(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が１０〜２０μｍの粉末状をなす第１金属成分と第２金属成分とからなり、
第１金属成分は融点が２６１〜６００℃の範囲内のＳｎ−Ｃｕ系合金であり、
第２金属成分はＣｕまたはＣｕ−Ｓｎ合金でなり、
前記第１金属成分に対する第２金属成分の添加量は、質量比で第１金属成分１に対し第２金属成分が０．２〜４．０の範囲内であり、
加熱により第１金属成分中に第２金属成分が拡散して融点が２６１℃〜１１００℃となる
ことを特徴とする高温クリームはんだ用組成物。
【請求項２】
平均粒径が１０〜２０μｍの粉末状をなす第１金属成分と第２金属成分とからなり、
第１金属成分は融点が２６１〜６００℃の範囲内のＳｎ−Ｃｕ−Ｓｂ系合金であり、
第２金属成分はＣｕでなり、
前記第１金属成分に対する第２金属成分の添加量は、質量比で第１金属成分１に対し第２金属成分が０．２〜４．０の範囲内であり、
加熱により第１金属成分中に第２金属成分が拡散して融点が２６１℃〜１１００℃となる
ことを特徴とする高温クリームはんだ用組成物。
【請求項３】
請求項１に記載された高温クリームはんだ用組成物において、
前記第１金属成分のＣｕの含有率は１．５〜６０質量％の範囲内であり、残部はＳｎおよび不可避的不純物からなる
ことを特徴とする高温クリームはんだ用組成物。
【請求項４】
請求項２に記載された高温クリームはんだ用組成物において、
前記第１金属成分のＣｕの含有率は１〜２０質量％、Ｓｂの含有率は１０〜４０質量％の範囲内であり、残部はＳｎおよび不可避的不純物からなる
ことを特徴とする高温クリームはんだ用組成物。
【請求項５】
コアの両端にフランジを有し、フランジに端子を取付け、前記コアに巻かれたコイルの端末を前記フランジ端面において前記端子に高温はんだにより固着するインダクタであって、
前記高温はんだとして請求項１から４までのいずれかの高温クリームはんだ用組成物を用いた
ことを特徴とするインダクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｐｂを含まない高温クリームはんだ用組成物に係り、特にリフロー前に予めはんだ付けされ、リフロー時に溶け出さないような組成を有する高温クリームはんだ用組成物およびその組成物をコイル端末と端子との接続に用いたインダクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板等に搭載される電子部品には、その内部においてはんだが用いられているものがある。例えば図１（Ａ）、（Ｂ）に示すような線状のコイル１を有するインダクタにおいては、予めドラムコア４に巻かれたコイル１の端末と端子２とを、ドラムコア４の端部のフランジ６において高温はんだ３により固着しておき、このインダクタを、低温はんだであるクリームはんだを塗布したプリント基板上に搭載し、これをリフロー炉に通してプリント基板と端子２とを他の部品と共に同時に低温はんだによりはんだ付けすることが行われる。
【０００３】
従来、リフローで使用するはんだとして、一般的には融点が１８３℃程度のＳｎ−３７Ｐｂ（Ｐｂが３７質量％含まれるＳｎとの合金）からなる共晶はんだ（クリームはんだ）を使用し、また、電子部品の内部に使用するはんだとしては、高温はんだとして、固相線と液相線の範囲が２７０〜３０５℃（溶け始めが２７０℃で３０５℃では液状となることを意味する）程度のＳｎ−９０Ｐｂが使用されてきた。
【０００４】
しかしながらＰｂは有毒であることから、環境汚染を防止する意味において、使用を避けることが推奨されている。このような意味において、現在、プリント基板に電子部品を搭載してはんだ付けするため、一般的にはリフロー用として融点が約２２０℃程度のＳｎ−３．５Ａｇ−０．７５Ｃｕからなるはんだが使用され、リフロー炉として２４０〜２６０℃位の温度範囲のものが使用されている。
【０００５】
これに対し、電子部品の内部に使用される高温はんだとしては、Ｓｎ−Ｃｕ系合金を使用し、Ｃｕの含有率を増加させると融点が上がることから、Ｃｕの含有率を上げることが検討されている。例えば、Ｃｕの含有率を１１質量％とした場合、２２７℃位から一部溶融し、３８０℃位では完全に液状になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１のインダクタの場合、ドラムコア４はコイル１が巻かれて筒状のスリーブコア５内に挿入され、ドラムコア４のフランジ６の端面凹部において、端子２とコイル１の端末との継線部分であるはんだ付け部にクリームはんだである高温はんだ３を塗布しておき、このはんだ付け部にレーザを照射して、コイル１の端末の被膜を溶かすと同時にはんだ付けしている。また、この高温はんだ３によるはんだ付け部は、コイル１の端末と端子２とのはんだ付け後に塗布されて硬化される樹脂７により密封される。この樹脂７は端子２やドラムコア４の固定の役目とはんだ付け部の保護の役目を果たす。
【０００７】
このようなインダクタにおいて、前記高温はんだ３として前記Ｓｎ−１１Ｃｕの組成のものを使用したこのインダクタをプリント基板に搭載してはんだ付けするために、２４０〜２６０℃位の温度範囲のリフロー炉に通すと、はんだ３の一部が図１の３ａのように溶け出し、端子２の表面部分に溶出して固化してしまう。このようなはんだ３の溶出は、端子２のコイル１の端末とのはんだ付け部の信頼性を損ない、かつ電子部品の熱の上昇によって再度高温はんだ３が溶融する虞も生じる上、外観も悪くするという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、Ｐｂを含まない高温はんだを使用した電子部品をプリント基板にはんだ付けする場合、リフロー時に電子部品内部のはんだが溶出する虞のない組成の高温クリームはんだ用組成物およびその組成物をコイル端末と端子との接続に用いたインダクタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の高温クリームはんだ用組成物は、平均粒径が１０〜２０μｍの粉末状をなす第１金属成分と第２金属成分とからなり、
第１金属成分は融点が２６１〜６００℃の範囲内のＳｎ−Ｃｕ系合金であり、
第２金属成分はＣｕまたはＣｕ−Ｓｎ合金でなり、
前記第１金属成分に対する第２金属成分の添加量は、質量比で第１金属成分１に対し第２金属成分が０．２〜４．０の範囲内であり、
加熱により第１金属成分中に第２金属成分が拡散して融点が２６１℃〜１１００℃となる
ことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の高温クリームはんだ用組成物は、平均粒径が１０〜２０μｍの粉末状をなす第１金属成分と第２金属成分とからなり、
第１金属成分は融点が２６１〜６００℃の範囲内のＳｎ−Ｃｕ−Ｓｂ系合金であり、
第２金属成分はＣｕでなり、
前記第１金属成分に対する第２金属成分の添加量は、質量比で第１金属成分１に対し第２金属成分が０．２〜４．０の範囲内であり、
加熱により第１金属成分中に第２金属成分が拡散して融点が２６１℃〜１１００℃となる
ことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の高温クリームはんだ用組成物は、請求項１に記載された高温クリームはんだ用組成物において、
前記第１金属成分のＣｕの含有率は１．５〜６０質量％の範囲内であり、残部はＳｎおよび不可避的不純物からなる
ことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の高温クリームはんだ用組成物は、請求項２に記載された高温クリームはんだ用組成物において、
前記第１金属成分のＣｕの含有率は１〜２０質量％、Ｓｂの含有率は１０〜４０質量％の範囲内であり、残部はＳｎおよび不可避的不純物からなる
ことを特徴とする。
【００１３】
請求項５のインダクタは、コアの両端にフランジを有し、フランジに端子を取付け、前記コアに巻かれたコイルの端末を前記フランジ端面において前記端子に高温はんだにより固着するインダクタであって、
前記高温はんだとして請求項１から４までのいずれかの高温クリームはんだ用組成物を用いた
ことを特徴とする。
【００１４】
本発明において、Ｓｎ−Ｃｕ系合金を第１金属成分に用いた場合、Ｃｕの含有率を１．５質量％以上に設定することにより、融点（液状態となる温度）を２６１℃以上とすることができる。第１金属成分は、加熱により流動状態となる部分であり、第２金属成分は融点が高いことにより、第１金属成分が流動性を帯びたときにその流動性を阻む骨材としての作用をなすことにより、リフロー時における溶出を阻むものである。
【００１５】
ただし、第２金属成分としては第１金属成分と相溶性があるものが用いられ、第２金属成分の一部も第１金属成分と溶融するため、この高温はんだを溶融させた際に、第２金属成分が第１金属成分に拡散して一部溶融し、再度リフローにより加熱した状態では融点が前記の範囲に上昇するために、リフロー時における高温はんだの溶出を阻む作用も果たす。
【００１６】
Ｓｎ−Ｃｕ系合金を第１金属成分に用いた場合、Ｃｕの含有率を６０質量％以下とすることにより、融点を６００℃程度以下に抑えることができる。この６００℃は、この合金を粉末として製造する場合、製造可能な上限温度と把握される温度である。また、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｓｂ系合金を第１金属成分に用いる場合、融点を前記範囲内に抑えるには、前述のように、Ｃｕの含有率は１〜２０質量％、Ｓｂの含有率は１０〜４０質量％の範囲内とする。
【００１７】
ここで第１金属成分の融点を２６１℃以上とする理由は、近年におけるリフロー時のＰｂフリーのリフローの温度が最高で２６０℃程度に設定されるためである。
【００１８】
はんだ粉末の粒径は、通常、６３μｍ以下であり、第２金属成分の粒径も６３μｍ以下とすることが好ましい。第２金属成分の平均粒径は１０〜２０μｍであることがさらに好ましい。平均粒径が１０μｍ未満であると、第１金属成分が流動性を持った際にその流動性を阻む作用が低下する。また、２０μｍを超えると、はんだ付け後においてはんだ層に粒子状に残留する第２金属成分の粒径が大きいために、第１金属成分への拡散性が低下することになる。また、両者の拡散性を良好にするには、粒子を球形とすることが好ましい。
【００１９】
また、前記第２金属成分が骨材として流動性を低下させる役目を果たすためには、第１金属成分に対する第２金属成分の添加比は、１：０．２以上であることが好ましく、また、融点を前記温度以下に抑えるには、前記比は１：４．０以下であることが好ましい。
【００２０】
本発明により実現される高温はんだは、前記第１金属成分と第２金属成分の各粉末にロジン、溶剤等を加えて混合することによりクリームはんだとして構成され、はんだごてやレーザ照射等による加熱によって溶融される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明において、使用する第１金属成分のはんだ粉末として例えば表１に示すものが使用できる。
【００２２】
【表１】
0003736797.tif 000002
【００２３】
（実施例１）
第１金属成分として平均粒径が１０〜２０μｍ程度のＳｎ−１１Ｃｕ、第２金属成分として平均粒径が２０μｍ程度のＣｕを用い、第１金属成分に対し第２金属成分を質量比で１：０．４になるように加え、さらにロジン、溶剤を加えて混合することによりクリームはんだとした。このクリームはんだを図１に示した高温はんだ３として用い、レーザ照射によって溶融固化させ、熱硬化併用型ＵＶ樹脂７ではんだ３によるコイル１の端末と端子２とのはんだ付け部を覆い、紫外線照射により樹脂７の表面を硬化させ、その後、１３０℃の加熱炉により樹脂７を内部まで硬化させた。
【００２４】
（実施例２）
第１金属成分として平均粒径が１０〜２０μｍ程度のＳｎ−１１Ｃｕ、第２金属成分として平均粒径が２０μｍ程度のＳｎ−７０Ｃｕを用い、第１金属成分に対し第２金属成分を質量比で１：０．４になるように加え、さらにロジン、溶剤を加えて混合することによりクリームはんだとした。このクリームはんだを前記と同様にレーザ照射によって溶融固化させ、熱硬化併用型ＵＶ樹脂７ではんだ付け部を覆った。
【００２５】
このようにして作成したインダクタをプリント基板にはんだ付けするため、クリームはんだを塗布したプリント基板上に搭載し、２６０℃のリフロー炉に通した。その結果を表２に示す。表２において、サンプル５、１１がそれぞれ前記実施例１、２に相当する。これらの実施例においては、図１に示した溶出はんだ３ａは生じなかった。
【００２６】
また、表２に示すように、第２金属成分を含まない場合（サンプル１３〜１５）や第２金属成分の添加量を種々に変えたものについてサンプルを作成した。その結果、第２金属成分を含まない場合にはリフロー時のはんだの溶出量は大となった。また、第２金属成分の添加量が１０％（第１金属成分１００質量％に対する第２金属成分の質量％）の場合には、リフロー時のはんだの溶出が大であったが、第２金属成分の質量％が２０％質量ないし４００質量％においてはリフロー時の溶出を小さく抑えるかあるいは溶出を無くすることができた。また、第１金属成分がＳｎ−Ｃｕ−Ｓｂの合金の場合にも、リフロー時における溶出量を小さく抑えることができた。
【００２７】
本発明は、リフロー前にはんだ付けするインダクタ以外の種々の電子部品の高温はんだ付け部に使用することができる。
【００２８】
【表２】
0003736797.tif 000003
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、はんだの主母材である合金の使用温度をほとんど上昇させることなく、継線部分等のはんだ付けができ、かつ２４０〜２６０℃のリフロー炉使用の場合においても、高温はんだの再溶融による溶出を阻止することができるから、電子部品における継線部分等の高温はんだ付け部分のはんだ付けにとってきわめて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明によるはんだを適用するインダクタの部分断面側面図、（Ｂ）はその端面図である。
【符号の説明】
１：コイル、２：端子、３：はんだ、３ａ：溶出部、４：ドラムコア、５：スリーブコア、６：フランジ、７：樹脂
【図１】
0003736797.tif 000004