JP2023044347A - Low-melting-point solder alloy - Google Patents

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哲郎 西村
Tetsuro Nishimura
徹哉 赤岩
Tetsuya Akaiwa
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Nihon Superior Sha Co Ltd
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Abstract

To provide a solder alloy and a solder joint of high general applicability, wherein the solder alloy is a low-melting-point Sn-Bi solder alloy containing a large amount of Bi, but does not cause a deterioration in the mechanical properties of the solder alloy and the solder joint and can suppress the occurrence of electromigration.SOLUTION: The present invention provides a solder alloy and a solder joint including the solder alloy. The solder alloy has a solder composition comprising Sn of 40 mass%-70 mass% and Bi of 30 mass%-60 mass%, in combination with an element selected from one group or plural groups of the following: a first group being one or more elements selected from the group consisting of Cu, Sb, and Ag; a second group being one or more elements selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Pd, Ru, Rh, Gd, and Pt; and a third group being one or more elements selected from the group consisting of P, Ca, Ti, Mn, As, Cd, In, Te, and Pb, each group having an elemental content of the following: the first group being 0.01 mass%-4 mass%, the second group being 0.005 mass%-0.1 mass%, and the third group being 0.0005 mass%-0.01 mass%. This constitution can suppress the occurrence of electromigration in the solder alloy and the solder joint.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、Sn-Bi系低融点はんだ合金及びはんだ接合部に関するものである。 The present invention relates to a Sn—Bi system low melting point solder alloy and a solder joint.

地球環境負荷軽減のため、電子部品の接合材料として鉛フリーはんだが広く普及しており、Sn-Ag-Cu系はんだ合金やSn-Cu-Ni系はんだ合金はその代表的な組成として知られており、広く用いられている。
しかし、これらの鉛フリーはんだ合金は従来用いられていたSn-Pb共晶組成はんだよりも融点が高く、はんだ接合時の温度も高い。
そのため、耐熱性の高い電子部品や基板が必要となり、製品コスト上昇の一因となっており、耐熱性の低い電子部品の接合を必要とするパーソナルコンピュータ等の基板への接合には、BiやInを所定量含有させることで低融点化したSn-Bi系、Sn-In系のはんだ合金が用いられている。
In order to reduce the burden on the global environment, lead-free solder is widely used as a bonding material for electronic parts. and is widely used.
However, these lead-free solder alloys have a higher melting point than conventionally used Sn--Pb eutectic composition solders, and the temperature at the time of soldering is also higher.
Therefore, electronic components and substrates with high heat resistance are required, which is a factor in the increase in product costs. Sn--Bi-based and Sn--In-based solder alloys, which have a low melting point by containing a predetermined amount of In, are used.

ところで、Sn-Bi系はんだ合金中にBiを多く含有させると、はんだ合金やはんだ接合部が脆くなり、機械的特性が低下することが知られており、長期信頼性に懸念が残る。
そこで、出願人は特許文献1にて、Sn-Biはんだ合金にSb、Cu、及びNiを所定量含有させることで、信頼性の高いはんだ接合部を形成する技術を開示している。
By the way, it is known that if a Sn--Bi-based solder alloy contains a large amount of Bi, the solder alloy and solder joints become brittle, and the mechanical properties are degraded.
Therefore, the applicant discloses in Patent Document 1 a technique of forming a highly reliable solder joint by adding predetermined amounts of Sb, Cu, and Ni to an Sn—Bi solder alloy.

一方、近年、パーソナルコンピュータ等の電子デバイスに用いられるCPU(Central Processing Unit)等の電子部品は、ダウンサイジングや高性能化が進み、それに伴い半導体素子の電子部品の端子にはダウンサイジング前と比較して、電流密度の増加が起きている。
電流密度が増加すると端子と基板を接合しているはんだ接合部にエレクトロマイグレーション(以下、「EM」と記載。)を起因とするボイド等を助長して、局所抵抗値の増加やホットスポットによる接合部の発熱等による不具合の発生を増加させることが懸念されている。
On the other hand, in recent years, electronic parts such as CPUs (Central Processing Units) used in electronic devices such as personal computers have been downsized and improved in performance. As a result, an increase in current density occurs.
When the current density increases, it promotes voids and the like caused by electromigration (hereinafter referred to as "EM") in the solder joints that join the terminals and the substrate, resulting in an increase in local resistance values and joints due to hot spots. There is concern about increasing the occurrence of defects due to heat generation of parts.

そこで、特許文献2ではEMの発生を抑制するはんだ合金組成の技術が開示されている。 Therefore, Patent Document 2 discloses a technology for a solder alloy composition that suppresses the generation of EM.

国際公開WO2020/209384号公報International publication WO2020/209384 登録第6119912号公報Registration No. 6119912

Biを多く含有する低融点Sn-Bi系はんだ合金でありながら、はんだ合金やはんだ接合部の機械的特性が低下することなく、しかも、EMの発生を抑制する効果を有する汎用性のあるはんだ合金及びはんだ接合部の提供を目的とする。 Although it is a low-melting point Sn—Bi solder alloy containing a large amount of Bi, the mechanical properties of the solder alloy and solder joints do not deteriorate, and a versatile solder alloy that has the effect of suppressing the generation of EM and solder joints.

本発明者は、上記目的を達成すべく、Sn-Bi系低融点はんだ合金組成に着目して鋭意検討を重ねた結果、Sn-Bi基本組成に、Cu、Sb、及びAgから成る群より選択される1種又は2種以上の元素を第一のグループとして、Fe、Co、Ni、Pd、Ru、Rh、Gd、及びPtから成る群より選択される1種又は2種以上の元素を第二のグループとして、P、Ca、Ti、Mn、As、Cd、In、Te、及びPbから成る群より選択される1種又は2種以上の元素を第三グループとして、第一グループの元素を0.01質量%~4質量%、第二グループの元素を0.005質量%~0.1質量%、第三グループの元素を0.0005質量%~0.01質量%を含有させることにより、EMの発生を抑制する効果を見出し、本発明の完成に至った。 In order to achieve the above object, the present inventors have made intensive studies focusing on Sn--Bi low-melting-point solder alloy compositions. As a first group, one or two or more elements selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Pd, Ru, Rh, Gd, and Pt As the second group, one or two or more elements selected from the group consisting of P, Ca, Ti, Mn, As, Cd, In, Te, and Pb as the third group, and the elements of the first group By containing 0.01% to 4% by mass, 0.005% to 0.1% by mass of elements of the second group, and 0.0005% to 0.01% by mass of elements of the third group , the effect of suppressing the generation of EM was found, and the present invention was completed.

すなわち本発明は、Snが40質量%~70質量%、Biが30質量%~60質量%であるはんだ組成に、Cu、Sb、及びAgから成る群より選択される1種又は2種以上の元素を第一のグループとして、Fe、Co、Ni、Pd、Ru、Rh、Gd、及びPtから成る群より選択される1種又は2種以上の元素を第二のグループとして、P、Ca、Ti、Mn、As、Cd、In、Te、及びPbから成る群より選択される1種又は2種以上の元素を第三グループとして、各グループの元素の含有量を、第一グループの元素は0.01質量%~4質量%、第二グループの元素は0.005質量%~0.1質量%、第三グループの元素は0.0005質量%~0.01質量%とし、単独グループまたは複数のグループより選択した元素を含有させることにより、当該はんだ合金並びに当該はんだ合金を用いたはんだ接合部に発生するEMを抑制することを可能とした。 That is, the present invention provides a solder composition containing 40% by mass to 70% by mass of Sn and 30% by mass to 60% by mass of Bi, and one or more selected from the group consisting of Cu, Sb, and Ag. Elements as a first group, one or more elements selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Pd, Ru, Rh, Gd, and Pt as a second group, P, Ca, With one or more elements selected from the group consisting of Ti, Mn, As, Cd, In, Te, and Pb as the third group, the content of the elements in each group is 0.01% to 4% by weight, 0.005% to 0.1% by weight for the elements of the second group, 0.0005% to 0.01% by weight for the elements of the third group, and the single group or By containing elements selected from a plurality of groups, it is possible to suppress EM generated in the solder alloy and solder joints using the solder alloy.

本発明は、低温でのはんだ接合を可能とし、しかも、高い接合信頼性を有するはんだ接合が可能となり、更にEMの発生を抑制するため、環境負荷の低減と電子部品の熱損傷の抑制、基板や電子部品の耐熱性を下げることによるコスト低減を可能することに加え、高い接合信頼性をも可能とするため、パーソナルコンピュータ等の電子機器に加え車載や産業機械等に広く応用が可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention enables solder joints at a low temperature, enables solder joints with high joint reliability, and suppresses the generation of EM, thereby reducing the environmental load and suppressing thermal damage to electronic parts, substrates, and substrates. In addition to making it possible to reduce costs by lowering the heat resistance of electronic components, it also enables high bonding reliability, so it can be widely applied to automobiles and industrial machinery in addition to electronic devices such as personal computers. .

Sn-Bi2元状態図。Sn—Bi binary phase diagram.

以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明の低融点はんだ合金は、Snが40質量%~70質量%、Biが30質量%~60質量%を基本とする組成に、Cu、Sb、Ag、Fe、Co、Ni、Pd、Ru、Rh、Gd、Pt、P、Ca、Ti、Mn、As、Cd、In、Te、及びPbから成る群より選択される1種又は2種以上を所定量含有させて、低融点ながら機械的特性に優れ、しかもEMの発生を抑制する効果を有したはんだ合金並びに当該はんだ合金を用いて接合したはんだ接合部、及び当該はんだ接合部を用いた電子部品である。
The present invention will be described in detail below.
The low melting point solder alloy of the present invention has a composition based on 40% to 70% by mass of Sn and 30% to 60% by mass of Bi, and Cu, Sb, Ag, Fe, Co, Ni, Pd, Ru , Rh, Gd, Pt, P, Ca, Ti, Mn, As, Cd, In, Te, and Pb. A solder alloy having excellent properties and an effect of suppressing the generation of EM, a solder joint joined using the solder alloy, and an electronic component using the solder joint.

最近では、低融点はんだ合金であるSn-Bi共晶組成やBiが30質量%以上含有した組成をはんだ接合に試みられているが、元来、Biが多量に含有されたはんだ合金を用いたはんだ接合部は接合部の脆さが指摘されており、本出願人は特許文献1にて、Sn-Biはんだ合金にSb、Cu、及びNiを所定量含有させることで、機械的特性を向上させて信頼性の高いはんだ合金やはんだ接合部に関する技術を開示している。
しかし、特許文献1では電子機器のダウンサイジング化や高性能化等による電流密度の増加に起因するEMの発生に伴う対応の必要性は記載されているものの、対応についての内容や示唆は記載されていない。
Recently, a Sn—Bi eutectic composition, which is a low melting point solder alloy, and a composition containing 30% by mass or more of Bi have been tried for soldering, but originally, a solder alloy containing a large amount of Bi was used. It has been pointed out that solder joints are brittle, and the applicant has disclosed in Patent Document 1 that the mechanical properties are improved by adding predetermined amounts of Sb, Cu, and Ni to the Sn—Bi solder alloy. It discloses a technology related to solder alloys and solder joints that are highly reliable.
However, although Patent Document 1 describes the need to deal with the occurrence of EM caused by an increase in current density due to the downsizing and performance enhancement of electronic devices, it does not describe the details or suggestions for dealing with it. not

また、特許文献2では、Biを含有する鉛フリーはんだ合金に関して、EMの発生を抑制するはんだ合金組成の開示はなされているものの、Biの含有量が0.1質量%~2質量%未満であり、開示されている合金組成から推察される融点も200℃以上と本発明のはんだ合金よりも著しく高く、また、図1に示すSn-Bi2元状態図からわかるように、Sn-Bi2元系合金は共晶反応を示し、Bi含有量が30質量%~60質量%では金属間化合物の形成もなく、他の合金に比べ特異的な状態を示すことから、特許文献2より、本発明を想起させることや示唆すら困難である。 In addition, Patent Document 2 discloses a solder alloy composition that suppresses the generation of EM with respect to a lead-free solder alloy containing Bi. There is, and the melting point inferred from the disclosed alloy composition is 200 ° C. or higher, which is significantly higher than the solder alloy of the present invention, and as can be seen from the Sn-Bi binary phase diagram shown in FIG. The alloy exhibits a eutectic reaction, and when the Bi content is 30% by mass to 60% by mass, no intermetallic compound is formed, and a specific state is exhibited compared to other alloys. It is difficult to recall or even suggest.

EMは、金属配線に流れる電子が金属電子と衝突し、金属原子を輸送する現象と理解されており、通電に伴いはんだ接合部に発生するEMも加速すると考えられる。
本発明では、Sn-Bi組成を基本とする低融点はんだ合金に含有させた元素の効果を以下の通り推測している。
(A)Sn結晶の配向をランダム化させ、格子間拡散を抑制することにより、はんだ接合部に発生するEMを抑制する元素として、Cu、Sb、及びNi。
(B)はんだ接合部に生成する金属間化合物の微細化により接合界面に発生する金属間化合物の成長を止め、粒界の滑り転位を抑制して、EMの発生を抑制する元素として、Ag、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pt、Ti、Mn、及びAs。
(C)固溶や金属間化合物の形成に於いてBiとの相性が良く、Biの移動を抑制することにより、EMの発生を抑制する元素として、Pd及びIn。
(D)固溶や金属間化合物の形成に於いてSnとの相性が良く、Snの移動を抑制することにより、EMの発生を抑制する元素として、Cu、Sb、Gd、P、Ca、Cd、Te、及びPb。
なお、地球環境負荷軽減を考慮した場合、Cd、Pb、Teを含有しないはんだ合金組成が好ましい。
EM is understood to be a phenomenon in which electrons flowing in a metal wiring collide with metal electrons and transport metal atoms, and it is thought that EM generated in solder joints is also accelerated as electricity is supplied.
In the present invention, the effects of the elements contained in the low-melting-point solder alloy based on the Sn—Bi composition are presumed as follows.
(A) Cu, Sb, and Ni are elements that randomize the orientation of Sn crystals and suppress interstitial diffusion, thereby suppressing EM that occurs in solder joints.
(B) Ag, as an element that stops the growth of intermetallic compounds generated at the bonding interface by miniaturizing the intermetallic compounds generated at the solder joint, suppresses sliding dislocations at grain boundaries, and suppresses the generation of EM; Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pt, Ti, Mn, and As.
(C) Pd and In as elements that have good compatibility with Bi in terms of solid solution and formation of intermetallic compounds and suppress the movement of Bi, thereby suppressing the generation of EM.
(D) Cu, Sb, Gd, P, Ca, and Cd are elements that have good compatibility with Sn in solid solution and formation of intermetallic compounds and suppress the movement of Sn, thereby suppressing the generation of EM. , Te, and Pb.
It should be noted that a solder alloy composition that does not contain Cd, Pb, and Te is preferable when considering the reduction of the load on the global environment.

本発明に係る低融点はんだ合金は、前記のSn-Bi基本組成に加え、Cu、Sb、Ag、Fe、Co、Ni、Pd、Ru、Rh、Gd、Pt、P、Ca、Ti、Mn、As、Cd、In、Te、及びPbから成る群より選択される1種又は2種以上を所定量含有しているが、それ以外の元素も本発明の効果を有する範囲に於いて、含有させても構わない。
例えば、Ge、Ga、Si、V等のはんだ合金やはんだ接合部の酸化防止効果を有する元素が例示できる。
The low melting point solder alloy according to the present invention has, in addition to the Sn—Bi basic composition, Cu, Sb, Ag, Fe, Co, Ni, Pd, Ru, Rh, Gd, Pt, P, Ca, Ti, Mn, One or two or more selected from the group consisting of As, Cd, In, Te, and Pb is contained in a predetermined amount, but other elements are also contained within the range of the effect of the present invention. I don't mind.
Examples thereof include solder alloys such as Ge, Ga, Si, and V, and elements having an antioxidation effect on solder joints.

本発明に係る低融点はんだ合金は、ソルダペースト、はんだボール、プリフォーム、線材、やに入りはんだ、及びディップ用棒はんだ等の形態で使用することが可能であり、本発明の効果を有する範囲に於いて、形態の限定はない。 The low melting point solder alloy according to the present invention can be used in the form of solder paste, solder balls, preforms, wire rods, flux cored solders, and dipping bar solders, and the range having the effect of the present invention , there is no limitation on the form.

本発明に係る低融点はんだ合金や当該はんだ合金の形態は、常法に従い夫々の形態に製造することが出来る。
また、本発明に係るはんだ合金を用いた接合は、フローはんだ付けやリフローはんだ付け等の常法に従い行うことが可能である。
The low-melting-point solder alloy according to the present invention and the form of the solder alloy can be produced in each form according to a conventional method.
In addition, joining using the solder alloy according to the present invention can be performed by conventional methods such as flow soldering and reflow soldering.

例えば、ソルダペーストの場合、Sn-Bi基本組成に、Cu、Sb、Ag、Fe、Co、Ni、Pd、Ru、Rh、Gd、Pt、P、Ca、Ti、Mn、As、Cd、In、Te、及びPbから成る群より選択される1種又は2種以上を所定量含有させたはんだ合金を準備し、常法にて平均粒径20~50μmのサイズを粉末に加工し、フラックスと混合して製造することが出来る。 For example, in the case of solder paste, the Sn--Bi basic composition includes Cu, Sb, Ag, Fe, Co, Ni, Pd, Ru, Rh, Gd, Pt, P, Ca, Ti, Mn, As, Cd, In, A solder alloy containing a predetermined amount of one or more selected from the group consisting of Te and Pb is prepared, processed into powder with an average particle size of 20 to 50 μm by a conventional method, and mixed with flux. can be manufactured by

また、このソルダペーストは、前述のはんだ合金の粉末とフラックスを混合することにより製造が可能であるが、当該フラックスは本発明の効果を有する範囲に於いて、成分や性状等は特に限定はされない。
例えば、当該フラックスは、ロジン、溶剤、チキソ剤、活性剤、及び酸化防止剤を含有させることが可能である。
In addition, this solder paste can be produced by mixing the above-described solder alloy powder and flux, but the flux is not particularly limited in terms of components, properties, etc., as long as the flux has the effect of the present invention. .
For example, the flux can contain rosins, solvents, thixotropic agents, activators, and antioxidants.

本発明の低融点はんだ合金を用いたソルダペーストのフラックス組成に関して説明する。
〔ロジン〕
前記ロジンとしては、例えば、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等の天然ロジン類や、不均化ロジン類、水素化ロジン類、ホルミル化ロジン類、フマル化ロジン類、マレイン化ロジン類、アクリル化ロジン類等の変性ロジン類、ロジンエステル類などが挙げられる。これらのロジンは、1種類のみでもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
フラックス全質量中における前記ロジンの含有量は、本発明のソルダペーストの溶融性や、ソルダボール抑制力の効果の観点、また、ソルダペーストの粘度の観点から、20~60質量%が好ましく、30~50質量%がより好ましい。
The flux composition of the solder paste using the low melting point solder alloy of the present invention will be explained.
[Rosin]
Examples of the rosin include natural rosins such as gum rosin, wood rosin and tall oil rosin, disproportionated rosins, hydrogenated rosins, formylated rosins, fumarated rosins, maleated rosins, and acrylated rosins. modified rosins such as rosins, rosin esters, and the like. These rosins may be used alone or in combination of two or more.
The content of the rosin in the total mass of the flux is preferably 20 to 60% by mass, from the viewpoint of the meltability of the solder paste of the present invention, the effect of the solder ball suppressing force, and the viscosity of the solder paste, and 30% by mass. ~50% by mass is more preferred.

〔溶剤〕
前記溶剤としては、例えば、オクタンジオール、デカノール、2-ヘキシル-1-デカノール等のアルコール類、ブチルカルビトール,ジブチルカルビトール、へキシレングリコール、へキシレンジグリコール、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、メチルプロピレントリグリコール、ブチルプロピレントリグリコール、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコール類、安息香酸ブチル、マレイン酸ジブチル等のエステル類、n-ヘキサン、ドデカン等の炭化水素類、ターピネオール、1,8-テルピンモノアセテート、1,8-テルピンジアセテート、ジヒドロターピネオール等のテルペン誘導体等が挙げられる。前記溶剤は、1種類のみでもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
フラックス全質量中における前記溶剤の含有量は、ソルダペーストの粘度や印刷適性に基づいて決定すればよいが、例えば、20~50質量%であることが好ましい。
〔solvent〕
Examples of the solvent include alcohols such as octanediol, decanol, and 2-hexyl-1-decanol, butyl carbitol, dibutyl carbitol, hexylene glycol, hexylene diglycol, tripropylene glycol monomethyl ether, and tripropylene glycol. Monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, methylpropylene triglycol, butylpropylene triglycol, triethylene glycol Glycols such as butyl methyl ether and tetraethylene glycol dimethyl ether, esters such as butyl benzoate and dibutyl maleate, hydrocarbons such as n-hexane and dodecane, terpineol, 1,8-terpine monoacetate, 1,8 - Terpene derivatives such as terpine diacetate and dihydroterpineol. Only one kind of the solvent may be used, or two or more kinds thereof may be used in combination.
The content of the solvent in the total mass of the flux may be determined based on the viscosity and printability of the solder paste, and is preferably 20-50 mass %, for example.

〔チキソ剤〕
前記チキソ剤としては、本発明のソルダペーストを所望する粘度に調整できるものであればよく、特に限定はないが、ソルダペーストあるいはフラックスに適用可能な公知のものを使用することができ、例えば、硬化ひまし油、蜜ロウ、カルナバワックス、脂肪酸アマイド系ワックス、ステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド等が挙げられる。前記チキソ剤は、1種類のみでもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
フラックス全質量中における前記チキソ剤の含有量は、ソルダペーストの印刷適性に基づいて決定すればよいが、例えば、2~10質量%であることが好ましい。
[Thixotropic agent]
The thixotropic agent is not particularly limited as long as it can adjust the viscosity of the solder paste of the present invention to a desired value, but known agents applicable to solder paste or flux can be used. Hydrogenated castor oil, beeswax, carnauba wax, fatty acid amide wax, stearic acid amide, ethylenebisstearic acid amide, ethylenebishydroxystearic acid amide, hexamethylenebishydroxystearic acid amide and the like. The thixotropic agent may be used alone or in combination of two or more.
The content of the thixotropic agent in the total mass of the flux may be determined based on the printability of the solder paste.

〔活性剤〕
前記活性剤としては、カルボン酸やイミダゾール、それらの誘導体等の有機酸が例示できる。
例えば、モノカルボン酸としては特に限定はないが、ステアリン酸、パルチミン酸、オレイン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、エイコサン酸、ヘンエイコサン酸、ドコサン酸、2デシルテトラデカン酸等の脂肪族炭化水素をカルボキシ基で置換した1価のカルボン酸、12-ヒドロキシドデカン酸、12-ヒドロキシオクタデカン酸、13-ヒドロキシトリデカン酸、14-ヒドロキシテトラデカン酸、9,16-ジヒドロキシオクタデカン酸等のヒドロキシ脂肪酸およびジヒドロキシヘキサデカン酸、ジヒドロキシオクタデカン酸、ジヒドロキシエイコサン酸等のポリヒドロキシ脂肪酸等が挙げられる。
また、ジカルボン酸としては特に限定はないが、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸等が挙げられ、イミダゾールやそれらの誘導体としては特に限定はないが、2メチルイミダゾール、2エチルイミダゾール、2エチル4メチルイミダゾール、2ブチルイミダゾール、ベンゾイミダゾール等が挙げられる。
フラックス全質量中における前記活性剤の含有量は、接合性やソルダペーストの印刷適性に基づいて決定すればよいが、例えば、2~20質量%であることが好ましい。
[Activator]
Examples of the activator include organic acids such as carboxylic acid, imidazole, and derivatives thereof.
For example, the monocarboxylic acid is not particularly limited, but stearic acid, palmitic acid, oleic acid, tetradecanoic acid, pentadecanoic acid, hexadecanoic acid, heptadecanoic acid, octadecanoic acid, nonadecanoic acid, eicosanoic acid, heneicosanoic acid, docosanoic acid, 2 Monovalent carboxylic acids in which aliphatic hydrocarbons such as decyltetradecanoic acid are substituted with carboxy groups, 12-hydroxydodecanoic acid, 12-hydroxyoctadecanoic acid, 13-hydroxytridecanoic acid, 14-hydroxytetradecanoic acid, 9,16- Hydroxy fatty acids such as dihydroxyoctadecanoic acid, and polyhydroxy fatty acids such as dihydroxyhexadecanoic acid, dihydroxyoctadecanoic acid and dihydroxyeicosanoic acid.
The dicarboxylic acid is not particularly limited, but includes succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid and the like. imidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-butylimidazole, benzimidazole and the like.
The content of the activator in the total mass of the flux may be determined based on the bondability and printability of the solder paste, and is preferably 2 to 20 mass %, for example.

〔酸化防止剤〕
前記酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤及びトリアゾール系酸化防止剤の少なくとも1種が例示でき、前記フェノール系酸化防止剤としては、フェノール水酸基の両側のオルト位がメチル基またはt-ブチル基(3級ブチル基)で置換されていないレスヒンダードフェノール系酸化防止剤、一方のみのオルト位がメチル基で置換され、他方のオルト位はt-ブチル基で置換されている部分ヒンダードフェノール系酸化防止剤、および両側のオルト位がt-ブチル基で置換されている完全ヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。フェノール系の酸化防止剤では、ヒンダードフェノール系酸化防止剤の他にも2,2’-ヒドロキシ3,3-ジ(α-チクロヘキシル)-5,5’-ジメチルフェニルメタン等が挙げられる。
前記トリアゾール系酸化防止剤としては、例えば、3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、3-(N-サリチロイル)アミノ-1,2,4-トリアゾール、3-(N-サリチロイル)アミノ-1,2,4-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、2-(2′-ヒドロキシ-5′-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2′-ヒドロキシ-3′-tert-ブチル-5′-メチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2′-ヒドロキシ-3′,5′-ジ-tert-アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2′-ヒドロキシ-5′-tert-オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2′-メチレンビス[6-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-4-tert-オクチルフェノール]、6-(2-ベンゾトリアゾリル)-4-tert-オクチル-6′-tert-ブチル-4′-メチル-2,2′-メチレンビスフェノール、1,2,3-ベンゾトリアゾール、1-[N,N-ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル]ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、1-[N,N-ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル]メチルベンゾトリアゾール、2,2′-[[(メチル-1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)メチル]イミノ]ビスエタノール、1-(1′,2′-ジカルボキシエチル)ベンゾトリアゾール、1-(2,3-ジカルボキシプロピル)ベンゾトリアゾール、1-[(2-エチルヘキシルアミノ)メチル]ベンゾトリアゾール、2,6-ビス[(1H-ベンゾトリアゾール-1-イル)メチル]-4-メチルフェノール、5-メチルベンゾトリアゾール等が挙げられる。
また、本発明のソルダペーストでは、酸化防止剤を併用してもよい。
〔Antioxidant〕
Examples of the antioxidant include at least one of phenolic antioxidants and triazole antioxidants, and the phenolic antioxidant includes a methyl group or a t-butyl group at the ortho positions on both sides of the phenolic hydroxyl group. Reshindered phenol antioxidants not substituted with (tertiary butyl groups), partially hindered phenols substituted with methyl groups at only one ortho position and with t-butyl groups at the other ortho position. antioxidants, and fully hindered phenolic antioxidants substituted on both ortho positions with t-butyl groups. Phenolic antioxidants include hindered phenol antioxidants as well as 2,2′-hydroxy-3,3-di(α-cyclohexyl)-5,5′-dimethylphenylmethane.
Examples of the triazole antioxidant include 3-amino-1,2,4-triazole, 3-(N-salicyloyl)amino-1,2,4-triazole, 3-(N-salicyloyl)amino-1 , 2,4-triazole, benzotriazole, 2-(2'-hydroxy-5'-methylphenyl)benzotriazole, 2-(2'-hydroxy-3'-tert-butyl-5'-methylphenyl)-5 -chlorobenzotriazole, 2-(2'-hydroxy-3',5'-di-tert-amylphenyl)benzotriazole, 2-(2'-hydroxy-5'-tert-octylphenyl)benzotriazole, 2, 2′-methylenebis[6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-tert-octylphenol], 6-(2-benzotriazolyl)-4-tert-octyl-6′-tert-butyl-4 '-methyl-2,2'-methylenebisphenol, 1,2,3-benzotriazole, 1-[N,N-bis(2-ethylhexyl)aminomethyl]benzotriazole, carboxybenzotriazole, 1-[N,N -bis(2-ethylhexyl)aminomethyl]methylbenzotriazole, 2,2'-[[(methyl-1H-benzotriazol-1-yl)methyl]imino]bisethanol, 1-(1',2'-di carboxyethyl)benzotriazole, 1-(2,3-dicarboxypropyl)benzotriazole, 1-[(2-ethylhexylamino)methyl]benzotriazole, 2,6-bis[(1H-benzotriazol-1-yl) methyl]-4-methylphenol, 5-methylbenzotriazole and the like.
Moreover, in the solder paste of the present invention, an antioxidant may be used in combination.

本発明の低融点はんだ合金をはんだ接合に用いることにより、はんだ接合部に発生するEMが抑制されるため、信頼性の高い接合が可能となり、パーソナルコンピュータ等の電子機器に加え車載や産業機械等に広く応用が期待できる。

By using the low melting point solder alloy of the present invention for solder joints, EM generated in the solder joints is suppressed, so highly reliable joints are possible, and in addition to electronic devices such as personal computers, in-vehicle and industrial machines, etc. can be expected to be widely applied to

Claims (2)

Biが30質量%~60質量%と、
Cu、Sb、及びAgから成る群より選択される1種又は2種以上の元素を第一のグループとして、
Fe、Co、Ni、Pd、Ru、Rh、Gd、及びPtから成る群より選択される1種又は2種以上の元素を第二のグループとして、
P、Ca、Ti、Mn、As、Cd、In、Te、及びPbから成る群より選択される1種又は2種以上の元素を第三グループとして、
各グループの元素の含有量を、第一グループの元素は0.01質量%~4質量%、第二グループの元素は0.005質量%~0.1質量%、第三グループの元素は0.0005質量%~0.01質量%とし、
単独グループまたは複数のグループより選択した元素を前記含有量を含有させ、残部をSn及び不可避不純物から成ることを特徴とする低融点はんだ合金。
Bi is 30% by mass to 60% by mass,
As a first group, one or more elements selected from the group consisting of Cu, Sb, and Ag,
As a second group, one or more elements selected from the group consisting of Fe, Co, Ni, Pd, Ru, Rh, Gd, and Pt,
As a third group, one or more elements selected from the group consisting of P, Ca, Ti, Mn, As, Cd, In, Te, and Pb,
The content of the elements in each group is 0.01% to 4% by mass for the elements in the first group, 0.005% to 0.1% by mass for the elements in the second group, and 0 for the elements in the third group. .0005% by mass to 0.01% by mass,
A low-melting-point solder alloy characterized by containing an element selected from a single group or a plurality of groups in the above content, and the balance being Sn and unavoidable impurities.
請求項1記載のはんだ合金を用いて形成されたはんだ接合部。
A solder joint formed using the solder alloy according to claim 1 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20240024990A1 (en) * 2022-07-22 2024-01-25 Senju Metal Industry Co., Ltd. Solder Alloy, Solder Ball, Solder Paste, and Solder Joint

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