CN116000497A

CN116000497A - 软钎料合金、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头

Info

Publication number: CN116000497A
Application number: CN202211280884.1A
Authority: CN
Inventors: 立花芳惠; 堀江竜气
Original assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2023-04-25
Also published as: TWI810099B; KR102525848B1; EP4169660A1; JP7032687B1; US11858071B2; US20230127584A1; TW202317305A; JP2023062768A; EP4169660B1

Abstract

[课题]提供：熔融温度为规定的范围内、拉伸强度和剪切强度高、空隙的发生被抑制、且氧化覆膜薄从而安装性优异的软钎料合金、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头。[解决方案]软钎料合金具有如下合金组成：以质量％计为Ag：2.5～3.7％、Cu：0.25～0.95％、Bi：3.0～3.9％、In：0.5～2.3％、且余量由Sn组成，前述合金组成满足下述(1)式和(2)式。8.1≤Ag+2Cu+Bi+In≤11.5(1)1.00≤(Bi+In)/Ag≤1.66(2)上述(1)式和(2)式中，Ag、Cu、Bi和In表示各合金组成的含量(质量％)。

Description

软钎料合金、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头

技术领域

本发明涉及可靠性优异的软钎料合金、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头。

背景技术

功率半导体装置例如为在形成有铜电路的绝缘基板(以下，简称为“DCB(DirectCopper Bonding)”)上连接有多个元件、散热器的结构。将功率半导体装置安装于基板的工序在绝缘基板上接合Si芯片等电子部件，之后向该基板接合散热片。如此，功率半导体装置的安装中例如采用的是：第1次进行电子部件与安装基板的回流软钎焊、第2次进行散热器的回流软钎焊的分步软钎焊。

在分步软钎焊的第1次进行的软钎焊中，作为高温无铅软钎料合金，例如采用熔点为245℃的Sn-10Sb软钎料合金。在分步软钎焊的第2次进行的软钎焊中，选择显示出低于第1次使用的软钎料合金的固相线温度的熔融温度的合金组成。

作为熔融温度低于前述高温无铅软钎料合金的合金组成，例如可列举出一直以来使用的Sn-3Ag-0.5Cu。使用了该软钎料合金的回流焊接通常在235～240℃下进行，因此，与上述那样的高温无铅软钎料合金的熔点的温度差小。因此，对于热容量大的部件，在分步软钎焊的第2次中进行软钎焊的情况下，不易确保温度裕度。另外，Sn-3Ag-0.5Cu的长期可靠性不足。

因此，例如专利文献1～3中，从改善Sn-Ag-Cu软钎料合金的可靠性的观点出发，公开了含有Bi和In的Sn-Ag-Cu-Bi-In软钎料合金。专利文献1中记载的发明中，评价了热循环试验后的裂纹进展、高速剪切强度、空隙、Cu浸析。专利文献2中记载的发明中，进行了热循环试验后的龟裂和剥离、空隙的评价。专利文献3中记载的发明中，评价了熔点、高温下的拉伸强度和伸长率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2019-209350号

专利文献2：日本特开2016-26879号

专利文献3：日本特开平10-193169号

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1中记载了如下内容：Bi的含量如果少，则龟裂进展抑制效果降低，Bi的含量如果多，则会引起脆性断裂。此外，还记载了如下内容：与Bi一起将In添加至软钎料合金，从而软钎料合金的强度改善，但是In是容易氧化的合金元素，因此，有时也根据其含量、与其他合金元素的组合等而在钎焊接合部产生空隙。从这种观点出发，专利文献1中，为了解决这些问题而公开了包含低于3质量％的Bi和In的软钎料合金。具体而言，专利文献1中公开了Sn-3.0Ag-0.7Cu-2.5Bi-2.0In软钎料合金。作为比较例，公开了Sn-3.0Ag-0.7Cu-3.0Bi-3.0In软钎料合金。

专利文献2中记载了如下内容：Bi的含量如果为规定量，则会提高钎焊接合部的龟裂进展抑制效果。另外，记载了如下内容：如果含有规定量的In，则无铅软钎料合金的熔融温度降低，且机械特性和龟裂进展抑制效果改善。具体而言，专利文献2中公开了Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi-0.25In软钎料合金。

然而，专利文献1和2中虽然记载了软钎料合金的强度得到改善，但并未对拉伸强度进行具体评价。这是由于，专利文献1和2中记载的发明中只不过抽象地说明了为了抑制龟裂的进展而需要一定程度的强度。另外，专利文献1中记载了抑制In所导致的氧化，但这只不过在为了抑制空隙的发生而抑制氧化的观点上进行了记载。但是，该程度的氧化抑制效果中，空隙的发生如果被抑制，则在软钎料合金熔融时和凝固后也可以形成有一定厚度的氧化覆膜。如果形成厚的氧化覆膜，则例如将这种软钎料合金用于焊膏的情况下，通过助焊剂去除的氧化物的残渣增加，或者有时会导致润湿性的劣化，为了改善安装性而尚留有改善的余地。

专利文献3中记载了如下内容：通过In和Bi对Sn-Ag软钎料合金的复合添加、进一步添加Cu，从而降低熔点，且赋予优异的机械特性。然而，专利文献3中具体公开的软钎料合金中包含液相线温度(以下，适宜称为“熔融温度”)高的软钎料合金，包含不适于分步软钎焊的合金组成。另一方面，作为熔融温度相对较低的合金组成，公开了Sn-3.0Ag-1.0Cu-3.0Bi-1.0In软钎料合金和Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi-1.0In软钎料合金。然而，专利文献3中记载的发明中，虽然评价了拉伸强度和润湿性，但是未评价钎焊接头所需的剪切强度，另外，关于空隙发生的抑制也未进行评价。因此，即使为专利文献3中记载的软钎料合金，也有剪切强度低而发生空隙的可能性，因此，尚留有改善的余地。

如此，即使专利文献1～3中记载的软钎料合金可以解决各自的课题，也未考虑到例如安装功率半导体装置时的实际情况，因此，难以说可以解决分步软钎焊中的各种课题。即，凭借这些文献中记载的发明无法同时满足专利文献1～3中公开的期望的熔点、高的拉伸强度和剪切强度、空隙发生的抑制以及氧化覆膜的薄膜化。如上所述，专利文献1～3中记载的发明中虽然关注到了Bi、In的含量，但是关于Ag、Cu是分别调制的。软钎料合金在全部构成元素成为一体时才首次能够发挥固有的效果，各构成元素各行其道地发挥功能。因此，为了同时解决安装功率半导体装置时的各种课题，需要各构成元素作为整体均衡性良好地含有。为了提供可以全部同时解决上述课题的软钎料合金，进一步的组成探索是必不可少的。

因此，本发明的课题在于，提供：熔融温度为规定的范围内、拉伸强度和剪切强度高、空隙的发生被抑制、且氧化覆膜薄从而安装性优异的软钎料合金、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头。

用于解决问题的方案

本发明人等着眼于专利文献所公开的软钎料合金中需要能用于分步软钎焊。如前所述，Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金的回流焊温度为235～240℃，因此，使用热容量大的部件的情况下，可能需要在前述温度范围的高温侧进行回流软钎焊。如此，Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金中，不易确保温度裕度。因此，本发明人等考虑到这种温度裕度，首先以熔融温度成为190～220℃的方式调查了各构成元素的含量。该温度范围是以高温无铅软钎料合金在第二次的回流软钎焊中不熔融的方式具有裕度的温度范围。

本发明人等在专利文献3中所公开那样熔融温度显示为220℃以下且拉伸强度高的Sn-3.0Ag-1.0Cu-3.0Bi-1.0In软钎料合金和Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi-1.0In软钎料合金中进行了实现剪切强度的改善和空隙发生的抑制的研究。获得了如下见解：Sn-3.0Ag-1.0Cu-3.0Bi-1.0In软钎料合金的Cu的含量多，会形成Sn与Cu的金属间化合物，因此，拉伸强度和剪切强度降低。另外，获得了如下见解：在Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi-1.0In软钎料合金中，虽然作为各构成元素的含量没有大幅偏离，但拉伸强度差。由此，还获得了如下见解：各构成元素即使为规定的范围，也会由于添加元素的均衡性等而得不到期望的效果。

另外，对于空隙的发生被抑制的专利文献1中记载的Sn-3.0Ag-0.7Cu-3.0Bi-3.0In软钎料合金和Sn-3.0Ag-0.7Cu-2.5Bi-2.0In软钎料合金、以及专利文献2中记载的Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi-0.25In软钎料合金也进行了研究。获得了如下见解：Sn-3.0Ag-0.7Cu-3.0Bi-3.0In软钎料合金的In的含量多，因此，空隙的发生未被充分抑制，另外，氧化覆膜变厚。获得了如下见解：Sn-3.0Ag-0.7Cu-2.5Bi-2.0In软钎料合金的Bi的含量少，因此，拉伸强度差。获得了如下见解：Sn-3.0Ag-0.5Cu-3.0Bi-0.25In软钎料合金的In的含量少，因此，拉伸强度差。

如此，获得了如下见解：专利文献1～3中记载的发明无法在各自中同时实现拉伸强度和剪切强度的改善、空隙发生的抑制、和氧化覆膜厚度的减少。另外，根据上述见解，还获得了如下见解：仅凭借各构成元素的含量为规定的范围内，无法同时实现这些效果。

因此，考虑到整体的均衡性，在上述的范围内对各构成元素的含量进一步详细地进行了调查。其结果得到了如下见解：通过使各构成元素的含量为特定的范围内，且Ag、Cu、Bi和In满足规定的关系式，进而，Ag、Bi和In满足规定的关系式，从而可以首次同时实现拉伸强度和剪切强度的改善、空隙发生的抑制、和氧化覆膜厚度的减少，完成了本发明。需要说明的是，本发明中，虽然对功率半导体装置进行了示例，但只要为需要同时发挥这些效果的用途，就不限定于此。

由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％计为Ag：2.5～3.7％、Cu：0.25～0.95％、Bi：3.0～3.9％、In：0.5～2.3％、且余量由Sn组成，前述合金组成满足下述(1)式和(2)式。

8.1≤Ag+2Cu+Bi+In≤11.5(1)

1.00≤(Bi+In)/Ag≤1.66(2)

上述(1)式和(2)式中，Ag、Cu、Bi和In表示各合金组成的含量(质量％)。

(2)根据(1)所述的软钎料合金，其中，上述合金组成满足下述(3)式。

4.48≤Ag×Cu×Bi×In≤7.7(3)

上述(3)式中，Ag、Cu、Bi和In表示各合金组成的含量(质量％)。

(3)一种焊膏，其具有由上述(1)或上述(2)所述的软钎料合金形成的软钎料粉末。

(4)一种焊料球，其由上述(1)或上述(2)所述的软钎料合金形成。

(5)一种预成型软钎料，其由上述(1)或上述(2)所述的软钎料合金形成。

(6)一种钎焊接头，其具有上述(1)或上述(2)所述的软钎料合金。

具体实施方式

以下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是“质量％”。

1.软钎料合金

(1)Ag：2.5～3.7％

Ag的含量如果接近SnAgCu共晶组成，则可以避免熔融温度的上升。另外，会使Ag₃Sn以粒状析出，因此，可以实现软钎料合金的析出强化。Ag的含量如果低于2.5％，则会由于SnAgCu亚共晶而导致软钎料合金的熔融温度上升。另外，化合物的析出量少，强度不会改善。Ag含量的下限为2.5％以上、优选2.8％以上、更优选2.9％以上。

另一方面，Ag的含量如果超过3.7％，则会由于SnAgCu过共晶而导致软钎料合金的熔融温度上升。另外，粗大的Ag₃Sn会以板状析出，强度发生劣化。Ag含量的上限为3.7％以下、优选3.2％以下、更优选3.1％以下。

(2)Cu：0.25～0.95％

对于Cu，Cu和Ag的含量均越接近于SnAgCu共晶组成，越可以降低软钎料合金的熔融温度。Cu的含量如果低于0.25％，则会由于SnAgCu亚共晶而导致软钎料合金的熔融温度上升。Cu含量的下限为0.25％以上、优选0.45％以上、更优选0.55％以上。

另一方面，Cu的含量如果超过0.95％，则Sn与Cu的化合物大量析出，拉伸强度、剪切强度降低。另外，Cu的含量如果进一步变多，则除强度降低之外，还会由于SnAgCu过共晶而导致软钎料合金的熔融温度上升。Cu含量的上限为0.95％以下、优选0.80％以下、更优选0.70％以下。

(3)Bi：3.0～3.9％

Bi可以避免熔融温度的上升，另外，由于Sn的固溶强化而可以改善软钎料合金的强度。Bi的含量如果低于3.0％，则Bi的固溶量少，强度不会充分改善。另外，软钎料合金的熔融温度不降低。Bi的含量的下限为3.0％以上、优选3.1％以上、更优选3.2％以上。

另一方面，Bi的含量如果超过3.9％，则SnBi共晶析出，固相线温度下降。另外，有时Bi会在晶界中偏析，软钎料合金的强度降低。Bi的含量的上限为3.9％以下、优选3.8％以下、更优选3.7％以下、进一步优选3.4％以下。

(4)In：0.5～2.3％

In可以避免熔融温度的上升，另外，由于Sn的固溶强化而可以改善软钎料合金的强度。In的含量如果低于0.5％，则In的固溶量少，强度不会充分改善。另外，软钎料合金的熔融温度不下降。In的含量的下限为0.5％以上、优选0.7％以上、更优选0.9％以上、进一步优选1.0％以上。

另一方面，In的含量如果超过2.3％，则熔融软钎料变得容易被氧化，无法抑制空隙的发生。另外，氧化覆膜变厚，安装性差。进而，熔融温度变得过低。In的含量的上限为2.3％以下、优选1.5％以下、更优选1.3％以下。

(5)(1)式和(2)式

8.1≤Ag+2Cu+Bi+In≤11.5(1)

1.00≤(Bi+In)/Ag≤1.66(2)

本发明的软钎料合金通过满足(1)式，从而添加元素的含量成为适量，因此，熔融温度成为适当的范围。构成本发明的软钎料合金的这些添加元素均对Sn有利，因此，也对拉伸强度、剪切强度有影响。In由于大量添加而产生空隙，可能成为氧化覆膜的厚度增加的原因，但也有利于Sn的固溶强化。因此，为了间接地抑制空隙的发生、减少氧化覆膜的厚度，也需要满足(1)式。因此，这些(1)式是为了发挥本发明的效果而必须满足的关系式。需要说明的是，(1)式中的Cu的系数为2倍。这是因为，在本发明的软钎料合金中，存在Cu的含量哪怕稍有变化也会对软钎料合金的各特性带来较大影响的倾向。例如，如果着眼于熔融温度，则在Cu含量的增减量与其他元素的含量的增减量相同的情况下，可估计到Cu的熔融温度的变化量与其他元素相比至少为2倍以上。

另外，本发明的软钎料合金通过满足(2)式，从而可以显示出更高的强度。Ag为析出强化型元素，Bi和In为固溶强化型元素。固溶强化型元素的含量如果过多，则会超过固溶度极限，因此，会存在剩余元素，可能发生Bi的偏析、软钎料合金的变形。另一方面，析出强化型元素的含量如果过多，则由于化合物的大量析出而导致强度反而降低。因此，本发明的软钎料合金中，如前所述，虽然各元素中存在最佳的含量的范围，但是通过满足(2)式，从而可以均衡性良好地强化Sn。

这些式子是由于各构成元素相互依存而得到的。这是由于，合金是全部构成元素组合而成的一个整体，各构成元素会相互产生影响。如此，在调整各构成元素的最佳的含量的基础上进一步满足(1)式和(2)式的本发明的软钎料合金设定在充分考虑了各构成元素相互依存的范围内。因此，分步软钎焊的第2次的软钎焊中，本发明的软钎料合金可以同时满足最佳的熔融温度、高的拉伸强度和剪切强度、空隙发生的抑制、和氧化覆膜的薄膜化。

(1)式的下限为8.1以上、优选8.2以上、更优选8.3以上、进一步优选8.4以上、特别优选8.5以上、最优选8.6以上。(1)式的上限优选11.5以下、更优选9.3以下、进一步优选9.1以下、进一步更优选8.9以下、特别优选8.8以下、最优选8.7以下。

(2)式的下限为1.00以上、优选1.14以上、更优选1.23以上、进一步更优选1.28以上、特别优选1.30以上、最优选1.31以上，可以为1.33以上、1.35以上。(2)式的上限为1.66以下、优选1.64以下、更优选1.63以下、进一步优选1.62以下、进一步更优选1.57以下、特别优选1.50以下、最优选1.45以下，可以为1.42以下、1.40以下。

(6)余量：Sn

本发明的软钎料合金的余量为Sn。除前述元素之外可以含有不可避免的杂质。即使在含有不可避免的杂质的情况下，也不会对前述效果产生影响。需要说明的是，Co和Ni会使熔融温度上升，因此，在本发明的软钎料合金中最好不含有。

(7)(3)式

4.48≤Ag×Cu×Bi×In≤7.7(3)

上述(3)式中，Ag、Cu、Bi和In表示各合金组成的含量(质量％)。

(3)式是示出考虑了添加元素彼此的均衡性的关系式的优选方式。(3)式将各元素的含量相乘，因此，各元素的相互依赖性高，如果满足(3)式，则软钎料合金整体的均衡性以高水平保持。因此，在最佳的熔融温度、高的拉伸强度和剪切强度、空隙发生的抑制、和氧化覆膜的薄膜化进一步改善的方面是优选的。(3)式的下限优选4.48以上、更优选4.70以上、进一步优选4.75以上、特别优选4.82以上、最优选5.28以上，可以为5.76以上、6.27以上、6.50以上、6.51以上。(3)式的上限优选7.7以下、更优选7.17以下、进一步优选7.14以下、进一步更优选6.94以下、最优选6.72以下。

(8)软钎料合金的熔融温度

本发明的软钎料合金在例如通过分步软钎焊进行2次软钎焊的情况下优选用于第2次的软钎焊。这种使用方式中，优选用于第2次的软钎料合金的熔融温度低于用于第1次的软钎料合金的固相线温度。例如第1次的软钎焊中，使用在245℃的熔融温度下熔融的Sn-10Sb软钎料合金的情况下，会考虑在使用热容量大的部件时具有充分的温度裕度。本发明的软钎料合金的熔融温度优选211～220℃、特别优选211～214℃。

本发明的软钎料合金的固相线温度期望的是：熔融温度与固相线温度的温度差不变得过大，构件的浸析、错位、再氧化、空隙的发生等安装性不降低的温度范围。本发明的软钎料合金的固相线温度优选198℃以上、更优选200℃以上、进一步优选203℃以上、特别优选204℃以上。上限没有特别限定，只要为211℃以下即可。

2.焊膏

本发明的焊膏是由上述合金组成形成的软钎料粉末与助焊剂的混合物。本发明中使用的助焊剂只要可以通过常规方法而进行软钎焊就没有特别限制。因此，只要使用将通常使用的松香、有机酸、活性剂、以及溶剂适宜配混而成者即可。本发明中金属粉末成分与助焊剂成分的配混比例没有特别限制，优选金属粉末成分：80～90质量％、助焊剂成分：10～20质量％。

3.焊料球

本发明的软钎料合金可以作为焊料球使用。本发明的焊料球用于形成BGA(球栅阵列)等半导体封装体的电极、基板的凸块。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。

4.预成型软钎料

本发明的预成型软钎料的形状没有特别限定，可以以板状、环形状、圆筒形状、螺带形状、正方形、盘形状、垫圈形状、芯片形状、线形状等形态使用。预成型软钎料可以在内部含有熔点高于软钎料合金、容易被熔融软钎料润湿的高熔点金属粒(例如Ni粒、Cu粒和将Ni、Cu作为主成分的合金粉)。

5.钎焊接头

本发明的钎焊接头适合用于至少2个以上的被接合构件的接合。关于被接合构件，只要是例如元件、基板、电子部件、印刷电路板、绝缘基板、散热器、引线框、使用电极端子等的半导体和电源模块、逆变器制品等使用本发明的软钎料合金进行电连接的构件就没有特别限定。

6.其他

本发明的软钎料合金可以通过使用低α射线量材作为其原材料而制造低α射线量合金。这种低α射线量合金如果用于形成存储器周边的软钎料凸块，则可以抑制软错误。

实施例

根据以下的实施例对本发明进行说明，但本发明不限定于以下的实施例。为了验证本发明的效果，使用表1中记载的软钎料合金，测定熔融温度、拉伸强度、剪切强度、空隙的面积率、氧化覆膜的厚度。

(1)熔融温度

对于具有表1中记载的各合金组成的软钎料合金，由DSC曲线求出各温度。DSC曲线是通过利用Hitachi High-Tech Science Co.,Ltd.制的DSC(型号：EXSTAR6000)、在大气中、以5℃/分钟进行升温而得到的。由得到的DSC曲线求出液相线温度，作为熔融温度。另外，由DSC曲线还评价了固相线温度。

熔融温度为211～214℃的情况下，分步软钎焊中的第2次的软钎焊中可以具有充分的温度裕度，因此，评价为“◎”。为215～220℃的情况下，是实用上没有问题的温度，因此，评价为“〇”。低于211℃和超过220℃的情况下，评价为“×”。另外，固相线温度为204～211℃的情况下，评价为“◎”。为198～203℃的情况下，记作“〇”。低于204℃和超过211℃的情况下，评价为“×”。

(2)拉伸强度

拉伸强度依据JISZ3198-2而测定。对于表1中记载的各软钎料合金，注入模具，制作标距长度为30mm、直径8mm的试验片。对于所制作的试验片，利用Instron公司制的Type5966，在室温下、以6mm/分钟的冲程进行拉伸，测量试验片断裂时的强度。本发明中，拉伸强度为67MPa以上的情况下，为充分的强度，因此，评价为“◎”。拉伸强度63MPa以上且低于67MPa的情况下，是实用上没有问题的强度，因此，评价为“〇”。拉伸强度低于63MPa的情况下，评价为“×”。

(3)剪切强度

制作平均粒径为20μm的具有表1中记载的软钎料合金组成的软钎料合金粉末，将所制作的软钎料合金粉末与公知的松香系助焊剂以89质量％：11质量％的比例混合，制作各软钎料合金的焊膏。对于焊膏，在厚度为0.8mm的印刷电路板(材质：FR-4)上用厚度为120μm的金属掩模印刷到Cu电极后，用安装机安装芯片电阻部件，在最高温度235℃、保持时间60秒的条件下进行回流软钎焊，制作试验基板。

对于该试验基板，利用剪切强度测定装置(RHESCA公司制STR-1000)，在6mm/分钟的条件下测定剪切强度(N)。剪切强度为67N以上的情况下，判断为得到充分的剪切强度的水平，评价为“◎”。超过63N且为66N以下的情况下，判断为可以实用上没有问题地使用的水平，评价为“〇”。低于62N的情况下，评价为“×”。

(4)空隙的面积率

对于“剪切强度”中制作的试验基板，使用东芝FA System Engineering株式会社制TOSMICRON-6090FP，在监视器中显示30倍的X射线平面照片，由所显示的图像检测出空隙，求出面积率。检测中使用的图像解析软件为Soft imaging system制scandium。图像上，空隙和除此以外的部分的对比度不同，因此，可以根据图像解析而识别，通过仅检测空隙而进行测定。测得的空隙的面积率相对于硅芯片的面积为3.2％以下的情况下，空隙评价为“◎”，超过3.2％且为4.1％以下的情况下，空隙评价为“〇”，超过4.1％的情况下，空隙记作“×”。

(5)氧化覆膜的厚度

将表1中记载的软钎料合金加工成厚度为0.1mm的螺带状的预成型坯，裁切成10mm四方的预成型坯，在150℃的恒温槽中进行120分钟加热处理。对于得到的预成型坯的氧化膜厚，用FE-AES(场发射型俄歇电子能谱法)，测定氧化覆膜的厚度。氧化覆膜的膜厚在以下的装置和条件下测定。需要说明的是，氧化覆膜的厚度的测定值根据SiO₂换算求出。氧化覆膜的厚度为1.8nm以下的情况下，氧化覆膜的形成被充分抑制，因此，评价为“◎”。氧化覆膜的厚度超过1.8nm且为2.8nm以下的情况下，可以没有问题地进行安装，因此，评价为“〇”。氧化覆膜的厚度超过2.8nm的情况下，评价为“×”。

测定装置：ULVAC-PHI，INC制扫描型FE俄歇电子能谱分析装置

测定条件：BeamVoltage：10kV，试样电流：10nA(使用了Ar离子枪的溅射深度测定方法依据ISO/TR 15969)

将评价结果示于表1和表2。

[表1]

[表2]

由表1明确可知，实施例1～22的Ag、Cu、Bi和In的含量均为本发明的范围内，且满足(1)式和(2)式。因此可知，熔融温度低至能在分步软钎焊中进行软钎焊的程度，拉伸强度和剪切强度高，空隙的面积率低，且氧化覆膜的厚度变薄。特别是可知，满足(3)式的实施例1～6、9、10、12～14和17的拉伸强度和剪切强度更高，空隙的发生被抑制，氧化覆膜变薄。

另一方面，比较例1和比较例2的Ag的含量不适当，因此，熔融温度不在期望的范围内，强度差。比较例3的Cu的含量少，因此，熔融温度上升。比较例4和5的Cu的含量多，因此，强度差。比较例6的Cu的含量过多，因此，强度差，熔融温度高。比较例7的Bi的含量少，In的含量多，进而不满足(1)式和(2)式，因此，全部结果差。比较例8的Bi的含量少，因此，强度差，熔融温度高。比较例9的Bi的含量多，因此，强度差，熔融温度低。

比较例10的In的含量少、且不满足(1)式，因此，熔融温度上升，强度差。比较例11的In的含量少，因此，熔融温度进一步上升，强度差。比较例12的In的含量多，不满足(2)式，因此，全部结果差。

比较例13和比较例14不满足(1)式，因此，熔融温度不适当。特别是，比较例14超过(1)式的上限，因此，熔融温度不适当，此外其他全部结果也差。比较例15和比较例16不满足(2)式，因此，强度差。特别是，比较例16超过(2)式的上限，因此，强度差，此外，氧化覆膜变厚。比较例17和比较例18含有Ni或Co，因此，熔融温度高，空隙的面积率增加。

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％计为Ag：2.5～3.7％、Cu：0.25～0.95％、Bi：3.0～3.9％、In：0.5～2.3％、且余量由Sn组成，且所述合金组成满足下述(1)式和(2)式，

8.1≤Ag+2Cu+Bi+In≤11.5(1)

1.00≤(Bi+In)/Ag≤1.66(2)

所述(1)式和(2)式中，Ag、Cu、Bi和In表示各所述合金组成的含量(质量％)。

2.根据权利要求1所述的软钎料合金，其中，所述合金组成满足下述(3)式，

4.48≤Ag×Cu×Bi×In≤7.7(3)

所述(3)式中，Ag、Cu、Bi和In表示各所述合金组成的含量(质量％)。

3.一种焊膏，其具有由权利要求1或2所述的软钎料合金形成的软钎料粉末。

4.一种焊料球，其由权利要求1或2所述的软钎料合金形成。

5.一种预成型软钎料，其由权利要求1或2所述的软钎料合金形成。

6.一种钎焊接头，其具有权利要求1或2所述的软钎料合金。