JP3353662B2 - はんだ合金 - Google Patents
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- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
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- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/0132—Binary Alloys
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/156—Material
- H01L2924/157—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2924/15738—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950 C and less than 1550 C
- H01L2924/15747—Copper [Cu] as principal constituent
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は電子機器における
金属接合において使用されるはんだ合金に係り、特に鉛
を含有しないで公害のないはんだ合金に関する。
金属接合において使用されるはんだ合金に係り、特に鉛
を含有しないで公害のないはんだ合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】はんだ接合を行う際にははんだ合金の接
合性，耐食性が良好であることが必要であり、さらに、
はんだ合金はその熱疲労強度が高い上に所望の接合温度
を有し、また環境上の配慮から鉛を含有しないことが望
まれる。半導体装置のチップはパワー通電時に熱が発生
すること、チップの金属導体を接合するはんだ接合部は
面接合であることのためにチップのはんだ接合部には大
きな熱ひずみが発生し、はんだ接合部を構成するはんだ
合金は過酷な使用環境下に置かれるので、はんだ合金は
熱疲労強度の高いことが必要である。さらに半導体装置
の構成から半導体装置製造の過程で複数回のはんだ接合
を行う場合に接合温度の異なる複数種類のはんだ合金が
用いられるので、はんだ合金としては後工程の温度プロ
ファイルの影響を受けにくい溶融温度の高い合金である
ことが望ましい。
合性，耐食性が良好であることが必要であり、さらに、
はんだ合金はその熱疲労強度が高い上に所望の接合温度
を有し、また環境上の配慮から鉛を含有しないことが望
まれる。半導体装置のチップはパワー通電時に熱が発生
すること、チップの金属導体を接合するはんだ接合部は
面接合であることのためにチップのはんだ接合部には大
きな熱ひずみが発生し、はんだ接合部を構成するはんだ
合金は過酷な使用環境下に置かれるので、はんだ合金は
熱疲労強度の高いことが必要である。さらに半導体装置
の構成から半導体装置製造の過程で複数回のはんだ接合
を行う場合に接合温度の異なる複数種類のはんだ合金が
用いられるので、はんだ合金としては後工程の温度プロ
ファイルの影響を受けにくい溶融温度の高い合金である
ことが望ましい。
【０００３】従来のはんだ合金としては、スズ‐鉛Sn-P
b 合金、スズ‐銀Sn-Ag 合金，スズ‐アンチモンSn-Sb
合金があげられる。
b 合金、スズ‐銀Sn-Ag 合金，スズ‐アンチモンSn-Sb
合金があげられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】スズ‐鉛Sn-Pb 合金
は、引張り強度が低く、延性に富むため、発生ひずみ量
が大きく疲労強度が低い。そのために下記に記述するよ
うに耐熱性が低い点と合わせ熱疲労強度が低い。スズ‐
鉛Sn-Pb 合金は183 ℃を共晶温度とする合金であり、Pb
の増加により溶融温度を183 ℃から300 ℃付近まで上げ
ることはできるが、液相温度と固相温度（183 ℃）間の
固液共存領域が広くなる上に、共晶温度が183 ℃である
ので、耐熱性が低く比較的低温域で材質劣化が生じやす
いという問題がある。さらに、はんだ合金として、Pbを
含有するので対環境性の点で望ましくない。スズ‐鉛Sn
-Pb 合金に代わるはんだ合金でPbを含有せず且つ耐熱性
の高いはんだ合金としては、溶融温度232-245 ℃を有す
るスズ‐アンチモンSn-Sb 合金、あるいは共晶温度221
℃を有するスズ‐銀Sn-Ag 合金が広く知られている。
は、引張り強度が低く、延性に富むため、発生ひずみ量
が大きく疲労強度が低い。そのために下記に記述するよ
うに耐熱性が低い点と合わせ熱疲労強度が低い。スズ‐
鉛Sn-Pb 合金は183 ℃を共晶温度とする合金であり、Pb
の増加により溶融温度を183 ℃から300 ℃付近まで上げ
ることはできるが、液相温度と固相温度（183 ℃）間の
固液共存領域が広くなる上に、共晶温度が183 ℃である
ので、耐熱性が低く比較的低温域で材質劣化が生じやす
いという問題がある。さらに、はんだ合金として、Pbを
含有するので対環境性の点で望ましくない。スズ‐鉛Sn
-Pb 合金に代わるはんだ合金でPbを含有せず且つ耐熱性
の高いはんだ合金としては、溶融温度232-245 ℃を有す
るスズ‐アンチモンSn-Sb 合金、あるいは共晶温度221
℃を有するスズ‐銀Sn-Ag 合金が広く知られている。
【０００５】スズ‐銀Sn-Ag 合金は、共晶温度221 ℃を
有し、熱疲労特性が良好であるが、実用的観点からさら
に熱疲労特性の改善が望まれる上に、高い溶融点を有す
ることが望まれる場合がある。スズ‐アンチモンSn-Sb
合金は、スズ‐鉛Sn-Pb 合金より強度が比較的高く優れ
ている。Sn-Sb 合金は、Sb 8.5重量％、温度245 ℃に包
晶点を有しており、Sbは通常8 重量％以下で使用され
る。溶融はSnの溶融温度232 ℃と包晶温度245 ℃の間で
生じるので固液共存領域が狭く、耐熱性も良好であり、
Sb量を増加することにより強度的に優れたものが得られ
る。しかしながらSn-Sb 合金は、Sb量を多くすると加工
性が悪くなり、さらに、はんだ接合時のぬれ性が低くな
るという問題がある。そこでSb量を抑制してスズ‐アン
チモンSn-Sb 合金の熱疲労強度とぬれ性を改善するもの
として、スズ‐アンチモンSn-Sb 合金に銀，銅，ニッケ
ルを添加したものが知られているが、このような合金は
スズを主成分とするためにはんだ合金の溶融時に表面に
酸化膜を形成し、ぬれ性や接合性が充分でないという問
題がある。
有し、熱疲労特性が良好であるが、実用的観点からさら
に熱疲労特性の改善が望まれる上に、高い溶融点を有す
ることが望まれる場合がある。スズ‐アンチモンSn-Sb
合金は、スズ‐鉛Sn-Pb 合金より強度が比較的高く優れ
ている。Sn-Sb 合金は、Sb 8.5重量％、温度245 ℃に包
晶点を有しており、Sbは通常8 重量％以下で使用され
る。溶融はSnの溶融温度232 ℃と包晶温度245 ℃の間で
生じるので固液共存領域が狭く、耐熱性も良好であり、
Sb量を増加することにより強度的に優れたものが得られ
る。しかしながらSn-Sb 合金は、Sb量を多くすると加工
性が悪くなり、さらに、はんだ接合時のぬれ性が低くな
るという問題がある。そこでSb量を抑制してスズ‐アン
チモンSn-Sb 合金の熱疲労強度とぬれ性を改善するもの
として、スズ‐アンチモンSn-Sb 合金に銀，銅，ニッケ
ルを添加したものが知られているが、このような合金は
スズを主成分とするためにはんだ合金の溶融時に表面に
酸化膜を形成し、ぬれ性や接合性が充分でないという問
題がある。
【０００６】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的は、銀，銅，ニッケルを含むスズ‐アンチモンSn-Sb
合金を改良して、優れた強度を有するとともに熱的に安
定であり、接合性も良好なスズ‐アンチモンSn-Sb 系は
んだ合金を提供することにある。
的は、銀，銅，ニッケルを含むスズ‐アンチモンSn-Sb
合金を改良して、優れた強度を有するとともに熱的に安
定であり、接合性も良好なスズ‐アンチモンSn-Sb 系は
んだ合金を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的は第１の発明
によれば、アンチモンを３．０重量％以下（範囲下限値
の零を含まず）、銀を３．５重量％以下（範囲下限値の
零を含まず）、ニッケルを１．０重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）、リンを０．２重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）含有し、残部はスズおよび不可避的不
純物からなることにより達成される。
によれば、アンチモンを３．０重量％以下（範囲下限値
の零を含まず）、銀を３．５重量％以下（範囲下限値の
零を含まず）、ニッケルを１．０重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）、リンを０．２重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）含有し、残部はスズおよび不可避的不
純物からなることにより達成される。
【０００８】第２の発明によれば、アンチモンを３．０
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銀を３．５重
量％以下（範囲下限値の零を含まず）、ニッケルを１．
０重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、ゲルマニウ
ムを０．１重量％以下（範囲下限値の零を含まず）含有
し、残部はスズおよび不可避的不純物からなることによ
り達成される。第３の発明によれば、アンチモンを３．
０重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銀を３．５
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銅を１．０重
量％以下（範囲下限値の零を含まず）、ニッケルを１．
０重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、リン０．２
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）含有し、残部は
スズおよび不可避的不純物からなることにより達成され
る。
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銀を３．５重
量％以下（範囲下限値の零を含まず）、ニッケルを１．
０重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、ゲルマニウ
ムを０．１重量％以下（範囲下限値の零を含まず）含有
し、残部はスズおよび不可避的不純物からなることによ
り達成される。第３の発明によれば、アンチモンを３．
０重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銀を３．５
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銅を１．０重
量％以下（範囲下限値の零を含まず）、ニッケルを１．
０重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、リン０．２
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）含有し、残部は
スズおよび不可避的不純物からなることにより達成され
る。
【０００９】第４の発明によれば、アンチモンを３．０
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銀を３．５重
量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銅を１．０重量
％以下（範囲下限値の零を含まず）、ニッケルを１．０
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、ゲルマニウム
を０．１重量％以下（範囲下限値の零を含まず）含有
し、残部はスズおよび不可避的不純物からなることによ
り達成される。
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銀を３．５重
量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銅を１．０重量
％以下（範囲下限値の零を含まず）、ニッケルを１．０
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、ゲルマニウム
を０．１重量％以下（範囲下限値の零を含まず）含有
し、残部はスズおよび不可避的不純物からなることによ
り達成される。
【００１０】第５の発明によれば、アンチモンを３．０
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銀を３．５重
量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銅を１．０重量
％以下（範囲下限値の零を含まず）、ニッケルを１．０
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、リン０．２重
量％以下（範囲下限値の零を含まず）、ゲルマニウムを
０．１重量％以下（範囲下限値の零を含まず）含有し、
残部はスズおよび不可避的不純物からなることにより達
成される。
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銀を３．５重
量％以下（範囲下限値の零を含まず）、銅を１．０重量
％以下（範囲下限値の零を含まず）、ニッケルを１．０
重量％以下（範囲下限値の零を含まず）、リン０．２重
量％以下（範囲下限値の零を含まず）、ゲルマニウムを
０．１重量％以下（範囲下限値の零を含まず）含有し、
残部はスズおよび不可避的不純物からなることにより達
成される。
【００１１】SnにSbを添加すると合金の耐熱性が向上す
る。さらにSbはSn中に固溶して強度を高めるために合金
の熱疲労強度が向上する。Sbは他の添加元素とともにぬ
れ性と機械的強度の向上をもたらす。SnにAgを添加する
と合金の耐熱性，疲労強度，ぬれ性が向上する。Agは結
晶粒界に高濃度に存在し、結晶粒界の移動を抑えるため
合金の疲労強度が向上する。さらにAgは溶融温度が980
℃であるため合金の耐熱性が良くなるため熱疲労強度が
向上する。Sn-Ag 合金は、Ag 3.5重量％、温度221 ℃に
共晶点を有する。Agの添加量が3.5 重量％を越えると液
相温度が高くなり、接合温度をぬれ性確保のためにも高
くする必要があり、さらに固液共存領域が大きくなる。
Ag 添加量が3重量％と、6 重量％含有する合金では強
度は同レベルである。
る。さらにSbはSn中に固溶して強度を高めるために合金
の熱疲労強度が向上する。Sbは他の添加元素とともにぬ
れ性と機械的強度の向上をもたらす。SnにAgを添加する
と合金の耐熱性，疲労強度，ぬれ性が向上する。Agは結
晶粒界に高濃度に存在し、結晶粒界の移動を抑えるため
合金の疲労強度が向上する。さらにAgは溶融温度が980
℃であるため合金の耐熱性が良くなるため熱疲労強度が
向上する。Sn-Ag 合金は、Ag 3.5重量％、温度221 ℃に
共晶点を有する。Agの添加量が3.5 重量％を越えると液
相温度が高くなり、接合温度をぬれ性確保のためにも高
くする必要があり、さらに固液共存領域が大きくなる。
Ag 添加量が3重量％と、6 重量％含有する合金では強
度は同レベルである。
【００１２】Cuを添加すると、CuはSn中に固溶し、ぬれ
性を損なうことなく合金の強度と耐熱性が向上する。接
合金属がCuの場合には、接合金属からCuがはんだ合金へ
溶出することを抑制する。Cuを3 重量％以上添加する
と、溶融温度（液相温度）が急激に上昇する。また特開
平5-50286 号公報にはこの場合に金属間化合物(Cu3Sn)
の形成量が多くなり、熱疲労特性が損なわれることが指
摘されている。本発明では金属間化合物の過多形成によ
る疲労強度低下を防ぐために1.0 重量％以下で実施し
た。
性を損なうことなく合金の強度と耐熱性が向上する。接
合金属がCuの場合には、接合金属からCuがはんだ合金へ
溶出することを抑制する。Cuを3 重量％以上添加する
と、溶融温度（液相温度）が急激に上昇する。また特開
平5-50286 号公報にはこの場合に金属間化合物(Cu3Sn)
の形成量が多くなり、熱疲労特性が損なわれることが指
摘されている。本発明では金属間化合物の過多形成によ
る疲労強度低下を防ぐために1.0 重量％以下で実施し
た。
【００１３】Niを添加するとNiの溶融温度が高い（1450
℃）ために合金の熱的安定性が増す。またNiを添加する
と結晶組織が微細化し、あるいはNi-Sn 化合物が生成し
て強度や熱疲労特性が向上する。またCu基板を接合する
際には、接合強度を低下させる要因となる金属間化合物
（Cu3Sn)の生成を抑制する。Ni量が5 重量％以上になる
と、合金溶製が困難となり、またはんだ接合時に粘度が
大きくなり広がり性が低下する。圧延加工性を良くする
ためNi量を1.0 重量％以下にして実施した。
℃）ために合金の熱的安定性が増す。またNiを添加する
と結晶組織が微細化し、あるいはNi-Sn 化合物が生成し
て強度や熱疲労特性が向上する。またCu基板を接合する
際には、接合強度を低下させる要因となる金属間化合物
（Cu3Sn)の生成を抑制する。Ni量が5 重量％以上になる
と、合金溶製が困難となり、またはんだ接合時に粘度が
大きくなり広がり性が低下する。圧延加工性を良くする
ためNi量を1.0 重量％以下にして実施した。
【００１４】P およびGeを添加するとはんだ溶融時に薄
い酸化皮膜を形成し、Snなどのはんだ成分の酸化が抑制
される。添加量が過多であると、P,Geによる酸化皮膜が
厚くなりすぎて接合性に悪影響を及ぼす。本発明では、
0.05-0.20 重量％の添加量で実施した。Sn- Sb合金に、
Ag,Cu,Niを添加しさらに P,Ge を添加すると強度や接合
性の良好な「はんだ合金」が得られる。
い酸化皮膜を形成し、Snなどのはんだ成分の酸化が抑制
される。添加量が過多であると、P,Geによる酸化皮膜が
厚くなりすぎて接合性に悪影響を及ぼす。本発明では、
0.05-0.20 重量％の添加量で実施した。Sn- Sb合金に、
Ag,Cu,Niを添加しさらに P,Ge を添加すると強度や接合
性の良好な「はんだ合金」が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】はんだ合金は、Sn,Ag,Cu,Ni,Ge,S
n-P 母合金の各原料を電気炉中で溶解して調製すること
ができる。Sn-P母合金はSnとP を予め溶製したものが用
いられる。各原料は純度99.99 重量％以上のものが使用
される。Snは主成分である。Sbが3.0重量％以下、Agが
3.5 重量％以下、NiまたはCuとNiの両者でCuが1.0 重量
％以下、Niが1.0 重量％以下添加される。Agの添加量を
増加すると強度が向上する。Agを3.5 重量％添加するこ
とにより強度は増加するが6.0 重量％に増加してもほぼ
同レベルである。Agは溶融温度を大きく低下しないで、
ぬれ性を改善するのに有効な添加元素であるが、3.5 重
量％を越えると、溶融温度が上昇し作業温度を高くする
必要が生じ、固液共存温度域が広くなる。従って強度を
向上させ、ぬれ性を改善させる適切なAgの添加量は3.5
重量％以下である。Sb,Ag,Cu,Ni の他にPもしくはGeま
たはP とGeの両者が添加される。P の添加量は0.20重量
％以下であり、Geの添加量は0.10重量％以下である。
n-P 母合金の各原料を電気炉中で溶解して調製すること
ができる。Sn-P母合金はSnとP を予め溶製したものが用
いられる。各原料は純度99.99 重量％以上のものが使用
される。Snは主成分である。Sbが3.0重量％以下、Agが
3.5 重量％以下、NiまたはCuとNiの両者でCuが1.0 重量
％以下、Niが1.0 重量％以下添加される。Agの添加量を
増加すると強度が向上する。Agを3.5 重量％添加するこ
とにより強度は増加するが6.0 重量％に増加してもほぼ
同レベルである。Agは溶融温度を大きく低下しないで、
ぬれ性を改善するのに有効な添加元素であるが、3.5 重
量％を越えると、溶融温度が上昇し作業温度を高くする
必要が生じ、固液共存温度域が広くなる。従って強度を
向上させ、ぬれ性を改善させる適切なAgの添加量は3.5
重量％以下である。Sb,Ag,Cu,Ni の他にPもしくはGeま
たはP とGeの両者が添加される。P の添加量は0.20重量
％以下であり、Geの添加量は0.10重量％以下である。
【００１６】
【実施例】実施例１ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、Ge0.05重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例２ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、Ge0.10重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例３ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、P0.05 重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例４ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、P0.20 重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 比較例１〜比較例５ 従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 合金でSnとSbからなる。 比較例６〜比較例２１ スズ‐アンチモンSn-Sb 合金にAg，Cu，Niを添加した従
来のスズ‐アンチモンSn-Sb 系合金である。
量％、Ge0.05重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例２ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、Ge0.10重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例３ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、P0.05 重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例４ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、P0.20 重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 比較例１〜比較例５ 従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 合金でSnとSbからなる。 比較例６〜比較例２１ スズ‐アンチモンSn-Sb 合金にAg，Cu，Niを添加した従
来のスズ‐アンチモンSn-Sb 系合金である。
【００１７】得られたはんだ合金の引張試験を室温で行
った。ぬれ性はメニスコグラフ法でフラックス（ＲＭＡ
タイプ）を使用して測定した。この発明の実施例に係る
はんだ合金の引っ張り強さ，破断伸び，濡れ力，はんだ
溶解時の酸化膜形成の大小が、従来のSn-Sb 合金および
銀、銅、ニッケルを添加した従来のSn-Sb 系合金の特性
とともに表１に示される。表１において△は酸化膜の形
成が顕著であること、○は酸化膜の形成が少ないこと、
◎は酸化膜の形成が極少であることを示す。
った。ぬれ性はメニスコグラフ法でフラックス（ＲＭＡ
タイプ）を使用して測定した。この発明の実施例に係る
はんだ合金の引っ張り強さ，破断伸び，濡れ力，はんだ
溶解時の酸化膜形成の大小が、従来のSn-Sb 合金および
銀、銅、ニッケルを添加した従来のSn-Sb 系合金の特性
とともに表１に示される。表１において△は酸化膜の形
成が顕著であること、○は酸化膜の形成が少ないこと、
◎は酸化膜の形成が極少であることを示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】従来のSn-Sb 合金は、Sb量が増えると強度
は増大するが濡れ性が悪くなることが示される。しかし
従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 合金の酸化膜の形成は顕
著である。従来のSn-Sb 系合金は、例えばスズ‐アンチ
モンSn-Sb 合金(3.0重量％Sb) にCu,Ni を添加すると強
度が増している。スズ‐アンチモンSn-Sb 系合金(3.0重
量％Sb+1.0重量％Ag+1.0重量％Cu) にNiを0.5 重量％ま
たは1.0 重量％添加すると濡れ性が最も良くなってお
り、複合添加により強度と濡れ性が向上している。しか
し従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 系合金の酸化膜の形成
は顕著である。
は増大するが濡れ性が悪くなることが示される。しかし
従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 合金の酸化膜の形成は顕
著である。従来のSn-Sb 系合金は、例えばスズ‐アンチ
モンSn-Sb 合金(3.0重量％Sb) にCu,Ni を添加すると強
度が増している。スズ‐アンチモンSn-Sb 系合金(3.0重
量％Sb+1.0重量％Ag+1.0重量％Cu) にNiを0.5 重量％ま
たは1.0 重量％添加すると濡れ性が最も良くなってお
り、複合添加により強度と濡れ性が向上している。しか
し従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 系合金の酸化膜の形成
は顕著である。
【００２０】従来のSn-Sb 系合金にP やGeを添加した本
発明のはんだ合金は、酸化膜の形成が極小になりあるい
は少なくなる。P を0.05- 0.20重量％添加することによ
り、はんだ溶融時に液面上に形成される酸化膜は極めて
わずかである。Cu,Ni の添加効果もあり、ぬれ性も安定
した良好な結果が得られている。P の添加は、はんだ付
けなどの場合に酸化皮膜の形成が抑えられて良好な接合
性が得られる。
発明のはんだ合金は、酸化膜の形成が極小になりあるい
は少なくなる。P を0.05- 0.20重量％添加することによ
り、はんだ溶融時に液面上に形成される酸化膜は極めて
わずかである。Cu,Ni の添加効果もあり、ぬれ性も安定
した良好な結果が得られている。P の添加は、はんだ付
けなどの場合に酸化皮膜の形成が抑えられて良好な接合
性が得られる。
【００２１】Geを0.05- 0.10重量％添加することによ
り、はんだ溶融時に液面上に酸化膜の形成は明瞭に低減
し、さらに引張り強度の向上が得られた。良好なぬれ性
も得られている。Geの添加は強度の向上も図れる。また
GeはP に比べて酸化による消費速度が小さいので、安定
したSn酸化抑制効果が得られる。P に比較し、Geは酸化
速度が安定しており、低い添加量でも効果を持続する。
り、はんだ溶融時に液面上に酸化膜の形成は明瞭に低減
し、さらに引張り強度の向上が得られた。良好なぬれ性
も得られている。Geの添加は強度の向上も図れる。また
GeはP に比べて酸化による消費速度が小さいので、安定
したSn酸化抑制効果が得られる。P に比較し、Geは酸化
速度が安定しており、低い添加量でも効果を持続する。
【００２２】P,Geの添加は、Snの酸化を抑制するので、
はんだ接合時ばかりでなく、「はんだ合金」を作製する
時にも表面酸化の少ない良質なはんだ合金をもたらす。
例えば、はんだ合金粉末をクリームハンダ用に作製する
際に球形に作製することが望ましいが、球形を得るため
には表面の酸化を極力抑え、表面張力のみで形状を支配
することが必要である。P,Geの添加は球形粒を作製する
上でも効果がある。
はんだ接合時ばかりでなく、「はんだ合金」を作製する
時にも表面酸化の少ない良質なはんだ合金をもたらす。
例えば、はんだ合金粉末をクリームハンダ用に作製する
際に球形に作製することが望ましいが、球形を得るため
には表面の酸化を極力抑え、表面張力のみで形状を支配
することが必要である。P,Geの添加は球形粒を作製する
上でも効果がある。
【００２３】このようにしてSn- Sb合金にAgとCuとNiさ
らにP もしくはGeまたはP とGeの両者を添加することに
より、強度に優れ、耐熱性を有し、ぬれ性が向上すると
ともに接合性の良好なはんだ合金が得られる。
らにP もしくはGeまたはP とGeの両者を添加することに
より、強度に優れ、耐熱性を有し、ぬれ性が向上すると
ともに接合性の良好なはんだ合金が得られる。
【００２４】
【発明の効果】この発明によれば、はんだ合金はSnが主
成分で、Sbが3.0 重量％以下、Agが3.5 重量％以下、Ni
またはCuとNiの両者でCuが1.0 重量％以下、Niが1.0 重
量％以下含有し、さらに0.2 重量％以下のP もしくは0.
1 重量％以下のGeを含有するので、熱疲労強度と接合性
の良好なはんだ合金が得られる。また、このはんだ合金
はPbを含まないので、公害のないはんだ合金が得られ
る。
成分で、Sbが3.0 重量％以下、Agが3.5 重量％以下、Ni
またはCuとNiの両者でCuが1.0 重量％以下、Niが1.0 重
量％以下含有し、さらに0.2 重量％以下のP もしくは0.
1 重量％以下のGeを含有するので、熱疲労強度と接合性
の良好なはんだ合金が得られる。また、このはんだ合金
はPbを含まないので、公害のないはんだ合金が得られ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−50286（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−230493（ＪＰ，Ａ) 特表 平８−509661（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 35/26 C22C 13/00
Claims (5)
- 【請求項１】アンチモンを３．０重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）、銀を３．５重量％以下（範囲下限値
の零を含まず）、ニッケルを１．０重量％以下（範囲下
限値の零を含まず）、リンを０．２重量％以下（範囲下
限値の零を含まず）含有し、残部はスズおよび不可避的
不純物からなることを特徴とする電子機器の金属接合用
のはんだ合金。 - 【請求項２】アンチモンを３．０重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）、銀を３．５重量％以下（範囲下限値
の零を含まず）、ニッケルを１．０重量％以下（範囲下
限値の零を含まず）、ゲルマニウムを０．１重量％以下
（範囲下限値の零を含まず）含有し、残部はスズおよび
不可避的不純物からなることを特徴とする電子機器の金
属接合用のはんだ合金。 - 【請求項３】アンチモンを３．０重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）、銀を３．５重量％以下（範囲下限値
の零を含まず）、銅を１．０重量％以下（範囲下限値の
零を含まず）、ニッケルを１．０重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）、リン０．２重量％以下（範囲下限値
の零を含まず）含有し、残部はスズおよび不可避的不純
物からなることを特徴とする電子機器の金属接合用のは
んだ合金。 - 【請求項４】アンチモンを３．０重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）、銀を３．５重量％以下（範囲下限値
の零を含まず）、銅を１．０重量％以下（範囲下限値の
零を含まず）、ニッケルを１．０重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）、ゲルマニウムを０．１重量％以下
（範囲下限値の零を含まず）含有し、残部はスズおよび
不可避的不純物からなることを特徴とする電子機器の金
属接合用のはんだ合金。 - 【請求項５】アンチモンを３．０重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）、銀を３．５重量％以下（範囲下限値
の零を含まず）、銅を１．０重量％以下（範囲下限値の
零を含まず）、ニッケルを１．０重量％以下（範囲下限
値の零を含まず）、リン０．２重量％以下（範囲下限値
の零を含まず）、ゲルマニウムを０．１重量％以下（範
囲下限値の零を含まず）含有し、残部はスズおよび不可
避的不純物からなることを特徴とする電子機器の金属接
合用のはんだ合金。
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|---|---|---|---|
| JP21296997A JP3353662B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | はんだ合金 |
| US09/059,268 US6179935B1 (en) | 1997-04-16 | 1998-04-14 | Solder alloys |
| DE19816671A DE19816671C2 (de) | 1997-04-16 | 1998-04-15 | Verwendung von Legierungen als bleifreie Lötmittel-Legierungen |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21296997A JP3353662B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | はんだ合金 |
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|---|---|
| JPH1158066A JPH1158066A (ja) | 1999-03-02 |
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Family
ID=16631306
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3353662B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160006667A (ko) | 2013-05-10 | 2016-01-19 | 후지 덴키 가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조방법 |
| WO2020137535A1 (ja) | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 株式会社タムラ製作所 | 鉛フリーはんだ合金、はんだ接合用材料、電子回路実装基板及び電子制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| US20080246164A1 (en) * | 2004-06-01 | 2008-10-09 | Minoru Ueshima | Soldering Method, Solder Pellet for Die Bonding, Method for Manufacturing a Solder Pellet for Die Bonding, and Electronic Component |
| US7816249B2 (en) | 2005-05-20 | 2010-10-19 | Fuji Electric Systems Co., Ltd. | Method for producing a semiconductor device using a solder alloy |
| JP4635715B2 (ja) * | 2005-05-20 | 2011-02-23 | 富士電機システムズ株式会社 | はんだ合金およびそれを用いた半導体装置 |
| JP2008221330A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-09-25 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | はんだ合金 |
| JP2009071315A (ja) * | 2008-10-20 | 2009-04-02 | Sumida Corporation | コイル部品 |
| JP5878290B2 (ja) * | 2010-12-14 | 2016-03-08 | 株式会社日本スペリア社 | 鉛フリーはんだ合金 |
| WO2015125855A1 (ja) * | 2014-02-24 | 2015-08-27 | 株式会社弘輝 | 鉛フリーはんだ合金、はんだ材料及び接合構造体 |
| JP6536306B2 (ja) * | 2015-09-10 | 2019-07-03 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金と車載電子回路 |
| EP3492217B1 (en) | 2017-03-17 | 2021-03-03 | Fuji Electric Co., Ltd. | Solder material |
| JP2018171656A (ja) * | 2018-05-28 | 2018-11-08 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金と車載電子回路 |
| JP2019072770A (ja) * | 2018-12-05 | 2019-05-16 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金と車載電子回路 |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP21296997A patent/JP3353662B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160006667A (ko) | 2013-05-10 | 2016-01-19 | 후지 덴키 가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조방법 |
| US10157877B2 (en) | 2013-05-10 | 2018-12-18 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
| WO2020137535A1 (ja) | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 株式会社タムラ製作所 | 鉛フリーはんだ合金、はんだ接合用材料、電子回路実装基板及び電子制御装置 |
| KR20210103389A (ko) | 2018-12-25 | 2021-08-23 | 가부시키가이샤 다무라 세이사쿠쇼 | 납 프리 땜납 합금, 땜납 접합용 재료, 전자 회로 실장 기판 및 전자 제어 장치 |
| US11724341B2 (en) | 2018-12-25 | 2023-08-15 | Tamura Corporation | Lead-free solder alloy, solder joining material, electronic circuit mounting substrate, and electronic control device |
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|---|---|
| JPH1158066A (ja) | 1999-03-02 |
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