マテリアル特設サイト

エスペックは、自動車やエレクトロニクス、素材分野の先端材料評価に欠かせない材料試験用途の試験装置において、
当社の長年の温湿度制御技術と新たな発想で、お客さまの評価の効率化を目指したソリューションを提供しています。

新製品紹介

-40〜+180℃に温度調節した空気を噴射、試料を直接冷却・加熱し、試験を効率化するチャンバーレスシステムです。
様々な材料試験機との組み合わせによる恒温環境の再現や、先端材料の温度特性評価に最適です。
 
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試験事例動画

技術レポート・試験事例集

自動車の軽量化・5Gなどを背景に、開発が進む高分子材料は、多様な機能性を付与することができる反面、周囲環境の影響を受け物性が変化しやすい傾向にあります。下記の技術レポート・試験事例では、「温湿度環境を再現しながら材料試験」をすることで、強度や伸びにどのような影響がでるかを調査しました。


材料評価関連装置のご紹介

「スポット冷却加熱装置」
-40℃〜180℃に温度調節した空気を噴射し、試料を冷却・加熱するチャンバーレスシステムです。
万能試験機をはじめとした材料試験機との組み合わせのほか、ドアレスでの試験も実現します。
高分子材料や接着剤、センサー・カメラ・基板等の評価にご活用ください。
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「万能試験機用恒温恒湿槽」
万能試験機(引張・曲げ・圧縮)や疲労試験機にセットし、恒温恒湿環境下での材料試験を実現します。
ゴム・樹脂・フィルム等の高分子材料や接着剤等の試験にご活用ください。
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オープンラボ・WEB上での無償デモ実演のご紹介

「万能試験機用恒温槽・スポット冷却加熱装置無償デモ実演のご案内」
オープンラボ(弊社神戸R&Dセンター、〒651-1514兵庫県神戸市北区鹿の子台南町5-2-5)にて
上記2製品の実機見学、無償デモ実演を承っております。
万能試験機(5kN)と組み合わせて、温(湿度)環境下での引張試験もお試しいただけます。
試料をお預かりし、WEBを通じてデモ実演の様子を配信することも可能です。
詳細につきましてはリーフレットをご確認ください。
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マテリアルなお話(月1回更新)

月1回、材料に関する評価分析や動向など、材料開発・評価に役立つ情報をお届けするコーナーです。

第1話: はんだ材料の表面観察

エスペック株式会社 開発本部 田中浩和

 本コラムでは、金属・高分子などの各種材料・新素材分野の材料評価に関わる皆様に、材料試験や分析に関する情報をお届けし、日頃のお客様のお仕事の参考になればと願っております。
 まず、第1話として、現代のエレクトロニクス工業材料として重要な役割を果たしているはんだ材料について紹介したいと思います。

はんだ材料とは

 はんだと称されるものは、一般的に錫(Sn)と鉛(Pb)の合金をさします。SnもPbも融点が低く、柔らかく加工が容易なため、昔から生活用品や工芸品に多く使われています。はんだは、その配合比によって物理的性質、機械的特性が変化します。鉛はんだの場合、Snの融点は232℃、Pbの融点は327℃でありますが、SnにPbを加えれば添加量と共に融点が降下し、Snが61.3%、Pbが38.7%で183℃になり、この時の状態を共晶はんだと呼びます。この配合比によって融点が変わる性質を用いて、高温用途では、Snを19.5%以下にしPbの配合を多くすれば融点が上がり、低温用途では、ビスマス(Bi)やインジウム(In)を配合し融点を下げて用いられています。
 一方、環境面からは、環境汚染物質による人体への健康への影響のため、2000年頃から鉛の含まない鉛フリーはんだが主流となっています。


(写真1)電子部品がはんだ接合されたエレクトロニクス実装基板

各種はんだ材料の特徴

 表1に各種はんだ材料の特徴を示します。鉛はんだの場合、Snの役目は母材と合金を作る役目を果たし、Pbは(1)融点を下げる、(2)機械的特性の改善、(3)「ぬれ」の改善の役目を果たします。
 鉛フリーはんだの場合も、Snが母材と合金を作る役目を果たし、銀(Ag)やビスマス(Bi)、亜鉛(Zn)、銅(Cu)などの合金成分が融点低下、機械的特性改善に働きます。

(表1)各種はんだの特徴
基本組成 錫-鉛系 錫-銀系 錫-ビスマス系 錫-亜鉛系 錫-銅系
代表的組成
(mass%)
Sn-37Pb Sn-3.5Ag Sn-58Bi Sn-9Zn Sn-0.7Cu
融点(℃) 183 221 138 198 227
主な特徴 ・長年実績
・鉛の影響
・機械的特性優れる
・融点高い
・融点低い ・融点従来同等
・酸化しやすい
・コスト低い
・融点が高い
異なる表面組織

 写真1に、はんだ表面の電子顕微鏡像(SEM像)による観察結果を示します。
 Sn-3.5Agの場合,SnとAgが反応した金属間化合物(Ag3Sn)相を形成し,Sn相にAg3Sn相が分散した状態を示しています。同様に,Sn-0.7 Cuの場合,SnとCuが金属間化合物相を形成し,Sn相にCu6Sn5が分散した状態が確認されます。
 Sn-58 Bi,Sn-9Zn,およびSn-37Pbにおいては,金属間化合物を形成せず,Sn-Bi,Sn-Zn,Sn-Pbの2相組織の状態です。
 このような表面組織が、機械的特性や化学的特性にどのように影響するか、次回以降に紹介いたします。


(写真2)はんだ材料の表面組織

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