JPH0220358B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特にその接合強度を高めるように
したSn―Bi―Pb系低温はんだの改良に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来、融点が183℃前後のSn―Pb系はんだは、
加熱温度が高く、はんだ付けの際に被はんだ付け
材の周辺部に熱影響が発生するため、その構成部
材は、例えば金属乃至は高耐熱性プラスチツク等
に限定されるという実情から、特に熱影響を受け
易い電子部品等のはんだ付けには、その使用が大
きく制約されていたものである。

そこで熱影響の受け易い被はんだ付け材に対し
ては、上記Sn―Pb系はんだに代えて低温はんだ
が開発されて来たが、従来の低温はんだとして
は、コストや人体に対する有害性等を考慮して、
主としてSn―Pb系はんだ合金に、ビスマス（Bi）
を10〜60％（重量比、以下同様）添加してなる融
点150℃以下の所謂Sn―Bi―Pb系低温はんだが多
用されていたものである。

しかしながら上記従来の低温はんだは、これを
用いて銅板等の母材に電子部品等をはんだ付けし
た場合、その接合部分において曲げ等の機械的応
力不足による剥離や割れが発生する等、該部にお
ける接合強度が上記Sn―Pb系はんだに比べて著
しく劣るものであつた。

このことは、低温はんだ付け後、冷却した母材
を一定量弯曲し、はんだと母材との界面に発生し
た剥離面を観察したところ、上記母材に対するは
んだ合金の拡散が少なく、十分な合金層を形成す
るに到つてないことに起因するものと判断され
た。

従つて、上記Sn―Bi―Pb系低温はんだは、そ
の使用に際し、被はんだ付け材の形状、材質等を
適宜限定して該はんだの接合強度を補助しなけれ
ばならないことが多く、多大の手間を要するだけ
でなく、その利用範囲が著しく狭められるという
猶、解決すべき問題点が見られたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明者は、鋭意実験・研究の結果、従
来の低温はんだ合金に一定量のガリウム（Ga）
を添加することにより、はんだと母材との親和力
が著しく高まるという事実を究明し、Sn25〜35
％、Bi25〜35％、Ga0.005〜１％及び残部Pbによ
つて低温はんだを構成したもの、或いは上記はん
だ合金に更に酸化抑制材として0.5％以下のリン
（Ｐ）、カルシウム（Ca）等のいずれか一乃至複
数を添加してなる低温はんだを得ることにより、
上述した問題点を解決したものである。

〔作 用〕

本発明の低温はんだは、上記Gaを添加したこ
とにより、界面において、はんだの拡散を促進し
て十分な合金層を形成し、更に酸化抑制材を添加
することにより、溶解時における酸化物の生成が
抑制されるという作用を奏するものである。

〔実施例〕

以下、本発明の構成を実施例に基づいて、更に
具体に述べる。

実施例 １ Sn28.5％、Bi28.5％にGa0.1％を添加し、残部
Pbからなる低温はんだを得たが、その融点を測
定したところ、96〜134℃であつた。

又、上記低温はんだ並びに下述するフラツクス
を用いて、適宜な電子部品を、表面を清掃した母
材（縦30mm、横30mm、厚さ１mmの銅板）に対し
て、雰囲気温度155±３℃に調整した電気炉内で
はんだ付けしたものゝ接合強度を確認するため、
はんだ付け後、冷却した上記母材の弯曲テストを
行つたところ、従来のSn―Bi―Pb系低温はんだ
で接合したものとは異なり、上記母材とはんだ合
金との界面に何ら剥離現象は認められなかつた。

これは、従来の低温はんだ合金にGaを添加す
ることにより、該はんだと母材との親和力が高ま
り、はんだの拡散を促進させて上記界面に十分な
合金層を形成せしめ得たことに他ならない。

因みに上記はんだ付けに当たつては、上述した
電気炉の他、蒸点155℃のフツ化溶剤を利用する
蒸気相加熱方式によつて行つたものについても同
様な結果が得られたものであり、又はんだ付けに
使用した上記低温はんだ用フラツクスの成分の一
例を示せば、下記のようなものである。

wwロジン 29.3％、 ジイソブチルアミンイタコン塩酸 8.0％、 ジエチルアニリンHBr 1.2％、 イソプロピルアルコール 60.0％、 ベンゾトリアゾル 1.5％、 実施例 ２ Sn30.0％、Bi34.8％、Ga0.7％に、更に酸化抑
制材としてP0.008％を添加し、残部Pbからなる
低温はんだを得たが、その融点は97〜134℃であ
つた。

また、上記本発明の低温はんだについて第１実
施例と同様の方法で、その接合強度の確認を行つ
たところ、Ｐの添加によつて上記はんだの溶解時
における空気との化合が齎らす酸化物生成を抑制
する効果が得られたと同時に、上記Gaとの相乗
効果によつて上記はんだの流動性が高まり、母材
に対する拡散がより促進され、はんだ付け速度及
び接合強度に一層の向上が認められたものであ
る。

実施例 ３ 上記第２実施例に示した低温はんだ中、酸化抑
制材ＰをCa0.4％に代えて得た低温はんだについ
てテストした結果、その融点、酸化物生成の抑制
並びに接合強度において略同等の効果が認められ
たものである。

実施例 ４ Sn34.8％、Bi26.8％、Ga0.05％と、更に酸化抑
制材として、P0.4％並びにCa0.003％を添加し、
残部Pbからなる低温はんだを得たが、その融点
は97〜134℃であつた。

この場合、上記本発明の低温はんだは、第２実
施例と略同様の接合強度が得られた上、特に酸化
抑制材ＰとCaの相乗効果によつて、Pbと空気と
の化合による酸化物の生成に対し、より顕著な抑
制効果が確認できたものである。

尚、本発明の低温はんだにおけるSn及びBiの
含有量は、従来のSn―Bi―Pb系低温はんだの相
状態図より算出したものであるが、Snの含有量
は、本はんだ合金の融点を130℃前後に抑えるよ
うに調整するため、25〜35％の範囲を採用するこ
とゝした。又、Biの含有量は、これが35％以上
含まれると、上記Ga、Ｐ又はCaを添加した場合
に、はんだ付け面における十分な接合強度が得ら
れないため、これを上限とし、又それが25％以下
では液相温度が急速に上昇する傾向が認められ、
充分な改善効果が期待できないものと判断され
た。

又、上記Gaの添加量は0.005％未満では十分な
耐剥離強度が得られず、一方１％以上添加しても
さしたる改善効果は認められなかつたばかりか、
コスト高につながるため、上記範囲の選択をした
ものである。

更に上記Ｐ及びCaの含有量を、それぞれ0.5％
以下に限定したのは、それ以上混入しても目的と
する効果が得られないだけでなく、上記はんだ部
分が脆くなるという現象が表れるからである。

尚、上記本発明の各低温はんだは、在来品と同
様に加工性を有するため、棒または線状等、種々
の成型はんだの他、粉状乃至はクリームはんだ
等、各種のはんだとして製品化し得るものであ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の低温はんだによれ
ば、従来のこの種Sn―Bi―Pb系低温はんだと同
様に、低温ではんだ付けが出来ることは勿論であ
るが、はんだ付け後のはんだ合金と母材との接合
強度が著しく向上できる上、母材の曲げ等に対し
てもはんだ合金層の剥離や割れ等が生じなくなつ
たゝめ、熱影響を受け易い高性能電子部品等がそ
の形状、材質等に制限されることなく自由にはん
だ付けでき、その利用範囲が大巾に拡大される
等々、優れた効果が期待できるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Sn25〜35％、Bi25〜35％、Ga0.005〜１％お
   よび残部Pbからなる低温はんだ。 ２ Sn25〜35％、Bi25〜35％、Ga0.005〜１％、
   0.5％以下の酸化抑制材および残部Pbからなる低
   温はんだ。