鉛フリーで融点270℃以上の高温はんだ材料を開発――高温特性が要求される製品の鉛フリー化に貢献 広島大

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広島大学は2018年11月28日、融点が270℃以上で機械特性に優れた高温系鉛フリーBi系はんだ材料を開発したと発表した。

開発はんだ合金のインゴットとベースト

高温特性が要求される車載機器や産業用機器に対応するため、より高融点のはんだ材料が求められている。しかし、人体に有害な鉛を用いない標準鉛フリーはんだでは、Sn3.0AgCuの融点である217℃が最も高温だった。

一方、研究グループは2011年、合金の強度特性と相関がある電子パラメータΔMkを用いた合金設計を開始。2013年には、Bi系合金が優れた伸び特性を有することを発見していた。

そして今回、Bi系合金への添加金属を絞り込み、融点が270℃以上と現行品の60℃以上高い、高温系鉛フリーBiはんだ材料の開発に成功した。また、温度変化を製品に負荷するヒートサイクル試験を、LED実機部品基板にて実施。現行のはんだでは、150サイクルでクラックが発生するのに対して、同はんだ材料を用いた場合、300サイクルでもクラックが発生しないことを確認した。さらに、アンチモンなどの有害な金属を含まず、環境や人体に優しい材料だという。

今後の展開として、SiC半導体や車載LEDデバイス、ワイヤレス給電デバイス、自動車エンジンルーム周辺デバイス等への応用が期待されるという。

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