JPS6215319B2

JPS6215319B2 -

Info

Publication number: JPS6215319B2
Application number: JP52066557A
Authority: JP
Inventors: Narutoshi Taguchi; Rikya Kato
Original assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 1977-06-06
Filing date: 1977-06-06
Publication date: 1987-04-07
Also published as: JPS541254A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、Bi20〜35重量％、Sn1〜10重量％、
Sb2〜９重量％、Ag0.1〜1.5重量％、残部Pbより
なるはんだ合金、特に、セラミツクコンデンサー
またはアルミナ基板の銀電極にリード線をはんだ
付けするためのはんだ合金にかかるものである。セラミツクコンデンサーあるいはアルミナ基板
に電極をとる場合、所定箇所に、通常、銀をやき
つけて電極とし、これにリード線をはんだ付けす
るのであるが、このリード線をはんだ付けする
際、そのはんだ付け方法が鏝付けであろうと、浸
漬付けであろうと、はんだ合金中にAgが拡散溶
解してしまう。このようなAgの拡散溶解は、は
んだ付け温度とその時間の因子に左右されるが、
拡散溶解がさらに進行すれば、セラミツクコンデ
ンサー等の地が露出したり、はんだ付け接着強度
が非常に劣化する等の問題が生ずる。このような
現象は通常はんだの主成分として50重量％以上含
まれるSnが非常にAgと親和力が強いためであ
り、このAgの溶解度の大きい現象を一般に「銀
食われ」と称している。従来、この銀食われ防止法としてSn−Pb系は
んだ合金にあらかじめ、２〜４重量％のAgを含
有せしめたいわゆる銀入りはんだと称せられるは
んだ合金が使用されている。このはんだ合金に
は、あらかじめAgが含有されているので溶融し
ているはんだ合金にAgが拡散溶解して行く速度
は遅く、被はんだ付け面からのAgの溶解は少な
くてすむが、それはあくまでもある一定時間以内
のことであつて、それ以上のはんだ付け時間を要
すれば銀の拡散にともなつて銀食われは進行す
る。その進行の傾向ははんだ付け温度が上昇する
ほど著しくなる。 Sn50％−Pbはんだ合金は250℃ではAgは約3.5
％溶解するがこれがわずか50℃高い300℃になる
と、Agの溶解量は約６％に至る。故に、少々の
温度変化に対応できるためには、Sn−Pbはんだ
ではAgを６％近く、あらかじめ含有せしめてお
かなくてはならない。しかし、Agは非常に高価で６％以上も含有せ
しめることははんだのコストを非常に高くするば
かりでなく、溶融温度が上昇する欠点を生ずる。かくして、上記の理由から最近、銀食われの少
ないはんだ合金としてSn40〜60％、Cd5〜8.5
％、Ag0.1〜1.5％、Pb残部から成る合金（特公
昭49−23986号）やSn−Pb−Cd三元合金よりな
るはんだ合金（特公昭49−21028号）が提案され
た。これら合金は銀食われは非常に少ないので、
はんだ合金の特性としては十分満足できるもので
あるが、Cdが含有されているのが難点である。
すなわち、Cdは最近、特定化学物質に制定さ
れ、その有害性のため、その取扱いや規制が強化
されており、Cd入りはんだは使用できなくなる
傾向にある。さらに、Cd入りSn−Pb合金は、そ
れが銀食われを防止するためには、Cd5〜8.5％
が必要であり、はんだ合金の固相線温度を低下さ
せる傾向がある。上記理由から、本発明者らは、
Cdを全く含有せず、しかも安価なPb−Bi系はん
だ合金を発明し（特願昭52−27797号）、既に実用
に供している。したがつて、本発明の目的は従来のようなAg
を３〜６％含む高価な銀入りSn−Pbはんだと銀
食われが同等であつて、かつコストが安価であ
り、Cdを含有しないはんだ合金であつて、しか
も上記Pb−Bi系はんだ合金のはんだ付け性をさ
らに改善したはんだ合金を提供することにある。かかるはんだ合金の具備すべき条件を列挙すれ
ば次の通り。 (1) はんだ合金中へのAgの溶解度が少ないこ
と。 (2) 銀電極に対するはんだ付け性は現在使用され
ている一般的な銀入りはんだ、すなわちSn50
〜60％、Ag2〜４％、残部Pbよりな合金と同程
度であること。 (3) 薄いセラミツク板、ガラス板、アルミナ板等
熱シヨツクに弱いものに対しても損傷を生じさ
せないような作業温度ではんだ付け作業ができ
る程度に融点（液相線温度）が低いこと。液相
線温度は220℃以下が望ましい。 (4) セラミツクコンデンサーやアルミナ基板はそ
の銀電極にリード線をはんだ付けしたのち、塗
料を焼付けるか又は樹脂をモールドするが、こ
の塗料焼付温度又はモールド温度は150〜160℃
であるので、この温度ではんだがとけて、リー
ド線にそつてにじみでないこと。 (5) 有害と考えられているCdを含有しないこ
と。ここに、本発明者らは上記のような条件をいず
れも充分満足させるはんだ合金として、Bi20〜35
重量％、Sn1〜10重量％、Sb2〜９重量％、Ag0.1
〜1.5重量％、Pb残部よりなる合金がよいことを
見い出し、本発明を完成した。 PbとBiを合金することにより銀電極リード付
け用はんだとして適当な溶融温度領域を持つはん
だ合金が得られ、しかもAgの溶解度もかなり低
下することを見い出したことに基づくものであ
る。該Pb−Biはんだ合金に少量のSnを添加する
とはんだ付け性を向上させることができ、さらに
少量のSbを添加すると比較的高価なBiの添加量
を減らすことができ、またさらにAgを少量添加
するとAgの溶解度を一層改善することができ
る。すなわち、本発明はBi20〜35重量％、Sn1ない
し10重量％、高価なBiの添加を少なくすることの
できるSbを２〜９重量％および銀食われを一層
有効に防止するためのAg0.1〜1.5重量％を含有
し、残部Pbよりなる、セラミツクコンデンサー
またはアルミナ基板の銀電極リード付け用はんだ
合金である。本発明のはんだ合金を用いると次のような利点
を生ずる。 (1) 実施例に示す如く、Agの溶解度が現在広く
使用されている多量のAg入りはんだと同等で
ある。 (2) 限定範囲の組成は融点（液相線温度）が220
℃以下であるため低い温度ではんだ付け作業が
できるので、熱によるセラミツクスのわれがな
く、Agのはんだ中への拡散をさらに抑制する
という相乗効果がある。 (3) また本発明において特定する組成は160℃以
上の固相線温度を有するので、はんだ付け後、
150〜160℃に加熱されても、はんだがとけてリ
ード線にそつて流れでてくることはない。 (4) Cdのような有害な特定化学物質を含んでい
ない。 (5) 本発明のはんだ合金中のAg含有量は公知の
銀入りはんだと称せられているはんだに含有さ
れているAg量よりかなり少なくてよく、さら
にSnを従来のものと比較してはるかに少量し
か含有しないので、コスト面で非常に経済的で
ある。一般に銀入りはんだと比較して本発明の
はんだ合金のあるものは、その材料コストは半
分以下であり、また、本発明のはんだ合金の主
要成分であるBiおよびPbはSn、Agのように相
場には左右されることがないので、価格が安定
している。次に本発明の組成限定範囲とその理由を示す。 Bi： BiはPbと合金すると銀電極リード付け用はん
だとして適当な溶融温度が得られるとともに、
Agの溶解度を低下させる。本発明においてBi含
量は20〜35重量％とする。Biは35重量％を越える
と、固相線温度が160℃となるので塗料の焼付け
時にはんだが溶出してしまい、またはんだをもろ
くする傾向が顕著になる。一方、20重量％未満の
Bi含有量では液相線温度を十分下げることができ
ない。したがつて、本発明においてはBi含有量を
20〜35重量％に制限する。 Sn： SnはPb−Biはんだ合金のはんだ付け性をさら
に改善するために添加する。Bi20〜35重量％の範
囲内のとき、Sn含有量が１重量％未満では所望
の効果が得られず、Sn含有量が10重量％を越え
ると、得られるはんだ合金の固相線温度が160℃
以下になるばかりでなく、製造コストの上昇を招
くので、本発明においてはSnを１〜10重量％に
制限する。 Sb： SbはPb−Biはんだ合金において、液相線温度
を下げる効果があるため、比較的高価なBiの添加
を少くすることができる。Bi20〜35重量％の範囲
においてSb含有量が９重量％を越えると液相線
温度が220℃以上となり、望ましくなく、さらに
はんだを硬くもろくする傾向にあり、接着強度の
低下をもたらす。また、Sb含有量が２重量％未
満では上記効果が少なく、したがつて本発明にお
いてSbは２〜９重量％に制限する。 Ag：上記組成のPb−Bi−Sn−Sb系はんだ合金はそ
れのみでもAgの溶解度は少ないが、はんだ中へ
のAgの溶解をほとんどゼロにするため0.1〜1.5重
量％のAgを加える必要がある。Agの含有量が1.5
重量％を越えるとはんだの液相線温度が急激に高
くなり、そのうえコスト高となる。また0.1重量
％未満でははんだ中へのAgの溶解を防ぐ効果が
少ないので本発明においてはAgは0.1〜1.5重量％
に制限する。次に、本発明の実施例および参考例の試験結果
を第１表に示す。

【表】以上、前述の如く、本発明のはんだ合金は公知
銀入りはんだと同じようにはんだ付けが可能であ
り、銀食われは少なく、かつ塗料焼付温度や樹脂
のモールド温度に十分耐えうるはんだ合金であ
る。現在および将来とし、銀および錫は世界的にも
不足気味の高価な金属であり、この銀、錫の添加
量を少量にしたことは材料コスト面で大きく寄与
し、その上はんだ付け作業において銀食われが実
用上、問題にならない程度であるから不良品は皆
無となる。また有害なCdを含有していない。こ
のような優れた効果から、本発明は斯界に寄与す
ることはなはだ大で、工業的に極めて有用であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

１セラミツクコンデンサーまたはアルミナ基板
の銀電極にリード付けするためのはんだ合金であ
つて、Bi20〜35重量％、Sn1〜10重量％、Sb2〜
９重量％、Ag0.1〜1.5重量％、残部Pbよりなる
組成を有することを特徴とするはんだ合金。