(57)【要約】【課題】Ｆｅを主成分として含有するメッキ層に溶融した状態での接触を繰り返しても、メッキ層の喪失を効果的に防止することができるはんだ合金を提供することを課題とする。【解決手段】Ｆｅが０．０１質量％以上０．１質量％以下、Ｃｏが０．００５質量％以上０．０２質量％未満、Ａｇが０．１質量％以上４．５質量％以下、Ｃｕが０．１質量％以上０．８質量％以下、残部がＳｎからなる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅが０．０１質量％以上０．１質量％以下、Ｃｏが０．００５質量％以上０．０２質量％未満、Ａｇが０．１質量％以上４．５質量％以下、Ｃｕが０．１質量％以上０．８質量％以下、残部がＳｎからなるはんだ合金。
【請求項２】
前記Ａｇが２．９質量％以上３．１質量％以下、前記Ｃｕが０．４５質量％以上０．５５質量％以下である請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のはんだ合金から形成された筒状の外装部と、該外装部の内側の空間に充填されたフラックスとから構成されたヤニ入りはんだ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ合金、及び、該はんだ合金を用いて形成されたヤニ入りはんだに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子部品等の接合部品と基板とがはんだ合金を用いて接合されている。該はんだ合金としては、銀（以下、Ａｇとも記す）、銅（以下、Ｃｕとも記す）、残部が錫（以下、Ｓｎとも記す）からなるものが知られている。また、接合部品と基板とをはんだ合金で接合する方法としては、マニュアルソルダリングやフローソルダリングが知られている。
【０００３】
マニュアルソルダリングでは、筒状に形成されたはんだ合金の内側にフラックスが充填されたヤニ入りはんだを用い、該ヤニ入りはんだをはんだコテの先端部に接触させてはんだ合金を溶融させ、溶融したはんだ合金（以下、溶融はんだとも記す）を接合部品と基板との接合部へ供給して凝固させることで、接合部品と基板とを接合するものである。
【０００４】
フローソルダリングでは、接合部品が搭載された基板における接合部品と基板との接合部を、溶融はんだで満たされたはんだ槽に浸漬したり、前記接合部にはんだ槽から溶融はんだを吹き付けたりすることで、接合部品と基板とを接合するものである。
【０００５】
ところで、上記のようなはんだコテやはんだ槽としては、例えば、主成分として銅（以下、Ｃｕとも記す）を含有する基材と、主成分として鉄（以下、Ｆｅとも記す）を含有し、前記基材の表面を覆うメッキ層と、主成分として錫（以下、Ｓｎとも記す）を含有し、前記メッキ層の表面を覆ってメッキ層を保護する保護層とから構成されるものが知られている。
【０００６】
このようなはんだコテやはんだ槽は、繰り返しの使用によって（溶融はんだとの繰り返しの接触によって）、保護層が喪失し、表面にメッキ層が露出した部分が生じることになる。このようにメッキ層が表面に露出した状態で、はんだコテやはんだ槽の使用を継続すると、メッキ層と溶融はんだとが接触して、メッキ層を構成する鉄が溶融はんだ側へ拡散する。これにより、メッキ層が徐々に喪失して、やがては基材が表面に露出した状態となる。そして、このように基材が露出すると、はんだ合金を効果的に溶融させることが困難になるため、はんだコテやはんだ槽の交換や修繕を行う必要がある。
【０００７】
そこで、このような交換や修繕を行う手間を省くべく、メッキ層の喪失を抑制する方法が提案されている。例えば、微量のＦｅをはんだ合金中に含有させたり（特許文献１参照）、ニッケル（以下、Ｎｉとも記す）及びコバルト（以下、Ｃｏとも記す）、又は、ＦｅとＮｉとＣｏをはんだ合金中に含有させたり（特許文献２参照）することで、メッキ層の喪失を抑制する方法が提案されている。
【０００８】
しかしながら、上記のように、Ｆｅをはんだ合金中に含有さる方法は、はんだ合金中でＦｅがＳｎに拡散し難いため、Ｆｅが単独で析出し、メッキ層の喪失を抑制する効果を所望する程度に得ることができない虞がある。また、上記のように、ＮｉとＣｏ、もしくは、ＦｅとＮｉとＣｏをはんだ合金中に含有させる方法は、はんだ合金中でＮｉがＳｎに拡散し難く、且つ、Ｎｉが含有されることによって、溶融はんだの流動性が低下して溶融はんだの濡れ性が低下してしまう虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−０６２６８８号公報
【特許文献２】特開２００５−１５３００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本願発明は、Ｆｅを主成分として含有するメッキ層に溶融した状態での接触を繰り返しても、メッキ層の喪失を効果的に防止することができるはんだ合金を提供すると共に、該はんだ合金を用いて形成されたヤニ入りはんだを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るはんだ合金は、Ｆｅが０．０１質量％以上０．１質量％以下、Ｃｏが０．００５質量％以上０．０２質量％未満、Ａｇが０．１質量％以上４．５質量％以下、Ｃｕが０．１質量％以上０．８質量％以下、残部がＳｎからなる。
【００１２】
斯かる構成によれば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｃｕの含有量が上記の範囲であり、残部がＳｎからなることで、溶融した状態で鉄を主成分とするメッキ層と繰り返し接触しても、メッキ層が喪失するのを抑制することができる。
【００１３】
前記Ａｇが２．９質量％以上３．１質量％以下、前記Ｃｕが０．４５質量％以上０．５５質量％以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るヤニ入りはんだは、上記のはんだ合金から形成された筒状の外装部と、該外装部の内側の空間に充填されたフラックスとから構成される。
【００１５】
斯かる構成によれば、上記の何れかのはんだ合金から形成された筒状の外装部と、該外装部の内側の空間に充填されたフラックスとから構成されることで、Ｆｅを主成分とするメッキ層を備えるはんだコテにヤニ入りはんだを接触させてはんだ合金を溶融させる作業を繰り返し行っても、メッキ層が喪失するのを効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、Ｆｅを主成分として含有するメッキ層に溶融した状態での接触を繰り返しても、メッキ層の喪失を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
本発明に係るはんだ合金は、錫（以下、Ｓｎとも記す）、鉄（以下、Ｆｅとも記す）、コバルト（以下、Ｃｏとも記す）、銀（以下、Ａｇとも記す）、銅（以下、Ｃｕとも記す）からなるものであって、Ｓｎを主成分とするものである。
【００１９】
前記Ｆｅは、０．０１質量％以上０．１質量％以下であり、０．０２質量％以上０．０６質量％以下であることが好ましい。前記Ｃｏは、０．００５質量％以上０．０２質量％未満であり、０．０１質量％以上０．０１９質量％以下であることが好ましい。前記Ａｇは、０．１質量％以上４．５質量％以下であり、２．９質量％以上３．１質量％以下であることが好ましい。前記Ｃｕは、０．１質量％以上０．８質量％以下であり、０．４５質量％以上０．５５質量％以下であることが好ましい。前記Ｓｎは、上記のＦｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｃｕ以外の残部である。残部とは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｃｕ以外の成分であり、不可避不純物を含んでいてもよい。
【００２０】
本発明に係るはんだ合金は、マニュアルソルダリングで用いられるヤニ入りはんだを構成する材料として使用することができる。ヤニ入りはんだは、前記はんだ合金から形成された筒状の外装部と、該外装部の内側の空間充填されたフラックスとから構成される。
【００２１】
前記フラックスとしては、特に限定されるものではなく、例えば、ロジン系フラックス、合成樹脂系フラックス、水溶性フラックス等を用いることができる。
【００２２】
前記ヤニ入りはんだは、例えば、下記の方法で製造することができる。具体的には、前記はんだ合金から構成される円筒状のインゴットを軸線方向に沿って２つに切断して凹状のインゴット片を２つ形成する。そして、一方のインゴット片の凹部にフラックスを注入した後、２つのインゴット片を連結して円筒状にする。そして、フラックスが充填されたインゴットの径を絞ることで素線を形成し、該素線を引き抜きダイスに通過させることで、所望する径（例えば、φ０．８ｍｍ程度）のヤニ入りはんだが形成される。
【００２３】
上記のヤニ入りはんだを用いて、電子部品等の接合部品と基板とを接合する方法としては、例えば、下記の方法が挙げられる。具体的には、ヤニ入りはんだをはんだコテの先端部に接触させてはんだ合金を溶融させ、溶融したはんだ合金（以下、溶融はんだとも記す）を接合部品と基板との接合部へ供給して凝固させることで、接合部品と基板とを接合する（マニュアルソルダリング）。
【００２４】
以上のように、本発明に係るはんだ合金、及び、該はんだ合金を用いて形成されたヤニ入りはんだによれば、Ｆｅを主成分として含有するメッキ層に溶融した状態での接触を繰り返しても、メッキ層の喪失を効果的に防止することができる。
【００２５】
即ち、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｃｕの含有量が上記の範囲であり、残部がＳｎからなることで、溶融した状態でＦｅを主成分とするメッキ層と繰り返し接触しても、メッキ層が喪失するのを抑制することができる。
【００２６】
また、上記のはんだ合金から形成された筒状の外装部と、該外装部の内側の空間に充填されたフラックスとから構成されることで、Ｆｅを主成分とするメッキ層を備えるはんだコテにヤニ入りはんだを接触させてはんだ合金を溶融させる作業を繰り返し行っても、メッキ層が喪失するのを効果的に抑制することができる。
【００２７】
なお、本発明に係るはんだ合金、及び、ヤニ入りはんだは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよい（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよい）ことは勿論である。
【００２８】
例えば、上記実施形態では、本発明に係るはんだ合金をマニュアルソルダリングで用いる場合を例示しているが、これに限定されるものではなく、該はんだ合金をフローソルダリングで使用してもよい。斯かる場合には、はんだ合金は、はんだ槽内で加熱されて溶融した状態が維持される。そして、接合部品が搭載された基板における接合部品と基板との接合部を、溶融はんだで満たされたはんだ槽に浸漬したり、前記接合部にはんだ槽から溶融はんだを吹き付けたりすることで、接合部品と基板とを接合する（フローソルダリング）。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００３０】
＜実施例１，２、比較例１，２＞
１．はんだ合金
下記表１の組成となるようにはんだ合金を作製した。
２．ヤニ入りはんだ
上記で作製したはんだ合金を用いて、φ０．８ｍｍのヤニ入りはんだを作製した。ヤニ入りはんだ中のフラックスの含有量は、３．２ｗｔ％とした。なお、フラックスとしては、７２Ｍフラックス（弘輝社製）を用いた。
３．メッキ層の喪失率
Ｆｅを主成分とするメッキ層を備えたコテ先チップ（ジャパンユニックス社製  製品名：Ｐ３Ｄ−Ｒ）を４００℃に加熱した後、該コテ先チップに上記で作製したヤニ入りはんだを繰り返し供給した。１回の供給量は、０．０１８ｇとした。そして、ヤニ入りはんだの供給を１００００回繰り返した後、コテ先チップの断面を観察し、メッキ層の厚さを測定した。そして、下記式１からメッキ層の喪失率を算出した。
メッキ層の喪失率（％）＝（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００・・・（１）
（Ａは、メッキ層の初期の厚さ、Ｂは、ヤニ入りはんだの供給を１００００回繰り返した後のメッキ層の厚さ）
【００３１】
【表１】
2018001233.tif 000002
【００３２】
＜まとめ＞
上記の表１を見ると、実施例１，２の方が各比較例よりもメッキ層の喪失率が低いことが認められる。つまり、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｃｕの含有量が本発明の範囲であって残部がＳｎからなるはんだ合金は、Ｆｅを主成分とするメッキ層との接触を繰り返しても、メッキ層の喪失を効果的に抑制することができる。
なお、フラックスの含有量を４．５％にした際も上記のような効果が認められた。つまり、ヤニ入りはんだ中のフラックスの含有量に影響されることなく、メッキ層の喪失を効果的に抑制することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月17日(2016.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅが０．０１質量％以上０．１質量％以下、Ｃｏが０．０１質量％以上０．０１５質量％以下、Ａｇが０．１質量％以上４．５質量％以下、Ｃｕが０．１質量％以上０．８質量％以下、残部がＳｎからなるはんだ合金。
【請求項２】
前記Ａｇが２．９質量％以上３．１質量％以下、前記Ｃｕが０．４５質量％以上０．５５質量％以下である請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のはんだ合金から形成された筒状の外装部と、該外装部の内側の空間に充填されたフラックスとから構成されたヤニ入りはんだ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係るはんだ合金は、Ｆｅが０．０１質量％以上０．１質量％以下、Ｃｏが０．０１質量％以上０．０１５質量％以下、Ａｇが０．１質量％以上４．５質量％以下、Ｃｕが０．１質量％以上０．８質量％以下、残部がＳｎからなる。