BR112020003649B1 - Liga de solda - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a uma liga de solda excelente em fusibilidade de modo contínuo. A liga de solda na presente invenção possui uma composição de liga constituída por, em % de massa, 0,8% a 10% de Cu, sendo o restante constituído por Sn, e inclui um composto intermetálico, em que o composto intermetálico tem um tamanho máximo de grão de 100 µm ou menos em uma região com pelo menos 50 µm de distância de uma superfície da liga de solda.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a uma liga de solda excelente em fusibilidade de modo contínuo e uma junta de solda incluindo a liga de solda.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Componentes eletrônicos são montados sobre uma placa de circuito impresso. Os exemplos da etapa de montagem dos componentes eletrônicos incluem soldagem branda por fluxo, soldagem branda por imersão e semelhantes. A soldagem branda por fluxo é um método no qual a soldagem é realizada aplicando um fluxo em jatos de um banho de solda a um lado da superfície em que a placa de circuito impresso se conecta. A soldagem branda por imersão é um método no qual um terminal como um componente em espiral é imerso em um banho de solda para remover uma película de isolamento e realizar um chapeamento (plating) antes da solda.

[0003] Para soldagem branda por fluxo ou soldagem branda por imersão, é necessário um banho de solda. Como o banho de solda fica exposto à atmosfera por um longo período de tempo, a borra (dross) gerada no banho de solda precisa ser removida em intervalos regulares. Além disso, a solda fundida no banho de solda é consumida pela soldagem. Portanto, a liga de solda é periodicamente suprida ao banho de solda. Para o suprimento da liga de solda, uma solda de barra é geralmente utilizada.

[0004] Como um método para produção de uma solda de barra, há um método em que solda fundida é despejada em um molde fixo e um método de lingotamento contínuo no qual solda fundida é despejada em um molde rotativo. O método de lingotamento contínuo é um método no qual uma matéria-prima é inserida em um forno de fusão e fundida, e a solda fundida no forno de fusão é fundida em uma ranhura de um molde rotativo. Os exemplos do molde utilizado no método de lingotamento contínuo incluem um molde com uma forma na qual há uma ranhura em uma parte central na direção de uma largura da placa anular. A solda fundida solidifica depois de ser depositada na ranhura do molde rotativo e é guiada do molde até a etapa de corte a uma temperatura de aproximadamente 150 °C. O produto guiado do lingotamento contínuo é cortado quando atinge um comprimento predeterminado para formar uma solda de barra.

[0005] Uma técnica de lingotamento contínuo de uma liga de solda é revelada em, por exemplo, o Pedido de Patente JP2017-196647. Essa literatura descreve que um metal resfriando-se, através do qual escoa água de resfriamento, é levado ao contato próximo com o lado externo do molde, a taxa de resfriamento até 280 °C é 3 °C/s ou mais, de preferência 20°C/s ou mais e mais preferivelmente 50°C/s ou mais, e a estrutura eutética é refinada, na liga de solda à base de Au-Sn. No entanto, embora Au seja, às vezes, utilizada como liga de solda livre de Pb a alta temperatura, o seu custo é alto e o seu processamento, difícil.

[0006] Portanto, uma liga de solda à base de Sn-Cu é principalmente utilizada para a solda de barra. É comum que a liga de solda à base de Sn-Cu forme compostos intermetálicos em ligas de solda. Quando a liga é produzida por um método de lingotamento contínuo, um composto intermetálico grosseiro friável pode ser gerado durante a solidificação da solda fundida. Quando o composto intermetálico grosseiro é gerado, a liga de solda pode trincar-se no local da geração, podendo causar um problema de não ser possível formar um produto de lingotamento contínuo. Além disso, mesmo quando um produto de lingotamento contínuo pode ser formado, há risco de quebra durante o transporte.

[0007] Como exemplo de estudo sobre a liga de solda à base de Sn-Cu, do ponto de vista de impedir a quebra da junta formada pela liga de solda, por exemplo, a Publicação WO2014/084242 descreve uma liga à base de Sn-Cu-Ni utilizada como um material de brasagem a baixa temperatura, um fluxo é aplicado a um local de junta em um tubo, a liga é imersa em um metal de adição para brasagem e, em seguida, lentamente resfriada e solidificada.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE PATENTE

[0008] Pedido de Patente JP2017-196647A e Publicação WO2014/084242A1

LITERATURA NÃO DE PATENTE

[0009] Literatura Não de Patente 1: Yasutaka Hashimoto et al., Current Status and Future Plan of Viscosity Measurement for the Lead-Free Solder, Journal of the Japan Institute of Metals and Materials, J-STAGE, revisão publicada inicialmente, 27 de março de 2017

Descrição resumida DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[0010] O objeto da invenção descrita na Publicação WO2014/084242 é prover uma liga de fácil utilização em baixo ponto de fusão e que permita teor de Cu situado na faixa entre 0,3% e 41,4%. No entanto, conforme descrito na Literatura de Patente, como a temperatura de líquido a um teor de Cu de 41,4% é 640 °C e como a liga é resfriada e se solidifica lentamente, o composto intermetálico grosseiro precipita na camada da liga. Portanto, quando o produto de lingotamento contínuo é produzido utilizando a liga à base de Sn-Cu descrita na Publicação WO2014/084242, podem ocorrer trincas ou quebra no produto de lingotamento contínuo. Quando ocorrem trincas ou quebra no produto de lingotamento contínuo, o processo de lingotamento contínuo é interrompido, e o processo de lingotamento é reiniciado depois que o produto fundido quebrado é removido do molde, por conseguinte, o processo operacional é complicado.

[0011] Além disso, nos últimos anos, tem se desejado um produto de lingotamento contínuo mais longo, já que a redução dos custos decorrentes da mão de obra do processo e a redução no tempo do processo devem ser sempre buscadas. Portanto, a quebra do produto de lingotamento contínuo durante o lingotamento contínuo é considerada mais do que nunca um problema maior.

[0012] Além disso, a viscosidade da solda fundida varia e depende em grande medida da composição da liga e, dependendo da composição, a solda fundida é menos propensa a escoar nas ranhuras do molde rotativo. Por esse motivo, como o produto de lingotamento contínuo aumenta de espessura, o composto intermetálico grosseiro pode ser gerado mesmo quando o molde é resfriado bastante, resultando em quebra do produto de lingotamento contínuo. Portanto, mesmo quando a liga à base de Sn-Cu descrita na Publicação WO2014/084242 é aplicada ao No Pedido de Patente JP2017-196647, pode ocorrer quebra do produto de lingotamento contínuo. A presente invenção tem por objeto prover uma liga de solda excelente in fusibilidade de modo contínuo.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[0013] Os presentes inventores voltaram a estudar o problema no caso em que a ligada descrita na Publicação WO2014/084242 é fabricada como um produto de lingotamento contínuo. Na Publicação WO2014/084242, o que se pretende é impedir quebra da liga de solda, resfriando-se lentamente o material de brasagem durante a junção. Por exemplo, quando o resfriamento lento é realizado como descrito na Publicação WO2014/084242, há geração do composto intermetálico grosseiro no interior da liga de solda. No lugar onde o composto intermetálico grosseiro é gerado, ocorrem trincas durante a solidificação ou ocorre quebra quando a liga de solda é cortada. Isso pode ser observado especialmente em uma liga hipereutética na qual o teor de Cu é igual ou superior a 0,8%.

[0014] Portanto, os presentes inventores centram-se no resfriamento durante a fabricação do produto de lingotamento contínuo, em vez de enfocarem o resfriamento durante a junção conforme descrito na Publicação WO2014/084242. Especificamente, no lingotamento contínuo usando uma liga de solda Sn-Cu com teor de Cu igual ou superior a 0,8%, foi confirmado que o composto intermetálico gerado no interior da liga de solda era grosseiro quando o lingotamento era realizado enquanto o molde era resfriado conforme descrito no Pedido de Patente JP2017-196647. Além disso, a Literatura Não de Patente 1 relata que a viscosidade da solda fundida aumenta à medida que o teor de Cu cresce. Foi relatado na literatura que, quando o teor de Cu era aumentado de 0,7% para 7,6%, a viscosidade à mesma temperatura aumentava aproximadamente 1,5 vezes. Assim, quando o lingotamento foi realizado com vários teores de Cu, constatou-se que a fluidez da solda fundida no molde diminuía à medida que o teor de Cu aumentava, e a frequência de ocorrência de trincas durante a solidificação aumentou também à medida que a espessura da placa ficava maior.

[0015] A fim de compensar uma diminuição na fluidez da solda fundida em decorrência de aumento no teor de Cu, é possível inclinar o molde rotativo de modo que o fluxo de lingotamento da solda fundida seja de cima para baixo. No entanto, quando o molde rotativo é inclinado, a forma em corte transversal do produto de lingotamento contínuo fica bem diferente da forma da ranhura do molde, de modo que não se consegue obter um produto de lingotamento contínuo desejado. Por outro lado, quando o ângulo de inclinação do molde rotativo é grande demais, a solda fundida pode sobressair da ranhura quando o fluxo de solda fundida passa pela parte curvada do molde rotativo. Portanto, no caso de se utilizar o método de lingotamento contínuo, o molde rotativo deve manter o estado horizontal.

[0016] Os presentes inventores estudaram mais profundamente uma solda fundida de modo que a solda fundida fluísse suficientemente no molde e impedisse trincas ou quebra durante a solidificação mesmo quando a solda fundida com uma composição de liga de alta viscosidade é fundida em um molde em um estado no qual o molde rotativo mantém o estado horizontal. Embora se tenha convencionalmente considerado que trincas ou quebra sejam induzidas pela vibração do molde rotativo, foi constatado que, quando microvibração, como ondas ultrassônicas, é aplicada à solda fundida depositada no molde, a fluidez da solda fundida no molde é melhorada inesperadamente e o tamanho máximo de grão do composto intermetálico é diminuído inesperadamente. Como resultado, um produto de lingotamento contínuo de boa qualidade sem trincas ou quebra durante a solidificação pode ser fabricado, e a presente invenção foi realizada.

[0017] A presente invenção realizada com base nesses achados é como segue. (1) Uma liga de solda, com uma composição de liga constituída por, em % de massa, 0,8% a 10% de Cu, sendo o restante constituído por Sn e incluindo um composto intermetálico, em que o composto intermetálico tem um tamanho máximo de grão de 100 μm ou menos em uma região com pelo menos 50 μm de distância de uma superfície da liga de solda.

[0018] (2) A liga de solda de acordo com o (1) acima, em que a composição de liga contém ainda, em % de massa, 0,4% ou menos de Ni; (3) A liga de solda de acordo com o (2) acima, em que o composto intermetálico é principalmente (Cu, Ni)6Sn5; (4) A liga de solda de acordo com qualquer um de (1) a (3) acima, em que a composição de liga contém ainda, em % de massa, pelo menos um dentre 0,3% ou menos de P, 0,3% ou menos de Ge e 0,3% ou menos de Ga.

[0019] (5) A liga de solda de acordo com qualquer um de (1) a (4) acima, em que a composição de liga contém ainda pelo menos um selecionado a partir de pelo menos um grupo de um grupo constituído por pelo menos um dentre Bi, In, Sb, Zn e Ag em uma quantidade total igual ou inferior a 5%, e um grupo constituído por pelo menos um dentre Mn, Cr, Co, Fe, Si, Al, Ti e elementos terras raras em uma quantidade total igual ou inferior a 1%.

[0020] (6) A liga de solda de acordo com qualquer um de (1) a (5) acima, em que a relação (1) a seguir é satisfeita: o tamanho máximo de grão (μm) x razão da área (%) do composto intermetálico na liga de solda < 3000 (% em μm) (1).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0021] A FIG. 1 é uma imagem em corte transversal de uma liga de solda no Exemplo e a FIG. 2 são mostradas imagens em corte transversal de ligas de solda no Exemplo 8 e Exemplo Comparativo 4, a FIG. 2(a) é a imagem do Exemplo 8, e a FIG. 2(b) é a imagem do Exemplo Comparativo 4.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[0022] A presente invenção é descrita detalhadamente abaixo. Na descrição, "%" relacionado a uma composição de liga de solda é "% em massa", a menos que especificado o contrário.

[0023] 1. Composição de liga de uma liga de solda: (1) Cu: 0,8% a 10%; A liga de solda da presente invenção pode solucionar o problema no caso de uma liga hiperteutética na qual é provável que um composto intermetálico grosseiro CuSn seja gerado. Quando o teor de Cu é inferior a 0,7%, obtém-se estrutura hipoeutética de modo que o cristal primário durante a solidificação é de Sn, quando o teor de Cu excede 0,7%, obtém-se estrutura hipereutética de modo que o cristal primário durante a solidificação é um composto de SnCu. Quando o cristal primário é um composto de SnCu, a fluidez da solda fundida no molde é deteriorada. No entanto, quando o teor de Cu é ligeiramente maior do que 0,7%, há pouca influência do composto intermetálico durante o lingotamento independentemente das condições de fabricação. Considerando que o efeito da presente invenção é mais propenso a ser exibido quando o teor de Cu é maior, em termos do limite inferior, o teor de Cu é igual ou superior a 0,8%, de preferência igual ou superior a 1,0% e, mais preferivelmente, igual ou superior a 4,0%.

[0024] Quando o teor de Cu excede 10%, a temperatura de líquido é alta, o que causa deterioração de trabalhabilidade. Quando o teor de Cu excede 10%, a razão da área do composto intermetálico é grande demais. Além disso, como a viscosidade da solda fundida aumenta e a fluidez no molde é deteriorada, o composto intermetálico grosseiro é gerado. Como resultado, ocorrem trincas ou semelhantes durante a solidificação. Em termos do limite superior, o teor de Cu é igual ou inferior a 10%, de preferência igual ou inferior a 8% e, mais preferivelmente, igual ou inferior a 7%.

[0025] (2) Ni: 0,4% ou menos; Ni é um elemento opcional capaz de controlar o tamanho de grão do composto intermetálico SnCu. Quando a liga de solda Sn-Cu contém Ni, o Ni pode estar disperso uniformemente em Cu6Sn5 para fazer com que o tamanho de grão do composto intermetálico seja mais fino e para impedir a quebra do produto de lingotamento contínuo. Quando o teor de Ni é igual ou inferior a 0,4%, a temperatura de líquido aumenta dentro de uma faixa admissível e, assim, a boa facilidade de trabalho pode ser mantida. Em termos do limite superior, o teor de Ni é preferivelmente igual ou inferior a 0,2% e, mais preferivelmente, igual ou inferior a 0,15%. Por outro lado, para que o efeito baseado na incorporação de Ni possa ser atingido, em termos do limite inferior, o teor de Ni é preferivelmente igual ou superior a 0,03% e, mais preferivelmente, igual ou superior a 0,1%.

[0026] Quando Ni estiver contido, de preferência, o composto intermetálico na presente invenção é principalmente (Cu, Ni)6Sn5. A expressão "principalmente (Cu, Ni)6Sn5" significa que a razão entre a área de (Cu, Ni)6Sn5 e a área total do composto intermetálico é 0,5 ou mais quando a seção transversal da liga de solda é observada.

[0027] (3) Pelo menos um dentre P: igual ou inferior a 0,3%, Ge: igual ou inferior a 0,3% e Ga: igual ou inferior a 0,3%; Esses elementos são elementos opcionais capazes de impedir a oxidação da liga de solda e melhorar a fluidez da solda fundida. Em termos do limite superior, quando o teor for igual ou inferior a 0,3%, a elevação na temperatura de líquido pode ser evitada, de modo que o tempo até a solidificação pode ser encurtado e o engrossamento da estrutura da liga pode ser impedido. Em termos do limite superior, o teor de P é preferivelmente igual ou inferior a 0,3%, mais preferivelmente igual ou inferior a 0,1% e, ainda mais preferivelmente, igual ou inferior a 0,025%. Em termos do limite superior, o teor de Ge e o teor de Ga são de preferência iguais ou inferiores a 0,3%, respectivamente, e mais preferivelmente iguais ou inferiores a 0,15%, respectivamente. Por outro lado, para que o efeito com base na incorporação desses elementos possa ser alcançado, em termos do limite inferior, o teor de cada elemento é de preferência igual ou superior a 0,005% e, mais preferivelmente, igual ou superior a 0,01%.

[0028] (4) Pelo menos um selecionado a partir de pelo menos um grupo de um grupo constituído por pelo menos um dentre Bi, In, Sb, Zn e Ag em uma quantidade total igual ou inferior a 5%, e um grupo constituído por Mn, Cr, Co, Fe, Si, Al, Ti e elementos terras raras em uma quantidade total igual ou inferior a 1%; Em relação a esses elementos, desde que a quantidade total de pelo menos um dentre Bi, In, Sb, Zn e Ag seja igual ou inferior a 5%, e a quantidade total de pelo menos um dentre Mn, Cr, Co, Fe, Si, Al, Ti e elementos terras raras seja igual ou inferior a 1%, a fusibilidade de modo contínuo da liga de solda na presente invenção não é afetada. Na presente invenção, o termo "elementos terras raras" refere-se a 17 tipos de elementos que são Sc e Y, pertencentes ao Grupo 3, e 15 elementos do grupo dos lantanídeos correspondendo aos números atômicos entre 57 e 71 na tabela periódica.

[0029] Na presente invenção, pelo menos um dentre Bi, In, Sb, Zn, Ag, Mn, Cr, Co, Fe, Si, Al, Ti e elementos terras raras pode ser incluído. Em relação ao teor de cada elemento, a quantidade total de pelo menos um dentre Bi, In, Sb, Zn e Ag é de preferência igual ou inferior a 5%, e a quantidade total de pelo menos um dentre Mn, Cr, Co, Fe, Si, Al, Ti e elementos terras raras é de preferência igual ou inferior a 1%. A quantidade total de pelo menos um dentre Bi, In, Sb, Zn e Ag é mais preferivelmente igual ou inferior a 1%, e a quantidade total de pelo menos um dentre Mn, Cr, Co, Fe, Si, Al, Ti e elementos terras raras é mais preferivelmente igual ou inferior a 0,5%.

[0030] (5) Restante: Sn; O restante da liga de solda na presente invenção é constituído por Sn. Além dos elementos acima, podem estar contidas impurezas inevitáveis. Mesmo no caso em que impurezas inevitáveis estejam contidas, os efeitos descritos acima não são afetados. Além disso, conforme descrito abaixo, mesmo quando um elemento não contido na presente invenção estiver contido como impureza inevitável, o efeito descrito acima não é afetado.

[0031] (6) Estrutura da liga; Na liga de solda da presente invenção, o tamanho máximo de grão do composto intermetálico é 100 μm ou menos em uma região com pelo menos 50 μm de distância da superfície da liga de solda.

[0032] Com respeito à liga de solda Sn-Cu, na técnica relacionada, como o enfoque foi somente no tamanho do grão da interface de junção entre a e liga de solda e o eletrodo, não há relato sobre o tamanho do grão do próprio produto fundido antes da junção. Além disso, no estudo da interface de junção convencional, por ter sido necessário definir as condições de fabricação levando em consideração a influência sobre o substrato, o componente eletrônico, ou semelhantes, que devem ser unidos, a taxa de resfriamento não pôde ser aumentada.

[0033] Por outro lado, na presente invenção, o problema do lingotamento contínuo pode ser solucionado pela primeira vez concentrando-se intencionalmente na estrutura da liga de solda Sn-Cu liga antes da colagem da solda, a qual é um produto de lingotamento contínuo fabricado por lingotamento contínuo.

[0034] A solda fundida é resfriada desde a superfície de contato com o molde, e a parte central mais distante da superfície de contato com o molde finalmente solidifica-se. Isso porque a taxa de resfriamento na superfície de contato com o molde é mais rápida do que a taxa de resfriamento na parte central. Quanto mais rápida a taxa de resfriamento, menor o tamanho do grão. Portanto, a superfície do produto fundido resfriado no molde é mais fina do que a parte central.

[0035] No entanto, a quebra durante o lingotamento contínuo não pode ser impedida mesmo quando somente na proximidade da superfície da liga de solda a estrutura é fina. Além disso, quando uma quantidade grande do composto intermetálico que é friável e grosseiro é gerada durante a solidificação, a massa da liga de solda não pode ser formada. Quando tal composto intermetálico existe no interior, é gerada uma trinca grande no interior e, portanto, há risco de que o produto de lingotamento contínuo se quebre em uma etapa seguinte ao lingotamento contínuo mesmo quando a trinca não aparece na superfície devido à estrutura fina na proximidade da superfície e a quebra não pode ser reconhecida pelo aparecimento. Além disso, mesmo quando o tamanho médio do grão no interior da liga de solda é definido, a existência de um composto intermetálico grosseiro leva à quebra da liga de solda. Portanto, na presente invenção, o tamanho máximo de grão no interior da liga de solda é definido, e o tamanho máximo de grão é pequeno, de modo que a quebra possa ser evitada durante o lingotamento contínuo.

[0036] O tamanho máximo de grão na presente invenção é definido como segue. Uma imagem em corte transversal de um produto fundido é observada para identificar um composto intermetálico, e o maior grão é selecionado visualmente. Duas linhas paralelas uma à outra são traçadas para os grãos de modo a maximizar um intervalo, e o intervalo é definido como o tamanho máximo de grão.

[0037] Quanto menor o tamanho máximo de grão, melhor a fusibilidade de modo contínuo. Assim, em termos do limite superior, o tamanho máximo de grão é de preferência igual ou inferior a 100 μm, preferivelmente igual ou inferior a 80 μm, sendo mais preferivelmente igual ou inferior a 60,44 μm, ainda mais preferivelmente igual ou inferior a 58,50 μm e mesmo mais preferivelmente igual ou inferior a 50 μm.

[0038] O composto intermetálico é gerado dependendo dos elementos constituintes. Na presente invenção, o composto intermetálico causado pela composição de liga contendo Sn, Cu e Ni é principalmente (Cu, Ni)6Sn5, como descrito acima.

[0039] Na presente invenção, a razão da área do composto intermetálico na liga de solda é de preferência igual ou inferior a 40%, mais preferivelmente igual ou inferior a 30%, ainda mais preferivelmente igual ou inferior a 20%, sendo especialmente preferível igual ou inferior a 18,06% e o mais preferível igual ou inferior a 15,15 μm do ponto de vista de reduzir a quantidade de precipitação do composto intermetálico friável e impedir a quebra.

[0040] Além do mais, na liga de solda Sn-Cu, quando o composto intermetálico tem tamanho pequeno de grão e a quantidade de precipitação do composto intermetálico friável é pequena, a quebra pode ser adicionalmente impedida. Na liga de solda da presente invenção, a relação (1) a seguir é preferivelmente satisfeita levando em consideração o equilíbrio entre eles.

[0041] Tamanho máximo de grão (μm) x razão da área (%) de composto intermetálico in liga de solda < 3000 (% em μm) (1); A "razão da área de composto intermetálico na liga de solda" representa a razão (%) da área entre o composto intermetálico existente na superfície cortada e a área da superfície cortada obtida pelo corte da liga de solda. O lado direito da relação (1) acima mais preferivelmente 2500% em μm e, mais preferivelmente, 1500% em μm.

[0042] 2. Junta de solda; A junta de solda é utilizada, por exemplo, para conexão entre um chip de IC e um substrato (mediador de conexão, interposer) deste em um módulo semicondutor, ou para conexão entre um módulo semicondutor e uma placa de circuito impresso. Aqui, a "junta de solda" refere-se a uma parte de ligação de um eletrodo.

[0043] 3. Método para produção de liga de solda; Como método para produção da liga de solda da presente invenção, a liga de solda é produzida, por exemplo, por um método de lingotamento contínuo. No método de lingotamento contínuo, em primeiro lugar, uma matéria-prima é alimentada a um forno de fusão para que tenha uma composição de liga predeterminada e aquecida entre aproximadamente 350 °C a 500 °C até fundir a matéria-prima.

[0044] Após todas as matérias-primas terem fundido, a solda fundida no forno de fusão é depositada continuadamente no molde rotativo. O molde rotativo possui, por exemplo, uma ranhura na parte central em uma direção da largura da placa anular. Quando a solda fundida é depositada, a solda fundida é fundida na ranhura do molde enquanto o molde rotativo é rodado. A quantidade da solda fundida suprida ao molde é ajustada adequadamente dependendo do número de rotações do molde e da frequência de microvibrações, como ondas ultrassônicas aplicadas à solda fundida no molde. Por exemplo, quando uma onda ultrassônica é aplicada, um dispositivo de vibração ultrassônica é anexado à superfície lateral do molde rotativo. Na presente invenção, a frequência da onda ultrassônica aplicada à solda fundida não é especialmente limitada, mas pode ser, por exemplo, 10 kHz ou mais.

[0045] Na presente invenção, anexando um dispositivo ultrassônico ao molde rotativo e aplicando ondas ultrassônicas à solda fundida, a microestrutura é obtida como descrito acima. Na composição da liga de solda da presente invenção, a razão da área do composto intermetálico não é grande demais, e um bom equilíbrio com o tamanho máximo de grão é alcançado. Os detalhes não são claros, mas podem ser pressupostos como segue. Na liga de solda Sn-Cu, um composto de SnCu é gerado como cristal primário durante a solidificação, e uma parte com teor excessivamente alto de Cu é gerado devido à segregação, e um composto grosseiro de SnCu pode ser formado. Portanto, na presente invenção, a segregação do composto de SnCu é impedida pela aplicação de uma microvibração, como uma onda ultrassônica, e a geração do composto grosseiro de SnCu pode ser prevenida.

[0046] A solda fundida depositada no molde é resfriada até aproximadamente 150 °C a uma taxa de resfriamento entre aproximadamente 10 °C/s e 50 °C/s. A fim de obter a taxa de resfriamento, o fundo do molde rotativo é imerso em água de resfriamento, ou a água de resfriamento é circulada no molde utilizando um resfriador ou semelhantes.

[0047] A liga de solda resfriada é guiada para fora do molde via o guia, e é cortada para ter um comprimento predeterminado. A liga de solda atingindo o guia é resfriada para entre aproximadamente 80 °C e 200 °C. Na liga de solda da presente invenção, como o composto intermetálico no interior da liga de solda é fino, pode ser impedida a quebra que pode ocorrer durante o contato com o guia ou os semelhantes em casos convencionais.

[0048] A liga de solda após o corte é enviada na forma de solda de barra ou semelhantes. A liga de solda da presente invenção não é quebrada por impacto durante o transporte.

EXEMPLOS

[0049] (1) Preparo de amostra para avaliação; A fim de demonstrar os efeitos da presente invenção, uma solda de barra foi preparada e avaliada como segue. Matérias-primas foram pesadas e colocadas em um forno de fusão e fundidas no forno de fusão, cuja temperatura foi estabelecida em 450 °C, e, a seguir, a solda fundida foi depositada nas ranhuras do molde rotativo no qual água foi circulada. A taxa de resfriamento foi aproximadamente 30°C/s. Um oscilador ultrassônico foi anexado ao molde rotativo, e uma onda ultrassônica com saída de 5 W e 60 kHz foi aplicada quando a solda fundida foi depositada.

[0050] O produto de lingotamento contínuo foi então guiado desde o molde rotativo até o lado de fora do molde rotativo. Em seguida, o produto de lingotamento contínuo foi cortado até um comprimento adequado, e soldas de barra foram preparadas para que tivessem 10 m de comprimento total, incluindo uma solda com 10 mm de largura e 300 mm de comprimento. O método de avaliação é descrito abaixo.

[0051] (2) Método de avaliação - (2-1) Razão da área do composto intermetálico (IMC); A parte central longitudinal (seção transversal) da solda de barra preparada foi cortada, e uma imagem da imagem da composição foi obtida utilizando um microscópio eletrônico de varredura SEM (ampliação: 250 vezes). A imagem obtida foi analisada para identificar um composto intermetálico. Como o composto intermetálico exibiu uma cor cinza escuro, o composto intermetálico foi determinado a partir da tonalidade da cor. A razão entre a área do composto intermetálico exibindo cor cinza escuro e a região da imagem foi determinada como a razão da área. A razão da área de 20% ou menos foi indicada como "oo", a razão da área entre mais de 20% e 40% foi indicada como "o" e a razão da área acima de 40% foi indicada como "x". Desde que a razão da área avaliada seja igual a "oo" ou "o", não há problema técnico. Na avaliação, a área da região da imagem fotografada, ampliada 250 vezes, poderia ser pressuposta como a área transversal da liga de solda, e poderia pressupor-se que a área total da parte em cinza escuro seria a área de todos os compostos intermetálicos na seção transversal.

[0052] (2-2) Tamanho máximo de grão; Entre os compostos intermetálicos identificados a partir da imagem obtida, o maior grão foi selecionado visualmente. Duas linhas paralelas entre si foram traçadas para os grãos de modo a maximizar o intervalo, e o intervalo foi definido como o tamanho máximo de grão. O tamanho máximo de grão de 100 μm ou menos foi indicado como "o" e o tamanho máximo de grão acima de 100 μm foi indicado como "x".

[0053] (2-3) Relação (1); O valor obtido multiplicando os resultados obtidos de (2-1) e (2-2) iguais ou inferiores a 3000 (% em μm) foram indicados como "o", e o valor excedendo 3000 (% em μm) foi indicado como "x".

[0054] (2-4) Quebra de solda de barra; Em relação à quebra da solda de barra, a solda de barra desde a solidificação ao corte foi observada visualmente. O caso em que não ocorreram lascas, quebras, colapso ou semelhantes na solda de barra foi indicado como "o", e o caso em que ocorreram lascas, quebras, colapso ou semelhantes foi indicado como "x".

[0055] Pressupondo que a quebra da solda de barra à temperatura ambiente ocorre durante o transporte, utilizando seis superfícies da solda de barra com 10 mm de largura e 300 mm de comprimento como superfícies de avaliação, deixou-se manualmente a solda de barra cair livremente da altura de 1 m até a superfície de concreto com cada superfície de avaliação voltada para baixo (no total, seis vezes), e a solda de barra depois da queda foi visualmente observada. A "altura de 1 m" representa a altura das superfícies de avaliação da solda de barra desde a superfície de concreto. Nesse teste de queda, o caso em que novas lascas, trincas ou semelhantes não foram geradas na solda de barra foi indicado como "o", e o caso em que novas lascas, trincas ou semelhantes foram geradas foi indicado como "x".

[0056] Os resultados da avaliação são mostrados abaixo.

[0057] Tabela 1

[0058] Como é evidente a partir dos resultados da Tabela 1, foi constatado que, em qualquer um dos Exemplos de acordo com a presente invenção, o produto fundido pôde ser depositado continuamente sem quebra ou semelhantes da liga de solda durante o lingotamento contínuo. Além disso, mesmo no teste de queda após resfriamento à temperatura ambiente, não foi observada quebra da solda de barra.

[0059] Por outro lado, nos Exemplos Comparativos 1 e 2, como o teor de Cu era grande demais, o composto intermetálico tornou-se grosseiro, e quebra da solda de barra desde a solidificação até o corte foi confirmada. Além disso, ocorreram lascas ou trincas no teste de quebra à temperatura ambiente.

[0060] Nos Exemplos Comparativos 3 e 6, como ondas ultrassônicas não foram aplicadas à solda fundida depositada no molde, foi observada quebra desde a solidificação até o corte, e novas lascas ou trincas foram observadas no teste de queda à temperatura ambiente.

[0061] Nos Exemplos Comparativos 4, 5 e 7, como ondas ultrassônicas não foram aplicadas à solda fundida depositada no molde, foi observada quebra desde a solidificação até o corte, mas não foram observadas novas lascas ou trincas no teste de queda à temperatura ambiente, pois o teor de Cu era relativamente pequeno. No Exemplo Comparativo 8, a quantidade de precipitação do composto intermetálico grosseiro era grande, e quebra da solda de barra desde a solidificação ao corte foi confirmada. Além disso, ocorreram lascas ou trincas no teste de queda à temperatura ambiente.

[0062] Além do mais, nos Exemplos Comparativos 1 a 8, além de quebra ou semelhantes, foram observadas a ocorrência de rebarbas e a irregularidade na espessura em uma solda de barra, e uma solda de barra estável sem rebarbas e com espessura constante não foi produzida diferentemente dos Exemplos.

[0063] Os resultados da observação da imagem por SEM da seção transversal são mostrados para os Exemplos e Exemplo Comparativos na Tabela 1. A FIG. 1 é uma imagem em corte transversal de uma liga de solda no Exemplo 7. Como evidenciado pela imagem, foi revelado que o tamanho máximo de grão no Exemplo 7, no qual foram aplicadas ondas ultrassônicas, era 58,50 μm, valor inferior a 100 μm. Além disso, foi revelado que a razão da área no Exemplo 7 era 15% e que a relação (1) foi satisfeita.

[0064] A FIG. 2 mostra imagens em corte transversal no Exemplo 8 e Exemplo Comparativo 4, a FIG. 2(a) é a imagem no Exemplo 8, e a FIG. 2(b) é a imagem no

Exemplo Comparativo 4. As FIG. 2 (a) e FIG. 2(b) mostram uma mudança no tamanho do grão dependendo se uma onda ultrassônica é aplicada ou não.

[0065] Foi constatado que, no Exemplo 8, o tamanho máximo de grão era 60,44 μm e a razão da área, 18,6%, e a relação (1) foi satisfeita. Nos Exemplos 1 a 7 e nos Exemplos 9 a 29, foi confirmado da mesma maneira que o tamanho máximo de grão era igual ou inferior a 100 μm e a relação (1) foi satisfeita.

[0066] Por outro lado, foi constatado que, no Exemplo Comparativo 4, como não foi aplicada onda ultrassônica, o tamanho máximo de grão era 108,72 μm que ultrapassa 100 μm, e o composto intermetálico grosseiro foi precipitado. Além disso, foi constatado que, no Exemplo Comparativo 4, a razão da área era 28,12% e a relação (1) não foi satisfeita. Do mesmo modo, foi constatado que, nos outros Exemplos Comparativos, o tamanho máximo de grão era acima de 100 μm e a relação (1) não foi satisfeita.

Claims (2)

1. LIGA DE SOLDA, com uma composição de liga constituída por, em % de massa, 0,8% a 10% de Cu, sendo o restante constituído por Sn, em que a composição da liga contém ainda, opcionalmente, em massa% 0,4% ou menos de Ni; pelo menos um dentre 0,3% ou menos de P, 0,3% ou menos de Ge e 0,3% ou menos de Ga, pelo menos um selecionado de pelo menos um grupo de um grupo que consiste em pelo menos um de In, Sb, Zn e Ag em uma quantidade total ou inferior a 5%, e um grupo que consiste em pelo menos um de Mn, Cr, Co, Fe, Si, Al, Ti e elementos terras raras em uma quantidade total igual ou inferior a 1%, caracterizado pelo fato de que inclui um composto intermetálico com um tamanho máximo de grão de 100 μm ou menos em uma região com pelo menos 50 μm de distância de uma superfície da barra de liga de solda; em que o composto intermetálico é principalmente (Cu, Ni)6Sn5.

2. LIGA DE SOLDA de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a relação (1) seguinte é satisfeita: o tamanho máximo de grão (μm) x razão da área (%) do composto intermetálico na liga de solda < 3000 (% em μm) ... (1).