低融点無鉛ハンダ及びその製造方法
【課題】ビスマスと錫とを主成分とする粘り性に優れ安価であり、ビスマスと錫とが均一的に分布するな低融点無鉛ハンダ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】低融点無鉛ハンダは、第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とからなり、前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなり、前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、 前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にあることを特徴とする。
【解決手段】低融点無鉛ハンダは、第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とからなり、前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなり、前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、 前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にあることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は低融点無鉛ハンダ及びその製造方法に係り、特に、ビスマスと錫を主成分とする低融点無鉛ハンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来低融点無鉛ハンダとしてはビスマスと錫とで構成することが主流的に行われている。
【０００３】
ビスマスと錫 ビスマスと錫との間の成分関係については、５７Ｗｔ％のビスマスと残り４３Ｗｔ％の錫とで完全共晶的な合金を構成する。
【０００４】
従来のビスマスと錫を主成分とする低融点無鉛ハンダとしては、この完全共晶的な合金構成を利用あるいは考慮し、５８Ｗｔ％のビスマスと４２Ｗｔ％の錫とで構成されているものが知られている。
【０００５】
また、粘り性を得るために、これに銀をさらに加えた３元素合金として構成された低融点無鉛ハンダが知られている。
【０００６】
これらの低融点無鉛ハンダの融点は１３５℃である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１５０１８１号公報
【特許文献２】特開２００６−１５９２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のビスマスと錫との完全共晶的な共晶ハンダは、硬度が高すぎ粘り性が小さく、もろくクラックを生じ易いという特性を有する。このため、より高い粘り性を求められる場合には、使用できないという問題があった。
【０００９】
これに対して、より高い粘り性を有するようにするために、ビスマスと錫との共晶ハンダに添加物として例えば１Ｗｔ％程度の銀を加えることも可能である。
【００１０】
しかしながら、添加物としての銀材は高価であるため、低融点無鉛ハンダが高価になるという問題があった。
【００１１】
また、本願発明の発明者の知見によれば、添加物としての銀を使用するか否かを問わず、ビスマスと錫とを主成分とする低融点無鉛ハンダは、鋳型で形成した金属合金ブロック体として供給しようとする場合において、次ぎのような問題があった。
【００１２】
すなわち、ビスマスと錫とからなる低融点無鉛ハンダの溶融体を鋳型に入れ冷却して金属合金ブロック体の形成中において、金属合金ブロック体中の深さ位置に応じてビスマスと錫の成分分布が異なるという問題があった。
【００１３】
本願発明の発明者の知見によれば、これは次の理由によると考えられる。
錫の融点は２７１℃であり、ビスマスの融点は２３１．９℃であり、錫の融点がビスマスの融点よりもかなり高い。このため、ビスマスと錫との先に固体化し凝固した部位の表面から高融点の錫成分が突き破り未凝固の錫成分が吹き出すという現象が生じると思われる。この現象のために、金属合金ブロック体中にビスマスと錫とが均一的に分布せず、金属合金ブロック体中の場所によって成分が異なるという問題が生じるを考えられる。
【００１４】
低融点無鉛ハンダの金属合金ブロック体を購入しそれらを再溶解して使用するハンダの使用者にとっては、金属合金ブロック体中の場所によって成分が異なるということは、再溶解して使用するために大きな問題ではないかもしれないが、金属合金ブロック体の一部ずつ使用する者や金属合金ブロック体自体を供給する者にとっては無視できない問題である。
【００１５】
そこで、本願発明の目的は、上記従来技術の問題を解消し、ビスマスと錫とを主成分とする粘り性に優れ安価であり、ビスマスと錫とが均一的に分布する低融点無鉛ハンダ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本願発明に係る低融点無鉛ハンダは、第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とからなり、
前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなり、
前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、
前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、
前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にある
ことを特徴とする。
【００１７】
また、前記第３所定Ｗｔ％が０．７Ｗｔ％であることを特徴とする。
【００１８】
また、前記第１所定Ｗｔ％が５５Ｗｔ％であり、前記第２所定Ｗｔ％が４５Ｗｔ％であることを特徴とする。
【００１９】
また、銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における０Ｗｔ％であることを特徴とする。
【００２０】
また、銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における１Ｗｔ％から３Ｗｔ％であることを特徴とする。
【００２１】
また、５７Ｗｔ％のビスマスと残りが錫からなるビスマスと錫との共晶合金に比べて、前記１Ｗｔ％から３Ｗｔ％の範囲でより少なくビスマスを含むことを特徴とする。
【００２２】
また、鋳型に入れられ冷却されて形成された金属合金ブロック体を形成することを特徴とする。
【００２３】
また、本願発明に係る低融点無鉛ハンダの製造方法は、ビスマスと錫と銅を含む低融点無鉛ハンダの製造方法であって、
第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とを用意し、
ここで、
前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなり、
前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、
前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、
前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にあり、
次に、ビスマスと前記金属群との混合体を形成し、
前記混合体を所定温度で溶融して溶融体を形成し、
前記溶融体を鋳型に入れて冷却する
ことを特徴とする。
【００２４】
また、前記金属群は、溶融した銅を溶融した錫に加え冷却凝固して形成した錫と銅を含む錫銅合金体であり、前記混合体は、前記錫銅合金体とビスマスを混合したものであることを特徴とする。
【００２５】
また、前記溶融体を鋳型に入れて前記鋳型中の前記溶融体の全体が流水に浸るように冷却することを特徴とする。
【００２６】
本願発明では、従来のビスマスと錫の共晶ハンダに銀を加えて粘りを出す方法に代えて、銀の代わりに銅を加えることを可能にすることによって粘りのある低融点無鉛ハンダを可能にするものである。融点はビスマスと錫との共晶構成の場合と同様で１３５℃である。
【００２７】
ビスマスと錫とは共晶を構成し易いという性質を利用し、ビスマスと錫の完全共晶の場合よりも錫を過剰にするとともに銅を加え、ハンダ合金中に錫と銅を残留させ錫および銅の粘り性を活用し、低融点無鉛ハンダの合金に粘りを出すことを可能にする。
【００２８】
ビスマスには凝固時に体積膨張するという特性がある。このため、ビスマスと錫とからなる低融点無鉛ハンダの溶融体を鋳型に入れ冷却して金属合金ブロック体の形成する際に従来のように大気により自然冷却するだけでは、凝固時にビスマスが体積膨張してしまい、大気により先に表面部位のみが冷却され共晶となっていない融点の高い残留錫が凝固表面を突き破り小豆状に噴出し凝固してしまうという問題が生じる。本願発明は、大気による自然冷却ではなく流水を使用し急速強制冷却することにより、残留錫が凝固表面を突き破り小豆状に噴出するという問題をも解決するものである。
【発明の効果】
【００２９】
本願発明の構成によれば、低融点無鉛ハンダは、第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とからなり、５７Ｗｔ％のビスマスと残りが錫からなるビスマスと錫との共晶合金に比べてビスマスの成分量を５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にありより少なくし錫を過剰に入れるとともに適当量の銅を含ませるので、粘り性に優れ安価であり、ビスマスと錫とが均一的に分布する低融点無鉛ハンダ及びその製造方法を提供することができる。
【００３０】
また、溶融した銅を溶融した錫に加え冷却凝固して形成した錫と銅を含む錫銅合金体を予め作成し、この錫銅合金体は錫より低い融点を有し、これにより錫の融点を実質的に下げることができる。そして、ビスマスと錫とからなる低融点無鉛ハンダの溶融体を鋳型に入れ冷却して金属合金ブロック体の形成する場合において、ビスマスと錫銅合金体の融点を近くできるため、金属合金ブロック体の形成中において吹き出しを回避することができ、金属合金ブロック体中の場所によって成分を均一的にすることができる。
【００３１】
また、溶融した銅を溶融した錫に加え冷却凝固して形成した錫と銅を含む錫銅合金体を予め作成し、この錫銅合金体とビスマスとを混合し溶融することによって、錫銅合金体を再溶解することによって金属合金ブロック体中の場所によって成分を均一的にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】５７Ｗｔ％のビスマスと残りの錫との共晶合金を示す相関係を示す図。
【図２】第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群（銅はこの中の第３所定Ｗｔ％）とを溶融釜で溶融することを示す図。
【図３】溶融した低融点無鉛ハンダを鋳型に鋳込み、流水で強制冷却することを示す図。
【図４】鋳型に鋳込まれた溶融体の全体が流水に浸されていることを示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、図１，図２及び図３を参照して、本願発明の実施形態について説明する。
ビスマスと錫の合金において、図１に示すように、５７Ｗｔ％のビスマスと残り、すなわち４３Ｗｔ％との錫によって、融点が１３９℃でビスマスと錫との共晶合金が形成されることが知られている。
【００３４】
本実施形態に係る低融点無鉛ハンダは、第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群との合金として形成されている。
【００３５】
前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％に対する０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなる。
【００３６】
ここで、「前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅」とは、低融点無鉛ハンダの全体構成において、「第２所定Ｗｔ％」×「第３所定Ｗｔ％」の銅を含有していることを示す。
【００３７】
また、「前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀」とは、低融点無鉛ハンダの全体構成において、「第２所定Ｗｔ％」×「０Ｗｔ％から３Ｗｔ％」の銀を含有していることを示す。
【００３８】
また、「０Ｗｔ％から３Ｗｔ％」における「０Ｗｔ％の銀」とは、低融点無鉛ハンダの全体構成において、銀が含有されないことを示す。本願発明においては、高価な銀を加えなくとも、銀を加えた従来の低融点無鉛ハンダと同等以上の粘り性を得ることができる。また、さらにより高い粘り性を求める場合においては、前記第２所定Ｗｔ％の１Ｗｔ％から３Ｗｔ％の銀を加えればより。
【００３９】
ここで、前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、好適には、５５Ｗｔ％であるのであり、低融点無鉛ハンダの全体構成においてビスマスの占める割合は５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にある。
【００４０】
前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、好適には、４５Ｗｔ％である。低融点無鉛ハンダの全体構成において前記金属群の占める割合は４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にある。
【００４１】
前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にあり、好適には、０．７Ｗｔ％であり、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合は、４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％＝０．２６４Ｗｔ％と４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％＝０．３６８Ｗｔ％の間にあり、好適には、４５Ｗｔ％×０．７Ｗｔ％＝０．３１５Ｗｔ％である。
【００４２】
低融点無鉛ハンダの全体構成において銀の占める割合は、４４Ｗｔ％×０Ｗｔ％＝０Ｗｔ％と４６Ｗｔ％×３Ｗｔ％＝１．３８Ｗｔ％の間にあり、好適には、０Ｗｔ％すなわち銀を含まないか、または４４Ｗｔ％×１Ｗｔ％＝０．４４Ｗｔ％と４６Ｗｔ％×３Ｗｔ％＝１．３８Ｗｔ％の間にある。
【００４３】
低融点無鉛ハンダの全体構成において、銅の割合は前記第２所定Ｗｔ％の前記第３所定Ｗｔ％（０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間）であるから小さいＷｔ％であり、錫の占める割合は概略的には４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にある。
【００４４】
ビスマスの占める割合は５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、錫の占める割合は４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、このことは、本実施形態においては、ビスマスと錫の共晶合金に比べて、ビスマスの成分割合が、より少なく、具体的には、１Ｗｔ％から３Ｗｔ％の範囲でより少ないことを示す。
【００４５】
上述のような低融点無鉛ハンダの全体構成において、錫の占める割合が概略的に４４Ｗｔ％より少なくなりビスマスの占める割合が５６Ｗｔ％より多くなると、ビスマスと錫との完全共晶に近くなり、十分な粘り性を得ることができなくなり、使用した場合にクラックが生じやすくなる。
【００４６】
また、錫の占める割合は概略的に４６Ｗｔ％より多くなりビスマスの占める割合が５４Ｗｔ％より少なくなると、ビスマスに対して錫が多くなりすぎてビスマスと錫との完全共晶性よりずれすぎ、適正に強固な合金構成を得ることができなくなくなる。
【００４７】
本実施形態に係る低融点無鉛ハンダのおいて、銅を含む意義は大きい。低融点無鉛ハンダが銅を含むことによって、粘り性を大きくすることができ、使用した場合にクラックの発生を防止できる。
【００４８】
例えば、ビスマスの占める割合が５５Ｗｔ％において、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合が０．２６４Ｗｔ％（４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％）より少なくなると、銅が少なすぎて十分な粘り性を得ることができなくなることが実験的に確認されている。
【００４９】
また、ビスマスの占める割合が５５Ｗｔ％において、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合が０．３１５Ｗｔ％（４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％）より多くなると、低融点無鉛ハンダがもろくなり十分な粘り性を得ることができなくなるとともに、銅の多くなりすぎ低融点無鉛ハンダの濡れ性が悪くなることが実験的に確認されている。
【００５０】
上述のように、低融点無鉛ハンダが十分な粘り性があり良好な濡れ性を有するためには、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合が０．２６４Ｗｔ％（４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％）と０．３１５Ｗｔ％（４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％）との間の範囲にある必要がある。
【００５１】
また、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合が０．２６４Ｗｔ％（４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％）と０．３１５Ｗｔ％（４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％）との間の範囲にあることによって粘り性を大きくする理由については、合金構造的には必ずしも説明がついていないが、その可能な理由の一つとして、本願発明の発明者は、次のように考えている。
【００５２】
すなわち、前述したように、錫の融点は２７１℃であり、ビスマスの融点は２３１．９℃であり、錫の融点がビスマスの融点よりもかなり高いため、先に固体化したビスマスと錫との凝固した部位の表面から錫成分が突き破り未凝固の錫成分が吹き出すという現象が生じると思われる。この現象のために、金属合金ブロック体の全体にビスマスと錫とが均一的に分布せず、金属合金ブロック体中の場所によって成分が異なるという問題が生じるを考えられる。
【００５３】
これに対して、主成分として銅と錫を含む合金において、銅の占める割合が第３所定Ｗｔ％（０．６Ｗｔ％〜０．８Ｗｔ％）の範囲においては、その合金の融点は２２０℃になり、実質的に錫の融点を２２０℃に下げることができる。
【００５４】
そして、錫の実質的な融点を２２０℃に下げ、錫をビスマスの融点である２３１．９℃に近い温度でビスマスと溶融することを可能にし、この結果、錫とビスマスとを対等的に溶融し冷却凝固することを可能にし、冷却時に融点の高い残留錫が金属合金ブロック体の表面領域から噴き出すことを防止することができるのである。この結果、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合が０．２６４Ｗｔ％（４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％）と０．３１５Ｗｔ％（４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％）との間の範囲にあることによって粘り性を大きくすることができるというものである。
【００５５】
なお、予め銅と錫を含む合金として形成せずに、ビスマスとともに上記のＷｔ％の銅と錫とを溶解する場合においても、銅の占める割合が０．２６４Ｗｔ％（４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％）と０．３１５Ｗｔ％（４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％）との間の範囲にある場合には、程度の差があっても吹き出しを低減できる可能性があると思われる。しかしながら、予め銅と錫を含む合金として形成して、実質的に錫の融点を２２０℃に下げる２段階鋳造法の方が吹き出しを防止する上ではより確実であると思われる。
【００５６】
次に、低融点無鉛ハンダの製造方法について説明する。
図２に示すように、５５Ｗｔ％のビスマス１と、４５Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群２とを用意する。
【００５７】
金属群２は、溶融した銅を溶融した錫に加え冷却凝固して錫と銅を含む錫銅合金インゴットとして予め形成されたものである。錫銅合金インゴットとしての金属群２は、溶融釜で溶融した錫を撹拌しながら０．７Ｗｔ％の溶融した銅を加え、温度を４００℃〜４５０℃で１０分以上撹拌し、鉄鋳型に鋳込み冷却して作成されたものである。
【００５８】
次に、ビスマス１と錫銅合金インゴットとしての金属群２とを溶融釜３へ入れ混合し、バーナー４で熱し、温度３００℃〜４００℃で１０分以上撹拌し、溶融し溶融体５を形成する。
【００５９】
上述のように、予め形成された錫銅合金インゴットとしての金属群２をビスマス１に加えて溶融し溶融体５を得るのであり、溶融体５は、いわゆる２段階鋳造法で形成する。
【００６０】
次に、溶融体５を鉄鋳型６に入れる。鉄鋳型６は、約１cmの肉厚で形成され、外寸法として例えば約１２cm幅、約３０cm長さ、約１５cm深さで形成されており、ほぼ直方体の形状を有する。鉄鋳型６には、外寸法で底から約９cmの深さで溶融体５が入れられている。
【００６１】
次に、複数の鉄鋳型６を水槽７の両側に掛け渡す。鉄鋳型６は鉄材からなり熱伝導性に優れている。水槽７中には流水８が流れている。流水８の流れ方向は鉄鋳型６の長さ方向に直交する方向にある。
【００６２】
鉄鋳型６は外寸法で底から約１２cmに及ぶ範囲で水槽７中につかっている。鉄鋳型６には外寸法で底から約９cmの深さで溶融体５が入れられているのであるから、溶融体５の全体が鉄鋳型６を介して流水８中につかっていることになる。図４に、鉄鋳型６に鋳込まれた溶融体５の深さ方向の全体が流水８に浸されていることを示す。この結果、鉄鋳型６中の溶融体５は高さ位置に依らずその全体が均一的にかつ同時的に冷却される。また、常に新たな流水８が鉄鋳型６中の溶融体５から熱を奪うことができ、効率的に冷却することができる。流水８を水槽７中に十分速く流すことにより、鉄鋳型６中の溶融体５は空気等による自然冷却ではなく、大量の流水８によって強制急速冷却される。流水８は図示しない井戸からくみ上げられ、水温は例えば約１８℃に一定に保たれている。
【００６３】
次に、鉄鋳型６中の溶融体５は十分に冷却した後に鉄鋳型６から取り出され、低融点無鉛ハンダとしての最終産物としての金属合金ブロック体が得られる。
【００６４】
上述の本実施の形態によれば、上述のようにビスマス１と金属群２の成分比を選ぶとともに、４５Ｗｔ％（この４５Ｗｔ％の０．７Ｗｔ％が銅）の錫と銅を含む金属群２を錫銅合金インゴットとして予め形成し、この金属群２とビスマス１とを加熱し溶融体５を２段階鋳造法で形成したので、錫の実質的な融点を２７１℃から２２０℃へ下げてビスマスの融点である２３１．９℃に近づけることができ、この結果、錫の吹き出しを防止することができ、均一的に成分が分布した最終産物としての金属合金ブロック体を得ることができる。
【００６５】
また、鉄鋳型６中の溶融体５を空気等による自然冷却ではなく、鉄鋳型６中の溶融体５を全体を流水８に浸し大量の流水８によって強制冷却するようにしたので、鉄鋳型６中の高さ方向の位置に依存することなく、大気により先に表面部位のみが冷却され共晶となっていない融点の高い残留錫が凝固表面を突き破り小豆状に噴出し凝固してしまうという問題を解消することができ、錫の吹き出しを防止することができ、均一的に成分が分布した最終産物としての金属合金ブロック体を得ることができる。
【００６６】
ここで、低融点無鉛ハンダの金属合金ブロック体を購入しそれらを再溶解して使用するハンダの使用者にとっては、金属合金ブロック体中の場所によって成分が異なるということは、再溶解して使用するために大きな問題ではない場合もあるが、金属合金ブロック体の一部ずつ使用する者や金属合金ブロック体自体を供給する者にとっては不良品を提供するという無視できない問題であるのであり、本実施形態によれば、この問題を解消することができるのである。
【符号の説明】
【００６７】
１ ビスマス
２ 金属群
３ 溶融釜
４ バーナー
５ 溶融体
６ 鉄鋳型
７ 水槽
８ 流水
【技術分野】
【０００１】
本願発明は低融点無鉛ハンダ及びその製造方法に係り、特に、ビスマスと錫を主成分とする低融点無鉛ハンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来低融点無鉛ハンダとしてはビスマスと錫とで構成することが主流的に行われている。
【０００３】
ビスマスと錫 ビスマスと錫との間の成分関係については、５７Ｗｔ％のビスマスと残り４３Ｗｔ％の錫とで完全共晶的な合金を構成する。
【０００４】
従来のビスマスと錫を主成分とする低融点無鉛ハンダとしては、この完全共晶的な合金構成を利用あるいは考慮し、５８Ｗｔ％のビスマスと４２Ｗｔ％の錫とで構成されているものが知られている。
【０００５】
また、粘り性を得るために、これに銀をさらに加えた３元素合金として構成された低融点無鉛ハンダが知られている。
【０００６】
これらの低融点無鉛ハンダの融点は１３５℃である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１５０１８１号公報
【特許文献２】特開２００６−１５９２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のビスマスと錫との完全共晶的な共晶ハンダは、硬度が高すぎ粘り性が小さく、もろくクラックを生じ易いという特性を有する。このため、より高い粘り性を求められる場合には、使用できないという問題があった。
【０００９】
これに対して、より高い粘り性を有するようにするために、ビスマスと錫との共晶ハンダに添加物として例えば１Ｗｔ％程度の銀を加えることも可能である。
【００１０】
しかしながら、添加物としての銀材は高価であるため、低融点無鉛ハンダが高価になるという問題があった。
【００１１】
また、本願発明の発明者の知見によれば、添加物としての銀を使用するか否かを問わず、ビスマスと錫とを主成分とする低融点無鉛ハンダは、鋳型で形成した金属合金ブロック体として供給しようとする場合において、次ぎのような問題があった。
【００１２】
すなわち、ビスマスと錫とからなる低融点無鉛ハンダの溶融体を鋳型に入れ冷却して金属合金ブロック体の形成中において、金属合金ブロック体中の深さ位置に応じてビスマスと錫の成分分布が異なるという問題があった。
【００１３】
本願発明の発明者の知見によれば、これは次の理由によると考えられる。
錫の融点は２７１℃であり、ビスマスの融点は２３１．９℃であり、錫の融点がビスマスの融点よりもかなり高い。このため、ビスマスと錫との先に固体化し凝固した部位の表面から高融点の錫成分が突き破り未凝固の錫成分が吹き出すという現象が生じると思われる。この現象のために、金属合金ブロック体中にビスマスと錫とが均一的に分布せず、金属合金ブロック体中の場所によって成分が異なるという問題が生じるを考えられる。
【００１４】
低融点無鉛ハンダの金属合金ブロック体を購入しそれらを再溶解して使用するハンダの使用者にとっては、金属合金ブロック体中の場所によって成分が異なるということは、再溶解して使用するために大きな問題ではないかもしれないが、金属合金ブロック体の一部ずつ使用する者や金属合金ブロック体自体を供給する者にとっては無視できない問題である。
【００１５】
そこで、本願発明の目的は、上記従来技術の問題を解消し、ビスマスと錫とを主成分とする粘り性に優れ安価であり、ビスマスと錫とが均一的に分布する低融点無鉛ハンダ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本願発明に係る低融点無鉛ハンダは、第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とからなり、
前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなり、
前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、
前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、
前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にある
ことを特徴とする。
【００１７】
また、前記第３所定Ｗｔ％が０．７Ｗｔ％であることを特徴とする。
【００１８】
また、前記第１所定Ｗｔ％が５５Ｗｔ％であり、前記第２所定Ｗｔ％が４５Ｗｔ％であることを特徴とする。
【００１９】
また、銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における０Ｗｔ％であることを特徴とする。
【００２０】
また、銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における１Ｗｔ％から３Ｗｔ％であることを特徴とする。
【００２１】
また、５７Ｗｔ％のビスマスと残りが錫からなるビスマスと錫との共晶合金に比べて、前記１Ｗｔ％から３Ｗｔ％の範囲でより少なくビスマスを含むことを特徴とする。
【００２２】
また、鋳型に入れられ冷却されて形成された金属合金ブロック体を形成することを特徴とする。
【００２３】
また、本願発明に係る低融点無鉛ハンダの製造方法は、ビスマスと錫と銅を含む低融点無鉛ハンダの製造方法であって、
第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とを用意し、
ここで、
前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなり、
前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、
前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、
前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にあり、
次に、ビスマスと前記金属群との混合体を形成し、
前記混合体を所定温度で溶融して溶融体を形成し、
前記溶融体を鋳型に入れて冷却する
ことを特徴とする。
【００２４】
また、前記金属群は、溶融した銅を溶融した錫に加え冷却凝固して形成した錫と銅を含む錫銅合金体であり、前記混合体は、前記錫銅合金体とビスマスを混合したものであることを特徴とする。
【００２５】
また、前記溶融体を鋳型に入れて前記鋳型中の前記溶融体の全体が流水に浸るように冷却することを特徴とする。
【００２６】
本願発明では、従来のビスマスと錫の共晶ハンダに銀を加えて粘りを出す方法に代えて、銀の代わりに銅を加えることを可能にすることによって粘りのある低融点無鉛ハンダを可能にするものである。融点はビスマスと錫との共晶構成の場合と同様で１３５℃である。
【００２７】
ビスマスと錫とは共晶を構成し易いという性質を利用し、ビスマスと錫の完全共晶の場合よりも錫を過剰にするとともに銅を加え、ハンダ合金中に錫と銅を残留させ錫および銅の粘り性を活用し、低融点無鉛ハンダの合金に粘りを出すことを可能にする。
【００２８】
ビスマスには凝固時に体積膨張するという特性がある。このため、ビスマスと錫とからなる低融点無鉛ハンダの溶融体を鋳型に入れ冷却して金属合金ブロック体の形成する際に従来のように大気により自然冷却するだけでは、凝固時にビスマスが体積膨張してしまい、大気により先に表面部位のみが冷却され共晶となっていない融点の高い残留錫が凝固表面を突き破り小豆状に噴出し凝固してしまうという問題が生じる。本願発明は、大気による自然冷却ではなく流水を使用し急速強制冷却することにより、残留錫が凝固表面を突き破り小豆状に噴出するという問題をも解決するものである。
【発明の効果】
【００２９】
本願発明の構成によれば、低融点無鉛ハンダは、第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とからなり、５７Ｗｔ％のビスマスと残りが錫からなるビスマスと錫との共晶合金に比べてビスマスの成分量を５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にありより少なくし錫を過剰に入れるとともに適当量の銅を含ませるので、粘り性に優れ安価であり、ビスマスと錫とが均一的に分布する低融点無鉛ハンダ及びその製造方法を提供することができる。
【００３０】
また、溶融した銅を溶融した錫に加え冷却凝固して形成した錫と銅を含む錫銅合金体を予め作成し、この錫銅合金体は錫より低い融点を有し、これにより錫の融点を実質的に下げることができる。そして、ビスマスと錫とからなる低融点無鉛ハンダの溶融体を鋳型に入れ冷却して金属合金ブロック体の形成する場合において、ビスマスと錫銅合金体の融点を近くできるため、金属合金ブロック体の形成中において吹き出しを回避することができ、金属合金ブロック体中の場所によって成分を均一的にすることができる。
【００３１】
また、溶融した銅を溶融した錫に加え冷却凝固して形成した錫と銅を含む錫銅合金体を予め作成し、この錫銅合金体とビスマスとを混合し溶融することによって、錫銅合金体を再溶解することによって金属合金ブロック体中の場所によって成分を均一的にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】５７Ｗｔ％のビスマスと残りの錫との共晶合金を示す相関係を示す図。
【図２】第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群（銅はこの中の第３所定Ｗｔ％）とを溶融釜で溶融することを示す図。
【図３】溶融した低融点無鉛ハンダを鋳型に鋳込み、流水で強制冷却することを示す図。
【図４】鋳型に鋳込まれた溶融体の全体が流水に浸されていることを示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に、図１，図２及び図３を参照して、本願発明の実施形態について説明する。
ビスマスと錫の合金において、図１に示すように、５７Ｗｔ％のビスマスと残り、すなわち４３Ｗｔ％との錫によって、融点が１３９℃でビスマスと錫との共晶合金が形成されることが知られている。
【００３４】
本実施形態に係る低融点無鉛ハンダは、第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群との合金として形成されている。
【００３５】
前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％に対する０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなる。
【００３６】
ここで、「前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅」とは、低融点無鉛ハンダの全体構成において、「第２所定Ｗｔ％」×「第３所定Ｗｔ％」の銅を含有していることを示す。
【００３７】
また、「前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀」とは、低融点無鉛ハンダの全体構成において、「第２所定Ｗｔ％」×「０Ｗｔ％から３Ｗｔ％」の銀を含有していることを示す。
【００３８】
また、「０Ｗｔ％から３Ｗｔ％」における「０Ｗｔ％の銀」とは、低融点無鉛ハンダの全体構成において、銀が含有されないことを示す。本願発明においては、高価な銀を加えなくとも、銀を加えた従来の低融点無鉛ハンダと同等以上の粘り性を得ることができる。また、さらにより高い粘り性を求める場合においては、前記第２所定Ｗｔ％の１Ｗｔ％から３Ｗｔ％の銀を加えればより。
【００３９】
ここで、前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、好適には、５５Ｗｔ％であるのであり、低融点無鉛ハンダの全体構成においてビスマスの占める割合は５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にある。
【００４０】
前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、好適には、４５Ｗｔ％である。低融点無鉛ハンダの全体構成において前記金属群の占める割合は４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にある。
【００４１】
前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にあり、好適には、０．７Ｗｔ％であり、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合は、４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％＝０．２６４Ｗｔ％と４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％＝０．３６８Ｗｔ％の間にあり、好適には、４５Ｗｔ％×０．７Ｗｔ％＝０．３１５Ｗｔ％である。
【００４２】
低融点無鉛ハンダの全体構成において銀の占める割合は、４４Ｗｔ％×０Ｗｔ％＝０Ｗｔ％と４６Ｗｔ％×３Ｗｔ％＝１．３８Ｗｔ％の間にあり、好適には、０Ｗｔ％すなわち銀を含まないか、または４４Ｗｔ％×１Ｗｔ％＝０．４４Ｗｔ％と４６Ｗｔ％×３Ｗｔ％＝１．３８Ｗｔ％の間にある。
【００４３】
低融点無鉛ハンダの全体構成において、銅の割合は前記第２所定Ｗｔ％の前記第３所定Ｗｔ％（０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間）であるから小さいＷｔ％であり、錫の占める割合は概略的には４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にある。
【００４４】
ビスマスの占める割合は５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、錫の占める割合は４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、このことは、本実施形態においては、ビスマスと錫の共晶合金に比べて、ビスマスの成分割合が、より少なく、具体的には、１Ｗｔ％から３Ｗｔ％の範囲でより少ないことを示す。
【００４５】
上述のような低融点無鉛ハンダの全体構成において、錫の占める割合が概略的に４４Ｗｔ％より少なくなりビスマスの占める割合が５６Ｗｔ％より多くなると、ビスマスと錫との完全共晶に近くなり、十分な粘り性を得ることができなくなり、使用した場合にクラックが生じやすくなる。
【００４６】
また、錫の占める割合は概略的に４６Ｗｔ％より多くなりビスマスの占める割合が５４Ｗｔ％より少なくなると、ビスマスに対して錫が多くなりすぎてビスマスと錫との完全共晶性よりずれすぎ、適正に強固な合金構成を得ることができなくなくなる。
【００４７】
本実施形態に係る低融点無鉛ハンダのおいて、銅を含む意義は大きい。低融点無鉛ハンダが銅を含むことによって、粘り性を大きくすることができ、使用した場合にクラックの発生を防止できる。
【００４８】
例えば、ビスマスの占める割合が５５Ｗｔ％において、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合が０．２６４Ｗｔ％（４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％）より少なくなると、銅が少なすぎて十分な粘り性を得ることができなくなることが実験的に確認されている。
【００４９】
また、ビスマスの占める割合が５５Ｗｔ％において、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合が０．３１５Ｗｔ％（４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％）より多くなると、低融点無鉛ハンダがもろくなり十分な粘り性を得ることができなくなるとともに、銅の多くなりすぎ低融点無鉛ハンダの濡れ性が悪くなることが実験的に確認されている。
【００５０】
上述のように、低融点無鉛ハンダが十分な粘り性があり良好な濡れ性を有するためには、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合が０．２６４Ｗｔ％（４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％）と０．３１５Ｗｔ％（４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％）との間の範囲にある必要がある。
【００５１】
また、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合が０．２６４Ｗｔ％（４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％）と０．３１５Ｗｔ％（４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％）との間の範囲にあることによって粘り性を大きくする理由については、合金構造的には必ずしも説明がついていないが、その可能な理由の一つとして、本願発明の発明者は、次のように考えている。
【００５２】
すなわち、前述したように、錫の融点は２７１℃であり、ビスマスの融点は２３１．９℃であり、錫の融点がビスマスの融点よりもかなり高いため、先に固体化したビスマスと錫との凝固した部位の表面から錫成分が突き破り未凝固の錫成分が吹き出すという現象が生じると思われる。この現象のために、金属合金ブロック体の全体にビスマスと錫とが均一的に分布せず、金属合金ブロック体中の場所によって成分が異なるという問題が生じるを考えられる。
【００５３】
これに対して、主成分として銅と錫を含む合金において、銅の占める割合が第３所定Ｗｔ％（０．６Ｗｔ％〜０．８Ｗｔ％）の範囲においては、その合金の融点は２２０℃になり、実質的に錫の融点を２２０℃に下げることができる。
【００５４】
そして、錫の実質的な融点を２２０℃に下げ、錫をビスマスの融点である２３１．９℃に近い温度でビスマスと溶融することを可能にし、この結果、錫とビスマスとを対等的に溶融し冷却凝固することを可能にし、冷却時に融点の高い残留錫が金属合金ブロック体の表面領域から噴き出すことを防止することができるのである。この結果、低融点無鉛ハンダの全体構成において銅の占める割合が０．２６４Ｗｔ％（４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％）と０．３１５Ｗｔ％（４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％）との間の範囲にあることによって粘り性を大きくすることができるというものである。
【００５５】
なお、予め銅と錫を含む合金として形成せずに、ビスマスとともに上記のＷｔ％の銅と錫とを溶解する場合においても、銅の占める割合が０．２６４Ｗｔ％（４４Ｗｔ％×０．６Ｗｔ％）と０．３１５Ｗｔ％（４６Ｗｔ％×０．８Ｗｔ％）との間の範囲にある場合には、程度の差があっても吹き出しを低減できる可能性があると思われる。しかしながら、予め銅と錫を含む合金として形成して、実質的に錫の融点を２２０℃に下げる２段階鋳造法の方が吹き出しを防止する上ではより確実であると思われる。
【００５６】
次に、低融点無鉛ハンダの製造方法について説明する。
図２に示すように、５５Ｗｔ％のビスマス１と、４５Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群２とを用意する。
【００５７】
金属群２は、溶融した銅を溶融した錫に加え冷却凝固して錫と銅を含む錫銅合金インゴットとして予め形成されたものである。錫銅合金インゴットとしての金属群２は、溶融釜で溶融した錫を撹拌しながら０．７Ｗｔ％の溶融した銅を加え、温度を４００℃〜４５０℃で１０分以上撹拌し、鉄鋳型に鋳込み冷却して作成されたものである。
【００５８】
次に、ビスマス１と錫銅合金インゴットとしての金属群２とを溶融釜３へ入れ混合し、バーナー４で熱し、温度３００℃〜４００℃で１０分以上撹拌し、溶融し溶融体５を形成する。
【００５９】
上述のように、予め形成された錫銅合金インゴットとしての金属群２をビスマス１に加えて溶融し溶融体５を得るのであり、溶融体５は、いわゆる２段階鋳造法で形成する。
【００６０】
次に、溶融体５を鉄鋳型６に入れる。鉄鋳型６は、約１cmの肉厚で形成され、外寸法として例えば約１２cm幅、約３０cm長さ、約１５cm深さで形成されており、ほぼ直方体の形状を有する。鉄鋳型６には、外寸法で底から約９cmの深さで溶融体５が入れられている。
【００６１】
次に、複数の鉄鋳型６を水槽７の両側に掛け渡す。鉄鋳型６は鉄材からなり熱伝導性に優れている。水槽７中には流水８が流れている。流水８の流れ方向は鉄鋳型６の長さ方向に直交する方向にある。
【００６２】
鉄鋳型６は外寸法で底から約１２cmに及ぶ範囲で水槽７中につかっている。鉄鋳型６には外寸法で底から約９cmの深さで溶融体５が入れられているのであるから、溶融体５の全体が鉄鋳型６を介して流水８中につかっていることになる。図４に、鉄鋳型６に鋳込まれた溶融体５の深さ方向の全体が流水８に浸されていることを示す。この結果、鉄鋳型６中の溶融体５は高さ位置に依らずその全体が均一的にかつ同時的に冷却される。また、常に新たな流水８が鉄鋳型６中の溶融体５から熱を奪うことができ、効率的に冷却することができる。流水８を水槽７中に十分速く流すことにより、鉄鋳型６中の溶融体５は空気等による自然冷却ではなく、大量の流水８によって強制急速冷却される。流水８は図示しない井戸からくみ上げられ、水温は例えば約１８℃に一定に保たれている。
【００６３】
次に、鉄鋳型６中の溶融体５は十分に冷却した後に鉄鋳型６から取り出され、低融点無鉛ハンダとしての最終産物としての金属合金ブロック体が得られる。
【００６４】
上述の本実施の形態によれば、上述のようにビスマス１と金属群２の成分比を選ぶとともに、４５Ｗｔ％（この４５Ｗｔ％の０．７Ｗｔ％が銅）の錫と銅を含む金属群２を錫銅合金インゴットとして予め形成し、この金属群２とビスマス１とを加熱し溶融体５を２段階鋳造法で形成したので、錫の実質的な融点を２７１℃から２２０℃へ下げてビスマスの融点である２３１．９℃に近づけることができ、この結果、錫の吹き出しを防止することができ、均一的に成分が分布した最終産物としての金属合金ブロック体を得ることができる。
【００６５】
また、鉄鋳型６中の溶融体５を空気等による自然冷却ではなく、鉄鋳型６中の溶融体５を全体を流水８に浸し大量の流水８によって強制冷却するようにしたので、鉄鋳型６中の高さ方向の位置に依存することなく、大気により先に表面部位のみが冷却され共晶となっていない融点の高い残留錫が凝固表面を突き破り小豆状に噴出し凝固してしまうという問題を解消することができ、錫の吹き出しを防止することができ、均一的に成分が分布した最終産物としての金属合金ブロック体を得ることができる。
【００６６】
ここで、低融点無鉛ハンダの金属合金ブロック体を購入しそれらを再溶解して使用するハンダの使用者にとっては、金属合金ブロック体中の場所によって成分が異なるということは、再溶解して使用するために大きな問題ではない場合もあるが、金属合金ブロック体の一部ずつ使用する者や金属合金ブロック体自体を供給する者にとっては不良品を提供するという無視できない問題であるのであり、本実施形態によれば、この問題を解消することができるのである。
【符号の説明】
【００６７】
１ ビスマス
２ 金属群
３ 溶融釜
４ バーナー
５ 溶融体
６ 鉄鋳型
７ 水槽
８ 流水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とからなり、
前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなり、
前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、
前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、
前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にある
ことを特徴とする低融点無鉛ハンダ。
【請求項２】
前記第３所定Ｗｔ％が０．７Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項１に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項３】
前記第１所定Ｗｔ％が５５Ｗｔ％であり、
前記第２所定Ｗｔ％が４５Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項４】
銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における０Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項５】
銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における１Ｗｔ％から３Ｗｔ％であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項６】
５７Ｗｔ％のビスマスと残りが錫からなるビスマスと錫との共晶合金に比べて、前記１Ｗｔ％から３Ｗｔ％の範囲でより少なくビスマスを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項７】
鋳型に入れられ冷却されて形成された金属合金ブロック体を形成する
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項８】
ビスマスと錫と銅を含む低融点無鉛ハンダの製造方法であって、
第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とを用意し、
ここで、
前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなり、
前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、
前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、
前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にあり、
次に、ビスマスと前記金属群との混合体を形成し、
前記混合体を所定温度で溶融して溶融体を形成し、
前記溶融体を鋳型に入れて冷却する
ことを特徴とする低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項９】
前記第３所定Ｗｔ％が０．７Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項８に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１０】
前記第１所定Ｗｔ％が５５Ｗｔ％であり、
前記第２所定Ｗｔ％が４５Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１１】
銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における０Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１２】
銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における１Ｗｔ％から３Ｗｔ％であることを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１３】
５７Ｗｔ％のビスマスと残りが錫からなるビスマスと錫との共晶合金に比べて、前記１Ｗｔ％から３Ｗｔ％の範囲でより少なくビスマスを含む
ことを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１４】
前記金属群は、溶融した銅を溶融した錫に加え冷却凝固して形成した錫と銅を含む錫銅合金体であり、
前記混合体は、前記錫銅合金体とビスマスを混合したものである
ことを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１５】
前記溶融体を鋳型に入れて前記鋳型中の前記溶融体の全体が流水に浸るように冷却する
ことを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１】
第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とからなり、
前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなり、
前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、
前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、
前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にある
ことを特徴とする低融点無鉛ハンダ。
【請求項２】
前記第３所定Ｗｔ％が０．７Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項１に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項３】
前記第１所定Ｗｔ％が５５Ｗｔ％であり、
前記第２所定Ｗｔ％が４５Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項４】
銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における０Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項５】
銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における１Ｗｔ％から３Ｗｔ％であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項６】
５７Ｗｔ％のビスマスと残りが錫からなるビスマスと錫との共晶合金に比べて、前記１Ｗｔ％から３Ｗｔ％の範囲でより少なくビスマスを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項７】
鋳型に入れられ冷却されて形成された金属合金ブロック体を形成する
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダ。
【請求項８】
ビスマスと錫と銅を含む低融点無鉛ハンダの製造方法であって、
第１所定Ｗｔ％のビスマスと、第２所定Ｗｔ％の錫と銅を含む金属群とを用意し、
ここで、
前記金属群は、前記第２所定Ｗｔ％の第３所定Ｗｔ％の銅と、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間の銀と、残りが錫からなり、
前記第１所定Ｗｔ％が５４Ｗｔ％と５６Ｗｔ％との間にあり、
前記第２所定Ｗｔ％が４６Ｗｔ％と４４Ｗｔ％との間にあり、
前記第３所定Ｗｔ％が０．６Ｗｔ％と０．８Ｗｔ％の間にあり、
次に、ビスマスと前記金属群との混合体を形成し、
前記混合体を所定温度で溶融して溶融体を形成し、
前記溶融体を鋳型に入れて冷却する
ことを特徴とする低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項９】
前記第３所定Ｗｔ％が０．７Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項８に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１０】
前記第１所定Ｗｔ％が５５Ｗｔ％であり、
前記第２所定Ｗｔ％が４５Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１１】
銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における０Ｗｔ％である
ことを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１２】
銀が、前記第２所定Ｗｔ％の０Ｗｔ％から３Ｗｔ％との間における１Ｗｔ％から３Ｗｔ％であることを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１３】
５７Ｗｔ％のビスマスと残りが錫からなるビスマスと錫との共晶合金に比べて、前記１Ｗｔ％から３Ｗｔ％の範囲でより少なくビスマスを含む
ことを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１４】
前記金属群は、溶融した銅を溶融した錫に加え冷却凝固して形成した錫と銅を含む錫銅合金体であり、
前記混合体は、前記錫銅合金体とビスマスを混合したものである
ことを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【請求項１５】
前記溶融体を鋳型に入れて前記鋳型中の前記溶融体の全体が流水に浸るように冷却する
ことを特徴とする請求項８または９のいずれか１項に記載の低融点無鉛ハンダの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−８１９８９（Ｐ２０１３−８１９８９Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４１５４（Ｐ２０１１−２２４１５４）
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（５０１４８５０３２）株式会社白金 (2)
【出願人】（５１１２４５４４４）メタル・アンド・テクノロジー株式会社 (1)
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１１日（２０１１．１０．１１）
【出願人】（５０１４８５０３２）株式会社白金 (2)
【出願人】（５１１２４５４４４）メタル・アンド・テクノロジー株式会社 (1)
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