JP2001121284A - Lead-free solder for joining electronic parts, joining method using the same and electronic module - Google Patents
Lead-free solder for joining electronic parts, joining method using the same and electronic moduleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品接合等に
用いられるはんだに関するもので、詳細には環境上問題
のある鉛を含まず、接合信頼性の高い電子部品接合用は
んだとそれを用いた接合方法および電子モジュールに関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solder used for joining electronic parts and the like, and more particularly, to a solder for joining electronic parts which does not contain lead, which is environmentally problematic, and which has a high joining reliability. The present invention relates to a bonding method and an electronic module that have been used.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電子部品接合にはＳｎ−Ｐｂを基
本としたはんだ（Ｓｎ−３７Ｐｂなど）が用いられてき
た。しかしながら、その中に含まれる鉛は有害性物質で
あり、近年、廃棄された電子機器のはんだ中の鉛が酸性
雨等により土中に溶出したり、破砕時に粉塵が発生する
ことにより鉛が体内に入り込む危険性が高まっている。
また鉛に含有する不純物等からα線が放射されて、コン
ピュータが誤作動を起こすことも問題となりつつある。
このような環境負荷の低減やコンピュータの誤作動防止
の点から鉛を含まないはんだ、すなわち鉛フリーはんだ
の開発が行なわれている。2. Description of the Related Art Conventionally, solder based on Sn-Pb (such as Sn-37Pb) has been used for joining electronic components. However, lead contained therein is a harmful substance, and in recent years, lead in solder of discarded electronic devices has eluted into the soil due to acid rain, etc. The danger of getting into it is increasing.
It is also becoming a problem that α rays are radiated from impurities contained in lead and cause malfunction of the computer.
From the viewpoint of reducing the environmental load and preventing malfunction of the computer, a solder containing no lead, that is, a lead-free solder has been developed.
【０００３】現在開発されている鉛フリーはんだの中で
もＳｎ−３．５Ａｇは、はんだとしての機械的特性やク
リープ特性等に優れることからＳｎ−３７Ｐｂの有力な
代替合金として考えられている。[0003] Among lead-free solders currently being developed, Sn-3.5Ag is considered to be an effective alternative to Sn-37Pb because of its excellent mechanical properties and creep properties as solder.
【０００４】しかしながら、Ｓｎ−３．５Ａｇを電子部
品接合に用いた場合、Ｓｎ−３７Ｐｂと比較してＳｎの
含有量が多いことから、接合界面に生成する金属間化合
物層の成長が著しく速くなることが知られている。また
接合部の金属組織において、Ｓｎ−３７Ｐｂがほぼ同等
の大きさで物性の異なるＰｂ富裕相（α相）とＳｎ富裕
相（β相）の二相であるのに対して、Ｓｎ−３．５Ａｇ
はＳｎマトリックス中に針状のＡｇ3Ｓｎ化合物相がＳ
ｎの粒界に微細に分散した単相に近い組織を有してい
る。[0004] However, when Sn-3.5Ag is used for bonding electronic components, the growth of the intermetallic compound layer formed at the bonding interface becomes remarkably faster because the Sn content is higher than that of Sn-37Pb. It is known. In the metal structure of the joint, Sn-37Pb has two phases of a Pb-rich phase (α phase) and a Sn-rich phase (β phase) having substantially the same size and different physical properties. 5Ag
Indicates that the needle-like Ag 3 Sn compound phase is in the Sn matrix.
It has a structure close to a single phase finely dispersed in the n grain boundaries.
【０００５】前記の理由により、素子の動作・停止と被
接合部品間の熱膨張係数差に起因する繰返し応力により
はんだ接合部に亀裂が発生・進展した場合、Ｓｎ−３７
Ｐｂでは比較的安全なはんだ層内に亀裂が発生・進展す
るのに対して、Ｓｎ−３．５Ａｇでは素子近くの脆い金
属間化合物内およびその近傍に亀裂が発生・進展する傾
向を示す。これによって亀裂進展による接合面積の減少
が速く、熱的・電気的接合信頼性がＳｎ−３７Ｐｂと比
較して低下することが問題となっている。さらに亀裂の
進展方向によっては素子自体を破壊し、さらに接合信頼
性を低下させることも懸念され、このことも問題となっ
ている。[0005] For the above-mentioned reason, when cracks are generated and propagated in the solder joint due to repetitive stress caused by the operation / stop of the element and the difference in thermal expansion coefficient between the parts to be joined, Sn-37
In Pb, cracks are generated and propagated in a relatively safe solder layer, while in Sn-3.5Ag, cracks are generated and propagated in and near a brittle intermetallic compound near the element. As a result, there is a problem that the bonding area is rapidly reduced due to crack propagation, and the thermal / electrical bonding reliability is reduced as compared with Sn-37Pb. Further, depending on the direction of the crack propagation, there is a concern that the element itself may be destroyed and the bonding reliability may be reduced, which is also a problem.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を解決するために提案されたものであって、環境上問題
となる鉛を含まず、接合信頼性の高い電子部品接合用は
んだとそれを用いた接合方法および電子モジュールを提
供することを目的とするものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and it is intended to provide a solder for joining electronic parts which does not contain lead which is an environmental problem and which has high joining reliability. It is an object of the present invention to provide a bonding method and an electronic module using the same.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
わる電子部品接合用鉛フリーはんだは、Ａｇが１〜５重
量％、Ｐｄが０．０５〜１重量％、残部がＳｎからなる
電子部品接合用鉛フリーはんだである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a lead-free solder for bonding electronic parts, wherein the Ag is 1 to 5% by weight, the Pd is 0.05 to 1% by weight, and the balance is Sn. Lead-free solder for joining parts.
【０００８】本発明の請求項２にかかわる電子部品接合
用鉛フリーはんだは、Ａｇが１〜５重量％、Ｐｄが０．
０５〜１重量％、Ｎｉが０．０５〜１重量％、残部がＳ
ｎからなる電子部品接合用鉛フリーはんだである。The lead-free solder for joining electronic parts according to the second aspect of the present invention has an Ag content of 1 to 5% by weight and a Pd content of 0.1% by weight.
0.5 to 1% by weight, Ni is 0.05 to 1% by weight, and the balance is S
n-lead-free solder for joining electronic components.
【０００９】本発明の請求項３にかかわる接合方法は、
二つの被接合部品の少なくともいずれか一つの接合面に
Ｎｉを含有する層が形成されており、それらを請求項
１、２のいずれかに記載の電子部品接合用鉛フリーはん
だを用いて接合する方法である。According to a third aspect of the present invention, there is provided a joining method comprising:
A layer containing Ni is formed on at least one of the joining surfaces of the two parts to be joined, and these are joined using the lead-free solder for joining electronic parts according to claim 1. Is the way.
【００１０】本発明の請求項４にかかわる電子モジュー
ルは、請求項３に記載の接合方法を用いて製造した電子
モジュールである。An electronic module according to a fourth aspect of the present invention is an electronic module manufactured by using the bonding method according to the third aspect.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明者らは、Ｓｎ−Ａｇはんだ
と比較して熱的・電気的接合信頼性が高い等を条件とし
た電子部品接合用鉛フリーはんだの開発を目的として、
Ｓｎ−Ａｇ−ＰｄはんだおよびＳｎ−Ａｇ−Ｐｄ−Ｎｉ
はんだについて検討した。その結果、以下の知見を得
た。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present inventors aimed at developing a lead-free solder for bonding electronic components under the condition that the thermal and electrical bonding reliability is higher than that of Sn-Ag solder.
Sn-Ag-Pd solder and Sn-Ag-Pd-Ni
The solder was studied. As a result, the following findings were obtained.
【００１２】１．Ａｇが１〜５重量％、Ｐｄが０．０５
〜１重量％、残部がＳｎからなるＳｎ−Ａｇ−Ｐｄはん
だ（発明はんだ１と称する）で電子部品を接合すること
によって、はんだ層内に微細なＡｇ3Ｓｎ金属間化合物
の他に粗大な（Ｐｄ、Ｓｎ）金属間化合物を分散させ
て、接合界面に集中していた応力をはんだ層内の（Ｐ
ｄ、Ｓｎ）金属間化合物近傍にも分散させることによ
り、接合界面に集中する応力を低下させ、接合界面亀裂
の発生・進展を抑制することができる。1. Ag is 1 to 5% by weight, Pd is 0.05
By joining the electronic component with a Sn-Ag-Pd solder (hereinafter referred to as Inventive solder 1) having a balance of about 1% by weight of Sn, the solder layer contains coarse Ag (Sn) in addition to the fine Ag 3 Sn intermetallic compound. By dispersing the intermetallic compound (Pd, Sn), the stress concentrated at the joint interface is reduced by (Pd, Sn) in the solder layer.
d, Sn) By dispersing also in the vicinity of the intermetallic compound, the stress concentrated at the bonding interface can be reduced, and the generation and propagation of the bonding interface crack can be suppressed.
【００１３】Ａｇを含有する理由は、Ａｇ3Ｓｎ金属間
化合物を微細に分散させ、一般的に接合信頼性と密接に
関係する機械的特性（特に引張強度）を向上させるため
である。含有量を１〜５重量％とした理由は、１重量％
未満では機械的特性はほとんど向上せず、５重量％を越
えると、コスト的に不利になるからである。The reason for containing Ag is to disperse the Ag 3 Sn intermetallic compound finely and to improve mechanical properties (particularly, tensile strength) which are generally closely related to bonding reliability. The reason for setting the content to 1 to 5% by weight is 1% by weight.
If it is less than 5%, the mechanical properties are hardly improved, and if it exceeds 5% by weight, it is disadvantageous in terms of cost.
【００１４】Ｐｄを含有する理由は、はんだ層内に（Ｐ
ｄ、Ｓｎ）金属間化合物を分散させるためである。含有
量を０．０５〜１重量％とした理由は、０．０５重量％
未満では（Ｐｄ、Ｓｎ）金属間化合物が分散せず、１重
量％を越えるとコスト的に不利になるとともに、はんだ
濡れ性が悪くなり、はんだと被接合部品との密着強度が
低下することにより、亀裂が接合界面で発生しやすくな
るからである。The reason for containing Pd is that (P
d, Sn) for dispersing the intermetallic compound. The reason for setting the content to 0.05 to 1% by weight is that the content is 0.05% by weight.
If it is less than 1%, the (Pd, Sn) intermetallic compound will not disperse. If it exceeds 1% by weight, the cost will be disadvantageous, the solder wettability will deteriorate, and the adhesion strength between the solder and the parts to be joined will decrease. This is because cracks tend to occur at the joint interface.
【００１５】２．Ａｇが１〜５重量％、Ｐｄが０．０５
〜１重量％、Ｎｉが０．０５〜１重量％、残部がＳｎか
らなるＳｎ−Ａｇ−Ｐｄ−Ｎｉはんだ（発明はんだ２と
称する）で電子部品を接合することによって、はんだ層
内に微細なＡｇ3Ｓｎ金属間化合物の他に（Ｐｄ、Ｎ
ｉ、Ｓｎ）金属間化合物とＮｉ3Ｓｎ4金属間化合物の２
種類の金属間化合物を分散させることにより、金属間化
合物近傍に集中する応力をより一層低下させることがで
き、接合界面亀裂の発生・進展を抑制することができ
る。2. Ag is 1 to 5% by weight, Pd is 0.05
By joining the electronic components with Sn-Ag-Pd-Ni solder (referred to as "invention solder 2") consisting of ~ 1% by weight, Ni of 0.05 ~ 1% by weight, and the balance of Sn, fine particles are formed in the solder layer. In addition to the Ag 3 Sn intermetallic compound, (Pd, N
i, Sn) intermetallic compound and Ni 3 Sn 4 intermetallic compound
By dispersing the kinds of intermetallic compounds, the stress concentrated near the intermetallic compounds can be further reduced, and the occurrence and propagation of cracks at the joint interface can be suppressed.
【００１６】Ｎｉを含有する理由は、はんだ層内に（Ｐ
ｄ、Ｎｉ、Ｓｎ）およびＮｉ3Ｓｎ4金属間化合物を分散
させるためである。Ｎｉの含有量を０．０５〜１重量％
とした理由は、０．０５重量％未満では（Ｐｄ、Ｎｉ、
Ｓｎ）およびＮｉ3Ｓｎ4金属間化合物が分散せず、１重
量％を越えるとはんだ濡れ性が低下し、はんだと被接合
部品との密着強度が低下することにより、亀裂が接合界
面で発生しやすくなるからである。The reason for containing Ni is that (P
d, Ni, Sn) and Ni 3 Sn 4 to disperse the intermetallic compound. Ni content of 0.05 to 1% by weight
Is less than 0.05% by weight (Pd, Ni,
Sn) and Ni 3 Sn 4 intermetallic compound do not disperse. If it exceeds 1% by weight, the solder wettability is reduced, and the adhesion strength between the solder and the part to be bonded is reduced, so that cracks are generated at the bonding interface. It is easier.
【００１７】３．発明はんだ１、２は、二つの被接合部
品の少なくともいずれか一つの接合面にＮｉを含有する
層が形成されている被接合部品を用いることによって、
発明合金１のＮｉを含有しないはんだにおいては、はん
だ中のＰｄ、Ｓｎおよび被接合部品から溶解したＮｉか
らなる（Ｐｄ、Ｎｉ、Ｓｎ）およびＮｉ3Ｓｎ4金属間化
合物を分散させることができ、接合界面亀裂の発生・進
展を抑制することができる。3. Inventive solders 1 and 2 use a part to be joined in which a layer containing Ni is formed on a joining surface of at least one of two parts to be joined.
In the solder containing no Ni of Invention Alloy 1, (Pd, Ni, Sn) and Ni 3 Sn 4 intermetallic compound consisting of Pd and Sn in the solder and Ni dissolved from the parts to be joined can be dispersed, It is possible to suppress the generation and propagation of cracks at the joint interface.
【００１８】また、発明はんだ２のＮｉ含有はんだにお
いては、はんだ中のＰｄ、Ｎｉ、Ｓｎおよび被接合部品
から溶解したＮｉからなる（Ｐｄ、Ｎｉ、Ｓｎ）および
Ｎｉ 3Ｓｎ4金属間化合物を分散させることができ、接合
界面亀裂の発生・進展を抑制することができる。In addition, the Ni-containing solder of the invention solder 2
Pd, Ni, Sn in solder and parts to be joined
Consisting of (Pd, Ni, Sn) dissolved from
Ni ThreeSnFourIntermetallic compounds can be dispersed and joined
The generation and propagation of interface cracks can be suppressed.
【００１９】４．前記の接合方法を用いて電子モジュー
ルを製造することによって、接合信頼性の高い電子モジ
ュールを提供することができる。4. By manufacturing an electronic module using the above-described bonding method, an electronic module with high bonding reliability can be provided.
【００２０】５．発明はんだ１、２は、そのまま溶融し
て例えばディップ方式のはんだ浴としてもよいし、ある
いはロジン系樹脂や溶剤、活性剤等と混合してクリーム
はんだを調整し、リフロー方式によりはんだ付けするよ
うにしてもよい。この場合、使用されるロジン系樹脂、
溶剤、活性剤としては、通常のクリームはんだに使用可
能なものであればいずれも使用できる。[5] Inventive solders 1 and 2 may be melted as they are to form a solder bath of, for example, a dip method, or mixed with a rosin-based resin, a solvent, an activator, etc. to prepare a cream solder and soldered by a reflow method. You may. In this case, the rosin resin used,
Any solvent and activator can be used as long as it can be used for ordinary cream solder.
【００２１】以上のように定められた組成のＳｎ−Ａｇ
−ＰｄおよびＳｎ−Ａｇ−Ｐｄ−Ｎｉはんだのうち、い
くつかの組成の合金について具体的に説明する。Sn-Ag having a composition determined as described above
Among the -Pd and Sn-Ag-Pd-Ni solders, alloys having some compositions will be specifically described.
【００２２】実施例１ 図１はφ１２×１２０ｍｍに鋳造したＳｎ−Ｘｗｔ％Ａ
ｇ（Ｘ＝０、１、２、３、３．５、４、５、６）はんだ
を平行部φ８×２５ｍｍに加工した試験片を室温で２０
日間時効した後、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験
を行うことにより測定したＡｇ含有量と引張強度との関
係を示した結果である。図からＳｎに少なくともＡｇを
１重量％含有すれば、Ｓｎとは十分に差別化できる引張
強度が得られ、３．５重量％以上のＡｇを含有すると引
張強度は徐々に低下するが、その勾配は小さくＡｇを６
重量％含有しても充分な引張強度を有する。しかしなが
ら、Ａｇを入れすぎるとコスト的に非常に不利になるの
で上限は５重量％程度が望ましい。Example 1 FIG. 1 shows Sn—X wt% A cast to φ12 × 120 mm.
g (X = 0, 1, 2, 3, 3.5, 4, 5, 6) A test piece obtained by processing a solder into a parallel portion φ8 × 25 mm at room temperature for 20 minutes
It is the result which showed the relationship between Ag content and tensile strength measured by performing a tensile test at a tensile speed of 10 mm / min after aging for a day. As shown in the figure, when Sn contains at least 1% by weight of Ag, a tensile strength that can be sufficiently differentiated from Sn is obtained, and when 3.5% by weight or more of Ag is contained, the tensile strength gradually decreases, but its gradient is reduced. Is small Ag
Even if it is contained by weight%, it has sufficient tensile strength. However, adding too much Ag is very disadvantageous in terms of cost, so the upper limit is preferably about 5% by weight.
【００２３】実施例２ 表１は、本発明はんだ１と、比較材の配合組成、はんだ
濡れ性および亀裂発生位置について調査した結果を示し
たものである。Example 2 Table 1 shows the results of investigation on the composition of the solder 1 of the present invention and the comparative material, the solder wettability, and the location of crack occurrence.
【００２４】はんだ濡れ性は、Ｃｕブロック上に置いた
７ｍｍ2×ｔ０．２ｍｍのはんだ合金を１３５℃×３０
ｓｅｃ→２４０℃×３０ｓｅｃで加熱した後のはんだの
濡れ拡がり面積で評価し、濡れ拡がり面積が初期はんだ
面積よりも大きかったものをＡ、初期はんだ面積と同等
だったものをＢ、初期はんだ面積より小さかったものを
Ｃとした。The solder wettability was measured at 135 ° C. × 30 with a 7 mm 2 × t 0.2 mm solder alloy placed on a Cu block.
Evaluated by the wet spread area of the solder after heating at 240 ° C. × 30 sec. The smaller one was designated C.
【００２５】はんだ層内亀裂発生数は、６．４ｍｍ2×
ｔ０．２５ｍｍのＳｉチップと１０ｍｍ2×ｔ０．５ｍ
ｍの銅ブロックをはんだ接合したサンプルを５０個ずつ
作製し、熱サイクル試験後（０℃×３０ｍｉｎ〜１００
℃×３０ｍｉｎ／ｃｙｃｌｅ、１０００サイクル）、顕
微鏡ではんだ接合断面を観察し、亀裂の発生位置を調べ
た。The number of cracks generated in the solder layer was 6.4 mm 2 ×
Si chip of t0.25mm and 10mm 2 × t0.5m
m of copper blocks were solder-bonded to each of 50 samples, and after a heat cycle test (0 ° C. × 30 min to 100 min.)
(° C. × 30 min / cycle, 1000 cycles), the cross section of the solder joint was observed with a microscope, and the position where the crack was generated was examined.
【００２６】[0026]
【表１】 [Table 1]
【００２７】Ｐｄ含有量が０．０２重量％のはんだ（試
料番号１、６）では、はんだ層内に（Ｐｄ、Ｓｎ）金属
間化合物が分散していないため、亀裂はほとんど接合界
面で発生している。In the case of the solder having a Pd content of 0.02% by weight (sample Nos. 1 and 6), cracks almost occur at the joint interface because the (Pd, Sn) intermetallic compound is not dispersed in the solder layer. ing.
【００２８】またＰｄ含有量が１．２重量％の合金（試
料番号５、１０）では、（Ｐｄ、Ｓｎ）金属間化合物が
分散しているが、はんだ濡れ性が悪いために、はんだ層
内での亀裂発生率は低くなっている。In alloys having a Pd content of 1.2% by weight (samples Nos. 5 and 10), the (Pd, Sn) intermetallic compound is dispersed, but the solder wettability is poor. The cracking rate at is low.
【００２９】本発明はんだ１（試料番号２、３、４、
７、８、９）では、はんだ濡れ性も良好で（Ｂ以上）、
はんだ層内に（Ｐｄ、Ｓｎ）金属間化合物が分散してい
るため、はんだ層内での亀裂発生率が高くなっている。Solder 1 of the present invention (sample numbers 2, 3, 4,
7, 8, 9), the solder wettability is also good (B or more),
Since the (Pd, Sn) intermetallic compound is dispersed in the solder layer, the crack generation rate in the solder layer is high.
【００３０】実施例３ 表２は、本発明はんだ２と、比較材のはんだ濡れ性およ
び亀裂発生位置を調査した結果を示したものである。Example 3 Table 2 shows the results of investigating the solder wettability and the crack generation position of the solder 2 of the present invention and the comparative material.
【００３１】[0031]
【表２】 [Table 2]
【００３２】Ｎｉ含有量が０．０２重量％のはんだ（試
料番号１１、１２、１３）では、分散した金属間化合物
は（Ｐｄ、Ｓｎ）のみで、Ｎｉの効果はほとんど現われ
ていない。In the case of the solder having a Ni content of 0.02% by weight (sample Nos. 11, 12, and 13), the dispersed intermetallic compound is only (Pd, Sn), and the effect of Ni hardly appears.
【００３３】Ｎｉ含有量が１．２重量％のはんだ（試料
番号２０、２１、２２）では、はんだ層内に（Ｐｄ、Ｎ
ｉ、Ｓｎ）およびＮｉ3Ｓｎ4金属間化合物が分散してい
るが、はんだ濡れ性が悪いため、はんだ層内での亀裂発
生率は低くなっている。In the case of a solder having a Ni content of 1.2% by weight (sample numbers 20, 21, 22), (Pd, N
Although i, Sn) and Ni 3 Sn 4 intermetallic compounds are dispersed, the crack occurrence rate in the solder layer is low due to poor solder wettability.
【００３４】本発明はんだ２（試料番号１４、１５、１
６、１７、１８、１９）では、はんだ濡れ性は良好で
（Ｂ以上）、はんだ層内に（Ｐｄ、Ｎｉ、Ｓｎ）および
Ｎｉ3Ｓｎ4金属間化合物の２種類の金属間化合物が分散
しているため、はんだ層内に占める金属間化合物の割合
が大きく、発明はんだ１と比較してはんだ層内での亀裂
発生率が一層高くなっている。The solder 2 of the present invention (sample numbers 14, 15, 1
6, 17, 18, 19), the solder wettability is good (B or more), and two kinds of intermetallic compounds of (Pd, Ni, Sn) and Ni 3 Sn 4 intermetallic compound are dispersed in the solder layer. Therefore, the ratio of the intermetallic compound in the solder layer is large, and the crack occurrence rate in the solder layer is higher than that of the solder 1 of the invention.
【００３５】実施例４ 表３は本発明はんだ１、２と比較材を用いてＳｉチップ
とＣｕブロックとを接合し、実施例１、２と同様の評価
を行なった結果である。なお、ＳｉチップにはＮｉメタ
ライズ無しおよびＮｉメタライズ有りのものを、Ｃｕブ
ロックにはＮｉめっき無しおよびＮｉめっき有りのもの
を使用した。また、表中の本発明接合方法とは、Ｓｉチ
ップとＣｕブロックの少なくともいずれかの接合面にＮ
ｉを含有する層が形成されており、本発明はんだ１ある
いは２を用いてそれらを接合する方法である。Example 4 Table 3 shows the results of the same evaluation as in Examples 1 and 2 in which a Si chip and a Cu block were joined using the solders 1 and 2 of the present invention and a comparative material. Note that the Si chips without Ni metallization and with Ni metallization were used, and the Cu blocks without Ni plating and with Ni plating were used. Also, the bonding method of the present invention in the table means that at least one of the bonding surfaces of the Si chip and the Cu block is
This is a method in which a layer containing i is formed and they are joined using the solder 1 or 2 of the present invention.
【００３６】[0036]
【表３】 [Table 3]
【００３７】比較材であるＳｎ−３．５Ａｇを用いた場
合（試料番号３１、３２、３３、３４）、Ｓｉチップの
ＮｉメタライズやＣｕブロックのＮｉめっきによらず、
全てのサンプルで亀裂は接合界面に発生している。When Sn-3.5Ag as a comparative material was used (sample numbers 31, 32, 33, and 34), regardless of Ni metallization of a Si chip or Ni plating of a Cu block,
In all samples, cracks occurred at the joint interface.
【００３８】本発明はんだ１を用いて接合した場合（試
料番号２３、２４、２５）、ＳｉチップまたはＣｕブロ
ックからＮｉが溶解し、（Ｐｄ、Ｎｉ、Ｓｎ）およびＮ
ｉ3Ｓｎ4金属間化合物が分散しているため、はんだ層内
での亀裂発生率は高くなっている。In the case of joining using the solder 1 of the present invention (Sample Nos. 23, 24 and 25), Ni is dissolved from the Si chip or Cu block, and (Pd, Ni, Sn) and
Since the i 3 Sn 4 intermetallic compound is dispersed, the crack generation rate in the solder layer is high.
【００３９】本発明はんだ２を用いて接合した試料（試
料番号２７、２８、２９）では、はんだ層内に（Ｐｄ、
Ｎｉ、Ｓｎ）およびＮｉ3Ｓｎ4金属間化合物が分散して
いるため、はんだ層内での亀裂発生率は高くなってい
る。また、被接合部品のＮｉの溶解量ははんだ中のＮｉ
量に比べて非常に微量なので、Ｎｉ過剰によるはんだ濡
れ性の低下は生じない。In the samples joined by using the solder 2 of the present invention (sample numbers 27, 28 and 29), (Pd,
Since the Ni, Sn) and Ni 3 Sn 4 intermetallic compounds are dispersed, the crack generation rate in the solder layer is high. In addition, the amount of Ni dissolved in the parts to be joined is Ni in the solder.
Since the amount is very small as compared with the amount, a decrease in solder wettability due to excessive Ni does not occur.
【００４０】また、ＳｉチップのＮｉメタライズおよび
ＣｕブロツクのＮｉメッキを行なわない比較接合法にあ
っても、本発明はんだを用いた場合（試料番号２６、３
０）、はんだ層内での亀裂発生率は高くなっている。Further, even in the comparative joining method in which the Ni metallization of the Si chip and the Ni plating of the Cu block are not performed, when the solder of the present invention is used (Sample Nos. 26 and 3).
0), the crack generation rate in the solder layer is high.
【００４１】[0041]
【発明の効果】本発明によれば、環境上問題のある鉛を
含まず、接合信頼性の高い電子部品用鉛フリーはんだ、
それを用いた接合方法および電子モジュールを提供する
ことができ、電子部品の熱的および電気的接合の信頼性
を長期にわたって保証できる。According to the present invention, there is provided a lead-free solder for electronic parts which does not contain lead which is environmentally problematic and has high joining reliability.
A bonding method and an electronic module using the same can be provided, and reliability of thermal and electrical bonding of electronic components can be guaranteed for a long time.
【図１】 Ａｇ含有量と引張強度の関係を示す図であ
る。FIG. 1 is a graph showing the relationship between Ag content and tensile strength.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅村 敏夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5E319 BB01 BB05 CC33 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Toshio Umemura 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 5E319 BB01 BB05 CC33
Claims (4)
１重量％、残部がＳｎからなることを特徴とする電子部
品接合用鉛フリーはんだ。(1) Ag is 1 to 5% by weight, Pd is 0.05 to
A lead-free solder for joining electronic components, comprising 1% by weight and the balance Sn.
１重量％、Ｎｉが０．０５〜１重量％、残部がＳｎから
なることを特徴とする電子部品接合用鉛フリーはんだ。2. Ag is from 1 to 5% by weight, Pd is from 0.05 to 5% by weight.
A lead-free solder for joining electronic components, comprising 1% by weight, 0.05 to 1% by weight of Ni, and the balance Sn.
一つの接合面にＮｉを含有する層が形成されており、そ
れらを請求項１、２のいずれかに記載の電子部品接合用
鉛フリーはんだを用いて接合することを特徴とする接合
方法。3. A lead-free solder for joining electronic parts according to claim 1, wherein a layer containing Ni is formed on at least one of the joining surfaces of the two parts to be joined. A joining method, wherein the joining is carried out by using.
したことを特徴とする電子モジュール。4. An electronic module manufactured by the bonding method according to claim 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29919299A JP2001121284A (en) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | Lead-free solder for joining electronic parts, joining method using the same and electronic module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29919299A JP2001121284A (en) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | Lead-free solder for joining electronic parts, joining method using the same and electronic module |
Publications (1)
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| JP (1) | JP2001121284A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103692105A (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-02 | 旭化成电子材料株式会社 | Device and method of solder cataplasm and semiconductor |
| JP2020007600A (en) * | 2018-07-05 | 2020-01-16 | 住友金属鉱山株式会社 | Solder joint electrode and tin alloy target for coated film formation of solder joint electrode |
-
1999
- 1999-10-21 JP JP29919299A patent/JP2001121284A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103692105A (en) * | 2012-09-27 | 2014-04-02 | 旭化成电子材料株式会社 | Device and method of solder cataplasm and semiconductor |
| JP2020007600A (en) * | 2018-07-05 | 2020-01-16 | 住友金属鉱山株式会社 | Solder joint electrode and tin alloy target for coated film formation of solder joint electrode |
| JP7155677B2 (en) | 2018-07-05 | 2022-10-19 | 住友金属鉱山株式会社 | Solder joint electrodes and tin alloy targets for film formation of solder joint electrodes |
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