鉛フリーはんだ参考資料｜石川金属株式会社

・	鉛フリーはんだ合金特性
・	法規制
・	鉛フリーはんだに関する特許情報

■鉛フリーはんだ

5.鉛フリーはんだ参考資料

●鉛フリーはんだ合金特性

○外観状態
Sn-Pbはんだ材は金属表面に光沢があったのに対し、鉛フリーはんだ材全般に表面にしわ、引け巣が見られます。中でもAg添加鉛フリーはんだはその傾向が強く見られます。また、Bi添加鉛フリーはんだは表面全体がつや消しのようにくすんで見られます。

Sn-3.5Ag

Sn-3.0Ag-0.5Cu

Sn-0.7Cu

Sn-2.5Ag-0.5Cu-1.0Bi

Sn-8.0Zn-3.0Bi

Sn-37Pb

○クリープ特性

クリープ試験結果では、鉛フリーはんだはSn-Pbはんだと比較してクリープ特性に優れています。

合金組成	破断時間(Hr)
Sn-37Pb	1.7
Sn-0.7Cu	70
Sn-3.5Ag	2500以上
Sn-3.0Ag-0.5Cu
Sn-2.5Ag-0.5Cu-1.0Bi
Sn-8.0Zn-3.0Bi

○ビッカース硬度

鉛フリーはんだ材はSn-Pbはんだよりビッカース硬度が高く、合金の硬度は良好であると言えます。さらにBi添加鉛フリーはんだ材のほうが良好な傾向にあります。なかでもSn-Zn-Biはんだはもっとも硬度が高い特徴があります。クリープ特性クリープ試験結果では、鉛フリーはんだはSn-Pbはんだと比較してクリープ特性に優れています。

○機械的強度

Sn-Pbはんだと比較し、鉛フリーはんだ材は引張強度が良好であり、伸びに関しては劣る傾向にあります。Sn-Ag-CuはんだはSn-Agはんだよりも引張強度、伸びは若干高く、絞りは低い傾向にあります。Bi添加鉛フリーはんだはBi添加していない鉛フリーはんだと比較して引張強度は高く、絞りは低い傾向にあります。

●法規制

○鉛規制に関する法案

鉛含有はんだに関するおもな法案状況を右表にまとめました。
1990年代初頭にアメリカの鉛規制法提案に始まり、その後法律の施行や指令に関しては、先にヨーロッパが成立させました。このスピードの差に関してはアメリカのような広大な国土を有する国家とEUや日本のように限られた国土内で産業廃棄物を処理する国家のリサイクルや環境負荷に対する考え方の違いによると思われます。特に鉛の使用規制に関してはEUにおけるWEEE/RoHS指令が今後の電子業界の必須事項になってきます。WEEEに関しては日本における家電リサイクル法に相当し、下表の10ジャンルすべてに該当します。RoHSに関しては有害元素の使用規制にあたり、「8」「9」のジャンルを除くすべてに課せられます。現在、技術的に代替不可能な部品や材料、「8」「9」のジャンルや通信の基幹インフラとしての交換機やサーバは除外項目に当てられていますが、技術の進歩や代替材での信頼性が確認できれば除外項目から外れることが予想されます。指令はあくまでも最低ガイドラインであり、最終的には国ごとに多少の差が生じる可能性があること、さらに前倒しで法制化する国があるかもしれないので今後も注意が必要です。

年代	法案	国
1991～1993	S.391,S.729;Lead Exposure Reductaion Act はんだ中の鉛を0.1％以下に規制 →最終的にエレトロニクスに用いるはんだは除外	アメリカ
1997～	Enviromental Quality Objectives （審議中）すべての鉛を禁止。2020年頃から？ 2003年には見直しをする	スウェーデン
1997～1999	Lead Ban 鉛を含む製品の輸入禁止 CRTと電子部品は除外 2001年より段階的に施行	デンマーク
1998～2003	EU指令；WEEE,RoHS（2003年初頭に成立）鉛含有はんだの使用禁止	EU連合

○WEEE/RoHS概要

対　象　商　品

1	大型家庭用電気器具（冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、エアコン等）
2	小型家庭用電気器具（電気掃除機、アイロン、ヘアドライヤー、トースター、時計等）
3	ITおよび通信機器（パソコン、プリンター、コピー機、電話機等）
4	民生用機器（例、ラジオ、テレビ、Hifi機器、楽器等）
5	照明器具（例、蛍光灯、ナトリウムスチーム電球；低エネルギー電球と通常の電球は除く）
6	電気・電子工具（例、電気ドリル、旋盤、フライス盤、研磨盤、芝刈機等）
7	玩具、レジャー用機器（例、ビデオゲーム機、スロットマシン等)
8	医療用具・設備（例、透析装置、放射線療法機器、心電図測定器、人工呼吸器等；感染およびインプラント除く）
9	監視・制御装置（例、火災探知機、サーモスタット、工場設置の監視測定機器等）
10	自動販売機

有害化学物質使用規制RoHS（2006年7月1日から）

鉛、水銀、カドミウム、6価クロム、etc.
適用外：
高温はんだ（Pb85％以上）、ブラウン管・蛍光灯の鉛、電子セラミックス部品、鉄中0.35%・アルミ中0.4％・銅中4％、サーバ・ストレージ（2010年まで）・電話交換機・ネットワーク機器2006年7月以前に販売開始された補修部品は適用除外、ただし、4年ごとに今後の技術の進歩や環境負荷によって除外から外すべきかを判断する。

●鉛フリーはんだに関する特許情報

○鉛フリーはんだの合金系別特許情報

弊社が推奨する鉛フリーはんだに関わる特許をまとめました。

タイプ	合金組成（％）	パテント No.	弊社対応及び現状
R4	Sn-0.55Cu-0.3Ag		エンゲルハート特許は、権利放棄により抵触しない
F2	Sn-1.5Ag-0.85Cu-2.0Bi	US PAT No.4879096 CN PAT No.1299471	Oateyに対し、特許の実施許諾契約済み
F6	Sn-2.5Ag-0.5Cu-1.0Bi	US PAT No.4879096 CN PAT No.1299471	Oateyに対し、特許の実施許諾契約済み
J2	Sn-3.5Ag-0.55Cu	JP PAT No.3027441 US PAT No.5527628	千住金属・日本スペリア（Iowa大学）のセットライセンスを契約済み
J3	Sn-3.0Ag-0.5Cu	JP PAT No.3027441 US PAT No.5527628	千住金属・日本スペリア（Iowa大学）のセットライセンスを契約済み
Y5	Sn-3.5Ag-0.5Bi-3In	JP PAT No.2805595 US PAT No.5658528	三井金属に対し、特許の実施許諾契約済み
Y6	Sn-3.5Ag-0.5Bi-4In	JP PAT No.2805595 US PAT No.5658528	三井金属に対し、特許の実施許諾契約済み
Y7	Sn-3.5Ag-0.5Bi-8In	JP PAT No.3040929	松下電産に対し、特許の実施許諾契約済み
Z2	Sn-8.0Zn-3.0Biタイプ		千住金属・日本ケーブルシステムの特許出願あり、未請求

○Sn-Ag-Cuライセンス図

右図はSn-Ag-Cu系鉛フリーはんだの特許実施権を許諾されたはんだ材の販売経路とそれを用いた製品・半製品の輸出可能経路を示しています。日本で製造された上記系はんだ（Made in Japan）に関してはアメリカを除く国に対しての持込み・販売は可能です（現状ではアメリカに対しての持込・販売は不可）。上記はんだ材を用いた製品・半製品の輸出に関してはいずれの国へも可能です。

※詳しい資料をご用意しております。ご請求はメールでご連絡ください。