JP2016087670A - Solder material - Google Patents

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稔正 津田
Toshimasa Tsuda
稔正 津田
光男 堀
Mitsuo Hori
光男 堀
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solder material sealing the container of a surface mounting component and having a low liquidus temperature and a high solidus temperature.SOLUTION: A solder material is constituted as a solder paste where solder powders consisting of a quinary alloy of 32 mass% or less of Sn, 10 mass% or more and 17 mass% or less of Sb, 1 mass% or more and 4 mass% or less of Cu, 1 mass% or more and 9 mass% or less of In and the balance Ag and a flux are mixed. Therefore, solidus temperature becomes 260°C, preferably 280°C or higher, and liquidus temperature becomes 350°C or lower. The solder material having a difference between the solidus temperature and the liquidus temperature of, for example, within 60°C is realized, and it is suitable for sealing a mounting component.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、はんだ材料に関する。   The present invention relates to a solder material.

例えば弾性表面波デバイスや水晶振動子などの小型の電子部品は、小型の容器内に収納されて表面実装部品として構成され、配線基板等の基板に実装される。
この時表面実装部材の容器を気密に封止する封止材として、はんだ材料が用いられる。
For example, a small electronic component such as a surface acoustic wave device or a crystal resonator is housed in a small container, configured as a surface mount component, and mounted on a substrate such as a wiring board.
At this time, a solder material is used as a sealing material for hermetically sealing the container of the surface mounting member.

このような表面実装部品を配線基板の表面に実装する工程においては、例えば表面実装部品の電極パッドと、配線基板に形成された電極との間に表面実装用のはんだ材料を塗布し、リフロー炉において例えば260℃付近の温度に加熱するリフロー工程が行われる。このリフロー工程により表面実装用のはんだが溶解して、表面実装部品の電極パッドと配線基板の電極端子とが、電気的に接続される。
しかしながら容器を封止しているはんだ材料が固化する温度である固相線温度が低い場合には、リフロー工程において、はんだ材料が再溶融し、減圧気密が必要な表面実装部品においては気密でなくなって内部の圧力が上昇したり、容器の蓋部が離脱するおそれがある。
In the process of mounting such a surface mounting component on the surface of the wiring board, for example, a surface mounting solder material is applied between the electrode pad of the surface mounting component and the electrode formed on the wiring board, and the reflow furnace For example, a reflow process of heating to a temperature around 260 ° C. is performed. The solder for surface mounting is melted by this reflow process, and the electrode pads of the surface mounting component and the electrode terminals of the wiring board are electrically connected.
However, if the solidus temperature, which is the temperature at which the solder material sealing the container is solidified, is low, the solder material will be remelted in the reflow process, and it will no longer be airtight in surface mount parts that require reduced pressure airtightness. The internal pressure may increase and the lid of the container may come off.

そのため表面実装部品の容器の封止に用いられるはんだ材料としては、はんだ材料が固化する固相線温度が260℃よりも高いことが求められる。更に表面実装部品の容器を封止する工程においては、表面実装部品に収納される小型部品を固定する接着剤の溶融を防ぐ必要がある。そのため封止材として、用いられるはんだ材料は、できる限り低い温度にて溶融することが求められるため、液相線温度が低いことが求められる。
また容器内を真空にして封止する製品については、真空雰囲気にて、加熱してはんだ材料を溶融させ、その後冷却して固化させて封止されるが、真空中においては、熱の伝導が小さいため、冷却に長い時間がかかる。このため固相線温度と液相線温度との差が大きい場合には、容器を封止作業に長い時間がかかる問題がある。
Therefore, the solder material used for sealing the surface-mounted component container is required to have a solidus temperature higher than 260 ° C. at which the solder material solidifies. Furthermore, in the step of sealing the surface mount component container, it is necessary to prevent melting of the adhesive for fixing the small component housed in the surface mount component. Therefore, since the solder material used as a sealing material is required to melt at the lowest possible temperature, the liquidus temperature is required to be low.
In addition, for products that are sealed by vacuuming the inside of the container, heating is performed in a vacuum atmosphere to melt the solder material, and then cooling and solidifying to seal the product. Because it is small, it takes a long time for cooling. For this reason, when the difference between the solidus temperature and the liquidus temperature is large, there is a problem that it takes a long time to seal the container.

このような容器の封止材としては、従来280℃程度に共晶点を有する金及び錫を混合したはんだ材料が用いられていた。しかしながら金が高価であるため、近年では、金を用いないはんだ材料が求められていた。更に好適なはんだ材料の他の例として、鉛を用いたはんだ材料が知られているが、環境への配慮から鉛を使用しないはんだ材料が求められている。
特許文献1には、固相線温度が255℃以上であるビスマス(Bi)を主材料としたはんだ材料が記載されている。しかしながらBiは、常温にて体積が膨張する性質があり、容器の隙間を気密に封じる封止材としては不向きである。
As a sealing material for such a container, conventionally, a solder material in which gold and tin having a eutectic point at about 280 ° C. are used has been used. However, since gold is expensive, a solder material that does not use gold has been demanded in recent years. Further, as another example of a suitable solder material, a solder material using lead is known. However, a solder material not using lead is demanded in consideration of the environment.
Patent Document 1 describes a solder material whose main material is bismuth (Bi) having a solidus temperature of 255 ° C. or higher. However, Bi has a property that its volume expands at room temperature, and is not suitable as a sealing material that hermetically seals the gap between containers.

WO2007/055308号公報WO 2007/055308

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、液相線温度が低く、固相線温度が高いはんだ材料を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to provide a solder material having a low liquidus temperature and a high solidus temperature.

本発明のはんだ材料は、Sn、Ag、Cu、Sb及びInを含む少なくとも5元合金からなり、
固相線温度が260℃よりも高く、例えば280℃以上であり、液相線温度が350℃以下であって、固相線温度よりも液相線温度の方が高いことを特徴とする。またはんだ材料は、液相線温度と固相線温度との温度差が60℃以内であることが好ましい。
The solder material of the present invention consists of at least a ternary alloy containing Sn, Ag, Cu, Sb and In,
The solidus temperature is higher than 260 ° C., for example, 280 ° C. or higher, the liquidus temperature is 350 ° C. or lower, and the liquidus temperature is higher than the solidus temperature. The solder material preferably has a temperature difference between the liquidus temperature and the solidus temperature within 60 ° C.

より具体的には、はんだ材料は、Snが32質量%以下、Sbが10〜17質量%、Cuが1〜4質量%、Inが1〜9質量%、残部がAg及び不可避の不純物を含んでもよい。さらに前記はんだ材料は、フラックスが混合されたペースト状でもよく、金属箔状に加工された後、打ち抜かれたプリフォームであることを特徴としてもよい。   More specifically, the solder material includes Sn of 32% by mass or less, Sb of 10 to 17% by mass, Cu of 1 to 4% by mass, In of 1 to 9% by mass, and the balance containing Ag and inevitable impurities. But you can. Furthermore, the solder material may be in the form of a paste mixed with a flux, or may be a preform that has been processed into a metal foil and then punched out.

本発明のはんだ材料は、Sn、Ag、Cu、Sb及びInを含む少なくとも5元合金からなり、各成分量を調整することにより、固相線温度が260℃よりも高く、例えば280℃以上であり、液相線温度が350℃以下であって、固相線温度よりも液相線温度の方が高いものとすることができる。このため例えば表面実装部品を封止する際のはんだ材料として好適である。   The solder material of the present invention is composed of at least a ternary alloy containing Sn, Ag, Cu, Sb and In, and by adjusting the amount of each component, the solidus temperature is higher than 260 ° C., for example at 280 ° C. or higher. Yes, the liquidus temperature can be 350 ° C. or lower, and the liquidus temperature can be higher than the solidus temperature. For this reason, for example, it is suitable as a solder material for sealing surface-mounted components.

実施例14に係るはんだ材料の示差走査熱量曲線である。It is a differential scanning calorific value curve of the solder material concerning Example 14. 実施例9に係るはんだ材料の示差走査熱量曲線である。10 is a differential scanning calorimetry curve of a solder material according to Example 9.

先ず好ましい実施の形態を挙げて本発明に係るはんだを説明する。本実施形態に係るはんだ材料は、32質量%以下のSn(錫)と、10質量%以上、17質量%以下のSb(アンチモン)と、1質量%以上、4質量%以下のCu(銅)と、1質量%以上、9.5質量未満例えば9質量%以下のIn(インジウム)と、残部を構成するAg(銀)とする5元合金からなるはんだ粉を含んでおり、例えばフラックスと混合されて成るペースト状のはんだペーストとして構成される。   First, the solder according to the present invention will be described with reference to preferred embodiments. The solder material according to the present embodiment includes Sn (tin) of 32 mass% or less, Sb (antimony) of 10 mass% or more and 17 mass% or less, and Cu (copper) of 1 mass% or more and 4 mass% or less. 1% by mass or more and less than 9.5% by mass, for example, 9% by mass or less of In (indium) and a solder powder composed of a ternary alloy consisting of Ag (silver) constituting the balance. It is comprised as a paste-like solder paste formed.

Snは、はんだ材料の固相線温度を決定する支配的因子であり、はんだ粉におけるSnの組成比が大きい程、固相線温度が低くなる。本発明のはんだ材料は固相線温度を260℃を越えた温度、例えば280℃以上に設定しようとしていることから、はんだ粉におけるSnの組成は、32質量%以下であることが好ましい。
Inは、液相線温度を決定する支配的因子であり、Inの組成比が大きい程、液相線温度が下がる傾向にある。本発明のはんだ材料は液相線温度を350℃以下に設定しようとしていることから、はんだ粉におけるInの組成は1質量%以上であることが好ましいが、Inの組成比が大きくなるにつれて、固相線温度も下がり固液状態となる温度幅が広くなって液相線温度が不安定になる傾向があることから9.5質量%未満であることが好ましく、9質量%以下であることがより一層好ましい。
Sn is a dominant factor that determines the solidus temperature of the solder material. The larger the Sn composition ratio in the solder powder, the lower the solidus temperature. Since the solder material of the present invention is intended to set the solidus temperature to a temperature exceeding 260 ° C., for example, 280 ° C. or more, the Sn composition in the solder powder is preferably 32% by mass or less.
In is a dominant factor that determines the liquidus temperature, and as the composition ratio of In increases, the liquidus temperature tends to decrease. Since the solder material of the present invention is intended to set the liquidus temperature to 350 ° C. or lower, the In composition in the solder powder is preferably 1% by mass or more. However, as the In composition ratio increases, the solid content increases. Since the phase line temperature also decreases and the temperature range in which a solid-liquid state is reached widens and the liquidus line temperature tends to become unstable, it is preferably less than 9.5% by mass, and preferably 9% by mass or less. Even more preferred.

Agは、はんだ材料の接合の安定性を保つ効果を有する。接合の安定性が良いとは、当該はんだペーストを用いてはんだ付けを行い、その後はんだペーストが溶融固化したときに高い機械的強度を持つことをいう。更に具体的には表面実装部品において、基体と蓋部とを当該はんだペーストにより接合したときに基体と蓋部との接合強度が強いことをいう。   Ag has an effect of maintaining the stability of the joining of the solder material. Good joint stability means that soldering is performed using the solder paste, and then the solder paste has high mechanical strength when melted and solidified. More specifically, in a surface-mounted component, it means that the bonding strength between the substrate and the lid is strong when the substrate and the lid are bonded with the solder paste.

Cuは、各組成物間の結晶をなじませる効果がある。結晶をなじませるということは、当該はんだ材料中の各金属の結晶同士の結合を強固にすることをいう。しかし過剰にCuが加えられた場合、生成したはんだペーストの溶融温度が大幅に上昇する。そこではんだ粉に対して1質量%以上、4質量%以下含まれるように調整する。   Cu has the effect of allowing the crystals between the compositions to conform. To adapt the crystals means to strengthen the bond between the crystals of each metal in the solder material. However, when Cu is added excessively, the melting temperature of the produced solder paste is significantly increased. Then, it adjusts so that 1 mass% or more and 4 mass% or less may be contained with respect to solder powder.

さらに例えばAg、Cuを多く含むはんだペーストにおいては、共晶点が高くなり、はんだペーストの生成の際に共晶が形成されやすくなるが、Sbを例えば10%以上加えることにより共晶点を低くすることができるため好ましい。しかしながらSbの組成比が大きすぎると、溶融したはんだペーストの中において、Sbが再結晶化して結晶が散在し、はんだの品質が低下することからはんだ粉におけるSbの組成は17質量%以下とすることが好ましい。
またはんだペーストには、はんだペーストの流動性を向上させたり、はんだペーストの機械的強度を増強するために、例えばSi,Ti,Ni,Fe,Mo,Cr,Mn、Ge,Gaなどの微量元素を夫々1%を超えない範囲で含んでいてもよい。
Further, for example, in a solder paste containing a large amount of Ag and Cu, the eutectic point becomes high and eutectic is likely to be formed at the time of forming the solder paste, but the eutectic point is lowered by adding, for example, 10% or more of Sb. This is preferable because it can be performed. However, if the composition ratio of Sb is too large, Sb is recrystallized in the molten solder paste, and crystals are scattered, so that the quality of the solder is lowered. Therefore, the composition of Sb in the solder powder is 17% by mass or less. It is preferable.
In addition, in order to improve the fluidity of the solder paste and to increase the mechanical strength of the solder paste, the solder paste includes trace elements such as Si, Ti, Ni, Fe, Mo, Cr, Mn, Ge, and Ga. In a range not exceeding 1%.

本発明の実施の形態に係るはんだ材料の製造方法について説明する。32質量%以下のSnと、10質量%以上、17質量%以下のSbと、1質量%以上、4質量%以下のCuと、1質量%以上、9.5質量%未満、例えば9質量%以下のInを含み、残部をAgとなるように混合した金属粉を溶解させた後、混練してインゴットを生成する。各金属粉は細かく砕き、粒子状にすることが好ましい。   A method for manufacturing a solder material according to an embodiment of the present invention will be described. 32 mass% or less Sn, 10 mass% or more, 17 mass% or less Sb, 1 mass% or more, 4 mass% or less Cu, 1 mass% or more, less than 9.5 mass%, for example, 9 mass% An ingot is produced by dissolving the metal powder containing the following In and mixing the remainder so as to be Ag, and then kneading. Each metal powder is preferably pulverized into particles.

粒子状の金属粉を形成する方法としては、例えばターボミル、ローラミル、遠心力粉砕機、パルベライザー等の公知の粉砕機を用いることができる。これらの金属粉の粒子径は、例えば粒子画像計測やゼータ電位測定などの公知の粒度分布測定法を用い、球相当径で平均粒子径5μm〜50μmの範囲とすることが好ましい。粒子が大き過ぎると、生成されたはんだペーストの基板への印刷性が悪くなり、粒子が小さ過ぎると、はんだペーストが加熱された際に、はんだペーストの濡れ性が悪くなる原因となる。   As a method for forming the particulate metal powder, for example, a known pulverizer such as a turbo mill, a roller mill, a centrifugal pulverizer, or a pulverizer can be used. The particle diameter of these metal powders is preferably in the range of an average particle diameter of 5 μm to 50 μm with a sphere equivalent diameter using a known particle size distribution measurement method such as particle image measurement or zeta potential measurement. When the particles are too large, the printability of the generated solder paste on the substrate is deteriorated, and when the particles are too small, the solder paste is heated and the wettability of the solder paste is deteriorated.

続いて真空中において、例えば加熱したるつぼ内でインゴットを溶融させて、窒素ガスなどの気流中に噴霧するガスアトマイズ法や、高速で回転する回転板状に溶融させたインゴットを連続供給し、遠心力を利用して溶融金属を回転板の周囲に噴霧する遠心噴霧アトマイズ法が用いられる。
またはんだペーストを構成するフラックスとしては、ロジン等の粘着付与材樹脂、チキソ剤、活性剤、溶剤等を含んだフラックスが使用できる。またフラックスの持つ活性度の違いにかかわらず使用することができる。このようなはんだ紛、及びフラックスを混合して、はんだペーストを生成する。
Subsequently, in vacuum, for example, a gas atomization method in which an ingot is melted in a heated crucible and sprayed in an air current such as nitrogen gas, or an ingot melted in a rotating plate shape rotating at high speed is continuously supplied, and centrifugal force A centrifugal spray atomizing method is used in which molten metal is sprayed around the rotating plate by using the above-mentioned.
As the flux constituting the solder paste, a flux containing a tackifier resin such as rosin, a thixotropic agent, an activator, a solvent and the like can be used. It can be used regardless of the difference in activity of the flux. Such solder powder and flux are mixed to produce a solder paste.

上述の実施の形態に係るはんだ材料は、32質量%以下のSnと、10質量%以上、17質量%以下のSbと、1質量%以上、4質量%以下のCuと、1質量%以上、9.5質量%未満、例えば9質量%以下のInと、残部を構成するAgとする5元合金からなるはんだ粉を用いているため、後述の実施例からわかるように固相線温度が260℃以上、液相線温度が350℃以下であって、固相線温度よりも液相線温度の方が高いはんだ粉を得ることができる。このため本発明のはんだ材料は、安価に製造することができ、表面実装部品を封止するはんだ材料として好適となる。
またはんだ材料は、はんだ粉を金属箔状に延伸した後、打ち抜いて、箔状のプリフォームとしてもよい。
更にまたはんだ材料は、液相線温度と固相線温度との温度差が60℃以内であることが好ましい。
The solder material according to the above-described embodiment includes 32 mass% or less of Sn, 10 mass% or more, 17 mass% or less Sb, 1 mass% or more, 4 mass% or less Cu, 1 mass% or more, Since solder powder composed of a ternary alloy consisting of less than 9.5 mass%, for example, 9 mass% or less of In, and Ag constituting the balance is used, the solidus temperature is 260, as can be seen from the examples described later. A solder powder having a liquidus temperature of 350 ° C. or higher and a liquidus temperature higher than the solidus temperature can be obtained. For this reason, the solder material of the present invention can be manufactured at low cost, and is suitable as a solder material for sealing surface-mounted components.
Alternatively, the solder material may be formed into a foil-shaped preform by stretching the solder powder into a metal foil shape and then punching it out.
Furthermore, it is preferable that the temperature difference between the liquidus temperature and the solidus temperature is 60 ° C. or less.

本発明のはんだ材料の有効性を確認するために、はんだ材料を構成する合金の成分及び組成を種々変えて、固相線温度及び液相線温度を調べた。本発明に相当するはんだ材料を実施例1〜28とし、比較例に相当するはんだ材料を比較例1〜4とする。   In order to confirm the effectiveness of the solder material of the present invention, the solidus temperature and the liquidus temperature were examined by changing various components and compositions of the alloy constituting the solder material. The solder material corresponding to the present invention is designated as Examples 1 to 28, and the solder material corresponding to the comparative example is designated as Comparative Examples 1 to 4.

[実施例1]
Snを28質量%、Agを51.0質量%、Sbを17.0質量%、Cuを3.0質量%Inを1.0質量%にそれぞれ設定して、本発明の実施の形態において示した製造方法によりはんだ材料を製造した。
[実施例2〜28]
はんだ材料の組成比を後述の表1に示すように設定した他は、実施例1と同様にしてはんだ材料を製造した。
[比較例1]
Inを用いないことと、添加剤としてSi及びTiをはんだ材料に各々0.02%添加し、Sn、Ag、Sb及びCuの組成比を後述の表1のように設定したこととの、他は、実施例1と同様にしてはんだ材料を製造した。
[比較例2、3]
Inを用いないことと、Sn、Ag、Sb及びCuの組成比を後述の表1のように設定したこととの他は、実施例1と同様にしてはんだ材料を製造した。
[比較例4]
Sn、Ag、Sb、Cu及びInの組成比を後述の表1のように設定した他は、実施例1と同様にしてはんだ材料を製造した。
[Example 1]
In the embodiment of the present invention, Sn is set to 28% by mass, Ag is set to 51.0% by mass, Sb is set to 17.0% by mass, Cu is set to 3.0% by mass, and In is set to 1.0% by mass. The solder material was manufactured by the manufacturing method described above.
[Examples 2-28]
A solder material was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the composition ratio of the solder material was set as shown in Table 1 described later.
[Comparative Example 1]
Other than not using In and adding 0.02% each of Si and Ti as additives to the solder material and setting the composition ratio of Sn, Ag, Sb and Cu as shown in Table 1 below Produced a solder material in the same manner as in Example 1.
[Comparative Examples 2 and 3]
A solder material was manufactured in the same manner as in Example 1 except that In was not used and the composition ratio of Sn, Ag, Sb, and Cu was set as shown in Table 1 described later.
[Comparative Example 4]
A solder material was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the composition ratio of Sn, Ag, Sb, Cu, and In was set as shown in Table 1 described later.

以上のようにして製造したはんだ材料の各々について、JIS Z 3198‐1に基づいて、溶融温度範囲を計測し、液相点温度、固相線温度を特定した。溶融温度範囲は、示差走査熱量測定器Thermo plus EVO II/DSC8230(リガク製)を用いて示差走査熱量曲線を求めて測定した。   For each of the solder materials manufactured as described above, the melting temperature range was measured based on JIS Z 3198-1, and the liquidus temperature and the solidus temperature were specified. The melting temperature range was measured by obtaining a differential scanning calorimetry curve using a differential scanning calorimeter Thermo plus EVO II / DSC8230 (manufactured by Rigaku).

図1、図2は夫々実施例14及び実施例9のはんだ材料の各温度における示差走査熱量曲線を示す。図1、図2は、室温(約20℃)から450℃まで10℃/分の速度で上昇させた場合の示差走査熱量曲線を示す。
図1、図2の例においては、溶融が急激に起こっていたため、低温側のベースラインを高温側に延長した直線と溶融のピークの低温側の曲線の勾配が最大になる点で引いた接線との交点との温度を固相線温度とした。
また0.5℃/分、1.0℃/分、2.0℃/分、5.0℃/分、10.0℃/分の速度で温度を上昇させて、夫々示差走査熱量曲線を描き、各示差走査熱量曲線において、高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、溶融ピークの高温側の曲線の勾配が最大になる点で引いた接線との交点の温度である外挿溶融終了温度を求め、各示差走査熱量曲線における外挿溶融終了温度と加熱速度の平方根との関係を一次関数で求め、温度軸切片を液相線温度とした。
1 and 2 show differential scanning calorimetry curves at various temperatures of the solder materials of Example 14 and Example 9, respectively. 1 and 2 show differential scanning calorimetry curves when the temperature is increased from room temperature (about 20 ° C.) to 450 ° C. at a rate of 10 ° C./min.
In the examples of FIGS. 1 and 2, since melting occurred suddenly, the tangent drawn at the point where the slope of the low-temperature curve of the straight line extending from the low-temperature base line to the high-temperature side and the low-temperature curve of the melting peak is maximized. The temperature at the point of intersection with was the solidus temperature.
In addition, the differential scanning calorimetry curves were respectively increased by increasing the temperature at a rate of 0.5 ° C / min, 1.0 ° C / min, 2.0 ° C / min, 5.0 ° C / min, 10.0 ° C / min. In each differential scanning calorimetry curve, extrapolation is the temperature at the intersection of the straight line obtained by extending the high-temperature base line to the low-temperature side and the tangent line drawn at the point where the slope of the high-temperature curve of the melting peak is maximum. The melting end temperature was determined, the relationship between the extrapolated melting end temperature and the square root of the heating rate in each differential scanning calorimetry curve was determined by a linear function, and the temperature axis intercept was taken as the liquidus temperature.

図1に示すように実施例14のはんだ材料においては、熱流の降下開始温度がおよそ302℃、示差走査熱量曲線に現れた3つのピークトップ(a)〜(c)が夫々(a)306℃、(b)325℃、(c)331℃となる吸熱反応が見られた。この実施例14のはんだ材料においては、固相線温度は303℃となった。   As shown in FIG. 1, in the solder material of Example 14, the temperature drop start temperature is about 302 ° C., and the three peak tops (a) to (c) appearing in the differential scanning calorimetry curve are (a) 306 ° C., respectively. (B) Endothermic reactions were observed at 325 ° C. and (c) 331 ° C. In the solder material of Example 14, the solidus temperature was 303 ° C.

図2に示す実施例9のはんだ材料においては、熱流の降下開始温度がおよそ302℃、示差走査熱量曲線に現れた3つのピークトップ(a)〜(c)が夫々(a)307℃、(b)327℃、(c)342℃となる吸熱反応が見られた。実施例9のはんだ材料においては、固相線温度は301.5℃となった。
(表1)
In the solder material of Example 9 shown in FIG. 2, the temperature drop start temperature is about 302 ° C., and the three peak tops (a) to (c) appearing in the differential scanning calorimetry curve are (a) 307 ° C. ( b) Endothermic reactions of 327 ° C. and (c) 342 ° C. were observed. In the solder material of Example 9, the solidus temperature was 301.5 ° C.
(Table 1)

Figure 2016087670
Figure 2016087670

この結果によれば、実施例及び比較例共に固相線温度よりも液相線温度の方が高いが、比較例1〜3においては、液相線温度が高く、400℃を大きく超えていた。
これに対して実施例1〜28においては、固相線温度が284〜340.6℃の範囲に含まれており、液相線温度は302〜350℃であった。
According to this result, the liquidus temperature was higher than the solidus temperature in both Examples and Comparative Examples, but in Comparative Examples 1 to 3, the liquidus temperature was high and greatly exceeded 400 ° C. .
On the other hand, in Examples 1-28, solidus temperature was contained in the range of 284-340.6 degreeC, and liquidus temperature was 302-350 degreeC.

はんだ材料にInを1.0質量%以上加えることにより液相線温度が下がるが、Sbが18.0質量%以上含まれると、液相線温度の誤差が大きくなる。またはんだ材料にInが9.0質量%より多く含まれ、Snが32.0質量%より多く含まれると、固相線温度が下がっていた。この結果によれば、本発明の実施の形態に係るはんだ材料は、液相線温度が350℃と低く、固相線温度が280℃以上と高いことがわかる。更に比較例23に着目すると、Inを実施例28などに比べて少し多く入れることにより(0.5質量%多く入れることにより)、固相線温度が急激に220℃付近まで下がっている。従って、Inの組成比を9.0%に対して少し多くなるように調整すれば、固相線温度を260℃を越えた温度に設定できることは、表1から理解できるところである。
なお、従来から知られているZn−Al合金、Zn−Al−Mg合金、Bi−Ag合金の固相線温度は、一例として380℃付近、340℃付近、260℃付近であるが、いずれも液相線温度と一致しており、はんだ材料としては使いにくいという問題がある。
The liquidus temperature is lowered by adding 1.0% by mass or more of In to the solder material. However, if Sb is contained by 18.0% by mass or more, the error of the liquidus temperature becomes large. In addition, when the solder material contains more than 9.0% by mass of In and more than 32.0% by mass of Sn, the solidus temperature is lowered. According to this result, the solder material according to the embodiment of the present invention has a low liquidus temperature of 350 ° C. and a high solidus temperature of 280 ° C. or higher. Furthermore, paying attention to Comparative Example 23, by adding a little more In (as much as 0.5 mass%) than in Example 28, the solidus temperature rapidly decreases to around 220 ° C. Therefore, it can be understood from Table 1 that the solidus temperature can be set to a temperature exceeding 260 ° C. by adjusting the In composition ratio to be slightly higher than 9.0%.
In addition, the solidus temperature of Zn-Al alloy, Zn-Al-Mg alloy, and Bi-Ag alloy that are conventionally known are, for example, around 380 ° C, around 340 ° C, and around 260 ° C. There is a problem that it is difficult to use as a solder material because it matches the liquidus temperature.

Claims (6)

Sn、Ag、Cu、Sb及びInを含む少なくとも5元合金からなり、
固相線温度が260℃よりも高く、液相線温度が350℃以下であって、固相線温度よりも液相線温度の方が高いことを特徴とするはんだ材料。
Made of at least a quinary alloy containing Sn, Ag, Cu, Sb and In,
A solder material characterized in that a solidus temperature is higher than 260 ° C., a liquidus temperature is 350 ° C. or lower, and a liquidus temperature is higher than a solidus temperature.
Snが32質量%以下、Sbが10〜17質量%、Cuが1〜4質量%、Inが1〜9.5質量%未満、残部がAg及び不可避の不純物を含むことを特徴とする請求項1記載のはんだ材料。   Sn is 32 mass% or less, Sb is 10 to 17 mass%, Cu is 1 to 4 mass%, In is less than 1 to 9.5 mass%, and the balance contains Ag and inevitable impurities. The solder material according to 1. 液相線温度と固相線温度との温度差が60℃以内であることを特徴とする請求項1または2記載のはんだ材料。   The solder material according to claim 1 or 2, wherein a temperature difference between the liquidus temperature and the solidus temperature is within 60 ° C. 固相線温度が280℃以上であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のはんだ材料。   The solder material according to any one of claims 1 to 3, wherein the solidus temperature is 280 ° C or higher. フラックスが混合されたペースト状であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のはんだ材料。   The solder material according to any one of claims 1 to 4, wherein the solder material is in a paste form mixed with a flux. 前記はんだ材料は、金属箔状に加工された後、打ち抜かれたプリフォームであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のはんだ材料。   5. The solder material according to claim 1, wherein the solder material is a preform that has been punched after being processed into a metal foil shape. 6.
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