DE112019003654T5 - Lötlegierung, Lötpulver, Lötpaste und Lötverbindung unter Verwendung dieser - Google Patents

Lötlegierung, Lötpulver, Lötpaste und Lötverbindung unter Verwendung dieser Download PDF

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Osamu Munekata
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Abstract

Eine Lötlegierung mit einer Legierungszusammensetzung, enthaltend mindestens eines aus: As: 25 Massen-ppm bis 300 Massen-ppm, Pb: mehr als 0 Massen-ppm und 5100 Massen-ppm oder weniger und SB: mehr als 0 Massen-ppm und 3000 Massen-ppm oder weniger, und ferner Bi: mehr als 0 Massen-ppm und 10000 Massen-ppm oder weniger, sowie einen Rest enthaltend Sn, wobei der nachfolgende Ausdruck (1) und Ausdruck (2) erfüllt sind:275≤2As+Sn+Bi+Pb0,01≤(2As+Sb)/(Bi+Pb)≤10,00wobei As, Sb, Bi und Pb in dem Ausdruck (1) und Ausdruck (2) jeweils einen Gehalt (Massen-ppm) in der Legierungszusammensetzung darstellen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lötlegierung, ein Lötpulver, eine Lötpaste, die eine Veränderung der Paste im Laufe der Zeit unterdrückt, eine ausgezeichnete Benetzbarkeit aufweist und eine geringe Temperaturdifferenz zwischen der Liquidustemperatur und der Solidustemperatur zeigt und betrifft eine Lötverbindung, unter deren Verwendung.
  • Stand der Technik
  • In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach Miniaturisierung und höherer Leistung in einem elektronischen Gerät mit einer Lötverbindung, wie z. B. einer CPU (Central Processing Unit), zugenommen. Demzufolge ist es notwendig geworden, ein bedrucktes Substrat und eine Elektrode eines elektronischen Geräts zu miniaturisieren. Das elektronische Gerät ist über die Elektrode mit dem bedruckten Substrat verbunden. Aus diesem Grund muss auch eine Lötverbindung, die diese verbindet, entsprechend der Miniaturisierung der Elektrode verkleinert werden.
  • Um ein elektronisches Gerät und ein bedrucktes Substrat über eine solche feine Elektrode zu verbinden, wird in der Regel eine Lötpaste verwendet. Die Lötpaste wird auf die Elektrode des bedruckten Substrats durch Drucken oder ähnliches aufgebracht. Das Drucken einer Lötpaste wird auf folgende Weise durchgeführt: eine Metallmaske mit einer bereitgestellten Öffnung wird auf ein bedrucktes Substrat gelegt; eine Rakel wird bewegt, während sie gegen die Metallmaske gedrückt wird; dadurch wird die Lötpaste durch die Öffnung der Metallmaske gemeinsam auf die Elektrode auf dem gedruckten Substrat aufgebracht. Anschließend wird das elektronische Bauteil auf die auf das bedruckte Substrat gedruckte Lötpaste montiert und von der Lötpaste bis zur Beendigung des Lötens gehalten.
  • Wenn es anschließend beispielsweise mehrere Stunden dauert, bis das elektronische Bauteil nach der Montage auf dem bedruckten Substrat in einen Reflow-Ofen eingeführt wird, kann es sein, dass die Lötpaste aufgrund der Veränderung der Lötpaste im Laufe der Zeit nicht in der Lage ist die zum Zeitpunkt des Druckens gebildete Form beizubehalten. Dies kann zu einer Verkippung bzw. Schieflage oder einer schlechten Verbindung des elektronischen Bauteils führen. Ferner wird in dem Fall einer gekauften Lötpaste die Lötpaste in der Regel nicht in einem Druckvorgang vollständig verbraucht. Aus diesem Grund muss die Lötpaste die ursprüngliche geeignete Viskosität fehlt beibehalten, die die zu dem Zeitpunkt der Herstellung aufwies, um die Druckleistung nicht zu beeinträchtigen.
  • In den letzten Jahren hat sich mit der fortschreitenden Miniaturisierung der Elektrode auch die Druckfläche der Lötpaste verringert. Demzufolge verlängert sich auch der Zeitraum bis die gekaufte Lötpaste aufgebraucht wird. Die Lötpaste wird durch das Mieten eines Lötpulver und eines Fluss mittels erhalten. Wenn die Lagerzeit der Lötpaste lang ist, kann sich ihre Viskosität je nach Lagerbedingungen erhöhen. Demzufolge kann es sein, dass die Lötpaste die ursprüngliche Druckleistung zum Zeitpunkt des Kaufes nicht mehr aufweist.
  • Unter diesen Bedingungen offenbart zum Beispiel das Patentdokument 1 eine Lötlegierung enthaltend Sn und ein oder zwei oder mehr aus der Gruppe bestehend aus Ag, Bi, Sb, Zn, In und Cu und umfassend eine vorbestimmte Menge an As um eine Veränderung der Lötpaste im Laufe der Zeit zu unterdrücken. Das Patentdokument offenbart das Ergebnis, dass die Viskosität nach zwei Wochen bei 25 °C weniger als 140 % im Vergleich mit der ursprünglichen Viskosität zum Zeitpunkt der Herstellung beträgt
  • Literaturliste
  • Patentdokument
  • Patentdokument 1: Patentveröffentlichung JP-A-2015-98052
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • Wie oben beschrieben, handelt es sich bei der Erfindung gemäß des Patentdokuments 1 um eine Lötlegierung, die selektiv sechs andere Elemente als Sn und As enthalten kann. Ferner offenbart das Patentdokument das Ergebnis, dass ein hoher As-Gehalt zu einer schlechteren Schmelzbarkeit führt.
  • Hierbei wird die in dem Patentdokument 1 bewertete Schmelzbarkeit als zur Benetzbarkeit des geschmolzenen Lotes äquivalent betrachtet. Die in dem Patentdokument offenbarte Schmelzbarkeit wird durch das Vorhandensein oder Fehlen von nicht vollständig geschmolzenen Lötpulver bewertet, wie durch Beobachten des äußeren Erscheinungsbildes des geschmolzenen Materials mit einem Mikroskop ermittelt. Dies liegt daran, dass es die hohe Benetzbarkeit des geschmolzenen Lotes schwierig macht, das nicht vollständig geschmolzenes Lötpulver zurückbleibt.
  • Im Allgemeinen ist es notwendig ein hochaktives Flussmittel zu verwenden, um die den Benetzbarkeit eines geschmolzenen Lotes zu verbessern. In Bezug auf das in dem Patentdokument 1 beschriebene Flussmittel wird davon ausgegangen, dass die Verschlechterung der Benetzbarkeit durch As nur durch die Verwendung eines hochaktiven Flussmittels unterdrückt werden kann. Die Verwendung eines hochaktiven Flussmittels führt jedoch zu einem Anstieg der Viskositätsanstiegsrate des Flussmittels. Im Hinblick auf die Beschreibung des Patentdokument 1 erfordert die Unterdrückung des Anstiegs einer Viskositätsanstiegsrate eine Erhöhung des As-Gehaltes. Damit die in dem Patentdokument 1 beschriebene Lötpaste sowohl eine noch geringere Viskositätsanstiegsrate als auch eine ausgezeichnete Benetzbarkeit aufweist, ist es notwendig die Aktivität des Flussmittels und den As-Gehalt in dieser weiter zu erhöhen, was jedoch zu einem Teufelskreis führen kann.
  • In jüngster Zeit wird verlangt, dass eine Lötpaste unabhängig von der Anwendung-und Lagerungsumgebung eine stabile Leistung über lange Zeiträume aufrechterhält und dass sie aufgrund der weiteren Miniaturisierung der Lötverbindung eine höhere Benetzbarkeit aufweist. Wenn man versucht die neueren Anforderungen mit der in dem Patentdokument 1 beschriebenen Lötpaste nachzukommen, ist ein Teufelskreis unvermeidlich.
  • Um feine Elektroden zu verbinden, ist es des Weiteren zum Beispiel notwendig, die mechanischen Eigenschaften der Lötverbindung zu verbessern. Abhängig von den Elementen führt eine Erhöhung des Gehaltes zu einer Erhöhung der Liquidustemperatur, wodurch sich der Unterschied zwischen der Liquidustemperatur und der Solidustemperatur vergrößert. Dies führt zu Segregation bei Erstarrung, was zur Bildung einer ungleichmäßigen Legierungsstruktur führt. Wenn eine Lötlegierung solch eine Legierungsstruktur aufweist, werden die mechanischen Eigenschaften, wie die Zugfestigkeit verringert und die Lötlegierung kann leicht durch eine äußere Spannung bzw. eine äußere Belastung gebrochen werden. Dieses Problem ist durch die jüngste Verkleinerung der Elektrode noch deutlicher geworden
  • ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es eine Lötlegierung, ein Lötpulver und eine Lötpaste bereitzustellen, die eine Veränderung der Paste im Laufe der Zeit unterdrücken, eine ausgezeichnete Benetzbarkeit aufweisen, eine geringe Temperaturdifferenz zwischen der Liquidustemperatur und der Solidustemperatur aufweisen und hohe mechanische Eigenschaften besitzen und ferner eine Lötverbindung unter Verwendung dieser bereitzustellen.
  • Lösung des Problems
  • Um sowohl die Unterdrückung der Veränderung der Paste im Laufe der Zeit als auch die ausgezeichnete Benetzbarkeit zu verbessern, ist es notwendig, einen Teufelskreis aufgrund der Verwendung eines hochaktiven Flussmittels und einer Erhöhung des As-Gehaltes zu vermeiden. Die vorliegenden Erfinder konzentrierten sich auf die Legierungszusammensetzung eines Lötpulver und führten eine sorgfältige Untersuchung durch, um ein Gleichgewicht zwischen der Unterdrückung der Veränderung der Paste im Laufe der Zeit und der ausgezeichneten Benetzbarkeit unabhängig von der Art des Flussmittels zu erzielen.
  • Zunächst führten die vorliegenden Erfinder eine Untersuchung an einem Lötpulver durch, umfassend als eine Grundzusammensetzung eine Sn-, SnCu-, SnAgCu-Lötlegierung, die üblicherweise als eine Lötlegierung eingesetzt wird und auch As enthält. Anschließend untersuchten die vorliegenden Erfinder den Grund der Unterdrückung der Veränderung der Lötpaste im Laufe der Zeit und untersuchten eine Menge des As-Gehaltes.
  • Man nimmt an, dass der Grund des Anstiegs der Viskosität der Lötpaste im Laufe der Zeit daran liegt, dass das Lötpulver und das Flussmittel miteinander reagieren. Ein Vergleich zwischen den Ergebnissen des Beispiels 4 und des Vergleichsbeispiels 2 aus Tabelle 1 des Patentdokument 1 zeigt das Ergebnis, dass ein As-Gehalt von mehr als 100 Massen-ppm zu einer geringeren Viskositätsanstiegsrate führt. Im Hinblick auf diesem Zusammenhang waren die vorliegenden Erfinder der Auffassung, dass es bei Beachtung des Effektes der Unterdrückung der Veränderung der Paste im Laufe der Zeit (im Folgenden gegebenenfalls als „Verdickungsunterdrückungswirkung“ bezeichnet) angebracht wäre, den As-Gehalt weiter zu erhöhen. Es wurde bestätigt, dass bei der Erhöhung des As-Gehaltes die Verdickungsunterdrückungswirkung in Abhängigkeit des As-Gehaltes leicht zunimmt, das jedoch bei zu hohem As-Gehalt die Benetzbarkeit der Lötlegierung verschlechtert wird.
  • Unter diesen Umständen erkannten die vorliegenden Erfinder das neben As ein Verdickungsunterdrückungswirkung zeigendes Element zugegeben werden muss und suchten nach verschiedenen Elementen. Die vorliegenden Erfinder fanden heraus das Sb, Bi und Pb die gleiche Wirkung wie As zeigten. Obwohl der Grund hierfür nicht eindeutig ist, kann er wie folgt angenommen werden.
  • Die Verdickungsunterdrückungswirkung wird durch Unterdrückung einer Reaktion mit dem Flussmittel gezeigt. Demzufolge ist das Element mit einer geringen Reaktivität mit dem Flussmittel ein Element mit einer geringen Ionisierungstendenz. Im Allgemeinen wird eine Legierungsionisierung auf der Basis der Ionisierungstendenz einer Legierungszusammensetzung betrachtet, d.h. das Standardelektrodenpotenzial. Zum Beispiel wird eine SnAg-Legierung enthaltend Ag, dass relativ zu Sn edel ist, weniger wahrscheinlich ionisiert als Sn. Aus diesem Grund ist es weniger wahrscheinlich, dass die Legierung enthaltend ein edleres Element als Sn ionisiert wird und man nimmt an, dass sie in der Lötpaste eine hohe Verdickungsunterdrückungswirkung aufweist.
  • In dem Patentdokument 1 werden Bi, Sb, Zn und In beispielhaft als gleichwertige Elemente neben Sn, Ag und Cu genannt. Im Hinblick auf die Ionisierungstendenz sind In und Zn unedlere Elemente als Sn. In anderen Worten, das Patentdokument 1 beschreibt, dass selbst bei Zugabe eines unedleren Elements als Sn die Verdickungsunterdrückungswirkung erzielt werden kann. Aus diesem Grund wird angenommen, dass die Lötlegierung enthaltend ein Element, das gemäß der Ionisierungstendenz ausgewählt wird, die Verdickungsunterdrückungswirkung bereitstellen kann, die der Verdickungsunterdrückungswirkung der in dem Patentdokument 1 beschriebenen Lötlegierung entspricht oder darüber hinausgeht. Ferner führt, wie oben beschrieben, eine Erhöhung des As-Gehaltes zu einer Verschlechterung der Benetzbarkeit.
  • Die vorliegenden Erfinder führten eine detaillierte Untersuchung von Bi und Pb durch, um eine Verdickungsunterdrückungswirkung zu finden. Bi und Pb senken die Liquidustemperatur der Lötlegierung und verbessern daher die Benetzbarkeit der Lötlegierung, wenn die Erwärmungstemperatur der Lötlegierung konstant ist. Die Solidustemperatur sinkt jedoch abhängig von dem Gehalt deutlich ab. Aus diesem Grund wird ΔT, die Temperaturdifferenz zwischen Liquidustemperatur und Solidustemperatur, zu groß. Ein zu großes ΔT führt zu einer Segregation während der Erstarrung, was zu einer Verringerung der mechanischen Eigenschaften wie der mechanischen Festigkeit führt. Das Phänomen, bei dem sich ΔT vergrößert, tritt bei gleichzeitiger Zugabe von Bi und Pb deutlich auf. Demzufolge wurde auch festgestellt, dass eine strenge Kontrolle notwendig ist.
  • Ferner führten die vorliegenden Erfinder eine erneute Untersuchung des Bi-Gehalts und des Pb-Gehalts durch, um die Benetzbarkeit der Lötlegierung zu verbessern, und stellten fest, dass eine Erhöhung des Gehalts der Elemente ΔT vergrößert. Daher wählten die Erfinder Sb als ein Element aus, das eine edle Ionisierungstendenz relativ zu Sn aufweist, und auch als ein Element, das die Benetzbarkeit der Lötlegierung verbessert, und definierten den zulässigen Bereich des Sb-Gehalts und führten anschließend eine detaillierte Untersuchung einer Beziehung zwischen den jeweiligen Gehalten an As, Bi, Pb einschließlich Sb und den jeweiligen Sb-Gehalten darin durch. Als Ergebnis stellten die vorliegenden Erfinder zufällig fest, dass, wenn die Gehalte der Elemente einen vorgeschriebenen Vergleichsausdruck erfüllen, keine praktischen Probleme bezüglich der ausgezeichneten Verdickungsunterdrückungswirkung, der Benetzbarkeit und der Verringerung von ΔT verursacht werden, wodurch die vorliegende Erfindung vervollständigt wurde.
  • Die aus den Erkenntnissen erhaltene vorliegende Erfindung ist wie folgt:
    • (1) Eine Lötlegierung, umfassend eine Legierungszusammensetzung, enthaltend mindestens eines aus: As: 25 bis 300 Massen-ppm, Pb: mehr als 0 Massen-ppm und 5100 Massen-ppm oder weniger und SB: mehr als 0 Massen-ppm und 3000 Massen-ppm oder weniger, und ferner Bi: mehr als 0 Massen-ppm und 10000 Massen-ppm oder weniger, sowie einen Rest enthaltend Sn, wobei der nachfolgende Ausdruck (1) und Ausdruck (2) erfüllt sind: 275 ≤ 2 As + Sn + Bi + Pb
      Figure DE112019003654T5_0003
       0,01 ≤ ( 2 As + Sb ) / ( Bi + Pb ) ≤ 10,00
      Figure DE112019003654T5_0004
      wobei As, Sb, Bi und Pb in dem Ausdruck (1) und Ausdruck (2) jeweils einen Gehalt (Massen-ppm) in der Legierungszusammensetzung darstellen.
    • (2) Die Lötlegierung nach (1), wobei die Legierungszusammensetzung des Weiteren den nachfolgenden Ausdruck (1a) erfüllt: 275 ≤ 2 As + Sb + Bi + Pb ≤ 2 5200
      Figure DE112019003654T5_0005
      wobei As, Sb, Bi und Pb in dem Ausdruck (1a) jeweils einen Gehalt (Massen-ppm) in der Legierungszusammensetzung darstellen.
    • (3) Die Lötlegierung nach (1), wobei die Legierungszusammensetzung des Weiteren den nachfolgenden Ausdruck (1a) erfüllt, 275 ≤ 2 As + Sb + Bi + Pb ≤ 5300
      Figure DE112019003654T5_0006
      wobei As, Bi und Pb in dem Ausdruck (1b) jeweils einen Gehalt (Massen-ppm) in der Legierungszusammensetzung darstellen.
    • (4) Die Lötlegierung nach einem von (1) bis (3), wobei die Legierungszusammensetzung des Weiteren den nachfolgenden Ausdruck (2a) erfüllt, 0,31 ≤ ( 2 As + Sb ) / ( Bi + Pb ) ≤ 10,00
      Figure DE112019003654T5_0007
      wobei As, Sb, Bi und Pb in dem Ausdruck (2a) jeweils einen Gehalt (Massen-ppm) in der Legierungszusammensetzung darstellen.
    • (5) Die Legierungszusammensetzung nach einem von (1) bis (4), wobei die Legierungszusammensetzung des Weiteren wenigstens eines umfasst, aus Ag: 0 bis 4 Masse-% und Cu: 0 bis 0,9 Masse-%.
    • (6) Ein Lötpulver umfassen die Lötlegierung nach einem von (1) bis (5).
    • (7) Eine Lötpaste umfassend das Lötpulver nach (6).
    • (8) Die Lötpaste nach (7), des Weiteren umfassend ein Zirkoniumoxidpulver.
    • (9) Die Lötpaste nach (8), umfassend das Zirkoniumoxidpulvers in einer Menge von 0,05 bis 20,0 Masse-% bezogen auf eine Gesamtmasse der Lötpaste.
    • (10) Eine Lötverbindung umfassend die Lötlegierung nach einem von (1) bis (5).
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden näher erläutert. In der vorliegenden Beschreibung steht der Begriff „ppm“ für die Lötlegierungszusammensetzung für „Massen-ppm“, sofern nicht anders angegeben. „%“ steht für „Masse“, sofern nicht anders angegeben.
  • Legierungszusammensetzung
  • As: 25 ppm bis 300 ppm
  • As ist ein Element, das eine Veränderungen der Lötpaste im Laufe der Zeit unterdrücken kann. As ist ein Element mit einer geringen Reaktivität mit einem Flussmittel und ist im Vergleich zu Sn edel und kann daher vermutlich die Verdickungsunterdrückungswirkung aufweisen. Wenn der As-Gehalt weniger als 25 ppm beträgt, kann die Verdickungsunterdrückungswirkung nicht ausreichend gezeigt werden. Die untere Grenze des As-Gehalts beträgt 25 ppm oder mehr, vorzugsweise 50 ppm oder mehr und besonders bevorzugt 100 ppm oder mehr. Andererseits führt ein zu hoher As-Gehalt zu einer Verschlechterung der Benetzbarkeit der Lötlegierung. Die obere Grenze des As-Gehalts beträgt 300 ppm oder weniger, bevorzugt 250 ppm oder weniger, und bevorzugter 200 ppm oder weniger
  • Mindestens eines von Pb: mehr als 0 Massen-ppm und 5100 Massen-ppm oder weniger, und Sb: mehr als 0 Massen-ppm und 3000 Massen-ppm oder weniger, und Bi: mehr als 0 Massen-ppm und 10000 Massen-ppm oder weniger
  • Sb ist ein Element, mit einer geringen Reaktivität mit einem Flussmittel und weist die Verdickungsunterdrückungswirkung auf. Wenn die Lötlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung Sb umfasst, beträgt die untere Grenze des Sb-Gehaltes mehr als 0 ppm, bevorzugt 25 ppm oder mehr, bevorzugter 50 ppm oder mehr, noch bevorzugter 100 ppm oder mehr und besonders bevorzugt 300 ppm oder mehr. Andererseits führt ein zu hoher Sb-Gehalt zu einer Verschlechterung der Benetzbarkeit. Aus diesem Grund ist es notwendig, den Sb-Gehalt auf einen angemessenen Gehalt einzustellen. Die obere Grenze des Sb-Gehalts beträgt 3000 ppm oder weniger, bevorzugt bei 1150 ppm oder weniger und bevorzugter 500 ppm oder weniger.
  • Bi und Pb sind jeweils ein Element mit einer geringen Reaktivität mit einem Flussmittel und zeigen die Verdickungsunterdrückungswirkung wie Sb. Ferner sind Bi und Pb jeweils ein Element, das die Liquidustemperatur einer Lötlegierung und die Viskosität eines geschmolzenen Lots verringert und können daher die Verschlechterung der Benetzbarkeit durch As.
  • Wenn mindestens ein Element von Pb, und Sb und Bi vorhanden ist, kann die Verschlechterung der Benetzbarkeit durch As unterdrückt werden. Wenn die Lötlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung Bi umfasst, beträgt die untere Grenze des Bi-Gehalts mehr als 0 ppm, bevorzugt 25 ppm oder mehr, bevorzugter 50 ppm oder mehr, noch bevorzugter 75 ppm oder mehr, insbesondere bevorzugt 100 ppm oder mehr und am meisten bevorzugt 250 ppm oder mehr. Die untere Grenze des Pb-Gehalts beträgt mehr als 0 ppm, bevorzugt 25 ppm oder mehr, bevorzugter 50 ppm oder mehr, noch bevorzugter 75 ppm oder mehr, besonders bevorzugt 100 ppm oder mehr und am meisten bevorzugt 250 pp oder mehr
  • Andererseits führt ein zu hoher Gehalt der Elemente zu einer deutlichen Verringerung der Solidustemperatur. Aus diesem Grund wird ΔT der Temperaturdifferenz zwischen der Liquidustemperatur und der Solidustemperatur zu groß. Ein zu großes ΔT führt zur Ausscheidung einer hochschmelzenden Kristallphase mit einem geringen Gehalt an Bi oder Pb während des Erstarrungsprozesses des geschmolzenen Lots. Dementsprechend wird Bi oder Pb in der flüssigen Phase konzentriert. Wenn anschließend die Temperatur des geschmolzenen Lots weiter verringert wird, segregiert die niedrigschmelzende Kristallphase mit einer hohen Konzentration an Bi oder Pb. Aus diesem Grund verschlechtert sich die mechanische Festigkeit der Lötlegierung oder dergleichen, was zu einer geringeren Zuverlässigkeit führt. Insbesondere die Kristallphase mit einer hohen Bi-Konzentration ist hart und spröde. Aus diesem Grund wird die Zuverlässigkeit deutlich verringert, wenn die Kristallphase in der Lötlegierung segregiert ist.
  • Wenn die Lötlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung Bi enthält, beträgt, von einem solchen Standpunkt aus betrachtet, die obere Grenze des Bi-Gehalts 10000 ppm oder weniger, bevorzugt 1000 ppm oder weniger, bevorzugter 600 ppm oder weniger und noch bevorzugter 500 ppm oder weniger. Die obere Grenze des Pb-Gehalts beträgt 5100 ppm oder weniger, bevorzugt 5000 ppm oder weniger, bevorzugter 1000 ppm oder weniger, noch bevorzugter 850 ppm oder weniger und besonders bevorzugt 500 ppm oder weniger.
  • Ausdruck (1)
  • Die Lötlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung muss den folgenden Ausdruck (1) erfüllen 275 ≤ 2 As + Sn + Bi + Pb
    Figure DE112019003654T5_0008
  • In dem Ausdruck (1) stellen As, Sb, Bi und Pb jeweils den Gehalt (Masse-ppm) in der Legierungszusammensetzung dar.
  • As, Sb, Bi und Pb sind die Elemente, die die Verdickungsunterdrückungswirkung aufweisen. Die Verdickungsunterdrückung erfordert einen Gesamtgehalt dieser von 275 ppm oder mehr. Der Grund, warum der As-Gehalt im Ausdruck (1) verdoppelt wird, ist, dass As eine größere Verdickungsunterdrückungswirkung als Sb, Bi oder Pb bereitstellt.
  • Wenn der Ausdruck (1) weniger als 275 beträgt, wird die Verdickungsunterdrückungswirkung nicht ausreichend ausgeübt. Die untere Grenze des Ausdrucks (1) beträgt 275 oder mehr, bevorzugt 350 oder mehr und bevorzugterer 1200 oder mehr. Andererseits weist die obere Grenze von (1) keine besondere Beschränkung unter dem Gesichtspunkt der Verdickungsunterdrückungswirkung auf und beträgt bevorzugt 25200 oder weniger, bevorzugter 10200 oder weniger, noch bevorzugter 5300 oder weniger und insbesondere bevorzugt 3800 oder weniger unter dem Gesichtspunkt ΔT innerhalb des geeigneten Bereichs einzustellen.
  • Durch geeignete Auswahl der oberen Grenze und der unteren Grenze aus den bevorzugten Gegenständen werden die folgenden Ausdrücke (1a) und (1b) erhalten. 275 ≤ 2 As + Sn + Bi + Pb ≤ 25200
    Figure DE112019003654T5_0009
     275 ≤ 2 As + Sn + Bi + Pb ≤ 5300
    Figure DE112019003654T5_0010
  • In den Ausdrücken (1a) und (1b) stellen As, Sb, Bi und Pb jeweils den Gehalt (Masse-ppm) in der Legierungszusammensetzung dar.
  • Ausdruck (2)
  • Die Lötlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung muss den folgenden Ausdruck (2) erfüllen. 0,01 ≤ ( 2 As + Sb ) / ( Bi + Pb ) ≤ 10,00
    Figure DE112019003654T5_0011
  • In dem Ausdruck (2) stellen As, Sb, Bi und Pb jeweils den Gehalt (Masse-ppm) in der Legierungszusammensetzung dar.
  • Ein hoher Gehalt an As und Sb führt zu einer Verschlechterung der Benetzbarkeit einer Lötlegierung. Auf der anderen Seite unterdrücken Bi und Pb die Verschlechterung der Benetzbarkeit durch Einschluss von As. Ein zu hoher Gehalt dieser führt jedoch zu einer Erhöhung von ΔT. Aus diesem Grund ist eine strenge Kontrolle notwendig. Insbesondere neigt ΔT bei der Bi und Pb gleichzeitig enthaltenden Legierungszusammensetzung dazu zuzunehmen. Wenn im Hinblick darauf versucht wird den Gehalt an Bi und Pb zu erhöhen, um die Benetzbarkeit übermäßig zu verbessern, wird ΔT vergrößert. Wenn andererseits versucht wird, den Gehalt an As oder Sb zu erhöhen, um die Verdickungsunterdrückungswirkung zu verbessern, wird die Benetzbarkeit verschlechtert. Daher werden in der vorliegenden Erfindung die Zusammensetzungen in eine Gruppe aus As und Sb und eine Gruppe aus Bi und Pb eingeteilt. Wenn die Gesamtmenge der beiden Gruppen innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt, werden die Verdickungsunterdrückungswirkung, die Verringerung von ΔT und die Benetzbarkeit gleichzeitig erfüllt.
  • Wenn der Ausdruck (2) kleiner als 0,01 ist, wird der Gesamtgehalt von Bi und Pb relativ größer als der Gesamtgehalt von As und Pb. Aus diesem Grund wird ΔT vergrößert. Die untere Grenze des Ausdrucks (2) beträgt 0,01 oder mehr, bevorzugt 0,02 oder mehr, bevorzugter 0,41 oder mehr, noch bevorzugter 0,90 oder mehr, insbesondere bevorzugt 1,00 oder mehr und am bevorzugtesten 1,40 oder mehr. Wenn andererseits der Ausdruck (2) 10,00 überschreitet, wird der Gesamtgehalt an As und Sb relativ größer als der Gesamtgehalt an Bi und Pb. Aus diesem Grund wird die Benetzbarkeit verschlechtert. Die obere Grenze von (2) beträgt 10,00 oder weniger, bevorzugt 5,33 oder weniger, bevorzugter 4,50 oder weniger, noch bevorzugter 2,67 oder weniger, noch weiter bevorzugt 4,18 oder weniger, und insbesondere bevorzugt 2,30 oder weniger.
  • Der Nenner des Ausdrucks (2) ist „Bi+Pb“ und der Ausdruck (2) gilt nicht, wenn diese nicht enthalten sind. Insbesondere ergibt sich, dass die Lötlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung notwendigerweise mindestens eines von Bi und Pb enthält. Die Legierungszusammensetzung, die kein Bi und Pb enthält, weist, wie zuvor beschrieben, eine schlechtere Benetzbarkeit auf.
  • Diejenige, die durch geeignete Auswahl der oberen und unteren Grenze aus den bevorzugten Aspekten erhalten wird, ist der folgende Ausdruck (2a). 0,31 ≤ ( 2 As + Sb ) / ( Bi + Pb ) ≤ 10,00
    Figure DE112019003654T5_0012
  • In dem Ausdruck (2a) stellen Bi und Pb jeweils den Gehalt (Masse-ppm) in der Legierungszusammensetzung dar.
  • (4) Mindestens eines von Ag: 0% bis 4% und Cu: 0 % bis 0,9 %
  • Ag ist ein bestimmtes Element, das Ag3Sn an der Kristallgrenzfläche bilden kann und verbessert die Zuverlässigkeit der Lötlegierung. Ferner ist Ag ein Element mit edler Ionisierungstendenz als Sn und koexistiert mit As, Pb und Bi und fördert dadurch deren Verdickungsunterdrückungswirkung. Der Ag-Gehalt beträgt bevorzugt 0 % bis 4 %, bevorzugter 0,5 % bis 3,5 % und noch bevorzugter 1,0 % bis 3,0 %.
  • Cu ist ein bestimmtes Element, das die Verbindungsfestigkeit der Lötstelle verbessern kann. Ferner ist Cu ein Element mit edler Ionisierungstendenz als Sn und koexistiert mit As, Pb und Bi und fördert dadurch deren Verdickungsunterdrückungswirkung. Der Cu-Gehalt beträgt bevorzugt 0% bis 0,9 %, bevorzugter 0,1 % bis 0,8 % und noch bevorzugter 0,2 % bis 0,7 %.
  • Rest: Sn
  • Der Rest der Lötlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist Sn. Außer diesen Elementen können unvermeidbare Verunreinigungen enthalten sein. Selbst wenn unvermeidliche Verunreinigungen enthalten sind, werden die vorgenannten Effekte nicht beeinträchtigt. Wie später beschrieben wird, beeinträchtigt die Einführung der Elemente, die in der vorliegenden Erfindung nicht als unvermeidbare Verunreinigungen enthalten sein sollen, die vorgenannte Wirkung nicht. Wenn der Gehalt an In zu hoch ist, wird ΔT vergrößert. Aus diesem Grund wird In die vorgenannte Wirkung nicht beeinflussen, solange der Gehalt 1000ppm oder weniger beträgt.
  • Lötpulver
  • Das Lötpulver gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einer nachfolgend beschriebenen Lötpaste verwendet.
  • Das erfindungsgemäße Lotpulver entspricht vorzugsweise der Größe, die die Zeichen 1 bis 8 (Partikelgrößenverteilung) in der Klassifizierung der Pulvergröße (Tabelle 2) in JIS Z 3284-1:2014 erfüllt. Noch bevorzugter ist eine Größe, die die Zeichen 4 bis 8 (Partikelgrößenverteilung) erfüllt und weiter bevorzugt ist eine Größe, die die Zeichen 5 bis 8 (Partikelgrößenverteilung) erfüllt. Wenn die Partikelgröße die Bedingungen erfüllt, ist die Oberfläche des Pulvers nicht zu groß, so dass der Anstieg der Viskosität unterdrückt werden kann und die Aggregation eines feinen Pulvers kann unterdrückt werden, was den Anstieg der Viskosität unterdrücken kann. Aus diesem Grund wird das Löten an einem feineren Bauteil möglich.
  • Lötpaste
  • Die Lötpaste gemäß der vorliegenden Erfindung enthält das vorgenannte Lötpulver und ein Flussmittel.
  • (1) Das in der Lötpaste verwendete Flussmittel des Bestandteils des Flussmittels umfasst eine ein beliebiges oder eine Kombination von zwei oder mehreren aus einer organischen Säure, Amin, Amin-Halogenwasserstoffsäuresalz, organischer Halogenverbindung, Thixotropiermittel, Kolophonium, Lösungsmittel, oberflächenaktiven Mittel, Basismittel, hochmolekularer Verbindungen, Silan-Kupplungsmittel und Farbstoff
  • Das besteht aus irgendeinem aus einer organischen Säure, einem Amin, einem Aminhydrohalogenidsalz, einer organischen Halogenverbindung, einem, einem Kolophonium, einem Lösungsmittel, einem oberflächenaktiven Mittel, einem Basismittel, einer Polymerverbindung, einem Silankupplungsmittel und einem Farbstoff oder aus einer Kombination von zwei oder mehreren der oben genannten Stoffe.
  • Als organische Säuren können Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dimersäuren, Propionsäure, 2,2-Bis(hydroxymethyl)propionsäure, Weinsäure, Maleinsäure, Glykolsäure, Diglykolsäure, Thioglykolsäure, Dithioglykolsäure, Stearinsäure, 12-Hydroxystearinsäure, Palmitinsäure und Oleinsäure genannt werden.
  • Als Amine können Ethylamin, Triethylamin, Ethylendiamin, Triethylentetramin, 2-Methylimidazol, 2-Undecylimidazol, 2-Heptadecylimidazol, 1,2-Dimethylimidazol, 2-Ethyl-4-methylimidazol, 2-Phenylimidazol, 2-Phenyl-4-methylimidazol, 1-Benzyl-2-methylimidazol, 1-Benzyl-2-phenylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-methylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-undecylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-phenylimidazol, 1-Cyanoethyl-2-undecylimidazoliumtrimellitat, 1-Cyanoethyl-2-phenylimidazoliumtrimellitat, 2,4-Diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazin, 2,4-Diamino-6-[2'-undecylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazin, 2,4-Diamino-6-[2'-ethyl-4'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazin, 2,4-Diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazin-Isocyanursäure-Addukte, 2-Phenylimidazol-Isocyanursäure-Addukte, 2-Phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazol, 2-Phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazol, 2,3-Dihydro-1H-pyrrolo[1,2-a]benzimidazol, 1-Dodecyl-2-methyl-3-benzylimidazoliumchlorid, 2-Methylimidazolin, 2-Phenylimidazolin, 2,4-Diamino-6-vinyl-s-triazin, 2,4-Diamino-6-vinyl-s-triazin-Isocyanursäure-Addukte, 2,4-Diamino-6-methacryloyloxyethyl-s-triazin, Epoxid-Imidazol-Addukte, 2-Methylbenzimidazol, 2-Octylbenzimidazol, 2-Pentylbenzimidazol, 2-(1-Ethylpentyl)benzimidazol, 2-Nonylbenzimidazol, 2-(4-Thiazolyl)benzimidazol, Benzimidazol, 2-(2'-Hydroxy-5'-methylphenyl)benzotriazol, 2-(2'-Hydroxy-3'-tert-butyl-5'-methylphenyl)-5-chlorbenzotriazol, 2-(2'-Hydroxy-3',5'-di-tert-amylphenyl)benzotriazol, 2-(2'-Hydroxy-5'-tert-octylphenyl)benzotriazol, 2,2'-Methylenbis [6-(2H-Benzotriazol-2-yl)-4-tert-octylphenol], 6-(2-Benzotriazolyl)-4-tert-octyl-6'-tert-butyl-4'-methyl-2, 2'-Methylenbisphenol, 1,2,3-Benzotriazol, 1-[N,N-Bis(2-ethylhexyl)aminomethyl]benzotriazol, Carboxybenzotriazol, 1-[N, N-Bis(2-ethylhexyl)aminomethyl]methylbenzotriazol, 2,2'-[[(Methyl-1H-benzotriazol-1-yl)methyl]imino]bisethanol, 1-(1',2'-Dicarboxyethyl)benzotriazol, 1-(2, 3-Dicarboxypropyl)benzotriazol, 1-[(2-Ethylhexylamino)methyl]benzotriazol, 2,6-Bis[(1H-benzotriazol-1-yl)methyl]-4-methylphenol, 5-Methylbenzotriazol und 5-Phenyltetrazol oder dergleichen genannt werden.
  • Das Aminhydrohalogenidsalz ist eine Verbindung, erhalten aus einer Reaktion zwischen einem Amin und einem Halogenwasserstoff. Als Amin können Ethylamin, Ethylendiamin, Triethylamin, Methylimidazol und 2-Ethyl-4-methylimidazol, oder dergleichen genannt werden. Als Halogenwasserstoff können Hydride von Chlor, Brom und Jod genannt werden.
  • Als organische Halogenverbindungen können 1-Brom-2-butanol, 1-Brom-2-propanol, 3-Brom-1-propanol, 3-Brom-1,2-propandiol, 1,4-Dibrom-2-butanol, 1,3-Dibrom-2-propanol, 2,3-Dibrom-1-propanol, 2,3-Dibrom-1,4-butandiol und 2,3-Dibrom-2-buten-1,4-diol oder dergleichen genannt werden.
  • Als Thixotropiermittel kann ein Thixotropiermittel vom Wachstyp und ein Thixotropiermittel vom Amidtyp geannt werden. Beispiele für ein Thixotropiermittel vom Wachstyp können z.B. hydriertes Rizinusöl umfassen. Als Thixotropiermittel vom Amidtyp können Amidlaurats, Amidpalmitat, Amidstearat, Amidbehenat, Amidhydroxystearat, gesättigtes Fettsäureamid, Ölsäureamid, Erucasäureamid, ungesättigtes Fettsäureamid, p-Toluolmethanamid, aromatisches Amid, Methylenbisstearinsäureamid, Ethylenbislaurinsäureamid, Ethylenbis-Hydroxystearinsäureamid, gesättigtes Fettsäurebisamid, Methylenbis-Oleinsäure-Amid, ungesättigtes Fettsäurebisamid, m-Xylylenbis-Stearinsäureamid, aromatisches Bisamid, gesättigtes Fettsäurepolyamid, ungesättigtes Fettsäurepolyamid, aromatisches Polyamide substituiertes Amid, Methylolstearinsäureamid, Methylolamid und Fettsäureesteramide oder dergleichen genannt werden.
  • Als Baismittel können Polyethylenglykol und Kolophonium oder dergleichen genannt werden. Beispiele für das Kolophonium können z.B. Rohkolophonium wie Kolophonium, Holzkolophonium und Tallölkolophoniumsowie aus dem Rohmaterialkolophonium gewonnene Derivate umfassen. Beispiele für das Derivat können gereinigtes Kolophonium, hydriertes Kolophonium, disproportioniertes Kolophonium, polymerisiertes Kolophonium und α,β-ungesättigte Carbonsäure-modifizierte Produkte (wie acryliertes Kolophonium, maleiertes Kolophonium und fumariertes Kolophonium) und gereinigte Produkte, Hydride und disproportionierte Produkte des polymerisierten Kolophoniums und gereinigte Produkte, Hydride und disproportionierte Produkte des α,β-ungesättigten Carbonsäure-modifizierten Produkts umfassen, und zwei oder mehr davon können verwendet werden. Ferner können zusätzlich zu den Harzen vom Kolophoniumtyp mindestens ein oder mehrere Harze enthalten sein, ausgewählt aus Terpenharz, modifiziertem Terpenharz, Terpenphenolharz, modifiziertem Terpenphenolharz, Styrolharz, modifiziertem Styrolharz, Xylolharz und modifiziertem Xylolharz. Als modifiziertes Terpenharz kann aromatisches modifiziertes Terpenharz, hydriertes Terpenharz, hydriertes aromatisches modifiziertes Terpenharz oder dergleichen verwendet werden. Als modifiziertes Terpenphenolharz kann hydriertes Terpenphenolharz oder ähnliches verwendet werden. Als modifiziertes Styrolharz kann Styrolacrylharz, Styrol-Maleinsäureharz oder ähnliches verwendet werden. Als modifiziertes Xylolharz können phenolmodifiziertes Xylolharz, alkylphenolmodifiziertes Xylolharz, phenolmodifiziertes Xylolharz vom Resoltyp, polyolmodifiziertes Xylolharz, polyoxyethylenaddiertes Xylolharz oder ähnliches verwendet werden
  • Als Lösungsmittel können Wasser, Lösungsmitte vom Alkohltypl, Lösungsmittel vom Glykolethertyp, Terpineole und dergleichen verwendet werden. Als Lösungsmittel vom Alkoholtyp können Isopropylalkohol, 1,2-Butandiol, Isobornylcyclohexanol, 2,4-Diethyl-1,5-pentandiol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, 2,5-Dimethyl-2,5-hexandiol, 2,5-Dimethyl-3-hexin-2,5-diol, 2,3-Dimethyl-2,3-butandiol, 1,1,1-Tris(hydroxymethyl)ethan, 2-Ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol, 2,2'-Oxybis(methylen)bis(2-ethyl-1,3-propandiol), 2,2-Bis(hydroxymethyl)-1,3-propandiol, 1,2,6-Trihydroxyhexan, Bis[2,2,2-tris(hydroxymethyl)ethyl]ether, 1-Ethinyl-1-cyclohexanol, 1,4-Cyclohexandiol, 1,4-Cyclohexandimethanol, Erythrit, Threit, Guajakolglycerinether, 3,6-Dimethyl-4-octin-3,6-diol und 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decin-4,7-diol und dergleichen genannt werden. Als Lösungsmittel vom Glykolethertyp können Diethylenglykolmono-2-ethylhexylether, Ethylenglykolmonophenylether, 2-Methylpentan-2,4-diol, Diethylenglykolmonohexylether, Diethylenglykoldibutylether und Triethylenglykolmonobutylether und dergleichen genannt werden.
  • Als oberflächenaktive Mittel können Polyoxyalkylenacetylenglykole, Polyoxyalkylenglycerylether, Polyoxyalkylenalkylether, Polyoxyalkylenester, Polyoxyalkylenalkylamin und Polyoxyalkylenalkylamid und dergleichen genannt werden.
  • Flussmittelgehalt
  • Der Gehalt an Flussmittel beträgt bevorzugt 5 % bis 95 %, bevorzugter 5 % bis 15 % bezogen auf die Gesamtmasse der Lötpaste. Wenn der Gehalt in diesem Bereich liegt, wird die Verdickungsunterdrückungswirkung durch das Lotpulver ausreichend hervorgebracht.
  • Zirkoniumoxidpulver
  • Die Lötpaste gemäß der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise ein Zirkoniumoxidpulver. Zirkoniumoxid kann einen Anstieg der Viskosität der Paste im Laufe der Zeit unterdrücken. Man nimmt an, dass durch den Einschluss von Zirkoniumoxid die Oxidschichtdicke der Lotpulveroberfläche in dem Zustand vor dem Einfüllen in das Flussmittel gehalten werden kann. Obwohl die Details nicht bekannt sind, wird folgendes angenommen. Im Allgemeinen weist die aktive Komponente des Flussmittels schon bei Normaltemperatur eine geringe Aktivität auf. Aus diesem Grund wird die Oberflächenoxidschicht des Lötpulvers durch Reduktion in ihrer Dicke verringert, was zu einer Aggregation des Pulvers führt. Durch die Zugabe eines Zirkoniumoxidpulvers zur Lötpaste kann die aktive Komponente des Flussmittels also bevorzugt mit dem Zirkoniumoxidpulver reagieren. Dementsprechend wird die Oxidschichtdicke vermutlich auf einem Maß gehalten, dass eine Aggregation der Oxidschicht an der Lotpulveroberfläche verhindert wird.
  • Damit solche vorteilhaften Wirkungen ausreichend ausgeübt werden können, beträgt der Gehalt des Zirkoniumoxidpulvers in der Lötpaste bevorzugt 0,05 % bis 20,0 % bezogen auf die Gesamtmasse der Lötpaste. Wenn der Gehalt 0,05 % oder mehr beträgt, können die vorteilhaften Wirkungen ausgeübt werden. Wenn der Gehalt 20,0 % oder weniger beträgt, kann der Gehalt des Metallpulvers sichergestellt werden und es kann die Verdickungsunterdrückungswirkung ausgeübt werden. Der Gehalt des Zirkoniumoxids beträgt bevorzugt 0,05 % bis 10,0 %, und der bevorzugtere Gehalt ist 0,1 % bis 3 %
  • Die Partikelgröße des Zirkoniumoxidpulvers in der Lötpaste beträgt vorzugsweise 5 µm oder weniger. Wenn die Partikelgröße 5 µm oder weniger beträgt, kann die Bedruckbarkeit der Paste beibehalten werden. Obwohl die untere Grenze keine besondere Einschränkung hat, kann die untere Grenze 0,5 µm oder mehr betragen. Für die Partikelgröße wurde eine REM-Aufnahme des Zirkoniumoxidpulvers gemacht und die projizierten Kreisäquivalentdurchmesser wurden durch Bildanalyse für die jeweiligen 0,1-µm- oder mehr-Pulver bestimmt und der Durchschnittswert dieser wurde übernommen.
  • Die Form des Zirkoniumoxids ist nicht besonders beschränkt. Wenn die Form eine unregelmäßige Form aufweist, ist die Kontaktfläche mit dem Flussmittel groß, wodurch die Verdickungsunterdrückungswirkung erzeugt wird. Eine kugelförmige Form stellt eine gute Fließfähigkeit bereit, was zu einer ausgezeichneten Druckfähigkeit als eine Paste führt. Die Form kann je nach den gewünschten Eigenschaften entsprechend ausgewählt werden.
  • Verfahren zur Herstellung der Lötpaste
  • Die Lötpaste gemäß der vorliegenden Erfindung wird nach einem in der Technik üblichen Verfahren hergestellt. Zunächst können zur Herstellung eines Lötpulvers bekannte Verfahren angewendet werden, wie z.B. ein Tropfverfahren, bei dem ein geschmolzenes Lotmaterial tropfenweise zugegeben wird, wodurch Partikel entstehen, ein Sprühverfahren, bei dem eine Zentrifugalzerstäuben durchgeführt wird und ein Verfahren, bei dem ein loses Lotmaterial zerkleinert wird. Bei dem Tropfverfahren oder dem Sprühverfahren erfolgt die tropfenweise Zugabe oder das Versprühen vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre oder einem Lösungsmittel, um eine Partikelform zu erhalten. Anschließend werden die jeweiligen Komponenten unter Erwärmung vermischt, wodurch ein Flussmittel hergestellt wird. In das entstehende Flussmittel werden das Lötpulver und in einigen Fällen ein Zirkoniumoxidpulver eingeführt und unter Rühren vermischt. Als Ergebnis kann die Lötpaste hergestellt werden
  • Lötverbindung
  • Die Lötverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung eignet zur Verbindung zwischen einem IC-Chips und dem Substrat (Interposer) in einem Halbleitergehäuse oder zur Verbindung mit einem Halbleitergehäuse und einer Leiterplatte. Dabei stellt der Begriff „Lötverbindung“ den Verbindungsabschnitt der Elektrode.
  • Weiteres
  • Die Lötlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung kann neben der oben beschriebenen Pulverform auch in einer Drahtform verwendet werden
  • Das Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung kann nach dem üblichen Verfahren durchgeführt werden.
  • Das Verfahren zur Herstellung einer Lötverbindung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein konventionelles Verfahren sein.
  • Das erfindungsgemäße Verbindungsverfahren unter Verwendung der Lötpaste kann z. B. mit einem Reflow-Verfahren nach dem Normalverfahren durchgeführt werden. Die Schmelztemperatur der Lötlegierung zur Durchführung des Fließlötverfahrens kann im Allgemeinen eine Temperatur sein, die um etwa 20 °C höher ist als die Liquidustemperatur. Ferner wird beim Verbinden mit der erfindungsgemäßen Lötlegierung die Abkühlgeschwindigkeit zum Erstarren bevorzugt unter dem Gesichtspunkt der Miniaturisierung der Struktur betrachtet. Beispielsweise wird die Lötverbindung mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 2 °C/s bis 3° C/s oder mehr abgekühlt. Andere Verbindungsbedingungen können geeignet entsprechend der Legierungszusammensetzung der Lötlegierung angepasst werden.
  • Die Lötlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Legierung mit niedriger α-Strahlendosis herstellen, indem ein Material mit niedriger α-Strahlendosis als Ausgangsmaterial verwendet wird. Wenn eine solche Legierung mit niedriger α-Strahlendosis zur Bildung des Löthöckers um den Speicher verwendet wird, wird es möglich, einen Softwarefehler zu unterdrücken.
  • Beispiele
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispielen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
  • Eine Lötpaste wurde durch Mischen eines Flussmittels und eines Lötpulvers hergestellt, wobei das Flussmittel mit 42 Massenteilen eines Kolophoniums, 35 Massenteilen eines Lösungsmittels vom Glykoltyp, 8 Massenteilen eines Thixotropiermittels, 10 Massenteilen einer organischen Säure, 2 Massenteilen eines Amins und 3 Massenteilen eines Halogens hergestellt wurde; und ein Lötpulver, das jede in Tabelle 1 bis Tabelle 6 angegebene Legierungszusammensetzung umfasst und eine Größe (Partikelgrößenverteilung) aufweist, die das Zeichen 4 in der Klassifizierung der Partikelgröße (Tabelle 2) in JIS Z 3284-1:2014 erfüllt. Sie wurden gemischt und so hergestellt. Das Massenverhältnis des Flussmittels und des Lötpulvers betrug Flussmittel: Lotpulver = 11 : 89. Für jede Lötpaste wurde die Änderung der Viskosität im Laufe der Zeit gemessen. Ferner wurden die Liquidustemperatur und die Solidustemperatur des Lötpulvers gemessen. Des Weiteren wurde die Benetzbarkeit der Lötpaste unmittelbar nach der Herstellung bewertet. Die Details sind wie folgt.
  • • Veränderung im Laufe der Zeit
  • Für jede Lötpaste wurde unmittelbar nach der Herstellung unter Verwendung von PCU-205 der Firma Malcom Co., Ltd. die Viskosität bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 10 U/min und bei 25°C, in Luft für 12 Stunden gemessen. Der Fall, dass die Viskosität nach 12 Stunden das 1,2-fache oder weniger als die Viskosität 30 Minuten nach der Herstellung der Lötpaste betrug, wurde als „AA“ bewertet, als der Fall bei dem eine ausreichende Verdickungsunterdrückungswirkung erzielt wurde. Der Fall, dass die Viskosität mehr als das 1,2-fache betrug, wurde als „CC“ bewertet.
  • •ΔT
  • Für das Lötpulver vor dem Mischen mit dem Flussmittel wurde eine DSC-Messung unter Verwendung eines Modells: EXSTAR DSC7020, hergestellt von SII nanotechnology Inc. in einer Probenmenge von etwa 30 mg und bei einer Erwärmungsrate von: 15°C/min durchgeführt, wodurch die Solidustemperatur und die Liquidustemperatur ermittelt wurden. Die Solidustemperatur wurde von der resultierenden Liquidustemperatur subtrahiert, wodurch ΔT bestimmt wurde. Der Fall, dass ΔT 10 °C oder weniger betrug, wurde als „AA“ bewertet, und der Fall, dass ΔT mehr als 10°C betrug wurde als „CC“ bewertet.
  • •- Benetzbarkeit
  • Jede Lötpaste wurde unmittelbar nach ihrer Herstellung auf eine Cu-Platte gedruckt und in einem Reflow-Ofen mit einer Aufheizrate von 1°C/s in einer N2-Atmosphäre von 25°C auf 260°C erhitzt und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. Durch Betrachtung des äußeren Erscheinungsbildes der abgekühlten Löthöcker mit einem optischen Mikroskop wurde die Benetzbarkeit bewertet. Der Fall, dass kein vollständig geschmolzenes Lötpulver beobachtet wurde, wurde als „AA“ bewertet. Der Fall, dass nicht vollständig aufgeschmolzenes Lötpulver beobachtet wurde, wurde als „CC“ bewertet.
  • Die Bewertungsergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. (Tabelle 1)
    Legierungszusammensetzung (Massen-ppm) Ausdruck (1) Ausdruck (2) Bewertungsgegenstand
    Sn As Sb Bi Pb Änderung im Laufder zeit ΔT Benetzbarkeit Bewertung
    Bsp. 1 Rest 100 25 25 25 275 4,50 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 2 Rest 100 50 25 0 275 10,00 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 3 Rest 100 0 75 0 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 4 Rest 100 0 0 75 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 5 Rest 100 50 50 50 350 2,50 AA AA AA AA
    Bsp. 6 Rest 50 100 100 50 350 1,33 AA AA AA AA
    Bsp. 7 Rest 300 0 300 300 1200 1,00 AA AA AA AA
    Bsp. 8 Rest 200 300 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 9 Rest 100 500 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 10 Rest 200 50 600 850 1900 0,31 AA AA AA AA
    Bsp. 11 Rest 200 500 500 500 1900 0,90 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 12 Rest 200 500 1000 0 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 13 Rest 200 500 0 1000 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 14 Rest 25 500 350 1000 1900 0,41 AA AA AA AA
    Bsp. 15 Rest 100 3000 300 300 3800 5,33 AA AA AA AA
    Bsp. 16 Rest 100 0 0 5100 5300 0,04 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 17 Rest 100 0 10000 0 10200 0,02 AA AA AA AA
    Bsp. 18 Rest 100 0 10000 5000 15200 0,01 AA AA AA AA
    Vgl. Bsp. 1 Rest 0 100 100 100 300 0,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 2 Rest 25 25 25 25 125 1,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 3 Rest 300 500 50 50 1200 11,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 4 Rest 350 1150 25 25 1900 37,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 5 Rest 800 800 100 100 2600 12,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 6 Rest 250 4800 1 0 5301 5300.00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 7 Rest 800 3500 100 100 5300 25,50 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 8 Rest 100 10000 1 0 10201 10200.00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 9 Rest 100 100 25000 25000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 10 Rest 100 100 50000 0 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 11 Rest 100 100 0 50000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 12 Rest 300 3000 0 0 3600 - - AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 13 Rest 100 0 100 25000 25300 0,01 AA CC AA CC
    Unterstrichenes liegt außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung
    (Tabelle 2)
    Legierungszusammensetzung (As, Bi, Pb: Massen-ppm, Cu: Masse-%) Ausdruck (1) Ausdruck (2) Bewertungsgegenstand
    Sn Cu As Sb Bi Pb Änderung im Laufder Zeit ΔT Benetzbarkeit Bewertung
    Bsp. 19 Rest 0,7 100 25 25 25 275 4,50 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 20 Rest 0,7 100 50 25 0 275 10,00 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 21 Rest 0,7 100 0 75 0 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 22 Rest 0,7 100 0 0 75 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 23 Rest 0,7 100 50 50 50 350 2,50 AA AA AA AA
    Bsp. 24 Rest 0,7 50 100 100 50 350 1,33 AA AA AA AA
    Bsp. 25 Rest 0,7 300 0 300 300 1200 1,00 AA AA AA AA
    Bsp. 26 Rest 0,7 200 300 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 27 Rest 0,7 100 500 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 28 Rest 0,7 200 50 600 850 1900 0,31 AA AA AA AA
    Bsp. 29 Rest 0,7 200 500 500 500 1900 0,90 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 30 Rest 0,7 200 500 1000 0 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 31 Rest 0,7 200 500 0 1000 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 32 Rest 0,7 25 500 350 1000 1900 0,41 AA AA AA AA
    Bsp. 33 Rest 0,7 100 3000 300 300 3800 5,33 AA AA AA AA
    Bsp. 34 Rest 0,7 100 0 0 5100 5300 0,04 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 35 Rest 0,7 100 0 10000 0 10200 0,02 AA AA AA AA
    Bsp. 36 Rest 0,7 100 0 10000 5000 15200 0,01 AA AA AA AA
    Vgl. Bsp. 14 Rest. 0,7 0 100 100 100 300 0,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 15 Rest 0,7 25 25 25 25 125 1,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 16 Rest 0,7 300 500 50 50 1200 11,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 17 Rest 0,7 350 1150 25 25 1900 37,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 18 Rest 0,7 800 800 100 100 2600 12,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 19 Rest 0,7 250 4800 1 0 5301 5300.00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 20 Rest 0,7 800 3500 100 100 5300 25,50 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 21 Rest 0,7 100 10000 1 0 10201 10200.00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 22 Rest 0,7 100 100 25000 25000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 23 Rest 0,7 100 100 50000 0 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 24 Rest 0,7 100 100 0 50000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 25 Rest 0,7 300 3000 0 0 3600 - AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 26 Rest 0,7 100 0 100 25000 25300 0,01 AA CC AA CC
    Unterstrichenes liegt außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung
    (Tabelle 3)
    Legierungszusammensetzung (As, Sb, Bi, Pb: Massen-ppm, Ag, Cu: Masse-%) Ausdruck (1) Ausdruck (2) Bewertungsgegenstand
    Sn Ag Cu As Sb Bi Pb Änderung im Laufder Zeit ΔT Benetzbarkeit Bewertung
    Bsp. 37 Rest 1 0,5 100 25 25 25 275 4,50 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 38 Rest 1 0,5 100 50 25 0 275 10,00 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 39 Rest 1 0,5 100 0 75 0 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 40 Rest 1 0,5 100 0 0 75 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 41 Rest 1 0,5 100 50 50 50 350 2,50 AA AA AA AA
    Bsp. 42 Rest 1 0,5 50 100 100 50 350 1,33 AA AA AA AA
    Bsp. 43 Rest 1 0,5 300 0 300 300 1200 1,00 AA AA AA AA
    Bsp. 44 Rest 1 0,5 200 300 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 45 Rest 1 0,5 100 500 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 46 Rest 1 0,5 200 50 600 850 1900 0,31 AA AA AA AA
    Bsp. 47 Rest 1 0,5 200 500 500 500 1900 0,90 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 48 Rest 1 0,5 200 500 1000 0 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 49 Rest 1 0,5 200 500 0 1000 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 50 Rest 1 0,5 25 500 350 1000 1900 0,41 AA AA AA AA
    Bsp. 51 Rest 1 0,5 100 3000 300 300 3800 5,33 AA AA AA AA
    Bsp. 52 Rest 1 0,5 100 0 0 5100 5300 0,04 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 53 Rest 1 0,5 100 0 10000 0 10200 0,02 AA AA AA AA
    Bsp. 54 Rest 1 0,5 100 0 10000 5000 15200 0,01 AA AA AA AA
    Vgl. Bsp. 27 Rest 1 0,5 0 100 100 100 300 0,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 28 Rest 1 0,5 25 25 25 25 125 1,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 29 Rest 1 0,5 300 500 50 50 1200 11,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 30 Rest 1 0,5 350 1150 25 25 1900 37,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 31 Rest 1 0,5 800 800 100 100 2600 12,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 32 Rest 1 0,5 250 4800 1 0 5301 5300.00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 33 Rest 1 0,5 800 3500 100 100 5300 25,50 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 34 Rest 1 0,5 100 10000 1 0 10201 10200,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 35 Rest 1 0,5 100 100 25000 25000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 36 Rest 1 0,5 100 100 50000 0 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 37 Rest 1 0,5 100 100 0 50000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 38 Rest 1 0,5 300 3000 0 0 3600 - AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 39 Rest 1 0,5 100 0 100 25000 25300 0,01 AA CC AA CC
    Unterstrichenes liegt außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung
    (Tabelle 4)
    Legierungszusammensetzung (As, Sb, Bi, Pb: Massen-ppm, Ag, Cu: Masse-%) Ausdruck (1) Ausdruck (2) Bewertungsgegenstand
    Sn Ag Cu As Sb Bi Pb Änderung im Laufder Zeit ΔT Benetzbarkeit Bewertung
    Bsp. 55 Rest 2 0,5 100 25 25 25 275 4,50 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 56 Rest 2 0,5 100 50 25 0 275 10,00 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 57 Rest 2 0,5 100 0 75 0 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 58 Rest 2 0,5 100 0 0 75 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 59 Rest 2 0,5 100 50 50 50 350 2,50 AA AA AA AA
    Bsp. 60 Rest 2 0,5 50 100 100 50 350 1,33 AA AA AA AA
    Bsp. 61 Rest 2 0,5 300 0 300 300 1200 1,00 AA AA AA AA
    Bsp. 62 Rest 2 0,5 200 300 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 63 Rest 2 0,5 100 500 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 64 Rest 2 0,5 200 50 600 850 1900 0,31 AA AA AA AA
    Bsp. 65 Rest 2 0,5 200 500 500 500 1900 0,90 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 66 Rest 2 0,5 200 500 1000 0 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 67 Rest 2 0,5 200 500 0 1000 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 68 Rest 2 0,5 25 500 350 1000 1900 0,41 AA AA AA AA
    Bsp. 69 Rest 2 0,5 100 3000 300 300 3800 5,33 AA AA AA AA
    Bsp. 70 Rest 2 0,5 100 0 0 5100 5300 0,04 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 71 Rest 2 0,5 100 0 10000 0 10200 0,02 AA AA AA AA
    Bsp. 72 Rest 2 0,5 100 0 10000 5000 15200 0,01 AA AA AA AA
    Vgl. Bsp. 40 Rest, 2 0,5 0 100 100 100 300 0,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 41 Rest 2 0,5 25 25 25 25 125 1,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 42 Rest 2 0,5 300 500 50 50 1200 11,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 43 Rest 2 0,5 350 1150 25 25 1900 37,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 44 Rest 2 0,5 800 800 100 100 2600 12,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 45 Rest 2 0,5 250 4800 1 0 5301 5300.00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 46 Rest 2 0,5 800 3500 100 100 5300 25,50 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 47 Rest 2 0,5 100 10000 1 0 10201 10200,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 48 Rest 2 0,5 100 100 25000 25000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 49 Rest 2 0,5 100 100 50000 0 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 50 Rest 2 0,5 100 100 0 50000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 51 Rest 2 0,5 300 3000 0 0 3600 - AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 52 Rest 2 0,5 100 0 100 25000 25300 0,01 AA CC AA CC
    Unterstrichenes liegt außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung
    (Tabelle 5)
    Legierungszusammensetzung (As, Sb, Bi, Pb: Massen-ppm, Ag, Cu: Masse-%) Ausdruck (1) Ausdruck (2) Bewertungsgegenstand
    Sn Ag Cu As Sb Bi Pb Änderung im Laufder Zeit ΔT Benetzbarkeit Bewertung
    Bsp. 73 Rest 3 0,5 100 25 25 25 275 4,50 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 74 Rest 3 0,5 100 50 25 0 275 10,00 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 75 Rest 3 0,5 100 0 75 0 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 76 Rest 3 0,5 100 0 0 75 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 77 Rest 3 0,5 100 50 50 50 350 2,50 AA AA AA AA
    Bsp. 78 Rest 3 0,5 50 100 100 50 350 1,33 AA AA AA AA
    Bsp. 79 Rest 3 0,5 300 0 300 300 1200 1,00 AA AA AA AA
    Bsp. 80 Rest 3 0,5 200 300 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 81 Rest 3 0,5 100 500 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 82 Rest 3 0,5 200 50 600 850 1900 0,31 AA AA AA AA
    Bsp. 83 Rest 3 0,5 200 500 500 500 1900 0,90 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 84 Rest 3 0,5 200 500 1000 0 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 85 Rest 3 0,5 200 500 0 1000 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 86 Rest 3 0,5 25 500 350 1000 1900 0,41 AA AA AA AA
    Bsp. 87 Rest 3 0,5 100 3000 300 300 3800 5,33 AA AA AA AA
    Bsp. 88 Rest 3 0,5 100 0 0 5100 5300 0,04 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 89 Rest 3 0,5 100 0 10000 0 10200 0,02 AA AA AA AA
    Bsp. 90 Rest 3 0,5 100 0 10000 5000 15200 0,01 AA AA AA AA
    Vgl. Bsp. 53 Rest 3 0,5 0 100 100 100 300 0,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 54 Rest 3 0,5 25 25 25 25 125 1,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 55 Rest 3 0,5 300 500 50 50 1200 11,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 56 Rest 3 0,5 350 1150 25 25 1900 37,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 57 Rest 3 0,5 800 800 100 100 2600 12,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 58 Rest 3 0,5 250 4800 1 0 5301 5300.00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 59 Rest 3 0,5 800 3500 100 100 5300 25,50 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 60 Rest 3 0,5 100 10000 1 0 10201 10200,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 61 Rest 3 0,5 100 100 25000 25000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 62 Rest 3 0,5 100 100 50000 0 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 63 Rest 3 0,5 100 100 0 50000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 64 Rest 3 0,5 300 3000 0 0 3600 - AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 65 Rest, 3 0,5 100 0 100 25000 25300 0,01 AA CC AA CC
    Unterstrichenes liegt außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung
    (Tabelle 6)
    Legierungszusammensetzung (As, Sb, Bi, Pb: Massen-ppm, Ag, Cu: Masse-%) Ausdruck (1) Ausdruck (2) Bewertungsgegenstand
    Sn Ag Cu As Sb Bi Pb Änderung im Laufder Zeit ΔT Benetzbarkeit Bewertung
    Bsp. 91 Rest 3,5 0,5 100 25 25 25 275 4,50 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 92 Rest 3,5 0,5 100 50 25 0 275 10,00 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 93 Rest 3,5 0,5 100 0 75 0 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 94 Rest 3,5 0,5 100 0 0 75 275 2,67 AA AA AA AA
    Bsp. 95 Rest 3,5 0,5 100 50 50 50 350 2,50 AA AA AA AA
    Bsp. 96 Rest 3,5 0,5 50 100 100 50 350 1,33 AA AA AA AA
    Bsp. 97 Rest 3,5 0,5 300 0 300 300 1200 1,00 AA AA AA AA
    Bsp. 98 Rest 3,5 0,5 200 300 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 99 Rest 3,5 0,5 100 500 250 250 1200 1,40 AA AA AA AA
    Bsp. 100 Rest 3,5 0,5 200 50 600 850 1900 0,31 AA AA AA AA
    Bsp. 101 Rest 3,5 0,5 200 500 500 500 1900 0,90 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 102 Rest 3,5 0,5 200 500 1000 0 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 103 Rest 3,5 0,5 200 500 0 1000 1900 0,90 AA AA AA AA
    Bsp. 104 Rest 3,5 0,5 25 500 350 1000 1900 0,41 AA AA AA AA
    Bsp. 105 Rest 3,5 0,5 100 3000 300 300 3800 5,33 AA AA AA AA
    Bsp. 106 Rest 3,5 0,5 100 0 0 5100 5300 0,04 AA AA AA AA
    Ref. Bsp. 107 Rest 3,5 0,5 100 0 10000 0 10200 0,02 AA AA AA AA
    Bsp. 108 Rest 3,5 0,5 100 0 10000 5000 15200 0,01 AA AA AA AA
    Vgl. Bsp. 66 Rest, 3,5 0,5 0 100 100 100 300 0,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 67 Rest 3,5 0,5 25 25 25 25 125 1,50 CC AA AA CC
    Vgl. Bsp. 68 Rest 3,5 0,5 300 500 50 50 1200 11,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 69 Rest 3,5 0,5 350 1150 25 25 1900 37,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 70 Rest 3,5 0,5 800 800 100 100 2600 12,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 71 Rest 3,5 0,5 250 4800 1 0 5301 5300.00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 72 Rest 3,5 0,5 800 3500 100 100 5300 25,50 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 73 Rest 3,5 0,5 100 10000 1 0 10201 10200,00 AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 74 Rest 3,5 0,5 100 100 25000 25000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 75 Rest 3,5 0,5 100 100 50000 0 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 76 Rest 3,5 0,5 100 100 0 50000 50300 0,01 AA CC AA CC
    Vgl. Bsp. 77 Rest 3,5 0,5 300 3000 0 0 3600 - AA AA CC CC
    Vgl. Bsp. 78 Rest 3,5 0,5 100 0 100 25000 25300 0,01 AA CC AA CC
    Unterstrichenes liegt außerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung
  • Wie Tabelle 1 bis Tabelle 6 gezeigt, erfüllen die Beispiele in jeder Legierungszusammensetzung alle Anforderungen der vorliegenden Erfindung. Dementsprechend wurde gezeigt, dass die Beispiele die Verdickungsunterdrückungswirkung, die Verringerung von ΔT und die ausgezeichnete Benetzbarkeit aufwiesen.
  • Im Gegensatz dazu enthielten die Vergleichsbeispiele 1, 14, 27, 40, 53 und 66 kein As. Aus diesem Grund wurde die Verdickungsunterdrückungswirkung nicht ausgeübt.
  • dass alle Legierungszusammensetzungen in den Beispielen die Anforderungen der vorliegenden Erfindung erfüllen und daher eine Verdickungsunterdrückungswirkung, eine Verengung von ΔT und eine ausgezeichnete Vernetzbarkeit.
  • Im Gegensatz dazu enthielten die Vergleichsbeispiele 1, 10, 19, 28, 37 und 46 kein As und wiesen daher keine Verdickungsunterdrückungswirkung auf.
  • Bei den Vergleichsbeispielen 2, 15, 28, 41, 54 und 67 war der Ausdruck (1) kleiner als die untere Grenze. Aus diesem Grund wurde die Verdickungsunterdrückungswirkung nicht ausgeübt.
  • Bei den Vergleichsbeispielen 3, 16, 29, 42, 55 und 68 überschritt der Ausdruck (2) die obere Grenze. Aus diesem Grund war die Benetzbarkeit minderwertig.
  • Bei den Vergleichsbeispielen 4, 5, 17, 18, 30, 31, 43, 44, 56, 57, 69 und 70 überschritten der As-Gehalt und der Ausdruck (2) die oberen Grenzen. Aus diesem Grund zeigte sich das Ergebnis einer minderwertigen Benetzbarkeit.
  • Bei den Vergleichsbeispielen 6 bis 8, 19 bis 21, 32 bis 34, 45 bis 47, 58 bis 60 und 71 bis 73 überschritt der Sb-Gehalt die obere Grenze. Aus diesem Grund war die Benetzbarkeit minderwertig.
  • Bei den Vergleichsbeispielen 9, 10, 22, 23, 35, 36, 48, 49, 61, 62, 74 und 75 überschritt der Bi-Gehalt die obere Grenze. Aus diesem Grund zeigte sich das Ergebnis von ΔT von mehr als 10°C.
  • Bei den Vergleichsbeispielen 11, 13, 24, 26, 37, 39, 50, 52, 63, 65, 76 und 78 überschritt der Pb-Gehalt die obere Grenze. Aus diesem Grund zeigte sich das Ergebnis von ΔT von mehr als 10°C.
  • Die Vergleichsbeispiele 12, 25, 38, 51, 64 und 77 enthielten kein Bi und Pb, so dass der Ausdruck (2) nicht erfüllt wurde. Aus diesem Grund war die Benetzbarkeit minderwertig.
  • Ferner konnte die Verbesserung der Verdickungsunterdrückungswirkung beobachtet werden, wenn jedes Beispiel ein Zirkoniumoxidpulver mit einer Partikelgröße von 1 µm in einer Menge von 0,1 % enthielt.
  • 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 Patentliteratur
    • JP 2015098052 A [0007]

Claims (10)

  1. Lötlegierung, umfassend eine Legierungszusammensetzung, enthaltend mindestens eines aus: As: 25 bis 300 Massen-ppm, Pb: mehr als 0 Massen-ppm und 5100 Massen-ppm oder weniger und Sb: mehr als 0 Massen-ppm und 3000 Massen-ppm oder weniger und ferner Bi: mehr als 0 Massen-ppm und 10000 Massen-ppm oder weniger, sowie einen Rest enthaltend Sn, wobei der nachfolgende Ausdruck (1) und Ausdruck (2) erfüllt sind: 275 ≤ 2 As + Sn + Bi + Pb
    Figure DE112019003654T5_0013
     0,01 ≤ ( 2 As + Sb ) / ( Bi + Pb ) ≤ 10,00
    Figure DE112019003654T5_0014
    wobei As, Sb, Bi und Pb in dem Ausdruck (1) und Ausdruck (2) jeweils einen Gehalt (Massen-ppm) in der Legierungszusammensetzung darstellen.
  2. Lötlegierung nach Anspruch 1, wobei die Legierungszusammensetzung des Weiteren den nachfolgenden Ausdruck (1a) erfüllt: 275 ≤ 2 As + Sb + Bi + Pb ≤ 25200
    Figure DE112019003654T5_0015
    wobei As, Sb, Bi und Pb in dem Ausdruck (1a) jeweils einen Gehalt (Massen-ppm) in der Legierungszusammensetzung darstellen.
  3. Lötlegierung nach Anspruch 1, wobei die Legierungszusammensetzung des Weiteren den nachfolgenden Ausdruck (1a) erfüllt, 275 ≤ 2 As + Sb + Bi + Pb ≤ 5300
    Figure DE112019003654T5_0016
    wobei As, Bi und Pb in dem Ausdruck (1b) jeweils einen Gehalt (Massen-ppm) in der Legierungszusammensetzung darstellen.
  4. Lötlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Legierungszusammensetzung des Weiteren den nachfolgenden Ausdruck (2a) erfüllt, 0,31 ≤ ( 2 As + Sb ) / ( Bi + Pb ) ≤ 10,00
    Figure DE112019003654T5_0017
    wobei As, Sb, Bi und Pb in dem Ausdruck (2a) jeweils einen Gehalt (Massen-ppm) in der Legierungszusammensetzung darstellen.
  5. Legierungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Legierungszusammensetzung des Weiteren wenigstens eines umfasst, aus Ag: 0 bis 4 Masse-% und Cu: 0 bis 0,9 Masse-%.
  6. Lötpulver umfassen die Lötlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  7. Lötpaste umfassend das Lötpulver nach Anspruch 6.
  8. Lötpaste nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend ein Zirkoniumoxidpulver.
  9. Lötpaste nach Anspruch 8, umfassend das Zirkoniumoxidpulvers in einer Menge von 0,05 bis 20,0 Masse-% bezogen auf eine Gesamtmasse der Lötpaste.
  10. Lötverbindung umfassend die Lötlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
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