JP2014104480A - Au−Ge−Sn系はんだ合金 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Geを9.5質量%以上15.0質量%以下含有し、Snを2.0質量%以上10.0質量%以下含有し、残部がAuからなるAu−Ge−Sn系はんだ合金であって、このはんだ合金は更にPを0.500質量%以下含有することができる。このはんだ合金は、水晶デバイスやSAWフィルター等の非常に高い信頼性を要求される接合においても使用することが可能である。
【選択図】 図1
Description
Auは本発明のはんだ合金の主成分であり、必須の元素である。Auは非常に酸化し難いため、高い信頼性が要求される電子部品類の接合や封止用のはんだとして特性面では最も適している。そのため、水晶デバイスやSAWフィルターの封止用としてAu系はんだが多用されており、本発明のはんだ合金もAuを基本とし、上記技術分野での使用に好適なはんだを提供する。
Geは本発明のはんだ合金において必須の元素である。GeはAuと共晶合金を作り、固相線温度を361℃と低くできるため、従来からAu−12.5質量%Geはんだとして実用的に使われている。本発明はこのAu−12.5質量%Ge合金を更に使い易いように改良したものであり、Geの含有量は共晶合金付近を基本とする。
Snは本発明のはんだ合金において必須の元素であり、融点を下げると共に加工性を向上させる重要な役割を果たす元素である。
Pは本発明のはんだ合金において必要に応じて含有してよい任意の元素であり、その効果は濡れ性の向上にある。Pが濡れ性を向上させるメカニズムは、還元性が強く、自ら酸化することによって、はんだ合金表面の酸化を抑制すると共に基板面を還元し、濡れ性を向上させることにある。
準備した試料1〜21の各母合金(直径24mm)を液中アトマイズ装置のノズルに投入し、このノズルを380℃に加熱した油の入った石英管の上部(高周波溶解コイルの中)にセットした。ノズル中の母合金を高周波により500℃まで加熱して3分保持した後、不活性ガスによりノズルに圧力を加えてアトマイズを行い、ボール状のはんだ合金とした。尚、ボール直径は設定値を0.30mmとし、予めノズル先端の直径を調整した。
はんだ合金の加工性を評価するため、2軸分級器を用いて上記の方法により得られたボールを直径0.30±0.015mmの範囲で分級し、分級によって得られたボールの収率を下記計算式1により算出した。
ボール収率(%)=直径0.30±0.015mmのボール重量÷分級投入ボール重量×100
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箇所から窒素ガスを12l/粉の流量で流した。その後、ヒーター設定温度を融点より50℃高い温度にして加熱した。
アスペクト比=[(X1+X2)÷2]÷Y
上記濡れ性の評価の際と同様にして得られた図1に示す接合体について、はんだ合金が接合されたCu基板のボイド率をX線透過装置(株式会社東芝製、TOSMICRON−6125)を用いて測定した。具体的には、はんだ合金とCu基板の接合面を上部から垂直にX線を透過し、下記計算式3を用いてボイド率を算出した。
ボイド率(%)=ボイド面積÷(ボイド面積+はんだ合金とCu基板の接合面積)×100
上記濡れ性の評価の際と同様にして得られた図1に示す接合体に対し、−40℃の冷却と250℃の加熱を1サイクルとして、所定のサイクル数だけ繰り返した。その後、はんだ合金が接合されたCu基板を樹脂に埋め込み、断面研磨を行い、SEM(日立製作所製 S−4800)により接合面を観察した。接合面に剥がれがある場合又ははんだ合金にクラックが入っていた場合を「×」、そのような不良がなく、初期状態と同様の接合面を保っていた場合を「○」とした。
2 Ni層
3 はんだ合金
Claims (5)
- Geを9.5質量%以上15.0質量%以下含有し、Snを2.0質量%以上10.0質量%以下含有し、残部がAu及び不可避不純物からなることを特徴とするAu−Ge−Sn系はんだ合金。
- 前記Geを10.5質量%以上13.5質量%以下含有し、Snを3.5質量%以上9.0質量%以下含有し、残部がAu及び不可避不純物からなることを特徴とする、請求項1に記載のAu−Ge−Sn系はんだ合金。
- 前記Ge、Sn及びAuと共に、Pを0.500質量%以下含有し、残部がAu及び不可避不純物からなることを特徴とする、請求項1又は2に記載のAu−Ge−Sn系はんだ合金。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のAu−Ge−Sn系はんだ合金を用いて封止したことを特徴とする水晶デバイス。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のAu−Ge−Sn系はんだ合金を用いて封止したことを特徴とするSAWフィルター。
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