BR112019020490B1

BR112019020490B1 - Liga de solda, pasta de solda e junta de solda

Info

Publication number: BR112019020490B1
Application number: BR112019020490-3A
Authority: BR
Inventors: Naoko IZUMITA; Shunsaku Yoshikawa; Yoshie TACHIBANA
Original assignee: Senju Metal Industry Co., Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2023-03-28
Also published as: PT3603877T; PH12019502148B1; US20200114475A1; KR20190112166A; EP3603877A1; HUE056341T2; CN110430968A; KR102071255B1; CN110430968B; TWI677580B; MY188597A; DK3603877T3; MX2019011465A; JP6447790B1; HRP20211378T1; BR112019020490A2; EP3603877A4; US10967464B2; PH12019502148A1; WO2018181873A1

Abstract

A presente invenção refere-se a uma liga de solda, uma pasta de solda e uma junta de solda que proporcionam alta confiabilidade devido à elevada resistência à tração da liga de solda e pela excelente resistência à vibração alcançada em uma junta entre uma placa de circuito impresso e um componente eletrônico. A liga de solda inclui, em % de massa, 1-4% de Ag, 0,5-0,8% de Cu, mais de 4,8%, porém não mais de 5,5% de Bi, mais de 1,5%, porém não mais de 5,5% de Sb, não menos de 0,01%, porém menos de 0,1% de Ni e mais de 0,001%, porém não mais de 0,1% de Co, sendo o restante Sn

Description

CAMPO TÉCNICO

[001]. A presente invenção refere-se a uma liga de solda altamente resistente que proporciona excelente resistência à vibração a uma parte de ligação, a uma pasta de solda e a uma junta de solda.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002]. Nos últimos anos, a eletrônica automotiva tem avançado, e está acontecendo uma transição nos automóveis de veículo à gasolina para veículo híbrido ou automóvel elétrico. No veículo híbrido ou no automóvel elétrico, há montado um circuito eletrônico instalado no veículo ao qual estão soldados componentes eletrônicos sobre um painel de circuito impresso. Embora o circuito eletrônico instalado no veículo estivesse disposto no interior de um veículo dotado de um ambiente onde há relativamente pouca vibração, o circuito eletrônico instalado no veículo tinha sido montado diretamente em uma casa de máquinas ou uma câmara de óleo de uma transmissão, e sobre um dispositivo mecânico, devido à expansão de uso.

[003]. Como descrito acima, o circuito eletrônico instalado no veículo é montado em um lugar que recebe várias cargas externas, como diferença de temperatura, impacto e vibração devido à expansão de uma região de montagem. Por exemplo, o circuito eletrônico instalado no veículo montado na casa de máquinas pode ser exposto a uma temperatura elevada igual ou superior a 125 °C durante a operação do motor. Por outro lado, quando o motor é parado, o circuito é exposto a uma temperatura baixa igual ou inferior a -40 °C, p. ex., em um lugar frio. Quando o circuito eletrônico instalado no veículo é exposto a tal diferença de temperatura, o estresse concentra-se em uma parte de ligação devido a uma diferença em um coeficiente de expansão térmica entre o componente eletrônico e a placa de circuito impresso. Portanto, quando se usa uma liga de solda Sn/3 Ag/0,5 Cu da técnica relacionada, a parte de ligação pode sofrer uma fratura, e uma liga de solda que possa impedir a fratura da parte de ligação é estudada mesmo em um ambiente onde a diferença de temperatura é grave.

[004]. Por exemplo, As Literaturas de Patente 1 a 5 revelam uma liga de solda à base de Sn-Ag-Cu-Bi-Sb-Ni-Co. Na invenção descrita na Literatura de Patente 1, a presença ou ausência de um buraco, infiltração de Cu e vida útil da solda por meio de um teste de ciclo térmico são avaliados no caso de uma composição da liga na qual o teor de Sb é igual ou inferior a 1,5% ou igual ou superior a 3,0% e o teor de Bi é igual ou inferior a 2,7%. Na invenção descrita na Literatura de Patente 2, a resistência ao impacto antes e depois do teste de ciclo térmico é avaliada no caso da composição da liga na qual o teor de Ni é igual ou superior a 0,1% ou 0,04% e o teor de Bi é 3,2%. Na invenção descrita na Literatura de Patente 3, a presença ou ausência de uma trinca ou um buraco em uma junta de solda depois do teste de ciclo térmico é avaliada no caso da composição da liga na qual o teor de é igual ou inferior a 3,2% ou 3,5%, e o teor de Co é 0,001%. Na invenção descrita na Literatura de Patente 4, uma incidência de trinca em uma junta de solda depois do ciclo térmico é avaliada no caso da composição da liga na qual o teor de Bi é igual ou inferior a 3,2%. Na invenção descrita na Literatura de Patente 5, a presença ou ausência de uma trinca em uma parte da aresta após o ciclo térmico é avaliada no caso da composição da liga na qual o teor de Bi é igual ou inferior a 4,8%.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE

[005]. Literatura de Patente 1:

[006]. Patente Japonesa No 5349703;

[007]. Literatura de Patente 2:

[008]. Patente Japonesa No 5723056;

[009]. Literatura de Patente 3:

[0010]. Patente Japonesa No 6047254;

[0011]. Literatura de Patente 4: WO 2014/163167 A1; e

[0012]. Literatura de Patente 5: Patente Japonesa No 6053248

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[0013]. Como descrito acima, nas invenções descritas nas Literaturas de Patente 1 a 5, é principalmente avaliada uma liga de solda para um circuito eletrônico instalado no veículo exposta a um ambiente no qual a diferença de temperatura é grande, por exemplo, uma casa de máquinas. No entanto, além das características do ciclo térmico, como a expansão de uma região em que o circuito eletrônico instalado no veículo é montado, torna-se necessário melhorar a resistência ao impacto e a resistência à vibração, e um estudo centrado nessas características é também necessário. Nas literaturas acima, a resistência ao impacto é avaliada na invenção descrita na Literatura de Patente 2, mas somente uma avaliação do impacto da queda, deixando cair 5 vezes de uma altura de 1 m, é descrita como um método de avaliação da liga.

[0014]. Aqui, como uma suspensão é montada no automóvel, é difícil pressupor uma situação em que um impacto de queda de 1 m é aplicado ao automóvel somente quando o automóvel desloca-se por uma estrada asfaltada ou uma estrada de terra. Portanto, acredita-se que a avaliação do impacto da queda descrito na Literatura de Patente 2 pressupõe um caso no qual o automóvel colide. Nesse caso, quando o impacto da queda é avaliado, em que uma placa de circuito cai pelo menos desde uma superfície desta, a queda da placa de circuito desde um canto desta e fatores semelhantes precisam ser estabelecidos, além de ser preciso também estabelecer um material de uma superfície do piso sobre o qual a placa de circuito cai. No entanto, na Literatura de Patente 2, como descrito acima, somente uma altura de queda e vezes de queda estão estipulados, é preciso ser dito que a própria avaliação é ambígua, e não está claro qual tipo de colisão é pressuposta. Mesmo na composição da liga avaliada como sem problema na avaliação acima, os problemas podem ocorrer dependendo da queda da placa de circuito desde uma superfície desta, a queda da placa de circuito desde um canto desta, e os semelhantes, ou do material da superfície do piso sobre o qual a placa de circuito cai. Portanto, é necessário criar uma liga segundo critérios de avaliação determinados até pelo menos certo grau. Além disso, na vibração transmitida a um corpo do veículo durante o deslocamento normal, uma carga aplicada por um impacto é menor e a carga é aplicada mais vezes, quando se compara com o caso de um impacto no momento da colisão. Portanto, é necessário melhorar a composição da liga revelada nas Literaturas de Patente 1 a 5, enquanto avaliando a resistência à vibração sob condições de avaliação próximas às condições reais.

[0015]. Além do mais, nas Literaturas de Patente 1 a 5, como descrito acima, foi projetada uma liga com enfoque principalmente em características do ciclo térmico. No circuito eletrônico instalado no veículo exposta ao ciclo térmico, um estresse é aplicado a uma parte de ligação devido a uma diferença em um coeficiente de expansão térmica entre uma placa de circuito impresso e um componente eletrônico. Por outro lado, quando se aplica vibração ao circuito eletrônico instalado no veículo, o estresse é considerado próximo ao de um impacto externo, diferentemente de um estresse causado pela expansão e contração da placa de circuito impresso ou o componente eletrônico, geradas durante o ciclo térmico. Ou seja, pelo fato de um comportamento diferente de uma carga sobre a parte de ligação ser visto entre um teste de ciclo térmico e um teste de vibração, é necessário criar uma liga adequada para corresponder à expansão da região em que a placa de circuito é montada.

[0016]. Além disso, a fim de prevenir uma fratura na parte de ligação do circuito eletrônico instalado no veículo independentemente da região de montagem do circuito eletrônico instalado no veículo, é também necessário melhorar a resistência da própria liga de solda que forma a parte de ligação. Deste ponto de vista também, é necessário estudar mais uma vez a composição da liga conhecida.

[0017]. A presente invenção tem por objeto prover uma liga de solda, uma pasta de solda e uma junta de solda com alta confiabilidade, pois a liga de solda possui alta resistência à tração e proporciona excelente resistência à vibração à parte de ligação entre a placa de circuito impresso e o componente eletrônico.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0018]. Os presentes inventores primeiramente consideraram um caso em que uma carga devido à vibração é aplicada a uma parte de ligação como descrito acima e, a seguir, investigaram um modo de fratura da parte de ligação unida pela liga de solda Sn/3 Ag/0,5 Cu da técnica relacionada. Descobriu-se que, no caso de se usar a liga de solda, houve fratura em uma interface entre um eletrodo e a liga de solda.

[0019]. Portanto, com o objetivo de evitar tal modo de fratura, os presentes inventores concentraram-se em teor de Ni e teor de Co na liga de solda à base de Sn-Ag-Cu-Bi-Sb-Ni-Co e investigaram os teores de seus elementos detalhadamente. Como resultado, o modo de fratura não foi encontrado dentro de uma faixa predeterminada destes, mas encontrou-se uma transição para o modo de fratura na liga de solda nas proximidades de uma camada de compostos intermetálicos. Ou seja, foi descoberto que, em uma composição da liga na qual eram ajustados o teor de Ni e o teor de Co, a resistência à vibração era melhorada por transição do modo de fratura.

[0020]. Além disso, a fim de impedir a extensão de trincas na liga de solda, os presentes inventores centraram-se no fato de que é necessário melhorar a resistência da própria liga de solda. Aqui, as Literaturas de Patente 1 a 5 revelam somente uma composição da liga na qual o teor de Sb e o teor de Bi são reduzidos em Exemplos utilizando uma ligada de solda à base de Sn-Ag-Cu-Bi-Sb-Ni-Co. No entanto, nos últimos anos, como a região de montagem do circuito eletrônico instalado no veículo ficou maior, foi necessária resistência à tração da liga de solda mais elevada do que aquela da técnica relacionada.

[0021]. Portanto, os presentes inventores fizeram um ajuste fino do teor de Ni e do teor de Co em uma composição na qual Ag e Cu estão contidos em quantidades predeterminadas e, a seguir, criaram a liga aumentando um teor de Sb e um teor de Bi para melhorar a resistência da própria liga de solda. Como resultado, constatou-se que a resistência à tração da liga de solda foi melhorada enquanto as trincas na liga de solda foram impedidas na proximidade da camada de compostos intermetálicos e a resistência à vibração foi melhorada.

[0022]. De acordo com os estudos acima, os presentes inventores estudaram mais para melhorar a confiabilidade, embora tivesse sido obtida uma liga de solda capaz de responder suficientemente à expansão da região de montagem da placa de circuito. Foi pressuposto que, com o aumento apenas do teor de Sb e Bi para simplesmente melhorar a resistência à tração, os teores de Ni e Co são reduzidos relativamente e, assim, a resistência à vibração não seria melhorada. Portanto, como resultado de investigação adicional detalhada considerando o equilíbrio entre a resistência à tração e a resistência à vibração, foi constatado que a resistência à tração e a resistência à vibração da liga de solda melhoravam e obtinha-se maior confiabilidade ajustando os teores de Ni e Co que impedem fratura em uma interface entre um eletrodo da placa de circuito impresso e a liga de solda, os teores de Bi e Sb que impedem extensão de trincas na liga de solda e o equilíbrio destes.

[0023]. A presente invenção obtida por esses achados é como segue. (1) Uma liga de solda com uma composição da liga constituída por, em % de massa: • Ag: 1% a 4%; • Cu: 0,5% a 0,8%; • Bi: mais de 4,8% e 5,5% ou menos; • Sb: mais de 1,5% e 5,5% ou menos; • Ni: 0,01% ou mais e menos de 0,1%; • Co: mais de 0,001% e 0,1% ou menos; e • sendo o restante constituído por Sn. (2) A liga de solda de acordo com o (1) acima, em que a composição da liga satisfaz as seguintes relações (1) a (3): • 0,020% < Ni + Co < 0,105% (1) • 9,1% < Sb + Bi < 10,4% (2) • 4,05x10-3 < (Ni + Co)/(Bi + Sb) < 1,00x10—2 (3), • em que Ni, Co, Bi e Sb representam, cada qual, um teor (% em massa) destes na liga de solda. (3) Uma pasta de solda contendo a liga de solda de acordo com o (1) ou (2) acima. (4) Uma junta de solda contendo a liga de solda de acordo com o (1) ou (2) acima.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

[0024]. A Figura 1 mostra uma fotografia de SEM em corte transversal de uma junta de solda, a Figura 1(a) é uma fotografia de SEM em corte transversal de uma junta de solda formada pela composição da liga do Exemplo 1 e a Figura 1(b) é uma fotografia de SEM em corte transversal de uma junta de solda formada pela composição da liga do Exemplo Comparativo 6.

[0025]. A Figura 2 é um gráfico mostrando uma associação entre a relação (3) e “TS x número de ciclos de vibração”.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0026]. A presente invenção é descrita mais detalhadamente abaixo. Na presente descrição, "%" referente a uma composição de liga de solda é "% em massa" a menos que especificado particularmente.

1. Liga de solda (1) Ag: 1% a 4%

[0027]. Ag melhora a molhabilidade da solda e precipita um composto em forma de rede de um composto intermetálico Ag3Sn em uma matriz da solda, formando uma liga reforçada pela precipitação e melhora a resistência à tração da liga de solda. Quando um teor de Ag é inferior a 1%, uma molhabilidade da solda não é melhorada. Como o limite inferior do teor de Ag, o teor é, de preferência, igual ou superior a 2,0% e mais preferivelmente igual ou superior a 3,3%.

[0028]. Por outro lado, quando o teor de Ag excede 4%, a resistência à vibração é inferior por causa de um composto intermetálico Ag3Sn grosseiro que cristaliza como um cristal inicial, além de uma temperatura de líquido também se elevar. Como o limite superior do teor de Ag, o teor é, de preferência, igual ou inferior a 3,7% e, mais preferivelmente, igual ou inferior a 3,5%.

(2) Cu: 0,5% a 0,8%

[0029]. Cu melhora a resistência à tração da liga de solda. Quando um teor de Cu é inferior a 0,5%, a resistência à tração não é melhorada. Como o limite inferior de Cu, o teor é, de preferência, igual ou superior a 0,6% e, mais preferivelmente, igual ou superior a 0,65%.

[0030]. Por outro lado, quando o teor de Cu excede 0,8%, a resistência à vibração é inferior por causa de um composto intermetálico Cu6Sn5 grosseiro que cristaliza como um cristal inicial, além de uma temperatura de líquido também se elevar. Como o limite superior de Cu, o teor é, de preferência, igual ou inferior a 0,75%.

(3) Bi: mais de 4,8% e 5,5% ou menos

[0031]. Bi é um elemento necessário para melhorar a resistência à vibração ao melhorar a resistência à tração da liga de solda. Além disso, mesmo se Bi estiver contido, a formação de um composto intermetálico SnSb fino a ser descrito mais adiante não é impedida, e a precipitação reforçando a liga de solda é mantida. Quando um teor de Bi é igual ou inferior a 4,8%, o efeito acima não pode ser exibido suficientemente. Como o limite inferior do teor de Bi, o teor é, de preferência, igual ou superior a 4,9%.

[0032]. Por outro lado, quando o teor de Bi excede 5,5%, a ductilidade da liga de solda diminui, a liga de solda torna-se dura e a resistência à vibração deteriora. Como o limite superior do teor de Bi, o teor é, de preferência, igual ou inferior a 5,3% e, mais preferivelmente, igual ou inferior a 5,2%.

(4) Sb: mais de 1,5% e 5,5% ou menos

[0033]. Sb é um elemento reforçador de solução sólida que penetra em uma matriz de Sn, é um elemento reforçador de precipitação-dispersão que forma um composto intermetálico SnSb fino em uma quantidade acima de um limite de solubilidade para Sn e é um elemento necessário para melhorar a resistência à vibração ao melhorar a resistência à tração da liga de solda. Quando um teor de Sb é igual ou inferior a 1,5%, a precipitação do composto intermetálico SnSb é insuficiente e o efeito não pode exibido. Como o limite inferior do teor de Sb, o teor é, de preferência, igual ou superior a 1,6%, mais preferivelmente igual ou superior a 3,0% e ainda mais preferivelmente igual ou superior a 4,8%.

[0034]. Por outro lado, quando o teor de Sb excede 5,5%, a liga de solda pode tornar-se dura e a resistência à vibração pode deteriorar. Como o limite superior do teor de Sb, o teor é, de preferência, igual ou inferior a 5,3% e, mais preferivelmente, igual ou inferior a 5,2%.

(5) Ni: 0,01% ou mais e menos de 0,1%

[0035]. Ni está disperso uniformemente em um composto intermetálico que precipita perto de uma interface de ligação entre um eletrodo e a liga de solda, reforma uma camada de compostos intermetálicos e impede fratura na interface de ligação entre o eletrodo e a liga de solda. Como resultado, houve transição no modo de fratura para um modo de fratura na liga de solda na proximidade da camada de compostos intermetálicos. Quando um teor de Ni é inferior a 0,01%, o efeito acima não pode ser exibido. Como o limite inferior do teor de Ni, o teor é, de preferência, igual ou superior a 0,02% e, mais preferivelmente, igual ou superior a 0,03%.

[0036]. Por outro lado, quando o teor de Ni é igual ou superior a 0,1%, um ponto de fusão da liga de solda torna-se alta e a configuração da temperatura durante a ligação da solda precisa ser mudada. Como o limite superior do teor de Ni, o teor é, de preferência, igual ou inferior a 0,09% e, mais preferivelmente, igual ou inferior a 0,05%.

(6) Co: mais de 0,001% e 0,1% ou menos

[0037]. Co é um elemento necessário para melhorar o efeito de Ni. Quando um teor de Co é igual ou inferior a 0,001%, o efeito acima não pode ser exibido. Como o limite inferior do teor de Co, o teor é, de preferência, igual ou superior a 0,002% e, mais preferivelmente, igual ou superior a 0,004%.

[0038]. Por outro lado, quando o teor de Co é superior a 0,1%, um ponto de fusão da liga de solda torna-se alto e a configuração da temperatura durante a ligação da solda precisa ser mudada. Como o limite superior do teor de Co, o teor é, de preferência, igual ou inferior a 0,05% e, mais preferivelmente, igual ou inferior a 0,012%.

(7) 0,020% < Ni + Co < 0,105% (1)

[0039]. Na liga de solda da presente invenção, é necessário impedir fratura em uma interface de ligação com o eletrodo, o que não é uma modalidade preferível como o modo de fratura da junta de solda. Considerando que esse efeito é exibido suficientemente, como o limite inferior de quantidade total de Ni e Co, a quantidade total é, de preferência, igual ou superior a 0,020% e, mais preferivelmente, igual ou superior a 0,042%.

[0040]. Como o limite superior desta, a quantidade total é, de preferência, igual ou inferior a 0,105%, mais preferivelmente igual ou inferior a 0,098%, ainda mais preferivelmente igual ou inferior a 0,09% e particularmente preferível igual ou inferior a 0,050% para que uma junta de solda possa ser formada sob condições de refusão da técnica relacionada ao impedir uma elevação do ponto de fusão.

[0041]. Na relação (1), Ni e Co representam cada qual um teor (% em massa) destes na liga de solda.

(8) 9,1% < Sb + Bi < 10,4% (2)

[0042]. Na liga de solda da presente invenção, aumentando-se uma quantidade total de Sb e Bi, a extensão de trincas na liga de solda é impedida, a resistência à tração da liga de solda é melhorada e a resistência à vibração é melhorada ainda mais. Para que esse efeito seja exibido suficientemente, como o limite inferior da quantidade total de Sb e Bi, a quantidade total é, de preferência, igual ou superior a 9,1%, mais preferivelmente igual ou superior a 9,6%, ainda mais preferivelmente igual ou superior a 9,7% e particularmente preferível acima de 9,8%.

[0043]. Como o limite superior desta, a quantidade total é, de preferência, igual ou inferior a 10,4%, e mais preferivelmente igual ou inferior a 10,0% do ponto de vista de impedir a extensão de trincas na liga de solda sem endurecer excessivamente a liga de solda.

[0044]. Na relação (2), Bi e Sb representam cada qual um teor (% em massa) destes na liga de solda.

(9) 4,05x10-3 < (Ni + Co)/(Bi + Sb) < 1,00x10-2 (3)

[0045]. Na liga de solda da presente invenção, o equilíbrio entre a resistência à tração e a resistência à vibração é preferivelmente mantido do ponto de vista de responder de modo mais suficiente à expansão da região de montagem da placa de circuito. Quando os teores de Bi e Sb não aumentam demais, os teores de Ni e Co não diminuem relativamente em relação aos teores de Bi e Sb, e a resistência à tração da liga de solda não é suficientemente alta. Correspondentemente, quando os teores de Ni e Co estão em uma quantidade adequada, a fratura na interface entre o eletrodo e a liga de solda é prevenida, a elevação do ponto de fusão da liga de solda é impedida, a soldadura pode ser realizada sem problema e a deterioração da resistência à vibração é impedida. Como descrito acima, considera-se que maior confiabilidade possa ser obtida ao se impedir a elevação do ponto de fusão da liga de solda e ajustar o restante entre o teor total de Ni e Co que impeça fratura em uma interface entre a placa de circuito impresso e a liga de solda e o teor total de Bi e Sb que impeça a extensão de trincas na liga de solda ao melhorar a resistência à tração.

[0046]. Por esse motivo, é desejável que, além das relações (1) e (2), a relação (3) seja satisfeita.

[0047]. A fim de exibir um efeito obtido por satisfazer a relação (3), como o limite inferior da relação (3), esta é, de preferência, igual ou superior a 4,05x10-3 e mais preferivelmente igual ou superior a 4,20X10-3. Como o limite superior da relação (3), esta é, de preferência, igual ou inferior a 1,00X10-2, mais preferivelmente igual ou inferior a 9,8X10-3, sendo particularmente preferível igual ou inferior a 9,0X10-3 e o mais preferível igual ou inferior a 5,5x10-3.

[0048]. Na relação (3), Ni, Co, Bi, e Sb representam cada qual um teor (% em massa) destes na liga de solda.

(10) Restante: Sn

[0049]. O restante da liga de solda na presente invenção é constituído por Sn e pode conter impurezas inevitáveis além dos elementos acima. Mesmo quando as impurezas inevitáveis estiverem contidas, o efeito descrito acima não é afetado.

2. Pasta de solda

[0050]. Uma pasta de solda da presente invenção é uma mistura de um pó de solda contendo a composição de liga acima e um fluxo. O fluxo utilizado na presente invenção não é especialmente limitado se a soldadura puder ser realizada por um método habitual. Portanto, é possível utilizar um fluxo no qual uma resina, um ácido orgânico, um agente ativo e um solvente, os quais são em geral utilizados, estão adequadamente misturados. Na presente invenção, uma razão da mistura entre componente metal em pó e componente fluxo não é especialmente limitada, mas é preferivelmente o componente metal em pó: 80 a 90% em massa e o componente fluxo: 10 a 20% em massa.

3. Junta de solda

[0051]. Uma junta de solda na presente invenção é adequada para uso em conexão entre um chip de IC e uma placa de circuito deste (mediador de conexão, interposer) em um módulo semicondutor, ou conexão entre um módulo semicondutor e uma placa de circuito impresso. Aqui, a "junta de solda" refere-se a uma parte de ligação com um eletrodo.

4. Outros

[0052]. Um método para fabricação da liga de solda na presente invenção pode ser realizado de acordo com um método habitual.

[0053]. Um método de ligação utilizando a liga de solda na presente invenção pode ser executado de acordo com um método habitual utilizando, p. ex., um método de refusão. Além disso, na ligação utilizando a liga de solda da presente invenção, uma estrutura pode ser aperfeiçoada mais levando em consideração uma taxa de resfriamento durante a solidificação. Por exemplo, a junta de solda é resfriada a uma taxa de resfriamento de 2 a 3 °C/s ou mais. Outras condições para ligação podem ser ajustadas adequadamente dependendo da composição da liga de solda.

[0054]. Além do mais, na presente invenção, pode-se utilizar uma forma de solda sem chumbo como não só a pasta de solda, mas também como preforma da solda com forma de bola, pellet ou arruela, ou solda de fio e solda com fluxo tubular de resina.

[0055]. Uma liga de baixos raios-α pode ser fabricada utilizando um fio-máquina de baixos raios-α como matéria-prima da liga de solda na presente invenção. Tal liga de baixos raios-α pode impedir um erro suave quando a liga é utilizada para formar uma saliência de solda em volta de uma memória.

EXEMPLOS

[0056]. Uma placa de circuito impresso e um componente eletrônico foram unidos utilizando uma liga de solda com uma composição da liga mostrada na Tabela 1, e a resistência à vibração foi avaliada. A resistência à tração da liga de solda com a composição da liga mostrada na Tabela 1 foi avaliada. Cada método de avaliação é descrito abaixo.

Exemplo 1. Resistência à vibração (1) Produção de pasta de solda

[0057]. Pó da liga de solda com 20 μm de diâmetro médio de partículas e com a composição da liga de solda descrita na Tabela 1 foi misturado com um fluxo comum à base de resina pastosa, produzindo, assim, uma pasta de solda. Um teor de fluxo foi ajustado para 12% em massa em relação a uma massa de toda a pasta de solda.

(2) Formação de junta de solda

[0058]. A pasta de solda foi impressa sobre a placa de circuito a seguir utilizando a máscara de metal seguinte e três LGAs descritos abaixo foram montados sobre uma placa de circuito impresso. Depois disso, a soldadura foi realizada sob as condições de refusão seguintes, formando, assim, uma junta de solda. LGA • Diâmetro externo do pacote: 12,90 mm x 12,90 mm • Tratamento da superfície: eletrólitos Ni/Au • Número total de eletrodos: 345 pinos • Distância entre eletrodos (entre centros dos eletrodos): 0,5 mm de distância • Parte de abertura do verniz anti-solda (solder resist): Φ 0,23 mm • Diâmetro da almofada (land) de eletrólitos Ni/Au: Φ 0,25 mm • Placa de circuito • Placa de circuito montada: 132 mm x 77 mm • Tratamento da superfície da placa de circuito: Cu-OSP • Substrato utilizado: FR-4 • Estrutura de camadas: placa de circuito de lado duplo • Coeficiente de expansão térmica: Espessura da placa de circuito: 1,0 mm • Porção de abertura do verniz anti-solda: Φ 0,40 mm • Diâmetro da almofada de eletrólitos Ni/Au: Φ 0,28 mm • Máscara de metal • Espessura da máscara: 120 μm • Diâmetro de abertura: Φ 0,28 mm • Condições de refusão • Temperatura de pré-aquecimento: 130 °C a 170 °C • Tempo de pré-aquecimento: 100 segundos • Taxa de elevação da temperatura desde a temperatura de pré-aquecimento até a temperatura de fusão: 1,6 °C/segundo • Tempo de fusão (temperatura igual ou superior a 220 °C): 35 segundos • Pico de temperatura: 243 °C • Taxa de resfriamento desde o pico de temperatura até 150 °C: 2,4 °C/segundo

(3) Teste de vibração

[0059]. Um aparelho para teste de vibração fabricado pela Emic Corporation com a configuração abaixo foi utilizado no teste de vibração. • Banho termostático a baixa temperatura: VC-082BAFX (32) P3T • Dispositivo guia tipo CUBE (200 mm x 200 mm): JSA-150-085 • Sensor de aceleração anexado ao dispositivo guia tipo CUBE: tipo 731-B • Amplificador pré-carga: 504-E-2 • Sensor de aceleração anexado à placa de circuito: tipo 710-D

[0060]. A placa de circuito sobre a qual um LGA foi montado foi fixada a uma superfície superior do dispositivo guia tipo CUBE, e o sensor de aceleração (tipo 710-D) foi anexado à placa de circuito fixa.

[0061]. O aparelho para teste de vibração utilizou o amplificador pré-carga para medir um sinal enviado pelo sensor de aceleração da placa de circuito e controlou o sinal vindo do sensor de aceleração do dispositivo guia tipo CUBE para indicar um valor predeterminado. Por esse controle, pode-se obter a aceleração e a frequência de ressonância desejada.

[0062]. Nos exemplos, vibrou-se a placa de circuito a uma aceleração de 223 G (frequência de ressonância: 166,32 Hz) vibrando o dispositivo guia tipo CUBE a uma aceleração de 20 G (frequência de ressonância: 166,32 Hz). Mediu-se o número de ciclos de vibração quando um valor da resistência de cada LGA subia 20% desde um valor inicial. Nos exemplos, foi determinado como um nível sem problema técnico quando o número de ciclos de vibração atingia 300.000 ou mais.

Exemplo 2. Resistência à tração

[0063]. A resistência à tração foi medida de acordo com JISZ 3198-2. Cada liga de solda descrita na Tabela 1 foi fundida em um molde, e um corpo de prova com comprimento do extensômetro de 30 mm e diâmetro de 8 mm foi produzido. O corpo de prova produzido foi tracionado a golpes de 6 mm/min à temperatura ambiente pelo Tipo 5966 fabricado pela Instron, e a resistência quando observada fratura no corpo de teste foi medida. Nos exemplos, foi determinado como um nível sem problema técnica quando a resistência à tração era 80 MPa ou mais e 120 MPa ou menos. Os resultados são mostrados na Tabela 1. Tabela 1

O valor sublinhado representa o caso situado fora da faixa da presente invenção.

[0064]. Conforme mostrado na Tabela 1, no Exemplo 1, a resistência à tração foi acima de 80 MPa, e o número de ciclos de vibração também foi mais de 300.000.

[0065]. Por outro lado, no Exemplo Comparativo 1, como o teor de Ni era alto e o ponto de fusão elevou-se, a ligação da solda foi insuficiente e o número de ciclos de vibração foi inferior sob as condições de refusão acima. No Exemplo Comparativo 2, o teor de Bi era baixo e a resistência à tração e o número de ciclos de vibração foram inferiores.

[0066]. No Exemplo Comparativo 3, houve fratura na interface entre a liga de solda e o eletrodo, uma vez que não continha Ni, e o número de ciclos de vibração foi inferior. No Exemplo Comparativo 4, houve fratura na interface entre a liga de solda e o eletrodo, uma vez que não continha Co, e o número de ciclos de vibração foi inferior. No Exemplo Comparativo 5, os teores de Sb e Bi eram altos e elevada resistência à tração foi exibida, e o número de ciclos de vibração foi inferior. No Exemplo Comparativo 6, houve fratura na interface entre a liga de solda e o eletrodo, uma vez que não continha Ni e Co, e o número de ciclos de vibração foi inferior. Além disso, por não conter Sb e Bi, a resistência à tração da liga de solda foi também inferior.

[0067]. Para esclarecer o efeito da presente invenção a partir dos resultados na Tabela 1, a presente invenção é descrita mais detalhadamente abaixo utilizando a Figura 1 e a Figura 2.

[0068]. A Figura 1 mostra uma fotografia de SEM em corte transversal de uma junta de solda, a Figura 1(a) é uma fotografia de SEM em corte transversal de uma junta de solda formada pela composição da liga do Exemplo 1 e a Figura 1(b) é uma fotografia de SEM em corte transversal de uma junta de solda formada pela composição da liga do Exemplo Comparativo 6. Na Figura 1(a), o teste de vibração prosseguiu até surgir uma fratura na seção transversal e, a seguir, foi feita uma fotografia de SEM da seção transversal. Foi constatado que, no Exemplo 1 que continha as quantidades predeterminadas de Ni e Co, houve fratura na liga de solda na proximidade da camada de compostos intermetálicos. Pelo contrário, no Exemplo Comparativo 6 que continha Ni e Co, houve fratura na interface entre o eletrodo e a liga de solda. Dessa maneira, observou-se uma transição no modo de fatura pelo fato de conter as quantidades predeterminadas de Ni e Co.

[0069]. A Figura 2 é um gráfico mostrando uma associação entre a relação (3) e “resistência à tração x número de ciclos de vibração”. Na Figura 2, as composições de ligas satisfazendo as relações (1) e (2) foram extraídas da Tabela 1. A partir da Figura 2, foi constatado nos Exemplos que a “resistência à tração x número de ciclos de vibração” mostrou um valor igual ou superior a 4,0x107 ou dentro da faixa da relação (3), de modo que o equilíbrio entre a resistência à tração e o número de ciclos de vibração foi bom, e excelente confiabilidade foi demonstrada. Especificamente, nos Exemplos 1, 2, 5 e 9 que satisfazem as relações (1) a (3), constatou-se que a “resistência à tração x número de ciclos de vibração” mostrava um valor igual ou superior a 1,2x108, de modo que foi conseguido o equilíbrio entre a excelente resistência à tração e o número de ciclos de vibração, e elevada confiabilidade foi alcançada.

[0070]. A partir do precedente, considerando que a liga de solda da presente invenção possui alta resistência à tração e excelente resistência à vibração, a liga de solda pode ser adequadamente utilizada em um lugar onde há transmissão de vibração, por exemplo, um circuito eletrônico instalado no veículo.

Claims

1. LIGA DE SOLDA caracterizada pelo fato de que compreende uma composição de liga consistindo em % de massa: Ag: 1% a 4%; Cu: 0,5% a 0,8%; Bi: mais de 4,9% ou mais e 5,5% ou menos; Sb: mais de 1,5% e 5,5% ou menos; Ni: 0,01% ou mais e menos de 0,1%; Co: mais de 0,001% e 0,1% ou menos; e o equilíbrio sendo Sn, onde a composição da liga satisfaça as relações (1) a (3) a seguir: 0,020% < Ni + Co < 0,105% (1) 9,1% < Sb + Bi < 10,4% (2) 4,05x10-3 < (Ni + Co)/(Bi + Sb) < 1,00x10-2 (3), onde Ni, Co, Bi, e Sb representam, cada um, um teor (em % de massa) na liga de solda.

2. PASTA DE SOLDA caracterizada pelo fato de que compreende a liga de solda tal como definida pela reivindicação 1.

3. JUNTA DE SOLDA caracterizada pelo fato de que compreende a liga de solda tal como definida pela reivindicação 1.