DE102014224245A1

DE102014224245A1 - Lotmaterial und Verbundstruktur

Info

Publication number: DE102014224245A1
Application number: DE102014224245.2A
Authority: DE
Inventors: c/o Panasonic Corp. Furusawa Akio; c/o Panasonic Corp. Hine Kiyohiro; c/o Panasonic Corp. Mori Masato; c/o Panasonic Corp. Nakamura Taichi
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2015-05-28
Also published as: TW201524659A; CN104668809B; US20150144388A1; US20160039052A1; TWI623371B; JP2015100833A; CN104668809A; US9789569B2; US9199340B2; JP5732627B2

Abstract

Ein zum Löten einer Au-Elektrode, die einen P-haltigen Ni-Überzug beinhaltet, verwendetes Lotmaterial beinhaltet Ag, das 0,3 ≤ [Ag] ≤ 4,0 erfüllt, Bi, das 0 ≤ [Bi] ≤ 1,0 erfüllt, und Cu, das 0 < [Cu] ≤ 1,2 erfüllt, wobei Gehalte (Ma%) von Ag, Bi, Cu und In in dem Lotmaterial durch [Ag], [Bi], [Cu] bzw. [In] gekennzeichnet werden. Das Lotmaterial beinhaltet In in einem Bereich von 6,0 ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 0 < [Cu] < 0,5 liegt, In in einem Bereich von 5,2 + (6 – (1,55 × [Cu] + 4,428)) ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 0,5 ≤ [Cu] ≤ 1,0 liegt, In in einem Bereich von 5,2 ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 1,0 < [Cu] ≤ 1,2 liegt. Ein Gleichgewicht beinhaltet nur nicht weniger als 87 Ma% Sn.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich vor allem auf ein Lotmaterial aus einer Lotpaste oder dergleichen, das zum Löten bei einer elektronischen Leiterplatte verwendet wird, und auf eine Verbundstruktur, für die das Lotmaterial verwendet wird.
2. Hintergrund der Technik
Zum Aneinanderlöten einer elektronischen Leiterplatte und eines elektronischen Bauteils wird ein Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In verwendet, das aus vier Arten von Elementen besteht, das zum Beispiel in der Patentliteratur 1 und 2 offenbart wird. Bei einem solchen Lotmaterial werden Wärmeermüdungseigenschaften im Hinblick auf Ermüdungsbrüche, die aufgrund einer Wärmebelastung, mit der eine Temperaturänderung verbunden ist, durch eine Technik verbessert, die einen Mischkristalleffekt nutzt. Der Mischkristall kennzeichnet eine Technik, bei der eine Verschlechterung des Lotmaterials verhindert wird, indem ein Teil von in einem Gitter angeordneten Metallatomen durch ein anderes Metallatom so ersetzt wird, dass ein Gitter verzerrt wird.
Liste der Zitate
Patentliteratur

PTL 1: Japanisches Patent Nr. 3.040.929
PTL 2: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2010-179.336

Übersicht über die Erfindung
Bei einem Lotmaterial gemäß der vorliegenden Offenbarung handelt es sich um ein Lotmaterial, das zum Löten einer Au(Gold)-Elektrode verwendet wird, die einen P(Phosphor)-haltigen Ni(Nickel)-Überzug beinhaltet, das beinhaltet:
Ag (Silber), das 0,3 ≤ [Ag] ≤ 4,0 erfüllt;
Bi (Bismut), das 0 ≤ [Bi] ≤ 1,0 erfüllt; und
Cu (Kupfer), das 0 < [Cu] ≤ 1,2 erfüllt; und
das des Weiteren beinhaltet:
In (Indium) in einem Bereich von 6,0 ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 0 < [Cu] < 0,5 liegt;
In in einem Bereich von 5,2 + (6 – (1,55 × [Cu] + 4,428)) ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 0,5 ≤ [Cu] ≤ 1,0 liegt;
In in einem Bereich von 5,2 ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 1,0 < [Cu] ≤ 1,2 liegt,
wobei ein Gleichgewicht nur nicht weniger als 87 Ma% Sn (Zinn) beinhaltet,
wobei Gehalte (Ma%) von Ag, Bi, Cu und In in dem Lotmaterial durch [Ag], [Bi], [Cu] bzw. [In] gekennzeichnet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaubild zum Veranschaulichen eines Lotmaterials gemäß einer Ausführungsform, das Ergebnisse einer Zuverlässigkeitsprüfung einer Legierung mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma%-Bi, der In zugegeben wird, darstellt.
2A ist eine Schnittansicht, die eine Au-Elektrode schematisch darstellt.
2B ist eine Schnittansicht, die eine Cu-Elektrode schematisch darstellt.
3A ist eine Schnittansicht, die einen Zustand eines Lotmaterials darstellt, das (vor dem Löten) auf eine Elektrode aufgebracht wird, um einen In-Gehalt (Indium-Gehalt) zu messen, nachdem eine Elektrode und ein Lotmaterial miteinander verbunden worden sind.
3B ist eine Schnittansicht, die einen Zustand eines Lötabschnitts darstellt, der (nach dem Löten) auf der Elektrode ausgebildet ist, um den In-Gehalt zu messen, nachdem die Elektrode und das Lotmaterial miteinander verbunden worden sind.
4 ist ein Schaubild zum Veranschaulichen eines Lotmaterials gemäß dieser Ausführungsform, das Analyseergebnisse des In-Gehalts innerhalb des Lots sowohl der Cu-Elektrode als auch zweier Typen von Au-Elektroden, für die ein Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% B-6,0 Ma% In verwendet wird, nach dem Löten darstellt.
5 ist ein Schaubild zum Veranschaulichen eines Lotmaterials gemäß der Ausführungsform, das Analyseergebnisse des In-Gehalts innerhalb des Lots zweier Typen von Au-Elektroden mit unterschiedlichen Filmdicken, für die ein Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% B-6,0 Ma% In verwendet wird, dem Cu zugegeben wird, nach dem Löten darstellt.
6 ist ein Schaubild zum Veranschaulichen eines Lotmaterials gemäß der Ausführungsform, das eine Festphasenlinie und eine Flüssigphasenlinie eines Lotmaterials mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma%-Bi-6,0 Ma% In darstellt, dem Cu zugegeben wird.
7 ist ein Schaubild, das ein Verhältnis zwischen einem Cu-Gehalt und dem In-Gehalt in dem Lotmaterial gemäß der Ausführungsform darstellt, bevor die Obergrenze des Cu-Gehalts nicht als der Ausführungsform gemäß erachtet wird.
8A ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, bevor eine Cu-Substratelektrode einer elektronischen Leiterplatte und eine Cu-Bauteilelektrode eines elektronischen Bauteils aneinander gelötet werden.
8B ist eine Schnittansicht, die eine Struktur darstellt, nachdem die Cu-Substratelektrode der elektronischen Leiterplatte und die Cu-Bauteilelektrode des elektronischen Bauteils aneinander gelötet worden sind.
9 ist ein Schaubild, das ein Verhältnis zwischen dem Cu-Gehalt und dem In-Gehalt in dem Lotmaterial gemäß der Ausführungsform darstellt.
10 ist eine Schnittansicht, die eine Verbundstruktur gemäß der Ausführungsform schematisch darstellt.
11A ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, bevor die Au-Substratelektrode der elektronischen Leiterplatte und die Cu-Bauteilelektrode des elektronischen Bauteils aneinander gelötet werden.
11B ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, nachdem die Au-Substratelektrode der elektronischen Leiterplatte und die Cu-Bauteilelektrode des elektronischen Bauteils aneinander gelötet worden sind.
12A ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, bevor die Cu-Substratelektrode der elektronischen Leiterplatte und die Au-Bauteilelektrode des elektronischen Bauteils aneinander gelötet werden.
12B ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, nachdem die Cu-Substratelektrode der elektronischen Leiterplatte und die Au-Bauteilelektrode des elektronischen Bauteils aneinander gelötet worden sind.
13A ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, bevor die Au-Substratelektrode der elektronischen Leiterplatte und die Au-Bauteilelektrode des elektronischen Bauteils aneinander gelötet werden.
13B ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, nachdem die Au-Substratelektrode der elektronischen Leiterplatte und die Au-Bauteilelektrode des elektronischen Bauteils aneinander gelötet worden sind.
14 ist eine schematische Schnittansicht einer Verbundstruktur, in der ein herkömmliches Lotmaterial verwendet wird.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Bei einer elektronischen Leiterplatte, wie in PTL2 offenbart, wird im Allgemeinen in vielen Fällen eine Cu(Kupfer)-Substratelektrode verwendet, bei deren Elektrodenmaterial es sich um Cu handelt.
Da jedoch in Fahrzeugen angebrachte Produkte wie zum Beispiel eine ECU (Engine Control Unit, Motorsteuerung), ein DC/DC-Wandler, ein Wechselrichter und ein Scheinwerfer eine hohe Verbindungszuverlässigkeit erfordern, kann eine Au-Substratelektrode verwendet werden, auf die durch kurzzeitige Behandlung, bei der über einen kurzen Zeitraum ein dünner Überzug aufgebracht wird, ein Au(Gold)-Schnellüberzug aufgebracht wird.
Als Beispiel stellt 14 eine Schnittansicht einer Verbundstruktur 900 dar. Die Verbundstruktur 900 wird durch Verbinden einer elektronischen Leiterplatte 930, die Au-Substratelektroden 931 und 932 aufweist, mit einem elektronischen Bauteil 920, das Cu-Bauteilelektroden 921 aufweist, und einem elektronischen Bauteil 940, das Au-Bauteilelektroden 941 aufweist, durch Löten gestaltet. Die Au-Substratelektroden 931 der elektronischen Leiterplatte 930 und die Cu-Bauteilelektroden 921 des elektronischen Bauteils 920 werden mit Lötabschnitten 911 miteinander verbunden. Des Weiteren werden die Au-Substratelektroden 932 der elektronischen Leiterplatte 930 und die Au-Bauteilelektroden 941 des elektronischen Bauteils 940 mit einem Lötabschnitt 912 miteinander verbunden. Die Lötabschnitte 911 und 912 werden aus einem Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn(Zinn)-Ag(Silber)-Bi(Bismut)-In(Indium) ausgebildet.
In dem Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In ist In in einem Sn-Gitter festgelöst, so dass die Wärmeermüdungseigenschaften verbessert werden. Im Besonderen wird ein Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von beispielsweise Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% Bi-6 Ma% In verwendet. Ag wird zugegeben, um die Legierungsfestigkeit durch Abscheidungsverstärkung zu verbessern und den Schmelzpunkt zu senken. Bi wird zugegeben, um den Schmelzpunkt zu senken.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass das Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In beim Löten an die Au-Substratelektrode nicht unbedingt gute Wärmeermüdungseigenschaften aufweist.
Die vorliegenden Erfinder haben die Gründe dafür folgendermaßen untersucht. Das heißt, in dem Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In werden die Wärmeermüdungseigenschaften durch einen In-Gehalt (Indium-Gehalt) verändert. Die Wärmeermüdungseigenschaften hierin sind als Anzahl von Zyklen definiert, in denen bei einer Querschnittsbetrachtung des Lötabschnitts kein Auftreten von Rissen festgestellt wird, nachdem eine Wärmezyklusprüfung unter den Prüfungsbedingungen von –40°C/150 C (Bedingungen für die Zuverlässigkeitsprüfung eines in einem Fahrzeug angebrachten Produkts) durchgeführt worden ist. Wenn zum Beispiel ein Fall, in dem die Zusammensetzung des Lotmaterials nach dem Löten Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% Bi-6 Ma% In ist, und ein Fall, in dem die Zusammensetzung Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% Bi-5,5 Ma% In ist, miteinander verglichen werden, beträgt die Anzahl der Zyklen in den Wärmezyklusprüfungen 2.300 Zyklen bzw. 2.150 Zyklen. Das heißt, mit der Abnahme von In nimmt auch die Anzahl der Zyklen (Wärmeermüdungseigenschaften) ab.
Die Legierungsfestigkeit bei den Wärmeermüdungseigenschaften steigt, bis der In-Gehalt auf etwa 6 Ma% erhöht ist, und nimmt ab, wenn der In-Gehalt diesen Wert übersteigt. Mit anderen Worten, wenn der In-Gehalt etwa 6 Ma% beträgt, ist die Anzahl der Zyklen in der Wärmezyklusprüfung so erhöht, dass die Wärmeermüdungseigenschaften am besten sind. Um den Mischkristalleffekt durch In wirkungsvoll zu nutzen, ist es daher wünschenswert, den In-Gehalt in dem Lotmaterial präzise zu steuern.
Die Au-Substratelektrode weist eine Struktur auf, in der ein Ni(Nickel)-Überzug mit einer Filmdicke von 1 bis 5 μm auf die Cu-Elektrode aufgebracht wird und des Weiteren ein Au-Schnellüberzug mit einer Filmdicke von 0,03 bis 0,07 μm auf den Ni-Überzug aufgebracht wird. Beim Löten mit Erwärmung wird Au in Sn-Ag-Bi-In gelöst, und der Ni-Überzug wird freigelegt. Der Ni-Überzug weist eine Zusammensetzung von 90 Ma% Ni und 10 Ma% P (Phosphor) auf. Da die Reaktivität zwischen In und P hoch ist, werden In und P miteinander in Reaktion gebracht, um eine Verbindung InP mit einer Zusammensetzung von In-P zu erzeugen. Anschließend wird In, das in einem Sn-Gitter festgelöst ist, das zu einer Verbesserung der Wärmeermüdungseigenschaften beiträgt, verringert, und der wesentliche In-Gehalt wird verringert.
Um die Wärmeermüdungseigenschaften der Au-Substratelektrode zu verbessern, deren In-Gehalt nach dem Löten verringert ist, wird hierin ein Erhöhen des In-Gehalts in dem Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In vor dem Löten in Betracht gezogen. Elektronische Bauteile, die an einer elektronischen Leiterplatte angebracht werden sollen, können jedoch ein Bauteil mit einer Au-Bauteilelektrode und ein Bauteil mit einer Cu-Bauteilelektrode beinhalten. Diese beiden Typen von Bauteilelektroden weisen unterschiedliche Veränderungen des In-Gehalts in dem Lotmaterial auf, und die Verringerungsmenge des In-Gehalts ist in der Cu-Bauteilelektrode gering. Um die In-Verringerung nach dem Löten der Au-Substratelektrode zu verhindern, selbst wenn der In-Gehalt in dem Lotmaterial vor dem Löten erhöht wird, werden daher die Wärmeermüdungseigenschaften der Cu-Bauteilelektrode verringert. Folglich war es notwendig, andere Mittel als die Zugabe von In in Betracht zu ziehen.
Das Lotmaterial der vorliegenden Offenbarung ist in Anbetracht der oben genannten Probleme erfunden worden und ist in der Weise wirksam, dass es einen Lötabschnitt mit ausgezeichneten Wärmeermüdungseigenschaften ausbildet, selbst wenn eine Au-Elektrode und eine Cu-Elektrode miteinander kombiniert werden, zum Beispiel wenn eine elektronische Leiterplatte und ein elektronisches Bauteil durch Löten miteinander verbunden werden.
Im Folgenden wird eine Ausführungsform ausführlich unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
(Ausführungsform)
Zunächst wird eine Grundlage eines Lotmaterials gemäß dieser Ausführungsform ausführlich beschrieben.
1 ist ein Schaubild zum Veranschaulichen eines Lotmaterials gemäß dieser Ausführungsform, das Ergebnisse einer Zuverlässigkeitsprüfung einer Legierung mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma%-Bi, der In zugegeben wird, darstellt.
Ein In-Gehalt (Indium-Gehalt) in der Abszisse des in 1 dargestellten Schaubildes kennzeichnet einen wesentlichen In-Gehalt von in einem Lötabschnitt, genauer gesagt, in einem Sn-Gitter festgelöstem Indium nach dem Löten.
Eine Anzahl von Prüfungszyklen in der Ordinate des in 1 dargestellten Schaubildes stellen die Anzahl der Zyklen dar, in denen kein Auftreten von Rissen bei einer Querschnittsbetrachtung des Lötabschnitts festgestellt worden ist, nachdem eine Wärmezyklusprüfung durchgeführt worden ist. Die Prüfung wird bei –40°C/150°C an einem FR5-Substrat durchgeführt, auf dem ein Chip-Kondensator mit einer Größe 1608 (1,6 mm × 0,8 mm) angebracht ist und der einen FR-Grad (Flame Retardant grade, Flammhemmungsgrad) FR-5 aufweist.
Bei der Zuverlässigkeitsprüfung von in Fahrzeugen angebrachten Produkten, die in der Nähe eines Motors eines Kraftfahrzeugs angebracht sind, fordert die Anforderungsspezifikation als Anforderung für den Einsatz in Fahrzeugen, dass die Anzahl der Zyklen nicht weniger als 2.000 Zyklen beträgt. Hierin sind die Wärmeermüdungseigenschaften als ausreichend erfüllt definiert, wenn die Anzahl der Zyklen nicht weniger als 2.000 Zyklen beträgt.
Gemäß dem in 1 dargestellten Schaubild beträgt die Anzahl der Zyklen nicht weniger als 2.000 Zyklen, wenn der Gehalt von in dem Lötabschnitt festgelösten In nach dem Löten 5,5 Ma% (2.150 Zyklen), 6,0 Ma% (2.300 Zyklen) und 6,5 Ma% (2.200 Zyklen) beträgt. Wenn der In-Gehalt nicht mehr als 5,0 Ma% oder nicht weniger als 7,0 Ma% beträgt, ist die Anzahl der Zyklen geringer als 2.000 Zyklen.
Eine Näherungskurve, die mithilfe der oben genannten numerischen Daten gezeichnet worden ist, wird in 1 als Graph der quadratischen Funktion dargestellt, die durch die folgende mathematische Formel ausgedrückt wird. (Anzahl der Prüfungszyklen) = –410,7 × (In-Gehalt)² + 4.919,6 × (In-Gehalt) – 12.446
Hierin liegt ein Bereich des In-Gehalts, der ermöglicht, dass nicht weniger als 2.000 Zyklen der Anzahl der Zyklen der Anforderung für den Einsatz in Fahrzeugen erfüllt werden, zwischen etwa 5,2 und 6,8 Ma%, wobei eine Steuerbreite etwa ±0,8 Ma% beträgt.
Da eine Schwankungsbreite des In-Gehalts in einer Lotlegierung in der Massenproduktion etwa ±0,5 Ma% beträgt, liegt der Medianwert des In-Gehalts ferner wünschenswerterweise nicht unter 5,7 (= 5,2 + 0,5) Ma% und nicht über 6,3 (= 6,8 – 0,5) Ma%.
Als Nächstes wird vor allem unter Bezugnahme auf 2A bis 4 ein Einfluss von in dem Ni-Überzug enthaltenen P beschrieben. Um diesen Einfluss zu untersuchen, werden in 2A und 2B dargestellte Prüfproben zum Messen als Au-Elektrode 40 und als Cu-Elektrode 50 verwendet.
2A ist eine Schnittansicht, die die Au-Elektrode 40 schematisch darstellt. 2B ist eine Schnittansicht, die die Cu-Elektrode 50 schematisch darstellt.
3A und 3B sind schematische Darstellungen, die einen Zustand zeigen, in dem ein In-Gehalt gemessen wird, nachdem eine Elektrode 3 und ein Lotmaterial 1 miteinander verbunden worden sind. Bei der Elektrode 3 handelt es sich um eine Au-Elektrode oder um eine Cu-Elektrode, und das Lotmaterial 1 weist eine Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% Bi-6,0 Ma% In auf. 3A ist eine Schnittansicht, die einen Zustand darstellt, bevor das auf die Elektrode 3 aufgebrachte Lotmaterial 1 erwärmt wird (vor dem Löten), und 3B ist eine Schnittansicht, die einen Zustand des Lötabschnitts 2 darstellt, in dem das auf die Elektrode 3 aufgebrachte Lotmaterial 1 erwärmt, geschmolzen und nass ausgebreitet worden ist (nach dem Löten).
Die im Allgemeinen verwendete Au-Elektrode 40 beinhaltet eine Cu-Elektrode 10, einen auf der Cu-Elektrode 10 bereitgestellten Ni-Überzug 20 und einen auf dem Ni-Überzug 20 bereitgestellten Au-Schnellüberzug 30, wie in 2A dargestellt. Die Cu-Elektrode 10 ist aus einer Cu-Folie mit einer Filmdicke von beispielsweise 35 μm ausgebildet. Der Ni-Überzug 20 weist eine Filmdicke von beispielsweise 1 bis 5 μm auf und wird als stromlose Abscheidung bereitgestellt, die anders als eine Galvanisierung nicht erfordert, dass ein elektrischer Strom fließt. Der Au-Schnellüberzug 30 weist eine Filmdicke von beispielsweise 0,03 bis 0,07 μm auf. Demgegenüber ist die Cu-Elektrode 50 aus einer Cu-Folie mit einer Filmdicke von 35 μm ausgebildet, wie in 2B dargestellt.
Die Au-Elektrode 40 und die Cu-Elektrode 50 werden, wie oben erwähnt, als Substratelektrode einer elektronischen Leiterplatte oder als Bauteilelektrode eines elektronischen Bauteils verwendet. Die Technik der vorliegenden Offenbarung beinhaltet einen Fall, in dem eine elektronische Leiterplatte mit einer Au-Substratelektrode und einer Cu-Substratelektrode ausgestattet ist, und einen Fall, in dem ein elektronisches Bauteil mit einer Au-Bauteilelektrode und einer Cu-Bauteilelektrode ausgestattet ist.
Bei dieser Ausführungsform werden zwei Typen von Au-Elektroden als Prüfproben für die Zuverlässigkeitsprüfung vorbereitet. Eine erste Au-Elektrode beinhaltet einen Ni-Überzug mit einer Filmdicke von 5 μm und einen Au-Schnellüberzug mit einer Filmdicke von 0,07 μm. Dabei wird angenommen, dass es sich entweder bei einer Substratseite oder bei einer Bauteilseite um die Au-Elektrode handelt. Eine zweite Au-Elektrode beinhaltet einen Ni-Überzug mit einer Filmdicke von 10 μm und einen Au-Schnellüberzug mit einer Filmdicke von 0,07 μm. Dabei wird angenommen, dass es sich sowohl bei der Substratseite als auch bei der Bauteilseite um Au-Elektroden handelt und dass P einen maximalen Einfluss hat. Wenn das Lotmaterial während des Lötens zu einer Flüssigkeit geschmolzen ist, diffundieren Au und Ni augenblicklich so, dass sie eine Reaktion mit dem Lotmaterial eingehen. Daher kann durch Verdoppeln der Dicke des P-haltigen Ni der Fall simuliert werden, in dem es sich sowohl bei der Substratseite als auch bei der Bauteilseite um Au-Elektroden handelt.
Wie in 3A dargestellt, wird ein Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% Bi-6,0 Ma% In, das, in der Draufsicht gesehen, eine runde Form mit einem Durchmesser ϕ von 5 mm und eine Form mit einer Dicke t von 0,15 mm aufweist, auf die Elektrode 3 aufgebracht. Bei der Elektrode 3 handelt es sich um einen der beiden oben genannten Typen von Elektroden, das heißt, die Au-Elektrode und die Cu-Elektrode. Anschließend wird die mit dem Lotmaterial 1 versehene Elektrode 3 30 Sekunden lang auf einer Heizplatte bei 240°C erwärmt und dann allmählich bei Raumtemperatur abgekühlt. Auf diese Weise wird das Lotmaterial 1 zu dem Lötabschnitt 2 mit einer Form, wie in 3B dargestellt, ausgebildet.
Wie oben erwähnt, werden die Prüfproben des Lötabschnitts 2 gewonnen. Als Nächstes wird der Lötabschnitt 2 so poliert, dass der Längsabschnitt davon zu sehen ist, und der In-Gehalt des mittleren Teils des Längsabschnitts wird durch Analysieren mit einem Verfahren gemessen, das EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy, energiedispersive Röntgenspektroskopie) einsetzt. Der mittlere Teil hierin kennzeichnet einen Teil, der einer Position bei 1/2 der Dicke des Lötabschnitts 2 und bei 1/2 der nass ausgebreiteten Breite A des Lötabschnitts 2 entspricht.
4 ist ein Schaubild zum Veranschaulichen des Lotmaterials gemäß dieser Ausführungsform, das Analyseergebnisse des In-Gehalts innerhalb des Lots der Cu-Elektrode und zweier Typen von Au-Elektroden, für die ein Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% B-6,0 Ma% In verwendet wird, nach dem Löten darstellt.
Der wesentliche In-Gehalt des in einem Sn-Gitter festgelösten In, der zu einer Verbesserung der Wärmeermüdungseigenschaften beiträgt, ist gegenüber 6,0 Ma% als ursprünglichem In-Gehalt verringert. Der In-Gehalt beträgt 5,9 Ma% in der Cu-Elektrode, 5,1 Ma% in der Au-Elektrode, die den Ni-Überzug beinhaltet, dessen Filmdicke 5 μm beträgt, und 5,1 Ma% in der Au-Elektrode, die den Ni-Überzug beinhaltet, dessen Filmdicke 10 μm beträgt.
Bei der Au-Elektrode diffundiert Au zum Zeitpunkt der Erwärmung in das Innere des Lotmaterials ein, und der Ni-Überzug mit einer Zusammensetzung von 90 Ma% Ni und 10 Ma% P, der unter dem Au-Schnellüberzug ausgebildet ist, wird freigelegt.
Auf diese Weise wird, da das in dem Lotmaterial enthaltene Sn mit Ni so in Reaktion gebracht wird, dass eine Ni₃Sn₄-Verbindung erzeugt wird, auf einer Lotmaterialseite des Ni-Überzugs der Ni-Gehalt verringert und der P-Gehalt erhöht. In einem Abschnitt, in dem P konzentriert ist, wird der P pro Flächeneinheit, der mit dem Lotmaterial in Kontakt gebracht wird, erhöht. Dementsprechend wird die Produktionsmenge der Verbindung InP erhöht, und das in dem Sn-Gitter festgelöste In wird verringert, so dass der wesentliche In-Gehalt im Fall der Au-Elektrode im Vergleich mit dem Fall der Cu-Elektrode weitgehend verringert wird.
Da der Bereich des In-Gehalts gemäß der Anforderung für den Einsatz in Fahrzeugen etwa 5,2 bis 6,8 Ma% beträgt, erfüllt der Fall der oben genannten Au-Elektrode die Anforderung für den Einsatz in Fahrzeugen nicht.
Hier ist zu beachten, dass das spezifische Gewicht des Ni-Überzugs 7,9 g/cm³ beträgt. Eine Masse des in dem Ni-Überzug enthaltenen P kann aus 7,9 × T × S × 0,1 unter Verwendung einer Filmdicke T des Ni-Überzugs und einer Fläche S des Ni-Überzugs errechnet werden, und die Masse des in dem Ni-Überzug enthaltenen P schwankt proportional zu der Filmdicke T des Ni-Überzugs.
Auf der Grundlage eines solchen Phänomens haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass es wirkungsvoll ist, die Produktionsmenge einer Ni₃Sn₄-Verbindung zu verringern, um die Konzentration von P zu unterdrücken, die eine Ursache für den Anstieg in der Produktionsmenge einer InP-Verbindung ist.
Zu Beispielen für Elemente zum Erzeugen einer intermetallischen Verbindung mit Sn zählen Zn, Co, Mn und dergleichen. Von diesen Elementen hat sich Cu als Element mit großer Wirkung erwiesen. Cu wird mit Sn in Reaktion gebracht, um eine Cu₆Sn₅-Verbindung zu erzeugen.
Hierin wird das Lotmaterial gemäß dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf 5 und 6 genauer beschrieben.
5 ist ein Schaubild zum Veranschaulichen eines Lotmaterials gemäß der Ausführungsform, das Analyseergebnisse des In-Gehalts innerhalb des Lots zweier Typen von Au-Elektroden mit unterschiedlichen Filmdicken, für die ein Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% B-6,0 Ma% In verwendet wird, dem Cu zugegeben wird, nach dem Löten darstellt. Die Filmdicken des Ni-Überzugs in den beiden Typen von Au-Elektroden betragen 5 μm und 10 μm, und die Filmdicke des Au-Schnellüberzugs beträgt gleichmäßig 0,07 μm.
6 ist ein Schaubild zum Veranschaulichen eines Lotmaterials gemäß der Ausführungsform, das eine Festphasenlinie 601 und eine Flüssigphasenlinie 602 des Lotmaterials mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma%-Bi-6,0 Ma% In darstellt, dem Cu zugegeben wird.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 5 die Untergrenze des Cu-Gehalts beschrieben.
Hierin wird eine Analyse durch das oben genannte Verfahren durchgeführt, um den In-Gehalt nach dem Löten an die Au-Elektrode zu messen.
Die Prüfproben des Lotmaterials werden folgendermaßen hergestellt:
Zunächst werden 89,5 g Sn in einen Keramiktiegel gegeben, und der Tiegel wird in einem elektrischen Heizmantel stehengelassen, dessen Temperatur auf 500°C eingestellt worden ist.
Als Nächstes wird ein Schmelzen von Sn beobachtet, und anschließend werden 6,0 g In in den Tiegel gegeben, woraufhin drei Minuten lang gerührt wird.
Als Nächstes werden 0,5 g Bi in den Tiegel gegeben, woraufhin weitere drei Minuten gerührt wird.
Als Nächstes werden 3,5 g Ag in den Tiegel gegeben, woraufhin weitere drei Minuten gerührt wird.
Als Nächstes wird eine vorgegebene Menge Cu in den Tiegel gegeben, woraufhin weitere drei Minuten gerührt wird.
Hier ist zu beachten, dass jedes der hierin verwendeten Elemente Sn, Bi, Ag und Cu eine geringe Menge an Verunreinigungen enthält.
Danach wird der Tiegel aus dem elektrischen Heizmantel entnommen und durch Eintauchen in einen mit Wasser mit einer Temperatur von 25°C gefüllten Behälter abgekühlt.
In 5 wird der In-Gehalt in der Au-Elektrode, die den Ni-Überzug mit einer Filmdicke von 5 μm beinhaltet, mit „Δ” dargestellt. Der In-Gehalt nach dem Löten an die Au-Elektrode, die den Ni-Überzug mit einer Filmdicke von 5 μm beinhaltet, wird folgendermaßen bezeichnet.
(1) Er beträgt 5,1 Ma%, wenn der Cu-Gehalt gleich null ist, (2) wird jedoch erhöht, da die Verringerung von In unterdrückt wird, wenn der Cu-Gehalt erhöht wird, (3) er beträgt 5,2 Ma%, wenn der Cu-Gehalt 0,4 Ma% beträgt, und (4) beträgt dann 5,99 Ma%, wenn der Cu-Gehalt auf 0,9 Ma% steigt. Auf diese Weise ändert sich der In-Gehalt von 5,1 Ma% zu 5,99 Ma%, wenn sich der Cu-Gehalt von null auf 0,9 Ma% ändert.
In 5 wird der In-Gehalt in der Au-Elektrode, die den Ni-Überzug mit einer Filmdicke von 10 μm beinhaltet, mit „o” dargestellt. Der In-Gehalt nach dem Löten an die Au-Elektrode, die den Ni-Überzug mit einer Filmdicke von 10 μm beinhaltet, wird folgendermaßen bezeichnet. (1) Er beträgt 5,1 Ma%, wenn der Cu-Gehalt gleich null ist, (2) wird jedoch erhöht, da die Verringerung von In unterdrückt wird, wenn der Cu-Gehalt erhöht wird, (3) er beträgt 5,21 Ma%, wenn der Cu-Gehalt 0,5 Ma% beträgt, und (4) beträgt dann 5,83 Ma%, wenn der Cu-Gehalt 0,9 Ma% beträgt. Auf diese Weise ändert sich der In-Gehalt von 5,1 Ma% zu 5,83 Ma%, wenn sich der Cu-Gehalt von null auf 0,9 Ma% ändert.
Wenn ein Fall, in dem die Filmdicke des Ni-Überzugs 5 μm beträgt, und ein Fall, in dem sie 10 μm beträgt, miteinander verglichen werden, ist der Änderungsumfang des In-Gehalts bei dem Ni-Überzug mit einer Filmdicke von 10 μm größer, bei dem davon ausgegangen wird, dass es sich sowohl bei der Substratelektrode als auch bei der Bauteilelektrode um eine Au-Elektrode handelt. Daher ist es wünschenswert, dass der untere Grenzwert des Cu-Gehalts in dem Fall, in dem die Filmdicke des Ni-Überzugs 10 μm beträgt, aus numerischen Werten errechnet wird.
In dem Fall, in dem die Filmdicke des Ni-Überzugs 10 μm beträgt, wird, wenn eine angenäherte Gerade mithilfe numerischer Werte zu dem Zeitpunkt gezeichnet wird, an dem der Cu-Gehalt zwischen 0,5 Ma% und 0,9 Ma% beträgt, ein Graph einer linearen Funktion gewonnen, der durch die folgende mathematische Formel dargestellt wird. (In-Gehalt) = 1,55 × (Cu-Gehalt) + 4,428
Um den In-Gehalt von nicht weniger als 5,2 Ma% sicherzustellen, der die Anforderung für den Einsatz in Fahrzeugen auch in der Kombination mit der Au-Elektrode erfüllt, beträgt der Cu-Gehalt daher wünschenswerterweise nicht weniger als 0,50 Ma%. Wenn der Cu-Gehalt nicht weniger als 0,50 Ma% beträgt, auch in der Kombination mit der Au-Elektrode, beträgt der In-Gehalt nach dem Löten nicht weniger als 5,2 Ma%, und die Zuverlässigkeit der Anforderung für den Einsatz in Fahrzeugen kann erfüllt werden.
Wie oben erwähnt, wird ein Fall beschrieben, in dem das Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% Bi-6,0 Ma% In verwendet wird. Der Änderungsumfang des In-Gehalts beträgt 0,8 Ma%, wenn der Cu-Gehalt 0,50 Ma% beträgt. Wenn zum Beispiel das Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% Bi-5,5 Ma% In verwendet wird, das unterschiedliche In-Gehalte aufweist, beträgt der In-Gehalt nach dem Löten daher 4,7 Ma%, und die Zuverlässigkeit der Anforderung für den Einsatz in Fahrzeugen kann nicht erfüllt werden. Auf diese Weise besteht eine Korrelation zwischen dem Cu-Gehalt und dem In-Gehalt, die durch die angenäherte Gerade zwischen ihnen dargestellt wird, wenn der Cu-Gehalt nicht weniger als 0,5 Ma% und nicht mehr als 1,0 Ma% beträgt, wie in 5 dargestellt. Wenn der Cu-Gehalt weniger als 0,5 Ma% und mehr als 1,0 Ma% beträgt, wird die Korrelation nicht festgestellt.
7 ist ein Schaubild, das ein Verhältnis zwischen dem Cu-Gehalt und dem In-Gehalt in dem Lotmaterial gemäß der Ausführungsform darstellt. Im Folgenden können die Gehalte (Ma%) von Ag, Bi, Cu und In in dem Lotmaterial durch [Ag], [Bi], [Cu] bzw. [In] dargestellt werden.
Die Untergrenze des In-Gehalts wird für jeden Bereich von drei getrennten Bereichen des Cu-Gehalts festgelegt.
Das heißt, wenn [Cu] innerhalb eines Bereichs von 0 < [Cu] < 0,5 liegt, ist 6,0 ≤ [In] erfüllt.
Wenn des Weiteren [Cu] innerhalb eines Bereichs von 0,5 ≤ [Cu] ≤ 1,0 liegt, ist 5,2 + (6 – (1,55 × [Cu] + 4,428)) ≤ [In] erfüllt.
Wenn des Weiteren [Cu] innerhalb eines Bereichs von 1,0 < [Cu] liegt, ist 5,2 ≤ [In] erfüllt.
Demgegenüber wird der obere Grenzwert des In-Gehalts ebenfalls für jeden Bereich von drei getrennten Bereichen des Cu-Gehalts festgelegt.
Das heißt, wenn [Cu] innerhalb des Bereichs von 0 < [Cu] < 0,5 liegt, ist [In] ≤ 7,6 erfüllt.
Wenn des Weiteren [Cu] innerhalb des Bereichs von 0,5 ≤ [Cu] ≤ 1,0 liegt, ist [In] ≤ 6,8 + (6 – (1,55 × [Cu] + 4,428)) erfüllt.
Wenn des Weiteren [Cu] innerhalb des Bereichs von 1,0 < [Cu] liegt, ist [In] ≤ 6,8 erfüllt.
Wie oben erwähnt, wird die Kombination beschrieben, die die Au-Elektrode beinhaltet. In dem Fall der Cu-Elektrode wird der In-Gehalt jedoch nicht verringert, da keine Verbindung enthalten ist, die mit In in Reaktion gebracht werden soll.
8A ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, bevor eine Cu-Substratelektrode 220 einer elektronischen Leiterplatte 200 und eine Cu-Bauteilelektrode 320 des elektronischen Bauteils aneinander gelötet werden. Das Lotmaterial 100 mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In-Cu ist zwischen der Cu-Substratelektrode 220 und der Cu-Bauteilelektrode 320 platziert. 8B ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, nachdem die Cu-Substratelektrode 220 der elektronischen Leiterplatte 200 und die Cu-Bauteilelektrode 320 des elektronischen Bauteils aneinander gelötet worden sind. Eine Cu₆Sn₅-Verbindung 120 wird zwischen der Cu-Substratelektrode 220 und dem Lötabschnitt 110 erzeugt. Die gleiche Verbindung 120 wird ebenfalls zwischen der Cu-Bauteilelektrode 320 und dem Lötabschnitt 110 erzeugt. Da In an der Erzeugung der Cu₆Sn₅-Verbindung 120 nicht beteiligt ist, tritt die Verringerung des In-Gehalts in dem Lotmaterial 100 nicht auf. Hier ist zu beachten, dass in den 8A und 8B die elektronischen Bauteile nicht dargestellt sind.
Wenn das Lotmaterial der vorliegenden Offenbarung in einer Kombination verwendet wird, die die Au-Elektrode nicht beinhaltet, wird, wie oben erwähnt, der In-Gehalt nicht verringert, so dass, wenn der Cu-Gehalt nicht mehr als 1,0 Ma% beträgt, der In-Gehalt 6,8 Ma% als Anforderung für den Einsatz in Fahrzeugen übersteigen kann. Um zu ermöglichen, dass das Lotmaterial der vorliegenden Offenbarung sowohl in der Kombination, die die Au-Elektrode beinhaltet, als auch in der Kombination verwendet wird, die die Au-Elektrode nicht beinhaltet, ist es daher erforderlich, den In-Gehalt auf nicht mehr als 6,8 Ma% zu beschränken, wenn der Cu-Gehalt in dem Bereich von nicht mehr als 1,0 Ma% liegt.
Als Nächstes wird die Obergrenze des Cu-Gehalts unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
Wenn der Cu-Gehalt zu hoch ist, wird, da eine Temperatur der Flüssigphasenlinie 602 erhöht wird, das Schmelzvermögen des Lotmaterials verringert und das Nassausbreitungsvermögen leicht verschlechtert.
Im Besonderen wird die Flüssigphasenlinien-Temperatur, die durch die Flüssigphasenlinie 602 dargestellt wird, erhöht, wenn der Cu-Gehalt 0,7 Ma% übersteigt, und die Temperatur beträgt 216°C, wenn der Cu-Gehalt 1,2 Ma% beträgt, und 228°C, wenn der Cu-Gehalt 1,4 Ma% beträgt. Die Festphasenlinien-Temperatur, die durch die Festphasenlinie 601 dargestellt wird, ist in einem Bereich von 199°C bis 201°C stabil.
Hierin handelt es sich bei der Festphasenlinien-Temperatur um eine Temperatur, bei der eine erwärmte Lotlegierung aus einem festen Zustand zu schmelzen beginnt, und bei der Flüssigphasenlinien-Temperatur handelt es sich um eine Temperatur, bei der das Schmelzen der gesamten erwärmten Lotlegierung aus dem festen Zustand abgeschlossen ist.
Tabelle 1 stellt ein Verhältnis zwischen dem Cu-Gehalt und der Nassausbreitung des Lotmaterials mit einer Zusammensetzung von Sn-3,5 Ma% Ag-0,5 Ma% Bi-6,0 Ma% In dar, dem Cu zugegeben wird. Im Besonderen wird die Nassausbreitung auf der Au-Elektrode bewertet, wenn der Cu-Gehalt 0,2 Ma%, 0,5 Ma%, 0,7 Ma%, 1,0 Ma%, 1,2 Ma%, 1,4 Ma% bzw. 1,7 Ma% beträgt.
Wie oben erwähnt, schwankt die Masse des in dem Ni-Überzugs enthaltenen P im Verhältnis zu der Filmdicke T des Ni-Überzugs. Hierin nähert sich die Filmdicke des Ni-Überzugs der Untergrenze, und der Gehalt von P erreicht den Mindestwert. Insofern wird angenommen, dass das Nassausbreitungvermögen nicht ausgezeichnet ist. Daher wird in den Prüfproben, die so hergestellt worden sind, dass die Filmdicke des Ni-Überzugs 1 μm beträgt, eine Nassausbreitungsrate durch ein Ausbreitungsprüfverfahren gemessen, das in „Solder flux test method" von JIS Z 3197 festgelegt ist. [Tabelle 1]

Cu-Gehalt (Ma%) 0,2 0,5 0,7 1,0 1,2 1,4 1,7

Nassausbreitung W3 W3 W3 W3 W3 W2 W1
In Tabelle 1 stellt „W3” bei der Bewertung der Nassausbreitung dar, dass die Nassausbreitungsrate nicht weniger als 90% beträgt, „W2” stellt dar, dass die Nassausbreitungsrate nicht weniger als 85% und weniger als 90% beträgt, bzw. „W1” stellt dar, dass die Nassausbreitungsrate weniger als 85% beträgt.
Aus Tabelle 1 ist zu ersehen, dass der Cu-Gehalt, um sicherzustellen, dass die Nassausbreitungsrate nicht weniger als 90% beträgt, was für ein ausgezeichnetes Löten von Bedeutung ist, wünschenswerterweise nicht mehr als 1,2 Ma% beträgt.
9 ist ein Schaubild, das ein Verhältnis zwischen dem Cu-Gehalt und dem In-Gehalt in dem Lotmaterial gemäß der Ausführungsform darstellt, in dem 1,2 Ma% als oberer Grenzwert des Cu-Gehalts zu 7 hinzugefügt ist. Das heißt, in 9 entspricht eine schraffierte Fläche dem Cu-Gehalt und dem In-Gehalt des Lotmaterials der vorliegenden Offenbarung. Die schraffierte Fläche beinhaltet durchgezogene Linien, beinhaltet jedoch keine gestrichelten Linien und weiße Punkte (o).
Tabelle 2 stellt das Verhältnis zwischen den Zusammensetzungen verschiedener Typen von Lotmaterialien vor dem Löten und die Veränderung des In-Gehalts nach dem Löten wie auch die Ergebnisse der Zuverlässigkeitsermittlung und der Festigkeitsermittlung in einer Kombination der Au-Substratelektrode und der Au-Bauteilelektrode dar. Die Proben beinhalten 17 Proben der Beispiele 1 bis 13 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4.
Was die Festigkeitsermittlung auf der Grundlage der Zugfestigkeit des Lotmaterials betrifft, stellt „S1” dar, dass die Zugfestigkeit nicht weniger als 60 MPa entspricht, wodurch eine Verwendung in Chip-Bauteilen mit einer Größe von bis zu 0,9 mm × 0,8 mm ermöglicht wird. „S2” stellt dar, dass die Zugfestigkeit nicht weniger als 65 MPa entspricht, was eine Verwendung in großen Halbleiterbauteilen wie zum Beispiel QFP (Quad Flat Package) und BGA (Ball Grid Array) ermöglicht. „S3” stellt dar, dass die Zugfestigkeit nicht weniger als 70 MPa entspricht, was eine Verwendung in großen Bauteilen wie zum Beispiel Aluminium-Elektrolytkondensatoren und Modulbauteilen ermöglicht. „S4” stellt dar, dass die Zugfestigkeit nicht weniger als 75 MPa entspricht, was eine Verwendung in großen Bauteilen wie zum Beispiel Spulen und Transformatoren ermöglicht. Hier ist zu beachten, dass die Zugfestigkeit mithilfe eines Prüflings Nr. 4 nach JIS Z 2201 gemessen wird.
Ein Gleichgewicht, nachdem der In-Gehalt verändert worden ist, wird gemessen, indem der In-Gehalt innerhalb des Lötabschnitts mithilfe von EDX analysiert wird, nachdem das Löten an die Au-Elektrode durchgeführt worden ist.
Bei der Ermittlung der Veränderung des In-Gehalts stellt „G (gut)” dar, dass der In-Gehalt nach dem Löten in einem Bereich von 5,2 bis 6,8 Ma% liegt, und „NG (nicht gut)” stellt dar, dass der In-Gehalt in einem Bereich von weniger als 5,2 Ma% liegt.
Was die Zuverlässigkeitsermittlung betrifft, beruht die Zuverlässigkeitsprüfung von in Fahrzeugen angebrachten Produkten auf der Anforderungsspezifikation, dass die Anzahl der Zyklen der Wärmzyklusprüfung nicht weniger als 2.000 Zyklen oder nicht weniger als 2.250 Zyklen entspricht. „G (gut)” stellt dar, dass die Anforderung erfüllt ist, und „NG (nicht gut)” stellt dar, dass die Anforderung nicht erfüllt ist.
Die Ergebnisse der Zuverlässigkeitsermittlung der Beispiele 1 bis 13 stellen dar, dass, wenn das Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In eine vorgegebene Menge an Cu enthält, die Verringerung des In-Gehalts unterdrückt wird. Daher wird bewiesen, dass jedes der Beispiel 1 bis 13 die Anforderungsspezifikation von nicht weniger als 2.000 Zyklen erfüllt.
In den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 beträgt der In-Gehalt nach dem Löten 4,7 bis 5,1 Ma% (die Veränderung des In-Gehalts beträgt –0,8 Ma%), da eine Zugabe eines Elements, das zum Unterdrücken der Verringerung des In-Gehalts erforderlich ist, nicht durchgeführt wird. Das heißt, es wird bewiesen, dass die Anforderungsspezifikation von nicht weniger als 2.000 Zyklen nicht erfüllt ist.
Als Nächstes stellt Tabelle 3 das Verhältnis zwischen den Zusammensetzungen verschiedener Typen von Lotmaterialien vor dem Löten und die Veränderung des In-Gehalts nach dem Löten wie auch die Ergebnisse der Zuverlässigkeitsermittlung und der Festigkeitsermittlung in einer Kombination der Au-Substratelektrode und der Cu-Bauteilelektrode dar. Die Proben beinhalten 17 Proben der Beispiele 14 bis 26 und der Vergleichsbeispiele 5 bis 8. Jede Ermittlung stimmt mit derjenigen der oben erwähnten Tabelle 2 überein.
Die Ergebnisse der Zuverlässigkeitsermittlung der Beispiele 14 bis 26 zeigen, dass, wenn das Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-I eine vorgegebene Menge an Cu enthält, die Verringerung des In-Gehalts unterdrückt wird. Daher wird bewiesen, dass jedes der Beispiel 14 bis 26 die Anforderungsspezifikation von nicht weniger als 2.000 Zyklen erfüllt. Die Beispiele 14 bis 26 stellen eine Kombination der Au-Substratelektrode und der Cu-Bauteilelektrode dar, es wird jedoch angenommen, das bei einer Kombination der Cu-Substratelektrode und der Au-Bauteilelektrode dieselben Ergebnisse erzielt werden.
In den Vergleichsbeispielen 5 bis 8 beträgt der In-Gehalt nach dem Löten 4,7 bis 5,1 Ma% (die Veränderung des In-Gehalts beträgt –0,8 Ma%), da eine Zugabe eines Elements, das zum Unterdrücken der Verringerung des In-Gehalts erforderlich ist, nicht durchgeführt wird. Das heißt, es wird bewiesen, dass die Anforderungsspezifikation von nicht weniger als 2.000 Zyklen nicht erfüllt ist.
Als Nächstes stellt Tabelle 4 das Verhältnis zwischen den Zusammensetzungen verschiedener Typen von Lotmaterialien, die kein Bi enthalten, und die Veränderung des In-Gehalts wie auch die Ergebnisse der Zuverlässigkeitsermittlung und der Festigkeitsermittlung in einer Kombination der Au-Substratelektrode und der Au-Bauteilelektrode dar. Die Proben beinhalten 13 Proben der Beispiele 27 bis 39.
In den Beispielen 27 bis 39 von Tabelle 4 wird gezeigt, dass die Veränderung des In-Gehalts nicht beeinflusst wird, selbst wenn kein Bi in dem Lotmaterial enthalten ist, da alle Ergebnisse der Zuverlässigkeitsprüfung die Anforderung von nicht weniger als 2.000 Zyklen erfüllen. Bi wird zugegeben, um die Schmelztemperatur des Lotmaterials anzupassen, der Gehalt von Bi hat keinen großen Einfluss auf die Wärmeermüdungseigenschaften des Lotmaterials.
Aus den Ergebnissen der Zuverlässigkeitsprüfung, die in den Beispielen 1 bis 39 der Tabellen 2 bis 4 dargestellt sind, ergibt sich, dass, um die Zuverlässigkeitsbewertung von in Fahrzeugen angebrachten Produkten beim Löten an die Au-Elektrode und die Cu-Elektrode zu erfüllen, das Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In vor dem Löten das folgende Verhältnis erfüllt.
Das heißt, das Lotmaterial beinhaltet:
Ag, das 0,3 ≤ [Ag] ≤ 4,0 erfüllt;
Bi, das 0 ≤ [Bi] ≤ 1,0 erfüllt; und
Cu, das 0 < [Cu] ≤ 1,2 erfüllt.
Wenn das Lotmaterial In in dem Bereich von 6,0 ≤ [In] ≤ 6,8 beinhaltet, wenn [Cu] in einem Bereich von 0 < [Cu] < 0,5 liegt;
in dem Bereich von 5,2 + (6 – (1,55 × [Cu] + 4,428)) ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 0,5 ≤ [Cu] ≤ 1,0 liegt;
in dem Bereich von 5,2 ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 1,0 < [Cu] ≤ 1,2 liegt; und
ein Gleichgewicht nur nicht weniger als 87 Ma% Sn beinhaltet, kann die Anforderung der Zuverlässigkeitsermittlung nach dem Löten (nicht weniger als 2.000 Zyklen) erfüllt werden.
Des Weiteren wird der Gehalt von Ag, das das Lotmaterial gemäß dieser Ausführungsform bildet, durch die folgenden Gründe festgelegt.
Wie bereits beschrieben, werden die Wärmeermüdungseigenschaften durch den In-Gehalt weitgehend verändert, da die Wärmeermüdungseigenschaften durch den Mischkristalleffekt von In in Sn verbessert werden. Da Ag jedoch nicht in Sn festgelöst wird, werden die Wärmeermüdungseigenschaften nicht weitgehend verändert.
Da der Ag-Gehalt des Weiteren einen Einfluss auf den Schmelzpunkt des Lotmaterials hat, liegt der Schmelzpunkt bei 235°C oder höher, wenn der Ag-Gehalt 4 Ma% übersteigt. Folglich ist die Nassausbreitung zum Lötzeitpunkt verschlechtert, so dass das Lotmaterial nicht verwendet werden kann. Daher wird ein Höchstwert des Ag-Gehalts auf 4 Ma% festgelegt. Wenn der Ag-Gehalt geringer wird, wird des Weiteren eine abgeschiedene Menge von Ag₃Sn für eine Sn-Phase verringert, und die Eigenschaft der mechanischen Festigkeit wird verringert. Daher wird der Höchstwert des Ag-Gehalts auf 0,3 Ma% festgelegt.
Als Nächstes wird der Gehalt von Bi, das das Lotmaterial gemäß dieser Ausführungsform bildet, durch folgenden Grund festgelegt. Wie in Tabelle 4 beschrieben, kann der Mindestwert insofern, als die Wärmeermüdungseigenschaften des Lotmaterials nicht beeinflusst werden, null betragen. Da Bi eine Eigenschaft hat, sich in der Lotlegierung abzutrennen, wenn Bi mehr als 1 Ma% beträgt, wird eine Abtrennmenge erhöht, und eine Legierung wird spröde und kann nicht verwendet werden. Infolgedessen wird der Höchstwert des Bi-Gehalts auf 1 Ma% festgelegt.
Wie oben erwähnt, haben Ag und Bi keinen großen Einfluss auf die Wärmeermüdungseigenschaften des Lotmaterials. Daher wird angenommen, dass mit einer Wirkung des In-Gehalts in dem Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In ähnlich umgegangen werden kann wie bei einem Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-In oder einer Zusammensetzung von Sn-Bi-In. Da jedoch der Ag-Gehalt in dem Lotmaterial mit der Zusammensetzung von Sn-Bi-In gleich null ist, kann die mechanische Festigkeit verschlechtert sein.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich wird, kann das Lotmaterial der vorliegenden Offenbarung in geeigneter Weise zum Löten der Au-Elektrode verwendet werden, die einen P-haltigen Ni-Überzug beinhaltet. Bei der Au-Elektrode kann es sich in diesem Fall um die Au-Substratelektrode oder um die Au-Bauteilelektrode handeln. Des Weiteren beinhaltet der Ni-Überzug 3 bis 15 Ma% P, bevorzugt 5 bis 10 Ma% P, und ein Gleichgewicht weist eine Zusammensetzung mit Ni auf.
Des Weiteren beinhaltet das oben genannte Lotmaterial:
Ag, das 0,3 ≤ [Ag] ≤ 4,0 erfüllt;
Bi, das 0 ≤ [Bi] ≤ 1,0 erfüllt; und
Cu, das 0 < [Cu] ≤ 1,2 erfüllt.
Des Weiteren beinhaltet das Lotmaterial In
in dem Bereich von 6,0 ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 0 < [Cu] < 0,5 liegt;
in dem Bereich von 5,2 + (6 – (1,55 × [Cu] + 4,428)) ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 0,5 ≤ [Cu] ≤ 1,0 liegt;
in dem Bereich von 5,2 ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 1,0 < [Cu] ≤ 1,2 liegt und ein Gleichgewicht nur nicht weniger als 87 Ma% Sn beinhaltet.
Wenn das oben genannte Lotmaterial beim Löten der Cu-Elektrode verwendet wird, wird der In-Gehalt nicht verringert. Daher kann das oben genannte Lotmaterial in geeigneter Weise auch für eine Kombination der Cu-Substratelektrode und der Cu-Bauteilelektrode verwendet werden. Auf diese Weise kann gemäß dem Lotmaterial der vorliegenden Offenbarung, selbst wenn die Au-Elektrode und die Cu-Elektrode miteinander kombiniert werden, wenn die elektronische Leiterplatte und das elektronische Bauteil durch Löten miteinander verbunden werden, ein Lötabschnitt mit ausgezeichneten Wärmeermüdungseigenschaften ausgebildet werden.
Eine geringe Menge Cu kann enthalten sein, um zu verhindern, dass Cu in der Elektrode erodiert wird, der untere Grenzwert des Cu-Gehalts beträgt jedoch bevorzugt nicht weniger als 0,5 Ma%, bei dem die Zugfestigkeit nicht weniger als 65 MPa entspricht und große Halbleiterbauteile wie zum Beispiel QFP und BGA verwendet werden können.
Im Besonderen beinhaltet das Lotmaterial bevorzugt:
0,5 bis 3,8 Ma% Ag;
0,2 bis 1,0 Ma% Bi;
6,0 bis 6,8 Ma% In; und
0,2 bis 1,2 Ma% Cu, wobei das Gleichgewicht nur nicht weniger als 87,2 Ma% Sn beinhaltet.
Bestimmte Beispiele für das Lotmaterial beinhalten ein Material der Beispiele 2, 3, 5 bis 8, 11 in Tabelle 2. Das Lotmaterial erfüllt eine strengere Anforderung für die Zuverlässigkeitsermittlung (nicht weniger als 2.250 Zyklen).
Des Weiteren beinhaltet das Lotmaterial bevorzugter:
1,8 bis 3,8 Ma% Ag;
0,2 bis 1,0 Ma% Bi;
6,0 bis 6,7 Ma% In; und
0,8 bis 1,2 Ma% Cu, wobei das Gleichgewicht nur nicht weniger als 87,3 Ma% Sn beinhaltet.
Bestimmte Beispiele für das Lotmaterial beinhalten ein Material der Beispiele 5, 6, 8 und 11 in Tabelle 2. Das Lotmaterial erfüllt eine strengere Anforderung für die Zuverlässigkeitsermittlung (nicht weniger als 2.250 Zyklen), und die Zugfestigkeit entspricht nicht weniger als 70 MPa, was die Verwendung in großen Bauteilen wie zum Beispiel Aluminium-Elektrolytkondensatoren und Modulbauteilen ermöglicht.
Des Weiteren beinhaltet das Lotmaterial ferner bevorzugt:
3,5 bis 3,8 Ma% Ag;
0,6 bis 1,0 Ma% Bi;
6,0 bis 6.1 Ma% In; und
1,1 bis 1,2 Ma% Cu, wobei das Gleichgewicht nur nicht weniger als 87,9 Ma% Sn beinhaltet.
Bestimmte Beispiele für das Lotmaterial beinhalten ein Material der Beispiele 5 und 11 in Tabelle 2. Das Lotmaterial erfüllt eine strengere Anforderung für die Zuverlässigkeitsermittlung (nicht weniger als 2.250 Zyklen), und die Zugfestigkeit entspricht ebenfalls nicht weniger als 75 MPa, was die Verwendung in großen Bauteilen wie zum Beispiel Spulen und Transformatoren ermöglicht.
Wenn kein Bi enthalten ist, beinhaltet das Lotmaterial des Weiteren bevorzugt:
0,5 bis 3,2 Ma% Ag;
6,0 bis 6,8 Ma% In; und
0,6 bis 1,1 Ma% Cu, wobei das Gleichgewicht nur nicht weniger als 88,9 Ma% Sn beinhaltet.
Bestimmte Beispiele für das Lotmaterial beinhalten ein Material der Beispiele 30, 32, 34, 37 und 38 in Tabelle 4. Das Lotmaterial erfüllt eine strengere Anforderung für die Zuverlässigkeitsermittlung (nicht weniger als 2.250 Zyklen).
Wenn kein Bi enthalten ist, beinhaltet das Lotmaterial des Weiteren bevorzugter:
2,8 bis 3,2 Ma% Ag;
6,0 bis 6,2 Ma% In; und
0,85 bis 1,1 Ma% Cu, wobei das Gleichgewicht nur nicht weniger als 89,5 Ma% Sn beinhaltet.
Bestimmte Beispiele für das Lotmaterial beinhalten ein Material der Beispiele 30, 34 und 38 in Tabelle 4. Das Lotmaterial erfüllt eine strengere Anforderung für die Zuverlässigkeitsermittlung (nicht weniger als 2.250 Zyklen), und die Zugfestigkeit entspricht ebenfalls nicht weniger als 70 MPa, was die Verwendung in großen Bauteilen wie zum Beispiel Aluminium-Elektrolytkondensatoren und Modulbauteilen ermöglicht.
Eine Verbundstruktur der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine elektronische Leiterplatte mit einer Substratelektrode und ein elektronisches Bauteil mit einer Bauteilelektrode. Hierin beinhalten Beispiele für die elektronische Leiterplatte strukturierte Isoliersubstrate verschiedener FR-Grade. Des Weiteren beinhalten Beispiele für das elektronische Bauteil große Halbleiterbauteile wie zum Beispiel Chip-Bauteile, QFP und BGA, große Bauteile wie zum Beispiel Aluminium-Elektrolytkondensatoren und Modulbauteile, große Bauteile wie zum Beispiel Spulen und Transformatoren und dergleichen.
Bei der oben genannten Struktur handelt es sich zumindest entweder bei der Substratelektrode oder bei der Bauteilelektrode um eine Au-Elektrode. Beispielsweise sind ein Fall, in dem die Substratelektrode eine Au-Elektrode (Au-Substratelektrode) ist und die Bauteilelektrode eine Cu-Elektrode (Cu-Bauteilelektrode) ist, ein Fall, in dem die Substratelektrode eine Cu-Elektrode (Cu-Substratelektrode) ist und die Bauteilelektrode eine Au-Elektrode (Au-Bauteilelektrode) ist, und ein Fall eingeschlossen, in dem die Substratelektrode eine Au-Elektrode (Au-Substratelektrode) ist und die Bauteilelektrode eine Au-Elektrode (Au-Bauteilelektrode) ist.
Bei der oben genannten Verbundstruktur sind die Substratelektrode und die Bauteilelektrode mit dem Lotmaterial der vorliegenden Offenbarung miteinander verbunden. Das Lotmaterial der vorliegenden Offenbarung erfüllt die Zuverlässigkeitsbewertung von in Fahrzeugen angebrachten Produkten beim Löten an die Au-Elektrode und die Cu-Elektrode aus den Ergebnissen der Zuverlässigkeitsermittlung, die in den Tabellen 2 bis 4 und den Beispielen 1 bis 39 dargestellt werden, wie oben erwähnt. Wenn die elektronische Leiterplatte und das elektronische Bauteil durch Löten miteinander verbunden werden, kann daher ein Lötabschnitt mit ausgezeichneten Wärmeermüdungseigenschaften ausgebildet werden, selbst wenn die Au-Elektrode und die Cu-Elektrode miteinander kombiniert werden. Hier ist zu beachten, dass der Gehalt von Cu, das in dem Lotmaterial enthalten ist, in geeigneter Weise entsprechend dem Gehalt von P geändert werden kann, das in dem Ni-Überzug der Au-Elektrode enthalten ist.
10 ist eine Schnittansicht, die eine Verbundstruktur 700 gemäß der Ausführungsform schematisch darstellt.
Die Verbundstruktur 700 wird durch Verbinden einer elektronischen Leiterplatte 730, die mit Au-Substratelektroden 731 und 732 ausgestattet ist, mit einem elektronischen Bauteil 720, das Cu-Bauteilelektroden 721 aufweist, und einem elektronischen Bauteil 740, das Au-Bauteilelektroden 741 aufweist, durch Löten gestaltet. Bei der Verbundstruktur 700 werden die Au-Substratelektroden 731 der elektronischen Leiterplatte 730 und die Cu-Bauteilelektroden 721 des elektronischen Bauteils 720 mit Lötabschnitten 711 miteinander verbunden. Des Weiteren werden die Au-Substratelektroden 732 der elektronischen Leiterplatte 730 und die Au-Bauteilelektroden 741 des elektronischen Bauteils 740 mit Lötabschnitten 712 miteinander verbunden. Die Lötabschnitte 711 und 712 werden aus dem Lotmaterial mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In-Cu oder Sn-Ag-In-Cu gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgebildet. Wie aus den Ergebnissen der Zuverlässigkeitsermittlung ersichtlich wird, die in den Beispielen 1 bis 39 der Tabellen 2 bis 4 dargestellt werden, erfüllt die Verbundstruktur 700 die Anforderungsspezifikation der Zuverlässigkeitsprüfung eines in einem Fahrzeug angebrachten Produkts. Bei der Verbundstruktur 700 kann es sich bei den Au-Substratelektroden 731 und 732 um eine Cu-Substratelektrode handeln.
11A ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, bevor eine Au-Substratelektrode 210 der elektronischen Leiterplatte 200 und die Cu-Bauteilelektrode 320 des elektronischen Bauteils aneinander gelötet werden. Die Au-Substratelektrode 210 ist von einer Seite der elektronischen Leiterplatte 200 mit einer Cu-Elektrode 211, einem Ni-Überzug 212 und einem Au-Schnellüberzug 213 ausgestattet. Das Lotmaterial 100 mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In-Cu ist zwischen der Au-Substratelektrode 210 und der Cu-Bauteilelektrode 320 platziert.
11B ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, nachdem die Au-Substratelektrode 210 der elektronischen Leiterplatte 200 und die Cu-Bauteilelektrode 320 des elektronischen Bauteils aneinander gelötet worden sind. Die Au-Substratelektrode 210 beinhaltet den P-haltigen Ni-Überzug 212. Nach dem Löten ist eine (Cu, Ni)Sn-Verbindung 130 wie zum Beispiel (Cu_0,7, Ni_0,3)₆Sn₅ zwischen der Au-Substratelektrode 210 und dem Lötabschnitt erzeugt worden. Diese (Cu, Ni)Sn-Verbindung 130 ist nützlich, um zu verhindern, dass der In-Gehalt in dem Lotmaterial 100 verringert wird. Demgegenüber ist eine Cu₆Sn₅-Verbindung 120 zwischen der Cu-Bauteilelektrode 320 und dem Lötabschnitt 110 erzeugt worden. Da In an der Erzeugung der Cu₆Sn₅-Verbindung 120 nicht beteiligt ist, wird der In-Gehalts des Lotmaterials 100 nicht verringert. In 11A und 11B wird kein elektronisches Bauteil dargestellt.
12A ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, bevor eine Cu-Substratelektrode 220 der elektronischen Leiterplatte 200 und eine Au-Bauteilelektrode 310 des elektronischen Bauteils aneinander gelötet werden. Die Au-Bauteilelektrode 310 ist von einer Seite eines elektronischen Bauteils mit einer Cu-Elektrode 311, einem Ni-Überzug 312 und einem Au-Schnellüberzug 313 ausgestattet. Das Lotmaterial 100 mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In-Cu ist zwischen der Cu-Substratelektrode 220 und der Au-Bauteilelektrode 310 platziert.
12B ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, nachdem die Cu-Substratelektrode 220 der elektronischen Leiterplatte 200 und die Au-Bauteilelektrode 310 des elektronischen Bauteils aneinander gelötet worden sind. Die Au-Bauteilelektrode 310 beinhaltet den P-haltigen Ni-Überzug 312. Nach dem Löten ist eine (Cu, Ni)Sn-Verbindung 130 wie zum Beispiel (Cu_0,7, Ni_0,3)₆Sn₅ zwischen der Au-Bauteilelektrode 310 und dem Lötabschnitt erzeugt 110 worden. Diese (Cu, Ni)Sn-Verbindung 130 ist nützlich, um zu verhindern, dass der In-Gehalt in dem Lotmaterial 100 verringert wird. Demgegenüber ist eine Cu₆Sn₅-Verbindung 120 zwischen der Cu-Substratelektrode 220 und dem Lötabschnitt 110 erzeugt worden. Da In an der Erzeugung der Cu₆Sn₅-Verbindung 120 nicht beteiligt ist, wird der In-Gehalts des Lotmaterials 100 nicht verringert. In 12A und 12B wird kein elektronisches Bauteil dargestellt.
13A ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, bevor die Au-Substratelektrode 210 der elektronischen Leiterplatte 200 und die Au-Bauteilelektrode 310 des elektronischen Bauteils aneinander gelötet werden. Die Au-Substratelektrode 210 ist von einer Seite der elektronischen Leiterplatte 200 mit einer Cu-Elektrode 211, einem Ni-Überzug 212 und einem Au-Schnellüberzug 213 ausgestattet. Die Au-Bauteilelektrode 310 ist von einer Seite eines elektronischen Bauteils mit einer Cu-Elektrode 311, einem Ni-Überzug 312 und einem Au-Schnellüberzug 313 ausgestattet. Das Lotmaterial 100 mit einer Zusammensetzung von Sn-Ag-Bi-In-Cu ist zwischen der Au-Substratelektrode 210 und der Au-Bauteilelektrode 310 platziert.
13B ist eine Schnittansicht, die eine Struktur schematisch darstellt, nachdem die Au-Substratelektrode 210 der elektronischen Leiterplatte 200 und die Au-Bauteilelektrode 310 des elektronischen Bauteils aneinander gelötet worden sind. Die Au-Substratelektrode 210 beinhaltet den P-haltigen Ni-Überzug 212. Nach dem Löten ist eine (Cu, Ni)Sn-Verbindung 130 wie zum Beispiel (Cu_0,7, Ni_0,3)₆Sn₅ zwischen der Au-Substratelektrode 210 und dem Lötabschnitt 110 nach dem Löten erzeugt worden. In ähnlicher Weise beinhaltet die Au-Bauteilelektrode 310 den P-haltigen Ni-Überzug 312, jedoch ist nach dem Löten eine (Cu, Ni)Sn-Verbindung 130 wie zum Beispiel (Cu_0,7, Ni_0,3)₆Sn₅ zwischen der Au-Bauteilelektrode 310 und dem Lötabschnitt 110 erzeugt worden. Diese (Cu, Ni)Sn-Verbindung 130 ist nützlich, um zu verhindern, dass der In-Gehalt in dem Lotmaterial 100 verringert wird. In 13A und 13B wird kein elektronisches Bauteil dargestellt.
Das Lotmaterial und eine Verbundstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung können einen Lötabschnitt mit ausgezeichneten Wärmeermüdungseigenschaften ausbilden, selbst wenn eine Au-Elektrode und eine Cu-Elektrode miteinander kombiniert werden, wenn eine elektronische Leiterplatte und eine elektronisches Bauteil durch Löten miteinander verbunden werden. Beispielsweise werden sie in geeigneter Weise in einer Paste oder dergleichen verwendet, die zum Löten verwendet werden soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Solder flux test method” von JIS Z 3197 [0097]
JIS Z 2201 [0102]

Claims

Lotmaterial, das zum Löten einer Au(Gold)-Elektrode verwendet wird, die einen P(Phosphor)-haltigen Ni(Nickel)-Überzug beinhaltet, das umfasst: Ag (Silber), das 0,3 ≤ [Ag] ≤ 4,0 erfüllt; Bi (Bismut), das 0 ≤ [Bi] ≤ 1,0 erfüllt; und Cu (Kupfer), das 0 < [Cu] ≤ 1,2 erfüllt; und das des Weiteren aufweist: In (Indium) in einem Bereich von 6,0 ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 0 < [Cu] < 0,5 liegt; In in einem Bereich von 5,2 + (6 – (1,55 × [Cu] + 4,428)) ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 0,5 ≤ [Cu] ≤ 1,0 liegt; In in einem Bereich von 5,2 ≤ [In] ≤ 6,8, wenn [Cu] in einem Bereich von 1,0 < [Cu] ≤ 1,2 liegt, wobei ein Gleichgewicht nur nicht weniger als 87 Ma% Sn (Zinn) beinhaltet, wobei Gehalte (Ma%) von Ag, Bi, Cu und In in dem Lotmaterial durch [Ag], [Bi], [Cu] bzw. [In] gekennzeichnet werden.
Lotmaterial nach Anspruch 1, wobei Ag 0,5 ≤ [Ag] ≤ 3,8 erfüllt, Bi 0,2 ≤ [Bi] ≤ 1,0 erfüllt, In 6,0 ≤ [In] ≤ 6,8 erfüllt, Cu 0,2 ≤ [Cu] ≤ 1,2 erfüllt, und ein Gleichgewicht nur nicht weniger als 87,2 Ma% Sn beinhaltet.
Lotmaterial nach Anspruch 1, wobei Ag 1,8 ≤ [Ag] ≤ 3,8 erfüllt, Bi 0,2 ≤ [Bi] ≤ 1,0 erfüllt, In 6,0 ≤ [In] ≤ 6,7 erfüllt, Cu 0,8 ≤ [Cu] ≤ 1,2 erfüllt, und ein Gleichgewicht nur nicht weniger als 87,3 Ma% Sn beinhaltet.
Lotmaterial nach Anspruch 1, wobei Ag 3,5 ≤ [Ag] ≤ 3,8 erfüllt, Bi 0,6 ≤ [Bi] ≤ 1,0 erfüllt, In 6,0 ≤ [In] ≤ 6,1 erfüllt, Cu 1,1 ≤ [Cu] ≤ 1,2 erfüllt, und ein Gleichgewicht nur nicht weniger als 87,9 Ma% Sn beinhaltet.
Lotmaterial nach Anspruch 1, wobei Bi [Bi] = 0 erfüllt, Ag 0,5 ≤ [Ag] ≤ 3,2 erfüllt, In 6,0 ≤ [In] ≤ 6,8 erfüllt, Cu 0,6 ≤ [Cu] ≤ 1,1 erfüllt, und ein Gleichgewicht nur nicht weniger als 88,9 Ma% Sn beinhaltet.
Lotmaterial nach Anspruch 1, wobei Bi [Bi] = 0 erfüllt, Ag 2,8 ≤ [Ag] ≤ 3,2 erfüllt, In 6,0 ≤ [In] ≤ 6,2 erfüllt, Cu 0,85 ≤ [Cu] ≤ 1,1 erfüllt, und ein Gleichgewicht nur nicht weniger als 89,5 Ma% Sn beinhaltet.
Verbundstruktur, die umfasst: ein Lotmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6; eine elektronische Leiterplatte, die eine Vielzahl von Substratelektroden aufweist; und ein elektronisches Bauteil, die eine Vielzahl von Bauteilelektroden aufweist, wobei es sich bei beliebigen der Vielzahl von Substratelektroden und der Vielzahl von Bauteilelektroden um die Au-Elektrode handelt, die einen P-haltigen Ni-Überzug beinhaltet, und die Vielzahl von Substratelektroden und die Vielzahl von Bauteilelektroden mit dem Lotmaterial miteinander verbunden sind.