CN111745321A

CN111745321A - 软钎料合金、焊料球、软钎料预成型坯、焊膏和钎焊接头

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Publication number: CN111745321A
Application number: CN202010217346.2A
Authority: CN
Inventors: 饭岛裕贵; 野村光; 斋藤岳; 泉田尚子; 吉川俊策
Original assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2020-10-09
Anticipated expiration: 2040-03-25
Also published as: JP6624322B1; EP3715039B1; BR102020006258A2; PH12020050051A1; US11167379B2; TW202035726A; TWI706043B; EP3715039A1; PT3715039T; CN111745321B; ES2887831T3; US20200306895A1; KR102133347B1; MY188098A; JP2020157349A; MX2020003650A; KR102133347B9

Abstract

[课题]提供：不发生遗失、体现优异的浸润铺开、软钎焊后的接合界面处的金属间化合物的生长被抑制、剪切强度试验后的破坏模式为适当的软钎料合金、焊料球、软钎料预成型坯、焊膏和钎焊接头。[解决方案]一种软钎料合金，其特征在于，软钎料合金具有如下合金组成：以质量％计，包含Ag：3.2～3.8％、Cu：0.6～0.8％、Ni：0.01～0.2％、Sb：2～5.5％、Bi：1.5～5.5％、Co：0.001～0.1％、Ge：0.001～0.1％以及余量由Sn组成，且合金组成满足下述(1)式。2.93≤{(Ge/Sn)+(Bi/Ge)}×(Bi/Sn) (1)(1)式中，Sn、Ge和Bi分别表示合金组成中的含量(质量％)。

Description

软钎料合金、焊料球、软钎料预成型坯、焊膏和钎焊接头

技术领域

本发明涉及不产生遗失(missing)、体现优异的浸润铺开、软钎焊后的金属间化合物的生长被抑制、剪切强度试验后的破坏模式适当的软钎料合金、焊料球、软钎料预成型坯、焊膏和钎焊接头。

背景技术

近年来，汽车的汽车电子化推进，逐渐从汽油车向混合动力车、电动汽车过渡。混合动力车、电动汽车搭载有将电子部件软钎焊于印刷基板的车载电子电路。车载电子电路被配置于振动环境较缓和的车室内，但根据用途的扩张而逐渐直接搭载于发动机室、变速器的储油室内、以及机械装置上。

如此，车载电子电路由于搭载区域的扩大而变得搭载于受到温差、冲击、振动等各种外部的负荷的部位。例如，搭载于发动机室的车载电子电路在发动机工作时有时被暴露于125℃以上这样的高温下。另一方面，发动机停止时，如果为寒冷地区则被暴露于-40℃以下这样的低温下。

因而，一直以来，作为用于连接基板与电子部件的合金，广泛使用有Sn-Ag-Cu软钎料合金。软钎料合金的应用范围逐渐愈发扩大，但伴随于此，如车载等用途为代表那样，逐渐期望在严苛的环境下也能使用。而且同时逐渐要求即使在这样的环境下长时间使用，在钎焊接头也不产生断裂、劣化的高的连接可靠性。

然而，电子电路如果被暴露于上述的温差，则由于电子部件与印刷基板的热膨胀系数的差异而在接合部集中应力。因此，如果使用以往的Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金，则有接合部断裂的担心，寻求在温差急剧的环境下也抑制接合部的断裂的软钎料合金。

例如专利文献1中公开了一种合金组成，其在Sn-Ag-Cu-Ni-Sb-Co系软钎料合金中可含有Ge作为任意元素。同一文献中还记载了如下内容：Cu含量为0.5质量％的情况下，可以发挥对Cu焊盘的防止Cu腐蚀效果，且可以保持熔融时的软钎料合金的粘度为良好的状态，回流焊时的空隙的发生被抑制，形成的钎焊接合部的耐热冲击性改善。

专利文献2中公开了一种合金组成，其在Sn-Ag-Cu-Ni-Sb-Bi系软钎料合金中含有Co、Ge作为任意元素。同一文献中还记载了如下内容：通过使Ag含量为1～3.1质量％的范围，从而在温差急剧的严苛的环境下可以抑制钎焊接合部的龟裂进展。

专利文献3中，作为具有优异的热循环特性的软钎料合金，公开了一种合金组成，其在Sn-Ag-Cu-Sb-Bi-Co系软钎料合金中，可含有Ni、In、Ga、Ge、P中的至少1种作为任意元素。同一文献的实施例24中，研究了Sn-3.5Ag-0.7Cu-5.0Bi-5.0Sb-0.005Co-0.1Ni-0.1In-0.1Ga-0.1Ge-0.1P作为具体的合金组成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6200534号

专利文献2：日本特开2017-170464号

专利文献3：日本专利第5723056号

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1中记载的软钎料合金如前述，可以发挥防止Cu腐蚀效果、空隙的抑制、耐热冲击特性的改善。然而，这样的效果仅在Cu含量为0.5质量％时得到发挥，Cu含量稍偏离0.5质量％的情况下，无法发挥这样的效果。由此，通用性极低，当然需要进一步的研究。

另外，通常Bi以某种程度固溶于Sn，因此，软钎料合金如果含有Bi，则Cu对Sn的扩散被抑制。专利文献1中记载的软钎料合金不含有Bi，因此认为，电极的Cu向Sn扩散，金属间化合物层变得容易形成在接合界面。

专利文献2中记载的软钎料合金如前述，通过Ag含量为规定的范围内，从而可以赋予软钎料合金的机械强度。然而，如果改善软钎料合金的机械强度，则对钎焊接头施加的应力在接合界面集中，在钎焊接头的接合界面变得容易产生断裂，因此，有时会成为作为钎焊接头的最应避免的破坏模式。另外，Ag可以改善软钎料合金的湿润性，因此，认为需要某种程度的含量。

专利文献3中记载的软钎料合金含有In，因此，湿润性降低，对钎焊接头施加应力的情况下，有钎焊接头在接合界面附近破坏的担心。

进一步，专利文献1～3中，如前述，主要进行了着眼于热循环特性的合金设计。然而，近年来，要求CPU(Central Processing Unit)等电子部件的小型化，不得不也缩小电极。对于微小狭小电极，不取决于焊料球、软钎料预成型坯、焊膏这样的形态，而根据软钎料合金的性状，在回流焊后不进行软钎焊的、所谓遗失的发生逐渐成为问题。

如此，以往，逐渐进行了着眼于热循环特性的合金设计，但为了能应对近年来的电子部件的小型化，要求同时解决包含遗失的上述课题的软钎料合金。

因此，本发明的课题在于，提供：不发生遗失、体现优异的浸润铺开、软钎焊后的接合界面处的金属间化合物的生长被抑制、剪切强度试验后的破坏模式为适当的软钎料合金、焊料球、软钎料预成型坯、焊膏和钎焊接头。

用于解决问题的方案

本发明人等着眼于如下合金组成：在专利文献1中记载的软钎料合金中，Cu含量在规定的范围内，为了抑制金属间化合物的生长而含有Bi。而且，专利文献2中记载的软钎料合金中，本发明人等着眼于如下合金组成：通过调整Ag含量为适当范围，从而不使应力在接合界面集中，此外，改善湿润性。进一步，专利文献3中记载的软钎料合金中，如浸润铺开性改善且剪切强度试验后的破坏部位从接合界面向软钎料合金侧迁移那样，本发明人等着眼于不含有In的合金组成。

然而，得到了如下见解：以往的合金组成中的课题得到了某种程度的解决，但是遗失对于5个样品会产生1个以上。因此，本发明人等进行了详细的研究使得维持优异的湿润性、金属间化合物的生长抑制、破坏模式的适当化的同时，可以抑制遗失的发生。

本发明人等发现：软钎料合金的表面如果被改性为致密的组织则遗失被抑制，为了得到致密的组织，关于构成元素详细地进行了调查。其结果，获得了如下见解：Bi与Ge、Sn与Ge、和Sn与Bi满足规定关系式的情况下，偶然地也能抑制遗失。进一步，还获得了如下见解：全部构成元素分别落入规定的范围且满足上述关系式的情况下，能同时达成遗失的抑制、优异的浸润铺开性、接合界面处的金属间化合物的生长抑制、和剪切强度试验后的破坏模式的适当化，完成了本发明。

根据这些见解得到的本发明如以下所述。

(1)一种软钎料合金，其特征在于，具有如下合金组成：以质量％计，包含Ag：3.2～3.8％、Cu：0.6～0.8％、Ni：0.01～0.2％、Sb：2～5.5％、Bi：1.5～5.5％、Co：0.001～0.1％、Ge：0.001～0.1％以及余量由Sn组成，且合金组成满足下述(1)式。

2.93≤{(Ge/Sn)+(Bi/Ge)}×(Bi/Sn) (1)

(1)式中，Sn、Ge和Bi分别表示合金组成中的含量(质量％)。

(2)根据上述(1)项所述的软钎料合金，其中，合金组成以质量％计还含有总计为0.1％以下的Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Ga、Zr、Nb、Pd、Pt、Au、La和Ce中的至少一种。

(3)根据上述(1)或上述(2)所述的软钎料合金，其中，合金组成还满足下述(2)式。

0.001<(Ni/Co)×(1/Ag)×Ge<0.15 (2)

上述(2)式中，Ni、Co、Ag和Ge分别表示合金组成的含量(质量％)。

(4)一种焊料球，其具有上述(1)～上述(3)中任一项所述的软钎料合金。

(5)一种软钎料预成型坯，其具有上述(1)～上述(3)中任一项所述的软钎料合金。

(6)一种焊膏，其具有上述(1)～上述(3)中任一项所述的软钎料合金。

(7)一种钎焊接头，其具有上述(1)～上述(3)中任一项所述的软钎料合金。

附图说明

图1是示出本发明的软钎料合金中的(1)式与实施例的关系的图。

图2是使图1的横轴为40～70的范围而放大图1得到的图。

具体实施方式

以下中对本发明更详细地进行说明。本说明书中，涉及软钎料合金组成的“％”只要没有特别指定就为“质量％”。

1.软钎料合金

(1)Ag：3.2～3.8％

Ag为用于改善软钎料合金的湿润性的元素。Ag含量如果低于3.2％，则无法发挥上述效果。Ag含量的下限为3.2％以上、优选3.3％以上。另一方面，Ag含量如果超过3.8％，则软钎料合金的液相线温度上升，反而湿润性降低。Ag含量的上限为3.8％、优选3.7％以下、更优选3.6％以下。特别优选3.5％以下。

(2)Cu：0.6～0.8％

Cu为通过改善钎焊接头的接合强度从而改善破坏模式、且改善湿润性的元素。Cu含量如果低于0.6％，则无法发挥上述效果。Cu含量的下限为0.6％以上、优选0.65％以上。另一方面，Cu含量如果超过0.8％，则由于湿润性的降低而破坏模式在接合界面体现出来。另外，由于液相线温度的上升而湿润性降低。Cu含量的上限为0.8％以下、优选0.75％以下。

(3)Ni：0.01～0.2％

Ni为如下元素：妨碍软钎焊后Cu对Sn的扩散而抑制金属间化合物的生长，另外，在接合界面生成的金属间化合物变得微细，改善剪切强度试验中的破坏模式。Ni含量如果低于0.01％，则无法发挥上述效果。Ni含量的下限为0.01％以上、优选0.02％以上、更优选0.03％以上。另一方面，Ni含量如果超过0.2％，则由于液相线温度的上升而湿润性降低。Ni含量的上限为0.2％以下、优选0.1％以下、更优选0.07％以下、特别优选0.05％以下。

(4)Sb：2～5.5％

Sb为如下元素：固溶于Sn相，通过抑制Cu从电极的扩散从而抑制金属间化合物的生长。Sb含量如果低于2％，则无法发挥上述效果。Sb含量的下限为2％以上、优选2.5％以上、更优选3.0％以上。另一方面，Sb含量如果超过5.5％，则破坏模式向接合界面迁移，且由于液相线温度的上升而湿润性降低。Sb含量的上限为5.5％以下、优选5.0％以下。

(5)Bi：1.5～5.5％

Bi为如下元素：固溶于Sn相，通过抑制Cu从电极的扩散从而抑制金属间化合物的、生长的元素。Bi含量如果低于1.5％，则无法发挥上述效果。Bi含量的下限为1.5％以上、优选2.5％以上、更优选3.2％以上。另一方面，Bi含量如果超过5.5％，则破坏模式向接合界面迁移。Bi含量的上限为5.5％以下、优选5.0％以下。

(6)Co：0.001～0.1％

Co为如下元素：软钎焊后妨碍Cu向Sn的扩散，抑制金属间化合物的生长，另外，在接合界面生成的金属间化合物变得微细，改善剪切强度试验中的破坏模式。Co含量如果低于0.001％，则无法发挥上述效果。Co含量的下限为0.001％以上、优选0.005％以上、更优选0.008％以上。另一方面，Co含量如果超过0.1％，则接合界面的金属间化合物层变厚，因此，破坏模式向接合界面迁移。另外，液相线温度上升，因此，湿润性降低。Co含量的上限为0.1％以下、优选0.05％以下、更优选0.01％以下。

(7)Ge：0.001～0.1％

Ge为进行软钎焊时抑制遗失的元素。Ge含量如果低于0.001％，则无法发挥上述效果。Ge含量的下限为0.001％以上、优选0.005％以上、更优选0.007％以上。另一方面，Ge含量如果超过0.1％，则破坏模式向接合界面迁移，且湿润性降低。Ge含量的上限为0.1％以下、优选0.05％以下、更优选0.010％以下。

(8)(1)式

2.93≤{(Ge/Sn)+(Bi/Ge)}×(Bi/Sn) (1)

(1)式中，Sn、Ge和Bi分别表示合金组成中的含量(质量％)。

本发明的软钎料合金必须满足(1)式。即使上述构成元素的含量为各自的范围内，如果不满足(1)式则也发生遗失。

遗失可以通过软钎料合金的最表面被改性为致密的组织从而被抑制。Sn、Bi和Ge分别在软钎料合金的最表面富集，但仅凭借这些元素单纯地在软钎料合金的最表面富集，不会达到最表面的改性，无法抑制遗失。通过满足(1)式，从而软钎料合金的最表面改性，能抑制遗失的理由不清楚，但如以下推定。

Bi与Ge、和Sn与Ge分别析出包晶，Sn与Bi析出双晶。此处，Ge如下存在：如从固溶有Bi的Sn的最表面向内部浓度降低那样倾斜地存在。原本，通过Ge与Sn、以及Bi与Ge而包晶变得析出，但如果Ge如上述那样浓度倾斜而在固溶有Bi的Sn中存在Ge，则双晶在Sn的最表面析出，形成大量的晶界。其结果，推定：软钎料合金的最表面被改性为致密的组织，遗失被抑制。即，(1)式中，能使包晶析出的元素的组合与使双晶析出的元素的组合的均衡性如果为规定的范围，则软钎料合金的最表面被改性为致密的组织。

从将软钎料合金的最表面改性为致密的组织，抑制遗失的观点出发，(1)式的下限必须为2.93以上。优选2.968以上、更优选3.037以上、进一步优选3.079以上、进一步还优选3.148以上、特别优选1.412×10、最优选1.427×10。(1)式的上限没有特别限定，只要各构成元素为上述的范围内就可以没问题地发挥本发明的效果。优选3.597×10²以下、更优选2.912×10²以下、进一步优选1.142×10²以下、进一步还优选4.431×10以下、特别优选4.329×10以下、最优选3.662×10以下。

本发明中，由于各构成元素落入上述的范围，且满足(1)式，因此，可以抑制遗失，此外，也可以同时达成优异的浸润铺开性、接合界面处的金属间化合物的生长抑制、和剪切强度试验后的破坏模式的适当化。

(9)余量：Sn

本发明的软钎料合金的余量为Sn。除前述元素之外，还可以含有不可避免的杂质。即使含有不可避免的杂质的情况下，也不对前述效果造成影响。另外，如后述，即使本发明中最好不含有的元素作为不可避免的杂质含有，也不对前述效果造成影响。

(10)任意元素

本发明的软钎料合金除上述之外，还可以含有总计为0.1％以下的Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Ga、Zr、Nb、Pd、Pt、Au、La和Ce中的至少一种。这些元素即使含有0.1％以下，本发明的软钎料合金也可以发挥本发明的上述效果。

这些元素的含量的总计优选0.1％以下、更优选0.09％以下、进一步优选0.05％以下、特别优选0.03％以下、最优选0.02％以下。对于各元素的含量，没有特别限定，为了充分体现前述效果，Mg的含量优选0.0003～0.02％。

Ti的含量优选0.005～0.03％。Cr的含量优选0.002～0.03％。Mn的含量优选0.001～0.02％。Fe的含量优选0.005～0.02％。Ga的含量优选0.005～0.09％。Zr的含量优选0.001～0.01％。

Nb的含量优选0.003～0.006％。Pd的含量优选0.002～0.05％。Pt的含量优选0.002～0.05％。Au的含量优选0.006～0.09％、La的含量优选0.001～0.02％。Ce的含量优选0.004～0.006％。

(11)(2)式

0.001<(Ni/Co)×(1/Ag)×Ge<0.15 (2)

本发明的软钎料合金优选满足(2)式。通过满足(2)式，从而Ni、Co、Ag和Ge含量的均衡性得到最佳化，因此，可以实现湿润性的改善、接合界面处的金属间化合物层的生长抑制、和破坏模式的最佳化。

对Cu电极的软钎焊中，在接合界面形成Cu₆Sn₅。通过在软钎料中含有Ni，从而Ni固溶在形成于接合界面的Cu₆Sn₅中，形成(Cu，Ni)₆Sn₅。根据本现象，晶体结构发生应变，Cu从Cu层向软钎料合金的扩散被抑制。由此，接合界面的金属间化合物层的生长被抑制。

进而，Ge和Co固溶在形成于接合界面的(Cu、Ni)₆Sn₅的Ni中，晶体结构进一步发生应变，该化合物中的Cu的移动被抑制。因此，Cu从Cu层向软钎料合金的扩散被抑制，金属间化合物层的生长比以往的软钎料进一步被抑制。

此外，Ag和Co的含量如果为适量，则湿润性改善，通过调整软钎料合金的强度，从而接合界面处的破坏被抑制，破坏模式变得适当。通过基于Ag的Ag₃Sn的生成、和基于Co的合金组织的微细化而软钎料合金的强度改善，但如果均衡性良好地配混Ag、Co，则如破坏模式不向接合界面迁移那样，可以调整软钎料合金的强度。对于本发明的软钎料合金的Ag₃Sn的析出量，在Ag含量为上述范围的基础上，在合金的性质上，根据这些元素的均衡性而有时直接地或间接地依赖。

由以上，对于本发明的软钎料合金，各构成元素的含量为上述的范围内，满足(1)式，此外，进一步还满足(2)式，从而可以更充分地实现湿润性的改善、接合界面处的金属间化合物层的生长抑制、和破坏模式的最佳化。特别是，可以充分地抑制金属间化合物的生长。

(2)式的下限优选超过0.001、更优选0.00118以上、0.00147以上、0.00235以上、0.00294以上、0.00500以上、0.00700以上、0.00941以上。

另一方面，(2)式的上限低于0.15、优选0.14706以下、0.11765以下、0.09412以下、0.05822以下、0.04706以下、0.0176以下。

(12)In

本发明的软钎料合金最好不含有In。如果含有In，则湿润性降低，有在剪切强度试验后在接合界面附近产生破坏的担心。

2.焊料球

本发明的软钎料合金可以作为焊料球使用。本发明的焊料球可以用于BGA(球栅阵列)等半导体封装体的电极、基板的凸块形成。本发明的焊料球的直径优选1～1000μm的范围内。焊料球可以通过一般的焊料球的制造法而制造。

3.软钎料预成型坯

本发明的软钎料预成型坯可以以板状、环形状、圆筒形状、焊线以1周以上卷绕而成者等形态使用。

4.焊膏

本发明的软钎料合金可以作为焊膏使用。焊膏是将软钎料合金粉末与少量的助焊剂混合而形成糊状者。本发明的软钎料合金在基于回流软钎焊法的电子部件对印刷电基板的安装中可以作为焊膏利用。焊膏中使用的助焊剂可以为水溶性助焊剂和非水溶性助焊剂中的任意者。典型地可以使用松香基的非水溶性助焊剂即松香系助焊剂。

5.钎焊接头

本发明的钎焊接头用于半导体封装体中的IC芯片与其基板(插入器)的连接、或用于接合半导体封装体与印刷基板而连接。即，本发明的钎焊接头是指电极的连接部，可以利用一般的软钎焊条件而形成。

[实施例]

调整包含表1和表2所示的合金组成的软钎料合金，对遗失、浸润铺开、软钎焊后的金属间化合物的生长、剪切强度试验后的破坏模式进行评价。

·遗失

首先，由上述软钎料合金制作直径0.6mm的焊料球。将制作好的焊料球在保持为150℃的恒温槽(Espec Corporation制：PHH-101M)内放置168小时。将放置后的焊料球软钎焊在厚度为1.2mm且电极的大小为直径0.5mm(Cu-OSP)的基板上。进行软钎焊的个数设为5个。

软钎焊条件如下：将助焊剂(千住金属工业株式会社制：WF-6400)涂布于电极上，形成峰温度245℃、冷却速度2℃/s的回流焊曲线，用回流焊装置(千住金属工业株式会社制：SNR-615)进行软钎焊。通过目视确认回流焊后未进行软钎焊的遗失个数。

将遗失个数为0个的情况记作“○”、除此之外的情况记作“×”。

·浸润铺开

由上述软钎料合金制作冲裁为2mm×2mm×^t0.15mm的尺寸的试样。在经OSP处理的Cu板上涂布助焊剂(千住金属工业株式会社制：WF-6400)，在其上搭载冲裁后的试样，进行软钎焊。

软钎焊条件如下：形成峰温度245℃、冷却速度2℃/s的曲线，用回流焊装置(千住金属工业株式会社制：SNR-615)而实施。回流焊后用数字显微镜(Keyence Corporation制：VHX-6000)测定浸润铺开后的面积。

将浸润铺开后的面积为6mm²以上的情况记作“○”、低于6mm²的情况记作“×”。

·软钎焊后的金属间化合物的生长

由上述软钎料合金制作冲裁为5mm×5mm×^t0.15mm的尺寸的试样。在经OSP处理的Cu板上涂布助焊剂(千住金属工业株式会社制：WF-6400)，在其上搭载冲裁后的试样，进行软钎焊。

软钎焊条件如下：形成峰温度245℃、冷却速度2℃/s的曲线，用回流焊装置(千住金属工业株式会社制：SNR-615)而实施。将回流焊后的试样在保持为150℃的恒温槽(ESPEC公司制：PHH-101M)内放置235小时。

对于热处理后的试样，用场致发射型扫描电子显微镜(日本电子株式会社制：JSM-7000F)进行截面观察。观察部位作为形成于与Cu板的接合界面的金属间化合物层。通过图像解析软件(西华产业株式会社制：Scandium)解析通过截面观察得到的图像，测量金属间化合物层的厚度。

将金属间化合物层的厚度为3.4μm以下的情况记作“◎”、超过3.4μm且3.6μm以下的情况记作“〇”、超过3.6μm的情况记作“×”。

·剪切强度试验后的破坏模式

首先，与遗失同样地制作直径0.6mm的焊料球。将上述焊料球软钎焊在基板的厚度为1.2mm、电极的大小为直径0.5mm(Cu-OSP)的基板上。

软钎焊条件如下：将助焊剂(千住金属工业株式会社制：WF-6400)涂布于电极上，形成峰温度245℃、冷却速度2℃/s的曲线，用回流焊装置(千住金属工业株式会社制：SNR-615)而实施。对于制作好的试样，通过剪切强度测定装置(Nordson Dage公司制：SERIES4000HS)，在剪切速度1000mm/s的条件下进行剪切强度试验。用数字显微镜(KeyenceCorporation制：VHX-6000)观察剪切强度试验后的试样，进行破坏模式的判定。

将软钎料合金中破坏的情况记作“○”、形成于接合界面的金属间化合物层中破坏的情况记作“×”。

将评价结果示于表1和表2。

[表1]

[表2]

由表1和表2表明，可以得到如下结果：实施例1～37的构成元素均为本发明的范围内、且满足(1)式，因此，不发生遗失，体现优异的浸润铺开，软钎焊后的金属间化合物的生长被抑制，剪切强度试验后的破坏模式适当。另外可知，除实施例9、20和23以外的实施例也均满足(2)式，因此，软钎焊后IMC的生长也被充分抑制。

另一方面，对于比较例1，Sb含量少，因此，软钎焊后金属间化合物生长。对于比较例2，Sb含量多，因此，浸润铺开差，且剪切强度试验后确认到接合界面附近处的破坏。

对于比较例3，Bi含量少、且不满足(1)式，因此，发生遗失，软钎焊后金属间化合物生长。对于比较例4，Bi含量多，因此，剪切强度试验后确认到接合界面附近处的破坏。

对于比较例5，Ni含量少，因此，软钎焊后金属间化合物生长，且剪切强度试验后确认到接合界面附近处的破坏。对于比较例6，Ni含量多，因此，浸润铺开。

对于比较例7，Co含量多，因此，浸润铺开差，剪切强度试验后确认到接合界面附近处的破坏。

对于比较例8，Ge含量少，因此，发生了遗失。对于比较例9，Ge含量多，因此，浸润铺开差，且剪切强度试验后确认到接合界面附近处的破坏。

对于比较例10、比较例12和比较例13，不满足(1)式，因此，发生了遗失。对于比较例11，不满足(1)式，且含有In，因此，发生遗失，浸润铺开差，剪切强度试验后确认到接合界面附近处的破坏。

用由表1和表2的结果得到的图1和图2，对(1)式进一步进行说明。图1为示出本发明的软钎料合金中的式(1)与实施例的关系的图。图2为使图1的横轴为40～70的范围而放大图1得到的图。图1中，实线表示(1)式，“·”表示实施例1～37，“〇”表示比较例3和比较例10～13。另外，图2中，实线表示(1)式，“·”表示实施例11和实施例22，“〇”表示比较例3和比较例10～13。

由两图明确可知，由(Bi/Sn)轴、((Ge/Sn)+(Bi/Ge))轴和(1)式所围成的区域中存在的比较例由于不满足(1)式，因此，发生了遗失。特别是，由图2明确可知，对于比较例13，虽然各构成元素满足本发明的特征，但是偏离(1)式，因此，发生了遗失。因此，由图1和图2可知，满足(1)式的情况下，至少能抑制遗失。

Claims

1.一种软钎料合金，其特征在于，具有如下合金组成：以质量％计，包含Ag：3.2～3.8％、Cu：0.6～0.8％、Ni：0.01～0.2％、Sb：2～5.5％、Bi：1.5～5.5％、Co：0.001～0.1％、Ge：0.001～0.1％以及余量由Sn组成，且所述合金组成满足下述(1)式，

2.93≤{(Ge/Sn)+(Bi/Ge)}×(Bi/Sn) (1)

(1)式中，Sn、Ge和Bi分别表示所述合金组成中的含量(质量％)。

2.根据权利要求1所述的软钎料合金，其中，所述合金组成以质量％计还含有总计为0.1％以下的Mg、Ti、Cr、Mn、Fe、Ga、Zr、Nb、Pd、Pt、Au、La和Ce中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的软钎料合金，其中，所述合金组成还满足下述(2)式，

0.001<(Ni/Co)×(1/Ag)×Ge<0.15 (2)

所述(2)式中，Ni、Co、Ag和Ge分别表示所述合金组成的含量(质量％)。

4.一种焊料球，其具有权利要求1～3中任一项所述的软钎料合金。

5.一种软钎料预成型坯，其具有权利要求1～3中任一项所述的软钎料合金。

6.一种焊膏，其具有权利要求1～3中任一项所述的软钎料合金。

7.一种钎焊接头，其具有权利要求1～3中任一项所述的软钎料合金。