(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
総重量に対する０．２〜１０重量％に相当する金属Ｎａ自体を用いて、線状の芯を構成し、残部はＳｎから成り、前記Ｓｎ合金で前記芯の周囲を覆い、前記芯と周囲の前記Ｓｎ合金とは合金を形成しないで線状に形成されることを特徴とする金属Ｎａ芯入り半田線。
【請求項２】
Ｉｎ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇの１種類以上の合計が０．００１〜５０重量％を有する請求項１記載の金属Ｎａ芯入り半田線。
【請求項３】
前記金属Ｎａから成る前記芯は、単数本、あるいは、複数本から成る請求項１または２記載の金属Ｎａ芯入り半田線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全くフラックスを用いず、あるいは、その使用量を微量にして半田付けをすることが可能な金属Ｎａ芯入り半田線に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半田付けを行う場合には、予め、フラックスを被半田付け面に塗布しておくとか、あるいは、フラックスが内部に芯として挿入された、いわゆる「脂入り半田線」を用いて半田接合を行っている。
このとき、無機質のフラックスとしては、塩化亜鉛、有機質のフラックスとしては、ロジンを主成分とし、これに適当な活性剤を添加したもの等が多く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらのフラックスを必要とする理由は、フラックスが被半田付け面上の酸化物を還元除去するためであり、この結果、清浄化された被半田付け面上に直ちに溶融した半田合金が流れ、半田付け作業としての被接合金属間における原子間接合が可能となる。
フラックスを用いると、当然の結果として、フラックス残滓を生じ、このフラックス残滓を除去するために被半田付け面の洗浄を余儀なくされている。
この洗浄には、フロン液が用いられていたため、環境上問題となっていた。
また、洗浄しなくても良いようにフラックスの化学的組成を調整することは可能であり、既に市販されているが、特に、自動車用実装品の半田付け部分においては振動によって、半田付け部に残存しているフラックス残滓が実装品本体から剥離して、計器上の障害となるという問題が起きている。
というのは、フラックスを用いない半田付けは、半田付け技術の上において、その実現が困難であるとされているからである。
そこで、本発明は、全くフラックスを用いず、あるいは、その使用量を極めて微量にして半田付けをすることが可能な金属Ｎａ芯入り半田線を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、総重量に対する０．２〜１０重量％に相当する金属Ｎａ自体を用いて、線状の芯を構成し、残部はＳｎから成り、前記Ｓｎ合金で前記芯の周囲を覆い、前記芯と周囲の前記Ｓｎ合金とは合金を形成しないで線状に形成されることを特徴とする金属Ｎａ芯入り半田線である。
【０００５】
Ｎａを芯材とし、その周囲をＳｎまたはＳｎベース合金で囲む所謂「脂入り半田線」の構造を有する本発明によれば、２５０℃の温度に加熱された半田ごてを接触させることで、その初期にＮａが溶融し、次に、そこに溶融したＳｎまたはＳｎ合金がカバーすることになる。
この半田付け機構は、従来の「脂入り半田線」の機構と全く同一である。 と言うのも、従来の「脂入り半田線」では、初め１００℃程度でロジンが先行して流出し、被半田付け面を清浄にした直後に溶融したＳｎ−Ｐｂ半田合金がカバーするからである。
この結果、全くフラックスを用いず、あるいは、その使用量が極めて微量であっても半田付けをすることが可能となる。
しかし、従来の半田付け用フラックスを使用する場合と比較して、接合部における接触面における間隙部が多くなる恐れもあるので、何らかの手段を用いて、接合部の真上から押圧力を加えることが効果的である。
さらに、半田付けに際し、Ｎａが溶融して、金属表面の洗浄化を計り、次に、半田合金が溶融して、被半田付け面上を流れる。
このとき、比較的低温度で溶融する半田合金としては、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｎａの３元系共晶合金、あるいは、溶融温度１１７℃のＳｎ−Ｉｎ共晶合金等を用いることによって、１５０℃以下という低温度での半田付けが可能となる。
【０００６】
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【参考例１】
Ｎａを０．２重量％、残部がＳｎから成るＳｎ−Ｎａ半田合金を製造し、これを線状あるいは板状に形成する。
被半田材としてのＣｕ板上に、上記Ｓｎ−Ｎａ半田合金の一塊を置き、その近傍にＣｕリード線を置き、窒素雰囲気炉に挿入した。
温度を２４０℃に上げ、２分間保持した。 冷却後にはリード線はＣｕ板上に固着し、ペンチで引張っても剥離しなかった。
【実施例１】
Ｓｎから成る中空のパイプ材を製造し、その一端を溶融したＮａ中に浸漬し、前記パイプ材の他端よりポンプで吸引すると、溶融したＮａがＳｎの芯として、パイプ材の中空部を充填し、金属Ｎａ芯入り半田線が製造された。
窒素雰囲気中で、従来の脂入り半田線と全く同様に半田付け作業を行った結果、フラックス無しで半田付けを完了することが出来た。
作業に当たり、金属Ｎａ芯入り半田線をペンチで切断したところ、切断部で発火した。
これは金属から成る金属Ｎａ芯の空気中での燃焼によるもので、作業は窒素等の不活性雰囲気中で行う必要がある。
反面、活性化の激しい分だけ、接合効果を高めることができる証明となった。 ここで、金属Ｎａ芯を２本構成した場合にも同様の効果があった。
【参考例２】
Ｎａが０．２重量％、Ｉｎが１０重量％、残部がＳｎから成るＳｎ−Ｉｎ−Ｎａ３元系半田合金を用いて、窒素雰囲気中で半田付け作業を行った。
このときには、被半田付け材として、Ｃｕを用いた。 この作業前にＣｕ板上をロジン系フラックスを含有した布で拭いた。 このようにすると、全くフラックス無しで半田付けを行うよりも若干、良好な半田付け面が広がった。
このときの半田付け温度は、従来のＳｎ６０重量％、Ｐｂ４０重量％から成る半田合金の半田付け温度よりも低い２００℃以下でも可能であった。
【参考例３】
半田合金としては、線状または薄箔として使用される場合も多いので、その塑性加工が問題となる。
このための解決法として、Ｎａが０．３重量％、Ｓｂが０．３重量％、残部がＳｎから成るＳｎ−Ｎａ−Ｓｂ３元系半田合金を作製した。
Ｓｂ添加は、Ｎａ含有半田合金の塑性加工性を高めるという効果が有るうえ、半田付けの接合強度を高め、かつ、半田付け性も良好で、半田合金として極めて有望であった。
これにより直径２０ｍｍのインゴットから直径０．８ｍｍの半田線を制作できた。 この直径０．８ｍｍの半田線を用いて、水素雰囲気中で半田こてにより、半田付け作業を行い、１００℃にて放置して冷却した。
この結果、従来のＳｎ６０重量％、Ｐｂ４０重量％から成る半田合金の強度に十分匹敵する半田付け部の引張り強さを得た。
【参考例４】
Ｎａが２重量％、Ｃｕが０．５重量％、Ａｇが１重量％、Ｂｉが１重量％、Ｓｂが１重量％、Ｚｎが０．５重量％、残部がＳｎから成る半田合金を用い、半田付け温度２７０℃、真空雰囲気中で、接合部に１ｃｍ平方当り１ｋｇ押圧力を加え、Ｃｕ基板とＣｕリード線を半田付けし、１５０℃で放置冷却した。
この結果、従来のＳｎ６０重量％、Ｐｂ４０重量％から成る半田合金と比較して差異はなかった。
このときの接合部には残査は、肉眼で見る限り無かった。
【０００８】
【発明の効果】
本発明は、酸化性雰囲気中の使用を可能な限り避けることを前提として、以下の効果を奏する。
（１）従来使用されているフラックスを使用しないか、あるいは、使用したとしても微量の使用量となる。
（２）フラックスを用いないので、フラックス残査の発生を防止できる。
仮に残留したとしても、１２０℃以下の空気中での加熱によって揮散させることが出来る。
（３）原則として、Ｓｎ−Ｐｂ共晶半田合金のように添加金属としてのＰｂを必要としない。
このため、半田合金のＰｂフリー化が可能となる。
（４）Ｎａを含有させることにより、従来のＳｎ−Ｐｂ半田合金よりはるかに低温度で半田付けが可能となる。
例えば、Ｓｎ−Ｎａ−Ｉｎ系半田合金では、１５０℃での半田付けが可能となる。
（５）半田付け部分に化学的にＮａが残留しないので、半田付け強度は高くなる。
特に、Ｓｂが添加されるとこの傾向は顕著となる。
（６）従来のロジンフラックス使用の場合よりも、全くフラックスを使用しないか、あるいは、たとえ使用したとしても、例えば、半田付け面上をフラックスで湿らせた布で拭く等して、微量の使用量のため、接合部以外に溶融した半田合金が広がらない。
このため、リードのピッチ間隔の狭い場合には有利である。
（７）溶融半田の広がり量の調整が、フラックス使用の場合と比較して容易であるので、ピッチ間隔の小さい接合には、優れた作業性を発揮する。