JPS6219264B2

JPS6219264B2 -

Info

Publication number: JPS6219264B2
Application number: JP56113109A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Takahashi; Takuro Iwamura; Kazuo Toda; Tadao Terao
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1981-07-20
Filing date: 1981-07-20
Publication date: 1987-04-27
Also published as: JPS5816770A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、高強度および高熱伝導性を有し、
かつはんだぬれ性および耐溶融はんだ侵食性にも
すぐれたはんだごてチツプに関するものである。一般に、はんだ付け用はんだごてチツプには、
その使用目的から高強度および高熱伝導性が要求
されることから、通常、約1.2重量％以下のCrを
含有した析出硬化型Cu合金が使用され、かつそ
の表面にはんだぬれ性および耐溶融はんだ侵食性
を付与する目的でFeめつきが施されている。確
かに、このCr含有の析出硬化型Cu合金は、比較
的高強度をもつものの十分満足する高強度をもつ
ものでないため、はんだごてチツプ先端部を極細
加工、例えば直径1.5mmφ以下に加工することが
不可能であり、また耐溶融はんだ侵食性にも劣る
ものであるため、チツプ先端部に施されるFeメ
ツキは0.25〜0.5mm厚、あるいはこれ以上にも及
ぶ厚めつきが必要である。このようにチツプ先端
部に厚めつきを施す必要があるため、どうしても
生産性が悪く、かつコスト高となるのが現状であ
る。一方、今日の電子工業分野においては、電気製
品の小型化および高実装化が進んでおり、これに
したがつて電気回路は増々精密になる傾向があ
り、この結果電気製品を構成している各部品を能
率的かつ確実にはんだ付けするためには、これに
使用されるはんだごてチツプも小型のもの、すな
わち極細形状のものが要求されるようになつてい
る。そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、極細加工が可能な高強度を有し、かつ耐溶融
はんだ侵食性にもすぐれたはんだごてチツプをコ
スト安く開発すべく研究を行なつた結果、Cr：
２％超17.0％，Zr：0.03〜1.2％含有し、さらに必
要に応じてＰ：0.005〜0.25％を含有し、残りが
Cuと不可避不純物からなる組成（以上重量％，
以下％の表示は重量％を意味する）を有するCu
合金は、これをはんだごてチツプの製造に用いた
場合、その先端部を極細形状に加工できる高強度
と、はんだごてチツプに要求される高熱伝導性
（高導電性）を有し、しかも前記組成のCu合金製
はんだごてチツプの少なくとも先端部表面に、主
要合金成分として、少なくともNiおよびCoのう
ちの１種以上を、望ましくは10〜50％含有する
Sn合金の１層以上のSn合金めつき層を形成する
と、この結果のはんだごてチツプはすぐれた耐溶
融はんだ侵食性およびはんだぬれ性をもつように
なり、さらに必要に応じて前記Sn合金めつき層
を、Fe，Ni，Co，Cr，およびこれらの成分を主
成分とする合金のうちの１種以上からなる１層以
上の中間めつき層を介して形成してやると、前記
Sn合金めつき層の密着強度が一段と増大するよ
うになると共に、前記Sn合金めつき層のチツプ
本体への拡散が抑制されるようになることから、
一段と使用寿命の延命化がはかれるという知見を
得たのである。この発明は上記知見にもとづいてなされたもの
であつて、以下にチツプの成分組成範囲を上記の
通りに限定した理由を説明する。 (a) Cr Cr成分には、強度を向上させ、かつ耐酸化性
および耐溶融はんだ侵食性を改善する作用がある
が、その含有量が２％以下では前記作用に所望の
効果が得られず、一方17％を越えて含有させる
と、熱伝導性（導電性）が低下するようになるこ
とから、その含有量を２％超〜17％と定めた。 (b) Zr Zr成分には、高温延性，高温クリープ強さ，お
よび高温強度を付与する作用があるが、その含有
量が0.03％未満では前記の各特性に所望の向上効
果が得られず、一方1.2％を越えて含有させても
より一層の向上効果が現われず、逆に塑性加工性
が劣化するようになることから、その含有量を
0.03〜1.2％と定めた。 (c) ＰＰ成分には、造塊時の鋳塊偏析を抑制し、初晶
として晶出するCrを均一微細に分散させ、もつ
て強度および伸びを一段と改善する作用があるの
で、これらの特性が要求される場合に必要に応じ
て含有されるが、その含有量が0.005％未満では
前記作用に所望の向上効果が得られず、一方0.25
％を越えて含有させても前記作用により一層の改
善効果が現われず、逆に導電性（熱伝導性）の低
下をきたすようになることから、その含有量を
0.005〜0.25％と定めた。なお、この発明のチツプにおいて、不可避不純
物として、0.1％以下のＣ，それぞれ0.5％以下の
Fe，Ni，Co，Cd，およびSnを含有しても、上記
の特性が何ら損なわれるものではない。また、この発明のチツプにおいて、Al，Mg，
Ti，Si，Be，Ｂ，Ag，In，Hf，およびミツシユ
メタルのうちの１種または２種以上をそれぞれ
0.5％以下の範囲で含有させると、耐熱性およ
び／または耐溶融はんだ侵食性が一段と向上する
ようになるものであり、さらに脱酸剤としてCa
およびLiのうちの１種または２種をそれぞれ0.2
％以下の範囲で含有させることによつて鋳塊の清
浄化をはかり、特性の改善をはかることも可能で
ある。さらに、この発明のはんだごてチツプの製造に
際して、Sn合金めつき層は、Sn―Ni系，Sn―Co
系，Sn―Ni―Co系，のSn合金，さらにこれの合
金にCu，Ｗ，およびMoのうちの１種以上を含有
させたSn合金を、化学蒸着法や物理蒸着法など
の乾式めつき法、さらに溶融めつき法、無電解め
つき法、および電気めつき法などの湿式めつき法
（コスト面からは電気めつき法が最も望ましい）
を用いて、５〜50μｍの層厚で形成するのが好ま
しい。このSn合金めつき層がすぐれた耐溶融は
んだ侵食性を示すのは、Sn合金めつき層中に形
成されたSnNiあるいはSnCoの金属間化合物の存
在によるものと考えられる。また、中間めつき層も同様に乾式あるいは湿式
めつき法によつて形成することができ、この場合
層厚は１〜10μｍとするのが望ましい。さらに、チツプ先端部以外のチツプ本体表面部
全体をCrめつき層で被覆して、伝熱部であるか
かる部分の表面酸化を防止すると共に、はんだぬ
れを防止してチツプ先端部からのはんだの持上り
現象を抑制するようにするとよい。つぎに、この発明のはんだごてチツプを実施例
により具体的に説明する。実施例それぞれ第１表に示される成分組成をもつた
Cu合金製丸棒（寸法：直径10mmφ×長さ70mm）
を調整し、この丸棒を、先端部の長さ３mmの直
径：0.8mmφ×本体の直径：７mmφ×全体長さ：
55mmの寸法に切削加工し、引続いて、これに同じ
く第１表に示される成分組成および層厚をもつた
Sn合金めつき層および中間めつき層を通常の電
気めつき法を用いて、チツプ先端部の長さ：２mm
に亘つて形成することによつて本発明チツプ１〜
20をそれぞれ製造した。ついで、この結果得られた本発明チツプ１〜20

【表】について、大気中、温度：400℃に24時間加熱
後、チツプ先端部を、浴温：230℃の溶融はんだ
（Sn：60％，Pb：40％の組成を有する）中に１秒
間浸漬の条件で、はんだぬれ性を観察したとこ
ろ、いずれのチツプもきわめて良好なはんだぬれ
性を示すものであつた。また、本発明チツプ１〜20について、チツプ先
端部保持温度：400℃，押付荷重：150ｇ，１サイ
クル：３秒の条件ではんだ付け連続耐久テストを
行なつたところ、いずれのチツプも50000回の試
験後においても外観に異状は見られず、すぐれた
耐溶融はんだ侵食性を示すと共に、良好なはんだ
ぬれ性も保持しており、引続いての長期に亘る使
用が可能であることを示した。なお、第１表には、上記本発明チツプ１〜20の
チツプ本体の500℃での引張特性，280℃での100
時間クリープラプチヤー寿命，および導電率を合
せて示したが、これらの結果からも本発明チツプ
が高強度および高導電率、すなわち高熱伝導性を
有することが明らかである。上述のように、この発明のはんだこてチツプ
は、高強度を有するので、チツプ先端部を、実用
に十分耐える状態で極細形状に加工することがで
きるため、精密はんだ付けへの適用が可能とな
り、また、はんだごてチツプに要求される耐溶融
はんだ侵食性およびはんだぬれ性にもすぐれ、か
つ高熱伝導性を有するので、長期に亘つてすぐれ
たはんだ付け性能を発揮するなど工業上有用な特
性を有するのである。

Claims

【特許請求の範囲】１ Cr：２％超〜17.0％、Zr：0.03〜1.2％を含
有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成
（以上重量％）を有するCu合金製はんだてチツプ
の少なくとも先端部表面を、主要合金成分とし
て、少なくともNiおよびCoのうちの１種以上を
含有するSn合金の１層以上のSn合金めつき層で
被覆してなるはんだぬれ性および耐溶融はんだ侵
食性にすぐれた高強度高熱伝導性はんだごてチツ
プ。２ Cr：２％超〜17.0％、Zr：0.03〜1.2％を含
有し、さらにＰ：0.005〜0.25％を含有し、残り
がCuと不可避不純物からなる組成（以上重量
％）を有するCu合金製はんだてチツプの少なく
とも先端部表面を、主要合金成分として、少なく
ともNiおよびCoのうちの１種以上を含有するSn
合金の１層以上のSn合金めつき層で被覆してな
るはんだぬれ性および耐溶融はんだ侵食性にすぐ
れた高強度高熱伝導性はんだごてチツプ。３ Cr：２％超〜17.0％，Zr：0.03〜1.2％を含
有し、残りがCuと不可避不純物からなる組成
（以上重量％）を有するCu合金製はんだごてチツ
プの少なくとも先端部表面を、Fe，Ni，Co，
Cr，およびこれらの成分を主成分とする合金の
うちの１種以上からなる１層以上の中間めつき層
を介して、主要合金成分として、少なくともNi
およびCoのうちの１種以上を含有するSn合金の
１層以上のSn合金めつき層で被覆してなるはん
だぬれ性および耐溶融はんだ侵食性にすぐれた高
強度高熱伝導性はんだごてチツプ。４ Cr：２％超〜17.0％，Zr：0.03〜1.2％を含
有し、さらにＰ：0.005〜0.25％を含有し、残り
がCuと不可避不純物からなる組成（以上重量
％）を有するCu合金製はんだごてチツプの少な
くとも先端部を、Fe，Ni，Co，Cr，およびこれ
らの成分を主成分とする合金のうちの１種以上か
らなる１層以上の中間めつき層を介して、主要合
金成分として、少なくともNiおよびCoのうちの
１種以上を含有するSn合金の１層以上のSn合金
めつき層で被覆してなるはんだぬれ性および耐溶
融はんだ侵食性にすぐれた高強度高熱伝導性はん
だごてチツプ。