JP2012066270A - Pbフリーはんだ合金 - Google Patents
Pbフリーはんだ合金 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012066270A JP2012066270A JP2010211797A JP2010211797A JP2012066270A JP 2012066270 A JP2012066270 A JP 2012066270A JP 2010211797 A JP2010211797 A JP 2010211797A JP 2010211797 A JP2010211797 A JP 2010211797A JP 2012066270 A JP2012066270 A JP 2012066270A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- solder
- wettability
- alloy
- solder alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
【解決手段】 Snを0.01質量%以上10質量%以下含有し、AlまたはCuのいずれか1種以上を、Alの場合は0.03質量%以上1.0質量%以下、Cuの場合は0.01質量%以上1.8質量%以下含有し、Pを0質量%以上0.5質量%以下含有し、残部が不可避不純物を除いてBiからなる。このPbフリーはんだ合金は、さらにAgまたはZnのいずれか1種以上を、Agの場合は0.01質量%以上3.0質量%以下、Znの場合は0.01質量%以上0.4質量%未満含有してもよい。
【選択図】 なし
Description
Biは本発明の高温用鉛フリーはんだ合金の主成分をなしている。BiはVa族元素(N、P、As、Sb、Bi)に属し、その結晶構造は、対称性の低い三方晶(菱面体晶)で非常に脆い金属であり、引張試験などを行うとその破面は脆性破面であることが容易に見て取れる。つまり純Biは延性的な性質に乏しい金属である。
Snは本発明の高温用鉛フリーはんだ合金に含まれる必須の元素である。Snははんだ合金の濡れ性を確保するための重要な役割を担っている。また、Snのもう一つ重要な役割に、Ni拡散を抑制する効果がある。このNi拡散抑制効果はSnとZnのみで確認されているが、SnはZnよりもイオン半径が小さく、3元共晶を引き起こし易いため、よりNiとの反応性に富んでいる。加えて、SnはZnより還元性が弱く酸化しにくいため、Ni拡散の抑制効果を確保しながら濡れ性を向上させることができる。
Alは、AlまたはCuのいずれか1種以上が含まれるとの要件の下で本発明の高温用鉛フリーはんだ合金に含まれる元素である。かかる要件の下でAlを添加する目的は、第一に、はんだ合金の濡れ性を向上させることである。加えて、加工性を向上させることも目的としている。濡れ性が向上する理由は、AlはBiやSnよりの還元性が強いため、少量の添加であっても自らが酸化して、はんだ母材を酸化しにくくして濡れ性を改善するからである。
Cuは、前述したように、AlまたはCuのいずれか1種以上が含まれるとの要件の下で本発明の高温用鉛フリーはんだ合金に含まれる元素である。したがって、Cu添加の目的は、Al添加の第一の目的と同じ濡れ性の向上である。しかし、Cu添加による濡れ性向上のメカニズムはAlとは異なっている。つまり、Alは自らが酸化してはんだ母相の酸化を防ぐが、CuはCu自身が酸化しにくいため、はんだ母相に分散してはんだ母相の酸化を防ぐのである。
Pは、必要に応じて添加される元素であり、Pの添加によって、はんだ合金の濡れ性および接合性をさらに向上させることができる。Pの添加により濡れ性向上の効果が大きくなる理由は、Pは還元性が強く、自ら酸化することによりはんだ合金表面の酸化を抑制することによる。
本発明の高温用鉛フリーはんだ合金は、Agを含有してもよい。Agは電子部品の最上面のメタライズ層に使用されることからも分かるように、濡れ性を向上させる効果が非常に大きい。一方でBi系はんだの場合、AgはNiとBiの反応、そしてBi系はんだ中へのNi拡散を助長する機能を有し、その観点からはAgの添加は好ましくない。
本発明の高温用鉛フリーはんだ合金は、Znを含有してもよい。ZnはNi拡散抑制する効果が認められる数少ない元素である。一方でZnは酸化しやすいため、はんだ合金の濡れ性を低下させてしまうことが多い。したがって、Znの添加量は状況に応じて適宜定められる。例えば、濡れ性を第一優先とする場合、その添加量は最小限に留めることが好ましい。一方で、他の添加元素によって既に濡れ性が確保されており、単にNi拡散を抑制する効果を向上させたい場合は積極的に添加してよい。さらにAlとZnを同時に添加した場合は共晶組成付近で加工性を向上させる効果を得ることができる。
上記表1に示す試料1〜21のはんだ母合金を各々押出機にセットし、外径0.80mmのワイヤーを加工した。具体的には、あらかじめ押出機をはんだ組成に適した温度に加熱しておき、各試料のはんだ母合金をセットした。押出機出口から押し出されるワイヤー状のはんだは、まだ熱く酸化が進行し易いため、押出機出口は密閉構造とし、その内部に不活性ガスを流した。これにより、可能な限り酸素濃度を下げて酸化が進まないようにした。
この濡れ性評価は、上記ワイヤー加工性の評価の際に得たワイヤー状のはんだ合金を用いて行った。まず、濡れ性試験機(装置名:雰囲気制御式濡れ性試験機)を起動し、加熱するヒーター部分に2重のカバーをしてヒーター部の周囲4箇所から窒素を流した(窒素流量:各12L/分)。その後、ヒーター設定温度を340℃にして加熱した。
Cu基板に設けた膜厚4.0μmのNiめっき層が、各試料のはんだ合金中のBiと反応して薄くなったりNiがBi中に拡散したりなどしていないか確認するためにEMPAによるライン分析を行った。なお、この分析は、上記濡れ性評価と同様にして得た各試料のはんだ合金が接合されたCu基板を用いて行った。まず、各試料のはんだ合金が接合されたCu基板を樹脂に埋め込み、研磨機を用い粗いて研磨紙から順に細かいものを用いて研磨し、最後にバフ研磨を行った。その後、EPMA(装置名:SHIMADZU EPMA−1600)を用いてライン分析を行い、Niの拡散状態等を調べた。
はんだ接合の信頼性を評価するためにヒートサイクル試験を行った。なお、この試験は、上記濡れ性評価と同様にして得た各試料のはんだ合金が接合されたCu基板を用いて行った。まず、各試料のはんだ合金が接合されたCu基板に対して、−50℃の冷却と125℃の加熱を1サイクルとして、これを所定のサイクル繰り返した。
Claims (2)
- Snを0.01質量%以上10質量%以下含有し、AlまたはCuのいずれか1種以上を、Alの場合は0.03質量%以上1.0質量%以下、Cuの場合は0.01質量%以上1.8質量%以下含有し、Pを0質量%以上0.5質量%以下含有し、残部が不可避不純物を除いてBiからなることを特徴とするPbフリーはんだ合金。
- AgまたはZnのいずれか1種以上を、Agの場合は0.01質量%以上3.0質量%以下、Znの場合は0.01質量%以上0.4質量%未満さらに含有していることを特徴とする、請求項1に記載のPbフリーはんだ合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010211797A JP5716332B2 (ja) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | Pbフリーはんだ合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010211797A JP5716332B2 (ja) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | Pbフリーはんだ合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012066270A true JP2012066270A (ja) | 2012-04-05 |
JP5716332B2 JP5716332B2 (ja) | 2015-05-13 |
Family
ID=46164158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010211797A Expired - Fee Related JP5716332B2 (ja) | 2010-09-22 | 2010-09-22 | Pbフリーはんだ合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5716332B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015041018A1 (ja) | 2013-09-20 | 2015-03-26 | 住友金属鉱山株式会社 | Bi基はんだ合金、並びにそれを用いた電子部品のボンディング方法および電子部品実装基板 |
JP2015058471A (ja) * | 2013-09-20 | 2015-03-30 | 住友金属鉱山株式会社 | Bi基はんだ合金、並びにそれを用いた電子部品のボンディング方法および電子部品実装基板 |
JP2015083313A (ja) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | 住友金属鉱山株式会社 | Bi基はんだ合金、並びにそれを用いた電子部品のボンディング方法および電子部品実装基板 |
JP2015098046A (ja) * | 2013-11-19 | 2015-05-28 | 住友金属鉱山株式会社 | Bi基はんだ合金、並びにそれを用いた電子部品のボンディング方法および電子部品実装基板 |
CN106392365A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-02-15 | 江苏师范大学 | Mems器件3d封装互连钎料 |
WO2018012641A1 (ja) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | Jx金属株式会社 | はんだ合金 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11320177A (ja) * | 1998-05-13 | 1999-11-24 | Murata Mfg Co Ltd | はんだ組成物 |
JP2004528992A (ja) * | 2001-06-12 | 2004-09-24 | イーエスイーシー トレイディング エスエー | 無鉛ろう材 |
WO2007018288A1 (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-15 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | 鉛フリーソルダペーストとその応用 |
JP2008284583A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Murata Mfg Co Ltd | ソルダペースト、および接合物品 |
JPWO2007055308A1 (ja) * | 2005-11-11 | 2009-04-30 | 千住金属工業株式会社 | ソルダペーストとはんだ継手 |
JP2010155268A (ja) * | 2008-12-27 | 2010-07-15 | Senju Metal Ind Co Ltd | Bi−Sn系リール巻きはんだ線およびはんだ線の製造方法 |
-
2010
- 2010-09-22 JP JP2010211797A patent/JP5716332B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11320177A (ja) * | 1998-05-13 | 1999-11-24 | Murata Mfg Co Ltd | はんだ組成物 |
JP2004528992A (ja) * | 2001-06-12 | 2004-09-24 | イーエスイーシー トレイディング エスエー | 無鉛ろう材 |
WO2007018288A1 (ja) * | 2005-08-11 | 2007-02-15 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | 鉛フリーソルダペーストとその応用 |
JPWO2007055308A1 (ja) * | 2005-11-11 | 2009-04-30 | 千住金属工業株式会社 | ソルダペーストとはんだ継手 |
JP2008284583A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Murata Mfg Co Ltd | ソルダペースト、および接合物品 |
JP2010155268A (ja) * | 2008-12-27 | 2010-07-15 | Senju Metal Ind Co Ltd | Bi−Sn系リール巻きはんだ線およびはんだ線の製造方法 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015041018A1 (ja) | 2013-09-20 | 2015-03-26 | 住友金属鉱山株式会社 | Bi基はんだ合金、並びにそれを用いた電子部品のボンディング方法および電子部品実装基板 |
JP2015058471A (ja) * | 2013-09-20 | 2015-03-30 | 住友金属鉱山株式会社 | Bi基はんだ合金、並びにそれを用いた電子部品のボンディング方法および電子部品実装基板 |
CN105531075A (zh) * | 2013-09-20 | 2016-04-27 | 住友金属矿山株式会社 | Bi基钎料合金和使用其的电子部件的接合方法以及电子部件安装基板 |
EP3047937A4 (en) * | 2013-09-20 | 2017-05-17 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Bi GROUP SOLDER ALLOY, METHOD FOR BONDING ELECTRONIC PART USING SAME, AND ELECTRONIC PART MOUNTING SUBSTRATE |
JP2015083313A (ja) * | 2013-10-25 | 2015-04-30 | 住友金属鉱山株式会社 | Bi基はんだ合金、並びにそれを用いた電子部品のボンディング方法および電子部品実装基板 |
JP2015098046A (ja) * | 2013-11-19 | 2015-05-28 | 住友金属鉱山株式会社 | Bi基はんだ合金、並びにそれを用いた電子部品のボンディング方法および電子部品実装基板 |
WO2018012641A1 (ja) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | Jx金属株式会社 | はんだ合金 |
CN106392365A (zh) * | 2016-11-11 | 2017-02-15 | 江苏师范大学 | Mems器件3d封装互连钎料 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5716332B2 (ja) | 2015-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5206779B2 (ja) | Znを主成分とするPbフリーはんだ合金 | |
TW201418477A (zh) | 焊料合金 | |
JP5716332B2 (ja) | Pbフリーはんだ合金 | |
JP4807465B1 (ja) | Pbフリーはんだ合金 | |
JP5633816B2 (ja) | Au−Sn合金はんだ | |
JP5212573B2 (ja) | Bi−Al−Zn系Pbフリーはんだ合金 | |
JP5672132B2 (ja) | Znを主成分とするPbフリーはんだ合金およびその製造方法 | |
JP5861465B2 (ja) | Mgを含有するPbフリーBi系はんだ合金 | |
JP5640915B2 (ja) | 鉛フリーはんだ合金 | |
JP5093373B2 (ja) | Pbフリーはんだペースト | |
JP5093260B2 (ja) | Pbフリーはんだ合金 | |
JP5589642B2 (ja) | 応力緩和性に優れるPbフリーはんだ合金 | |
JP5655641B2 (ja) | Pbフリーはんだペースト | |
JP5464113B2 (ja) | Geを含有するPbフリーはんだ合金 | |
JP5589590B2 (ja) | 応力緩和性に優れるPbフリーはんだ合金 | |
JP2014024109A (ja) | Bi−Sb系Pbフリーはんだ合金 | |
JP5471985B2 (ja) | Znを主成分とするPbフリーはんだ合金 | |
JP5861526B2 (ja) | Pbを含まないGe−Al系はんだ合金 | |
JP2012200788A (ja) | Au−Sn合金はんだ | |
JP6128062B2 (ja) | Au−Ge−Sn系はんだ合金 | |
JP2014200794A (ja) | Au−Sn系はんだ合金 | |
JP2012254470A (ja) | Bi系はんだを用いた半導体装置 | |
JP2017136627A (ja) | PbフリーIn系はんだ合金 | |
JP2018149554A (ja) | PbフリーBi系はんだ合金、該はんだ合金を用いた電子部品、および電子部品実装基板 | |
JP2017070960A (ja) | 第四元素以降が含有されたAu−Sb−Sn系はんだ合金 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130116 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140114 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140314 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141028 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141225 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150217 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150302 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5716332 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |