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高温はんだ用亜鉛合金の組成比決定方法およびその利用 新技術説明会

国内特許コード P130009375
整理番号 10128-1
掲載日 2013年6月14日
出願番号 特願2012-072145
公開番号 特開2012-213800
登録番号 特許第6037374号
出願日 平成24年3月27日(2012.3.27)
公開日 平成24年11月8日(2012.11.8)
登録日 平成28年11月11日(2016.11.11)
優先権データ
  • 特願2011-069511 (2011.3.28) JP
発明者
  • 松木 一弘
出願人
  • 国立大学法人広島大学
発明の名称 高温はんだ用亜鉛合金の組成比決定方法およびその利用 新技術説明会
発明の概要 【課題】耐熱性および伸び特性に優れた鉛非含有高温はんだ用亜鉛合金の組成比を容易に決定する方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る組成比決定方法は、下記一般式(1)によって求められるΔMkが0.07~0.16の範囲内となるように、亜鉛合金の組成比を決定する工程を包含している:△Mk=Σ|Mki -MkZn |×Xi … (1)
(式中、Mki は亜鉛合金を構成する亜鉛以外のi元素のs軌道電子エネルギー準位であり、MkZn は亜鉛元素のs軌道電子エネルギー準位であり、Xi はi元素のモル分率である。)。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


250℃以上の耐熱性を備える高温はんだは、車のエンジンルーム等に多用されている。高温はんだとしては、融点を高めるために、一般的に鉛を含有するものが使用されている。しかし、鉛は人体に有害である。このため、鉛含有はんだの製造現場や鉛含有はんだを使用する電子機器等の生産現場における作業者の健康への影響、および鉛含有はんだを用いて生産された電子機器等が廃棄された場合の自然環境への影響を考慮すると、有害物質である鉛を含有していない高温はんだが望まれている。



これまでに、種々の合金が鉛非含有はんだ用合金として利用されている。中でも、亜鉛合金は、比較的安価であること、その融点が鉛含有合金の融点に近いこと等の理由から、鉛非含有はんだ用の合金として多用されている。



しかし、高温はんだ用合金に要求される機械特性および温度特性を満足する亜鉛合金の組成比を決定する技術は未だ確立されていない。このため、新規の高温はんだ用亜鉛合金を開発する場合や、既にある高温はんだ用亜鉛合金の諸特性をさらに改良したい場合には、亜鉛合金の諸特性に及ぼす各合金元素の種類及び添加量の影響を評価する試験を行ない、得られた結果に基づいて高温はんだ用合金に適した合金組成を決定するという、いわゆる試行錯誤的な方法が採用されている。



ところで、特許文献1および非特許文献1には、亜鉛のS軌道エネルギー準位(MkZn
)と亜鉛合金を構成する亜鉛以外のi元素のS軌道エネルギー準位(Mki )とから求められる亜鉛合金の組成平均(△Mk)、具体的には、一般式△Mk=Σ|Mki -MkZn |×Xi(式中、Mki はi元素のMk値であり、MkZn はZn元素のMk値であり、Xi はi元素のモル分率である。)から求められるΔMkと亜鉛合金の機械特性とが相関することが開示されている。



また、特許文献2には、アルミニウム合金の強度特性と組成平均(△Mk)との関係を示した強度特性指標図を用いて、アルミニウム合金の強度特性を評価し得ることが開示されている。さらに、かかる強度特性指標図から、所望の強度特性を有するアルミニウム合金となるような合金用元素の種類および添加量を決定し得ることが開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、高温はんだ用亜鉛合金の組成比決定方法およびその利用に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
下記一般式(1)によって求められるΔMkが0.07~0.16の範囲内となるように、亜鉛合金の組成比を決定する工程を包含し
上記亜鉛合金は、組成が、Zn-10Al-0.02Mg-(0~13.5)Cuであることを特徴とする、融点が523K以上、引張強度が200MPa以上、且つ延性が5%以上である高温はんだ用亜鉛合金の組成比決定方法:
ΔMk=Σ|Mk-MkZn|×X … (1)
(式中、Mkは亜鉛合金を構成する亜鉛以外のi元素のs軌道電子エネルギー準位であり、MkZnは亜鉛元素のs軌道電子エネルギー準位であり、Xはi元素のモル分率である。)。

【請求項2】
請求項1に記載の組成比決定方法によって決定された組成比に基づいて亜鉛および上記i元素を配合する工程を包含していることを特徴とする、融点が523K以上、引張強度が200MPa以上、且つ延性が5%以上である高温はんだ用亜鉛合金の製造方法。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2012072145thum.jpg
出願権利状態 登録


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