JPH10193171A - 半田付け物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半田付け性が良好であるとともに、充分な耐
電極喰われ性を有する半田付け物品を提供する。 【解決手段】 溶融したＳｎへ拡散しやすい組成の導体
を有する部品を半田により接合してなる半田付け物品で
あって、半田の組成は、Ｚｎ０．０１〜５．０重量％
と、Ａｇ０．５〜９重量％、Ｃｕ０．５〜２重量％、Ｓ
ｂ０．５〜１４重量％、Ｂｉ０．５〜３０重量％、Ｉｎ
０．５〜２０重量％のうち少なくとも１種類と、残りＳ
ｎとを含有してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半田付け物品に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子機器や電子部品の電気的
・機械的な接続を得るために半田が用いられている。こ
の半田は、ＳｎとＰｂを主成分としたもの（以下、Ｓｎ
／Ｐｂ系半田とする。）が一般的に用いられてきたが、
地球環境を考慮してＰｂを含まないＳｎを主成分とし残
部がＡｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｂなどからなる半田
（以下、Ｐｂフリー半田とする。）が用いられるように
なってきている。そしてＳｎ／Ｐｂ系半田やＰｂフリー
半田といったＳｎを主成分とする半田を用いることによ
って、半田付け性が良好な電気的接合部を有する半田付
け物品が製造されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｓｎが
主成分である半田、特にＰｂフリー半田を用いた半田付
け物品では、電気的接合部に電極喰われが起こりやす
い。また、電極としてＳｎへ拡散しやすい組成を用いる
場合には、より一層電極喰われが起こりやすいという問
題点があった。

【０００４】本発明の目的は、半田付け性が良好である
とともに、充分な耐電極喰われ性を有する半田付け物品
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために半田付け物品を完成するに至った。本発
明の半田付け物品は、溶融したＳｎへ拡散しやすい組成
の導体を有する部品を半田により接合してなる半田付け
物品であって、前記半田の組成は、Ｚｎ０．０１〜５．
０重量％と、Ａｇ０．５〜９重量％、Ｃｕ０．５〜２重
量％、Ｓｂ０．５〜１４重量％、Ｂｉ０．５〜３０重量
％、Ｉｎ０．５〜２０重量％のうち少なくとも１種類
と、残りＳｎとを含有してなることに特徴がある。

【０００６】また、本発明の半田付け物品においては、
前記導体の具体的組成として、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａｇ
／Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕのうち少なくとも１種類などが代表
的である。

【０００７】また、本発明の半田付け物品においては、
前記半田の組成は、Ｚｎ０．０１〜１．０重量％と残り
Ｓｎとを含有してなることが好ましい。

【０００８】また、本発明の半田付け物品においては、
前記半田の組成は、Ｚｎ０．０５〜１．０重量％と残り
Ｓｎとを含有してなることが好ましい。

【０００９】また、本発明の半田付け物品においては、
前記半田の組成は、Ｚｎ０．１〜１．０重量％と残りＳ
ｎとを含有してなることが好ましい。

【００１０】また、本発明の半田付け物品においては、
前記半田の組成は、Ｚｎ０．１〜０．５重量％と残りＳ
ｎとを含有してなることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の半田付け物品は、溶融したＳｎへ
拡散しやすい組成の導体を有する部品を半田により接合
してなる半田付け物品であり、半田の組成はＺｎ０．０
１〜５．０重量％と、Ａｇ０．５〜９重量％、Ｃｕ０．
５〜２重量％、Ｓｂ０．５〜１４重量％、Ｂｉ０．５〜
３０重量％、Ｉｎ０．５〜２０重量％のうち少なくとも
１種類と、残りＳｎとを含有する組成である。このよう
な構成により、半田付き性が良好であるとともに、充分
な耐電極喰われ性を有する半田付け物品を提供すること
が可能となる。

【００１２】すなわち、微少量添加されたＺｎが導体と
半田の接合界面に濃化層を形成し、導体の溶融半田中へ
の拡散を防ぎ、電極喰われを防止するためである。

【００１３】上記Ｚｎの添加量を全体１００重量％のう
ち０．０１〜５．０重量％としたのは、Ｚｎの添加量が
０．０１重量％未満の場合には、耐電極喰われ性が劣化
するからである。一方、Ｚｎの添加量が５．０重量％を
超える場合には、半田付け性が劣化するからである。

【００１４】また、上記Ａｇの添加量を全体１００重量
％のうち０．５〜９重量％としたのは、Ａｇの添加量が
０．５重量％未満の場合には、強度の低下が起こるから
である。一方、Ａｇの添加量が９重量％を超える場合に
は、過剰のＡｇＳｎ化合物の生成による強度低下と半田
融点の上昇が起こるからである。

【００１５】また、上記Ｃｕの添加量を全体１００重量
％のうち０．５〜２重量％としたのは、Ｃｕの添加量が
０．５重量％未満の場合には、強度の低下が起こるから
である。一方、Ｃｕの添加量が２重量％を超える場合に
は、過剰のＣｕＳｎ化合物の生成による強度低下と半田
融点の上昇が起こるからである。

【００１６】また、上記Ｓｂの添加量を全体１００重量
％のうち０．５〜１４重量％としたのは、Ｓｂの添加量
が０．５重量％未満の場合には、強度の低下が起こるか
らである。一方、Ｓｂの添加量が１４重量％を超える場
合には、過剰のＳｂＳｎ化合物の生成による強度低下と
半田融点の上昇が起こるからである。

【００１７】また、上記Ｂｉの添加量を全体１００重量
％のうち０．５〜３０重量％としたのは、Ｂｉの添加量
が０．５重量％未満の場合には、強度の低下が起こるか
らである。一方、Ｂｉの添加量が３０重量％を超える場
合には、Ｂｉ自体が脆いため半田の脆化が起こるからで
ある。

【００１８】また、上記Ｉｎの添加量を全体１００重量
％のうち０．５〜２０重量％としたのは、Ｉｎの添加量
が０．５重量％未満の場合には、強度の低下が起こるか
らである。一方、Ｉｎの添加量が２０重量％を超える場
合には、半田濡れ性の低下が起こるからである。

【００１９】なお、好ましくは半田付け性を向上させる
ためにもＺｎの添加量は０．０１〜１．０重量％であ
る。

【００２０】また、より好ましくは耐電極喰われ性を向
上させるためにもＺｎの添加量は０．０５〜１．０重量
％であり、さらに好ましくはＺｎの添加量は０．１〜
１．０重量％である。

【００２１】また、最適な範囲はＺｎの添加量が０．１
〜０．５重量％の範囲であり、特にＺｎの添加量が０．
４重量％のときが好ましい。

【００２２】また、本発明でいう溶融したＳｎへ拡散し
やすい導体の組成とは、例えば、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ａ
ｇ／Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕなどが代表的である。挙げられ
る。このような電極喰われしやすい導体を有する部品に
用いても、半田付け性を維持しつつ電極喰われ抑制が可
能となる。

【００２３】なお、上記の導体以外にもＮｉ、Ｓｎ、Ａ
ｌ導体などの電極喰われしにくい導体にも用いることが
可能である。

【００２４】また、上記導体には必要に応じてガラスフ
リットや種々の添加剤が添加されるが、導電成分である
金属組成が上記のような組成であれば同様の効果が得ら
れることは勿論である。

【００２５】ここで、本発明においては、半田組成とし
て上記成分以外にＳｎとＺｎの２成分系を示している
が、不可避不純物を含むものであってもよい。不可避不
純物としては半田を製造するときに混入する元素もしく
は元々入っていた元素、例えばＰｂ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｎａ
などが挙げられる。

【００２６】また、本発明はＰｂフリー半田を用いるこ
とを目的とした半田付け物品に関するものであるが、本
発明の効果、特に電極喰われ防止効果については従来の
Ｓｎ／Ｐｂ系半田に対しても同様の効果が得られること
を確認している。

【００２７】本発明の半田付け物品は、例えば、主成分
のＳｎに上記添加成分Ｚｎを溶解させた半田をボール状
に加工し、半田ボールを部品上に乗せてフラックスを塗
布した後、大気中で所定の温度に加熱して部品のを用い
て物品の導体を接合することにより容易に作製すること
が可能である。

【００２８】なお、一般的に半田付け性向上のためにＮ
₂雰囲気中で半田付けすることが多いが、本発明ではＺ
ｎの添加量が少ないために大気中で半田付けすることが
可能である。

【００２９】なお、本発明の半田付け物品とは、接合さ
れる部品そのものと、部品の導体同士を電気的、機械的
に接合した半田接合部とを含めた全体を意味するもので
あり、さまざまな形態があるが、例えば、部品搭載基板
に形成された導体と部品に形成された導体を電気的、機
械的に接続させるために半田付けさせたものや、電子部
品素子と端子とを電気的、機械的に接続させるために半
田付けさせたものや、電子部品素子の電極同士を電気
的、機械的に接続させるために半田付けさせたものなど
がある。

【００３０】また、上記部品搭載基板としては、例え
ば、ガラスエポキシ製のプリント基板やフェノール製の
プリント基板、アルミナやムライトなどのセラミック基
板、金属の表面にセラミック等の絶縁膜を有する基板な
どが挙げられる。さらに、上記導体としては、プリント
基板等の配線回路、電子部品の端子電極、リード端子な
どが挙げられる。

【００３１】このようにして作製された本発明の半田付
け物品は、半田付け性が良好であり、かつ、優れた耐電
極喰われ性を有しているため、半田付け温度を自由に設
定することが可能で作業性に優れたものとなり、かつ、
Ａｇ等の高価な電極喰われ抑制元素の添加量を少なくす
ることが可能となる。次に、本発明を実施例に基づき、
さらに具体的に説明するが、本発明はかかる実施例のみ
に限定されるものではない。

【００３２】

【実施例】表１に、本実施例である実施例１〜実施例２
５の組成を示す。なお、参考例として、参考例１〜参考
例３の組成を表１に併せて示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】さらに表１に示した半田について、半田付
け性、耐電極喰われ性の評価結果を表２に示す。

【００３５】

【表２】

【００３６】ここで、半田付け性については、半田広が
り率（ＪＩＳＺ３１９７に準拠）を用いて評価をおこな
った。

【００３７】実施例８〜２２、２４〜２５についてはい
ずれも半田広がり率が７０％以上であり半田付け性が非
常に良好であった。また、実施例７、２３は半田広がり
率が６５％以上であり良好な半田付け性であった。ま
た、実施例１〜６は半田広がり率がいずれも６５％以下
であり半田付け性に劣化がみられた。これは、Ｚｎの添
加量が５．０重量％、３．０重量％であるため、Ｚｎの
酸化の影響が出たからである。

【００３８】また、参考例１〜３についてもいずれも半
田広がり率が７０％以上で非常に良好な半田付け性であ
った。

【００３９】次に、電極喰われ性については電極喰われ
時間という方法で測定を行った。あらかじめ作製した半
田ボールを、Ａｇ電極、Ａｇ／Ｐｄ電極、Ｃｕ電極を印
刷・焼成したアルミナ基板上に乗せ、フラックスを塗布
した後、大気中２７０℃ホットプレート上で加熱したと
きの電極消失時間を電極喰われ時間とした。

【００４０】実施例１〜１０、１３〜２５は電極喰われ
時間が１００秒以上であり、いずれも非常に良好な耐電
極喰われ性を示した。また、実施例１１は電極喰われ時
間が４０秒以上であり良好な耐電極喰われ性を示した。
実施例１２は電極喰われ時間が４０秒以下であり、耐電
極喰われ性に劣化がみられた。これは、添加したＺｎの
量が０．０１重量％と少なく、電極喰われ抑制効果が少
ないためである。また、参考例１〜３は電極喰われ時間
が４０秒以下であり耐電極喰われ性に問題がみられた。

【００４１】

【発明の効果】本発明の半田付け物品を用いれば、半田
接合部において半田付け性が良好であるとともに、優れ
た耐電極喰われ性を備えることが可能である。したがっ
て、他の電極喰われ抑制元素を添加することなく電極喰
われ対策をおこなうことが可能となるため、コストダウ
ンが可能となる。

【００４２】また、Ｚｎの添加量が少ないため、Ｎ₂雰
囲気中で半田付けしなくても大気中で半田付けすること
が可能である。

【００４３】また、Ｐｂフリー半田で課題となっている
電極喰われを抑制できるため、半田のＰｂフリー化がよ
り実用的となり、環境にやさしい製品を提供することが
可能になる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融したＳｎへ拡散しやすい組成の導体
   を有する部品を半田により接合してなる半田付け物品で
   あって、 前記半田の組成は、Ｚｎ０．０１〜５．０重量％と、 Ａｇ０．５〜９重量％、Ｃｕ０．５〜２重量％、Ｓｂ
   ０．５〜１４重量％、Ｂｉ０．５〜３０重量％、Ｉｎ
   ０．５〜２０重量％のうち少なくとも１種類と、 残りＳｎとを含有してなることを特徴とする半田付け物
   品。
2. 【請求項２】 前記導体の組成は、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、
   Ａｇ／Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕのうち少なくとも１種類である
   ことを特徴とする請求項１に記載の半田付け物品。
3. 【請求項３】 前記半田の組成は、Ｚｎ０．０１〜１．
   ０重量％と残りＳｎとを含有してなることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の半田付け物品。
4. 【請求項４】 前記半田の組成は、Ｚｎ０．０５〜１．
   ０重量％と残りＳｎとを含有してなることを特徴とする
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の半田付け物
   品。
5. 【請求項５】 前記半田の組成は、Ｚｎ０．１〜１．０
   重量％と残りＳｎとを含有してなることを特徴とする請
   求項１から請求項４のいずれかに記載の半田付け物品。
6. 【請求項６】 前記半田の組成は、Ｚｎ０．１〜０．５
   重量％と残りＳｎとを含有してなることを特徴とする請
   求項１から請求項５のいずれかに記載の半田付け物品。