(57)【要約】【課題】  高温高湿バイアス環境下で使用されても、錫亜鉛系ハンダから水素が放出されないようにする。【解決手段】  基板１と、基板１にハンダ付けされたチップコンデンサ１０とを具備する。チップコンデンサ１０をハンダ付けするハンダ材２０は、錫に対して亜鉛、ならびに水素を吸蔵する金属又は合金を添加したものである。水素を吸蔵する金属は、例えばＰｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＦｅから構成される群から選ばれた少なくとも一つの金属である。これにより、内部電極１２がＮｉなど水素を吸蔵する金属から形成されたチップコンデンサ１０が高温高湿バイアス環境下で使用されても、チップコンデンサ１２の絶縁性は低下しにくくなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
錫を主成分とし、
Ｚｎを０．５重量％以上１０重量％以下含有し、
Ｐｄ又はＰｔを０重量％超４重量％以下含有するハンダ材。
【請求項２】
Ｚｎを０．５重量％以上１０重量％以下含有し、
Ｐｄ又はＰｔを０重量％超４重量％以下含有し、
残部が錫からなるハンダ材。
【請求項３】
更に他の添加成分を含有する請求項１又は２に記載のハンダ材。
【請求項４】
錫亜鉛系ハンダ材にＰｄ又はＰｔを添加したハンダ材。
【請求項５】
Ｐｄ又はＰｔを０重量％超４重量％以下含有する請求項４に記載のハンダ材。
【請求項６】
前記ハンダ材はチップコンデンサを基板にハンダ付けするものである請求項１〜５のいずれか一項に記載のハンダ材。
【請求項７】
チップコンデンサを基板にハンダ付けするハンダ材であって、
錫を主成分とし、Ｚｎならびに水素を吸蔵する金属又は合金が添加されたハンダ材。
【請求項８】
基板と、
該基板にハンダ付けされたチップコンデンサと
を具備し、
前記チップコンデンサをハンダ付けするハンダ材は、
錫を主成分とし、Ｚｎならびに水素を吸蔵する金属又は合金が添加された回路基板。
【請求項９】
前記チップコンデンサは内部電極が水素を吸蔵する金属からなる請求項８に記載の回路基板。
【請求項１０】
前記内部電極を構成する金属はＮｉを主成分とする請求項９に記載の回路基板。
【請求項１１】
前記水素を吸蔵する金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＦｅから構成される群から選ばれた少なくとも一つの金属である請求項８〜１０のいずれか一項に記載の回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハンダ材及び回路基板に関する。特に本発明は、高温高湿バイアス環境下で使用されても外部に水素が放出されにくいハンダ材及び回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板に素子を搭載する際には、一般にハンダ付けが用いられている。以前は、融点が低いことから錫に鉛を添加した錫鉛系ハンダ材が用いられていた。これに対し近年、環境汚染を防ぐために鉛を用いないハンダ材の開発が進められている。鉛を用いないハンダ材としては、錫に亜鉛を添加した錫亜鉛系ハンダ材がある。錫亜鉛系ハンダ材は融点が錫鉛系ハンダ材に近いため、錫鉛系ハンダ材の代わりとして有望視されている。錫亜鉛系ハンダには、融点を下げることを目的としてＢｉやＩｎが３重量％以下の割合で添加される場合がある。また使用前の状態での保存性を上げ、かつ使用後の特性が経時変化することを抑制するために、ＢｅやＭｇ等を添加する場合がある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１５４７８号公報（第１０段落乃至第３０段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
錫亜鉛系ハンダ材を用いて素子を回路基板にハンダ付けした場合、この回路基板を高温高湿バイアス環境下で使用すると錫亜鉛系ハンダ材の内部で電池反応が生じ、水素ラジカル（Ｈ＋）が発生することがある。式（１）に電池反応の一例を示す。
Ｚｎ＋２Ｈ２Ｏ→Ｚｎ（ＯＨ２）＋２Ｈ＋・・・（１）
【０００４】
ところで回路基板に搭載される素子の中にはチップコンデンサがある。図２（Ａ）に示すようにチップコンデンサは絶縁体であるセラミック１０２の中に複数の内部電極１０１を平行に配置したものであり、これら内部電極１０１間に電圧が加えられた場合に電荷を蓄積する。錫亜鉛系ハンダ材を用いてチップコンデンサを回路基板にハンダ付けし、高温高湿バイアス環境下で使用すると、錫亜鉛系ハンダ材の中で電池反応により発生した水素ラジカルがチップコンデンサ内部に侵入する。
【０００５】
チップコンデンサの内部電極には一般にＮｉが用いられている。Ｎｉは水素を吸蔵して膨張する性質を持っているため、水素ラジカルがチップコンデンサの内部に進入するとこの水素ラジカルは内部電極において電子が受け渡されることにより水素分子となる。この水素分子は内部電極に吸蔵され、内部電極を膨張させる。すると内部電極とセラミックの界面に応力が発生するため、図２（Ｂ）に示すように界面が層間剥離して隙間１０３が発生し、かつセラミック１０２にクラック１０２ａが入る可能性がある。この場合、空気中の水分が、毛細管現象により隙間１０３を経由してクラック１０２ａまで浸透し、チップコンデンサの絶縁性を低下させることがある。
従って、高温高湿バイアス環境下で使用されても外部に水素を放出することがない、錫亜鉛系ハンダ材の開発が望まれている。
【０００６】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、高温高湿バイアス環境下で使用されても外部に水素が放出されにくい錫亜鉛系ハンダ及び回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るハンダ材は、
錫を主成分とし、
Ｚｎを０．５重量％以上１０重量％以下含有し、
Ｐｄ又はＰｔを０重量％超４重量％以下含有する。
【０００８】
このハンダ材によれば、電気化学反応によりハンダ材の中で水素ラジカルが発生しても、この水素ラジカルはハンダ材に添加されているＰｄ又はＰｔに吸蔵される。このためハンダ材が高温高湿バイアス環境下で使用されてもハンダ材の外部に水素は放出されにくい。
【０００９】
本発明に係る他のハンダ材は、
Ｚｎを０．５重量％以上１０重量％以下含有し、
Ｐｄ又はＰｔを０重量％超４重量％以下含有し、
残部が錫からなる。
【００１０】
上記したハンダ材において、更に他の添加成分を含有していてもよい。他の添加成分は、例えばハンダ材の融点を下げるためのＢｉやＩｎであるが、これら以外であってもよい。
【００１１】
本発明に係る他のハンダ材は、錫亜鉛系ハンダ材にＰｄ又はＰｔを添加したものである。このハンダ材において、Ｐｄ又はＰｔを０重量％超４重量％以下含有するのが好ましい。
【００１２】
上記したハンダ材はチップコンデンサを基板にハンダ付けするのに好適である。
【００１３】
本発明に係る他のハンダ材は、
チップコンデンサを基板にハンダ付けするハンダ材であって、
錫を主成分とし、Ｚｎならびに水素を吸蔵する金属又は合金が添加されたものである。
【００１４】
本発明に係る回路基板は、
基板と、
該基板にハンダ付けされたチップコンデンサと
を具備し、
前記チップコンデンサをハンダ付けするハンダ材は、
錫を主成分とし、Ｚｎならびに水素を吸蔵する金属又は合金が添加されたものである。
【００１５】
この回路基板によれば、電気化学反応によりハンダ材の中で水素ラジカルが発生しても、この水素ラジカルはハンダ材に添加されている金属又は合金に吸蔵され、チップコンデンサの内部に侵入しない。このため回路基板を高温高湿バイアス環境下で使用しても、チップコンデンサは水素ラジカルによる変質を起こしにくい。従ってチップコンデンサを使用した回路基板は経時劣化しにくくなる。
【００１６】
チップコンデンサの内部電極が水素を吸蔵する金属、例えばＮｉからなる場合、本発明は特に効果を発揮する。また水素を吸蔵する金属又は合金は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ及びＦｅから構成される群から選ばれた少なくとも一つの金属である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本実施形態にかる回路基板の断面拡大図である。基板１は複数種類の素子を搭載しているが、これらの素子にはチップコンデンサ１０が含まれる。チップコンデンサ１０は略直方体であり、２つの端面それぞれに外部電極１１が取り付けられている。外部電極１１それぞれには複数の板状の内部電極１２がチップコンデンサ１０本体の上面と平行に接続されているが、一方の外部電極１１に接続している内部電極１２（例えば＋電極）と他方の外部電極１１に接続している内部電極１２（例えば−電極）は、上下に互い違いに位置している。内部電極１２はＮｉを主成分とする金属により形成されている。そしてこれら内部電極１２の間は、絶縁体であるセラミック１３により埋められている。
【００１８】
外部電極１１それぞれはハンダ材２０により基板１のランド１ａに固定かつ接続されている。ランド１ａはＣｕ箔の上にＣｕをメッキし、その上にＮｉをメッキし、更に表面にＡｕを積層した構成であるか、又はＣｕ箔の上にＣｕのみをメッキした構成である。ハンダ材２０は錫に亜鉛を添加した錫亜鉛系ハンダ材であるが、水素を吸蔵する性質を持つ金属又は合金が更に添加されている。このようにハンダ材２０は、錫を主成分としているが、亜鉛ならびに水素を吸蔵する性質を持つ金属又は合金を除いた残部が錫であってもよいし、錫のほかに更に他の添加成分（例えばＢｉやＩｎなどハンダ材２０の融点を下げる金属）を含有することにより他の特性の改善が行われていてもよい。水素を吸蔵する性質を持つ金属としては、例えばＰｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｆｅからなる群から選ばれた一つ又は複数が用いられ、水素を吸蔵する性質を持つ合金としては、例えばＬａ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｆｅ、Ｍｇ−Ｎｉ、又はＦｅ０．９−Ｎｉ０．１−Ｔｉが用いられる。これらの金属又は合金の添加量は、ハンダ材２０全体に対して０重量％超４重量％以下であるのが好ましい。また亜鉛の添加量はハンダ材２０全体に対して０．５重量％以上１０重量％以下であるが、好ましくは７重量％以上９重量％以下である。
【００１９】
この回路基板を高温高湿バイアス環境下で用いた場合、電池反応によりハンダ材２０の内部で水素ラジカルが発生しても、この水素ラジカルはハンダ材２０に添加された、水素を吸蔵する性質を持つ金属又は合金に吸蔵される。このためチップコンデンサ１０の内部に進入する水素の量は少なくなり、内部電極１２の膨張量は少なくなる。従って回路基板を高温多湿バイアス環境下で使用し続けてもチップコンデンサ１０の絶縁性は低下しにくい。
【００２０】
以上のように本実施形態によれば、基板１にチップコンデンサ１０をハンダ付けするための錫亜鉛系のハンダ材２０に水素を吸蔵する金属又は合金を添加したため、高温多湿バイアス環境下で回路基板を使用しても、チップコンデンサ１０の内部には水素が侵入しにくい。従ってチップコンデンサ１０の絶縁性は低下しにくく、このチップコンデンサ１０を使用した回路基板も経時劣化しにくい。
【００２１】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態にかる回路基板の断面拡大図。
【図２】（Ａ）は水素ラジカルがチップコンデンサに浸透することを示す模式図、（Ｂ）はチップコンデンサの内部電極が水素を吸蔵して膨張した状態を示す模式図。
【符号の説明】
【００２３】
１…基板、１ａ…ランド、１０…チップコンデンサ、１１…外部電極、１２,１０１…内部電極、１３,１０２…セラミック、２０…ハンダ材、１０２ａ…クラック、１０３…隙間
【図１】
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【図２】
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