JP3260723B2 - 鉛非含有の錫ベースはんだ合金 - Google Patents
鉛非含有の錫ベースはんだ合金Info
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、エレク
トロニックパッケージング（たとえばフリップチップパ
ッケージング）の際に使用されるタイプの鉛非含有はん
だ組成物に関する。さらに詳細には、本発明は、63Sn-3
7Pbリフロープロフィールと積層基板を使用する典型的
な表面実装集成法に適合していて、しかも150℃という
最高IC接合温度を伴う用途での使用に適したリフロー温
度特性を有するはんだ合金に関する。本発明の合金はさ
らに、63Sn-37Pbフリップチップバンプ合金（flip chip
bump alloy）と比較して改良された耐熱疲労性を示
す。
トロニックパッケージング（たとえばフリップチップパ
ッケージング）の際に使用されるタイプの鉛非含有はん
だ組成物に関する。さらに詳細には、本発明は、63Sn-3
7Pbリフロープロフィールと積層基板を使用する典型的
な表面実装集成法に適合していて、しかも150℃という
最高IC接合温度を伴う用途での使用に適したリフロー温
度特性を有するはんだ合金に関する。本発明の合金はさ
らに、63Sn-37Pbフリップチップバンプ合金（flip chip
bump alloy）と比較して改良された耐熱疲労性を示
す。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】電子
回路集成体は、自動車用途や航空宇宙用途において一般
的に見受けられる動作環境も含めて、厳しい動作環境に
おいて正常に機能し続けることができるよう求められる
ことが多い。このような集成体は、表面実装(SM)集積回
路(IC)デバイスを使用することが多く、これらのデバイ
スは一般に、基板〔セラミック基板、積層基板、フレッ
クス回路（flex circuit）、またはケイ素基板であって
よい〕の表面上の導体にはんだ付けされた多くの端子ま
たはリード線により、電子回路集成体の基板に電気的・
機械的に取り付けられていることを特徴とする。SM IC
の代表的な例はフリップチップであり、チップの表面上
に通常ははんだバンプ（solder bump）の形態をとって
いるビーズ状端子を有する。フリップチップのはんだバ
ンプは一般に、はんだ組成物（たとえば、はんだ合金と
バインダーとを含有するはんだペースト）をフリップチ
ップ上に選択的に付着させ、次いで溶融物質が凝集して
チップの表面上にはんだバンプを形成するよう、はんだ
物質をその液相線温度より高い温度に加熱することによ
りはんだ物質をリフローさせることによって形成され
る。固化させた後、はんだバンプを対応する導体で基板
上に正確にレジスター（register）することができ、そ
してチップを基板に結合するために、またフリップチッ
プ回路を導体パターンに相互連結させるために、はんだ
物質の液相線温度より高い温度で再加熱することができ
る。はんだバンプを形成させるためにはんだをリフロー
し、そしてそのあとでフリップチップを実装するために
はんだをリフローする温度をリフロー温度と呼ぶ。
回路集成体は、自動車用途や航空宇宙用途において一般
的に見受けられる動作環境も含めて、厳しい動作環境に
おいて正常に機能し続けることができるよう求められる
ことが多い。このような集成体は、表面実装(SM)集積回
路(IC)デバイスを使用することが多く、これらのデバイ
スは一般に、基板〔セラミック基板、積層基板、フレッ
クス回路（flex circuit）、またはケイ素基板であって
よい〕の表面上の導体にはんだ付けされた多くの端子ま
たはリード線により、電子回路集成体の基板に電気的・
機械的に取り付けられていることを特徴とする。SM IC
の代表的な例はフリップチップであり、チップの表面上
に通常ははんだバンプ（solder bump）の形態をとって
いるビーズ状端子を有する。フリップチップのはんだバ
ンプは一般に、はんだ組成物（たとえば、はんだ合金と
バインダーとを含有するはんだペースト）をフリップチ
ップ上に選択的に付着させ、次いで溶融物質が凝集して
チップの表面上にはんだバンプを形成するよう、はんだ
物質をその液相線温度より高い温度に加熱することによ
りはんだ物質をリフローさせることによって形成され
る。固化させた後、はんだバンプを対応する導体で基板
上に正確にレジスター（register）することができ、そ
してチップを基板に結合するために、またフリップチッ
プ回路を導体パターンに相互連結させるために、はんだ
物質の液相線温度より高い温度で再加熱することができ
る。はんだバンプを形成させるためにはんだをリフロー
し、そしてそのあとでフリップチップを実装するために
はんだをリフローする温度をリフロー温度と呼ぶ。
【０００３】エレクトロニクス業界では、環境面で問題
があることから鉛含有物質の使用制限が求められてい
る。さらに、鉛含有バンプ合金によって放出されるα粒
子のために、ある種のフリップチップデバイスに対して
は信頼性の点で重大な懸念がある。鉛含有合金は通常、
ある特定量の鉛同位体（たとえば、Pb-210またはPb-21
4）を含有する。これらの同位体は、極めて高コストの
レーザープラズマ同位体分離法を使用しなければ、典型
的な鉛金属精錬プロセス時において除去するのはかなり
難しい。これらの同位体は化学的に不安定であり、通常
の放射性崩壊プロセス時にα粒子を放出する。Pb-210と
Pb-214の放射性崩壊により放出されるα粒子は、それぞ
れ最大5.4MeVと7.8MeVのエネルギーを搬送することがで
きる。５MeVのα粒子は、最大25マイクロメートルのケ
イ素を透過することができ、また140万の電子空孔対を
生成することができる。もし電子空孔の堆積が回路（た
とえば、DRAM中のセル）に対する臨界電荷を越えれば、
デバイスのメモリーセクションにおいてソフトエラーが
起こるであろう。高純度のPb非含有合金は通常、重質元
素を含有せず、したがって放射性同位体を含まない。
があることから鉛含有物質の使用制限が求められてい
る。さらに、鉛含有バンプ合金によって放出されるα粒
子のために、ある種のフリップチップデバイスに対して
は信頼性の点で重大な懸念がある。鉛含有合金は通常、
ある特定量の鉛同位体（たとえば、Pb-210またはPb-21
4）を含有する。これらの同位体は、極めて高コストの
レーザープラズマ同位体分離法を使用しなければ、典型
的な鉛金属精錬プロセス時において除去するのはかなり
難しい。これらの同位体は化学的に不安定であり、通常
の放射性崩壊プロセス時にα粒子を放出する。Pb-210と
Pb-214の放射性崩壊により放出されるα粒子は、それぞ
れ最大5.4MeVと7.8MeVのエネルギーを搬送することがで
きる。５MeVのα粒子は、最大25マイクロメートルのケ
イ素を透過することができ、また140万の電子空孔対を
生成することができる。もし電子空孔の堆積が回路（た
とえば、DRAM中のセル）に対する臨界電荷を越えれば、
デバイスのメモリーセクションにおいてソフトエラーが
起こるであろう。高純度のPb非含有合金は通常、重質元
素を含有せず、したがって放射性同位体を含まない。
【０００４】Sn-52In、Bi-42Sn、Sn-20In-2.8Ag、Sn-3A
g-2Bi、Sn-5Ag、Sn-8.5Sb、Sn-1Cu、Sn-3.5Ag、Sn-2.5A
g-0.8Cu-0.5Sb、Sn-4.8Bi-3.4Ag、Sn-9Zn、および Sn-
8.8In-7.6Znを含めて、多くの市販のPb非含有合金があ
る。しかしながら、これらの合金のいずれもが、積層基
板上にフリップチップが存在するような自動車用途に対
する要件に適合しない。合金の多くはビスマスを含有す
る。ビスマスは環境にはやさしいものの、除去するのが
困難な放射性同位体を含有する。したがってビスマス含
有合金は、α粒子によって信頼性が懸念される可能性が
あるため、一般にはフリップチップパッケージング用途
には適していない。
g-2Bi、Sn-5Ag、Sn-8.5Sb、Sn-1Cu、Sn-3.5Ag、Sn-2.5A
g-0.8Cu-0.5Sb、Sn-4.8Bi-3.4Ag、Sn-9Zn、および Sn-
8.8In-7.6Znを含めて、多くの市販のPb非含有合金があ
る。しかしながら、これらの合金のいずれもが、積層基
板上にフリップチップが存在するような自動車用途に対
する要件に適合しない。合金の多くはビスマスを含有す
る。ビスマスは環境にはやさしいものの、除去するのが
困難な放射性同位体を含有する。したがってビスマス含
有合金は、α粒子によって信頼性が懸念される可能性が
あるため、一般にはフリップチップパッケージング用途
には適していない。
【０００５】自動車用途に対する典型的な要件は、長時
間にわたって150℃の接合温度に耐えることである（た
とえば、150℃にて2000時間の連続作動）。こうした要
件により、約170℃未満の固相線温度を有するPb非含有
合金（たとえば、Sn-52In、Bi-42Sn、およびSn-20In-2.
8Agなど）が全て除外される。Sn-20In-2.8Ag合金の報告
されている固相線温度は約175℃であるけれども、この
合金は、約120℃の融点を有するIn/Sn共融相が存在する
ために、−50℃/＋150℃熱サイクル試験に合格していな
い。したがって、120℃がこの合金の有効固相線温度で
ある。
間にわたって150℃の接合温度に耐えることである（た
とえば、150℃にて2000時間の連続作動）。こうした要
件により、約170℃未満の固相線温度を有するPb非含有
合金（たとえば、Sn-52In、Bi-42Sn、およびSn-20In-2.
8Agなど）が全て除外される。Sn-20In-2.8Ag合金の報告
されている固相線温度は約175℃であるけれども、この
合金は、約120℃の融点を有するIn/Sn共融相が存在する
ために、−50℃/＋150℃熱サイクル試験に合格していな
い。したがって、120℃がこの合金の有効固相線温度で
ある。
【０００６】コスト節減のために、約225℃〜約240℃と
いうピークリフロー温度を有する典型的な共融成分リフ
ロープロセスを使用して、他のSM成分と共にフリップチ
ップを積層基板上に直接実装することが検討されてい
る。この場合においては、フリップチップが他の標準的
なSM成分として処理され、ある種の共融点Sn/Pb成分の
リフローにより基板に取り付けられる。この作業では、
約200℃以下の液相線温度を有する合金が必要とされ、S
n-9ZnとSn-8.8In-7.6Znは別として、他の上記のPb非含
有合金は除外される。最後の２種の合金を使用して形成
されるはんだペーストは、よく知られているように亜鉛
が酸化を受けやすいことから、加工するのが極めて難し
い。こうした酸化という問題は解決するのが難しく、バ
ンピングの悪化や基板集成物の収率悪化を招く。
いうピークリフロー温度を有する典型的な共融成分リフ
ロープロセスを使用して、他のSM成分と共にフリップチ
ップを積層基板上に直接実装することが検討されてい
る。この場合においては、フリップチップが他の標準的
なSM成分として処理され、ある種の共融点Sn/Pb成分の
リフローにより基板に取り付けられる。この作業では、
約200℃以下の液相線温度を有する合金が必要とされ、S
n-9ZnとSn-8.8In-7.6Znは別として、他の上記のPb非含
有合金は除外される。最後の２種の合金を使用して形成
されるはんだペーストは、よく知られているように亜鉛
が酸化を受けやすいことから、加工するのが極めて難し
い。こうした酸化という問題は解決するのが難しく、バ
ンピングの悪化や基板集成物の収率悪化を招く。
【０００７】したがって、150℃という最高IC接合温度
を含む用途に高い信頼性で耐えることができて、しかも
240℃未満のピークリフロー温度にて他のSM成分と共に
積層基板に集成できるようなはんだジョイントを形成す
ることのできる鉛非含有はんだ組成物が求められてい
る。
を含む用途に高い信頼性で耐えることができて、しかも
240℃未満のピークリフロー温度にて他のSM成分と共に
積層基板に集成できるようなはんだジョイントを形成す
ることのできる鉛非含有はんだ組成物が求められてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、表面実
装(SM)集積回路(IC)デバイス（たとえばフリップチッ
プ）のはんだジョイントを形成するのに適した鉛非含有
のはんだ合金が提供される。本発明のはんだ合金は、24
0℃以下の温度にて望ましいリフロー特性を達成するの
に充分に低い液相線温度を有し、したがって典型的な積
層回路基板集成プロセスに適合する。本発明のはんだ合
金は、構成成分を積層基板に実装したときに、本発明の
はんだ合金によって形成されたはんだジョイントが、最
高150℃の適用温度にて適切な機械的特性を確実に示す
よう、充分に高い固相線温度を有する。
装(SM)集積回路(IC)デバイス（たとえばフリップチッ
プ）のはんだジョイントを形成するのに適した鉛非含有
のはんだ合金が提供される。本発明のはんだ合金は、24
0℃以下の温度にて望ましいリフロー特性を達成するの
に充分に低い液相線温度を有し、したがって典型的な積
層回路基板集成プロセスに適合する。本発明のはんだ合
金は、構成成分を積層基板に実装したときに、本発明の
はんだ合金によって形成されたはんだジョイントが、最
高150℃の適用温度にて適切な機械的特性を確実に示す
よう、充分に高い固相線温度を有する。
【０００９】一般には、本発明のはんだ合金は、約7〜
約11重量%のインジウム、約2.5〜約3.5重量%の銀、およ
び約0.5〜約1.5重量%の銅を含有する鉛非含有の錫ベー
ス合金であり、このとき残部が錫と付随的な不純物であ
るのが好ましい。上記の組成を有する合金は、最高150
℃の適用温度にて適切な機械的特性を示しつつ、200℃
未満の固相線温度と液相線温度を有することを特徴とす
る。したがって、本発明のはんだ合金は、フリップチッ
プが実装される積層基板上の他の構成成分に熱的に損傷
を与えないよう、充分に低い温度でリフローすることが
でき、しかも厳しい熱的環境において増大した信頼性を
示すはんだジョイントが形成される。
約11重量%のインジウム、約2.5〜約3.5重量%の銀、およ
び約0.5〜約1.5重量%の銅を含有する鉛非含有の錫ベー
ス合金であり、このとき残部が錫と付随的な不純物であ
るのが好ましい。上記の組成を有する合金は、最高150
℃の適用温度にて適切な機械的特性を示しつつ、200℃
未満の固相線温度と液相線温度を有することを特徴とす
る。したがって、本発明のはんだ合金は、フリップチッ
プが実装される積層基板上の他の構成成分に熱的に損傷
を与えないよう、充分に低い温度でリフローすることが
でき、しかも厳しい熱的環境において増大した信頼性を
示すはんだジョイントが形成される。
【００１０】本発明の他の目的と利点は、以下の詳細な
説明を読めば明らかとなろう。本発明のはんだ合金は、
一般的には、当業界に公知の仕方ではんだバンプを形成
するために、はんだペーストの形態にて表面実装(SM)集
積回路(IC)デバイス（たとえばフリップチップ）上に付
着させるべく意図されたタイプのはんだ合金である。本
発明によれば、はんだ合金は200℃未満の固相線温度と
液相線温度を有し、したがってこのはんだ合金は、フリ
ップチップと同じ基板上の他の構成成分に損傷を与えな
い温度にてリフローすることができる。本発明のはんだ
合金はさらに、最高150℃の適用温度で正常な機能を持
続するよう、適切な機械的特性を示すはんだジョイント
をもたらす。
説明を読めば明らかとなろう。本発明のはんだ合金は、
一般的には、当業界に公知の仕方ではんだバンプを形成
するために、はんだペーストの形態にて表面実装(SM)集
積回路(IC)デバイス（たとえばフリップチップ）上に付
着させるべく意図されたタイプのはんだ合金である。本
発明によれば、はんだ合金は200℃未満の固相線温度と
液相線温度を有し、したがってこのはんだ合金は、フリ
ップチップと同じ基板上の他の構成成分に損傷を与えな
い温度にてリフローすることができる。本発明のはんだ
合金はさらに、最高150℃の適用温度で正常な機能を持
続するよう、適切な機械的特性を示すはんだジョイント
をもたらす。
【００１１】本発明のはんだ合金は、一般には、約221
℃の融点を有する共融Sn-3.5Agはんだ合金をベースとし
ている。このベース合金に対し、ベース合金の融点より
低い固相線温度と液相線温度を有する非共融合金が得ら
れるよう変性を施す。本発明によれば、このためにはベ
ース合金に約７〜約11重量%のインジウムを加えるのが
好ましく、この結果、約200℃の液相線温度を有する変
性合金が得られる。しかしながらこの場合、合金は、約
120℃で融解するインジウム−錫共融混合物を示す。本
発明では、銅の添加量を抑えてIn-Sn共融混合物の形成
を少なくする（銅が存在すると、合金の液相線温度が20
0℃未満に低下する）。たとえば、In-Sn共融混合物は、
約89.1重量%のSn-3.5Ag合金（すなわち、はんだ合金が
約86%の錫と約3.1%の銀を含有する）、約9.9%のインジ
ウム、および約１%の銅を含有するはんだ合金組成物に
すると、実質的に除去される。このはんだ合金の液相線
温度は約197℃である。
℃の融点を有する共融Sn-3.5Agはんだ合金をベースとし
ている。このベース合金に対し、ベース合金の融点より
低い固相線温度と液相線温度を有する非共融合金が得ら
れるよう変性を施す。本発明によれば、このためにはベ
ース合金に約７〜約11重量%のインジウムを加えるのが
好ましく、この結果、約200℃の液相線温度を有する変
性合金が得られる。しかしながらこの場合、合金は、約
120℃で融解するインジウム−錫共融混合物を示す。本
発明では、銅の添加量を抑えてIn-Sn共融混合物の形成
を少なくする（銅が存在すると、合金の液相線温度が20
0℃未満に低下する）。たとえば、In-Sn共融混合物は、
約89.1重量%のSn-3.5Ag合金（すなわち、はんだ合金が
約86%の錫と約3.1%の銀を含有する）、約9.9%のインジ
ウム、および約１%の銅を含有するはんだ合金組成物に
すると、実質的に除去される。このはんだ合金の液相線
温度は約197℃である。
【００１２】本発明によれば、本発明の望ましい特性を
示すはんだ合金は、約７〜約11重量%のインジウム、約
2.5〜約3.5重量%の銀、および約0.5〜約1.5重量%の銅を
含有し、このとき残部は、実質的に錫（たとえば約84〜
約90重量%の錫）と付随的な不純物であるのが好まし
い。このような合金は、約189℃の固相線温度と約197℃
の液相線温度を有する。銀と銅に対するより好ましいレ
ベルは、約３〜3.5重量%の銀および0.9〜1.0重量%の銅
である。本発明のはんだ合金に対する好ましい公称組成
は、85.8重量％の錫、10重量%のインジウム、3.2重量%
の銀、および１重量%の銅である。
示すはんだ合金は、約７〜約11重量%のインジウム、約
2.5〜約3.5重量%の銀、および約0.5〜約1.5重量%の銅を
含有し、このとき残部は、実質的に錫（たとえば約84〜
約90重量%の錫）と付随的な不純物であるのが好まし
い。このような合金は、約189℃の固相線温度と約197℃
の液相線温度を有する。銀と銅に対するより好ましいレ
ベルは、約３〜3.5重量%の銀および0.9〜1.0重量%の銅
である。本発明のはんだ合金に対する好ましい公称組成
は、85.8重量％の錫、10重量%のインジウム、3.2重量%
の銀、および１重量%の銅である。
【００１３】上記の説明から、適切なバインダーと本発
明のはんだ合金とを含有するはんだペーストを、約230
℃〜約240℃のリフロー温度にてリフローして表面実装
デバイス（たとえばフリップチップ）上にはんだバンプ
を形成でき、これは63Sn-37Pb成分のはんだジョイント
を使用する積層基板集成プロセスと適合する、というこ
とがわかる。当業界には公知のことであるが、第２のリ
フロー操作により、はんだバンプが回路基板上の対応す
る導体に冶金学的に結合され、最高150℃まで温度にて
望ましい機械的強度（耐熱サイクル疲労性を含めて）を
示すはんだジョイントが形成される。この結果、本発明
のはんだ合金により、厳しい熱的環境にさらされる基板
にフリップチップを確実に実装することができる。
明のはんだ合金とを含有するはんだペーストを、約230
℃〜約240℃のリフロー温度にてリフローして表面実装
デバイス（たとえばフリップチップ）上にはんだバンプ
を形成でき、これは63Sn-37Pb成分のはんだジョイント
を使用する積層基板集成プロセスと適合する、というこ
とがわかる。当業界には公知のことであるが、第２のリ
フロー操作により、はんだバンプが回路基板上の対応す
る導体に冶金学的に結合され、最高150℃まで温度にて
望ましい機械的強度（耐熱サイクル疲労性を含めて）を
示すはんだジョイントが形成される。この結果、本発明
のはんだ合金により、厳しい熱的環境にさらされる基板
にフリップチップを確実に実装することができる。
【００１４】本発明の評価に際しては、下記の組成を有
する４種のはんだ合金を評価した。 合金A 87.8Sn-8.0In-3.2Ag-1.0Cu 合金B 87.3Sn-8.0In-3.2Ag-1.0Cu-0.5Sb 合金C 85.8Sn-10.0In-3.2Ag-1.0Cu 合金D 85.3Sn-10.0In-3.2Ag-0.5Sb これら組成のそれぞれに関し、0.250×0.250インチ（約
6.35×6.35mm）の試験チップと0.500×0.500インチ（約
12.7×12.7mm）の試験チップ上に、18ミルピッチ（約0.
46mm）のはんだバンプを形成させた。230℃のピーク温
度を有する63Sn-37Pbリフロープロフィールを使用し
て、セラミック基板に対し余盛不足（underfill）のな
い状態で小さめのチップを集成し、また積層基板に対し
余盛不足のある状態で大きめのチップを集成した。
する４種のはんだ合金を評価した。 合金A 87.8Sn-8.0In-3.2Ag-1.0Cu 合金B 87.3Sn-8.0In-3.2Ag-1.0Cu-0.5Sb 合金C 85.8Sn-10.0In-3.2Ag-1.0Cu 合金D 85.3Sn-10.0In-3.2Ag-0.5Sb これら組成のそれぞれに関し、0.250×0.250インチ（約
6.35×6.35mm）の試験チップと0.500×0.500インチ（約
12.7×12.7mm）の試験チップ上に、18ミルピッチ（約0.
46mm）のはんだバンプを形成させた。230℃のピーク温
度を有する63Sn-37Pbリフロープロフィールを使用し
て、セラミック基板に対し余盛不足（underfill）のな
い状態で小さめのチップを集成し、また積層基板に対し
余盛不足のある状態で大きめのチップを集成した。
【００１５】次いで小さめのチップを、−50℃〜＋150
℃での熱サイクルによって信頼性試験して、バンプ合金
の相対的な熱疲労寿命（RTFL）を決定した。比較のた
め、63Sn-37Pb合金と、市販の鉛非含有合金である Sn-
3.5Ag、Sn-2.5Ag-0.8Cu-0.5Sb、Sn-5Sb、Sn-8.5Sb、お
よびSn-20In-2.8Agとを使用して、同一のチップを同一
のセラミック基板に結合した。鉛非含有のはんだバンプ
を有する全てのチップのRTFLを、63Sn-37Pb試験片の平
均疲労寿命との比較で下記に示す。63Sn-37Pb試験片が
ベースライン値1.0として指定されている。
℃での熱サイクルによって信頼性試験して、バンプ合金
の相対的な熱疲労寿命（RTFL）を決定した。比較のた
め、63Sn-37Pb合金と、市販の鉛非含有合金である Sn-
3.5Ag、Sn-2.5Ag-0.8Cu-0.5Sb、Sn-5Sb、Sn-8.5Sb、お
よびSn-20In-2.8Agとを使用して、同一のチップを同一
のセラミック基板に結合した。鉛非含有のはんだバンプ
を有する全てのチップのRTFLを、63Sn-37Pb試験片の平
均疲労寿命との比較で下記に示す。63Sn-37Pb試験片が
ベースライン値1.0として指定されている。
【００１６】 合金A 1.1 合金B 0.8 合金C 1.5 合金D 1.3 63Sn-37Pb 1.0 Sn-3.5Ag 0.5 Sn-2.5Ag-0.8Cu-0.5Sb 0.8 Sn-5Sb 0.4 Sn-8.5Sb 0.5 Sn-20In-2.8Ag 0.3 上記の説明から、本発明にしたがって作製した合金Ａと
Ｃは、市販の全ての鉛非含有合金および業界標準の63Sn
-37Pb合金より性能が優れていることがわかる。合金Ｂ
は合金Ａほどの、また合金Ｄは合金Ｃほどの性能は示さ
なかった。合金ＢとＤは、それぞれ合金ＡとＣの組成を
ベースとしているが、0.5重量%のアンチモンが添加され
ている。このことから、本発明にしたがって作製された
はんだ合金の疲労寿命に対してはアンチモンが有害であ
る、と結論づけた。しかしながら、合金ＢとＤは、鉛非
含有合金と少なくとも同等程度の性能を示し、合金Ｄは
鉛非含有合金と63Sn-37Pb合金より性能が優れていた。
Ｃは、市販の全ての鉛非含有合金および業界標準の63Sn
-37Pb合金より性能が優れていることがわかる。合金Ｂ
は合金Ａほどの、また合金Ｄは合金Ｃほどの性能は示さ
なかった。合金ＢとＤは、それぞれ合金ＡとＣの組成を
ベースとしているが、0.5重量%のアンチモンが添加され
ている。このことから、本発明にしたがって作製された
はんだ合金の疲労寿命に対してはアンチモンが有害であ
る、と結論づけた。しかしながら、合金ＢとＤは、鉛非
含有合金と少なくとも同等程度の性能を示し、合金Ｄは
鉛非含有合金と63Sn-37Pb合金より性能が優れていた。
【００１７】合金ＡとＣを使用して積層基板に実装され
た各0.500×0.500チップの40個を、−40℃〜＋125℃で
の熱サクイルによって評価した。1000サイクルが完了し
た時点で破損が起こらなかったことから、積層基板への
自動車用途向けバンプ合金の信頼性が確認された。試験
結果によれば、チップは全て1750サイクルを完了した時
点で破損が起こらず、合金Ａの試験片は、3000サイクル
が完了するまではいかなる破損も受けなかった。
た各0.500×0.500チップの40個を、−40℃〜＋125℃で
の熱サクイルによって評価した。1000サイクルが完了し
た時点で破損が起こらなかったことから、積層基板への
自動車用途向けバンプ合金の信頼性が確認された。試験
結果によれば、チップは全て1750サイクルを完了した時
点で破損が起こらず、合金Ａの試験片は、3000サイクル
が完了するまではいかなる破損も受けなかった。
【００１８】好ましい実施態様に関して本発明を説明し
てきたが、当業者にとっては他の態様も可能である。し
たがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によっての
み規定されるものである。
てきたが、当業者にとっては他の態様も可能である。し
たがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲によっての
み規定されるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｌ (72)発明者 ブラッドリー・ハワード・カーター アメリカ合衆国インディアナ州46902, ココモ，ウエスト・アルト・ロード 701 (56)参考文献 特開 平８−187591（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−181125（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 35/26 310 H01L 21/52 H01L 21/60 C22C 13/00 H05K 3/34 512
Claims (11)
- 【請求項１】 ７〜11重量%のインジウム、2.5〜3.5重
量%の銀、0.5〜1.5重量%の銅、および残部の錫と付随的
な不純物からなり、200℃未満の固相線温度と液相線温
度、および240℃未満のリフロー温度を有する、鉛非含
有の錫ベースはんだ合金。 - 【請求項２】 前記はんだ合金が189℃の固相線温度と1
97℃の液相線温度を有する、請求項１記載のはんだ合
金。 - 【請求項３】 前記はんだ合金が表面実装集積回路デバ
イス上のはんだバンプの形態をとっている、請求項１記
載のはんだ合金。 - 【請求項４】 前記はんだ合金が、構成部品を積層基板
に結びつけているはんだジョイントの形態をとってい
る、請求項１記載のはんだ合金。 - 【請求項５】 前記はんだ合金が、７〜11重量%のイン
ジウム、3.0〜3.5重量%の銀、0.9〜1.1重量%の銅、およ
び残部の錫と付随的な不純物からなる、請求項１記載の
はんだ合金。 - 【請求項６】 前記はんだ合金が、10%のインジウム、
3.2重量%の銀、1.0重量%の銅、および残部の錫と付随的
な不純物からなる、請求項１記載のはんだ合金。 - 【請求項７】 84〜90重量%の錫、７〜11重量%のインジ
ウム、2.5〜3.5重量%の銀、および0.5〜1.5重量%の銅か
らなり、189℃の固相線温度と197℃の液相線温度を有す
る、鉛非含有の錫ベースはんだ合金。 - 【請求項８】 前記はんだ合金が表面実装集積回路デバ
イス上のはんだバンプの形態をとっている、請求項７記
載のはんだ合金。 - 【請求項９】 前記はんだ合金が、構成部品を積層基板
に結びつけているはんだジョイントの形態をとってい
る、請求項７記載のはんだ合金。 - 【請求項１０】 前記はんだ合金が、84〜90重量%の
錫、７〜11重量%のインジウム、3.0〜3.5重量%の銀、お
よび0.9〜1.1重量%の銅からなる、請求項７記載のはん
だ合金。 - 【請求項１１】 前記はんだ合金が、10重量%のインジ
ウム、3.25重量%の銀、1.0重量%の銅、および残部の錫
からなる、請求項７記載のはんだ合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12117199A JP3260723B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 鉛非含有の錫ベースはんだ合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12117199A JP3260723B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 鉛非含有の錫ベースはんだ合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000319738A JP2000319738A (ja) | 2000-11-21 |
| JP3260723B2 true JP3260723B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=14804613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12117199A Expired - Fee Related JP3260723B2 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 鉛非含有の錫ベースはんだ合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3260723B2 (ja) |
-
1999
- 1999-04-28 JP JP12117199A patent/JP3260723B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000319738A (ja) | 2000-11-21 |
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