JP2011005545A - Solder alloy, and soldered body using the same - Google Patents

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JP2011005545A JP2010043981A JP2010043981A JP2011005545A JP 2011005545 A JP2011005545 A JP 2011005545A JP 2010043981 A JP2010043981 A JP 2010043981A JP 2010043981 A JP2010043981 A JP 2010043981A JP 2011005545 A JP2011005545 A JP 2011005545A
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隆行 森脇
Nobuhiko Chiwata
伸彦 千綿
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new solder alloy capable of suppressing any secular change of the solder alloy while maintaining the characteristic of a Sn-Ag-Al solder alloy capable of soldering oxide such as glass and ceramic, and a hard-to-weld material such as Mo with poor wettability.SOLUTION: The solder alloy contains, by mass, 0.9-10.0% Ag, 0.01-0.50% Al, 0.04-3.00% Sb while the ratio Al/Sb is ≤0.25 (not including zero), and the balance Sn with inevitable impurities. The solder alloy may contain one or two kinds of ≤1.0% Y and ≤1.0% Ge.

Description

本発明は、ガラスやセラミックといった酸化物またはアルミニウム(Al)等の酸化表面を有する部材や濡れ性の悪いMo等を接合するのに適するはんだ合金およびこれを用いたはんだ接合体に属するものである。   The present invention belongs to a solder alloy suitable for joining a member having an oxide surface such as glass or ceramic or an oxide surface such as aluminum (Al), Mo having poor wettability, and the like and a solder joined body using the same. .

従来、ガラス等の酸化物の接合技術においては、380℃付近での接合およびシーリングに使用される手段として、鉛を使用したはんだ又は鉛ガラスフリットが主流であった。しかし、環境問題により鉛の使用ができなくなってきており、代替技術の確立が必要になってきている。そこで、本発明者等は、ガラス等の接合に用いる酸化物接合用はんだ合金として、Snを主成分としたものにAg、Alを添加したはんだ合金を提案した。(特許文献1)また、本発明者等は、特許文献1の酸化物接合用はんだ合金にYおよびGeを添加したはんだ合金を、はんだ溶融時のボイド抑制のために提案した。(特許文献2)   Conventionally, in the joining technique of oxides such as glass, solder using lead or lead glass frit has been mainly used as a means for joining and sealing at around 380 ° C. However, the use of lead has become impossible due to environmental problems, and it has become necessary to establish alternative technologies. Therefore, the present inventors have proposed a solder alloy in which Ag and Al are added to Sn as a main component, as a solder alloy for joining oxide such as glass. (Patent Document 1) The present inventors have proposed a solder alloy in which Y and Ge are added to the oxide bonding solder alloy of Patent Document 1 in order to suppress voids during solder melting. (Patent Document 2)

WO2007/7840号公報WO2007 / 7840 米国2008/0241552号公報US 2008/0241552

上述した特許文献1および2に開示されるSn−Ag−Al系はんだ合金は、Zn等の酸化物(ドロス)を形成する元素を含まないため、はんだ接合時のハンドリングが容易であるという効果がある。しかし、本発明者等の検討によれば、特許文献1等で提案したはんだ合金を水分の存在する大気中で長時間保持すると、はんだと被接合材との界面が白濁したように変色していくという新たな問題を確認した。また、詳細に検討していくと、はんだ合金自体が、経時変化により、組織中にボイド(空洞)が発生していくという現象も確認した。このようなはんだ合金の変性は、接合信頼性を劣化する恐れがある。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、ガラスやセラミックといった酸化物、あるいは濡れ性の悪いMo等といった難接合材料を接合可能なSn−Ag−Al系はんだ合金の特性を維持しつつ、はんだ合金の経時変化を抑制できる、新しいはんだ合金を提供することである。
Since the Sn-Ag-Al solder alloys disclosed in Patent Documents 1 and 2 described above do not contain an element that forms an oxide (dross) such as Zn, there is an effect that handling at the time of soldering is easy. is there. However, according to the study by the present inventors, when the solder alloy proposed in Patent Document 1 or the like is held for a long time in the atmosphere where moisture exists, the interface between the solder and the material to be joined becomes discolored so that it becomes cloudy. I confirmed the new problem of going. Further, when examined in detail, it was also confirmed that the solder alloy itself was subject to voids (cavities) in the structure due to changes over time. Such modification of the solder alloy may deteriorate the bonding reliability.
In view of the above problems, an object of the present invention is to maintain the characteristics of an Sn—Ag—Al solder alloy capable of joining difficult-to-join materials such as oxides such as glass and ceramic, or Mo having poor wettability, and the like. It is to provide a new solder alloy that can suppress the change with time.

本発明者等は、接合体を形成するはんだの経時変化の問題を検討し、Sn−Ag−Al系はんだ合金にSbを適量添加した合金を採用することで、はんだの経時変化を大きく改善できることを見出し、本発明に到達した。   The present inventors have studied the problem of aging of the solder that forms the joined body, and by adopting an alloy in which an appropriate amount of Sb is added to the Sn—Ag—Al solder alloy, the aging of the solder can be greatly improved. And reached the present invention.

すなわち本発明は、質量%で、Ag:0.9〜10.0%、Al:0.01〜0.50%、Sb:0.04〜3.00%を含み、前記Al/Sbの比が0.25以下の関係(0を含まない)を満たし、残部Snおよび不可避的不純物からなるはんだ合金である。
また、前記Al/Sbの比は、0.18以下(0を含まない)が好ましい。
また、本発明のはんだ合金は、質量%で、Y:1.0%以下、Ge:1.0%以下のいずれか1種または2種含むことが好ましい。
また、本発明のはんだ合金は、Ag:1.0〜8.5%であることが好ましい。
また、本発明のはんだ合金は、Al:0.01〜0.40%であることが好ましい。
また、本発明のはんだ合金は、Al:0.12〜0.35%であることが好ましい。
また、本発明のはんだ合金は、Sb:0.50〜3.00%であることが好ましい。
また、本発明のはんだ合金は、Sb:1.00〜2.50%であることが好ましい。
また、本発明のはんだ合金は、酸化物または酸化表面を有する部材の接合に適している。
また、本発明のはんだ合金により、酸化物または酸化表面を有する部材を強固に接合することができ、安価なはんだ接合体を提供することができる。
That is, the present invention includes, in mass%, Ag: 0.9 to 10.0%, Al: 0.01 to 0.50%, Sb: 0.04 to 3.00%, and the ratio of Al / Sb. Is a solder alloy satisfying the relationship of 0.25 or less (not including 0) and comprising the remaining Sn and inevitable impurities.
The Al / Sb ratio is preferably 0.18 or less (excluding 0).
Moreover, it is preferable that the solder alloy of this invention contains any 1 type or 2 types of Y: 1.0% or less and Ge: 1.0% or less by the mass%.
Moreover, it is preferable that the solder alloy of this invention is Ag: 1.0-8.5%.
Moreover, it is preferable that the solder alloy of this invention is Al: 0.01-0.40%.
Moreover, it is preferable that the solder alloy of this invention is Al: 0.12-0.35%.
Moreover, it is preferable that the solder alloy of this invention is Sb: 0.50 to 3.00%.
Moreover, it is preferable that the solder alloy of this invention is Sb: 1.00-2.50%.
The solder alloy of the present invention is suitable for joining members having an oxide or oxide surface.
Moreover, the member which has an oxide or an oxidation surface can be firmly joined by the solder alloy of this invention, and an inexpensive solder joined body can be provided.

本発明によれば、ガラスを用いたペアガラスやディスプレイなどの気密容器、あるいはガラス基板上への金属配線の固定などに適用するはんだ合金として、その接合信頼性を飛躍的に改善することができるため、その工業的価値は極めて大きい。   According to the present invention, as a solder alloy applied to an airtight container such as a pair glass using glass or a display, or to fix a metal wiring on a glass substrate, the joint reliability can be dramatically improved. Therefore, its industrial value is extremely large.

本発明のはんだ合金の加速環境試験後のミクロ組織の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the microstructure after the accelerated environment test of the solder alloy of this invention. 比較例のはんだ合金の加速環境試験後のミクロ組織の一例を示す写真である。It is a photograph which shows an example of the microstructure after the accelerated environment test of the solder alloy of a comparative example.

上述したように、本発明の重要な特徴は、Sn−Ag−Al系はんだ合金にSbを適量添加した合金を採用したことにある。
以下、本発明のはんだ合金の成分組成(質量%)を限定した理由について説明する。
As described above, an important feature of the present invention is that an alloy obtained by adding an appropriate amount of Sb to a Sn—Ag—Al solder alloy is employed.
Hereinafter, the reason for limiting the component composition (mass%) of the solder alloy of the present invention will be described.

Sb:0.04〜3.00%
Sbは、本発明のはんだ合金の経時変化を抑制するために最も重要な元素である。その効果については、正確な検証はできていないが、Sbは、Sn−Ag−Al系はんだ合金に存在するAlと化合物を形成し、結果として、酸化が進行し白濁やボイドの発生の原因となるAg−Al金属間化合物の形成を抑制しているためと考えられる。
Sbの含有量は、Al量にも依存するが、少なすぎると経時変化を抑制する効果を十分に発揮できないため、0.04%以上必要である。また、Sbは、Sn中に固溶することで、引張強度などのはんだ合金の機械的特性や熱疲労特性を向上させる。したがって、本発明のはんだ合金が、経時変化の抑制効果だけでなく、機械的特性および熱疲労特性を十分に得るためには、0.5%以上が好ましい。また、1.00%以上含有することがより好ましい。
一方、Sbを過度に添加してもAl−Sb化合物の偏析が増大する結果となり、Sbの添加で得られる経時変化の抑制の効果が十分に得られない。また、固くて脆いAl−Sb化合物がはんだ中に過度に存在した場合は、初期の機械的特性を低下させるだけでなく、Al−Sb化合物自身の酸化により、はんだ合金の経時変化の抑制効果に悪影響を与えると考えられる。さらに、Sbの含有量の増加は、はんだ合金の融点の上昇に加え、濡れ性の悪化に伴いはんだ付け性が低下する。
したがって、本発明では、Sbの含有量を最大で3.00%以下とする。好ましくは2.50%以下である。
Sb: 0.04 to 3.00%
Sb is the most important element for suppressing the temporal change of the solder alloy of the present invention. Although it has not been accurately verified about the effect, Sb forms a compound with Al present in the Sn-Ag-Al solder alloy. As a result, oxidation progresses and causes the occurrence of white turbidity and voids. This is thought to be because the formation of the Ag-Al intermetallic compound is suppressed.
The Sb content depends on the Al content, but if it is too small, the effect of suppressing changes over time cannot be sufficiently exhibited, so 0.04% or more is necessary. Moreover, Sb improves the mechanical properties and thermal fatigue properties of the solder alloy such as tensile strength by dissolving in Sn. Therefore, 0.5% or more is preferable for the solder alloy of the present invention to obtain not only the effect of suppressing change with time but also sufficient mechanical properties and thermal fatigue properties. Moreover, it is more preferable to contain 1.00% or more.
On the other hand, even if Sb is added excessively, segregation of the Al—Sb compound increases, and the effect of suppressing the change with time obtained by addition of Sb cannot be sufficiently obtained. In addition, when the hard and brittle Al—Sb compound is excessively present in the solder, not only the initial mechanical properties are lowered, but also the oxidation of the Al—Sb compound itself can suppress the change over time of the solder alloy. It is considered to have an adverse effect. Furthermore, the increase in the Sb content decreases the solderability as the wettability deteriorates in addition to the increase in the melting point of the solder alloy.
Therefore, in the present invention, the maximum Sb content is 3.00% or less. Preferably it is 2.50% or less.

Ag:0.9〜10.0%
本発明のはんだ合金のベース合金であるSn−Ag基はんだ合金は、共晶反応により融点が低下する効果に加え、はんだのクリープ強度や延性といった基本的な特性を決定する。特に、Agの含有量は、クリープ強度に大きな影響を与える。本発明のはんだ合金においても、Agが少なすぎるとクリープ強度の極端な低下が考えられる。したがって、本発明のはんだ合金のAgの含有量は、接合に必要な強度を確保するために、0.9%以上必要である。
一方、Agの含有量が多すぎると、融点の上昇に加え、はんだ合金中に硬くて脆い粗大なSn−Ag金属間化合物が生成され、耐落下衝撃特性を低下させる原因となる。したがって、本発明のはんだ合金のAgの含有量は、10.0%以下であり、より好ましくは8.5%以下である。また、携帯電話のような耐落下衝撃特性が厳しいものについては、5.0%以下とすることが好ましい。
また、Agは、Alとの金属間化合物を形成した場合、はんだ合金の熱疲労特性や機械的特性を改善する。
したがって、本発明のはんだ合金のAgの含有量は、0.9〜10.0%であり、より好ましくは、1.0〜8.5%である。
Ag: 0.9 to 10.0%
The Sn—Ag based solder alloy, which is the base alloy of the solder alloy of the present invention, determines basic characteristics such as the creep strength and ductility of the solder in addition to the effect of lowering the melting point due to the eutectic reaction. In particular, the Ag content greatly affects the creep strength. Even in the solder alloy of the present invention, if the amount of Ag is too small, an extreme decrease in creep strength can be considered. Therefore, the Ag content of the solder alloy of the present invention needs to be 0.9% or more in order to ensure the strength necessary for joining.
On the other hand, if the content of Ag is too large, in addition to an increase in the melting point, a hard and brittle coarse Sn-Ag intermetallic compound is generated in the solder alloy, which causes a drop impact resistance characteristic to be lowered. Therefore, the content of Ag in the solder alloy of the present invention is 10.0% or less, and more preferably 8.5% or less. In addition, it is preferable that the drop impact resistance characteristics such as a cellular phone are 5.0% or less.
Moreover, Ag improves the thermal fatigue characteristics and mechanical characteristics of the solder alloy when an intermetallic compound with Al is formed.
Therefore, the content of Ag in the solder alloy of the present invention is 0.9 to 10.0%, and more preferably 1.0 to 8.5%.

Al:0.01〜0.50%
Alは、本発明のSn−Ag基はんだ合金にとっては、ガラスなどの難接合材料との接合を達成するためになくてはならない必須金属である。つまり、Sn−Ag基のはんだ合金においては、そのSnおよびAgの配合を変化させても難接合材料を接合することは難しいところ、Alを添加することにより難接合材料との濡れ性が向上し、難接合材料との密着が可能となる。これは、Alが酸化物となる傾向が強く、被接合材料の酸化物と結合しやすいため、その結果、難接合材料に対する濡れ性が向上するからである。
しかしながら、Alの含有量が多すぎると、Alが過度に酸化物を形成して、かえって接合性が低下したり、酸化が進行しやすいAg―Al金属間化合物を形成するため、接合後のはんだ・被接合材料の界面から酸化等により生じると思われるはんだ接合部の白濁が進行しやすいといった問題が懸念される。
したがって、本発明のAl量は、上述のSb含有量との関係において0.01〜0.50%とする。好ましくは、0.01〜0.40%であり、さらに好ましくは、0.12〜0.35%である。
Al: 0.01 to 0.50%
Al is an essential metal that is essential for the Sn—Ag-based solder alloy of the present invention to achieve bonding with difficult-to-bond materials such as glass. That is, in a Sn-Ag based solder alloy, it is difficult to join difficult-to-join materials even if the Sn and Ag composition is changed. However, the addition of Al improves wettability with difficult-to-join materials. Adhesion with difficult-to-join materials becomes possible. This is because Al tends to be an oxide and easily binds to the oxide of the material to be joined. As a result, the wettability with respect to the difficult-to-join material is improved.
However, if the Al content is too high, the Al excessively forms an oxide, which in turn reduces the bondability or forms an Ag-Al intermetallic compound in which oxidation tends to proceed. -There is a concern that the solder joint, which is thought to be caused by oxidation or the like from the interface of the material to be joined, is likely to become clouded.
Therefore, the Al content of the present invention is set to 0.01 to 0.50% in relation to the Sb content described above. Preferably, it is 0.01-0.40%, More preferably, it is 0.12-0.35%.

Al/Sb含有比率:0.25以下(0を含まない)
本発明の重要な特徴は、はんだ合金中に含まれるAlとSbの含有比率を最適化したことである。以下その理由を詳しく説明する。
上述したようにSbを添加しないSn−Ag−Al系はんだ合金中のAlは、Agとの金属間化合物であるAg−Al金属間化合物を形成する。このAg−Al金属間化合物は、はんだ合金およびはんだ合金・被接合材の界面から酸化等により生じると思われるはんだ接合部の白濁の要因となり、そのためAg−Al金属間化合物の析出を抑制する必要がある。そこで本発明のはんだ合金は、Sn−Ag−Al系はんだ合金にSbを添加することにより、積極的にAl−Sb化合物を析出させ、酸化し易いAg−Al金属間化合物の析出を抑制することで、はんだ接合部の白濁の抑制効果を得ている。
しかしながら、上述したAlやSbをただ添加するだけでは、はんだ合金の酸化を十分に抑制することはできない。その理由として、はんだ合金中のAlの含有量が多すぎるまたは、Sbの含有量が少なすぎる場合においては、Ag−Al金属間化合物が、はんだ合金中に過度に析出してしまう。このような状態では、はんだ接合部の白濁を抑制することが難しくなる。
したがって、本発明では、十分な酸化抑制の効果を得るために、はんだ合金中に含まれるAl/Sbの比率を0.25以下(0を含まない)とする。さらに十分な経時変化の抑制を得るためには、0.08以下であることが好ましい。
Al / Sb content ratio: 0.25 or less (excluding 0)
An important feature of the present invention is that the content ratio of Al and Sb contained in the solder alloy is optimized. The reason will be described in detail below.
As described above, Al in the Sn—Ag—Al solder alloy not containing Sb forms an Ag—Al intermetallic compound that is an intermetallic compound with Ag. This Ag-Al intermetallic compound causes white turbidity in the solder joint, which is thought to be caused by oxidation or the like from the interface of the solder alloy and the solder alloy / bonded material, and therefore it is necessary to suppress the precipitation of the Ag-Al intermetallic compound. There is. Therefore, the solder alloy of the present invention suppresses the precipitation of the easily oxidizable Ag-Al intermetallic compound by positively precipitating the Al-Sb compound by adding Sb to the Sn-Ag-Al solder alloy. Thus, the effect of suppressing the white turbidity of the solder joint is obtained.
However, the oxidation of the solder alloy cannot be sufficiently suppressed only by adding the above-described Al or Sb. The reason is that when the Al content in the solder alloy is too high or the Sb content is too low, the Ag-Al intermetallic compound is excessively precipitated in the solder alloy. In such a state, it becomes difficult to suppress the cloudiness of the solder joint.
Therefore, in the present invention, in order to obtain a sufficient oxidation suppression effect, the ratio of Al / Sb contained in the solder alloy is set to 0.25 or less (not including 0). Furthermore, in order to obtain sufficient suppression of change with time, it is preferably 0.08 or less.

残部Snおよび不可避的不純物
Snは、ガラスなどの被接合材料との熱膨張係数の緩和および溶融温度の引下げに作用する、本発明のはんだ合金を構成する基体元素である。特に熱膨張係数の調整においては、Snは85〜95%の範囲で配合することが望ましい。さらに好ましくは、90〜95%である。
不可避的不純物として、Fe、Ni、Co、Cr、V、Mnは、はんだの濡れ性を阻害するために、これらの元素は、合計で1%以下に規制することが好ましい。さらに好ましくは、合計で500ppm以下であることが望ましい。
Remaining Sn and inevitable impurities Sn is a base element constituting the solder alloy of the present invention that acts to relax the thermal expansion coefficient with the material to be joined such as glass and lower the melting temperature. In particular, in adjusting the thermal expansion coefficient, Sn is desirably blended in the range of 85 to 95%. More preferably, it is 90 to 95%.
As unavoidable impurities, Fe, Ni, Co, Cr, V, and Mn inhibit the wettability of the solder, and thus these elements are preferably regulated to 1% or less in total. More preferably, the total amount is 500 ppm or less.

また、Ga、P、Bは、はんだ溶融時のボイド発生の原因となるために、これらの元素は500ppm以下に規制することが好ましい。さらに好ましくは、100ppm以下であることが望ましい。
また、Sn基はんだにおいて、Znは、はんだ表面近傍のZnが酸化することで、はんだ中に微小な亀裂が進展し、内部のZnをも酸化が徐々に進行していき、はんだが脆くなる。また、Znは、蒸気圧が高く、真空下で溶融してはんだ接合する際にはZn金属ヒュームが発生し、被接合材を汚したり、真空炉内のコンタミの原因となったりする。また、Znの添加によって、はんだ付け時のドロス生成量が増加し、はんだ接合の妨げになる傾向がある。特に、はんだ接合の際に用いる超音波はんだ付け法では、キャビテーションを与えたるために顕著な傾向となる。したがって本発明のはんだ合金では、Znは極力排除することが好ましく、100ppm以下が望ましい。
Moreover, since Ga, P, and B cause a void generation at the time of melting the solder, it is preferable to limit these elements to 500 ppm or less. More preferably, it is 100 ppm or less.
In addition, in the Sn-based solder, Zn is oxidized near the solder surface, so that micro cracks are developed in the solder, and the internal Zn is also gradually oxidized, and the solder becomes brittle. In addition, Zn has a high vapor pressure, and when it is melted under vacuum and soldered, Zn metal fume is generated, which contaminates the material to be joined and causes contamination in the vacuum furnace. In addition, the addition of Zn increases the amount of dross generated during soldering, which tends to hinder solder bonding. In particular, the ultrasonic soldering method used for solder joining tends to be noticeable because of cavitation. Therefore, in the solder alloy of the present invention, Zn is preferably excluded as much as possible, and preferably 100 ppm or less.

はんだ合金中の酸素は、はんだ付け中の酸化物(ドロス)の発生量を増加させ、さらにAl−Sb化合物の酸化原因となりはんだが脆くなる。したがって、本発明のはんだ合金の酸素値は、500ppm以下であることが好ましく、さらに好ましくは、50ppm以下である。   Oxygen in the solder alloy increases the amount of oxide (dross) generated during soldering, and further causes the oxidation of the Al—Sb compound, making the solder brittle. Therefore, the oxygen value of the solder alloy of the present invention is preferably 500 ppm or less, and more preferably 50 ppm or less.

Y:1.0%以下
本発明のはんだ合金には、Yを含有させることもできる。Yは、はんだ溶融時のボイドの発生を低減するのに最適であって、はんだ接合体を再溶融させる工程を含む場合に有効である。Yの具体的なはんだ溶融時のボイド抑制の作用については明確ではないが、溶融金属の表面張力を低下させ、ガスの巻き込みを低減すると予想される。
しかしながら、Yを多く含有するとはんだ溶融時にボイドが発生する。これは、Alとの金属間化合物の形成により、はんだ自体の粘性が増加することによると考えられるが、その機構については明らかになっていない。したがって、本発明のはんだ合金へのYの含有量は最小限に留めるのがよい。よって、本発明において、Y量は、質量%で1.0%以下、好ましくは0.1%以下である。Y添加の効果を明確に得るためには、0.01%以上が好ましい。
Y: 1.0% or less Y can also be contained in the solder alloy of the present invention. Y is optimal for reducing the generation of voids during melting of the solder, and is effective when it includes a step of remelting the solder joint. Although it is not clear about the action of void suppression at the time of specific solder melting of Y, it is expected that the surface tension of the molten metal is lowered and gas entrainment is reduced.
However, if a large amount of Y is contained, voids are generated when the solder is melted. This is thought to be due to the increase in the viscosity of the solder itself due to the formation of an intermetallic compound with Al, but the mechanism is not clear. Therefore, the Y content in the solder alloy of the present invention should be kept to a minimum. Therefore, in the present invention, the amount of Y is 1.0% or less, preferably 0.1% or less in terms of mass%. In order to clearly obtain the effect of adding Y, 0.01% or more is preferable.

Ge:1.0%以下
本発明のはんだ合金は、Geを含有してもよい。Geは、溶融時の酸化物(ドロス)の生成量を抑えるため、はんだ酸化物の巻き込みなどを防止することができ、より信頼性の高い接合を行なうことができる。
しかしながら、Geを多く含有すると、表面酸化の抑制効果よりもGe自身の酸化物量の増大に伴い、はんだ表層部に生成したGe酸化物により被接合材料との密着性にも影響する。よって、本発明において、Ge量は、質量%で0.50%以下が好ましい。より、好ましくは0.05%以下がより好ましい。Ge添加の効果を明確に得るためには0.01%以上が好ましい。
Ge: 1.0% or less The solder alloy of the present invention may contain Ge. Since Ge suppresses the amount of oxide (dross) generated during melting, it can prevent entrainment of solder oxide and the like, and can perform bonding with higher reliability.
However, when a large amount of Ge is contained, the adhesion with the material to be joined is also affected by the Ge oxide generated on the solder surface layer portion as the amount of oxide of Ge itself increases rather than the effect of suppressing surface oxidation. Therefore, in the present invention, the Ge amount is preferably 0.50% or less by mass%. More preferably, 0.05% or less is more preferable. In order to clearly obtain the effect of Ge addition, 0.01% or more is preferable.

本発明のはんだ合金は、難接合材料であっても、接合面にフラックスを塗布することなく接合することができ、接合対象を接合した後のはんだの経時変化を抑制できる。また、アルミナなどのセラミックや、ソーダライム系などのガラスといった酸化物に対しては勿論のこと、Al等の酸化表面を有する部材に対して優れた接合能を発揮しつつ、経時変化を抑制できる。また、窒化アルミニウムのような窒化物に対しても経時変化を抑制できる。
さらに本発明のはんだ合金は、上記の酸化物・窒化物同士だけでなく、ガラス上にMoやAlなどの薄膜を形成したものにも適する。
Even if the solder alloy of the present invention is a difficult-to-join material, it can be joined without applying a flux to the joint surface, and the temporal change of the solder after joining the joining objects can be suppressed. In addition to oxides such as ceramics such as alumina and soda lime glass, it is possible to suppress changes over time while exhibiting excellent bonding ability to members having an oxidized surface such as Al. . In addition, a change with time can be suppressed even for a nitride such as aluminum nitride.
Furthermore, the solder alloy of the present invention is suitable not only for the oxides and nitrides described above, but also for those in which a thin film such as Mo or Al is formed on glass.

加えて、本発明のはんだ合金は、上記の接合に限らず、例えば、本発明のはんだ合金は、各種ステンレス鋼、銅、Fe−Ni系合金といった金属に対しても、接合面にフラックスを塗布することなく接合能を有するし、接合能に劣る相手材であっても、接合能を付与するための表面処理を施して使用することができる。
また、本発明のはんだ合金は、酸化物・窒化物表面に塗付することで、はんだ付けの下地処理の代替として用いることもできる。
In addition, the solder alloy of the present invention is not limited to the above-mentioned joining. For example, the solder alloy of the present invention applies a flux to the joint surface even for various kinds of metals such as stainless steel, copper, and Fe-Ni alloys. Even if it is a mating material that has a bonding ability and is inferior in bonding ability, it can be used after being subjected to surface treatment for imparting the bonding ability.
Moreover, the solder alloy of the present invention can be used as an alternative to the grounding treatment of soldering by applying to the oxide / nitride surface.

本発明のはんだ合金を用いた酸化物や窒化物などの難接合材料との接合は、例えばガラス基板上への金属配線の固定には、常温のガラス基板上に溶融したはんだを塗布することで可能となる。また、ペアガラスやディスプレイなどの気密容器の封止には、はんだ合金の液相線温度以上に被接合部材を加熱する、または、被接合材の熱容量を考慮し、十分に加熱されたはんだこてを用い、被接合材をはんだ合金の液相線温度以下に予備加熱することで可能となる。なお、上述した難接合材料への接合には、はんだ合金に超音波振動を印加すると効果的であり、溶融はんだ中に酸素を取り込み、被接合材への濡れを促進し、接合に寄与する。   For joining with difficult-to-join materials such as oxides and nitrides using the solder alloy of the present invention, for example, for fixing metal wiring on a glass substrate, a molten solder is applied on a glass substrate at room temperature. It becomes possible. Also, for sealing hermetic containers such as paired glass and displays, the member to be joined is heated to a temperature higher than the liquidus temperature of the solder alloy, or the heat capacity of the material to be joined is taken into account. It is possible to preheat the material to be joined below the liquidus temperature of the solder alloy. In addition, it is effective to apply ultrasonic vibration to the solder alloy in the above-mentioned bonding to the difficult-to-bond material, and oxygen is taken into the molten solder to promote the wetting of the material to be bonded and contribute to the bonding.

表1の組成になるようにSn、Ag、Al、Sb、YおよびGeを秤量した後、溶解を行い、対で得られた合金溶湯を鋳型に流し込みはんだ合金を作製し、以下の評価試験を行った。   Sn, Ag, Al, Sb, Y and Ge were weighed so as to have the composition shown in Table 1, and then melted. The molten alloy obtained in pairs was poured into a mold to produce a solder alloy, and the following evaluation test was performed. went.

(評価試験1)
被接合材として、30mm角・厚さ3mmにカットしたホウケイ酸ガラス板(製品名TEMPAX)を、350℃に加熱したホットプレート上に設置し、予め加温した。その後、超音波振動を印加したはんだこて(黒田テクノ社製 超音波はんだ付け装置SUNBUNDER USM−III)を用いて、はんだ合金の厚みが100μmとなるようにガラス板一面に塗布して大気中で徐冷した。次に、室温まで冷却した試料のはんだ表面を5mm角の格子状の5×5のマス目になるようにカッターで切れ目を入れ、ピール試験片を作製した。
はんだの接合強度の変化を確認するため、加速環境試験として、85℃85RH%とした高温高湿試験機(楠本化成社製 HIFLEX)内で試験片を1000時間放置した。
(Evaluation Test 1)
As a material to be joined, a borosilicate glass plate (product name TEMPAX) cut to 30 mm square and 3 mm thick was placed on a hot plate heated to 350 ° C. and heated in advance. After that, using a soldering iron (ultrasonic soldering device SUNBUNDER USM-III, manufactured by Kuroda Techno Co., Ltd.) to which ultrasonic vibration is applied, the solder alloy is applied to the entire surface of the glass plate so that the thickness becomes 100 μm. Slowly cooled. Next, the sample was cooled to room temperature, and the solder surface of the sample was cut with a cutter so as to form a 5 × 5 grid of 5 mm square lattices, thereby producing a peel test piece.
In order to confirm the change in the bonding strength of the solder, the specimen was left for 1000 hours in a high-temperature and high-humidity tester (HIFLEX manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.) at 85 ° C. and 85 RH% as an accelerated environmental test.

次に、加速環境試験前後の試験片のはんだ・ガラス板の接続界面のピール試験を実施した。試験は、粘着テープ(ニチバン社製 CT−405AP−24)を試験片の一面に貼り付け、3度の引き剥がし試験を行い、はんだの剥がれが生じた領域を数えた。なお、ピール試験は、5×5のマス目のうち、エッジ部分の影響を無視するために、中央部の3×3のマス目で試験した。
表1に示すように、加速環境試験前では、本発明例および比較例のはんだ合金ともに、剥がれが生じず十分な強度を有していることが確認できた。また、加速環境試験後も同じく、対象の9マスの内、本発明例および比較例のはんだ合金ともに、1マス以下の領域でしかはんだの剥がれが生じなかった。これより、本発明例のはんだ合金は、加速環境試験後においても十分な接合強度を有していることが確認できた。
Next, a peel test was performed on the solder / glass plate connection interface of the test piece before and after the accelerated environment test. In the test, an adhesive tape (CT-405AP-24 manufactured by Nichiban Co., Ltd.) was attached to one surface of the test piece, a three-time peeling test was performed, and the areas where the solder was peeled were counted. Note that the peel test was performed on the 3 × 3 squares in the center of the 5 × 5 squares in order to ignore the influence of the edge portion.
As shown in Table 1, before the accelerated environment test, it was confirmed that both of the solder alloys of the present invention example and the comparative example had sufficient strength without peeling. Similarly, after the accelerated environment test, among the nine target masses, the solder alloys of the present invention example and the comparative example had the solder peeled only in the region of 1 mass or less. From this, it was confirmed that the solder alloy of the example of the present invention has sufficient bonding strength even after the accelerated environmental test.

(評価試験2)
被接合材として、30mm角・厚さ3mmにカットしたホウケイ酸ガラス板(製品名TEMPAX)を、350℃に加熱したホットプレート上に設置し、予め加温した。その後、超音波振動を印加したはんだこて(黒田テクノ社製 超音波はんだ付け装置SUNBUNDER USM−III)を用いて、はんだ合金の厚みが100μmとなるようにガラス板一面に塗布して大気中で徐冷した。
はんだ合金・ガラス板の接合界面からの酸化等により生じると思われるはんだ接合部の白濁抑制の効果を確認するため、加速環境試験として、85℃85RH%とした高温高湿試験機(楠本化成社製 HIFLEX)内で試験片を1000時間放置した。
(Evaluation test 2)
As a material to be joined, a borosilicate glass plate (product name TEMPAX) cut to 30 mm square and 3 mm thick was placed on a hot plate heated to 350 ° C. and heated in advance. After that, using a soldering iron (ultrasonic soldering device SUNBUNDER USM-III, manufactured by Kuroda Techno Co., Ltd.) to which ultrasonic vibration is applied, the solder alloy is applied to the entire surface of the glass plate so that the thickness becomes 100 μm. Slowly cooled.
In order to confirm the effect of suppressing white turbidity at the solder joints, which are thought to be caused by oxidation from the solder alloy / glass plate interface, etc., as an accelerated environment test, a high-temperature and high-humidity tester at 85 ° C and 85RH% (Enomoto Kasei Co., Ltd.) The test piece was left for 1000 hours in HIFLEX.

加速環境試験後の試験片のはんだ接合部の白濁領域を評価した。はんだ接合部の白濁領域は、試験片のはんだ・ガラス板の接合界面をガラス側から観察し、30mm角のガラス板一面に対する白濁した面積を測定し、面積率で評価した。
表1に示すように、本発明例のはんだ接合部の白濁面積率は、8%以下であるのに対して、比較例の白濁面積率は、80%を超える値であった。これより、本発明のはんだ合金は、Al/Sbの含有比率を0.25以下にすることで、加速環境試験後においてもはんだ接合部の白濁を抑制できることが確認できた。
The cloudiness region of the solder joint of the test piece after the accelerated environment test was evaluated. The white turbidity region of the solder joint was evaluated by observing the solder / glass plate joint interface of the test piece from the glass side, measuring the white turbid area with respect to the entire 30 mm square glass plate, and evaluating the area ratio.
As shown in Table 1, the white turbid area ratio of the solder joint portion of the present invention example was 8% or less, whereas the white turbid area ratio of the comparative example was a value exceeding 80%. From this, it has confirmed that the solder alloy of this invention can suppress the cloudiness of a solder joint part even after an accelerated environment test by making the content rate of Al / Sb into 0.25 or less.

(評価試験3)
試料は、表1の組成になるように作製したはんだ合金をφ1mmの線材に加工したはんだ線材を用いた。はんだ合金の耐酸化性を評価するために、加速環境試験として、85℃85RH%とした高温高湿試験機(楠本化成社製 HIFLEX)内で、1000時間放置した。
(Evaluation Test 3)
The sample used was a solder wire obtained by processing a solder alloy produced to have the composition shown in Table 1 into a wire of φ1 mm. In order to evaluate the oxidation resistance of the solder alloy, it was left as an accelerated environment test for 1000 hours in a high-temperature and high-humidity tester (HIFLEX manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.) at 85 ° C. and 85 RH%.

はんだ合金の酸素値は、はんだ合金の酸素値が1000ppm以下の場合に、堀場製作所製のEMGA−620Wで測定し、はんだ合金の酸素値が1000ppmを超える場合に、堀場製作所製のEMGA−550を用いて測定した。
表1に示すように、加速環境試験後は、本発明例のはんだ合金の酸素値が、300ppm以下であるのに対し、比較例のはんだ合金の酸素値は、1000ppmを超える値であった。これより、本発明例のはんだ合金は、Al/Sbの含有比率を0.25以下にすることで、はんだ合金の酸化を抑制する効果が確認できた。
The oxygen value of the solder alloy is measured with EMGA-620W manufactured by HORIBA, Ltd. when the oxygen value of the solder alloy is 1000 ppm or less, and when the oxygen value of the solder alloy exceeds 1000 ppm, And measured.
As shown in Table 1, after the accelerated environment test, the oxygen value of the solder alloy of the example of the present invention was 300 ppm or less, whereas the oxygen value of the solder alloy of the comparative example was a value exceeding 1000 ppm. From this, the solder alloy of this invention example has confirmed the effect which suppresses the oxidation of a solder alloy by making the content rate of Al / Sb into 0.25 or less.

(評価試験4)
試料は、評価試験3と同様に作製したはんだ合金をφ1mmの線材に加工したはんだ線材を用いた。はんだ合金の経時変化による劣化を評価するために、加速環境試験として、85℃85RH%とした高温高湿試験機(楠本化成社製 HIFLEX)内で、1000時間放置した。
(Evaluation Test 4)
As the sample, a solder wire obtained by processing a solder alloy produced in the same manner as in the evaluation test 3 into a wire of φ1 mm was used. In order to evaluate deterioration due to aging of the solder alloy, it was left as an accelerated environment test for 1000 hours in a high-temperature and high-humidity tester (HIFLEX manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.) at 85 ° C. and 85 RH%.

はんだ合金の経時変化による劣化を調査するため、加速環境試験後のはんだ線材の90°折り曲げ試験を実施した。
表1に示すように、本発明例のはんだ合金では、90°折り曲げ試験を9回以上実施してもはんだ線材が折損することがなかったが、比較例のはんだ合金では、1回90°に折り曲げることではんだ線材が折損してしまった。これより、本発明例のはんだ合金は、Al/Sbの含有比率を0.25以下にすることで、はんだ合金の経時変化による劣化を抑制することが確認できた。
In order to investigate the deterioration of the solder alloy due to aging, a 90 ° bending test was performed on the solder wire after the accelerated environmental test.
As shown in Table 1, in the solder alloy of the example of the present invention, the solder wire did not break even when the 90 ° bending test was performed nine times or more, but in the solder alloy of the comparative example, it was 90 ° once. The solder wire was broken by bending. From this, it was confirmed that the solder alloy of the example of the present invention suppresses deterioration due to aging of the solder alloy by setting the content ratio of Al / Sb to 0.25 or less.

質量%で、Ag=8.5%、Al=0.35%、Sb=2.0%、Y=0.075%、Ge=0.03%、残部Snの組成(Al/Sb=0.18)になるように秤量した後、Ar雰囲気中で溶解を行ない、次いで得られた合金溶湯を鋳型に流し込み、本発明のはんだ合金を作製した。同様に比較例としてSbを添加しないで、質量%で、Ag=8.5%、Al=0.35%、Y=0.075%、Ge=0.03%、残部Snのはんだ合金を同様に作製した。作製したはんだ合金に対して、以下の評価試験を行なった。   In mass%, Ag = 8.5%, Al = 0.35%, Sb = 2.0%, Y = 0.075%, Ge = 0.03%, the composition of the balance Sn (Al / Sb = 0. 18) After being weighed so as to become 18), melting was performed in an Ar atmosphere, and then the obtained molten alloy was poured into a mold to produce the solder alloy of the present invention. Similarly, as a comparative example, without adding Sb, the same solder alloy of mass%, Ag = 8.5%, Al = 0.35%, Y = 0.075%, Ge = 0.03%, and remaining Sn It was prepared. The following evaluation test was performed on the produced solder alloy.

(評価試験1)
まず、被接合材として、50mm角・厚さ3mmにカットしたホウケイ酸ガラス板(製品名TEMPAX)を、350℃に加熱したホットプレート上に設置し、予め加温した。その後、超音波振動を印加したはんだコテ(黒田テクノ社製 超音波はんだ付け装置SUNBUNDER USM−III)を用いて、本発明のはんだ合金および比較例のはんだ合金の厚みが50μmとなるようにガラス板一面に塗布して大気中で徐冷した。室温まで冷却した後、塗布したはんだ表面を5mm角の格子状の5×5のマス目になるようにカッターで切れ目を入れ、試験片を作製した。
はんだの酸化抑制効果を確認するため、加速環境試験として、85℃85RH%とした高温高湿試験機(楠本化成社製 HIFLEX)内で試験片を168時間放置した。
(Evaluation Test 1)
First, a borosilicate glass plate (product name TEMPAX) cut into a 50 mm square and a thickness of 3 mm as a material to be joined was placed on a hot plate heated to 350 ° C. and heated in advance. Thereafter, using a soldering iron (ultrasonic soldering apparatus SUNBUNDER USM-III manufactured by Kuroda Techno Co., Ltd.) to which ultrasonic vibration is applied, the glass plate is formed so that the thickness of the solder alloy of the present invention and the solder alloy of the comparative example becomes 50 μm. It was applied on one side and slowly cooled in the atmosphere. After cooling to room temperature, the applied solder surface was cut with a cutter so as to form a 5 × 5 grid of 5 mm square grids, thereby preparing a test piece.
In order to confirm the effect of suppressing the oxidation of solder, as an accelerated environment test, the test piece was left for 168 hours in a high-temperature and high-humidity tester (HIFLEX manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.) at 85 ° C. and 85 RH%.

加速環境試験前後の試験片のはんだ・ガラス板の接合界面をガラス側から観察した。なお、観察は、5×5のマス目のうち、エッジ部分の影響を無視するために、中央部の3×3のマス目とした。
その結果、本発明のはんだ合金および比較例のはんだ合金ともに、塗布直後はガラスと密着しており、鏡面が得られていることが確認できたが、加速環境試験後は、本発明のはんだ合金では、ごく一部(対象の9マスの内の3マス分のごく一部)の白濁に留まったのに対し、比較例のはんだ合金では、9マス全域に白濁が観察された。この結果より、Sbを添加した本発明のはんだ合金が、高温高湿環境における白濁の抑制に効果があることが確認できた。
The solder / glass plate bonding interface of the test piece before and after the accelerated environment test was observed from the glass side. In addition, in order to ignore the influence of the edge portion among the 5 × 5 cells, the observation was performed on the 3 × 3 cells at the center.
As a result, it was confirmed that both the solder alloy of the present invention and the solder alloy of the comparative example were in close contact with the glass immediately after application and a mirror surface was obtained, but after the accelerated environment test, the solder alloy of the present invention was confirmed. Then, while only a small part (a part of three of the target nine squares) remained cloudy, in the solder alloy of the comparative example, white turbidity was observed throughout the nine squares. From this result, it was confirmed that the solder alloy of the present invention to which Sb was added was effective in suppressing white turbidity in a high temperature and high humidity environment.

(評価試験2)
評価試験1と同様に本発明のはんだ合金および比較例のはんだ合金を塗布した試験片を準備した。次に、加速環境試験前後の試験片のはんだ・ガラス板の接続界面のピール試験を実施した。なお、ピール試験は、粘着テープ(ニチバン社製 CT−405AP−24)を試験片の一面に貼り付け、引き剥がしを3回繰り返し、はんだの剥がれが生じた領域を数えた。
はんだ塗布直後では、本発明のはんだ合金、比較例のはんだ合金とも剥がれは確認できなかった。
加速環境試験後は、対象の9マスの内、本発明例では1マスの領域でしかはんだの剥がれが生じなかったのに対し、比較例では5マスの領域ではんだの剥がれが生じた。この結果より、高温高湿環境における接合強度の経時劣化を防止するのに、Sbを添加した本発明のはんだ合金が有効であることが確認できた。
(Evaluation test 2)
Similarly to the evaluation test 1, a test piece coated with the solder alloy of the present invention and the solder alloy of the comparative example was prepared. Next, a peel test was performed on the solder / glass plate connection interface of the test piece before and after the accelerated environment test. In the peel test, an adhesive tape (CT-405AP-24 manufactured by Nichiban Co., Ltd.) was attached to one surface of the test piece, and peeling was repeated three times to count the areas where the solder was peeled off.
Immediately after the solder application, peeling of the solder alloy of the present invention and the solder alloy of the comparative example could not be confirmed.
After the accelerated environment test, solder peeling occurred only in the area of 1 square in the subject example of the 9 squares of the object, whereas in the comparative example, solder peeling occurred in the area of 5 squares. From this result, it was confirmed that the solder alloy of the present invention to which Sb was added was effective in preventing the deterioration of the bonding strength with time in a high temperature and high humidity environment.

(評価試験3)
試験評価1と同様に、本発明のはんだ合金および比較例のはんだ合金を作製後に圧延して厚さ0.35mmのはんだシートとし、(評価試験1)と同様の加速環境試験を実施して、はんだの内部組織の変化を観察した。
本発明のはんだ合金の加速環境試験後のミクロ組織を図1に、比較例のはんだ合金の加速環境試験後のミクロ組織を図2に示す。図1と図2とを比較すると明らかなように、本発明のはんだ合金には確認されない、はんだ合金内部のボイドが、比較例のはんだ合金には確認される。
このはんだ合金内部のボイドの発生は、接合部分の気密性を要求される用途にとっては、大きな問題であり、この問題の発生の抑制に対してSbを添加した本発明のはんだ合金が有効であることが確認できた。
(Evaluation Test 3)
Similar to test evaluation 1, the solder alloy of the present invention and the solder alloy of the comparative example were produced and then rolled into a solder sheet having a thickness of 0.35 mm, and an accelerated environment test similar to (Evaluation test 1) was performed. Changes in the internal structure of the solder were observed.
FIG. 1 shows the microstructure after the accelerated environment test of the solder alloy of the present invention, and FIG. 2 shows the microstructure after the accelerated environment test of the solder alloy of the comparative example. As is clear from comparison between FIG. 1 and FIG. 2, voids inside the solder alloy that are not confirmed in the solder alloy of the present invention are confirmed in the solder alloy of the comparative example.
The generation of voids in the solder alloy is a big problem for applications that require airtightness at the joint, and the solder alloy of the present invention to which Sb is added is effective for suppressing the occurrence of this problem. I was able to confirm.

質量%で、Ag=3.5%、Al=0.10%、Sb=1.5%、残部Snの組成(Al/Sb=0.07)になるように秤量した後、Ar雰囲気中で溶解を行い、次いで得られた合金溶湯を鋳型に流し込み、本発明のはんだ合金を作製した。作製したはんだ合金に対して、以下の評価試験を行なった。   After being weighed so that the composition of Ag = 3.5%, Al = 0.10%, Sb = 1.5%, and remaining Sn (Al / Sb = 0.07) in mass%, in an Ar atmosphere After melting, the resulting molten alloy was poured into a mold to produce the solder alloy of the present invention. The following evaluation test was performed on the produced solder alloy.

(評価試験1)
被接合材として、25mm角・厚さ2.5mmにカットしたアルミナ板(株式会社ニッカトー製 製品名SSA−S)を、270℃に加熱したホットプレート上に設置し、予め加温した。その後、超音波振動を印加したはんだコテ(黒田テクノ社製 超音波はんだ付け装置SUNBUNDER USM−III)を用いて、本発明のはんだ合金の厚みが130μmとなるようにアルミナ板一面に塗布し、大気中で徐冷した。室温まで冷却した後、塗布したはんだ表面を5mm角の格子状の5×5のマス目になるようにカッターで切れ目を入れ、ピール試験片を作製した。
(Evaluation Test 1)
As a material to be joined, an alumina plate (product name SSA-S manufactured by Nikkato Co., Ltd.) cut to a 25 mm square and a thickness of 2.5 mm was placed on a hot plate heated to 270 ° C. and heated in advance. Then, using a soldering iron (ultrasonic soldering device SUNBUNDER USM-III manufactured by Kuroda Techno Co., Ltd.) to which ultrasonic vibration was applied, the solder alloy of the present invention was applied to one surface of the alumina plate so that the thickness became 130 μm, and the atmosphere Slow cooling in. After cooling to room temperature, the applied solder surface was cut with a cutter so as to form a 5 × 5 grid of 5 mm square grids, to produce a peel test piece.

試験片は、5×5のマス目のうち、エッジ部分の影響を無視するために、中央部の3×3のマス目とした。
ピール試験の結果、アルミナ基板上に塗布した本発明のはんだ合金の剥離は、確認されなかった。この結果より、Sbを添加した本発明のはんだ合金は、酸化表面を有するアルミナ部材に対しても十分な接合強度が得られていることが確認できた。
The test piece was a 3 × 3 square in the center portion in order to ignore the influence of the edge portion among the 5 × 5 squares.
As a result of the peel test, peeling of the solder alloy of the present invention applied on the alumina substrate was not confirmed. From this result, it was confirmed that the solder alloy of the present invention to which Sb was added had a sufficient bonding strength even for an alumina member having an oxidized surface.

(評価試験2)
被接合材として、厚さ0.3μmのMo膜を成膜した25mm角・厚さ0.7mmのガラス基板を280℃に加熱したホットプレート上に設置し、予め加温した。その後、超音波振動を印加したはんだコテ(黒田テクノ社製 超音波はんだ付け装置SUNBUNDER USM−III)を用いて、本発明のはんだ合金の厚みが130μmとなるようにガラス基板のMo膜を形成した側の一面に塗布し、大気中で徐冷した。室温まで冷却した後、塗布したはんだ表面を5mm角の格子状の5×5のマス目になるようにカッターで切れ目を入れ、ピール試験片を作製した。
(Evaluation test 2)
A 25 mm square and 0.7 mm thick glass substrate on which a 0.3 μm thick Mo film was formed as a material to be joined was placed on a hot plate heated to 280 ° C. and heated in advance. Thereafter, using a soldering iron (ultrasonic soldering apparatus SUNBUNDER USM-III manufactured by Kuroda Techno Co., Ltd.) to which ultrasonic vibration was applied, the Mo film of the glass substrate was formed so that the thickness of the solder alloy of the present invention was 130 μm. It was applied to one side and slowly cooled in the atmosphere. After cooling to room temperature, the applied solder surface was cut with a cutter so as to form a 5 × 5 grid of 5 mm square grids, to produce a peel test piece.

試験片は、5×5のマス目のうち、エッジ部分の影響を無視するために、中央部の3×3のマス目とした。
ピール試験の結果、Mo膜へ塗布した本発明のはんだ合金の剥離は、確認されなかった。この結果より、Sbを添加した本発明のはんだ合金は、Moのような難接合材料に対しても十分な接合強度が得られていることが確認できた。
The test piece was a 3 × 3 square in the center portion in order to ignore the influence of the edge portion among the 5 × 5 squares.
As a result of the peel test, peeling of the solder alloy of the present invention applied to the Mo film was not confirmed. From this result, it was confirmed that the solder alloy of the present invention to which Sb was added had a sufficient bonding strength even for difficult-to-bond materials such as Mo.

(評価試験3)
被接合材として、30mm角・厚さ1.0mmのAl板を240℃に加熱したホットプレート上に設置し、予め加温した。その後、超音波振動を印加したはんだコテ(黒田テクノ社製 超音波はんだ付け装置SUNBUNDER USM−III)を用いて、本発明のはんだ合金の厚みが100μmとなるようにAl板一面に塗布し、大気中で徐冷した。室温まで冷却した後、塗布したはんだ表面を5mm角の格子状の5×5のマス目になるようにカッターで切れ目を入れ、ピール試験片を作製した。
(Evaluation Test 3)
As a material to be joined, a 30 mm square and 1.0 mm thick Al plate was placed on a hot plate heated to 240 ° C. and heated in advance. After that, using a soldering iron (ultrasonic soldering device SUNBUNDER USM-III manufactured by Kuroda Techno Co., Ltd.) to which ultrasonic vibration is applied, the solder alloy of the present invention is applied to the entire surface of the Al plate so that the thickness becomes 100 μm. Slow cooling in. After cooling to room temperature, the applied solder surface was cut with a cutter so as to form a 5 × 5 grid of 5 mm square grids, to produce a peel test piece.

試験片は、5×5のマス目のうち、エッジ部分の影響を無視するために、中央部の3×3のマス目とした。
ピール試験の結果、Al板へ塗布した本発明のはんだ合金の剥離は、確認されなかった。この結果より、Sbを添加した本発明のはんだ合金は、酸化表面を有するAl部材に対しても十分な接合強度が得られていることが確認できた。
The test piece was a 3 × 3 square in the center portion in order to ignore the influence of the edge portion among the 5 × 5 squares.
As a result of the peel test, peeling of the solder alloy of the present invention applied to the Al plate was not confirmed. From this result, it was confirmed that the solder alloy of the present invention to which Sb was added had sufficient bonding strength even for an Al member having an oxidized surface.

Claims (10)

質量%で、Ag:0.9〜10.0%、Al:0.01〜0.50%、Sb:0.04〜3.00%を含み、前記Al/Sbの比が0.25以下の関係(0を含まない)を満たし、残部Snおよび不可避的不純物からなることを特徴とするはんだ合金。   In mass%, Ag: 0.9 to 10.0%, Al: 0.01 to 0.50%, Sb: 0.04 to 3.00%, and the ratio of Al / Sb is 0.25 or less A solder alloy characterized by comprising the remaining Sn and inevitable impurities. 前記Al/Sbの比が0.18以下(0を含まない)であることを特徴とする請求項1に記載のはんだ合金。   The solder alloy according to claim 1, wherein the Al / Sb ratio is 0.18 or less (not including 0). 質量%で、Ag:1.0〜8.5%であることを特徴とする請求項1または2に記載のはんだ合金。   The solder alloy according to claim 1 or 2, wherein Ag: 1.0 to 8.5% by mass. 質量%で、Al:0.01〜0.40%であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のはんだ合金。   The solder alloy according to any one of claims 1 to 3, wherein Al is 0.01 to 0.40% by mass. 質量%で、Al:0.12〜0.35%であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のはんだ合金。   4. The solder alloy according to claim 1, wherein Al is 0.12 to 0.35% by mass. 質量%で、Sb:0.50〜3.00%であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のはんだ合金。   The solder alloy according to any one of claims 1 to 5, wherein Sb is 0.50 to 3.00% in terms of mass%. 質量%で、Sb:1.00〜2.50%であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のはんだ合金。   The solder alloy according to any one of claims 1 to 5, wherein Sb is 1.00 to 2.50% in terms of mass%. 質量%で、Y:1.0%以下、Ge:1.0%以下のいずれか1種または2種含むことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のはんだ合金。   8. The solder alloy according to claim 1, wherein the solder alloy contains at least one of Y: 1.0% or less and Ge: 1.0% or less. 酸化物または酸化表面を有する部材を接合するものであることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のはんだ合金。   The solder alloy according to any one of claims 1 to 8, wherein a member having an oxide or an oxidized surface is joined. 請求項1ないし8のいずれかに記載のはんだ合金で酸化物または酸化表面を有する部材が接合されてなることを特徴とするはんだ接合体。
9. A solder joint comprising a member having an oxide or oxide surface joined to the solder alloy according to claim 1.
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