JP2023139088A - ポリマー基板、プリント回路板及び他の接合用途のための低温はんだ付け溶液 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のはんだ合金の融点よりも低い融点を有するが、同様又はより有利な機械的特性及び熱特性を有するはんだ合金を提供する。【解決手段】はんだ合金であって、重量%で、40~65%のBiと、1~10%のInと、0.1~5%のGa、0.1~5%のZn、0.1~2%のCu、0.01~0.1%のCo、0.1~2%のAg、0.005~0.05%のTi、及び0.01~1%のNiのうちの少なくとも1つと、任意選択的に、最大1%のV、最大1%の希土類金属、最大1%のNd、最大1%のCr、最大1%Fe、最大1%のAl、最大1%のP、最大1%のAu、最大1%のTe、最大1%のSe、最大1%のCa、最大1重量%のMo、最大1%のPt、最大1%のMg、最大1%のSi、及び最大1%のMnのうちの1つ以上、並びに不可避不純物と共に残部のSnとを含む、はんだ合金。【選択図】図2
Description
本発明は、概して、冶金の分野に関し、より具体的には、はんだ合金及びはんだペーストに関する。はんだ合金は、特に限定されるものではないが、ウェーブはんだ付け、表面実装技術、熱風レベリング及びボールグリッドアレイ、ランドグリッドアレイ、底部終端パッケージ、LED及びチップスケールパッケージなどの電子はんだ付け用途での使用に好適である。
ウェーブはんだ付け(又はフローはんだ付け)は、大量のはんだ付け電子アセンブリに広く使用される方法である。例えば、貫通孔回路基板のために使用することができ、基板は、溶融はんだの波を通過し、この波は、基板の底部に接して、接合される金属表面を湿潤する。別のはんだ付け技術は、プリント回路基板上のはんだパッド上にはんだペーストを印刷し、その後、リフロー炉を通してアセンブリ全体を配置して送ることを伴う。リフロープロセス中、はんだは、基板上のはんだ付け表面、並びに構成要素を溶融及び湿潤する。別のはんだ付けプロセスは、はんだ付け可能な保護層で銅終端をコーティングするために、プリント配線板を溶融はんだに浸漬することを伴う。このプロセスは、熱風レベリングとして知られている。ボールグリッドアレイ接合部又はチップスケールパッケージは、典型的には、2つの基板間のはんだの球と組み立てられる。これらの接合部のアレイは、回路基板上にチップを取り付けるために使用される。
典型的には、ポリイミド(polyimide、PI)は、300℃を超える高温安定性のために、プリント回路基板(printed circuit board、PCB)用の選択の基板であった。これにより、218℃で溶融するスズ-銀-銅(tin-silver-copper、SAC)はんだペーストの使用が可能になる。これらのPI系回路基板は、典型的には240℃~260℃のピーク温度ではんだ付けされる。PIと比較して、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)フィルムは、コストが著しく低い。しかしながら、PETフィルムは、熱歪み及び熱破壊により、これらの高温で使用及びはんだ付けすることはできない。したがって、PET系フィルムを基板として使用する必要がある場合、低温はんだ付け温度が要求される。
取り扱い及び配置を容易にするために、はんだ合金は、典型的には、はんだペーストで採用される。はんだペーストは、典型的には、有機ペースト媒質(ペーストフラックス)及びはんだ粉末(合金)を含有する。ペーストフラックスの役割は、所与のリフロー条件でのはんだ粒子の合体と共に、ペーストの印刷性能及び安定性を提供することである。典型的には、はんだペーストフラックスは、以下の構成単位、すなわち、ロジン/樹脂、溶媒パッケージ、活性化剤パッケージ、添加剤、レオロジー変性剤、及び腐食防止剤を含む。従来のはんだフラックスは、低温はんだ合金での使用には好適ではない。これは、はんだペーストに一般的に採用される活性化剤の大部分が、より高い温度で(すなわち、はんだ溶融の前に)活性化される傾向があるためである。1つの経路は、より低い温度で必要な活性を達成することであり、非常に積極的な活性化剤を選択することである。しかしながら、このような解決策は、非常に積極的な活性化剤が、貯蔵中のはんだ合金との反応によってペーストの均質性を阻害するために不利である。更に、後リフロー残留物中に残っているいかなる未反応活性化剤も、電気的信頼性に悪影響を及ぼし得る。
従来のはんだ合金の融点よりも低い融点を有するが、同様又はより有利な機械的特性及び熱特性を有するはんだ合金が必要とされている。また、PET基板上にはんだ付け可能なはんだ合金が必要とされている。更に、はんだペーストを形成するために、そのようなはんだ合金と共に使用するのに好適なはんだフラックスが必要とされている。
本発明は、先行技術に関連する問題の少なくとも一部を解決すること、又は商業的に許容可能な代替策を提供することを目的とする。
したがって、第1の態様では、本発明は、はんだ合金であって、
40~65重量%のビスマスと、
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のゲルマニウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金を提供する。
40~65重量%のビスマスと、
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のゲルマニウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金を提供する。
ここで、本発明を更に説明する。以下の節では、本発明の異なる態様が、より詳細に定義される。そのように定義される各態様は、別途明確に示されない限り、任意の他の態様又は複数の態様と組み合わせることができる。特に、好ましい又は有利であると示される任意の特徴は、好ましい又は有利であると示される任意の他の特徴又は複数の特徴と組み合わされてもよい。
本明細書で使用される用語「はんだ合金」は、90~400℃の範囲の融点を有する可融性金属合金を包含する。合金は、鉛を含まない及び/又はアンチモンを含まないことが好ましく、鉛及び/又はアンチモンが意図的に添加されないことを意味する。したがって、鉛及びアンチモンの含有量は、ゼロであるか、又は偶発的不純物レベル以下である。
はんだ合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを呈し得る。例えば、典型的には、はんだ合金は、170℃未満、より典型的には150℃未満、更により典型的には140℃未満の温度ではんだ付けすることができる。したがって、はんだ合金は、低温基板上ではんだリフローを実行することができ、従来の基板及び構成要素のリフローにより誘導される反りを低減することができる。このような低温基板は、例えば、PET又は熱安定化PETを含んでもよい。PET基板は、従来のPI基板よりも低コスト(典型的には9ドル/平方メートル対90ドル/平方メートル)であり、柔軟性の増加も示し得る。更に、PET回路基板は、無色透明(すなわち、透明)であり得、一方、PIフィルムは、典型的には黄橙色であり、これは、はんだ合金及びPET基板が、例えば、ディスプレイ、照明、スマートパッケージ、及びスマートラベルでの使用に特に好適であることを意味する。加えて、はんだ合金及びPET基板は、PETの「耐アーク性」特性が所望される用途に特に好適であり得る。
はんだ合金は、従来の導電性接着剤(electrically conductive adhesive、ECA)の代替として機能し得る。
はんだ合金は、有利な湿潤特性、例えば、例えばSACはんだ合金などの従来のはんだ合金と実質的に類似した、又はそれよりも良好な湿潤特性を呈することができる。
はんだ合金は、プリント回路基板、特に可撓性ポリマー基板に取り付けられた電子部品に対して好適な機械的及び物理的安定性を示し得る。加えて、はんだ合金は、フレキシブル回路用途に好適な、許容可能なレベルの熱機械的信頼性を示し得る。
インジウムは、はんだ合金のリフロー温度を低減するように機能し得る。驚くべきことに、列挙された量のガリウム、亜鉛、銅、コバルト、銀、チタン、及びニッケルのうちの少なくとも1つを添加することは、はんだの融解挙動を実質的に変化させないが、凝固力学を改変することによってバルク合金特性を変化させることができることが見出された。有利なことに、インジウムが、ガリウム、亜鉛、銅、コバルト、銀、チタン、及びニッケルのうちの少なくとも1つと組み合わせて、列挙された量でベース合金に添加されると、低いリフロー温度は、ベース合金の有利なはんだ付け特性及び機械的特性において、小さい減少のみで示され、典型的には実質的に減少しないことが見出された。インジウムは、はんだ合金の有利な特性、例えば、その機械的特性、はんだ付け性、及び酸化に対する傾向を低下させることが知られているため、これは驚くべきことである。
はんだ合金は、40~65重量%のビスマスを含む。好ましくは、はんだ合金は、42~60重量%のビスマス、より好ましくは45~59重量%のビスマス、更により好ましくは47~58.5重量%のビスマス、更により好ましくは50~58重量%のビスマス、なお更により好ましくは55~57.5重量%のビスマスを含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、50~55重量%のビスマスを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、56~59重量%のビスマスを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、43~47重量%のビスマスを含む。特定量のビスマスの存在は、固溶体強化によって機械的特性を改善する働きをすることができる。ビスマスはまた、クリープ抵抗を改善するように作用し得る。ビスマスはまた、湿潤及び拡散を改善することができる。
はんだ合金は、1~10重量%のインジウムを含む。好ましくは、はんだ合金は、1.5~9重量%のインジウム、より好ましくは2~8重量%のインジウム、更により好ましくは3~7重量%のインジウムを含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、2.5~3.5重量%のインジウム、好ましくは約3重量%のインジウムを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、3.5~4.5重量%のインジウム、好ましくは約4重量%のインジウムを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、4.5~5.5重量%のインジウム、好ましくは約5重量%のインジウムを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、5.5~6.5重量%のインジウム、好ましくは約6重量%のインジウムを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、6.5~7.5重量%のインジウム、好ましくは約7重量%のインジウムを含む。列挙された量のインジウムの存在は、他の合金元素と共に、はんだ合金の液相線温度を低下させる働きをすることができ、それにより、合金をベース合金よりも低い温度でリフローすることができる。しかしながら、インジウムの量が多いほど、その機械的強度、はんだ付け性、及び長期熱機械的安定性などの、はんだ合金の有利な特性を低下させる場合がある。加えて、インジウムの量が多いほど、はんだ合金は、不利に酸化され易くなる可能性がある。
はんだ合金は、0.1~5重量%のガリウムを任意選択的に含む。合金はガリウムを含むことが好ましい。ガリウム、亜鉛、銅、コバルト、銀、チタン、及びニッケルのうちの少なくとも1つ以上の元素のうち、はんだ合金が少なくともガリウムを含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは0.5~4重量%のガリウム、より好ましくは0.75~3.5重量%のガリウム、更により好ましくは1~3重量%のガリウムを含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、0.5~1.5重量%のガリウム、好ましくは約1重量%のガリウムを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、1.5~2.5重量%のガリウム、好ましくは約2重量%のガリウムを含む。ガリウムは、はんだ合金の液相線温度を低下させるように機能し得る。加えて、ガリウムは、固溶体強化を提供することができる。リフロー温度を低下させる際にインジウムよりもガリウムは有効ではないが、ガリウムは、有利な機械的特性を実質的に低下させることなく、リフロー温度を低下することができる。したがって、列挙された量のインジウム及びガリウムの組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。ガリウムの存在はまた、はんだ合金を含むはんだペーストの安定性を増加させることができる。しかしながら、より高いレベルのガリウムは、はんだ合金のはんだ付け性を低下させ得る。
はんだ合金は、0.1~5重量%の亜鉛を任意選択的に含む。合金は亜鉛を含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは0.5~4重量%の亜鉛、より好ましくは1~3重量%の亜鉛を含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、0.5~1.5重量%の亜鉛、好ましくは約1重量%の亜鉛を含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、1.5~2.5重量%の亜鉛、好ましくは約2重量%の亜鉛を含む。亜鉛は、固溶体強化を提供することができる。したがって、列挙された量のインジウム及び亜鉛の組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。しかしながら、亜鉛のレベルが高くなると、はんだ合金のはんだ付け性を低下させ得る。
はんだ合金は、0.1~2重量%の銅を任意選択的に含む。合金は銅を含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは、0.15~1.5重量%の銅、より好ましくは0.18~0.32重量%の銅を含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、0.18~0.32重量%の銅、好ましくは0.2~0.3重量%の銅を含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、0.7~1.1重量%の銅、好ましくは0.8~1重量%の銅を含む。特定量の銅の存在は、金属間化合物の形成によって、機械的特性、例えば強度を改善するように機能し得る。加えて、銅の存在は銅溶解を低減し、クリープ抵抗も改善することもできる。したがって、列挙された量のインジウム及び銅の組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。
はんだ合金は、0.01~0.1重量%のコバルトを任意選択的に含む。はんだ合金はコバルトを含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは0.02~0.09重量%のコバルト、より好ましくは0.03~0.08重量%のコバルトを含む。コバルトはまた、基板/はんだ界面におけるIMC形成の速度を遅くし、耐落下衝撃性を増加させることができる。コバルトはまた、銅溶解を低減することができる。したがって、列挙された量のインジウムとコバルトとの組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。
はんだ合金は、0.1~2重量%の銀を任意選択的に含む。はんだ合金は銀を含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは0.2~1.5重量%の銀、より好ましくは0.3~1.2重量%の銀を含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、0.1~0.4重量%の銀、好ましくは0.2~0.3重量%の銀を含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、0.7~1.1重量%の銀、好ましくは0.8~1重量%の銀を含む。特定量の銀の存在は、金属間化合物の形成によって、機械的特性、例えば強度を改善するように機能し得る。加えて、銀の存在は、湿潤及び拡散を改善するように作用し得る。したがって、列挙された量のインジウム及び銀の組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。
はんだ合金は、0.005~0.05重量%のチタンを任意選択的に含む。はんだ合金はチタンを含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは0.055~0.045重量%のチタン、より好ましくは0.01~0.04重量%のチタンを含む。特定量のチタンの存在は、強度及び界面反応を改善するように機能し得る。チタンはまた、基板/はんだ界面における銅拡散を制御することによって、落下衝撃性能を改善することができる。したがって、列挙された量のインジウム及びチタンの組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。
はんだ合金は、0.01~1重量%のニッケルを任意選択的に含む。はんだ合金はニッケルを含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは0.02~0.9重量%のニッケル、より好ましくは0.025~0.8重量%のニッケル、更により好ましくは0.03~0.5重量%のニッケルを含む。特定量のニッケルの存在は、金属間化合物をスズで形成することによって機械的特性を改善する働きをすることができ、これにより、沈殿強化をもたらすことができる。ニッケルはまた、基板/はんだ界面でIMC成長を減少させることによって、耐落下衝撃性を増加させることもできる。ニッケルはまた、銅溶解を低減することができる。したがって、列挙された量のインジウム及びニッケルの組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。
はんだ合金は、最大1重量%のゲルマニウムを任意選択的に含む。ゲルマニウムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%のゲルマニウム、より好ましくは0.01~0.5重量%のゲルマニウム、更により好ましくは0.1~0.3重量%のゲルマニウムを含む。はんだ合金は、最大1重量%の希土類金属を任意選択的に含む。希土類金属が存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%の希土類金属、より好ましくは0.01~0.5重量%の希土類金属、更により好ましくは0.1~0.3重量%の希土類金属を含む。はんだ合金は、最大1重量%のネオジムを任意選択的に含む。ネオジムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは、0.001~1重量%のネオジム、より好ましくは0.01~0.5重量%のネオジム、更により好ましくは0.1~0.3重量%のネオジムを含む。はんだ合金は、最大1重量%のクロムを任意選択的に含む。クロムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%のクロム、より好ましくは0.01~0.5重量%のクロム、更により好ましくは0.1~0.3重量%のクロムを含む。はんだ合金は、最大1重量%の鉄を任意選択的に含む。鉄が存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%の鉄、より好ましくは0.01~0.5重量%の鉄、更により好ましくは0.1~0.3重量%の鉄を含む。はんだ合金は、最大1重量%のアルミニウムを任意選択的に含む。アルミニウムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%のアルミニウム、より好ましくは0.01~0.5重量%のアルミニウム、更により好ましくは0.1~0.3重量%のアルミニウムを含む。はんだ合金は、最大1重量%のリンを任意選択的に含む。リンが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%のリン、より好ましくは0.01~0.5重量%のリン、更により好ましくは0.1~0.3重量%のリンを含む。はんだ合金は、最大1重量%の金を任意選択的に含む。金が存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%の金、より好ましくは0.01~0.5重量%の金、更により好ましくは0.1~0.3重量%の金を含む。はんだ合金は、最大1重量%のテルルを任意選択的に含む。テルルが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは、0.001~1重量%のテルル、より好ましくは0.01~0.5重量%のテルル、更により好ましくは0.1~0.3重量%のテルルを含む。はんだ合金は、最大1重量%のセレンを任意選択的に含む。セレンが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%のセレン、より好ましくは0.01~0.5重量%のセレン、更により好ましくは0.1~0.3重量%のセレンを含む。はんだ合金は、最大1重量%のカルシウムを任意選択的に含む。カルシウムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%のカルシウム、より好ましくは0.01~0.5重量%のカルシウム、更により好ましくは0.1~0.3重量%のカルシウムを含む。はんだ合金は、最大1重量%のバナジウムを任意選択的に含む。バナジウムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%のバナジウム、より好ましくは0.01~0.5重量%のバナジウム、更により好ましくは0.1~0.3重量%のバナジウムを含む。はんだ合金は、最大1重量%のモリブデンを任意選択的に含む。モリブデンが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは、0.001~1重量%のモリブデン、より好ましくは0.01~0.5重量%のモリブデン、更により好ましくは0.1~0.3重量%のモリブデンを含む。はんだ合金は、最大1重量%の白金を任意選択的に含む。白金が存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%の白金、より好ましくは0.01~0.5重量%の白金、更により好ましくは0.1~0.3重量%の白金を含む。はんだ合金は、最大1重量%のマグネシウムを任意選択的に含む。マグネシウムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%のマグネシウム、より好ましくは0.01~0.5重量%のマグネシウム、更により好ましくは0.1~0.3重量%のマグネシウムを含む。はんだ合金は、最大1重量%のケイ素を任意選択的に含む。ケイ素が存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%のケイ素、より好ましくは0.01~0.5重量%のケイ素、更により好ましくは0.1~0.3重量%のケイ素を含む。はんだ合金は、最大1重量%のマンガンを任意選択的に含む。マンガンが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは0.001~1重量%のマンガン、より好ましくは0.01~0.5重量%のマンガン、更により好ましくは0.1~0.3重量%のマンガンを含む。
特定量のマンガンの存在は、強度及び界面反応を改善するように機能し得る。マンガンはまた、耐落下衝撃性を改善することができる。アルミニウム、カルシウム、バナジウム、マグネシウム、リン、ネオジム、ケイ素及びバナジウムは、脱酸素剤として機能し得、はんだ合金の湿潤性を改善することができる。金、クロム、鉄、モリブデン、白金、テルル及びセレンは、脱酸素剤として機能し得、強度及び界面反応を改善する役割を果たし得る。本明細書で使用するとき、用語、希土類元素は、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb及びLuから選択される1つ以上の元素を指す。希土類は、拡散及び湿潤性を改善するように作用し得る。セリウムは、この点に関して特に有効であることが見出されている。
合金は、典型的には、少なくとも25重量%のスズ、より典型的には少なくとも30重量%のスズ、更により典型的には少なくとも32重量%のスズを含む。合金は、典型的には、最大50重量%のスズ、より典型的には最大45重量%のスズ、更により典型的には最大43重量%のスズを含む。
本明細書に記載される合金は不可避不純物を含有し得るが、合計で、これらは組成物の1重量%を超える可能性は低いことが理解されるであろう。好ましくは、はんだ合金は、組成物の0.5重量%以下、より好ましくは組成物の0.3重量%以下、更により好ましくは組成物の0.1重量%以下、更により好ましくは組成物の0.05重量%以下、最も好ましくは組成物の0.02重量%以下の量の不可避不純物を含有する。
本明細書に記載されるはんだ合金は、列挙された元素からなり得る。あるいは、本明細書に記載されるはんだ合金は、列挙された元素から本質的になり得る。したがって、必須である元素(すなわち、スズ、ビスマス、インジウム、並びにガリウム、亜鉛、銅、コバルト、銀、チタン及びニッケルのうちの少なくとも1つ)に加えて他の非特定量の元素が、組成物の本質的な特性が組成物の存在によって実質的に影響されない限り、組成物中に存在してもよいことが理解されるであろう。
好ましい実施形態では、はんだ合金は、50~54重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、0.5~1.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
好ましい実施形態では、はんだ合金は、49~53重量%のビスマス、5~7重量%のインジウム、0.5~1.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
好ましい実施形態では、はんだ合金は、49~53重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、1.5~2.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
好ましい実施形態では、はんだ合金は、56~59重量%のビスマス、0.1~0.3重量%の銅、0.02~0.04のコバルト、2~4重量%のインジウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
好ましい実施形態では、はんだ合金は、56~59重量%のビスマス、0.1~0.3重量%の銅、0.02~0.04のコバルト、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
好ましい実施形態では、はんだ合金は、56~59重量%のビスマス、0.2~0.6重量%の銀、2~4重量%のインジウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
好ましい実施形態では、はんだ合金は、56~59重量%のビスマス、0.2~0.6重量%の銀、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
更なる態様では、本発明は、はんだ合金であって、
1~10重量%のビスマスと、
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金を提供する。
1~10重量%のビスマスと、
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金を提供する。
疑義を避けるために、第1の態様の利点及び好ましい特徴(例えば、元素及び元素含有量)は、この態様にも当てはまる。
はんだ合金は、好ましくは5~9重量%のビスマス、より好ましくは6~8重量%のビスマス、更により好ましくは6.5~7.5重量%のビスマスを含む。特定量のビスマスの存在は、固溶体強化によって機械的特性を改善する働きをすることができる。ビスマスはまた、クリープ抵抗を改善するように作用し得る。ビスマスはまた、湿潤及び拡散を改善することができる。
好ましい実施形態では、はんだ合金は、6~8重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
好ましい実施形態では、はんだ合金は、6~8重量%のビスマス、5~7重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
いずれかの態様のはんだ合金は、好ましくは、スズ-ビスマス合金又はスズ-ビスマス-銀共晶合金よりも少なくとも10℃低い温度でリフローすることができる。
いずれかの態様のはんだ合金は、フラックスコア若しくはフラックスコーティングの有無にかかわらず、好ましくは、バー、スティック、固体若しくはフラックスコアードワイヤ、箔若しくはストリップ、フィルム、プリフォーム、粉末若しくはペースト(粉末+フラックスブレンド)、又はボールグリッドアレイ接合部若しくはチップスケールパッケージに使用するためのはんだ球、又は他の予め形成されたはんだ部品の形態である。
更なる態様では、本発明は、はんだ合金であって、
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金を提供する。
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金を提供する。
疑義を避けるために、第1の態様の利点及び好ましい特徴(例えば、元素及び元素含有量)は、この態様にも当てはまる。
更なる態様では、本発明は、以下の合金組成物を提供する。
(a)48~57重量%のBi
(b)1~10重量%のIn
(c)以下のうちの1つ以上
0~1重量%のニッケル、例えば0<重量%のニッケル≦1
0~1重量%の銅、例えば0<重量%の銅≦1
0~5重量%の銀、例えば0<重量%の銀≦1
(d)任意選択的に、以下の元素のうちの1つ以上
最大1重量%のチタン
最大2重量%の1つ以上の希土類、セリウム、ランタン、
ネオジム、例えば最大2重量%
最大1重量%のクロム
最大10重量%のゲルマニウム
最大1重量%のガリウム
最大1重量%のコバルト
最大1重量%の鉄
最大10重量%のアルミニウム
最大1重量%のリン
最大1重量%の金
最大1重量%のテルル
最大1重量%のセレン
最大1重量%のカルシウム
最大1重量%のバナジウム
最大1重量%のモリブデン
最大1重量%の白金
最大1重量%のマグネシウム
最大1重量%のケイ素
(e)不可避不純物と共に、残部スズ。
(a)48~57重量%のBi
(b)1~10重量%のIn
(c)以下のうちの1つ以上
0~1重量%のニッケル、例えば0<重量%のニッケル≦1
0~1重量%の銅、例えば0<重量%の銅≦1
0~5重量%の銀、例えば0<重量%の銀≦1
(d)任意選択的に、以下の元素のうちの1つ以上
最大1重量%のチタン
最大2重量%の1つ以上の希土類、セリウム、ランタン、
ネオジム、例えば最大2重量%
最大1重量%のクロム
最大10重量%のゲルマニウム
最大1重量%のガリウム
最大1重量%のコバルト
最大1重量%の鉄
最大10重量%のアルミニウム
最大1重量%のリン
最大1重量%の金
最大1重量%のテルル
最大1重量%のセレン
最大1重量%のカルシウム
最大1重量%のバナジウム
最大1重量%のモリブデン
最大1重量%の白金
最大1重量%のマグネシウム
最大1重量%のケイ素
(e)不可避不純物と共に、残部スズ。
疑義を避けるために、第1の態様の利点及び好ましい特徴(例えば、元素及び元素含有量)は、この態様にも当てはまる。
更なる態様では、本発明は、以下の合金組成物を提供する。
(a)48~57重量%のBi
(b)1~10重量%のIn
(c)以下のうちの1つ以上
0~1重量%のニッケル
0~1重量%の銅
0~5重量%のコバルト
(d)任意選択的に、以下の元素のうちの1つ以上
最大1重量%のチタン
最大2重量%の1つ以上の希土類、セリウム、ランタン、ネオジム
最大1重量%のクロム
最大10重量%のゲルマニウム
最大1重量%のガリウム
最大1重量%の鉄
最大10重量%のアルミニウム
最大1重量%のリン
最大1重量%の金
最大1重量%のテルル
最大1重量%のセレン
最大1重量%のカルシウム
最大1重量%のバナジウム
最大1重量%のモリブデン
最大1重量%の白金
最大1重量%のマグネシウム
最大1重量%のケイ素
最大1重量%のモリブデン
最大5重量%の銀
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
(a)48~57重量%のBi
(b)1~10重量%のIn
(c)以下のうちの1つ以上
0~1重量%のニッケル
0~1重量%の銅
0~5重量%のコバルト
(d)任意選択的に、以下の元素のうちの1つ以上
最大1重量%のチタン
最大2重量%の1つ以上の希土類、セリウム、ランタン、ネオジム
最大1重量%のクロム
最大10重量%のゲルマニウム
最大1重量%のガリウム
最大1重量%の鉄
最大10重量%のアルミニウム
最大1重量%のリン
最大1重量%の金
最大1重量%のテルル
最大1重量%のセレン
最大1重量%のカルシウム
最大1重量%のバナジウム
最大1重量%のモリブデン
最大1重量%の白金
最大1重量%のマグネシウム
最大1重量%のケイ素
最大1重量%のモリブデン
最大5重量%の銀
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
疑義を避けるために、第1の態様の利点及び好ましい特徴(例えば、元素及び元素含有量)は、この態様にも当てはまる。
更なる態様では、本発明は、以下の合金組成物を提供する。
(a)40~60重量%のBi
(b)40~60重量%のIn
(c)以下のうちの1つ以上
0~1重量%のニッケル
0~1重量%の銅
0~1重量%のコバルト
(d)任意選択的に、以下の元素のうちの1つ以上
最大1重量%のチタン
最大2重量%の1つ以上の希土類、セリウム、ランタン、ネオジム
最大1重量%のクロム
最大10重量%のゲルマニウム
最大1重量%のガリウム
最大1重量%の鉄
最大10重量%のアルミニウム
最大1重量%のリン
最大1重量%の金
最大1重量%のテルル
最大1重量%のセレン
最大1重量%のカルシウム
最大1重量%のバナジウム
最大1重量%のモリブデン
最大1重量%の白金
最大1重量%のマグネシウム
最大1重量%のケイ素
最大1重量%のモリブデン
最大5重量%の銀
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
(a)40~60重量%のBi
(b)40~60重量%のIn
(c)以下のうちの1つ以上
0~1重量%のニッケル
0~1重量%の銅
0~1重量%のコバルト
(d)任意選択的に、以下の元素のうちの1つ以上
最大1重量%のチタン
最大2重量%の1つ以上の希土類、セリウム、ランタン、ネオジム
最大1重量%のクロム
最大10重量%のゲルマニウム
最大1重量%のガリウム
最大1重量%の鉄
最大10重量%のアルミニウム
最大1重量%のリン
最大1重量%の金
最大1重量%のテルル
最大1重量%のセレン
最大1重量%のカルシウム
最大1重量%のバナジウム
最大1重量%のモリブデン
最大1重量%の白金
最大1重量%のマグネシウム
最大1重量%のケイ素
最大1重量%のモリブデン
最大5重量%の銀
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
疑義を避けるために、第1の態様の利点及び好ましい特徴(例えば、元素及び元素含有量)は、この態様にも当てはまる。
更なる態様では、本発明は、本明細書に記載のはんだ合金を含むはんだ付け接合部を提供する。
更なる態様では、本発明は、
本明細書に記載のはんだ合金と、
はんだフラックスと、を含む、はんだペーストを提供する。
本明細書に記載のはんだ合金と、
はんだフラックスと、を含む、はんだペーストを提供する。
更なる態様では、本発明は、
はんだ合金と、
活性化剤を含むはんだフラックスと、を含むはんだペーストであって、
活性化剤が、有機酸活性化剤及び有機アミン活性化剤の両方を含み、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が0.8~2.5である、はんだペーストを提供する。
はんだ合金と、
活性化剤を含むはんだフラックスと、を含むはんだペーストであって、
活性化剤が、有機酸活性化剤及び有機アミン活性化剤の両方を含み、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が0.8~2.5である、はんだペーストを提供する。
有利には、はんだペーストは、SMT用途に好適な印刷性能を示すことが見出されている。はんだペーストはまた、室温で安定であってもよい。はんだ付けに使用される場合、180℃未満のリフロー温度のはんだ粒子の許容可能な合体が観察され得る。更に、ペーストは高い電気的信頼性を示し得、電気試験(satisfy electrical testing、SIR)要件を満たし得る。
理論に束縛されるものではないが、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比を制御することによって、かかる有利な特徴が提供されると考えられる。具体的には、このような制御の結果として、はんだペーストは、従来のはんだペーストと比較して、はんだ付け特性において、著しい減少を伴わずに、典型的には著しい減少なしで、低温で十分な活性を呈すると考えられる。したがって、はんだペーストは両方とも安定であり、高信頼性はんだ接合部を提供するために使用することができる。
このような有利な特性は、はんだ合金がビスマス及び/又はインジウムを含む場合であっても、呈され得る。これは、低温又は周囲温度で保管された場合であっても、このような金属が容易に酸化する傾向を有し、ペーストフラックスと有害に反応する傾向があるので、驚くべきことである。
はんだペーストでは、はんだ合金は、典型的には粉末の形態である。
有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤のモル比は、好ましくは1~2である。このような比が採用される場合、はんだペーストは特に安定であり、高い信頼性のはんだ接合を提供するのに特に好適である。
はんだペーストは、好ましくは、
78~92重量%のはんだ合金と、
8~22重量%のはんだフラックスとを含む。
78~92重量%のはんだ合金と、
8~22重量%のはんだフラックスとを含む。
このような量のはんだ合金及びはんだフラックスは、特に有利なレオロジー特徴と、特に有利な焼結特徴との組み合わせを提供することができる。
はんだフラックスは、好ましくは、はんだフラックスの総重量に基づいて12~20重量%の活性化剤を含む。このような量の活性化剤は、特に有利なレオロジー特徴と、特に有利な焼結特徴との組み合わせを提供し得る。
はんだフラックスは、好ましくは、以下のうちの1つ以上を含む:
好ましくは25~40重量%の量で、1つ以上のロジン及び/又は1つ以上の樹脂、
好ましくは20~40重量%の量で、1つ以上の溶媒、
好ましくは4~12重量%の量で、1つ以上の添加剤、
好ましくは1~10重量%の量で、1つ以上のレオロジー変性剤、及び
好ましくは0.5~3重量%の量で、1つ以上の腐食防止剤。
好ましくは25~40重量%の量で、1つ以上のロジン及び/又は1つ以上の樹脂、
好ましくは20~40重量%の量で、1つ以上の溶媒、
好ましくは4~12重量%の量で、1つ以上の添加剤、
好ましくは1~10重量%の量で、1つ以上のレオロジー変性剤、及び
好ましくは0.5~3重量%の量で、1つ以上の腐食防止剤。
ペーストフラックスは、印刷及びSMT塗布プロセスに不可欠な、はんだペーストの粘度、レオロジー、粘着性及びスランプ性能を制御するための重要な役割を果たす。ロジン及び/又は樹脂は、はんだペーストのそのようなレオロジー特性を達成し得る。ロジン/樹脂の非限定的な例は、様々な程度の軟化点及び酸値を伴う、ガムロジン、水素添加ロジン、エステル化ロジン、変性ロジン樹脂又は二量体化ロジンである。溶媒(典型的には溶媒の組み合わせ)は、典型的には、はんだの固化前の溶媒の蒸発を促進するように選択される。典型的な溶媒組成物としては、例えば、グリコール、グリコールエステル、グリコールエーテル及びこれらの組み合わせが挙げられる。非限定的な例としては、ヘキシルカルビトール、ジエチレングリコールジブチルエーテル、及びトリプロピレングリコールモノブチルエーテルが挙げられる。好適なレオロジー変性剤の例としては、限定するものではないが、商品名THIXIN-R、Crayvallac Super、Brij 35、58、L4、O20、S100、93、C10、O10、L23、O10、S10及びS20で入手可能なものが挙げられる。添加剤は、単独で又は混合物中で使用することができる。添加剤の非限定的な例としては、有機分子、ポリマー、界面活性剤、及び無機材料が挙げられ、はんだペーストの機能的特徴又はレオロジー特性、及び合体後のはんだペーストの残留特徴を改善する。加えて、界面活性剤はまた、はんだペーストのレオロジー又は他の機能特性を制御するために使用されてもよい。界面活性剤は、アニオン性、カチオン性、又は非イオン性界面活性剤であってもよい。非限定的な例としては、商品名SPAN-80、SPAN-20、Tween-80、Triton-X-100、Sorbitan、IGEPAL-CA-630、Nonidet P-40、セチルアルコール、FS-3100、FS-2800、FS-2900、FS-230、FS-30で入手可能な界面活性剤が挙げられる。
有機酸活性化剤は、好ましくは、1つ以上のジカルボン酸、1つ以上のモノカルボン酸、1つ以上のハロ-安息香酸、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、フェニルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ブラシル酸、マレイン酸、フェニルグルタル酸、ドデカン二酸、ジグリコール酸及び2-ヨード安息香酸のうちの1つ以上を含む。
有機アミン活性化剤は、好ましくは、1つ以上の脂肪族又は芳香族含有第一級、第二級又は第三級アミン、複素環式アミン、ポリアミン単独、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、ベンゾイミダゾール、2-エチルイミダゾール、ジフェニルグアニジン、トリエタノールアミン、ベンゾトリアゾール及びトリルトリアゾールのうちの1つ以上を含む。
活性化剤は、好ましくは、1つ以上のアミノ酸活性化剤を更に含む。アミノ酸活性化剤は、好ましくは、グルタミン酸、アスパラギン酸、フェニルアラニン、バリン、チロシン及びトリプトファンのうちの1つ以上を含む。アミノ酸活性化剤は、特に有効な活性化剤である。アミノ酸活性化剤は、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比にはカウントされていない。
好ましい実施形態では、活性化剤は、
1~5重量%のグルタル酸、
5~12重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸(例えば、0重量%又は0重量%~2重量%、例えば0.1~2重量%)、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む。
1~5重量%のグルタル酸、
5~12重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸(例えば、0重量%又は0重量%~2重量%、例えば0.1~2重量%)、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む。
好ましい実施形態では、活性化剤は、
7~15重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸(例えば、0重量%又は0重量%~2重量%、例えば0.1~2重量%)、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む。
7~15重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸(例えば、0重量%又は0重量%~2重量%、例えば0.1~2重量%)、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む。
好ましい実施形態では、活性化剤は、
1~5重量%のグルタル酸、
1~10重量%のグルタミン酸、
3~10重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸(例えば、0重量%又は0重量%~2重量%、例えば0.1~2重量%)、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む。
1~5重量%のグルタル酸、
1~10重量%のグルタミン酸、
3~10重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸(例えば、0重量%又は0重量%~2重量%、例えば0.1~2重量%)、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む。
はんだフラックスは、好ましくは、
好ましくはポリエステル、ポリアクリレート及びポリフェノキシ樹脂から選択される1つ以上の熱可塑性ポリマー、及び/又は
好ましくは植物油ワックス及び天然ワックスから選択される1つ以上のワックス、及び/又は
好ましくはポリエステル又はポリアクリレート又はポリウレタン骨格を含有する樹脂、エポキシとアミン、酸、無水物などの硬化剤との反応生成物、酸又はその誘導体とアミンとの反応生成物、酸又はその誘導体とアルコールとの反応生成物、アリル、ビニル、メタクリレート、メタクリルアミド官能基を有する複数の炭素-炭素結合の反応生成物、ヒドロキシ及びイソシアネートの反応から選択される1つ以上の熱硬化性網目形成樹脂を含む。
好ましくはポリエステル、ポリアクリレート及びポリフェノキシ樹脂から選択される1つ以上の熱可塑性ポリマー、及び/又は
好ましくは植物油ワックス及び天然ワックスから選択される1つ以上のワックス、及び/又は
好ましくはポリエステル又はポリアクリレート又はポリウレタン骨格を含有する樹脂、エポキシとアミン、酸、無水物などの硬化剤との反応生成物、酸又はその誘導体とアミンとの反応生成物、酸又はその誘導体とアルコールとの反応生成物、アリル、ビニル、メタクリレート、メタクリルアミド官能基を有する複数の炭素-炭素結合の反応生成物、ヒドロキシ及びイソシアネートの反応から選択される1つ以上の熱硬化性網目形成樹脂を含む。
低温はんだ付けペーストの場合、合体後の電気的信頼性は、多くの場合、非常に困難である。リフロー温度は、ペーストフラックス残留物の分解と比較して低いことが多いため、残留酸、アミン、又は任意の他のイオン性不純物を汚染する。これらの残留物は、表面絶縁試験(SIR試験)中に、水分及び温度の組み合わせの存在下で試験バイアス電圧が印加されると、有意な電荷を伝導する。このような問題は、熱可塑性ポリマー、ワックス、及び熱硬化性網目形成樹脂のうちの1つ以上を含むことによって克服され得る。理論に束縛されるものではないが、このような種は3次元熱硬化性樹脂網目を形成することができ、結果として、リフロー後の残留物が固化して残留型インプターを捕捉するのに役立ち得ると考えられる。
好ましくは、はんだフラックスは、好ましくはトリアゾール誘導体を含み、より好ましくはベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、及びカルボキシベンゾトリアゾールのうちの1つ以上を含む、腐食防止剤を更に含む。このような腐食防止剤の存在は、周囲貯蔵中又は電気的若しくは熱的信頼性試験条件中に、得られるはんだ接合を保護するのに役立ち得る。
はんだ合金は、好ましくはビスマス及び/又はインジウムを含む。これは、ペーストがインジウム及び/又はビスマスの存在に対処するのに十分に安定であるため、ペーストの有利な特徴とビスマス及び/又はインジウムの有利な特徴との組み合わせを提供する。
はんだ合金は、好ましくは、本明細書に記載されるはんだ合金を含む(又はそれである)。
更なる態様では、本発明は、以下を含むはんだペースト組成物を提供する。
a)(78~92重量%の)本明細書に記載されるようなIn及びBi含有はんだ合金並びに(8~22重量%の)はんだフラックス、
b)一方、はんだペーストフラックスは、以下の構成単位を含む:
a.ロジン/樹脂(25~40重量%)、
b.溶媒パッケージ(20~40重量%)、
c.活性化剤パッケージ(12~20重量%)、
d.添加剤(4~12重量%)、
e.レオロジー変性剤(1~10重量%)、及び
f.腐食防止剤(0.5~3重量%)。
a)(78~92重量%の)本明細書に記載されるようなIn及びBi含有はんだ合金並びに(8~22重量%の)はんだフラックス、
b)一方、はんだペーストフラックスは、以下の構成単位を含む:
a.ロジン/樹脂(25~40重量%)、
b.溶媒パッケージ(20~40重量%)、
c.活性化剤パッケージ(12~20重量%)、
d.添加剤(4~12重量%)、
e.レオロジー変性剤(1~10重量%)、及び
f.腐食防止剤(0.5~3重量%)。
更なる態様では、本発明は、活性化剤を含むはんだフラックスであって、活性化剤が有機酸活性化剤及び有機アミン活性化剤の両方を含み、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が0.8~2.5である、はんだフラックスを提供する。
更なる態様では、本発明は、はんだ接合の形成方法を提供し、この方法は、
(i)接合される2つ以上のワークピースを提供することと、
(ii)本明細書に記載のはんだ合金又は本明細書に記載のはんだペーストを提供することと、
(iii)接合されるワークピース付近のはんだ合金又ははんだペーストを加熱することと、を含む。
(i)接合される2つ以上のワークピースを提供することと、
(ii)本明細書に記載のはんだ合金又は本明細書に記載のはんだペーストを提供することと、
(iii)接合されるワークピース付近のはんだ合金又ははんだペーストを加熱することと、を含む。
ワークピースは、基板及びダイなどのプリント回路基板の構成要素であってもよい。
ワークピースの少なくとも1つは、好ましくは、ポリマーフィルムであり、より好ましくは、ポリエチレンテレフタレート(PET)、熱安定化PET、ポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate、PEN)、熱安定化PEN、ポリエーテルエーテルケトン(polyether ether ketone、PEEK)、ポリカーボネート(polycarbonate、PC)のうちの1つ以上を含むポリマーフィルムである。このようなフィルムは、フレキシブルプリント回路基板の製造における使用に特に好適である。加えて、これらの材料は、一貫した高品質フィルムのコスト、電気的及び機械的特性、並びに世界的な可用性の正しい組み合わせを持つ。PETフィルム及び特に熱安定化PETフィルムは、この点に関して特に好ましい。
更なる態様では、本発明は、はんだ付け方法において、本明細書に記載のはんだ合金又は本明細書に記載のはんだペーストの使用を提供する。
はんだ付け方法は、好ましくは、ウェーブはんだ付け、表面実装技術(Surface Mount Technology、SMT)はんだ付け、ダイアタッチはんだ付け、熱インターフェースはんだ付け、手はんだ付け、レーザー及びRF誘導はんだ付け、ソーラーモジュールへのはんだ付け、レベル2LEDパッケージ基板のはんだ付け、並びにリワークはんだ付けから選択される。
本明細書に記載のはんだ合金及びはんだペーストは、可撓性ポリマー基板(例としては、標準PET、熱安定化PET、及びPEN、PEEK、PC、PIなどのような他のポリマー基板が挙げられる)上のSMT型アセンブリで使用することができる。
本明細書に記載されるはんだ合金及びはんだペーストは、フレキシブル基板又は硬質基板上の階層的はんだアセンブリに使用されてもよい。例としては、SnBiのような(例えばSnBi)又はSACのような(例えば、Sn-Ag-Cu)合金をダイアタッチ(レベル1)用に使用して、本明細書に記載のはんだ合金又ははんだペーストを使用する超低温アセンブリ(レベル2)が挙げられる。
本明細書に記載されるはんだ合金及びはんだペーストは、超低温SMT型アセンブリで二重側剛性PCB上に使用されてもよい。例えば、第1の側は、オフ共晶アルファSnBi(HRL1)又はアルファ共晶Sn-57/58Bi-0.2Cu-0.03Co(SBX02)合金を用いて、また第2の側は、本明細書に記載の合金を用いてはんだ付けされてもよい。レベル2SMTアセンブリ上の両方のアセンブリ。
本明細書に記載のはんだ合金及びはんだペーストは、例えば、電池、ディスプレイ(例えば、OLED)及びセンサ(特に低温医療センサのアセンブリ)などの低温及び/又は感熱部品をはんだ付けするために使用されてもよい。
本明細書に記載のはんだ合金及びはんだペーストは、低温密閉封止を調製するために、及び/又は低温積層のために使用されてもよい。
本明細書に記載されるはんだ合金及びはんだペーストは、温度感受性基板及び他の構成要素の劣化及び/又は変色が無いことを確実にするアセンブリプロセスで使用されてもよい。
以下の図面を参照して、これらの合金のいくつかの非限定的な例及びそれらの性能の概要により、次に、本発明を更に説明する。
合金Sn Bi-6InのDSCプロット(熱流れQ(mW)対温度T(℃))を示す。
合金Sn Bi-6In-1GaのDSCプロット(熱流れQ(mW)対温度T(℃))を示す。
これより、本発明を以下の非限定的な実施例に関して更に説明する。
実施例1
以下のはんだ合金を調製した:Sn-5Bi-6In及びSn-5Bi-6In-1Ga。図1及び図2から分かるように、1%のGaをSn-5Bi-6Inはんだに加えることにより、主な溶融相のオンセット温度が118℃~110℃まで低下し、78℃及び100℃での相溶融を排除する。これはまた、87℃付近で溶融する別の相の小さな分画も導入する。
以下のはんだ合金を調製した:Sn-5Bi-6In及びSn-5Bi-6In-1Ga。図1及び図2から分かるように、1%のGaをSn-5Bi-6Inはんだに加えることにより、主な溶融相のオンセット温度が118℃~110℃まで低下し、78℃及び100℃での相溶融を排除する。これはまた、87℃付近で溶融する別の相の小さな分画も導入する。
2つのはんだ合金を使用して、はんだ接合部を調製した。1%のGaの添加は、はんだ接合部の機械的特性に著しい悪影響を及ぼさなかった。特に、合金は、同様の剪断強度及び同様の熱サイクル挙動を示した。
実施例2
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
(a)53~54重量%のBi
(b)4~5重量%のIn
(c)0~0.05重量%のニッケル
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
(a)53~54重量%のBi
(b)4~5重量%のIn
(c)0~0.05重量%のニッケル
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを示した。
実施例3
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
(a)55~56重量%のBi
(b)2~3重量%のIn
(c)0~0.05重量%のニッケル
(d)0.3~0.5%のCu
(e)不可避不純物と共に、残部スズ。
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
(a)55~56重量%のBi
(b)2~3重量%のIn
(c)0~0.05重量%のニッケル
(d)0.3~0.5%のCu
(e)不可避不純物と共に、残部スズ。
合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを示した。
実施例4
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
(a)51~53重量%のIn
(b)0~0.05重量%のニッケル
(c)0.3~0.5%のCu
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
(a)51~53重量%のIn
(b)0~0.05重量%のニッケル
(c)0.3~0.5%のCu
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを示した。
実施例5
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
(a)51~53重量%のIn
(b)0~0.05重量%のニッケル
(c)0~0.05%のGe
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
(a)51~53重量%のIn
(b)0~0.05重量%のニッケル
(c)0~0.05%のGe
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを示した。
実施例6
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
(a)51~53重量%のIn
(b)0~0.05重量%のニッケル
(c)0~0.03%のP
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
(a)51~53重量%のIn
(b)0~0.05重量%のニッケル
(c)0~0.03%のP
(d)不可避不純物と共に、残部スズ。
合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを示した。
前述の詳細な記載は、説明及び図解によって提供されたものであり、添付の特許請求の範囲の範囲を限定することを意図するものではない。本明細書に示される現時点で好ましい実施形態の多くの変形例は、当業者に明らかであり、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に留まる。
前述の詳細な記載は、説明及び図解によって提供されたものであり、添付の特許請求の範囲の範囲を限定することを意図するものではない。本明細書に示される現時点で好ましい実施形態の多くの変形例は、当業者に明らかであり、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に留まる。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
はんだ合金であって、
40~65重量%のビスマスと、
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金。
(態様2)
前記はんだ合金が、42~60重量%のビスマス、好ましくは45~59重量%のビスマス、より好ましくは47~58.5重量%のビスマス、更により好ましくは50~58重量%のビスマス、なお更により好ましくは55~57.5重量%のビスマスを含む、態様1に記載のはんだ合金。
(態様3)
前記はんだ合金が、1.5~9重量%のインジウム、好ましくは2~8重量%のインジウム、より好ましくは3~7重量%のインジウムを含む、態様1又は2に記載のはんだ合金。
(態様4)
前記はんだ合金が、0.5~4重量%のガリウム、より好ましくは1~3重量%のガリウムを含む、態様1~3のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様5)
前記はんだ合金が、0.5~4重量%の亜鉛、より好ましくは1~3重量%の亜鉛を含む、態様1~4のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様6)
前記はんだ合金が、0.15~1.5重量%の銅、好ましくは0.18~0.32重量%の銅を含む、態様1~5のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様7)
前記はんだ合金が、0.02~0.09重量%のコバルト、好ましくは0.03~0.08重量%のコバルトを含む、態様1~6のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様8)
前記はんだ合金が、0.2~1.5重量%の銀、好ましくは0.3~1.2重量%の銀を含む、態様1~7のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様9)
前記はんだ合金が、0.055~0.045重量%のチタン、好ましくは0.01~0.04重量%のチタンを含む、態様1~8のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様10)
前記はんだ合金が、0.02~0.9重量%のニッケル、好ましくは0.025~0.8重量%のニッケル、より好ましくは0.03~0.5重量%のニッケルを含む、態様1~9のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様11)
前記はんだ合金が、
0.001~1重量%のバナジウム、好ましくは0.01~0.5重量%のバナジウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のバナジウム、及び/又は
0.001~1重量%の希土類金属、好ましくは0.01~0.5重量%の希土類金属、より好ましくは0.1~0.3重量%の希土類金属、及び/又は
0.001~1重量%のネオジム、好ましくは0.01~0.5重量%のネオジム、より好ましくは0.1~0.3重量%のネオジム、及び/又は
0.001~1重量%のクロム、好ましくは0.01~0.5重量%のクロム、より好ましくは0.1~0.3重量%のクロム、及び/又は
0.001~1重量%の鉄、好ましくは0.01~0.5重量%の鉄、より好ましくは0.1~0.3重量%の鉄、及び/又は
0.001~1重量%のアルミニウム、好ましくは0.01~0.5重量%のアルミニウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のアルミニウム、及び/又は
0.001~1重量%のリン、好ましくは0.01~0.5重量%のリン、より好ましくは0.1~0.3重量%のリン、及び/又は
0.001~1重量%の金、好ましくは0.01~0.5重量%の金、より好ましくは0.1~0.3重量%の金、及び/又は
0.001~1重量%のテルル、好ましくは0.01~0.5重量%のテルル、より好ましくは0.1~0.3重量%のテルル、及び/又は
0.001~1重量%のセレン、好ましくは0.01~0.5重量%のセレン、より好ましくは0.1~0.3重量%のセレン、及び/又は
0.001~1重量%のカルシウム、好ましくは0.01~0.5重量%のカルシウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のカルシウム、及び/又は
0.001~1重量%のバナジウム、好ましくは0.01~0.5重量%のバナジウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のバナジウム、及び/又は
0.001~1重量%のモリブデン、好ましくは0.01~0.5重量%のモリブデン、より好ましくは0.1~0.3重量%のモリブデン、及び/又は
0.001~1重量%の白金、好ましくは0.01~0.5重量%の白金、より好ましくは0.1~0.3重量%の白金、及び/又は
0.001~1重量%のマグネシウム、好ましくは0.01~0.5重量%のマグネシウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のマグネシウム、及び/又は
0.001~1重量%のケイ素、好ましくは0.01~0.5重量%のケイ素、より好ましくは0.1~0.3重量%のケイ素、及び/又は
0.001~1重量%のマンガン、好ましくは0.01~0.5重量%のマンガン、より好ましくは0.1~0.3重量%のマンガンを含む、態様1~10のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様12)
前記はんだ合金が、50~54重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、0.5~1.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~11のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様13)
前記はんだ合金が、49~53重量%のビスマス、5~7重量%のインジウム、0.5~1.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~12のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様14)
前記はんだ合金が、49~53重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、1.5~2.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~13のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様15)
前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.1~0.3重量%の銅、0.02~0.04のコバルト、2~4重量%のインジウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~14のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様16)
前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.1~0.3重量%の銅、0.02~0.04重量%のコバルト、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~15のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様17)
前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.2~0.6重量%の銀、2~4重量%のインジウム、及び不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~16のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様18)
前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.2~0.6重量%の銀、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~17のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様19)
はんだ合金であって、
1~10重量%のビスマスと、
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金。
(態様20)
前記はんだ合金が、5~9重量%のビスマス、好ましくは6~8重量%のビスマス、より好ましくは6.5~7.5重量%のビスマスを含む、態様19に記載のはんだ合金。
(態様21)
前記はんだ合金が、6~8重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様19又は態様20に記載のはんだ合金。
(態様22)
前記はんだ合金が、スズ-ビスマス合金又はスズ-ビスマス-銀共晶合金より少なくとも10℃低い温度でリフローすることができる、態様1~21のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様23)
フラックスコア若しくはフラックスコーティングの有無にかかわらず、バー、スティック、固体若しくはフラックスコアードワイヤ、箔若しくはストリップ、フィルム、プリフォーム、粉末若しくはペースト(粉末+フラックスブレンド)、又はボールグリッドアレイ接合部若しくはチップスケールパッケージに使用するためのはんだ球、又は他の予め形成されたはんだ部品の形態にある、態様1~22のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様24)
態様1~23のいずれかに記載のはんだ合金を含むハンダ付け接合部。
(態様25)
はんだペーストであって、
態様1~23のいずれかに記載のはんだ合金と、
はんだフラックスと、を含む、はんだペースト。
(態様26)
はんだペーストであって、
はんだ合金と、
活性化剤を含むはんだフラックスと、を含み、
前記活性化剤が、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とを含み、前記有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が、0.8~2.5である、はんだペースト。
(態様27)
前記有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が、1~2である、態様26に記載のはんだペースト。
(態様28)
前記はんだペーストが、
78~92重量%のはんだ合金と、
8~22重量%のはんだフラックスとを含む、態様25~27のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様29)
前記はんだフラックスが、前記はんだフラックスの総重量に基づいて、12~20重量%の前記活性化剤を含む、態様26~28のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様30)
前記はんだフラックスが、以下のうちの1つ以上:
好ましくは25~40重量%の量で、1つ以上のロジン及び/又は1つ以上の樹脂、
好ましくは20~40重量%の量で、1つ以上の溶媒、
好ましくは4~12重量%の量で、1つ以上の添加剤、
好ましくは1~10重量%の量で、1つ以上のレオロジー変性剤、及び
好ましくは0.5~3重量%の量で、1つ以上の腐食防止剤を含む、態様25~29のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様31)
前記有機酸活性化剤が、1つ以上のジカルボン酸、1つ以上のモノカルボン酸、1つ以上のハロ安息香酸、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、フェニルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ブラシル酸、マレイン酸、フェニルグルタル酸、ドデカン二酸、ジグリコール酸及び2-ヨード安息香酸のうちの1つ以上を含み、及び/又は
前記有機アミン活性化剤が、1つ以上の脂肪族又は芳香族含有第一級、第二級又は第三級アミン、複素環式アミン、ポリアミン単独、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、ベンゾイミダゾール、2-エチルイミダゾール、ジフェニルグアニジン、トリエタノールアミン、ベンゾトリアゾール、及びトリルトリアゾールのうちの1つ以上を含む、態様26~30のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様32)
前記活性化剤が、1つ以上のアミノ酸活性化剤を更に含む、態様26~31のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様33)
前記アミノ酸活性化剤が、グルタミン酸、アスパラギン酸、フェニルアラニン、バリン、チロシン、及びトリプトファンのうちの1つ以上を含む、態様32に記載のはんだ合金。
(態様34)
前記活性化剤が、
1~5重量%のグルタル酸、
5~12重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む、態様26~33のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様35)
前記活性化剤が、
7~15重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む、態様26~33のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様36)
前記活性化剤が、
1~5重量%のグルタル酸、
1~10重量%のグルタミン酸、
3~10重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む、態様26~33のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様37)
前記はんだフラックスが、
好ましくはポリエステル、ポリアクリレート及びポリフェノキシ樹脂から選択される1つ以上の熱可塑性ポリマー、及び/又は
好ましくは植物油ワックス及び天然ワックスから選択される1つ以上のワックス、及び/又は
好ましくはポリエステル又はポリアクリレート又はポリウレタン骨格を含有する樹脂、エポキシとアミン、酸、無水物などの硬化剤との反応生成物、酸又はその誘導体とアミンとの反応生成物、酸又はその誘導体とアルコールとの反応生成物、アリル、ビニル、メタクリレート、メタクリルアミド官能基を有する複数の炭素-炭素結合の反応生成物、ヒドロキシ及びイソシアネートの反応から選択される1つ以上の熱硬化性網目形成樹脂を含む、態様25~36のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様38)
前記はんだフラックスが、好ましくはトリアゾール誘導体を含み、より好ましくはベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、及びカルボキシベンゾトリアゾールのうちの1つ以上を含む、腐食防止剤を更に含む、態様25~37のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様39)
前記はんだ合金が、ビスマス及び/又はインジウムを含む、態様26~38のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様40)
前記はんだ合金が、態様1~23のいずれかに記載のはんだ合金を含む、態様26~39のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様41)
はんだ接合部を形成する方法であって、
(i)接合される2つ以上のワークピースを提供することと、
(ii)態様1~23のいずれかに記載のはんだ合金、又は態様25~40のいずれかに記載のはんだペーストを提供することと、
(iii)接合される前記ワークピース付近の前記はんだ合金又ははんだペーストを加熱することと、を含む、方法。
(態様42)
はんだ付け方法における、態様1~23のいずれかに記載のはんだ合金又は態様25~40のいずれかに記載のはんだペーストの使用。
(態様43)
前記はんだ付け方法が、ウェーブはんだ付け、表面実装技術(SMT)はんだ付け、ダイアタッチはんだ付け、熱インターフェースはんだ付け、ハンドはんだ付け、レーザー及びRF誘導はんだ付け、ソーラーモジュールへのはんだ付け、レベル2LEDパッケージ基板のはんだ付け、並びにリワークはんだ付けから選択される、態様42に記載の使用。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
はんだ合金であって、
40~65重量%のビスマスと、
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金。
(態様2)
前記はんだ合金が、42~60重量%のビスマス、好ましくは45~59重量%のビスマス、より好ましくは47~58.5重量%のビスマス、更により好ましくは50~58重量%のビスマス、なお更により好ましくは55~57.5重量%のビスマスを含む、態様1に記載のはんだ合金。
(態様3)
前記はんだ合金が、1.5~9重量%のインジウム、好ましくは2~8重量%のインジウム、より好ましくは3~7重量%のインジウムを含む、態様1又は2に記載のはんだ合金。
(態様4)
前記はんだ合金が、0.5~4重量%のガリウム、より好ましくは1~3重量%のガリウムを含む、態様1~3のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様5)
前記はんだ合金が、0.5~4重量%の亜鉛、より好ましくは1~3重量%の亜鉛を含む、態様1~4のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様6)
前記はんだ合金が、0.15~1.5重量%の銅、好ましくは0.18~0.32重量%の銅を含む、態様1~5のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様7)
前記はんだ合金が、0.02~0.09重量%のコバルト、好ましくは0.03~0.08重量%のコバルトを含む、態様1~6のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様8)
前記はんだ合金が、0.2~1.5重量%の銀、好ましくは0.3~1.2重量%の銀を含む、態様1~7のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様9)
前記はんだ合金が、0.055~0.045重量%のチタン、好ましくは0.01~0.04重量%のチタンを含む、態様1~8のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様10)
前記はんだ合金が、0.02~0.9重量%のニッケル、好ましくは0.025~0.8重量%のニッケル、より好ましくは0.03~0.5重量%のニッケルを含む、態様1~9のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様11)
前記はんだ合金が、
0.001~1重量%のバナジウム、好ましくは0.01~0.5重量%のバナジウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のバナジウム、及び/又は
0.001~1重量%の希土類金属、好ましくは0.01~0.5重量%の希土類金属、より好ましくは0.1~0.3重量%の希土類金属、及び/又は
0.001~1重量%のネオジム、好ましくは0.01~0.5重量%のネオジム、より好ましくは0.1~0.3重量%のネオジム、及び/又は
0.001~1重量%のクロム、好ましくは0.01~0.5重量%のクロム、より好ましくは0.1~0.3重量%のクロム、及び/又は
0.001~1重量%の鉄、好ましくは0.01~0.5重量%の鉄、より好ましくは0.1~0.3重量%の鉄、及び/又は
0.001~1重量%のアルミニウム、好ましくは0.01~0.5重量%のアルミニウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のアルミニウム、及び/又は
0.001~1重量%のリン、好ましくは0.01~0.5重量%のリン、より好ましくは0.1~0.3重量%のリン、及び/又は
0.001~1重量%の金、好ましくは0.01~0.5重量%の金、より好ましくは0.1~0.3重量%の金、及び/又は
0.001~1重量%のテルル、好ましくは0.01~0.5重量%のテルル、より好ましくは0.1~0.3重量%のテルル、及び/又は
0.001~1重量%のセレン、好ましくは0.01~0.5重量%のセレン、より好ましくは0.1~0.3重量%のセレン、及び/又は
0.001~1重量%のカルシウム、好ましくは0.01~0.5重量%のカルシウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のカルシウム、及び/又は
0.001~1重量%のバナジウム、好ましくは0.01~0.5重量%のバナジウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のバナジウム、及び/又は
0.001~1重量%のモリブデン、好ましくは0.01~0.5重量%のモリブデン、より好ましくは0.1~0.3重量%のモリブデン、及び/又は
0.001~1重量%の白金、好ましくは0.01~0.5重量%の白金、より好ましくは0.1~0.3重量%の白金、及び/又は
0.001~1重量%のマグネシウム、好ましくは0.01~0.5重量%のマグネシウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のマグネシウム、及び/又は
0.001~1重量%のケイ素、好ましくは0.01~0.5重量%のケイ素、より好ましくは0.1~0.3重量%のケイ素、及び/又は
0.001~1重量%のマンガン、好ましくは0.01~0.5重量%のマンガン、より好ましくは0.1~0.3重量%のマンガンを含む、態様1~10のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様12)
前記はんだ合金が、50~54重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、0.5~1.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~11のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様13)
前記はんだ合金が、49~53重量%のビスマス、5~7重量%のインジウム、0.5~1.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~12のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様14)
前記はんだ合金が、49~53重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、1.5~2.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~13のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様15)
前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.1~0.3重量%の銅、0.02~0.04のコバルト、2~4重量%のインジウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~14のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様16)
前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.1~0.3重量%の銅、0.02~0.04重量%のコバルト、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~15のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様17)
前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.2~0.6重量%の銀、2~4重量%のインジウム、及び不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~16のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様18)
前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.2~0.6重量%の銀、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様1~17のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様19)
はんだ合金であって、
1~10重量%のビスマスと、
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金。
(態様20)
前記はんだ合金が、5~9重量%のビスマス、好ましくは6~8重量%のビスマス、より好ましくは6.5~7.5重量%のビスマスを含む、態様19に記載のはんだ合金。
(態様21)
前記はんだ合金が、6~8重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、態様19又は態様20に記載のはんだ合金。
(態様22)
前記はんだ合金が、スズ-ビスマス合金又はスズ-ビスマス-銀共晶合金より少なくとも10℃低い温度でリフローすることができる、態様1~21のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様23)
フラックスコア若しくはフラックスコーティングの有無にかかわらず、バー、スティック、固体若しくはフラックスコアードワイヤ、箔若しくはストリップ、フィルム、プリフォーム、粉末若しくはペースト(粉末+フラックスブレンド)、又はボールグリッドアレイ接合部若しくはチップスケールパッケージに使用するためのはんだ球、又は他の予め形成されたはんだ部品の形態にある、態様1~22のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様24)
態様1~23のいずれかに記載のはんだ合金を含むハンダ付け接合部。
(態様25)
はんだペーストであって、
態様1~23のいずれかに記載のはんだ合金と、
はんだフラックスと、を含む、はんだペースト。
(態様26)
はんだペーストであって、
はんだ合金と、
活性化剤を含むはんだフラックスと、を含み、
前記活性化剤が、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とを含み、前記有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が、0.8~2.5である、はんだペースト。
(態様27)
前記有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が、1~2である、態様26に記載のはんだペースト。
(態様28)
前記はんだペーストが、
78~92重量%のはんだ合金と、
8~22重量%のはんだフラックスとを含む、態様25~27のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様29)
前記はんだフラックスが、前記はんだフラックスの総重量に基づいて、12~20重量%の前記活性化剤を含む、態様26~28のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様30)
前記はんだフラックスが、以下のうちの1つ以上:
好ましくは25~40重量%の量で、1つ以上のロジン及び/又は1つ以上の樹脂、
好ましくは20~40重量%の量で、1つ以上の溶媒、
好ましくは4~12重量%の量で、1つ以上の添加剤、
好ましくは1~10重量%の量で、1つ以上のレオロジー変性剤、及び
好ましくは0.5~3重量%の量で、1つ以上の腐食防止剤を含む、態様25~29のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様31)
前記有機酸活性化剤が、1つ以上のジカルボン酸、1つ以上のモノカルボン酸、1つ以上のハロ安息香酸、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、フェニルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ブラシル酸、マレイン酸、フェニルグルタル酸、ドデカン二酸、ジグリコール酸及び2-ヨード安息香酸のうちの1つ以上を含み、及び/又は
前記有機アミン活性化剤が、1つ以上の脂肪族又は芳香族含有第一級、第二級又は第三級アミン、複素環式アミン、ポリアミン単独、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、ベンゾイミダゾール、2-エチルイミダゾール、ジフェニルグアニジン、トリエタノールアミン、ベンゾトリアゾール、及びトリルトリアゾールのうちの1つ以上を含む、態様26~30のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様32)
前記活性化剤が、1つ以上のアミノ酸活性化剤を更に含む、態様26~31のいずれかに記載のはんだ合金。
(態様33)
前記アミノ酸活性化剤が、グルタミン酸、アスパラギン酸、フェニルアラニン、バリン、チロシン、及びトリプトファンのうちの1つ以上を含む、態様32に記載のはんだ合金。
(態様34)
前記活性化剤が、
1~5重量%のグルタル酸、
5~12重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む、態様26~33のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様35)
前記活性化剤が、
7~15重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む、態様26~33のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様36)
前記活性化剤が、
1~5重量%のグルタル酸、
1~10重量%のグルタミン酸、
3~10重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む、態様26~33のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様37)
前記はんだフラックスが、
好ましくはポリエステル、ポリアクリレート及びポリフェノキシ樹脂から選択される1つ以上の熱可塑性ポリマー、及び/又は
好ましくは植物油ワックス及び天然ワックスから選択される1つ以上のワックス、及び/又は
好ましくはポリエステル又はポリアクリレート又はポリウレタン骨格を含有する樹脂、エポキシとアミン、酸、無水物などの硬化剤との反応生成物、酸又はその誘導体とアミンとの反応生成物、酸又はその誘導体とアルコールとの反応生成物、アリル、ビニル、メタクリレート、メタクリルアミド官能基を有する複数の炭素-炭素結合の反応生成物、ヒドロキシ及びイソシアネートの反応から選択される1つ以上の熱硬化性網目形成樹脂を含む、態様25~36のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様38)
前記はんだフラックスが、好ましくはトリアゾール誘導体を含み、より好ましくはベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、及びカルボキシベンゾトリアゾールのうちの1つ以上を含む、腐食防止剤を更に含む、態様25~37のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様39)
前記はんだ合金が、ビスマス及び/又はインジウムを含む、態様26~38のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様40)
前記はんだ合金が、態様1~23のいずれかに記載のはんだ合金を含む、態様26~39のいずれかに記載のはんだペースト。
(態様41)
はんだ接合部を形成する方法であって、
(i)接合される2つ以上のワークピースを提供することと、
(ii)態様1~23のいずれかに記載のはんだ合金、又は態様25~40のいずれかに記載のはんだペーストを提供することと、
(iii)接合される前記ワークピース付近の前記はんだ合金又ははんだペーストを加熱することと、を含む、方法。
(態様42)
はんだ付け方法における、態様1~23のいずれかに記載のはんだ合金又は態様25~40のいずれかに記載のはんだペーストの使用。
(態様43)
前記はんだ付け方法が、ウェーブはんだ付け、表面実装技術(SMT)はんだ付け、ダイアタッチはんだ付け、熱インターフェースはんだ付け、ハンドはんだ付け、レーザー及びRF誘導はんだ付け、ソーラーモジュールへのはんだ付け、レベル2LEDパッケージ基板のはんだ付け、並びにリワークはんだ付けから選択される、態様42に記載の使用。
Claims (43)
- はんだ合金であって、
40~65重量%のビスマスと、
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金。 - 前記はんだ合金が、42~60重量%のビスマス、好ましくは45~59重量%のビスマス、より好ましくは47~58.5重量%のビスマス、更により好ましくは50~58重量%のビスマス、なお更により好ましくは55~57.5重量%のビスマスを含む、請求項1に記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、1.5~9重量%のインジウム、好ましくは2~8重量%のインジウム、より好ましくは3~7重量%のインジウムを含む、請求項1又は2に記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、0.5~4重量%のガリウム、より好ましくは1~3重量%のガリウムを含む、請求項1~3のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、0.5~4重量%の亜鉛、より好ましくは1~3重量%の亜鉛を含む、請求項1~4のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、0.15~1.5重量%の銅、好ましくは0.18~0.32重量%の銅を含む、請求項1~5のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、0.02~0.09重量%のコバルト、好ましくは0.03~0.08重量%のコバルトを含む、請求項1~6のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、0.2~1.5重量%の銀、好ましくは0.3~1.2重量%の銀を含む、請求項1~7のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、0.055~0.045重量%のチタン、好ましくは0.01~0.04重量%のチタンを含む、請求項1~8のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、0.02~0.9重量%のニッケル、好ましくは0.025~0.8重量%のニッケル、より好ましくは0.03~0.5重量%のニッケルを含む、請求項1~9のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、
0.001~1重量%のバナジウム、好ましくは0.01~0.5重量%のバナジウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のバナジウム、及び/又は
0.001~1重量%の希土類金属、好ましくは0.01~0.5重量%の希土類金属、より好ましくは0.1~0.3重量%の希土類金属、及び/又は
0.001~1重量%のネオジム、好ましくは0.01~0.5重量%のネオジム、より好ましくは0.1~0.3重量%のネオジム、及び/又は
0.001~1重量%のクロム、好ましくは0.01~0.5重量%のクロム、より好ましくは0.1~0.3重量%のクロム、及び/又は
0.001~1重量%の鉄、好ましくは0.01~0.5重量%の鉄、より好ましくは0.1~0.3重量%の鉄、及び/又は
0.001~1重量%のアルミニウム、好ましくは0.01~0.5重量%のアルミニウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のアルミニウム、及び/又は
0.001~1重量%のリン、好ましくは0.01~0.5重量%のリン、より好ましくは0.1~0.3重量%のリン、及び/又は
0.001~1重量%の金、好ましくは0.01~0.5重量%の金、より好ましくは0.1~0.3重量%の金、及び/又は
0.001~1重量%のテルル、好ましくは0.01~0.5重量%のテルル、より好ましくは0.1~0.3重量%のテルル、及び/又は
0.001~1重量%のセレン、好ましくは0.01~0.5重量%のセレン、より好ましくは0.1~0.3重量%のセレン、及び/又は
0.001~1重量%のカルシウム、好ましくは0.01~0.5重量%のカルシウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のカルシウム、及び/又は
0.001~1重量%のバナジウム、好ましくは0.01~0.5重量%のバナジウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のバナジウム、及び/又は
0.001~1重量%のモリブデン、好ましくは0.01~0.5重量%のモリブデン、より好ましくは0.1~0.3重量%のモリブデン、及び/又は
0.001~1重量%の白金、好ましくは0.01~0.5重量%の白金、より好ましくは0.1~0.3重量%の白金、及び/又は
0.001~1重量%のマグネシウム、好ましくは0.01~0.5重量%のマグネシウム、より好ましくは0.1~0.3重量%のマグネシウム、及び/又は
0.001~1重量%のケイ素、好ましくは0.01~0.5重量%のケイ素、より好ましくは0.1~0.3重量%のケイ素、及び/又は
0.001~1重量%のマンガン、好ましくは0.01~0.5重量%のマンガン、より好ましくは0.1~0.3重量%のマンガンを含む、請求項1~10のいずれかに記載のはんだ合金。 - 前記はんだ合金が、50~54重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、0.5~1.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項1~11のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、49~53重量%のビスマス、5~7重量%のインジウム、0.5~1.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項1~12のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、49~53重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、1.5~2.5重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項1~13のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.1~0.3重量%の銅、0.02~0.04のコバルト、2~4重量%のインジウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項1~14のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.1~0.3重量%の銅、0.02~0.04重量%のコバルト、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項1~15のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.2~0.6重量%の銀、2~4重量%のインジウム、及び不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項1~16のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、56~59重量%のビスマス、0.2~0.6重量%の銀、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項1~17のいずれかに記載のはんだ合金。
- はんだ合金であって、
1~10重量%のビスマスと、
1~10重量%のインジウムと、
以下のうちの少なくとも1つ:
0.1~5重量%のガリウム、
0.1~5重量%の亜鉛、
0.1~2重量%の銅、
0.01~0.1重量%のコバルト、
0.1~2重量%の銀、
0.005~0.05重量%のチタン、及び
0.01~1重量%のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの1つ以上:
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%の希土類金属、
最大1重量%のネオジム、
最大1重量%のクロム、
最大1重量%の鉄、
最大1重量%のアルミニウム、
最大1重量%のリン、
最大1重量%の金、
最大1重量%のテルル、
最大1重量%のセレン、
最大1重量%のカルシウム、
最大1重量%のバナジウム、
最大1重量%のモリブデン、
最大1重量%の白金、
最大1重量%のマグネシウム、
最大1重量%のケイ素、及び
最大1重量%のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金。 - 前記はんだ合金が、5~9重量%のビスマス、好ましくは6~8重量%のビスマス、より好ましくは6.5~7.5重量%のビスマスを含む、請求項19に記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、6~8重量%のビスマス、4~6重量%のインジウム、1~3重量%のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項19又は請求項20に記載のはんだ合金。
- 前記はんだ合金が、スズ-ビスマス合金又はスズ-ビスマス-銀共晶合金より少なくとも10℃低い温度でリフローすることができる、請求項1~21のいずれかに記載のはんだ合金。
- フラックスコア若しくはフラックスコーティングの有無にかかわらず、バー、スティック、固体若しくはフラックスコアードワイヤ、箔若しくはストリップ、フィルム、プリフォーム、粉末若しくはペースト(粉末+フラックスブレンド)、又はボールグリッドアレイ接合部若しくはチップスケールパッケージに使用するためのはんだ球、又は他の予め形成されたはんだ部品の形態にある、請求項1~22のいずれかに記載のはんだ合金。
- 請求項1~23のいずれかに記載のはんだ合金を含むハンダ付け接合部。
- はんだペーストであって、
請求項1~23のいずれかに記載のはんだ合金と、
はんだフラックスと、を含む、はんだペースト。 - はんだペーストであって、
はんだ合金と、
活性化剤を含むはんだフラックスと、を含み、
前記活性化剤が、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とを含み、前記有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が、0.8~2.5である、はんだペースト。 - 前記有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が、1~2である、請求項26に記載のはんだペースト。
- 前記はんだペーストが、
78~92重量%のはんだ合金と、
8~22重量%のはんだフラックスとを含む、請求項25~27のいずれかに記載のはんだペースト。 - 前記はんだフラックスが、前記はんだフラックスの総重量に基づいて、12~20重量%の前記活性化剤を含む、請求項26~28のいずれかに記載のはんだペースト。
- 前記はんだフラックスが、以下のうちの1つ以上:
好ましくは25~40重量%の量で、1つ以上のロジン及び/又は1つ以上の樹脂、
好ましくは20~40重量%の量で、1つ以上の溶媒、
好ましくは4~12重量%の量で、1つ以上の添加剤、
好ましくは1~10重量%の量で、1つ以上のレオロジー変性剤、及び
好ましくは0.5~3重量%の量で、1つ以上の腐食防止剤を含む、請求項25~29のいずれかに記載のはんだペースト。 - 前記有機酸活性化剤が、1つ以上のジカルボン酸、1つ以上のモノカルボン酸、1つ以上のハロ安息香酸、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、フェニルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ブラシル酸、マレイン酸、フェニルグルタル酸、ドデカン二酸、ジグリコール酸及び2-ヨード安息香酸のうちの1つ以上を含み、及び/又は
前記有機アミン活性化剤が、1つ以上の脂肪族又は芳香族含有第一級、第二級又は第三級アミン、複素環式アミン、ポリアミン単独、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、ベンゾイミダゾール、2-エチルイミダゾール、ジフェニルグアニジン、トリエタノールアミン、ベンゾトリアゾール、及びトリルトリアゾールのうちの1つ以上を含む、請求項26~30のいずれかに記載のはんだペースト。 - 前記活性化剤が、1つ以上のアミノ酸活性化剤を更に含む、請求項26~31のいずれかに記載のはんだ合金。
- 前記アミノ酸活性化剤が、グルタミン酸、アスパラギン酸、フェニルアラニン、バリン、チロシン、及びトリプトファンのうちの1つ以上を含む、請求項32に記載のはんだ合金。
- 前記活性化剤が、
1~5重量%のグルタル酸、
5~12重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む、請求項26~33のいずれかに記載のはんだペースト。 - 前記活性化剤が、
7~15重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む、請求項26~33のいずれかに記載のはんだペースト。 - 前記活性化剤が、
1~5重量%のグルタル酸、
1~10重量%のグルタミン酸、
3~10重量%のアジピン酸、
0~2重量%の2-ヨード安息香酸、及び
2~10重量%の2-エチルイミダゾールを含む、請求項26~33のいずれかに記載のはんだペースト。 - 前記はんだフラックスが、
好ましくはポリエステル、ポリアクリレート及びポリフェノキシ樹脂から選択される1つ以上の熱可塑性ポリマー、及び/又は
好ましくは植物油ワックス及び天然ワックスから選択される1つ以上のワックス、及び/又は
好ましくはポリエステル又はポリアクリレート又はポリウレタン骨格を含有する樹脂、エポキシとアミン、酸、無水物などの硬化剤との反応生成物、酸又はその誘導体とアミンとの反応生成物、酸又はその誘導体とアルコールとの反応生成物、アリル、ビニル、メタクリレート、メタクリルアミド官能基を有する複数の炭素-炭素結合の反応生成物、ヒドロキシ及びイソシアネートの反応から選択される1つ以上の熱硬化性網目形成樹脂を含む、請求項25~36のいずれかに記載のはんだペースト。 - 前記はんだフラックスが、好ましくはトリアゾール誘導体を含み、より好ましくはベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、及びカルボキシベンゾトリアゾールのうちの1つ以上を含む、腐食防止剤を更に含む、請求項25~37のいずれかに記載のはんだペースト。
- 前記はんだ合金が、ビスマス及び/又はインジウムを含む、請求項26~38のいずれかに記載のはんだペースト。
- 前記はんだ合金が、請求項1~23のいずれかに記載のはんだ合金を含む、請求項26~39のいずれかに記載のはんだペースト。
- はんだ接合部を形成する方法であって、
(i)接合される2つ以上のワークピースを提供することと、
(ii)請求項1~23のいずれかに記載のはんだ合金、又は請求項25~40のいずれかに記載のはんだペーストを提供することと、
(iii)接合される前記ワークピース付近の前記はんだ合金又ははんだペーストを加熱することと、を含む、方法。 - はんだ付け方法における、請求項1~23のいずれかに記載のはんだ合金又は請求項25~40のいずれかに記載のはんだペーストの使用。
- 前記はんだ付け方法が、ウェーブはんだ付け、表面実装技術(SMT)はんだ付け、ダイアタッチはんだ付け、熱インターフェースはんだ付け、ハンドはんだ付け、レーザー及びRF誘導はんだ付け、ソーラーモジュールへのはんだ付け、レベル2LEDパッケージ基板のはんだ付け、並びにリワークはんだ付けから選択される、請求項42に記載の使用。
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