(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎ、Ｂｉ及びＣｕの３成分からなり、前記３成分が、下記の割合で配合された、Ｃｕ系母材接合用のはんだ組成物。
Ｓｎ：５．０〜９０．０重量％
Ｂｉ：５．０〜９２．０重量％
Ｃｕ：０．１重量％以上で、かつ、下記の式(1)及び(2)の要件を満たす範囲
Ｃｕ添加量（重量％）≦（０．０６×Ｓｎ量）−０．０２  ……(1)
Ｃｕ添加量（重量％）≧（０．０６×Ｓｎ量）−３．４    ……(2)
【請求項２】
Ｓｎ、Ｂｉ及びＣｕが、下記の割合で配合された、請求項１記載のＣｕ系母材接合用のはんだ組成物。
Ｓｎ：１４．８〜４２．０重量％
Ｂｉ：５７．０〜８５．０重量％
Ｃｕ：０．１重量％以上で、かつ、前記式(1)及び(2)の要件を満たす範囲
【請求項３】
Ｓｎ、Ｂｉ、Ｃｕ及びＡｇの４成分からなり、前記４成分が下記の割合で配合された、Ｃｕ系母材接合用のはんだ組成物。
Ｓｎ：１４．８〜４２．０重量％
Ｂｉ：５７．０〜８５．０重量％
Ｃｕ：０．１重量％以上で、かつ、下記の式(1)及び(2)の要件を満たす範囲
Ｃｕ添加量（重量％）≦（０．０６×Ｓｎ量）−０．０２  ……(1)
Ｃｕ添加量（重量％）≧（０．０６×Ｓｎ量）−３．４    ……(2)
Ａｇ：  ０〜０．５重量％
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、電子機器や電子部品用のはんだ組成物に関するものであり、特に、エナメル被覆銅線の被覆剥離とはんだ付けの両方を同時に行う場合に用いるのに適したはんだ組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コイル部品などの製造工程においては、巻線コイルのエナメル線被覆剥離とはんだ付けの両方を同時に実施することが行われており、そのような場合、Ｐｂ含有率の高いＳｎ−Ｐｂ系はんだを、４００℃以上の高温で使用することが一般的に行われてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＳｎ−Ｐｂ系はんだは、毒性を有するＰｂを含んでいるため、その使用が制限されつつある。
【０００４】
そのため、近年は、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだに代わる、いわゆるＰｂフリーはんだ（無鉛はんだ）が市場に流通しつつあるが、そのほとんどがＳｎを主成分とするものであり、巻線コイルのエナメル線被覆剥離とはんだ付けの両方を同時に行うと、Ｃｕ線がはんだに溶解する、いわゆるＣｕ線喰われの現象が発生するという問題点がある。
【０００５】
本願発明は、上記問題点を解決するものであり、はんだ付性と、Ｃｕ線喰われ性（耐Ｃｕ線喰われ性）に関し、従来のＳｎ−Ｐｂ系はんだと少なくとも同等の特性を有する、Ｃｕ系母材接合用の無鉛はんだを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明のＣｕ系母材接合用のはんだ組成物は、
Ｓｎ、Ｂｉ及びＣｕの３成分からなり、前記３成分が下記の割合で配合されていることを特徴としている。
Ｓｎ：５．０〜９０．０重量％
Ｂｉ：５．０〜９２．０重量％
Ｃｕ：０．１重量％以上で、かつ、下記の式(1)及び(2)の要件を満たす範囲
Ｃｕ添加量（重量％）≦（０．０６×Ｓｎ量）−０．０２  ……(1)
Ｃｕ添加量（重量％）≧（０．０６×Ｓｎ量）−３．４    ……(2)
【０００７】
ＳｎとＢｉを主成分とし、これにさらにＣｕを、上記の割合で配合することにより、Ｐｂを含まず、安全性に優れており、かつ、はんだ付性と、Ｃｕ線喰われ性に関し、従来のＳｎ−Ｐｂ系はんだと同等の特性を有する、Ｃｕ系母材接合用のはんだを得ることが可能になる。
【０００８】
なお、Ｓｎの配合割合を５．０〜９０．０重量％の範囲としたのは、Ｓｎの配合割合が５．０重量％未満になるとはんだ付性が低下し、９０重量％を超えるとＣｕ線喰われが発生しやすくなることによる。
【０００９】
また、Ｂｉの配合割合を５．０〜９２．０重量％の範囲としたのは、Ｂｉの配合割合が５．０重量％未満になると、必然的にＳｎの配合割合が増えてＣｕ線喰われが発生しやすくなり、逆に、Ｂｉの配合割合が９２重量％を超えると、必然的にＳｎの配合割合が減少してはんだ付性が低下することによる。
【００１０】
また、Ｃｕを、０．１重量％以上で、上記の式(1)及び(2)の要件を満たす範囲としたのは以下の理由による。すなわち、Ｃｕの添加割合が０．１重量％未満になると、Ｃｕ線喰われを抑制する効果が不十分になり、また、上記の式(1)の要件を満たさない場合には、はんだ融点が４００℃を超え、事実上使用することができなくなり、さらに、上記の式(2)の要件を満たさない場合には、Ｃｕ線喰われを抑制することができなくなることによる。
【００１１】
なお、Ｓｎの配合割合と関連して、式(1)及び式(2)により規定される、本願発明のＣｕ系母材接合用のはんだ組成物中のＣｕの配合割合を図１に示す。図１の、点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれた領域が請求項１のはんだ組成物におけるＣｕの配合割合である。
【００１２】
また、請求項２のＣｕ系母材接合用のはんだ組成物は、請求項１記載のＣｕ系母材接合用のはんだ組成物において、Ｓｎ、Ｂｉ及びＣｕが、下記の割合で配合されていることを特徴としている。
Ｓｎ：１４．８〜４２．０重量％
Ｂｉ：５７．０〜８５．０重量％
Ｃｕ：０．１重量％以上であって、かつ、前記請求項１の式(1)及び(2)の要件を満たす範囲
【００１３】
Ｓｎ、Ｂｉ、及びＣｕを、請求項１よりもさらに限定された上記の割合で配合することにより、Ｐｂを含まず、安全性に優れており、かつ、はんだ付性と耐Ｃｕ線喰われ性に関し、優れた特性を有するＣｕ系母材接合用のはんだ組成物を確実に得ることが可能になる。
【００１４】
また、請求項３のＣｕ系母材接合用のはんだ組成物は、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｃｕ及びＡｇの４成分からなり、前記４成分が下記の割合で配合されていることを特徴としている。
Ｓｎ：１４．８〜４２．０重量％
Ｂｉ：５７．０〜８５．０重量％
Ｃｕ：０．１重量％以上で、かつ、下記の式(1)及び(2)の要件を満たす範囲
Ｃｕ添加量（重量％）≦（０．０６×Ｓｎ量）−０．０２  ……(1)
Ｃｕ添加量（重量％）≧（０．０６×Ｓｎ量）−３．４    ……(2)
Ａｇ：  ０〜０．５重量％
【００１５】
上記（請求項２）のＣｕ系母材接合用のはんだ組成物に、さらに、Ａｇを０．５重量％の以下の割合で配合することにより、Ｐｂを含まず、安全性に優れており、かつ、はんだ付性と、Ｃｕ線喰われ性に関し、さらに優れた特性を有する、Ｃｕ系母材接合用のはんだ組成物を得ることが可能になる。
【００１６】
なお、Ａｇは、はんだ付性やはんだの機械的な強度の向上に寄与する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００１８】
なお、この実施形態においては、表１に示すような組成のはんだ組成物を作製した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１の、試料番号２，４，５，７，８，１０は、本願発明の範囲内のはんだ組成物（実施例）である。
また、＊を付した試料番号１，３，６，９、及び試料番号１１，１２，１３，１４は、本願発明の範囲外の比較例であって、そのうち、試料番号１，３，６，９は、構成成分が本願発明のはんだ組成物と同じで、配合割合が本願発明の範囲外のものであり、また、試料番号１１，１２，１３，１４は、構成成分のうち、Ｂｉ、又はＣｕを含まないものである。なお、試料番号１１は、Ｐｂを含む従来のＰｂ−Ｓｎ系はんだである。
【００２１】
そして、これらの各試料（はんだ組成物）を用いて、エナメル線をはんだ付けし、Ｃｕ線喰われ性とはんだ付き性を調べた。
なお、Ｃｕ線喰われ性については、直径０．０８mmのエナメル被覆Ｃｕ線を、４００℃のはんだ浴に浸漬したときに、Ｃｕ線が消失するまでに経過した時間（Ｃｕ線喰われ時間）を測定し、評価した
なお、Ｃｕ線喰われ時間が長くなるほど、Ｃｕ線喰われの抑制効果が高いと評価される。
【００２２】
また、はんだ付性については、４００℃における清浄Ｃｕ板に対するはんだ濡れ性をメニスコグラフ法におけるゼロクロスタイムで評価した。
ゼロクロスタイムが短いほどはんだ濡れ性が良好と評価される。
なお、はんだ付けには、ＲＭＡタイプのフラックスを使用した。
【００２３】
Ｃｕ線喰われ性及びはんだ付性についての測定（評価）結果を、表１に併せて示す。
表１に示すように、式(1)の条件を満たしていない試料番号１と６については、融点が４００℃以上で、通常のはんだ付け温度では、はんだが溶融せず、測定が不可能であった。
【００２４】
また、式(2)の条件を満たしていない試料番号３については、Ｃｕ線喰われ時間が１０秒以下となり、Ｃｕ線喰われ性（すなわち、Ｃｕ線喰われの抑制効果）に関し、満足な結果が得られなかった。
【００２５】
また、試料番号９については、Ｓｎの配合割合が本願発明の範囲より小さく、Ｂｉの配合割合が本願発明の範囲を超えているため、Ｃｕ線喰われ性（すなわち、Ｃｕ線喰われの抑制効果）については満足な結果が得られたが、ゼロクロスタイムが１秒以上と長く、十分なはんだ濡れ性を得ることができなかった。
【００２６】
これに対して、Ｓｎ、Ｂｉが本願発明の範囲内にあり、かつ式(1)及び(2)の条件を満たす、試料番号２，４，５，７，８については、Ｃｕ線喰われ性、はんだ付性とも、従来から使用されているＳｎ−Ｐｂ系はんだと同等の性能が得られた。
【００２７】
また、本願発明の範囲にあるＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系のはんだ組成物にＡｇを添加した試料番号１０についても、Ｃｕ線喰われ性やはんだ付性が損なわれることはなく、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだと同等の性能が得られた。
【００２８】
また、表１には示していないが、本願発明の範囲にあるＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系のはんだ組成物に、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｐの１種以上を添加した場合にも、Ｃｕ線喰われ性やはんだ付性が損なわれることはなく、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだと同等の性能が得られることが確認されている。
【００２９】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）のＣｕ系母材接合用のはんだ組成物は、ＳｎとＢｉを主成分とし、これにさらにＣｕを、所定の割合で配合することにより、Ｐｂを含まず、安全性に優れており、かつ、はんだ付性やＣｕ線喰われ性に関し、従来のＳｎ−Ｐｂ系はんだと同等の特性を有する、Ｃｕ系母材接合用のはんだを得ることができる。
【００３１】
また、請求項２のＣｕ系母材接合用のはんだ組成物のように、Ｓｎ、Ｂｉ、及びＣｕを、請求項１よりもさらに限定された割合で配合することにより、はんだ付性と耐Ｃｕ線喰われ性に関し、優れた特性を有する、Ｃｕ系母材接合用のはんだ組成物を確実に得ることが可能になり、本願発明をさらに実効あらしめることができる。
【００３２】
また、請求項３のＣｕ系母材接合用のはんだ組成物のように、本願発明（請求項２）のはんだ組成物に、さらに、Ａｇを０．５重量％の以下の割合で配合することにより、機械的な強度の向上、はんだの融点の制御、はんだの酸化被膜の抑制などを図ることが可能になり、さらに特性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明のはんだ組成物中の、Ｓｎの配合割合に対するＣｕの配合割合の関係を示す図である。
【図１】
0003829475.tif 000003