(57)【要約】【課題】塩水等の使用環境においても、耐食性に優れ、高い信頼性を有する、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金及びＡｌ部材のはんだ付け方法、並びに、はんだ継手を提供する。【解決手段】Ｎｉが添加されたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金を用いて、Ａｌ部材のはんだ付けを行うはんだ付け方法において、はんだ付けにて、前記Ａｌ部材及び前記鉛フリーはんだ合金の接合界面に、Ｃｕ‐Ａｌ系又はＡｇ‐Ａｌ系の金属間化合物を形成する。【選択図】図１
2017213602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉが添加されたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金を用いて、Ａｌ部材のはんだ付けを行うはんだ付け方法において、
はんだ付けにて、前記Ａｌ部材及び前記鉛フリーはんだ合金の接合界面に、Ｃｕ‐Ａｌ系又はＡｇ‐Ａｌ系の金属間化合物を形成することを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項２】
前記鉛フリーはんだ合金は、Ｃｕが１〜６重量％、Ａｇが２〜３重量％、Ｎｉが０．０２〜０．１重量％であることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項３】
前記鉛フリーはんだ合金は、Ｃｕが１．５〜６重量％、Ａｇが３重量％であることを特徴とする請求項２に記載のはんだ付け方法。
【請求項４】
前記鉛フリーはんだ合金は、Ｎｉが０．０５重量％であることを特徴とする請求項２に記載のはんだ付け方法。
【請求項５】
前記鉛フリーはんだ合金は、Ａｌを更に含むことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のはんだ付け方法。
【請求項６】
前記鉛フリーはんだ合金は、０．００１〜０．０１重量％のＡｌを含むことを特徴とする請求項５に記載のはんだ付け方法。
【請求項７】
前記Ｃｕ‐Ａｌ系の金属間化合物は、ＡｌＣｕ又はＣｕ11Ａｌ9を含むことを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項８】
前記Ａｇ‐Ａｌ系の金属間化合物は、Ａｇ2Ａｌを含むことを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項９】
Ｎｉが添加されたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金とＡｌ部材とのはんだ継手において、
前記鉛フリーはんだ合金のはんだ付けにて前記Ａｌ部材及び前記鉛フリーはんだ合金の接合界面に形成されたＣｕ‐Ａｌ系又はＣｕ‐Ａｇ系の金属間化合物を有することを特徴とするはんだ継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ部材をはんだ付けするはんだ付け方法及びＡｌ部材のはんだ継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌは、他の金属と比較して、高い熱伝導率を有し、熱応力の発生が少ないために、電子機器等の放熱部材に多く用いられている。また、近年、Ａｌの特性である比重の軽さ又は強度が着目され、モータ等の軽量化に寄与する素材としても検討がなされている。
【０００３】
しかし、上述したように、Ａｌを放熱部材、又は、モータのコイル等に用いる場合、はんだを用いて接合するのが一般的であるが、十分な接合強度及び信頼性が得られないという問題点が存在している。
【０００４】
Ａｌ用はんだとして、特許文献１には  Ｓｎ‐（３〜４０％）Ｚｎ‐（１〜１０％）Ａｇ‐（０．５〜４％）Ｃｕ組成のはんだ合金が、特許文献２にはＳｎ‐（０．５〜７％）Ｍｇ‐（１．５〜２０％）Ｚｎ‐（０．５〜１５％）Ａｇ組成のはんだ合金がそれぞれ開示されている。
【０００５】
また、特許文献３にはＳｎ‐（１０〜１５％）Ｚｎ‐（０．１〜１．５％）Ｃｕ‐（０．０００１〜０．１％）Ａｌ‐（０．０００１〜０．０３％）Ｓｉ‐（０．０００１〜０．０２％）Ｔｉ‐（０．０００１〜０．０１％）Ｂ組成のはんだ合金が、特許文献４にはＳｎ‐（１０％以下) Ａｇ‐（１５％以下）Ａｌ組成のＡｌ部材直接接合用はんだ合金がそれぞれ開示されている。
そして、特許文献５にはＡｌ材同士、又はＡｌ材と異種材との接合に関する接合方法として、Ｃｕ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｔｉの群より選択される金属元素と残部ＳｎからなるＳｎ系ハンダを用いた接合が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５０−５０２５０号公報
【特許文献２】特開昭５０−５６３４７号公報
【特許文献３】特開２００６−１６７８００号公報
【特許文献４】特開２００８−１４２７２９号公報
【特許文献５】特開２０１１−１６７７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、鉛フリーはんだ合金として広く用いられているＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系はんだ合金はＡｌ部材の接合には適さないと知られている。詳しくは、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系はんだ合金を用いて、Ａｌ部材同士の接合を行う場合、又は、Ａｌ部材及び異種金属部材を接合する場合には、Ａｌ部材表面に形成される酸化膜、また、電解腐食（ガルバニック腐食）等の問題が生じることにより十分な接合強度が得られないことが知られている。
【０００８】
更に、斯かるはんだ継手を海水のような塩水等の環境で使用した場合は、前記電解腐食が早く進行し、短時間でＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系はんだ合金がＡｌ部材又は異種金属部材から剥離されてしまう問題があった。
【０００９】
しかしながら、特許文献１〜５においては、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系はんだ合金については開示されておらず、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系はんだ合金を用いるはんだ継手の塩水等の使用環境における耐腐食性及び信頼性の向上については考慮されていない。
【００１０】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、塩水等の使用環境においても、耐食性に優れ、高い信頼性を有する、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金及びＡｌ部材のはんだ付け方法、並びに、はんだ継手の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るはんだ付け方法は、Ｎｉが添加されたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金を用いて、Ａｌ部材のはんだ付けを行うはんだ付け方法において、はんだ付けにて、前記Ａｌ部材及び前記鉛フリーはんだ合金の接合界面に、Ｃｕ‐Ａｌ系又はＡｇ‐Ａｌ系の金属間化合物を形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るはんだ付け方法は、前記鉛フリーはんだ合金は、Ｃｕが１〜６重量％、Ａｇが２〜３重量％、Ｎｉが０．０２〜０．１重量％であることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るはんだ付け方法は、前記鉛フリーはんだ合金は、Ｃｕが１．５〜６重量％、Ａｇが３重量％であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るはんだ付け方法は、前記鉛フリーはんだ合金は、Ｎｉが０．０５重量％であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るはんだ付け方法は、前記鉛フリーはんだ合金は、Ａｌを更に含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るはんだ付け方法は、前記鉛フリーはんだ合金は、０．００１〜０．０１重量％のＡｌを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るはんだ付け方法は、前記Ｃｕ‐Ａｌ系の金属間化合物は、ＡｌＣｕ又はＣｕ11Ａｌ9を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るはんだ付け方法は、前記Ａｇ‐Ａｌ系の金属間化合物は、Ａｇ2Ａｌを含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るはんだ継手は、Ｎｉが添加されたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金とＡｌ部材とのはんだ継手において、前記鉛フリーはんだ合金のはんだ付けにて前記Ａｌ部材及び前記鉛フリーはんだ合金の接合界面に形成されたＣｕ‐Ａｌ系又はＣｕ‐Ａｇ系の金属間化合物を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、Ｎｉが添加されたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金及びＡｌ部材のはんだ付けに係るはんだ継手が、塩水等の使用環境においても、耐食性に優れ、高い信頼性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態における、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を用いたはんだ付け方法を説明するフローチャートである。
【図２】本実施の形態に係るはんだ付け方法によって得られた試料を概略的に説明する説明図である。
【図３】表２の試料Ｎｏ．１０に係る試料（３Ｃｕ‐３Ａｇ）において、Ａｌ板及びＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の接合界面付近を観察した結果である。
【図４】表２の試料Ｎｏ．１３に係る試料（５Ｃｕ‐２Ａｇ）において、Ａｌ板及びＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の接合界面付近を観察した結果である。
【図５】Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金にＡｌを添加した場合と、Ａｌを添加していない場合の断面観察の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態に係るはんだ付け方法及びはんだ継手について、図面に基づいて詳述する。
【００２３】
本実施の形態においては、純アルミニウム（Ａｌ）板に、Ｎｉが添加されたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金のはんだ付けを行った。説明の便宜上、以下においては、Ｎｉが添加されたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金をＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金と省略する。表１は、本実施の形態に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の組成を示す表である。
【００２４】
【表１】
2017213602.tif 000003
【００２５】
表１に示すように、試料Ｎｏ．１〜１５に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金は、Ｃｕを０．７〜６重量％含み、Ａｇを１〜３重量％含んでおり、Ｎｉが０．０５重量％添加され、残部をＳｎにしている。
【００２６】
このような組成のＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を用いてＡｌ板へのはんだ付けを行った。図１は本実施の形態における、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を用いたはんだ付け方法を説明するフローチャートである。
【００２７】
まず、ホットプレート上に短冊状のＡｌ板を載置し、該Ａｌ板の端部に適宜フラックスを塗布する（ステップＳ１０１）。例えば、前記Ａｌ板においてはんだ付けを行うべき箇所に約０．０１ｇのフラックスを滴下する。斯かるフラックスは日本スペリア社製Ｎｏ．１２６１である。
【００２８】
次いで、フラックスの上に、表１の組成を有する箔片のＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を載置させる（ステップＳ１０２）。
【００２９】
前記ホットプレートを例えば約３００℃に昇温させ、該ホットプレートにて前記Ａｌ板及びＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の加熱を開始する（ステップＳ１０３）。この際、フラックスが沸騰するが、フラックスの沸騰が収まるまで、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金をピンセット等で押さえても良い。
【００３０】
Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金が溶融したのか確認を行い（ステップＳ１０４）、溶融が確認されなかった場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、溶融が確認できるまで待機する。一方、溶融が確認できたら（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、３０秒後、前記Ａｌ板及びＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金をホットプレートから取り出し、室温にて冷却させる（ステップＳ１０５）。
【００３１】
以上により、表１の試料Ｎｏ．１〜１５に係る組成を有するＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金が、夫々はんだ付けされたＡｌ板が１５枚準備できる。
【００３２】
続いて、準備された１５枚のＡｌ板に、もう一枚のＡｌ板を夫々重ね、図１にて説明した方法と同様の方法によってはんだ付けを行う。詳しくは、もう一枚のＡｌ板にフラックスを塗布し、２枚のＡｌ板の端部の間に、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金が介在する状態にて、ホットプレートを用いてもう一枚のＡｌ板を約３００℃に加熱する。
【００３３】
このようにして、表１の試料Ｎｏ．１〜１５に係る組成を有するＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を用いて２枚のＡｌ板をはんだ付けした１５個の試料（はんだ継手）が得られた。
【００３４】
図２は本実施の形態に係るはんだ付け方法によって得られた試料を概略的に説明する説明図である。各Ａｌ板２は、幅３ｍｍ、厚み１ｍｍ、長さ２５ｍｍである短冊状を有しており、両Ａｌ板２がその長手方向に連なるように、両Ａｌ板２の端部同士がＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金１によって接合されている。この際、各Ａｌ板２は先端から約６ｍｍの範囲にＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金１が介在している。
【００３５】
このような１５個の試料を用いて腐食試験を行った。
斯かる腐食試験では、３％のＮａＣｌ水溶液に各試料を浸漬させて、室温にて６０日間放置した後に、Ａｌ板の剥離の発生等を目視により評価した。斯かる腐食試験結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
2017213602.tif 000004
【００３７】
表２にて、Ａｌ板の剥離等が観察された場合を「×」と示し、Ａｌ板の剥離等が観察されなかった場合を「○」と示している。
【００３８】
表２から分かるように、試料Ｎｏ．２〜４、９〜１１、１３〜１５に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を用いた試料においては、３％のＮａＣｌ水溶液に６０日間浸漬した場合でも、Ａｌ板の剥離等が確認されていない。すなわち、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金において、Ｃｕを１〜６重量％含み、Ａｇを２〜３重量％含む場合には、３％のＮａＣｌ水溶液に６０日間浸漬した場合でも、Ａｌ板及びＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金との間に剥離等は発生しなかった。
【００３９】
上述したように、剥離等が発生しなかった、試料Ｎｏ．２〜４、９〜１１、１３〜１５に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を用いた試料に対して、最大せん断力を測定した。斯かる最大せん断力の測定は、前記腐食試験後に、当該試料を洗浄及び乾燥し、島津製作所製万能試験機ＡＧ−１０ｋＩＳにて、１ｍｍ／分の引張速度にて行われた。
【００４０】
斯かる最大せん断力の測定結果を表２に示している。表２から分かるように、最大せん断力の測定結果は、測定値が１００Ｎ未満である場合と、１００Ｎ超過の場合とに大きく分かれている。試料Ｎｏ．３、４、１０、１１、１３〜１５に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を用いた試料においては、測定値が１００Ｎを超えており、これは、従来のアルミ接合剤の数値を上回る。
【００４１】
すなわち、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金において、Ｃｕを１．５〜６重量％含み、Ａｇを３重量％含む場合には、３％のＮａＣｌ水溶液に６０日間浸漬した場合でも剥離等は発生せず、かつ、従来のアルミ接合剤の数値を上回る最大せん断力が得られた。
【００４２】
このような結果は、Ａｌ板及びＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の接合部に耐腐食性の優れた合金又は化合物が生成され、これによって腐食が抑制されたことが原因として考えられる。
【００４３】
図３は表２の試料Ｎｏ．１０に係る試料（３Ｃｕ‐３Ａｇ）において、Ａｌ板及びＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の接合界面付近を観察した結果であり、図４は表２の試料Ｎｏ．１３に係る試料（５Ｃｕ‐２Ａｇ）において、Ａｌ板及びＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の接合界面付近を観察した結果である。図３及び図４は、それぞれ図２の破線部Ｕ及び破線部Ｄの断面を示している。また、図３及び図４は、Ｓｎ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎに対する、ＥＤＳ元素マッピング結果である。
【００４４】
図３及び図４から分かるように、何れの場合においても、斯かる接合界面の付近にてＣｕ及びＡｇの濃度が非常に高く、Ｃｕ及びＡｇが接合界面付近に集中していることが見て取れる。
【００４５】
従って、当該接合界面付近にはＣｕ‐Ａｌ系又はＡｇ‐Ａｌ系の金属間化合物が形成されていると判断される。Ｃｕ‐Ａｌ系の金属間化合物としては、例えばＡｌＣｕ又はＣｕ11Ａｌ9が含まれると考えられる。また、Ａｇ‐Ａｌ系の金属間化合物としては、Ａｇ2Ａｌが含まれると考えられる。
【００４６】
このように、当該接合界面付近にＣｕ‐Ａｌ系又はＡｇ‐Ａｌ系の金属間化合物が形成されることにより、ガルバニック腐食を抑制でき、接合強度が高まっていると判断される。
【００４７】
以上のことから、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を用いてＡｌ板のはんだ付けを行う場合において、耐食性に優れ、強度が高い高信頼性のはんだ継手を得るためには、上述したように、前記Ａｌ板及びＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の界面に、Ｃｕ‐Ａｌ系又はＡｇ‐Ａｌ系の金属間化合物を形成させるはんだ付け方法を用いることが効果的である。
【００４８】
なお、この際、Ｃｕを１〜６重量％含み、Ａｇを２〜３重量％含むことが良い。また、Ｃｕを１．５〜６重量％含み、Ａｇを３重量％含むことがより望ましい。
【００４９】
以上においては、Ａｌ部材の一例としてＡｌ板を用いて説明したが、これに限るものでなく、その形状を問わず、純粋なＡｌ又は所定範囲の不純物を含むＡｌにも適用可能であることは言うまでもない。
【００５０】
（実施の形態２）
本実施の形態においては、実施の形態１に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金にＡｌを更に添加した。
【００５１】
図５はＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金にＡｌを添加した場合と、Ａｌを添加していない場合の断面観察の結果を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）はＣｕは５重量％、Ａｇは３重量％、Ｎｉは０．０５重量％、残部がＳｎであるＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の場合を示している。また、図５（ｃ）、（ｄ）は、図５（ａ）、（ｂ）に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金にＡｌを０．０１重量％添加した場合を示している。以下においては、説明の便宜上、図５（ａ）、（ｂ）に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を、Ａｌ無添加Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金という。また、図５（ｃ）、（ｄ）に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を、Ａｌ添加Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金という。
【００５２】
更に、図５（ａ）、（ｃ）は、はんだ付け直後における、前記Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の断面観察の結果であり、図５（ｂ）、（ｄ）は、１５０℃で１００時間エージング処理した後における、前記Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の断面観察の結果である。
【００５３】
図５（ａ）、（ｃ）を比較してみると、Ａｌ無添加Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金における金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5の粒子（（ａ））の大きさは、Ａｌ添加Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金のＣｕ6Ｓｎ5の粒子（（ｃ））の大きさより大きい。
【００５４】
また、図５（ｂ）、（ｄ）を比較してみると、Ａｌ無添加Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金においては（（ｂ））、エージング処理後、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5の粒子の大きさが成長している。これに対し、Ａｌ添加Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金においては（（ｄ））、エージング処理前後のＣｕ6Ｓｎ5の粒子の大きさに変化は見当たらない。
【００５５】
以上のことから、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金では、Ａｌによって、Ｃｕ6Ｓｎ5等の金属間化合物の生成において、粒子の大きさが抑制されたと判断される（図５（ａ）、（ｃ）参照）。また、Ａｌによって、エージング処理における、Ｃｕ6Ｓｎ5等の金属間化合物の粒子の成長が抑制されたと判断される（図５（ａ）、（ｃ）参照）。
【００５６】
このように、Ａｌ無添加Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金に比べて、Ａｌ添加Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金においてはＣｕ6Ｓｎ5等の金属間化合物の粒子の大きさが小さく抑制され、斯かるはんだ継手の機械的特性（例えば、接合強度）の改善及び維持が可能である。
【００５７】
本実施の形態においては、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金に、０．０１重量％のＡｌを添加した場合を例として説明したが、これに限るものでない。Ａｌの添加量は、０．００１〜０．０１重量％であれば良い。
【００５８】
（実施の形態３）
以上の記載においては、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金にてＮｉが０．０５重量％である場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではない。表３は、実施の形態に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の組成を示す表である。
【００５９】
【表３】
2017213602.tif 000005
【００６０】
表３に示すように、試料Ｎｏ．１６〜３１に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金は、Ｃｕを１〜６重量％含み、Ａｇを２〜３重量％含み、Ｎｉを０．０２〜０．１重量％含んでおり、残部をＳｎにしている。
【００６１】
試料Ｎｏ．１６〜３１に係る組成のＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金を用いてＡｌ板へのはんだ付けを行った。すなわち、図１にて説明した方法と同様の方法によってはんだ付けを行い、図２に示すような腐食試験用の試料（はんだ継手）を作成した。腐食試験用の試料の作成方法及び形状（寸法）については、既に説明しており、ここでは詳しい説明を省略する。
【００６２】
このように作成された腐食試験用の試料を用いて腐食試験を行った。斯かる腐食試験では、３％のＮａＣｌ水溶液に各試料を浸漬させて、室温にて６０日間放置した後に、Ａｌ板の剥離の発生等を目視により評価した。斯かる腐食試験結果を表４に示す。なお、説明の便器上、各腐食試験用の試料に対しては、その試料に用いられたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金の表３における組成と同じ試料番号を付している。また、Ａｌ板の剥離等が観察された場合を「×」と示し、Ａｌ板の剥離等が観察されなかった場合を「○」と示す。
【００６３】
【表４】
2017213602.tif 000006
【００６４】
表４から分かるように、試料Ｎｏ．１６〜３１に係る全ての腐食試験用の試料において、３％のＮａＣｌ水溶液に６０日間浸漬した場合でも、Ａｌ板の剥離等が確認されていない。すなわち、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金において、Ｃｕを１〜６重量％含み、Ａｇを２〜３重量％含み、Ｎｉを０．０２〜０．１重量％含む場合には、３％のＮａＣｌ水溶液に６０日間浸漬した場合でも、Ａｌ板及びＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金との間に剥離等は発生していない。
【００６５】
以上のような結果から、実施の形態に係るＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金において、Ｃｕを１〜６重量％含み、Ａｇを２〜３重量％含む場合には、Ｎｉを０．０５重量％含むときだけでなく、Ｎｉが０．０２〜０．１重量％の範囲である場合においても、優れた耐食性を有することが分かる。（この際、残部をＳｎである。）
【符号の説明】
【００６６】
１  Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金
２  Ａｌ板
【図１】
2017213602.tif 000007
【図２】
2017213602.tif 000008
【図３】
2017213602.tif 000009
【図４】
2017213602.tif 000010
【図５】
2017213602.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月23日(2017.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明に係るはんだ継手は、Ｎｉが添加されたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金とＡｌ部材とのはんだ継手において、前記鉛フリーはんだ合金のはんだ付けにて前記Ａｌ部材及び前記鉛フリーはんだ合金の接合界面に形成されたＣｕ‐Ａｌ系又はＡｇ‐Ａｌ系の金属間化合物を有することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
以上のことから、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｎｉ系はんだ合金では、Ａｌによって、Ｃｕ6Ｓｎ5等の金属間化合物の生成において、粒子の大きさが抑制されたと判断される（図５（ａ）、（ｃ）参照）。また、Ａｌによって、エージング処理における、Ｃｕ6Ｓｎ5等の金属間化合物の粒子の成長が抑制されたと判断される（図５（ｃ）、（ｄ）参照）。
【手続補正３】
【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】
Ｎｉが添加されたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金を用いて、Ａｌ部材のはんだ付けを行うはんだ付け方法において、
はんだ付けにて、前記Ａｌ部材及び前記鉛フリーはんだ合金の接合界面に、Ｃｕ‐Ａｌ系又はＡｇ‐Ａｌ系の金属間化合物を形成することを特徴とするはんだ付け方法。
【請求項２】
前記鉛フリーはんだ合金は、Ｃｕが１〜６重量％、Ａｇが２〜３重量％、Ｎｉが０．０２〜０．１重量％であることを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項３】
前記鉛フリーはんだ合金は、Ｃｕが１．５〜６重量％、Ａｇが３重量％であることを特徴とする請求項２に記載のはんだ付け方法。
【請求項４】
前記鉛フリーはんだ合金は、Ｎｉが０．０５重量％であることを特徴とする請求項２に記載のはんだ付け方法。
【請求項５】
前記鉛フリーはんだ合金は、Ａｌを更に含むことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のはんだ付け方法。
【請求項６】
前記鉛フリーはんだ合金は、０．００１〜０．０１重量％のＡｌを含むことを特徴とする請求項５に記載のはんだ付け方法。
【請求項７】
前記Ｃｕ‐Ａｌ系の金属間化合物は、ＡｌＣｕ又はＣｕ11Ａｌ9を含むことを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項８】
前記Ａｇ‐Ａｌ系の金属間化合物は、Ａｇ2Ａｌを含むことを特徴とする請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項９】
Ｎｉが添加されたＳｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金とＡｌ部材とのはんだ継手において、
前記鉛フリーはんだ合金のはんだ付けにて前記Ａｌ部材及び前記鉛フリーはんだ合金の接合界面に形成されたＣｕ‐Ａｌ系又はＡｇ‐Ａｌ系の金属間化合物を有することを特徴とするはんだ継手。