量 ： 0.1 の条件で冷間圧延を行 い、 幅方向に割 れが発生し、 健全部の幅が 7 0 に る時点までのパス 回数を測定した。 また、 これらのろ う材について、

^ 3 1 9 1 に則し、 ア ル ゴ ン雰 S気中、 温度 ： 8 δ 0 °C での び S 3 1 6製扳材上でのろ うの広が 面 積を測定した。 さ らに前記広が ]?面積測定後のろ う （ ろ う付け後と同じ状態にある ） の温度 ： 6 0 0 °Cでの蒸気 £を口 一デブッ シュ ' ウ ォー ルター ( Hodeb sh Walter) の装置 （真空工学ハ ン ドブッ ク （昭和 4 0年 1 0月朝倉 書店発行） 第 3 2 1頁参照） を用いて測定した。 これら の測定結杲を第' 1表にま とめて示した。

第 1 表 の 2

第 1表に示される結杲から、 本発明ろ う材 1〜 2 6は いずれも ^ 含有量の高い従来ろ う村 1 に比して冷間加 ェ性は劣る ものではあるが、 'この程度の冷間加工性をも つものであれば、 箔ゃ極細線に十分冷間加工することが できるものであ ]?、 一方ぬれ性 よび流動性、 さら ·に蒸 気圧に関しては本発明ろ ぅ材の方が従来ろ ぅ材 1、 2 よ Ϊ) も一段とすぐれていることが明らかである。

上述のよ うに、 この発明のろ う材は、 A3 含有量が比 較的低いので安価であ 、 また Afir 含有量が比較的低い にもかかわらず、 良好 ¾冷間加工性をもつので、 箔ゃ極 細線への加工が可能であ ]?、 さらにきわめてすぐれたろ う付け性 よび著しく低い蒸気圧をもつので良好 ろ う 付け作業が可能と ¾るば Dで く、'品質的にもすぐれ たろ う付け部を形成することができるるど工業上有^ 特佺を有するのである。

D

0.".?：

Claims

補正された請求の範囲 ， (国 事務爵に よ り 1982年 4月 13ョ （ 13. 04. 32) 受連）

1. A ： 35く〜 50重 量 、 Si : l〜6 重量 を含^し 残部が と不可避不純物からなる組成を有することを 特徵とする良好な冷間加工性、 ろ う付け性及び蒸気圧を

5 有する Aダ 系合金ろう材。

2. 該合金ろ う材が追加的に Sn および Irtの うち少なく とも 1種の 1 〜 4重量？ ¾を含有す.る請求の範囲第 1項ま たは第 7項記载の合金ろう材。

3. 該合金ろ う材が追加的に Βおよび の うち少なく 0 と も 1種の 0.0 0 1 〜 0.5 重量 を含有する請求の範囲 第 1項または第 7項記載の合金ろう材。

4. 該合金ろう犲が追加的に F および C；。 の うち 少な く と も 1 種の 1 〜 5重量 を含有する請求の範 苐 1項ま'たは第 7項記载の合金ろ う材。

5 5. 該合金ろう材が追加的に F e、 M および（ 。 の う ち 少な く と も 1種の 1 〜 5重量 を含有する請求の範囲第 2項記載の合金ろ う材。

6. 該合金ろ う材が追加的に Bおよび の うち少なく とも 1 種の 0.0 0 1 〜 0.5重量％を含有する請求の範囲Ό 第 2項、 第 4項および第 5項のいずれかに記載の合金ろ う材。 ：

7. 該合金ろ う材の Si 含有量が 2· 2 〜 6重量 ^である. 請求の範囲第 1項記載の合金ろ う材。 一 第 19条に基づく説明書 本頹発明は、 A ： 3 5く、 5 0 %、 St : 1、 6 %を含有 し、 .残部が と不可達不純物からなる組成 〔以上重量 % ) で良好な？ 間加工 、 良好なろう付 と い蒸気圧 を有する ダ系合金ろう材であって、 上記基本組成 に S 、 ェ π、 F e、 N i、 C o、 B、 L の券力 ら少な く とも 1 種の成分を選んで添加すると、 ろう材の性状がさらに改 善される。

本顏発明は、 特許 ¾カ条約にもとずく国際調査報告 おいて、 特に関違ある文献（引甩文献のカテ ゴリ ー ）） として引用された 4件の文献に開示された癸明とはその 合金組成 性質および ¾途が異る。

すなわち、 これら文献の合金ろう材は A - STI- ( 基 または A_y-C 基合金ろう材であって、 その基礎合金成 分としていずれも Z を含有するものである。

一方本潁発明合金ろ う材は真 接器、 装置のろう付后 に開発されたもので、 Zn を含 せず 合金蕴成の点か ら蒸気圧が aく このため例えば冥 S管や電子管の冥 Sろ う付けの際の被ろう付け部林を汚染したり、 使用中に管 内の真空度を ί 下させることがない。

本願癸明のろ う材では、 S i 分はろ う甘の蒸気圧を 上げることなく、 そのぬれ性を改善し融点を下げるため に添加され、 その量は 1 〜 6重量 が好ましい。 しかし一 ながら、 ^途的 一層のろ う材の作業 S (特 ぬれ あ るいはろう の広がり ） を望む場合、 えばろ う の広がり

ΟΛ-ΡΓ 面積が約 (JIS - Z3 1 9 1 に則し、 ァル ゴ-ン雰 國気中、 8 5 0 Cでの SUS 316 製钣上でのろう の広が り面 ） 以上としたいときは本願発明の実 例 （第 1 表 の 1 、 本発明ろ う材 ¾ 1 、 4 ) の対比から明らかなよ う に S i 含有量を 2.2 〜 6重量 とする必要があるので、 請求の範園 7を追加した。

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