(57)【要約】【課題】  本発明は、マニュアルはんだ付け等に於いてのこて先の溶食、及びディップはんだ付けに於けるはんだ槽の溶食を抑制する鉛フリーはんだ合金提供を目的とする。【解決手段】    Ｓｎを主成分として、Ｃｕが０．１〜２．０質量％、Ｖ及び／又はＦｅを夫々Ｖが０．００１〜０．５質量％、Ｆｅが０．００１〜０．１質量％含有した組成の鉛フリーはんだ合金、及び当該組成にＮｉが０．００１〜０．５質量％、Ｃｏが０．００１〜０．５質量％、Ａｇが０．０１〜４．０質量％、Ｂｉが０．０１〜１０質量％、Ｓｂが０．０１〜１０質量％、Ａｌが０．０００５〜０．２質量％から選択される少なくとも１種又は２種以上を含むことを特徴とする組成とすることにより、こて先やはんだ槽の鉄喰われ等の溶食を抑制することができる【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕの範囲が、０．１〜２．０質量％であり、Ｖ及び／又はＦｅを夫々Ｖが０．００１〜０．５質量％、Ｆｅが０．００１〜０．１質量％含有し、残部がＳｎ及び不可避不純物であることを特徴とする鉛フリーはんだ合金。
【請求項２】
Ｎｉが０．００１〜０．５質量％、Ｃｏが０．００１〜０．５質量％、Ａｇが０．０１〜４．０質量％、Ｂｉが０．０１〜１０質量％、Ｓｂが０．０１〜１０質量％、Ａｌが０．０００５〜０．２質量％から選択される少なくとも１種又は２種以上添加したことを特徴とする請求項１記載の鉛フリーはんだ合金。
【請求項３】
請求項１及び請求項２記載の鉛フリーはんだ合金を用いてはんだ付けすることを特徴とするはんだ接合部。
【請求項４】
請求項１及び請求項２記載の鉛フリーはんだ合金を用いることを特徴とするやに入りはんだ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、こて先やはんだ槽の溶食を抑制する効果を有する鉛フリーはんだ合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境負荷軽減のため、電子部品の接合材料としてＳｎ-Ａｇ-Ｃｕ系鉛フリーはんだ合金やＳｎ-Ｃｕ-Ｎｉ系鉛フリーはんだ合金が広く普及している。
しかし、それらの鉛フリーはんだ合金はＳｎ-Ｐｂ共晶はんだ合金と比較して、Ｓｎの含有量が多いため、はんだこてを用いたはんだ付けの際のこて先喰われやはんだ槽の鉄喰われが問題となっている。
このようなこて先喰われやはんだ槽の鉄喰われを防止するため、Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ系鉛フリーはんだ合金等に「Ｆｅ」や「Ｃｏ」等の元素を添加する鉛フリーはんだ合金が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ基本組成に０．００５〜０．０３重量％のＣｏと０．０１〜０．０５重量％のＦｅ及び０．００１〜０．０１重量％のＧｅを添加した鉛フリーはんだ合金が開示されている。
また、特許文献２では、Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ基本組成に０．０１〜０．１重量％のＦｅと０．０１〜０．１重量％のＧｅを添加した鉛フリーはんだ合金並びに前記Ｓｎ-Ａｇ-Ｃｕ-Ｆｅ-Ｇｅ組成鉛フリーはんだ合金に０．１〜０．５質量％のＣｏ又は０．１〜０．５質量％のＮｉを添加した鉛フリーはんだ合金が夫々開示されている。
そして、特許文献３では、Ｓｎ（残部）と０．３〜４．０質量％のＡｇと０．１〜１．０質量％のＣｕと０．００１〜０．５質量％のＣｏからなる鉛フリーはんだ合金が開示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１〜特許文献３で開示されている技術には課題も残されており、例えば、やに入りはんだをはんだこてを用いてはんだ付けする際にこて先の喰われが発生し、よりこて先喰われが抑制された鉛フリーはんだ合金が求められている。
また、同様にはんだ槽での鉄喰われを抑制した鉛フリーはんだ合金も求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−８２９８６号公報
【特許文献２】特開２００８−１６８３２２号公報
【特許文献３】特開２００５−２４６４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、マニュアルはんだ付け等に於いてのこて先の溶食、及びディップはんだ付けに於けるはんだ槽の溶食を抑制する鉛フリーはんだ合金提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鉛フリーはんだ合金組成に着目して鋭意検討を重ねた結果、Ｓｎ-ＣｕにＶ及び／又はＦｅを含有した組成を基本とする鉛フリーはんだ合金を用いることにより、こて先やはんだ槽の鉄喰われ等の溶食を極めて効果的に抑制することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
即ち本発明は、Ｓｎを主成分として、Ｃｕが０．１〜２．０質量％、Ｖ及び／又はＦｅを夫々Ｖが０．００１〜０．５質量％、Ｆｅが０．００１〜０．１質量％含有した組成の鉛フリーはんだ合金、及び当該組成にＮｉが０．００１〜０．５質量％、Ｃｏが０．００１〜０．５質量％、Ａｇが０．０１〜４．０質量％、Ｂｉが０．０１〜１０質量％、Ｓｂが０．０１〜１０質量％、Ａｌが０．０００５〜０．２質量％から選択される少なくとも１種又は２種以上を含むことを特徴とする組成とすることにより、こて先やはんだ槽の鉄喰われ等の溶食を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、こて先やはんだ槽の鉄喰われ等の溶食を抑制する効果に優れるため、やに入りはんだを用いるマニュアルはんだ付け等に於いて、こて先の消耗を抑制してこて先が長期間使用できることに加え、こて先喰われを起因とするはんだ付けの不具合の発生も抑制でき、はんだ接合の信頼性も向上するため、電子機器の接合等に広く応用が可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、Ｓｎを主成分として、Ｃｕが０．１〜２．０質量％、Ｖ及び／又はＦｅを夫々Ｖが０．００１〜０．５質量％、Ｆｅが０．００１〜０．１質量％含有した組成を基本とするこて先やはんだ槽の鉄喰われ等の溶食を防止することができる鉛フリーはんだ合金、及び当該鉛フリーはんだ合金を用いたはんだ接合部である。
【００１１】
こて先喰われやはんだ槽の鉄喰われを防止する方法として、ＦｅやＣｏを単体又は同時に添加する方法は前述の特許文献等により公知技術として開示されている。
また、ＦｅをＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の鉛フリーはんだ合金に添加する目的として、Ｆｅとの界面に形成される金属間化合物によりＦｅの溶出を抑制することが知られている。
更に、Ｖは酸化防止効果を有することや、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等の鉛フリーはんだ合金に微量添加することにより耐衝撃特性が向上することが知られている。
しかし、Ｖがこて先やはんだ槽の鉄喰われ等の溶食を防止する効果を有することは知られておらず、ＦｅとＶを同時に添加することにより、こて先やはんだ槽の鉄喰われ等の溶食の抑制が相乗的に向上することについて、開示はおろか示唆もされていない。
ＶはＦｅよりも融点が高く、こて先等の溶食を抑制する効果を有すると考えられ、Ｆｅと組み合わせて配合することにより、相乗的にこて先等の溶食を抑制する効果が向上する。
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の鉛フリーはんだ合金は、Ｃｕの範囲が０．１〜２．０質量％であり、Ｖ及び／又はＦｅを夫々Ｖが０．００１〜０．５質量％、Ｆｅが０．００１〜０．１質量％含有し、残部がＳｎ及び不可避不純物である。
また、Ｃｕの好ましい範囲は０．３〜１．０質量％であり、Ｖの好ましい範囲は０．００３〜０．０５質量％であり、より好ましい範囲は０．０１〜０．０２質量％であり、Ｆｅの好ましい範囲は０．０１〜０．０３質量％である。
そして、上記基本組成に、Ｎｉが０．００１〜０．５質量％、Ｃｏが０．００１〜０．５質量％、Ａｇが０．０１〜４．０質量％、Ｂｉが０．０１〜１０質量％、Ｓｂが０．０１〜１０質量％、Ａｌが０．０００５〜０．２質量％から選択される少なくとも１種又は２種以上をＳｎに変えて添加することができる。
【００１３】
Ｎｉを０．００１〜０．５質量％添加することにより、接合対象がＣｕの場合、接合界面にＣｕ６Ｓｎ５等の金属間化合物が生成され接合強度が向上する。
また、Ｎｉの好ましい範囲は、０．０１〜０．１質量％である。
Ｃｏを０．００１〜０．５質量％添加することにより、こて先喰われやはんだ槽の鉄喰われを防止する効果がより向上する。
また、Ｃｏの好ましい範囲は、０．００５〜０．１質量％である。
Ａｇを０．０１〜４質量％添加することにより、はんだ合金の融点を下げ、濡れ性を向上する。
また、Ａｇの好ましい範囲は、０．１〜３．０質量％である。
Ｂｉ及びＳｂを０．０１〜１０質量％添加することにより、機械的特性が向上する。
また、Ｂｉ及びＳｂの好ましい範囲は、Ｂｉが０．１〜５．０質量％及びＳｂが０．１〜５．０質量％である。
Ａｌを０．０００５〜０．２質量％添加することにより、はんだ合金の組織を微細化する効果を有する。
更に、上記組成の他、本発明の効果を損なわない範囲に於いて、Ｐ、Ｇｅ、Ｇａ等の酸化防止効果を有する元素をＳｎに変えて添加しても構わない。
【００１４】
本発明の鉛フリーはんだ合金は、はんだ槽に投入してディップはんだ付けの他、やに入りはんだや線状はんだ等に加工して用いることができる。
やに入りはんだに加工して用いる場合、やに入りはんだ用フラックスを用いるが、当該やに入りはんだ用フラックスの成分は、本発明の効果を有する範囲に於いて特に制限はされない。
【００１５】
本発明の鉛フリーはんだ合金を使用したやに入りはんだに用いることができるやに入りはんだ用フラックスの成分としては、本発明の効果を損なわない範囲に於いて、ロジン類、合成樹脂成分、ワックス類、及び活性剤、必要に応じて酸化防止剤や可塑剤等を適宜配合することができる。
具体的には、ロジン類として天然ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、水素添加ロジン、精製ロジンが例示でき、合成樹脂成分としてポリエステル樹脂やフェノキシ樹脂等が例示でき、ワックス類としてポリエチレン系ワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体硬化ヒマシ油誘導体、１２−ヒドロキシステアリン酸の誘導体やカルナバロウ等が例示でき、活性剤として安息香酸、吉草酸、ピコリン酸やサリチル酸等のカルボン酸や、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸、スベリン酸やマレイン酸等のジカルボン酸、ポリアミン類、塩素系活性剤、臭素系有機アミン等が例示できる。
【００１６】
酸化防止としてヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、リン酸系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤やトコフェロールが例示でき、可塑剤として脂肪族ジカルボン酸ジアルキルエステル等が例示できる。
そして、前記成分の配合量は、本発明の効果を損なわない範囲に於いて任意に設定可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、こて先やはんだ槽の鉄喰われ等の溶食を抑制する鉛フリーはんだ合金であり、本発明の鉛フリーはんだ合金を用いることにより、こて先の消耗を抑制してこて先が長期間使用できることに加え、こて先喰われを起因とするはんだ付けの不具合の発生も抑制でき、はんだ接合の信頼性も向上するため、はんだ接合の信頼性や作業性も向上し、電子機器の接合に広く応用が期待できる。