JP2722917B2 - High temperature solder - Google Patents

High temperature solder

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JP2722917B2
JP2722917B2 JP4035021A JP3502192A JP2722917B2 JP 2722917 B2 JP2722917 B2 JP 2722917B2 JP 4035021 A JP4035021 A JP 4035021A JP 3502192 A JP3502192 A JP 3502192A JP 2722917 B2 JP2722917 B2 JP 2722917B2
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solder
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力弥 加藤
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高温はんだに関する。
さらに詳述すれば、本発明は、特に耐熱疲労特性に優れ
たSn主成分の高温はんだに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-temperature solder.
More specifically, the present invention relates to a Sn-based high-temperature solder having particularly excellent thermal fatigue resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の飛躍的発展に伴って各種接合
技術、とりわけはんだ接合技術においても多くの技術革
新が急速になされており、はんだ材料としても特定用途
毎の高度の使い分けが行われるようになってきた。例え
ば、細線化あるいは細粒化に適する材料とか、高強度を
有する材料とか、さらには高い耐食性を特定環境下で発
揮する材料とか、その都度要求される高度な仕様に応じ
て材料開発がなされてきた。特に、今日の電子機器は大
型化してきており、はんだ付けに対する信頼性への要求
は特に厳しく、そのために材料開発にも高度の技術が求
められるようになってきている。
2. Description of the Related Art With the rapid development of electronic equipment, many technological innovations have been rapidly made in various joining techniques, especially in solder joining techniques, and a high use of a solder material for each specific application has been made. It has become For example, materials that are suitable for thinning or grain refinement, materials having high strength, and materials that exhibit high corrosion resistance in a specific environment, and material development are being performed according to the high specifications required each time. Was. In particular, the size of today's electronic devices is increasing, and the requirements for reliability in soldering are particularly strict. Therefore, advanced technologies are also required for material development.

【0003】高密度実装は、宇宙環境 (通信衛星、気象
衛星、軍事衛星等の人工衛星) や自動車使用環境等の環
境のように厳しい条件下で使用され、かつ、故障発生が
重大な事故につながるような電子機器でも必要となって
きている。そのような高密度実装電子機器では、例えば
プリント基板と電子部品とのはんだ付け部が一箇所でも
剥離してしまうと、導通がなくなって電子機器全体の機
能が全く果たせなくなるという重大な事故につながる。
したがって、これらの電子機器では、はんだ付け部が剥
離しにくいようなはんだを用いなければならず、そのた
めはんだ付けにも高度の信頼性が求められる。
The high-density mounting is used under severe conditions such as space environment (artificial satellites such as communication satellites, weather satellites, and military satellites) and in an environment where vehicles are used. Connected electronic devices are also needed. In such a high-density electronic device, for example, if the soldering portion between the printed circuit board and the electronic component is peeled off even at one place, it leads to a serious accident that conduction is lost and the function of the entire electronic device can not be performed at all. .
Therefore, in these electronic devices, it is necessary to use solder in which a soldered portion is not easily peeled, and therefore, high reliability is required for soldering.

【0004】ところで、人工衛星が飛ぶ宇宙空間では熱
媒体である空気が存在しないため、人工衛星は太陽の光
が直接当たる時には例えば 150℃というように、大変な
高温となり、一方、太陽の光が地球に遮られて当たらな
い時には例えば−40℃の低温となる。しかも、これは衛
星の自転毎にも太陽を向いた側とその裏側とで繰り返さ
れる。
By the way, since there is no air as a heat medium in the space where the artificial satellite flies, the artificial satellite has a very high temperature of, for example, 150 ° C. when directly hit by the sun's light. When it is not hit by the earth, the temperature will be as low as -40 ° C. Moreover, this is repeated on the side facing the sun and the back side each time the satellite rotates.

【0005】このように、人工衛星はその公転および自
転により高温および低温の環境に曝されるという熱疲労
を受けるため、人工衛星に搭載する電子機器には、耐熱
疲労特性に優れたはんだを用いなければならない。なぜ
ならば、はんだ付け部分が熱疲労を受けると、はんだ自
身ばかりでなく、はんだ付けした電子部品のリードやプ
リント基板等が熱膨張と熱収縮とを繰り返して起こし、
熱疲労に弱いはんだでは、はんだ自体にクラックが発生
してはんだ付け部が剥離してしまうからである。
[0005] As described above, since the artificial satellite is exposed to high and low temperature environments due to its revolution and rotation, solder having excellent thermal fatigue resistance is used for the electronic equipment mounted on the artificial satellite. There must be. Because, when the soldered part is subjected to thermal fatigue, not only the solder itself, but also the leads and printed circuit boards of the soldered electronic components repeatedly undergo thermal expansion and thermal contraction,
This is because, in the case of a solder that is weak against thermal fatigue, cracks occur in the solder itself, and the soldered portion is peeled off.

【0006】また、人工衛星が高温に曝されている時に
も、はんだ付け部が安定した状態を保つように、人工衛
星の電子機器に用いるはんだは、例えば 150℃というよ
うな高温でも溶融せず、しかも接着強度が強いという高
温特性をも備え持った高温はんだでなければならない。
[0006] Further, even when the artificial satellite is exposed to a high temperature, the solder used for the electronic equipment of the artificial satellite does not melt even at a high temperature such as 150 ° C so that the soldered portion maintains a stable state. In addition, it must be a high-temperature solder having high-temperature characteristics such as strong adhesive strength.

【0007】ここに、高温はんだとは、固相線温度がPb
−Snの共晶温度(183℃) 以上で、液相線温度が450 ℃以
下のものをいい、一般には、Sn、Pb、Cd等を主成分とし
たものである。Pb主成分の高温はんだは、耐熱疲労特性
および高温特性の両面で劣るため人工衛星等には到底使
用できないし、Cd主成分の高温はんだはCdが人体に対し
て大変有害であることから使用できない。
Here, the high-temperature solder means that the solidus temperature is Pb
It refers to a material having a eutectic temperature of -Sn or higher (183 ° C) or higher and a liquidus temperature of 450 ° C or lower, and generally contains Sn, Pb, Cd, or the like as a main component. Pb-based high-temperature solder is inferior in both heat-resistant fatigue properties and high-temperature properties and cannot be used for artificial satellites, etc., and Cd-based high-temperature solder cannot be used because Cd is extremely harmful to the human body .

【0008】Sn主成分の高温はんだは、Pb主成分のもの
よりも高温特性に優れ、またCd主成分の高温はんだのよ
うな公害問題もないため、人工衛星等の電子機器用とし
ては適したものである。従来よりSn主成分の高温はんだ
は多数提案されていた (参照: 特開昭49−38858 号公
報、同51−54056 号公報、同58−55193 号公報、同63−
13689 号公報) 。ここで、特開昭49−38858 号公報に
は、継手の接合用としてAg−Sb−Cu−Bi−Sn系高温はん
だが開示されている。これはもっぱら従来のCd−Zn系の
高温はんだの代替物として開発され、高温強度が問題と
されている。しかし、Bi=0.1 % (以下、本明細書にお
いては特にことわりがない限り、「%」は「重量%」を
意味するものとする) の場合が比較例として示され、は
んだ自体の引張り強さが小さいとしていることからも分
かるように 0.5〜2.0 %のBiの添加、および3〜8%の
Sbの添加は必須であると考えられている。
[0008] The high-temperature solder containing Sn as a main component has better high-temperature characteristics than that of a Pb-main component, and has no pollution problem unlike the high-temperature solder containing Cd as a main component. Things. Hitherto, many high-temperature solders based on Sn have been proposed (refer to JP-A-49-38858, JP-A-51-54056, JP-A-58-55193, and JP-A-63-58193).
No. 13689). Here, JP-A-49-38858 discloses an Ag-Sb-Cu-Bi-Sn high-temperature solder for joining joints. It has been developed exclusively as a substitute for the conventional Cd-Zn-based high-temperature solder, and its high-temperature strength is a problem. However, the case of Bi = 0.1% (hereinafter, "%" means "% by weight" unless otherwise specified) is shown as a comparative example, and the tensile strength of the solder itself is shown. Of 0.5 to 2.0% Bi and 3 to 8%
It is believed that the addition of Sb is essential.

【0009】特開昭51−54056 号公報には、電子機器用
のはんだ合金としてPb−Sn系はんだ合金にCuおよびAgを
配合する例が開示されているが、Cu、Agのこの同時添加
もいわゆる食われ防止のためである。特開昭58−55193
号公報には、超電導線同士あるいは超電導線および常電
導線を結合させるために、Ag:5%、Bi:0.1〜1.2 %、残
部Snの組成の超電導導体用はんだが開示されている。こ
のはんだは、はんだとしての基本性能を備えるととも
に、パルス磁界のもとにおいても超電導線間に誘起され
る結合電流を充分に低減し、例えばパルスマグネットの
効率向上化を図ることができる超電導導体用はんだとし
て提案され、Biは比抵抗を変化させるために0.1 %以上
1.2 %以下添加しなければならないとされている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-54056 discloses an example in which Cu and Ag are mixed with a Pb-Sn solder alloy as a solder alloy for electronic equipment. This is to prevent so-called eating. JP-A-58-55193
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-216, discloses a superconducting conductor solder having a composition of 5% of Ag, 0.1 to 1.2% of Bi, and the balance of Sn in order to couple superconducting wires or a superconducting wire and a normal conducting wire. This solder has the basic performance as a solder, and also reduces the coupling current induced between the superconducting wires even under a pulsed magnetic field. Proposed as solder, Bi is more than 0.1% to change the specific resistance
It must be added below 1.2%.

【0010】特開昭63−13689 号公報には、Sn:93 〜99
%、Cu:0.7〜6 %、Ag:0.05 〜3 %の低毒性耐腐食性は
んだ組成物が開示されているが、これはもっぱら鉛管接
合用であって低毒性耐腐食性が問題となり、特に上記公
開公報に開示されているのはコスト低減のためにSn:95
%、Ag: 5%の組成のはんだに相当するより安価なはん
だを提供するというのである。
JP-A-63-13689 discloses Sn: 93-99.
%, Cu: 0.7 to 6%, and Ag: 0.05 to 3%, are disclosed. However, they are used exclusively for joining pipes, and low toxicity and corrosion resistance are a problem. It is disclosed in the above publication that Sn: 95 for cost reduction
%, Ag: provides a cheaper solder equivalent to a 5% solder composition.

【0011】これらの従来のSnまたはPb主成分の高温は
んだは、一般的な高温はんだの必要条件である高温で溶
融しにくいことと、耐高温強度が優れることだけが要求
され、耐熱疲労特性については何ら考慮されることはな
かった。さらに、特開昭61−269998号公報には、Ag:1〜
30%およびSb:0.5〜25%のうちの1種または2種を含有
し、残りがSnと不可避不純物とからなる組成を有し、不
可避不純物としての酸素含有量を5ppm以下とし、かつ平
均結晶粒径を3μm 以下としたSn合金はんだが提案され
ている。このはんだは、厳しい熱疲労条件下である半導
体チップ接合部において使用されるはんだの熱疲労特性
を改善するため、前記酸素含有量を5ppm以下と抑制する
とともに平均結晶粒径を3μm 以下としている。
These conventional high-temperature solders mainly composed of Sn or Pb are required only to be difficult to melt at high temperatures, which is a necessary condition for general high-temperature solders, and to have excellent high-temperature strength. Was not considered at all. Further, JP-A-61-269998 discloses that Ag: 1 to
30% and Sb: one or two of 0.5% to 25%, the remainder having a composition of Sn and unavoidable impurities, an oxygen content as unavoidable impurities of 5 ppm or less, and an average crystal A Sn alloy solder having a particle size of 3 μm or less has been proposed. In order to improve the thermal fatigue characteristics of the solder used in a semiconductor chip joint under severe thermal fatigue conditions, the content of oxygen is suppressed to 5 ppm or less and the average crystal grain size is 3 μm or less.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭61−26
9998号公報により提案されたはんだは、不可避不純物中
の酸素含有量を5ppm 以下とするために、例えば箔状の
はんだを製造する場合には、真空中或いは不活性ガス雰
囲気中で、Sn合金の溶湯を加熱装置を備えたるつぼから
回転冷却ロールの表面に噴出して急冷凝固させる必要が
ある。したがって、製造コストが著しく上昇してしま
う。
SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-26
The solder proposed in Japanese Patent No. 9998 is designed to reduce the oxygen content in unavoidable impurities to 5 ppm or less. It is necessary to jet the molten metal from a crucible provided with a heating device to the surface of a rotary cooling roll to rapidly cool and solidify. Therefore, the manufacturing cost is significantly increased.

【0013】現在高温はんだとして最も使用されている
ものはほとんどPbベースであり、例えばPb-8Sn-2Ag、Pb
-5Sn-2.5Ag、Pb-5In-2.5Ag等である。しかし、これらは
液相温度がいずれも300 ℃を超えているため、はんだ付
け温度上限が 230〜240 ℃である今日のプリント配線板
でのはんだ付け仕様を満足せず、実装用としてはほとん
ど使われていない状況である。実際、これまで高温はん
だとして広く使用されてきたこれらPb系高温はんだにつ
いて試験した結果からも、実装用として要求される耐熱
疲労特性を備えていないことが判明した。従って、従来
のSnまたはPb主成分の高温はんだは、熱疲労を受ける人
工衛星等の電子機器には使用できるものではなかった。
At present, most of high-temperature solders are mostly based on Pb, such as Pb-8Sn-2Ag, Pb
-5Sn-2.5Ag, Pb-5In-2.5Ag and the like. However, since these all have a liquidus temperature exceeding 300 ° C, they do not satisfy the soldering specifications for today's printed wiring boards, which have a soldering temperature upper limit of 230 to 240 ° C, and are hardly used for mounting. It has not been done. In fact, the results of tests on these Pb-based high-temperature solders, which have been widely used as high-temperature solders, have revealed that they do not have the thermal fatigue resistance required for mounting. Therefore, the conventional high-temperature solder containing Sn or Pb as a main component cannot be used for electronic devices such as artificial satellites that are subjected to thermal fatigue.

【0014】現在の仕様の例としては、耐熱疲労特性と
して、−55℃〜125 ℃、1000サイクル以上の特性を満足
すること、そして高温特性としては融点 210〜230 ℃、
150℃での接合強度1〜2kgf/mm2 を満足することがそ
れぞれ求められている。ここに、本発明の一般的な目的
は、高温特性に優れているばかりでなく、耐熱疲労特性
にも優れた高温はんだを提供することにある。本発明の
より具体的な目的は、人工衛星、自動車等に搭載する電
子機器用に要求される高温特性を有し、さらに、−55℃
〜125 ℃×1000サイクルの条件にも耐え得る優れた耐熱
疲労特性を有する高温はんだを提供することにある。
[0014] Examples of the current specifications are: -55 ° C to 125 ° C as thermal fatigue characteristics, satisfying the characteristics of 1000 cycles or more, and 210 ° C to 230 ° C as high temperature characteristics.
Each is required to satisfy a bonding strength of 1 to 2 kgf / mm 2 at 150 ° C. Here, a general object of the present invention is to provide a high-temperature solder having not only excellent high-temperature characteristics but also excellent thermal fatigue characteristics. A more specific object of the present invention is to have high-temperature characteristics required for electronic devices mounted on satellites, automobiles, and the like, and further, at -55 ° C.
An object of the present invention is to provide a high-temperature solder having excellent thermal fatigue resistance that can withstand conditions of up to 125 ° C. × 1000 cycles.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明者らがSn主成分の
高温はんだに関し、高温特性と耐熱疲労特性とを改善す
ることについて鋭意研究を重ねた結果、Snに少量のAgと
Biとだけを添加するか、またはSnに少量のAg、Cuおよび
Sbだけを添加することにより、上記特性改善に優れた効
果のあることを見い出し、本発明を完成させた。本発明
は、Ag:3.0%超5.0 %以下、Bi:1.2%超3.0%以下、お
よび残部Snの組成を有する合金から成る、耐熱疲労特性
に優れたはんだ付け部を形成する高温はんだである。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies on improving the high-temperature characteristics and the thermal fatigue resistance of high-temperature solder containing Sn as a main component. As a result, a small amount of Ag was added to Sn.
Add only Bi and / or add small amounts of Ag, Cu and
It has been found that the addition of only Sb has an excellent effect in improving the above characteristics, and the present invention has been completed. The present invention relates to a high-temperature solder for forming a soldered part having an excellent thermal fatigue resistance, comprising an alloy having a composition of Ag: more than 3.0% and 5.0% or less, Bi: more than 1.2% and 3.0% or less, and the balance of Sn. is there.

【0016】また、本発明は、Ag:3.0%超5.0 %以下、
Cu:0.5〜1.5 %、Sb:0.5〜1.5 %、および残部Snの組成
を有する合金から成る、耐熱疲労特性に優れたはんだ付
け部を形成する高温はんだである。これらの高温はんだ
はクリームはんだとして用いてもよい。
Further, the present invention relates to a method for producing Ag: more than 3.0% and 5.0% or less;
This is a high-temperature solder for forming a soldered part having excellent thermal fatigue resistance, comprising an alloy having a composition of Cu: 0.5-1.5%, Sb: 0.5-1.5%, and the balance Sn. These high temperature solders may be used as cream solders.

【0017】[0017]

【作用】次に、本発明においてはんだ合金の組成を上述
のように限定した理由について詳述する。まず、本発明
のうち、Sn−Ag−Bi系はんだの組成の限定理由を説明す
る。Agは耐熱疲労特性改善に著しく効果があるが、その
添加量が3.0 %以下であると耐熱疲労特性を改善する効
果が十分でなく、一方5.0 %を超えると液相線温度が高
くなるため、はんだ付けも高い温度で行わなければなら
ず、電子部品やプリント基板を熱損傷させてしまう。そ
こで、Ag含有量は3.0 %超5.0 %以下と限定する。より
好ましくは、4.0 %以上5.0 %以下である。
Next, the reason why the composition of the solder alloy is limited as described above in the present invention will be described in detail. First, the reasons for limiting the composition of the Sn-Ag-Bi solder in the present invention will be described. Ag has a remarkable effect on improving the thermal fatigue resistance, but if its content is less than 3.0%, the effect of improving the thermal fatigue resistance is not sufficient, while if it exceeds 5.0%, the liquidus temperature increases. Soldering must also be performed at a high temperature, which causes thermal damage to electronic components and printed circuit boards. Therefore, the Ag content is limited to more than 3.0% and 5.0% or less. More preferably, it is not less than 4.0% and not more than 5.0%.

【0018】Agが少量添加されたSn主成分の高温はんだ
に少量のBiを添加すると、融点がより低下してはんだの
ぬれ性が改善されるため、はんだ接合部の接着強度が改
善される。Biは、1.2 %以下の添加ではその効果が現わ
れず、一方3.0 %を超えて添加すると、Biの脆性による
影響が現出してくるため伸びが極端に減少し、繰り返し
熱応力によってクラックの発生や接合強度の低下が生じ
てしまい、不適当である。そこで、Bi添加量は1.2 %超
3.0 %以下と限定する。好ましくは、Bi添加量は1.7 〜
2.3 %である。
If a small amount of Bi is added to the Sn-based high-temperature solder to which a small amount of Ag is added, the melting point is further reduced and the wettability of the solder is improved, so that the adhesive strength of the solder joint is improved. Bi does not show its effect when added to less than 1.2%, while when it is added more than 3.0%, the brittleness of Bi appears and the elongation is extremely reduced. This results in a decrease in bonding strength, which is inappropriate. Therefore, the amount of added Bi exceeds 1.2%
Limited to 3.0% or less. Preferably, the amount of Bi added is 1.7 to
2.3%.

【0019】次に、本発明のうち、Sn−Ag−Cu−Sb系は
んだの組成を限定する理由を説明する。Agの添加目的お
よびその添加量の限定理由は、Sn−Ag−Bi系はんだ合金
の場合と同様である。
Next, the reason for limiting the composition of the Sn—Ag—Cu—Sb solder in the present invention will be described. The purpose of addition of Ag and the reason for limiting the amount of addition are the same as in the case of the Sn-Ag-Bi solder alloy.

【0020】Agが少量添加されたSn主成分の高温はんだ
に少量のCuを添加すると、Agとの相乗作用により、高温
特性と耐熱疲労特性とがさらに改善される。Cuは0.5 %
より少ない添加ではその効果が現れず、一方1.5 %を超
えて添加すると液相線温度が急激に上昇し、Agの大量添
加と同様、はんだ付け温度を高くして電子部品やプリン
ト基板に熱損傷を与えるばかりでなく、Sn−Cuの金属間
化合物が多量に発生してマトリックスが砂状となり、か
えって耐熱疲労特性を悪くしてしまう。そこで、Cu添加
量は0.5 %以上1.5 %以下と限定する。好ましくは、Cu
添加量は0.8 〜1.3 %である。
When a small amount of Cu is added to the Sn-based high-temperature solder to which a small amount of Ag is added, the high-temperature characteristics and the heat-resistant fatigue characteristics are further improved by the synergistic action with Ag. Cu is 0.5%
If the addition is less, the effect will not appear, while if it exceeds 1.5%, the liquidus temperature will rise sharply and, like the large addition of Ag, the soldering temperature will be increased and the electronic parts and printed circuit boards will be damaged thermally. In addition, a large amount of Sn-Cu intermetallic compound is generated and the matrix becomes sandy, which deteriorates the thermal fatigue resistance. Therefore, the added amount of Cu is limited to 0.5% or more and 1.5% or less. Preferably, Cu
The amount added is 0.8-1.3%.

【0021】さらに、0.5 〜1.5 %のSbを耐熱疲労特性
の一層の改善を目的として添加する。Sb添加量が、0.5
%未満であるとかかる効果が発揮されず、一方1.5 %超
であると、Biと同様に変形能低下が起きたり、脆性が生
じ、耐熱疲労特性が低下してしまう。そこで、Sb添加量
は、0.5 %以上1.5 %以下と限定する。
Further, 0.5 to 1.5% of Sb is added for the purpose of further improving the thermal fatigue resistance. When the amount of Sb added is 0.5
When the amount is less than 1.5%, the effect is not exhibited. On the other hand, when the amount is more than 1.5%, similarly to Bi, the deformability is reduced or brittleness occurs, and the thermal fatigue resistance is deteriorated. Therefore, the amount of Sb added is limited to 0.5% or more and 1.5% or less.

【0022】以上のように、本発明では、Snを主成分と
して少量のAgとBiとを添加するだけ、またはSnを主成分
として少量のAg、CuおよびSbを添加するだけで、はんだ
の高温特性と耐熱疲労特性とがともに顕著に改善できる
ものであり、他の金属が添加されると、これらの特性を
劣化させてしまうため、他の金属は不純物として混入さ
れるもの以外は含有しない。本発明の一つの態様におい
て、上述の組成を有するはんだ合金は、例えば平均粒径
10〜75μm 程度にまで分級してから、液状フラックスを
配合、混練してクリームはんだとする。
As described above, according to the present invention, only by adding a small amount of Ag and Bi with Sn as a main component or by adding a small amount of Ag, Cu and Sb with Sn as a main component, the high temperature of the solder can be obtained. Both properties and thermal fatigue properties can be remarkably improved, and if other metals are added, these properties will be deteriorated. Therefore, other metals do not contain anything other than those mixed as impurities. In one embodiment of the present invention, the solder alloy having the above composition has, for example, an average particle size.
After classifying to about 10 to 75 μm, liquid flux is blended and kneaded to make cream solder.

【0023】本発明の上記態様の場合、液状フラックス
としては特に制限されないが、好ましくは、RMA フラッ
クスまたは無残渣フラックスを用いる。なお、RMA フラ
ックスとしては塩素量が0.05%以下のものが例示され、
また無残渣フラックスとしては松脂や活性剤等の固形成
分が30%以下のものが例示される。次に、実施例によっ
て本発明の作用効果をさらに具体的に説明する。
In the case of the above embodiment of the present invention, the liquid flux is not particularly limited, but RMA flux or residue-free flux is preferably used. As the RMA flux, those having a chlorine content of 0.05% or less are exemplified.
Examples of the residue-free flux include those having 30% or less of solid components such as rosin and activator. Next, the operation and effect of the present invention will be described more specifically with reference to examples.

【0024】[0024]

【実施例】表1にそれぞれ合金組成を示す各高温はんだ
を調製し、平均粒径10〜75μm に分級してから、RMA フ
ラックスとともに混練してはんだペーストとした。この
ようにして用意された各供試はんだペーストについて、
固相線温度、液相線温度、耐熱疲労特性、および高温接
着強度試験を行うとともに、はんだ合金の引張強度を測
定した。試験結果は、実施例および比較例のはんだ合金
の組成とともに表1にまとめて示す。
EXAMPLES Each high-temperature solder having an alloy composition shown in Table 1 was prepared, classified into an average particle size of 10 to 75 μm, and kneaded with RMA flux to obtain a solder paste. For each test solder paste prepared in this way,
The solidus temperature, liquidus temperature, thermal fatigue resistance, and high temperature adhesive strength tests were performed, and the tensile strength of the solder alloy was measured. The test results are shown in Table 1 together with the compositions of the solder alloys of Examples and Comparative Examples.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】S.P : 固相線温度 (℃) L.P : 液相線温度 (℃) H.C (耐熱疲労特性、サイクル): 粉末状にした高温は
んだ合金と液状フラックスから成るクリームはんだをプ
リント基板に塗布し、その上に各種電子部品を載置して
からリフロー炉でプリント基板と電子部品のはんだ付け
を行った。このようにしてはんだ付けされたプリント基
板を−55℃と+125 ℃の環境の中に繰り返し30分間づつ
置くという熱衝撃試験を行った。
SP: Solidus temperature (° C) LP: Liquidus temperature (° C) HC (Heat resistant fatigue property, cycle): Apply cream solder consisting of powdered high-temperature solder alloy and liquid flux to printed circuit board After mounting various electronic components thereon, the printed circuit board and the electronic components were soldered in a reflow furnace. A thermal shock test was conducted in which the printed circuit board thus soldered was repeatedly placed in an environment of -55 ° C and + 125 ° C for 30 minutes.

【0027】H.S (高温接合強度、kgf/mm2): 厚さ1m
m、幅10mmの2枚の銅板をクリアランスが0.05mm、接合
面積が3×10(mm)となるようにして高温はんだで接合
し、それを200 ℃の高温環境下で引張って接合強度を測
定した。なお、表1において、 比較例1 : 特開昭49−38858 号公報に記載のはんだ 比較例2 : 特開昭51−54056 号公報に記載のはんだ 比較例3 : 特開昭58−55193 号公報に記載のはんだ 比較例4 : 特開昭63−13689 号公報に記載のはんだ 比較例5 : 特開昭61−269998号公報に記載のはんだ である。
HS (high temperature bonding strength, kgf / mm 2 ): 1 m thick
Two copper plates with a width of 10 mm and a width of 10 mm are joined with high-temperature solder so that the clearance is 0.05 mm and the joint area is 3 × 10 (mm), and they are pulled in a high-temperature environment of 200 ° C. to measure the joint strength. did. In Table 1, Comparative Example 1: Solder described in JP-A-49-38858 Comparative Example 2: Solder described in JP-A-51-54056 Comparative Example 3: JP-A-58-55193 Comparative Example 4: Solder described in JP-A-63-13689. Comparative Example 5: Solder described in JP-A-61-269998.

【0028】表1から明らかなように、本発明によれ
ば、融点210 〜230 ℃、および150 ℃での接合強度1〜
2kgf/mm2 である高温特性と、−55℃〜125 ℃の範囲で
1000サイクル以上の耐熱疲労特性とを有するはんだ付け
部を形成する高温はんだが得られた。
As is clear from Table 1, according to the present invention, the melting point is 210-230 ° C., and the bonding strength at 150 ° C.
And high temperature properties is 2 kgf / mm 2, in the range of -55 ° C. to 125 ° C.
A high-temperature solder forming a soldered portion having a heat fatigue resistance of 1000 cycles or more was obtained.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明の高温はんだは、高温特性および引張強度に
優れているばかりでなく、耐熱疲労特性に優れているた
め、修理不可能な人工衛星の電子機器や重大な事故につ
ながる自動車用電子機器等のはんだ付けに用いても、電
子機器が繰り返し受ける熱疲労に対してクラックが発生
することがなく、また高温時にはんだ付け部の剥離が起
こらないという従来にない優れた効果を有している。
As is apparent from the above description, the high-temperature solder of the present invention is not only excellent in high-temperature properties and tensile strength, but also excellent in heat-resistant fatigue properties, and therefore cannot be repaired. Even when used for soldering satellite electronic devices and automotive electronic devices that may cause serious accidents, cracks do not occur due to thermal fatigue repeatedly applied to electronic devices, and peeling of soldered parts at high temperatures It has an unprecedented superior effect of not occurring.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西浦 正孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業 株式会社内 (72)発明者 加藤 力弥 埼玉県草加市谷塚町405番地 千住金属 工業株式 会社 草加事業所内 (72)発明者 豊田 良孝 埼玉県草加市谷塚町405番地 千住金属 工業株式 会社 草加事業所内 (56)参考文献 特開 平2−34295(JP,A) 特開 平5−50286(JP,A) 特公 昭39−10877(JP,B1) 特公 昭58−29198(JP,B2) 特公 昭52−7422(JP,B2) 特公 昭51−4193(JP,B2) WELDING JOURNAL I NCLUDING WELDING R ESEARCH,1992,71巻,10号, P.47−49 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masataka Nishiura 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Rikiya Kato 405 Yatsukacho, Soka City, Saitama Prefecture Senju Metal Industry Co., Ltd. Inside the business site (72) Inventor Yoshitaka Toyoda 405 Yatsukacho, Soka City, Saitama Prefecture Senju Metal Industry Co., Ltd. Soka Business Site (56) References JP-A-2-34295 (JP, A) JP-A-5-50286 (JP, A) JP-B 39-10877 (JP, B1) JP-B 58-29198 (JP, B2) JP-B 52-7422 (JP, B2) JP-B 51-4193 (JP, B2) WELDING JOURNAL INCLUDING Welding Esearch, 1992, Vol. 71, No. 10, p. 47−49

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 固相線温度がPb−Snの共晶温度(1
83℃)以上で、液相線温度が450℃以下の高温はん
だであって、Snを主成分とし、添加剤として重量%
で、Ag3.0%超5.0%以下、Bi 1.2%超
3.0%以下のみを添加した合金から成る、耐熱疲労特
性に優れたはんだ付け部を形成する高温はんだ。
The solidus temperature is the eutectic temperature of Pb-Sn (1
83 ° C) or higher and a liquidus temperature of 450 ° C or lower
However, the main component is Sn, and the weight%
And a high-temperature solder for forming a soldered part having excellent thermal fatigue resistance, comprising an alloy containing only Ag of more than 3.0% and 5.0% or less and Bi of more than 1.2% and 3.0% or less.
【請求項2】 請求項1記載の組成を有する合金粒子
と、フラックス成分とを配合して成る、耐熱疲労特性に
優れたはんだ付け部を形成するクリーム高温はんだ。
Wherein the alloy particles having a composition according to claim 1 Symbol mounting, formed by blending a flux component, cream high temperature solder to form a soldered portion having excellent thermal fatigue resistance.
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