JPH0328996B2 - - Google Patents

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JPH0328996B2
JPH0328996B2 JP61073157A JP7315786A JPH0328996B2 JP H0328996 B2 JPH0328996 B2 JP H0328996B2 JP 61073157 A JP61073157 A JP 61073157A JP 7315786 A JP7315786 A JP 7315786A JP H0328996 B2 JPH0328996 B2 JP H0328996B2
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solder
alloy
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solderability
soldering
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JP61073157A
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Masao Masuzawa
Takuji Niihori
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TARUCHIN KK
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TARUCHIN KK
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明はSn又はPbあるいはSn−Pbからなるは
んだ、又はこれにAg、Bi、Sb、Ib、Cdのうち少
くとも1種を含むはんだ中に、ゲルマニウム
(Ge)を添加することに依り該はんだの溶融時に
おける酸化物の発生を抑制しかつはんだ付性(ぬ
れ性、きれ性、はじき性等)を改善したはんだ合
金に関する。 一般に電子機器の組立や部品製造及び自動車用
ラヂエーター、電装部品等の製造に際しはんだは
溶融状態で使用される事がほとんどである。この
際に溶融されたはんだ合金は空気中又は溶融はん
だ中に含まれる酸素(O2)と反応し多量の酸化
物(MeO)が発生するため、製造技術面、経済
性等の見地から多くの問題を起す原因となつて居
る。そりわけ電子機器組立の際、プリント基板の
はんだ付に利用される噴流型はんだ槽においては
その傾向が著しく、酸化物の発生に依るはんだ材
の損失、生成しした酸化物の噴流部への巻き込み
に依る製品不良の発生等の問題が起きて居る。 他方、最近の電子機器類の軽薄短小の傾向から
製品は小型化の一途をたどり、又経済的見地から
コストダウンの要請も強まつて居る折から高密度
実装基板に対応する高信頼性はんだ、部品の耐熱
温度低減に対応する低融点型はんだに対する関心
も高まつて来て居る。 現在噴流型自動はんだ付装置における酸化物生
成の対策としては一般に、鉱物油、植物油等の油
脂類や還元剤を配合したワツクス類が酸化防止剤
として用いられて居るが、これ等を噴流槽の溶融
はんだ面に浮かべた場合、最も酸化物の生成が著
しい噴流の落ち込み部分(タキツボ部)に於いて
は酸化防止剤の物性上充分の効果が期待出来ず、
又その他の部位についても単に液面の一部を空気
から遮断する事に依り酸化物の生成を防止して居
るに過ぎない。又これ等酸化防止剤の多くは有機
系化合物であるためはんだ槽の熱の影響に依り変
質し、炭化、分解、発煙、増粘等にひき起す事に
依りハンダ槽を著しく汚染し生成した酸化物の噴
流部位への巻き込みとあいまつて作業性低下の原
因となつて居る。又先に本発明と同様の目的でリ
ン(P)入合金材の使用が提案されているが(特
開昭54−84817、昭54−128459)この際添加され
たP分は溶融合金中で選択的に酸化消費されて行
くため酸化防止の接続時間は添加されたPの量に
比例する事になる。従つて充分な酸化防止の持続
時間を維持するためには相当量のPを添加しなけ
ればならない。然しながら過剰のPの添加ははん
だの性質にザラツキ、はじき、ぬれ不良等の悪影
響を与えるのでPの濃度は上限を0.01wt%程度に
抑える必要がある。その為含リン合金を使用する
際にはリン含有濃度の管理が必要となり製造管理
面にいくつかの問題を残す事になる。またリンの
消費速度は温度依存性が大きいため300℃以上の
高温下ではリンの消費が激しく酸化防止の持続時
間が極端に短縮されると云う欠点を持つて居る。
更にリンは非金属元素であるためはんだ付後のハ
ンダ付部分で電気的マイグレーシヨンを起し易い
等の欠点を有して居る。 本発明はSn又はPbあるいはその双方からなる
はんだ、又はこれにAg、Bi、Sb、In、Cdのうち
少くとも1種を含むはんだにおける溶融時の酸化
物の発生を抑制し、かつはんだ付性を改善したは
んだ合金を提供することを目的とするものであつ
て、その特徴とするところは前記はんだ中にゲル
マニウムを0.0001〜0.1wt%、好ましくは0.001〜
0.05wt%添加したことにある。 本発明で使用されるGeは添加濃度の増加に比
例してぬれ性、きれ性等のはんだ付性が改善され
ると共に酸化防止持続時間も延長される等、P添
加の場合と反対の傾向を示すため含有濃度の変化
が製品に与える影響がほとんどないと云う特徴を
有して居る。また300℃以上の高温下においても
酸化速度があまり変化しないので高温時の使用に
ついても含リン合金に比べ優れた特性を示す。
又、GeはSn、Pbに類似した金属であるためPの
場合と異りはんだ付部分での電気的マイグレーシ
ヨンは少なく、無添加のはんだと比較してもむし
ろ小さい位である。更にGe添加の大きな特徴と
しては、はんだ合金のはんだ付性を改善する点に
ある。最近の電子工業界の傾向として製品の軽薄
短小に依る小型化、ICの使用及び部品の改良に
依る低コスト化がさけばれて居るが、これに伴い
当然の事ながら高信類型はんだ、低融点はんだの
開発が要望されて居る。 通常高信頼型はんだ、低融点はんだを開発する
際に用いられる方法はSn又はPbあるいはその混
合物にAg、Bi、Sb、In、Cd等の金属元素を配合
し多元合金化する事に依つて行なわれて居るが、
この際添加元素の種類、量等に依り新たな欠点を
生ずる場合がある。例えば実施例3にあげた低融
点はんだはBiの添加に依り融点は低下したもの
の(135〜165℃)ぬれ性、拡がり性、きれ性等の
はんだ付性についてはSn−Pbの二元合金はんだ
よりも劣る値を示す。然しながらこの合金にGe
を添加した場合はそのはんだ性が改善され所期の
目的である低融点、高信頼型はんだ合金を得る事
が出来る。又数種のSn−Pbの二元合金にGeを添
加した場合無添加の合金と比較していずれもはん
だ付性の改善が見られ、その他の多元合金への添
加も同様な結果が得られる。 即ち本発明の特徴であるゲルマニウムの微量添
加ははんだ合金の溶融時の酸化物生成量を抑制す
るのみでなく添加された合金のはんだ付性即ち無
添加のはんだに比較して母材金属に対するぬれ
性、きれ性の向上、はんだ付不良の原因となるツ
ララ、ブリツヂの発生の改善等はんだの高信頼化
に大きく貢献する事を示して居る。 更にこれらのはんだ付け性は従来より作業温度
(はんだ浴温度)に対する依存度が高いと言われ
ているが、本発明が提案しているゲルマニウム
(Ge)の添加に依り特許請求の範囲に記載されて
いるすべての組み合わせの合金について、その作
業温度を5〜30℃引き下げる効果をしめす。即ち
別の表現を用いるなら実施例1の表より明らかな
ようにゲルマニウムを添加することにより無添加
のはんだ合金を250℃で使用した場合と比較して
より低温で同一のはんだ付け性を発揮することを
示すものである。 このような特徴は電子機器類のはんだ付の際、
はんだ合金の組み合わせやそれに伴う静的特性を
変化させることなく作業温度を低下させる働きを
有することであり、先に述べたはんだの低融点化
の際に発生する諸弊害を排除する可能性を示す。 更に上記の特徴は、実施例1に示すような錫
(Sn)−鉛(Pb)の二元合金はんだのみならず実
施例3に示すビスマス(Bi)入りの場合にも、
又、ビスマス(Bi)、銀(Ag)、アンチモニー
(Sb)、インヂユーム(In)、カドミユーム(Cd)
等の金属の1〜数種類をSn−Pbの二元合金中に
加えて多元合金化した場合にも同様の効果をあら
わす。 なぜならば、ゲルマニウムの添加は従来の多元
合金の場合と異なり、ベースとなる合金の表面張
力、被はんだ付け母材あるいはフラツクスとの間
の界面張力及び溶融はんだ合金の流動性等が改善
されるためである。 又本発明の応用例の1つとしてクリームはんだ
用粉末の原料として用いた場合粉末表面の酸化膜
が薄くなる事に依りいわゆるはんだボールの発生
を防止し、はんだ付の信頼性を高める効果を示
す。 上記したSn又はPbあるいはその双方からなる
はんだ、又はこれにAg、Bi、Sb、In、Cdのうち
少くとも1種を含むはんだ中にGeを添加含有せ
しめることにより酸化物の発生抑制効果及びはん
だ付性効果を得るためにはこれらはんだ中にGe
を少くとも0.0001wt%含有させることが必要であ
る。また、Geを0.1wt%以上含有させると高価な
Geを多量用いることにより合金価格が高くなり
実用的でなくなる。好ましくはGeは前記はんだ
中に0.001〜0.05wt%含有せしめる。 以下に実施例を示す。 実施例 1 60%Sn−残部Pb(H60A※)はんだ及びこれに
Ge0.0001wt%、0.001wt%、0.005wt%、0.01wt
%、0.05wt%及び0.1wt%をそれぞれ添加したは
んだについて、酸化物生成量、ぬれ時間、きれ時
間、きれ張力について測定を行つた。その結果を
第1表に示す。 各測定試験方法は次の如くした。 酸化物生成量 表面積45.4cm2はんだ槽中に1.5Kg
のはんだ金を溶融せしめ、その表面に回転式ス
キージを装着し1時間後に生成した酸化物の重
量を測定する。 ぬれ時間、きれ時間及びききれ張力 メニスコグラフ法を用い下記の条件にて測定す
る。 はんだ溶融温度:250℃ フラツクス:米国産ガムロジンWW35%TPA溶
液 試験片:2.0φ×30mmCu線 試験機:ソルダーチエツカーSAT−2000型(レ
スカ製) ※ JIS H 3282
【表】 実施例 2 35%Sn−残部Pb(H35A)はんだ及びこれに実
施例1と同様の割合でGeを添加したはんだ合金
の測定を実施例1と同様であるが溶融温度は300
℃として行つた。その結果を第2表に示す。
【表】 実施例 3 43Sn−43Pb−14Biの配合を有する低融点はん
だ及びこれに実施例1と同様の割合でGeを添加
したはんだ合金の測定を実施例1と同様であるが
溶融温度は200℃として行つた。その結果を第3
表に示す。
【表】 実施例 4 容量300Kgの自動噴流式はんだ槽(日本電熱計
器製FS−300型)を用い、63%Sn−残部Pb
(H63A)はんだ及びこれにGe0.05wt%を添加し
たはんだ合金の250℃における酸化物生成量の比
較(時間)を第1図に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例におけるH63AとこれにGeを
0.005wt%含有させた本発明例についての時間と
酸化物生成量との関係図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Sn又はPbあるいはその双方からなるはんだ、
    又はこれにAg、Bi、Sb、In、Cdのうち少くとも
    1種を含むはんだ中にグルマニウムを0.0001〜
    0.1wt%添加したことを特徴とするはんだ合金。 2 グルマニウムを0.001〜0.05wt%添加した特
    許請求の範囲第1項記載のはんだ合金。
JP7315786A 1986-03-31 1986-03-31 はんだ合金 Granted JPS62230493A (ja)

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