CN105834610A - 焊料材料及电子零件 - Google Patents

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CN105834610A CN201610072883.6A CN201610072883A CN105834610A CN 105834610 A CN105834610 A CN 105834610A CN 201610072883 A CN201610072883 A CN 201610072883A CN 105834610 A CN105834610 A CN 105834610A
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菊池贤
菊池贤一
黒田智孝
西山大辅
佐佐木启之
波夛野真
石川裕也
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Abstract

本发明提供一种焊料材料及电子零件。该焊料材料包括含有Sn、Cu、Sb及In、以及20质量％以下的Ag的至少五元合金，并且固相线温度高于290℃，液相线温度为379℃以下、且高于固相线温度，液相线温度与固相线温度的温度差为70℃以内。因而可降低将焊料材料熔融时的温度，进而在安装于基板上并进行回流的温度区域内，焊料变得不易熔解。因此，可抑制焊料材料的熔融不足、或在将所述表面安装零件安装在基板上时伴随着焊料材料的熔融的故障的产生。

Description

焊料材料及电子零件
技术领域
本发明涉及一种焊料材料及使用焊料材料安装在基板上的电子零件。
背景技术
例如弹性表面波装置或石英谐振器等小型的电子元件是收纳在小型的容器内而构成为表面安装零件，并安装在布线基板等基板上。例如，此时使用焊料材料作为将表面安装零件的容器气密地密封的密封材。
在将此种表面安装零件安装在布线基板的表面的步骤中，例如在表面安装零件的电极垫、与形成在布线基板的电极之间涂布表面安装用的焊料材料，在回流炉中进行加热至例如大致260℃的温度的回流步骤。利用该回流步骤来使表面安装用的焊料熔解，从而将表面安装零件的电极垫与布线基板的电极端子电性连接。
然而，在对容器进行密封的焊料材料的固化温度即固相线温度低的情况下，有如下担忧：回流步骤中焊料材料再熔解，需要减压气密的表面安装零件中变得不再气密，从而内部的压力上升，或者容器的盖部脱离。
因此，作为用于表面安装零件的容器的密封的焊料材料，要求焊料材料固化的固相线温度高于260℃。进而在对表面安装零件的容器进行密封的步骤中，必须防止对收纳在表面安装零件中的小型零件进行固定的接着剂的熔融。因此，对用作密封剂的焊料材料要求在尽可能低的温度下熔融，且要求液相线温度低。
另外，关于将容器内设为真空而进行密封的制品，在真空环境下，进行加热而使焊料材料熔融，然后进行冷却使焊料材料固化而进行密封，但在真空中，热的传导小，因而在冷却上花费长时间。因此，在固相线温度与液相线温度差大的情况下，有在对容器进行密封的作业上花费长时间的问题。
作为此种容器的密封材，以前一直使用将在280℃左右具有共晶点的金及锡混合而成的焊料材料。然而，金的价格高，近年来寻求不使用金的焊料材料。进而，作为适宜的焊料材料的另一例，已知有使用铅的焊料材料，但就对环境的关怀而言，寻求不使用铅的焊料材料。
专利文献1中，记载有固相线温度为255℃以上的以铋(Bi)为主材料的焊料材料。然而，Bi具有在常温下体积膨胀的性质，并不适合作为将容器的间隙气密地密封的密封材。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]WO2007/055308号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明是鉴于此种情况而成的，其目的在于提供一种液相线温度低、固相线温度高的焊料材料。
[解决问题的技术手段]
本发明的焊料材料包含含有Sn、Cu、Sb及In、以及20质量％以下的Ag的至少五元合金，并且
固相线温度高于290℃，液相线温度为379℃以下、且高于固相线温度，液相线温度与固相线温度的温度差为70℃以内。
另外，本发明的焊料材料可含有25质量％～45质量％的Sn、30质量％～40质量％的Sb、3质量％～8质量％的Cu、3质量％～9质量％的In、作为剩余部分的Ag及不可避免的杂质，也可以含有36质量％～40质量％的Sn、34质量％～38质量％的Sb、4质量％～6质量％的Cu、4质量％～6质量％的In、及作为剩余部分的Ag及不可避免的杂质为特征。另外，焊料材料可含有Si及Ti且各自的含量为0.1质量％以下，也可以含有Zn或Pd的至少一者且各自的含量为0.1质量％以下为特征。进而，所述焊料材料可为混合有助焊剂的膏状，也可以所述焊料材料为在加工为金属箔状后，经冲裁而成的预型体为特征。
本发明的电子零件安装于基板上，所述电子零件包括：
收容有电子元件的容器，及
用于所述容器的所述焊料材料。
另外，本发明的电子零件中：所述焊料材料可用作将所述容器气密地密封的密封材料，所述容器是利用所述焊料材料将基部与盖部密封而构成，所述容器内的环境为减压环境或惰性气体环境的至少一者。
进而，本发明的电子零件中：所述容器利用所述焊料材料将基部与盖部密封而构成，
所述容器内的环境可为减压环境及惰性气体环境的至少一者，所述容器装配在布线基板上，并且从所述布线基板的表面起遍及所述容器的整体利用树脂材料密封，所述焊料材料用以将所述容器的电极电性连接在布线基板上。
[发明的效果]
关于本发明的电子零件，通过在安装于基板上的电子零件中，包含含有Sn、Ag、Cu、Sb及In的至少五元合金，并调整各成分的量，可设为固相线温度高于290℃、液相线温度低于379℃、液相线温度与固相线温度的温度差为70℃以内。因而可降低将焊料材料熔融时的温度，进而在安装于基板上并进行回流的温度区域内，焊料变得不易熔解。因此，可抑制焊料材料的熔融不足、或在将所述表面安装零件安装在基板上时伴随着焊料材料的熔融的故障的产生。
附图说明
图1是本发明的实施方式的电子零件的分解立体图。
图2是本发明的实施方式的另一例的表面安装零件的分解立体图。
图3是实施例1的焊料材料的差示扫描量热曲线。
图4是实施例2的焊料材料的差示扫描量热曲线。
图5是实施例6的焊料材料的差示扫描量热曲线。
图6是实施例12的焊料材料的差示扫描量热曲线。
图7是比较例9的焊料材料的差示扫描量热曲线。
图8是实施例1的焊料材料的时间-位移量曲线。
图9是比较例2的焊料材料的时间-位移量曲线。
图10是比较例10的焊料材料的时间-位移量曲线。
图11是比较例11的焊料材料的时间-位移量曲线。
图12是实施例1及实施例1-2的焊料材料的差示扫描量热曲线。
[符号的说明]
1：表面安装零件
2：焊料膏
3：石英谐振器
4：导电性接着剂
5、30：电极
10、20：容器
11、21：基体
12、22：盖部
13：边缘部
B、V：直线
Dmax：位移量
L：切线
t1：固相线温度
t2：液相线温度
(a)、(b)、(c)：最小值
(I)：铜基板的温度
具体实施方式
对本发明的实施方式的焊料材料进行说明。焊料材料含有焊料粉，例如以与助焊剂混合而成的膏状的焊料膏的形式构成，所述焊料粉包含设为25质量％以上且45质量％以下(25质量％～45质量％)的Sn(锡)、30质量％以上且40质量％以下的Sb(锑)、3质量％以上且8质量％以下的Cu(铜)、3质量％以上且9质量％以下的In(铟)及构成剩余部分的Ag(银)的五元合金。
Sn是决定焊料材料的固相线温度的主导因素，焊料粉中的Sn的组成比越大，固相线温度越变低。将本发明的焊料材料的固相线温度设为超过260℃，例如想要设定为290℃以上，故焊料粉中的Sn的组成优选为25质量％以上且45质量％以下。
In是决定液相线温度的主导因素，In的组成比越大，越有液相线温度上升的倾向。另外，随着In的组成比变大，成为固液状态的温度范围变广而有液相线温度变得不稳定的倾向，进而变得容易受到In的熔点的影响，变得容易在低的温度区域熔融。因此，In优选为3质量％以上且9质量％以下。此外，通过添加In而有固相线温度及液相线温度整体变低的倾向。
Ag具有保持焊料材料的接合的稳定性的效果。所谓接合的稳定性良好，是指在使用所述焊料材料进行焊接，然后焊料材料熔融固化时保持高的机械强度。更具体而言，是指表面安装零件中，在利用所述焊料材料将基体与盖部接合时基体与盖部的接合强度强。然而，若Ag的组成比变大，则在内部容易结晶化，若所述结晶增加，则润湿性变差。另外，若Ag的含量多，则制造成本变高。因此，焊料粉中的Ag的组成优选为设为20质量％以下。另外，若增多Ag的量，则有焊料材料开始熔解的温度容易受到Sn的熔点的温度的影响的性质。通过减少Ag的量，可抑制焊料材料的固相线温度的降低。
Cu有使各组成物间的结晶融合的效果。所谓使结晶融合，是指使所述焊料材料中的各金属的结晶彼此的结合牢固。但是，在过度的添加Cu的情况下，所生成的焊料材料的熔融温度大幅上升，硬度变高。因此调整为相对于焊料材料而含有3质量％以上、8质量％以下。
进而，例如含有大量的Ag、Cu的焊料材料中，共晶点变高，在焊料材料的生成时共晶变得容易形成，但可通过添加Sb降低共晶点，因而优选。通过增多Sb，而有焊料材料熔融时变得容易扩展、润湿性变得良好的性质。进而可提高固相线温度，然而，若Sb过多，则在熔融的焊料材料中，有时Sb再结晶化而结晶分散存在，从而焊料材料的品质降低。因此，Sb优选为设为30质量％以上且40质量％以下。
另外，在焊料材料中，也可分别以0.1质量％以下含有Si(硅)与Ti(钛)。如后述的实施例所示那样，通过含有Si与Ti，差示扫描量热曲线的倾斜变得陡峭。可认为其原因在于：通过添加Si与Ti，形成焊料的结晶变细，因而构成焊料的粒子容易变成细的粒子，由固体向液体的变化变得明了。另外，若Si的量变多，则有容易以结晶的形式残留的缺点，优选以0.1质量％以下含有，更优选为0.05质量％以下。进而，Ti硬且具有容易变成浮渣(dross)的性质，因而若量变多，则有焊料材料的粘性变高的担忧，所以优选以0.1质量％以下含有，更优选为0.03质量％以下。因此，通过分别以0.1质量％以下含有Si与Ti，焊料材料的由固体向液体的变化变得明了，并且焊料材料的熔解变得不充分的担忧、或未充分固化地利用焊料材料固定的构件发生脱离的担忧更进一步变少。
另外，在焊料材料中，也可分别以0.1质量％以下含有Zn(锌)与Pd(钯)。通过添加Zn或Pd，焊料的高温耐久性提高，即便在升温至接近液相线温度的温度区域的情况下，也可保持高的强度。另外，若Zn或Pd的量增多，则有液相线温度与固相线温度的温度差变大的担忧。因此，Zn及Pd优选以0.1质量％以下含有，进而优选为0.05质量％以下。
进而，在焊料材料中，为了使焊料材料的流动性提高、或增强焊料材料的机械强度，例如也可分别以不超过1质量％的范围含有Ni(镍)、Fe(铁)、Mo(钼)、Cr(铬)、Mn(锰)、Ge(锗)、Ga(镓)等微量元素。
对本发明的实施方式的焊料材料的制造方法进行说明。首先，使用例如涡轮研磨机(turbo mill)、辊磨机(roller mill)、离心力粉碎机、磨粉机(pulverizer)等众所周知的粉碎机对Sn、Sb、Cu、In及Ag分别进行粉碎，制成分别为粒子状的金属粉。此时，若金属粉的粒子过大，则所生成的焊料膏在基板上的印刷性变差，若粒子过小，则在焊料膏经加热时，成为焊料膏的润湿性变差的原因。因此，这些金属粉的粒径优选设为如下范围：使用例如粒子图像计量或电动电位(zeta potential)测定等众所周知的粒度分布测定法，以球当量直径计为平均粒径5μm～50μm的范围。其次，对各金属粉以例如Sn成为38质量％、Sb成为36质量％、Cu成为5质量％、In成为5质量％、Ag成为16质量％的方式分别进行称量并进行混合。
经混合的金属粉在例如经加热的坩埚内熔融而生成熔融金属，利用例如众所周知的离心喷雾雾化法来进行造粒。离心喷雾雾化法是在以高速进行旋转的旋转盘上向坩埚连续供给熔融金属，利用旋转盘的离心力将熔融金属向周围喷雾。在环境中对该被喷雾的熔融金属进行冷却而进行固化，由此进行微粒子化而对焊料粉进行造粒。将此种焊料粉与助焊剂混合，而生成焊料膏。
构成焊料膏的助焊剂可使用含有松香等粘着赋予剂树脂、触变剂、活化剂、溶剂等的助焊剂。另外，可不论助焊剂所具有的活性度的不同而使用。
其次，对使用焊料膏的电子零件进行说明。焊料膏用于使用安装用焊料而固定在基板的表面的表面安装零件1，例如在将电子元件收纳在容器10而构成表面安装零件1时，用于容器10的密封。如图1所示那样，以例如石英谐振器3等电子元件在真空或惰性气体环境下收纳于气密的容器10而成的表面安装零件1的方式构成，而安装在布线基板上。
容器10包括例如陶瓷性的板状的基体11与金属制的盖部12，在容器10内，例如收纳石英谐振器3。基体11利用陶瓷基板构成，但在从陶瓷基板切出前，例如利用网版印刷沿陶瓷基板的各基体11的边缘部而遍及整周地印刷环状的焊料膏2。继而，在陶瓷基板的相当于各基体11的部位形成用以将石英谐振器3的激发用的电极30与安装有表面安装零件1的布线基板电性连接的布线及电极垫，并切出为基体11的形状。
然后，利用导电性接着剂4将形成在基体11的布线与形成在石英谐振器3的电极30电性连接。
盖部12例如利用深冲加工形成为下表面侧开口的大致箱型，在盖部12的下表面遍及整周而形成有向外侧突出的边缘部13。将盖部12的边缘部13载置在印刷于基体11的焊料膏2上后，将盖部12及基体11搬入至例如回流炉中，在380℃的温度下进行加热。由此，焊料材料2熔融，在盖部12的边缘部13与基体11的表面之间焊料膏2扩展，从而在盖部12与基体11之间形成被气密地密封的间隙。此时，例如也可在回流炉中，利用夹具使盖部12压接在基体11上。然后，若停止加热而温度降低，则焊料膏2固化。
关于由电子零件的厂商所制造的表面安装零件1，例如由使用表面安装零件1来组装电气设备的用户安装在基板上。例如在形成于基板的表面的电极垫的表面，涂布用以固定表面安装零件1的安装用焊料，并以表面安装零件1的各电极垫与各自所对应的安装用焊料接触的方式载置。安装用焊料例如使用液相线温度为260℃以下的焊料。然后，将所述基板搬入回流炉内，例如利用N2回流方式加热至260℃。若在回流炉内进行加热，则安装用焊料熔融，而将表面安装零件1的电极垫与基板侧的电极电性连接。然后，将基板从回流炉取出，在温度降低，安装用焊料固化后，附着在基板及表面安装零件1的表面的助焊剂被清洗去除。
所述实施方式的焊料膏为包含25质量％以上且45质量％以下的Sn、30质量％以上且40质量％以下的Sb、3质量％以上且8质量％以下的Cu、3质量％以上且9质量％以下的In及将剩余部分设为Ag的五元合金的焊料粉，Sn、Sb、Cu及In的比率以Ag成为不超过20质量％的比率的方式选择。因此，如由后述的实施例得知的那样，成为固相线温度为260℃以上、液相线温度为379℃以下且液相线温度高于固相线温度、固相线温度与液相线温度的差为70℃以下的焊料粉，并且可将对表面安装零件1进行密封时的温度设定为低温。另外，在将所述表面安装零件1设置于基板上时的回流步骤中，作为表面安装零件1的密封剂而使用的焊料膏2不会再熔融，而不存在表面安装零件1的气密性变差或盖部12脱落的担忧。
另外，所述焊料膏2如后述实施例中所示那样高度尺寸的位移量大，且润湿性良好。因此，在使用焊料膏2将容器10密封时，盖部12与基体11的表面的间隙变窄，并且在间隙中确实地遍布有焊料膏2，因而可密接地密封。进而，如后述实施例所示那样，可通过将Ag设为48质量％以上而将固相线温度设为260℃以上并将液相线温度设为379℃以下，但制造成本变高。本发明的实施方式的焊料膏2将Ag的量设为20质量％以下，因而可抑制制造成本。
另外，作为本发明的实施方式的另一例的表面安装零件1，也可利用板状的盖部22将上表面开口的矩形的基体21的开口部分堵住，而在盖部22与基体21之间形成设置石英谐振器3等电子元件的间隙。容器20包括盖部22和基体21。
例如，如图2所示那样，基体21形成为上方开口的大致箱形状。在基体21的内侧底面形成有电极5，所述电极5与设置于基体21的底面下表面侧與未图示的电极垫电性连接。首先，利用导电性接着剂4将所述电极5与形成在石英谐振器3的电极30电性连接。
继而，利用网版印刷使焊料膏2供给至基体21的侧壁的上表面，并利用例如刮板(squeegee)在基体21侧壁的上表面的整体推开。
其次，在真空环境或惰性气体环境下，在基体21的侧壁的上表面被推开的焊料膏2的上方载置板状的盖部22，并加热至例如380℃。由此，焊料膏2熔融，进而通过使盖部22与基体21压接，焊料膏2在盖部22与基体21的侧壁的上表面之间扩展。然后，若进行冷却，则焊料膏2固化，而使基体21与盖部22气密地接合。进而，然后利用例如水洗，将附着在表面安装零件1的助焊剂去除。
另外，电子元件也可为弹性表面波元件、微机电系统(Micro ElectroMechanical Systems，MEMS)、电性检测石英片的挠曲而进行加压速度的检测的传感器等。进而也可为当将MEMS等电子元件形成在基板的表面，并以覆盖电子元件的方式设置盖部时，盖部与基板利用所述焊料膏2密封而成的电子零件。在该情况下，对电子元件的配置空间进行划分的容器由盖部与兼用作基部的基板的一部分构成。因此，于在基板的表面设置另一表面安装零件的过程中，在进行了加热时，焊料膏的在熔融得到抑制，因而可获得相同的效果。进而另外，焊料材料优选为液相线温度与固相线温度的温度差为70℃以内。
本发明将所述焊料膏用于容器，但所谓“将焊料材料用于容器”，并不限定于作为用以将构成容器的基部与盖部气密地密封的密封材而使用的情况。例如有将弹性波元件封入容器，经由焊料材料将该容器的一面侧的电极安装在布线基板的电极上，并从布线基板的表面起遍及容器整体利用例如环氧系树脂等铸模(mold)材料进行树脂密封(所谓的模塑(molding))而构成的电子零件。该电子零件例如以将形成在布线基板的背面侧的电极接合于电子设备侧的基板上的电极的方式安装在该基板上。该情况下，在使用所述焊料材料作为用以将容器侧的电极与布线基板侧的电极接合的焊料材料的情况下，在本申请中也视为“将焊料材料用于容器”。
[实施例]
为了确认本发明的焊料材料的有效性，对构成焊料材料的合金的成分及组成进行各种变更，而调查固相线温度及液相线温度。将相当于本发明的焊料材料设为实施例1～实施例27，将相当于比较例的焊料材料设为比较例1～比较例9。
[实施例1]
分别将Sn设定为38.0质量％、Sb设定为36.0质量％、Ag设定为15.0质量％、Cu设定为5.0质量％、In设定为6.0质量％，利用本发明的实施方式中所示的众所周知的焊料材料的制造方法制造焊料材料。
[实施例2～实施例27]
除了以后述表1所示那样设定焊料材料的组成比以外，以与实施例1相同的方式制造焊料材料。
[比较例1、比较例2]
除了不使用In与以后述表1那样设定Sn、Ag、Sb及Cu的组成比以外，以与实施例1相同的方式制造焊料材料。
[比较例3]
除了不使用Sb及In以及分别将Sn设定为77.0质量％、Ag设定为17.0质量％、Cu设定为6.0质量％以外，以与实施例1相同的方式制造焊料材料。
[比较例4]
除了不使用Sb以及分别将Sn设定为25.0质量％、Ag设定为50.0质量％、Cu设定为15.0质量％、In设定为10.0质量％以外，以与实施例1相同的方式制造焊料材料。
[比较例5～比较例9]
除了以后述表1所示那样设定焊料材料的组成比以外，以与实施例1相同的方式制造焊料材料。
关于以所述方式制造的各个焊料材料，基于日本工业标准(JapaneseIndustrial Standards，JIS)Z 3198-1，对熔融温度范围进行计量，确定液相线温度、固相线温度。熔融温度范围是使用差示扫描量热测定器萨摩普拉斯(Thermo plus)EVO II/DSC8230(理学(rigaku)制造)求出差示扫描量热曲线而测定。以下，代表实施例1～实施例27而示出实施例1、实施例2、实施例6及实施例12的差示扫描量热曲线。另外，代表比较例而示出比较例9的差示扫描量热曲线。
图3～图6分别表示实施例1、实施例2、实施例6及实施例12的焊料材料的各温度下的差示扫描量热曲线，图7表示比较例9的焊料材料的各温度下的差示扫描量热曲线。分别对应于实施例1、实施例6及实施例12的图3、图5及图6表示以10℃/分的升温速度使温度从室温(约20℃)上升至700℃为止的情况下的差示扫描量热曲线，对应于实施例2的图4与对应于比较例9的图7表示以10℃/分的升温速度使温度从室温(约20℃)上升至450℃为止的情况下的差示扫描量热曲线。图3～图7的例中，以10.0℃/分的速度使温度上升，分别描画差示扫描量热曲线，将差示扫描量热曲线开始离开低温侧的基线的温度设为固相线温度t1。另外，在差示扫描量热曲线从开始离开低温侧的基线起几乎未减少而在某个温度下急剧离开的情况下，将如下温度设为固相线温度t1，即，将低温侧的基线延长至高温侧而成的直线、与在最低温侧的熔融的峰值的低温侧的曲线的梯度成为最大的点处所引出的切线的交点的温度。
另外，将如下温度设为液相线温度t2，即，将高温侧的基线延长至低温侧而成的直线B、与在最高温侧的熔融峰值的高温侧的曲线的梯度成为最大的点处所引出的切线L的交点的温度。
如图3所示那样，实施例1的焊料材料中，可以看到在差示扫描量热曲线中出现的谷区域的最小值成为336℃的吸热反应。该实施例1的焊料材料中，固相线温度为303℃，液相线温度为352℃，其差为49℃。
如图4所示那样，实施例2的焊料材料中，可以看到在差示扫描量热曲线中出现的谷区域的最小值成为343℃的吸热反应。该实施例2的焊料材料中，固相线温度为332℃，液相线温度为355℃，其差为23℃。
如图5所示那样，实施例6的焊料材料中，可以看到在差示扫描量热曲线中出现的谷区域的最小值成为330℃的吸热反应。该实施例6的焊料材料中，固相线温度为321℃，液相线温度为361℃，其差为40℃。
如图6所示那样，实施例12的焊料材料中，可以看到在差示扫描量热曲线中出现的谷区域的最小值成为337℃的吸热反应。该实施例12的焊料材料中，固相线温度为317℃，液相线温度为353℃，其差为36℃。
图7所示的比较例9的焊料材料中，可以看到在差示扫描量热曲线中出现的三个谷区域的最小值(a)～最小值(c)分别为(a)294℃、(b)342℃、(c)353℃的吸热反应。比较例9的焊料材料中，固相线温度为223℃，液相线温度为427℃，其差为204℃。
以所述方式对实施例1～实施例27及比较例1～比较例9求出差示扫描量热曲线，而求出各个固相线温度与液相线温度。表1表示实施例1～实施例27及比较例1～比较例9的固相线温度与液相线温度。
[表1]
根据该结果，实施例及比较例中的比较例1～比较例3、比较例6、比较例8、比较例9中，固相线温度低，低于240℃。
相对于此，实施例1～实施例27中，固相线温度包含在296℃～333℃的范围内，液相线温度为347℃～379℃。另外，液相线温度与固相线温度的差为23℃～67℃。
通过在焊料材料中添加In，固相线温度上升，但液相线温度也上升，如由比较例9得知的那样，可知若超过10质量％，则液相线温度变得过高。另外，包含Sn、Sb、Ag、Cu及In的五元合金的焊料材料中，如比较例5～比较例8所示那样，在含有29质量％～30质量％的Sn、48质量％～50质量％的Ag、12质量％～13质量％的Sb的情况下，固相线温度高于290℃，液相线温度为427℃以上。另外，如比较例4所示那样，包含Sn、Ag、Cu及In的四元合金的焊料材料中，在含有50质量％以上的Ag的情况下，固相线温度为369℃，液相线温度为500℃以上。相对于此，如实施例1～实施例15所示那样，即便在Ag的含量少于20质量％的情况下，在含有25质量％～45质量％的Sn、30质量％～40质量％的Sb时，固相线温度也高于290℃，液相线温度也为379℃以下。因此，根据本发明，可一边将Ag的量减少至20质量％以下而抑制成本，一边将固相线温度设为290℃以上、将液相线温度设为379℃以下。
另外，关于实施例1、比较例2，利用焊膏润湿性评价方法(JIS Z3284-4)中的位移检测润湿试验来进行焊料材料的润湿性的评价。进而，将使用SAC305(由3.0质量％的Ag、0.5质量％的Cu及Sn所构成的焊料材料)作为焊料材料，使用水及松香作为助焊剂的例子分别作为比较例10、比较例11，同样地对焊料材料的润湿性进行评价。
对位移检测润湿试验进行说明。位移检测润湿试验是在铜基板上将焊料材料涂布为十字状，将铜单片载置在该焊料材料的上方，且从铜基板侧进行轮廓(profile)加热(温度梯度2K/秒)，使焊料材料熔融，而将铜单片与铜基板连接。使用实施例1以及比较例2、比较例10及比较例11分别示出的焊料材料进行试验，对利用加热使焊料材料熔融时的铜单片的高度位置的变化量进行测定。
图8是表示实施例1的焊料材料中进行位移检测润湿试验时的时间-位移量曲线的特性图，图9～图11是分别表示比较例2、比较例10及比较例11的焊料材料中利用位移检测润湿试验所求出的时间-位移量曲线的特性图。图8～图11中，横轴表示时间，且分别将铜基板的加热温度到达表1所示的各焊料材料的固相线温度的时点设为时刻0。另外，图8～图11中的纵轴表示铜单片的高度位置的变化量。关于变化量，将实施例1、比较例2、比较例10及比较例11各自的时刻0处的铜单片的高度位移D0设定为0，将铜单片下降、铜单片与铜基板的间隙变窄的方向的位移表示为负的位移。此外，SAC305的固相线温度设为217℃。
求出实施例及各比较例中以图中虚线表示的各自三条时间-位移量曲线，然后利用三条时间-位移量曲线的平均值，求出图中以实线表示的成为平均的时间-位移量曲线。
图8～图11的成为平均的时间-位移量曲线中，在对焊料材料进行加热，铜单片的高度位置产生位移后，将时间-位移量曲线所示的位移量稳定时的值设为位移量Dmax。另外，将从D0至位移量Dmax间的位移量设为100％，且将对时间-位移量曲线中位移量到达30％～70％的曲线进行回归直线处理而求出的直线V的倾斜度设为铜单片下降速度(μm/秒)。此外，各图中的(I)表示铜基板的温度。
如图8所示那样，实施例1中，位移量Dmax为-49.0μm，铜单片下降速度为-9.0μm/秒。另外，如图9～图11所示那样，比较例2、比较例10及比较例11的位移量Dmax分别为-58.4μm、-39μm及-52μm，铜单片的下降速度分别为-21.4μm/秒、-26.8μm/秒及-22.7μm/秒。本发明的实施方式的焊料材料中，可知能够充分增大位移量Dmax，进而铜单片下降速度迟缓。在铜单片下降速度快的情况下，有焊料材料扩展不完全的担忧，但在铜单片下降速度缓慢时，焊料材料大幅度地扩展，因而焊料材料在间隙中确实地扩展下去，故润湿性变良好。
进而，关于实施例1，也对杨氏模量(Young′s modulus)(GPa)、热膨胀系数(ppm/℃)及硬度(MPa)进行了测定，结果，分别为71.9GPa、18.5ppm/℃、1370MPa，并不逊色于以前的制品。
进而，为了验证添加Si、Ti、Zn及Pd作为微量元素的效果，对添加在实施例所示的焊料材料中的微量元素的成分及组成进行各种变更，并调查固相线温度及液相线温度。
[实施例1-2]
将如下焊料材料作为实施例1-2，即，在实施例1所示的焊料中，将混合的焊料材料内0.01质量％的材料替换为0.005质量％的Si与0.005质量％的Ti。
[实施例10-2]
将如下焊料材料作为实施例10-2，即，在实施例10所示的焊料中，将混合的焊料材料内0.015质量％的材料替换为0.005质量％的Si与0.01质量％的Ti。
[实施例10-3]
将如下焊料材料作为实施例10-3，即，在实施例10所示的焊料中，将混合的焊料材料内0.025质量％的材料替换为0.005质量％的Si、0.01质量％的Ti与0.01质量％的Pd。
[实施例10-4]
将如下焊料材料作为实施例10-4，即，在实施例10所示的焊料中，将混合的焊料材料内0.02质量％的材料替换为0.005质量％的Si、0.005质量％的Ti与0.01质量％的Pd。
[实施例10-5]
将如下焊料材料作为实施例10-5，即，在实施例10所示的焊料中，将混合的焊料材料内0.04质量％的材料替换为0.005质量％的Si、0.005质量％的Ti与0.03质量％的Pd。
[实施例10-6]
将如下焊料材料作为实施例10-6，即，在实施例10所示的焊料中，将混合的焊料材料内0.07质量％的材料替换为0.005质量％的Si、0.005质量％的Ti与0.06质量％的Zn。
对以所述那样制造的各个焊料材料也同样地，求出差示扫描量热曲线，基于JIS Z 3198-1，计量熔融温度范围，确定液相线温度、固相线温度。
另外，表2表示实施例1-2、实施例10-2～实施例10-6中的固相线温度与液相线温度。
[表2]
如表2所示那样，实施例1-2、实施例10-2～实施例10-6的固相线温度为303℃～317℃，液相线温度为352℃～364℃，可知于在实施例所示的焊料材料添加有Si、Ti、Zn及Pd的情况下也能够获得适宜的焊料材料。
另外，图12表示关于实施例1及实施例1-2的差示扫描量热曲线。关于实施例1及实施例1-2，可知固相线温度均为303℃、液相线温度均为352℃，但关于实施例1-2的差示扫描量热曲线与关于实施例1的差示扫描量热曲线相比而言，热流的峰值大，差示扫描量热曲线的低温侧的弯曲变得倾斜陡峭。根据该结果，可以说通过使焊料材料中含有Si与Ti，能够从溶解开始起以小的温度差不停地进行溶解。

Claims (11)

1.一种焊料材料，其特征在于：包括含有Sn、Cu、Sb及In、以及20质量％以下的Ag的至少五元合金，并且
固相线温度高于290℃，液相线温度为379℃以下、且高于固相线温度，液相线温度与固相线温度的温度差为70℃以内。
2.根据权利要求1所述的焊料材料，其特征在于：含有25质量％～45质量％的Sn、30质量％～40质量％的Sb、3质量％～8质量％的Cu、3质量％～9质量％的In、作为剩余部分的Ag及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的焊料材料，其特征在于：含有Si及Ti且各自的含量为0.1质量％以下。
4.根据权利要求1所述的焊料材料，其特征在于：含有Zn或Pd的至少一者且各自的含量为0.1质量％以下。
5.根据权利要求1所述的焊料材料，其特征在于：含有36质量％～40质量％的Sn、34质量％～38质量％的Sb、4质量％～6质量％的Cu、4质量％～6质量％的In、作为剩余部分的Ag及不可避免的杂质。
6.根据权利要求1所述的焊料材料，其特征在于：其为混合有助焊剂的膏状。
7.根据权利要求1所述的焊料材料，其特征在于：所述焊料材料是在加工为金属箔状后，经冲裁而成的预成型体。
8.一种电子零件，其安装于基板，所述电子零件的特征在于，包括：
收容有电子元件的容器；及
用于所述容器的根据权利要求1至7中任一项所述的焊料材料。
9.根据权利要求8所述的电子零件，其特征在于：所述焊料材料用作将所述容器气密地密封的密封材料。
10.根据权利要求9所述的电子零件，其特征在于：所述容器是利用所述焊料材料将基部与盖部密封而构成，
所述容器内的环境为减压环境及惰性气体环境的至少一者。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的电子零件，其特征在于：所述容器装配于布线基板上，并且
从所述布线基板的表面起遍及所述容器的整体利用树脂材料密封，
所述焊料材料用以将所述容器的电极电性连接在布线基板上。
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