[发明专利]含有Ni的无铅焊料的Ni浓度调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及，在例如Sn-Cu-Ni无铅焊料合金中调节Ni的含量(浓度)的方法，且在确保再循环Sn的情形中也有效地发挥作用。

背景技术

尽管不含Pb的焊料合金的开发正盛行，但现状却是Sn-Ag系焊料合金与Sn-Cu-Ni系焊料合金是主流。Sn-Cu-Ni系焊料与Sn-Ag系焊料相比，具有材料成本低的优点。并且，作为本申请申请人的专利组成，作为Sn-Cu-Ni系焊料合金，存在有向Sn-0.7％Cu中添加0.05重量％左右的Ni得到的Ni系焊料合金。

另一方面，近年来金属资源变得较以往更难获得，进而考虑到原材料费的高涨或地球环境，金属的再循环也受到期望。此处，上述的Sn-Cu-Ni系焊料合金约99重量％是Sn，通过再循环而对该Sn进行再利用非常重要。

专利文献1：日本专利第3152945号公报

发明内容

发明要解决的问题

可是上述公知技术中，已知Ni的含量虽为0.04～0.1重量％，但特征峰却出现在0.05重量％付近。然而，对于Ni，由于与适宜特性相对的允许范围较窄，故优选严格地控制其添加量。另一方面，该适宜的添加量与作为母合金的Sn相比极为微量，因此添加量的控制并不容易。另外，意欲将Ni的含量调节为0.05重量％，但却添加2倍的量时，Ni含量变为0.1重量％，为了将其调节为规定值即0.05重量％，则Sn-Cu也需要为规定量的2倍。这意味着需要Ni添加量的200倍的Sn-Cu。结果，相较于最初设计的制造计划，变成制造2倍的Sn-Cu-Ni合金，不仅对库存管理带来不便，也变得在制造合金之际需要熔解能的无用消耗和多余的时间。进一步地，对于制造者，也产生难以进行库存调节的现实问题。

本发明的目的在于公开可以进行上述Ni添加量的调节的方法，进一步地，目的在于公开用于获得再循环Sn的新方法。

解决问题的手段

本发明中，着眼于P来作为用于实现上述目的的元素。已知P添加至Sn-Cu-Ni组成的熔融状态中时，Ni与P化合而成为P-Ni化合物或P-Sn-Ni化合物。这样，若将P添加至超过规定值含有Ni的Sn-Cu-Ni熔融焊料中时，由于这些化合物较熔融金属比重小，因而浮于液相面上形成浮渣(dross)。所以，如果将这样生成的浮渣从熔融金属分离，则可回收过量的Ni，因而作为结果，熔融焊料的Ni浓度受到稀释。本发明基本上是积极地利用该现象而得的。

并且，作为解决问题的手段，本发明中使用了下述手段，即，将P添加至熔融状态的Sn-X-Ni(X为选自Ag、Zn、Cu、Bi、Au、Ti、Ge、Ga、Si、Ce的组的1种或多种元素)，保持于250～400℃，并除去浮游于液相表面的含有P-Ni化合物及P-Sn-Ni化合物的浮渣，从而对Ni的浓度进行调节。该手段中，着眼于P与Ni以及Sn形成化合物、成为P-Ni或P-Sn-Ni，以及这些化合物比构成液相的熔融合金比重小，而使得这些化合物积极地浮游于液相表面。进一步地，通过根据计算值来调节P的添加量，从而积极地对Ni的浓度进行控制。应予说明，作为元素X，虽从上述组中任意地选定，但要件是至少要作为无铅焊料合金的构成要素有用。保持温度设为250～400℃，是因为元素X在任意情形下均能超过熔融合金的液相线温度，上限的400℃是考虑到除去浮渣的作业时不要过于高温的缘故。

另外，选择性地采用了将权利要求1中的元素X特定为Cu的手段。Sn-Cu-Ni焊料合金是本申请申请人所有的专利发明的构成，申请人已知其在实施中也发挥非常有用的作用。将其含量的下限设为0.3重量％，是因为期望在较低熔点的合金中发挥诉诸于Cu的功能的缘故。即、是为了抑制导线等的铜溶出、和实现作为焊料合金的接合强度的缘故。上限设为5重量％，是因为在构成高熔点焊料的情形中需要该程度的含量。

应予说明，从本发明人的理解出发，在Sn-0.7重量％Cu中，Ni的含量在0.04～0.07重量％付近可以显著提高熔融焊料的流动性，因而最终Ni的浓度调节为该范围。然而，无限制地从含有Ni的合金排除Ni也包含在本发明的范围中。总之，虽然是以调节前的焊料合金的Ni的初期浓度为不合适程度地高的情形为前提，但即便从本发明的目的出发，也不必特定Ni的初期浓度。

对于P的添加，采用以预先制为Sn-P合金的状态来进行添加的手段，这是由于在操作上比P单独添加更优异，添加量更容易控制的原因。