PCB技術 - ​PCBA講堂：他の微量金属をはんだペーストに加える

今まで, 「すず」はまだ最良のはんだ付け材料である, また、鉛フリーはんだペーストの組成も、「錫」に基づいている, しかし、“リード”は削除されます.

純錫の融点は231と非常に高い.9°C. 事実上, 一般的ではない PCBA組立 半田付け. 言い換えれば, いくつかの電子部品は、このような高温要件を満たすのは依然として困難である. したがって, 回路基板組立体のはんだは、主材料として「錫」でなければならない. その後、他の合金はんだを追加, such as silver (Ag), indium (In), zinc (Zn), antimony (Sb), copper (Cu), bismuth (Bi)... 大量生産と省エネルギーの主目的を達成するために融点を減少させる他の微量金属.

これらの微量金属をはんだに添加する目的は知っていますか。

他の金属を添加することの第二の目的は、理想的な機械的、電気的および熱的特性を得るために、はんだの靭性および強度を改善するようなはんだ接合の特別な要件を改善することである。

従って、「鉛」の含有量が規制されていない場合は、ハンダペーストの組成は、主に錫−鉛Sn 63 Pd 37であり、その共晶点は、例えば、SAC 305（銅−錫−銅）を銅で製造した場合には、少量の銀を加えて、例えば無鉛半田ペースト183℃に大幅に還元することができ、共晶点を217℃Cまで低減することができる。SCN（スズ銅ニッケル）を製造するために少しの銅とニッケルを加えている間、その共晶点は227のReadAc cになります。

高融点の2つの金属の共晶点はなぜ一定の割合で混合された後で大きく減少するのか？

今までのところ、「錫」は、世界の電子部品用のはんだ材としては依然として優れており、錫と組み合わせて使用される他の金属としては、銀（Ag）、インジウム（In）、亜鉛（Zn）、アンチモン（Sb）、銅（Cu）、ビスマス（Bi）などが挙げられる。以下、これらの半田ペーストに含まれる微量金属の特徴と用途について簡単に説明する。

銀

一般に、ハンダペーストに銀（Ag）を添加することは、はんだの濡れ性を向上させ、はんだ接合強度を強化し、耐疲労性を向上させることである。「銀」の添加は、高温及び低温サイクル試験に合格するためには、良好であるが、「銀」含有量が高すぎる（4重量%以上）場合は、はんだ接合部が脆くなる。

インジウム

インジウム（In）は、錫で合金を形成することができる金属において、最も低い融点を有する要素であってもよい。インジウム錫（52 In 48 Sn）合金の最低温度は120℃°Cに達することができ、77.2 Sn／20 in／2.8 Agに達することができ、合金の融点はさらに低く、114℃の低温半田は特定の特別な場合にはより良い選択であるが、現在の電子アセンブリ産業全体には適していないようである。インジウムは非常に良好な物理的性質と濡れ性を有しているが，インジウムは非常に稀であるので，非常に高価であり，大規模応用の可能性はない。

亜鉛（Zn）

「亜鉛（Zn）」は非常に一般的な鉱物であるので、価格は非常に安いです。そして、鉛の価格とほとんど大いに異なります。亜鉛錫合金の融点は純錫の融点（91.2 Sn 8.8 Zn融点200°C°C）より低いが、その差はあまり明らかでなく、亜鉛は非常に大きな欠点を有し、空気中の酸素（O 2）と迅速に反応する。安定な酸化物の層は形成される。そして、それはハンダの湿潤性を妨げる。ウェーブはんだ付けプロセスでは、この結果は、大量のドロスを生成し、はんだ付けの品質にも影響を与えます。したがって，現代の亜鉛合金の溶接工程は徐々に排除される。

ビスマス（Bi）：

また、錫合金の融点を低下させることは非常に明白である. Sn 42 Bi 58の融点は138°C°Cと低い, Sn 64 Bi 35 Ag 1の融点は178℃である. それが缶であるならば/リード/ビスマス合金のビスマスの融点は96℃と低い. 「ビスマス」は非常に良好なぬれ性と良好な物理的性質を有する. 鉛フリーはんだが普及, 需要が大幅に増加した, そして、それは主に特定で使用されます PCB製品 それは高温でははんだ付けできない. 例えば, いくつかの照明は、フレキシブル基板にはんだ付けされたLEDを使用する.

錫ビスマス合金のはんだ接合強度と脆性の欠如は、その最大の欠点である。そのため、はんだ接合強度や耐疲労性を向上させるために少量の「銀」を添加することがある。残念ながら、その強さはまだ不十分です。この種の低温はんだ合金を選択する場合には特に注意しなければならない。

ニッケル（Ni）

Adding "Nickel (Ni)" to the solder is not to lower the melting point. ニッケル‐すず合金比, 100 %の純粋な錫は、最も低い融点を持ちます. 半田に少量の「ニッケル」を加えた理由は、はんだ付け工程中の銅基板の溶解を抑制するためである, 特に PCBはんだ付け process (Wave Soldeirng) to prevent the occurrence of copper biting on the OSP board. 一般に, it is recommended to use a tin rod with a "nickel" SnCuNi (SCN) alloy ( Solder-bar).

銅（Cu）：

ハンダペーストに少量の「銅（Cu）」を加えることにより、はんだの剛性を強めることができ、はんだ接合部の強度を高めることができる。少量の銅はまた、はんだ付け用鉄チップ上のはんだの腐食を低減することができる。はんだペースト中の銅の含有量は通常1 %以内であり、1 %を超えると溶接品質が損なわれることがある。