JP6719443B2 - Lead-free solder alloy, electronic circuit mounting board and electronic control unit - Google Patents

Lead-free solder alloy, electronic circuit mounting board and electronic control unit Download PDF

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本発明は、鉛フリーはんだ合金、並びに当該鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路実装基板及び電子制御装置に関する。 The present invention relates to a lead-free solder alloy, an electronic circuit mounting board and an electronic control device having a solder joint formed using the lead-free solder alloy.

プリント配線板やモジュール基板といった電子回路基板に形成される導体パターンに電子部品を接合する方法として、はんだ合金を用いたはんだ接合方法がある。以前はこのはんだ合金には鉛が使用されていた。しかし環境負荷の観点からRoHS指令等によって鉛の使用が制限されたため、近年では鉛を含有しない、所謂鉛フリーはんだ合金によるはんだ接合方法が一般的になりつつある。
この鉛フリーはんだ合金としては、例えばSn−Cu系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Bi系、Sn−Zn系はんだ合金等がよく知られている。その中でもテレビ、携帯電話等に使用される民生用電子機器や自動車に搭載される車載用電子機器には、Sn−3Ag−0.5Cuはんだ合金が多く使用されている。
鉛フリーはんだ合金は、鉛含有はんだ合金と比較してはんだ付性が多少劣る。しかしフラックスやはんだ付装置の改良によってこのはんだ付性の問題はカバーされている。そのため、例えば車載用電子回路実装基板であっても、自動車の車室内のように寒暖差はあるものの比較的穏やかな環境下に置かれるものにおいては、Sn−3Ag−0.5Cuはんだ合金を用いて形成したはんだ接合部でも大きな問題は生じていない。
As a method of joining an electronic component to a conductor pattern formed on an electronic circuit board such as a printed wiring board or a module board, there is a solder joining method using a solder alloy. Previously, lead was used in this solder alloy. However, since the use of lead is restricted by the RoHS directive and the like from the viewpoint of environmental load, a so-called lead-free solder alloy soldering method that does not contain lead is becoming popular in recent years.
As the lead-free solder alloy, for example, Sn-Cu based, Sn-Ag-Cu based, Sn-Bi based, Sn-Zn based solder alloys and the like are well known. Among them, Sn-3Ag-0.5Cu solder alloy is often used for consumer electronic devices used in televisions, mobile phones, etc. and in-vehicle electronic devices mounted in automobiles.
The lead-free solder alloy is somewhat inferior in solderability to the lead-containing solder alloy. However, improvements in flux and soldering equipment have covered this solderability problem. Therefore, for example, even in a vehicle-mounted electronic circuit mounting board, Sn-3Ag-0.5Cu solder alloy is used in a case where there is a difference in temperature and temperature but a relatively mild environment, such as the interior of an automobile. There is no major problem even in the solder joint formed by the above method.

しかし近年では、例えば電子制御装置に用いられる電子回路実装基板のように、エンジンコンパートメントへの配置、エンジンへの直載、モーターとの機電一体化されたものへの配置の検討及び実用化がなされている。これらは寒暖差が特に激しく(例えば−30℃から110℃、−40℃から125℃、−40℃から150℃といった寒暖差)、加えて振動負荷を受けるような過酷な環境下にある。このような寒暖差の非常に激しい環境下では、電子回路実装基板において、実装された電子部品と基板(本明細書において単に「基板」という場合は、導体パターン形成前の板、導体パターンが形成され電子部品と電気的接続が可能な板、及び電子部品が搭載された電子回路実装基板のうち電子部品を含まない板部分のいずれかであり、場合に応じて適宜いずれかを指し、この場合は「電子部品が搭載された電子回路実装基板のうち電子部品を含まない板部分」を指す。)との線膨張係数の差によるはんだ接合部の熱変位とこれに伴う応力が発生し易い。そしてこの寒暖差による塑性変形の繰り返しは、はんだ接合部に亀裂を引き起こし易い。
更に、時間の経過と共にはんだ接合部に繰り返し与えられる応力は、発生した亀裂の先端付近に集中するため、当該亀裂ははんだ接合部の深部まで横断的に進展し易くなる。このように著しく進展した亀裂は、電子部品と基板上に形成された導体パターンとの電気的接続の切断を引き起こしてしまう。特に激しい寒暖差に加え電子回路実装基板に振動が負荷される環境下にあっては、上記亀裂及びその進展は更に発生し易い。
そのため、上述の過酷な環境下に置かれる車載用電子回路実装基板及び電子制御装置が増える中で、十分な亀裂進展抑制効果を発揮し得るSn−Ag−Cu系はんだ合金への要望は、今後ますます大きくなることが予想される。
However, in recent years, for example, the placement in the engine compartment, the direct mounting on the engine, the placement in the electromechanically integrated unit with the motor, such as the electronic circuit mounting board used in the electronic control unit, has been studied and put into practical use. ing. These have a particularly severe temperature difference (for example, a temperature difference of −30° C. to 110° C., −40° C. to 125° C., −40° C. to 150° C.), and are in a severe environment where they are subjected to a vibration load. In such an environment where the temperature difference is extremely large, in the electronic circuit mounting board, the mounted electronic components and the board (in the present specification, when simply referred to as “board”, the board before forming the conductor pattern and the conductor pattern are formed) A plate that can be electrically connected to an electronic component, or a plate portion that does not include an electronic component in an electronic circuit mounting board on which the electronic component is mounted. Refers to "a plate portion that does not include electronic components in an electronic circuit mounting board on which electronic components are mounted"), and thermal displacement of the solder joint portion due to a difference in linear expansion coefficient with the stress is easily generated. The repeated plastic deformation due to the temperature difference easily causes cracks in the solder joint.
Furthermore, the stress repeatedly applied to the solder joint with the passage of time concentrates near the tip of the crack that has occurred, so that the crack easily propagates transversely to the deep portion of the solder joint. The cracks that have grown remarkably in this way cause disconnection of the electrical connection between the electronic component and the conductor pattern formed on the substrate. Especially in an environment where vibration is applied to the electronic circuit mounting board in addition to a severe temperature difference, the cracks and their development are more likely to occur.
Therefore, with the increasing number of electronic circuit mounting boards for vehicles and electronic control devices placed in the above-mentioned harsh environment, the demand for Sn-Ag-Cu-based solder alloys that can exert a sufficient crack growth suppression effect is expected in the future. It is expected to grow even larger.

また車載用電子回路基板に搭載される電子部品は、表面実装法により実装されるものが多い。しかし、例えばコネクタのように熱の影響により変形する部分(コネクタの場合、インシュレータ部)を有する電子部品の場合、この熱変形により電子部品自体に反り等が生じるため、表面実装法では電子部品の端子と電極(ランド)とがはんだ接合されない虞がある。
そのためこのような電子部品の場合、基板にスルーホールを設け、当該スルーホールに電子部品の端子を挿入し、フローまたはリフロー工法によりはんだ付けを行う実装方法(スルーホール実装法)が用いられる。前記スルーホールに挿入された電子部品の端子とランドとは、基板上に形成されたはんだ接合部(フィレット)を介して電気的接続されるが、はんだ合金の組成によってはランドと前記フィレットとの間に間隙が生じる現象(リフトオフ現象)が生じる虞がある。そしてこの間隙の発生は、電子部品と基板上に形成された導体パターンとの電気的接続の切断の原因となり得る。
In addition, many electronic components mounted on an on-vehicle electronic circuit board are mounted by a surface mounting method. However, in the case of an electronic component having a portion (insulator portion in the case of a connector) that is deformed by the influence of heat, such as a connector, the thermal deformation causes the electronic component itself to warp. The terminals and the electrodes (lands) may not be soldered.
Therefore, in the case of such an electronic component, a mounting method (through hole mounting method) is used in which a through hole is provided in a substrate, terminals of the electronic component are inserted into the through hole, and soldering is performed by a flow or reflow method. The terminal of the electronic component inserted into the through hole and the land are electrically connected to each other through a solder joint (fillet) formed on the substrate. Depending on the composition of the solder alloy, the land and the fillet may be different from each other. There is a possibility that a phenomenon (a lift-off phenomenon) may occur in which a gap is generated between them. The generation of the gap may cause the disconnection of the electrical connection between the electronic component and the conductor pattern formed on the substrate.

従って、特に表面実装される電子部品とスルーホール実装される電子部品とが混載される車載用電子回路実装基板においては、寒暖差が非常に大きく振動が負荷される過酷な環境下においても十分な亀裂進展抑制効果を発揮しつつ、更に上述のリフトオフ現象発生を抑制し得るはんだ合金への要望が今後ますます大きくなると予想される。 Therefore, in particular, in an electronic circuit mounting board for a vehicle on which surface-mounted electronic components and through-hole mounted electronic components are mixedly mounted, it is sufficient even under a harsh environment where the temperature difference is extremely large and vibration is applied. It is expected that the demand for solder alloys that can suppress the above-mentioned lift-off phenomenon while exhibiting the effect of suppressing crack growth will further increase in the future.

これまでもSn−Ag−Cu系はんだ合金にAgやBiといった元素を添加することによりはんだ接合部の強度とこれに伴う熱疲労特性を向上させ、これによりはんだ接合部の亀裂進展を抑制する方法はいくつか開示されている(特許文献1から特許文献7参照)。 A method of improving the strength of the solder joint and the thermal fatigue characteristics accompanying it by adding an element such as Ag or Bi to the Sn-Ag-Cu solder alloy, and thereby suppressing crack growth of the solder joint. Have been disclosed (see Patent Documents 1 to 7).

特開平5−228685号公報JP-A-5-228685 特開平9−326554号公報JP, 9-326554, A 特開2000−190090号公報JP 2000-19090 A 特開2000−349433号公報JP-A-2000-349433 特開2008−28413号公報JP, 2008-28413, A 国際公開パンフレットWO2009/011341号International publication pamphlet WO2009/011341 特開2012−81521号公報JP2012-81521A

はんだ合金にBiを添加した場合、Biははんだ合金の原子配列の格子に入り込みSnと置換することで原子配列の格子を歪ませる。これによりSnマトリックスが強化され、合金強度が向上するため、Biの添加によるはんだ亀裂進展抑制の一定の向上は見込まれる。 When Bi is added to the solder alloy, Bi enters the lattice of atomic arrangement of the solder alloy and substitutes for Sn to distort the lattice of atomic arrangement. As a result, the Sn matrix is strengthened and the alloy strength is improved, so that the addition of Bi is expected to improve the suppression of solder crack growth to a certain extent.

しかし、上述したスルーホール実装法による電子部品の実装においては、フロー、リフロー後の冷却工程時において、フロー、リフローにより基板内部に浸透した熱は、熱伝導率の高い方、即ちスルーホール内部に設けられたCuを介して基板上のランド(Cu)に伝導する。一方、基板上に設けられたフィレットは冷却により表面から凝固していくものの、上述の熱伝導が起こったランドとの界面にあるフィレットは凝固し難くなる。
このように、ランドとの界面付近のフィレットが凝固し難い状態で、フィレットの表面付近及びスルーホール内部からの凝固収縮と基板の熱収縮を起因とした収縮力(基板に垂直に働く)が生じると、フィレット表面がランドから剥離し易くなり、両者の間に間隙が発生する虞がある。
However, in the mounting of electronic components by the above-described through-hole mounting method, during the cooling process after the flow and reflow, the heat permeated into the substrate by the flow and the reflow has a higher thermal conductivity, that is, inside the through hole. It conducts to the land (Cu) on the substrate through the provided Cu. On the other hand, although the fillet provided on the substrate solidifies from the surface by cooling, the fillet at the interface with the land where the above-mentioned heat conduction has occurred becomes difficult to solidify.
As described above, when the fillet near the interface with the land is hard to solidify, shrinkage force (acting perpendicularly to the substrate) due to solidification shrinkage and thermal shrinkage of the substrate from near the surface of the fillet and inside the through hole occurs. If so, the surface of the fillet is easily separated from the land, and a gap may occur between the two.

この現象は、特にフィレットを形成するはんだ合金にBiが添加されている場合に生じ易い。フロー、リフロー後の冷却工程時、Biはフィレット内部のうち凝固し難い部分、即ちランドとの界面付近に集まり易く、この付近においてBiの濃度が高くなる。Biは低融点の合金元素であるため、Biの濃度の高い前記界面付近においては、より一層フィレットは凝固し難くなる。そのため、上述した基板に垂直に働く収縮力が生じると、ランドからのフィレットの表面剥離は一層発生し易くなる。 This phenomenon is likely to occur particularly when Bi is added to the solder alloy forming the fillet. During the cooling process after the flow and reflow, Bi easily collects in the portion of the fillet that is hard to solidify, that is, near the interface with the land, and the Bi concentration increases near this point. Since Bi is an alloying element with a low melting point, the fillet becomes even harder to solidify near the interface where the concentration of Bi is high. Therefore, when the contracting force acting perpendicularly on the substrate is generated, the surface of the fillet from the land is more easily peeled off.

このように、Biの添加による高強度化のみでは車載用電子回路実装基板の信頼性の向上が困難となる場合があるものの、前記特許文献1から特許文献7には、これらの現象及びその抑制については開示も示唆もない。 As described above, although it may be difficult to improve the reliability of the in-vehicle electronic circuit mounting board only by increasing the strength by adding Bi, these phenomena and their suppression are described in Patent Documents 1 to 7. Is neither disclosed nor suggested.

また近年、車載用電子回路基板に搭載されるQFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)といった電子部品のリード部分や下面電極において、Ni/Pd/AuめっきやNi/Auめっきではなく、Snめっきされるものが増えてきている。
はんだ接合時において、Snめっきされた電子部品は、Snめっき及びはんだ接合部に含まれるSnと、前記リード部分や前記下面電極に含まれるCuとの相互拡散を発生させ易い。そしてこの相互拡散は、はんだ接合部と前記リード部分や前記下面電極との界面付近の領域(以下、「界面領域」という。)における金属間化合物(CuSn層)の凸凹状の成長を生じさせ易い。当該CuSn層は元々硬くて脆い性質を有する上に、凸凹状に大きく成長したCuSn層は更に脆くなるため、寒暖の差の激しい環境下においては、凸凹状のCuSn層を起因とした亀裂進展及びこれによる電気短絡が非常に生じ易いという問題もある。
Further, in recent years, in lead parts and lower surface electrodes of electronic parts such as QFP (Quad Flat Package) and SOP (Small Outline Package) mounted on an in-vehicle electronic circuit board, Ni/Pd/Au plating or Ni/Au plating is not used. The number of Sn-plated products is increasing.
At the time of solder bonding, the Sn-plated electronic component easily causes mutual diffusion between Sn contained in the Sn-plated and solder-bonded portion and Cu contained in the lead portion or the lower surface electrode. This interdiffusion causes uneven growth of the intermetallic compound (Cu 3 Sn layer) in a region near the interface between the solder joint and the lead portion or the lower surface electrode (hereinafter referred to as “interface region”). Easy to make. Since the Cu 3 Sn layer originally has the property of being hard and brittle, and the Cu 3 Sn layer that has grown large in an uneven shape becomes more brittle, the Cu 3 Sn layer having an uneven shape is formed in an environment with a large difference in temperature. There is also a problem that crack propagation caused by the crack and electrical short circuit due to the crack are very likely to occur.

本発明は上記課題、具体的には以下の課題を解決できる鉛フリーはんだ合金、並びに当該鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路実装基板及び電子制御装置の提供を目的とする。
・寒暖の差が激しく、振動が負荷されるような過酷な環境下においてもはんだ接合部の亀裂進展を抑制できる。
・鉛フリーはんだ合金にBiを添加し強度を向上させつつスルーホール実装におけるリフトオフ現象の発生をも抑制できる。
・Ni/Pd/AuめっきやNi/Auめっきがなされていない電子部品を用いてはんだ接合をした場合にも、電子部品のリード部分や下面電極とはんだ接合部との界面付近における亀裂進展を抑制することができる。
The present invention aims to provide a lead-free solder alloy capable of solving the above problems, specifically the following problems, and an electronic circuit mounting board and an electronic control device having a solder joint formed using the lead-free solder alloy. And
-The crack growth of the solder joint can be suppressed even in a severe environment where the temperature difference is large and vibration is applied.
-The addition of Bi to the lead-free solder alloy can improve the strength and also suppress the occurrence of lift-off phenomenon in through-hole mounting.
-Suppresses crack propagation near the interface between the lead portion of the electronic component or the bottom surface electrode and the solder joint, even when soldering is performed using an electronic component that is not Ni/Pd/Au plated or Ni/Au plated can do.

(1)本発明の鉛フリーはんだ合金は、Agを1質量%以上4質量%以下と、Cuを0.1質量%以上1質量%以下と、Sbを3質量%以上5質量%以下と、Biを0.1質量%以上0.7質量%以下と、Niを0.01質量%以上0.25質量%以下含み、残部がSnからことをその特徴とする。 (1) The lead-free solder alloy of the present invention has Ag of 1 mass% or more and 4 mass% or less, Cu of 0.1 mass% or more and 1 mass% or less, and Sb of 3 mass% or more and 5 mass% or less, It is characterized in that it contains Bi in an amount of 0.1% by mass to 0.7% by mass, Ni in an amount of 0.01% by mass to 0.25% by mass, and the balance being Sn.

(2)上記(1)に記載の構成にあって、本発明の鉛フリーはんだ合金は、更にCoを0.001質量%以上0.25質量%以下含むことをその特徴とする。 (2) In the structure described in (1) above, the lead-free solder alloy of the present invention is characterized by further containing 0.001% by mass or more and 0.25% by mass or less of Co.

(3)上記(1)または(2)に記載の構成にあって、Sbの含有量は3.5質量%以上5質量%以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の鉛フリーはんだ合金。 (3) In the configuration according to (1) or (2) above, the content of Sb is 3.5% by mass or more and 5% by mass or less, The claim 1 or claim 2 characterized in that Lead-free solder alloy.

(4)上記(1)から(3)のいずれか1に記載の構成にあって、本発明の鉛フリーはんだ合金は、DSC測定結果に基づき縦軸をヒートフロー(mW)、横軸を温度(℃)としたDSC曲線において、ヒートフローが−0.5未満となる温度(T1)と当該温度(T1)におけるヒートフロー(H1)と、ヒートフローがピークを示す温度(T2)と当該温度(T2)におけるヒートフロー(H2)とが下記式(A)を満たすことをその特徴とする。
|T1−T2|/|H1−H2| ≦ 1.05 …(A)
(上記式(A)において、|T1−T2|及び|H1−H2|の値はいずれも絶対値である。)
(4) In the configuration according to any one of (1) to (3) above, the lead-free solder alloy of the present invention has a vertical axis of heat flow (mW) and a horizontal axis of temperature based on the DSC measurement results. In the DSC curve with (° C.), the temperature (T1) at which the heat flow becomes less than −0.5, the heat flow (H1) at the temperature (T1), the temperature (T2) at which the heat flow shows a peak, and the temperature. It is characterized in that the heat flow (H2) in (T2) satisfies the following formula (A).
|T1-T2|/|H1-H2| ≤ 1.05 (A)
(In the above formula (A), the values of |T1-T2| and |H1-H2| are absolute values.)

(5)上記(1)から(4)のいずれか1に記載の構成にあって、本発明の鉛フリーはんだ合金は、更にP、Ga及びGeの少なくとも1種を合計で0.001質量%以上0.05質量%以下含むことをその特徴とする。 (5) In the configuration according to any one of (1) to (4) above, the lead-free solder alloy of the present invention further comprises at least one of P, Ga and Ge in a total amount of 0.001% by mass. The feature is that the content is not less than 0.05% by mass.

(6)上記(1)から(5)のいずれか1に記載の構成にあって、本発明の鉛フリーはんだ合金は、更にFe、Mn、Cr及びMoの少なくとも1種を合計で0.001質量%以上0.05質量%以下含むことをその特徴とする。 (6) In the structure according to any one of (1) to (5) above, the lead-free solder alloy of the present invention further comprises at least one of Fe, Mn, Cr and Mo in a total amount of 0.001. It is characterized in that the content is not less than mass% and not more than 0.05 mass %.

(7)本発明の電子回路実装基板は、上記(1)から(6)のいずれか1に記載の鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有することをその特徴とする。 (7) The electronic circuit mounting board of the present invention is characterized in that it has a solder joint formed by using the lead-free solder alloy according to any one of (1) to (6) above.

(8)本発明の電子制御装置は、上記(7)に記載の電子回路実装基板を有することをその特徴とする。 (8) The electronic control device of the present invention is characterized by having the electronic circuit mounting board described in (7) above.

本発明の鉛フリーはんだ合金、並びに当該鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路実装基板及び電子制御装置は、以下の効果を有する。
・寒暖の差が激しく、振動が負荷されるような過酷な環境下においてもはんだ接合部の亀裂進展を抑制できる。
・鉛フリーはんだ合金にBiを添加し強度を向上させつつスルーホール実装におけるリフトオフ現象の発生をも抑制できる。
・Ni/Pd/AuめっきやNi/Auめっきがなされていない電子部品を用いてはんだ接合をした場合にも、電子部品のリード部分や下面電極とはんだ接合部との界面付近における亀裂進展を抑制することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The lead-free solder alloy of the present invention, and an electronic circuit mounting board and an electronic control device having a solder joint formed by using the lead-free solder alloy have the following effects.
-The crack growth of the solder joint can be suppressed even in a severe environment where the temperature difference is large and vibration is applied.
-The addition of Bi to the lead-free solder alloy can improve the strength and also suppress the occurrence of lift-off phenomenon in through-hole mounting.
-Suppresses crack propagation near the interface between the lead portion of the electronic component or the bottom surface electrode and the solder joint, even when soldering is performed using an electronic component that is not Ni/Pd/Au plated or Ni/Au plated can do.

実施例1に係る鉛フリーはんだ合金のDSC測定結果に基づき縦軸をヒートフロー(mW)、横軸を温度(℃)としたDSC曲線。9 is a DSC curve in which the vertical axis represents heat flow (mW) and the horizontal axis represents temperature (° C.) based on the DSC measurement results of the lead-free solder alloy according to Example 1. 実施例2に係る鉛フリーはんだ合金のDSC測定結果に基づき縦軸をヒートフロー(mW)、横軸を温度(℃)としたDSC曲線。9 is a DSC curve in which the vertical axis represents heat flow (mW) and the horizontal axis represents temperature (° C.) based on the DSC measurement results of the lead-free solder alloy according to Example 2. 比較例2に係る鉛フリーはんだ合金のDSC測定結果に基づき縦軸をヒートフロー(mW)、横軸を温度(℃)としたDSC曲線。A DSC curve in which the vertical axis represents heat flow (mW) and the horizontal axis represents temperature (°C) based on the DSC measurement results of the lead-free solder alloy according to Comparative Example 2. 比較例3に係る鉛フリーはんだ合金のDSC測定結果に基づき縦軸をヒートフロー(mW)、横軸を温度(℃)としたDSC曲線。A DSC curve in which the vertical axis represents heat flow (mW) and the horizontal axis represents temperature (°C) based on the DSC measurement results of the lead-free solder alloy according to Comparative Example 3. 比較例4に係る鉛フリーはんだ合金のDSC測定結果に基づき縦軸をヒートフロー(mW)、横軸を温度(℃)としたDSC曲線。9 is a DSC curve in which the vertical axis represents heat flow (mW) and the horizontal axis represents temperature (° C.) based on the DSC measurement results of the lead-free solder alloy according to Comparative Example 4. 本発明の比較例に係る試験基板において、チップ部品のフィレット部にボイドが発生した断面を表す電子顕微鏡写真。6 is an electron micrograph showing a cross section in which a void is generated in a fillet portion of a chip component in a test board according to a comparative example of the present invention. 本発明の実施例及び比較例においてボイド発生の有無を観察する「チップ部品の電極下の領域」及び「フィレットが形成されている領域」を示すために一般的なチップ部品実装基板をX線透過装置を用いてチップ部品側から撮影した写真。In order to show the "region under the electrode of the chip component" and the "region in which the fillet is formed" for observing the presence or absence of voids in the examples and comparative examples of the present invention, a general chip component mounting substrate was subjected to X-ray transmission. Photo taken from the chip component side using the device.

以下、本発明の鉛フリーはんだ合金、並びに電子回路実装基板及び電子制御装置の一実施形態を詳述する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, one embodiment of the lead-free solder alloy, the electronic circuit mounting board, and the electronic control device of the present invention will be described in detail. The present invention is not limited to the embodiments below.

(1)鉛フリーはんだ合金
本実施形態の鉛フリーはんだ合金には、1質量%以上4質量%以下のAgを含有させることができる。この範囲内でAgを添加することにより、鉛フリーはんだ合金のSn粒界中にAgSn化合物を析出させ、機械的強度を付与することができると共に、鉛フリーはんだ合金の延伸性とのバランスを図ることができる。
但し、Agの含有量が1質量%未満の場合、AgSn化合物の析出が少なく、鉛フリーはんだ合金の機械的強度及び耐熱衝撃性が低下するので好ましくない。またAgの含有量が4質量%を超えると、鉛フリーはんだ合金の延伸性が阻害され、これを用いて形成されるはんだ接合部の耐熱疲労特性が低下する虞があるので好ましくない。
またAgの含有量を2質量%以上3.8質量%以下とすると、鉛フリーはんだ合金の強度と延伸性のバランスをより良好にできる。更に好ましいAgの含有量は2.5質量%以上3.8質量%以下である。
(1) Lead-Free Solder Alloy The lead-free solder alloy of the present embodiment can contain 1% by mass or more and 4% by mass or less of Ag. By adding Ag within this range, Ag 3 Sn compound can be precipitated in the Sn grain boundary of the lead-free solder alloy to impart mechanical strength, and at the same time, it can be balanced with the extensibility of the lead-free solder alloy. Can be planned.
However, when the content of Ag is less than 1% by mass, precipitation of Ag 3 Sn compound is small, and mechanical strength and thermal shock resistance of the lead-free solder alloy are deteriorated, which is not preferable. On the other hand, if the Ag content exceeds 4% by mass, the extensibility of the lead-free solder alloy may be impaired, and the thermal fatigue resistance of the solder joint formed using this may deteriorate, which is not preferable.
When the content of Ag is 2% by mass or more and 3.8% by mass or less, the balance between strength and drawability of the lead-free solder alloy can be improved. A more preferable Ag content is 2.5% by mass or more and 3.8% by mass or less.

本実施形態の鉛フリーはんだ合金には、0.1質量%以上1質量%以下のCuを含有させることができる。この範囲でCuを添加することで、Sn粒界中にCuSn化合物が析出するため、鉛フリーはんだ合金の耐熱衝撃性を向上させることができる。
またCuの含有量を0.1質量%以上0.7質量%以下とすると、溶融時の鉛フリーはんだ合金の粘度を良好な状態に保つことができ、リフロー時におけるボイドの発生をより抑制し、形成するはんだ接合部の耐熱衝撃性を向上することができる。更にはこの場合、溶融した鉛フリーはんだ合金のSn結晶粒界に微細なCuSnが分散することで、Snの結晶方位の変化を抑制し、はんだ接合形状(フィレット形状)の変形を抑制することができる。
なおCuの含有量が1質量%を超えると、はんだ接合部と電子部品との界面近傍及びはんだ接合部と基板のランドとの界面近傍にCuSn化合物が析出し易くなり、接合信頼性やはんだ接合部の延伸性を阻害する虞があるため好ましくない。
The lead-free solder alloy of the present embodiment can contain Cu in an amount of 0.1% by mass or more and 1% by mass or less. By adding Cu in this range, the Cu 6 Sn 5 compound is precipitated in the Sn grain boundary, so that the thermal shock resistance of the lead-free solder alloy can be improved.
When the content of Cu is 0.1% by mass or more and 0.7% by mass or less, the viscosity of the lead-free solder alloy at the time of melting can be kept in a good state, and the generation of voids during reflow can be further suppressed. The thermal shock resistance of the solder joint to be formed can be improved. Furthermore, in this case, fine Cu 6 Sn 5 is dispersed in the Sn crystal grain boundary of the molten lead-free solder alloy to suppress the change in the crystal orientation of Sn and suppress the deformation of the solder joint shape (fillet shape). can do.
If the Cu content exceeds 1% by mass, the Cu 6 Sn 5 compound is likely to precipitate near the interface between the solder joint and the electronic component and near the interface between the solder joint and the land of the board, resulting in the joint reliability. It is not preferable because it may hinder the stretchability of the solder joint.

ここで、一般的にSn、Ag及びCuを含有する鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部は、Sn粒子同士の界面に金属間化合物(例えばAgSn、CuSn等)が分散し、はんだ接合部に引っ張り力が加えられた場合であってもSn粒子同士が滑って変形するといった現象を防止し得る構造体となり、これにより所謂機械的特性を発現し得る。即ち、上記金属間化合物がSn粒子の滑り止め的な役割を果たす。
従って本実施形態の鉛フリーはんだ合金の場合、AgとCuの含有量のバランスをAgを1質量%以上4質量%以下、Cuを0.1質量%以上1質量%以下とし、Agの含有量をCuの含有量よりも同量以上とすることで、上記金属間化合物としてAgSnが形成され易くなり、Cuの含有量が比較的少なくとも良好な機械的特性を発現し得る。つまり、Cuの含有量が1質量%以下であったとしても、その一部が金属間化合物になりつつもAgSnの滑り止め効果に寄与することから、AgSnとCuの両方において良好な機械的特性を発揮し得ると考えられる。
Here, in general, a solder joint formed using a lead-free solder alloy containing Sn, Ag and Cu has an intermetallic compound (eg Ag 3 Sn, Cu 6 Sn 5 etc.) at the interface between Sn particles. Is dispersed, and even when a tensile force is applied to the solder joint, the structure can prevent the phenomenon that the Sn particles are slipped and deformed, whereby so-called mechanical properties can be exhibited. That is, the intermetallic compound plays a role of preventing the Sn particles from slipping.
Therefore, in the case of the lead-free solder alloy of the present embodiment, the content balance of Ag and Cu is set to 1% by mass or more and 4% by mass or less of Ag and 0.1% by mass or more and 1% by mass or less of Cu, and the content of Ag is When the content of Cu is equal to or more than the content of Cu, Ag 3 Sn can be easily formed as the intermetallic compound, and the Cu content can exhibit relatively good mechanical properties. That is, even the Cu content was less than 1 wt%, satisfactory in both from the partially contributes to slip effect of the Ag 3 Sn becoming intermetallic compound, Ag 3 Sn and Cu It is thought that it can exhibit various mechanical properties.

本実施形態の鉛フリーはんだ合金には、3質量%以上5質量%以下のSbを含有させることができる。この範囲でSbを添加することで、Sn−Ag−Cu系はんだ合金の延伸性を阻害することなくはんだ接合部の亀裂進展抑制効果を向上させることができる。Sbの含有量を3質量%以上4.5質量%以下、更に好ましくは3.5質量%以上4質量%以下とすると、亀裂進展抑制効果を更に向上させることができる。 The lead-free solder alloy of the present embodiment can contain 3% by mass or more and 5% by mass or less of Sb. By adding Sb in this range, the crack growth suppressing effect of the solder joint can be improved without impairing the stretchability of the Sn-Ag-Cu solder alloy. When the Sb content is 3% by mass or more and 4.5% by mass or less, and more preferably 3.5% by mass or more and 4% by mass or less, the crack growth suppressing effect can be further improved.

ここで、寒暖の差が激しい過酷な環境下に長時間曝されるという外部応力に耐えるには、鉛フリーはんだ合金の靭性(応力−歪曲線で囲まれた面積の大きさ)を高め、延伸性を良好にし、且つSnマトリックスに固溶する元素を添加して固溶強化をすることが有効であると考えられる。そして、十分な靱性及び延伸性を確保しつつ、鉛フリーはんだ合金の固溶強化を行うためにはSbが最適な元素となる。
即ち、実質的に母材(本明細書においては鉛フリーはんだ合金の主要な構成要素を指す。以下同じ。)をSnとする鉛フリーはんだ合金に上記範囲でSbを添加することで、Snの結晶格子の一部がSbに置換され、その結晶格子に歪みが発生する。そのため、このような鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部は、Sn結晶格子の一部のSb置換により前記結晶中の転移に必要なエネルギーが増大してその金属組織が強化される。更にこの場合、Sn粒界に微細なSnSb、ε−Ag(Sn,Sb)化合物が析出することにより、Sn粒界のすべり変形を防止することではんだ接合部に発生する亀裂の進展を抑制し得る。
Here, in order to withstand the external stress of being exposed to a severe environment where the temperature difference is severe for a long time, the toughness of the lead-free solder alloy (the size of the area surrounded by the stress-strain curve) is increased and stretched. It is considered that it is effective to improve the properties and add a solid solution element to the Sn matrix to strengthen the solution. Then, Sb is the optimum element for performing solid solution strengthening of the lead-free solder alloy while ensuring sufficient toughness and stretchability.
That is, by adding Sb in the above range to a lead-free solder alloy in which Sn is the base material (in this specification, the main constituent elements of the lead-free solder alloy. A part of the crystal lattice is replaced with Sb, and the crystal lattice is distorted. Therefore, in the solder joint formed using such a lead-free solder alloy, the energy required for the transition in the crystal is increased by the Sb substitution of a part of the Sn crystal lattice, and the metal structure thereof is strengthened. .. Further, in this case, the fine SnSb, ε-Ag 3 (Sn, Sb) compound is precipitated at the Sn grain boundary, thereby preventing the slip deformation of the Sn grain boundary and suppressing the progress of cracks generated in the solder joint. You can

また、Sn−3Ag−0.5Cuはんだ合金に比べ、上記範囲でSbを添加した鉛フリーはんだ合金を用いて形成したはんだ接合部の組織は、寒暖の差が激しい過酷な環境下に長時間曝した後もSn結晶が微細な状態を確保しており、亀裂が進展しにくい構造であることを確認した。これはSn粒界に析出しているSnSb、ε−Ag(Sn,Sb)化合物が寒暖の差が激しい過酷な環境下に長時間曝した後においてもはんだ接合部内に微細に分散しているため、Sn結晶の粗大化が抑制されているものと考えられる。即ち、上記範囲内でSbを添加した鉛フリーはんだ合金を用いたはんだ接合部は、高温状態ではSnマトリックス中へのSbの固溶が、低温状態ではSnSb、ε−Ag(Sn,Sb)化合物の析出が起こるため、寒暖の差が激しい過酷な環境下に長時間曝された場合にも、高温下では固溶強化、低温下では析出強化の工程が繰り返されることにより、優れた耐冷熱衝撃性を確保し得ると考えられる。 In addition, compared to Sn-3Ag-0.5Cu solder alloy, the structure of the solder joint formed using the lead-free solder alloy containing Sb in the above range is exposed for a long time in a severe environment where the difference in temperature is severe. After that, it was confirmed that the Sn crystal maintained a fine state and that the structure was such that cracks were unlikely to propagate. This is because the SnSb and ε-Ag 3 (Sn,Sb) compounds precipitated at the Sn grain boundaries are finely dispersed in the solder joints even after long-term exposure in a severe environment where the difference in temperature is severe. Therefore, it is considered that the coarsening of the Sn crystal is suppressed. That is, in the solder joint using the lead-free solder alloy to which Sb is added within the above range, the solid solution of Sb in the Sn matrix in the high temperature state is SnSb, ε-Ag 3 (Sn, Sb) in the low temperature state. Since precipitation of compounds occurs, even when exposed to a severe environment where the temperature difference is severe for a long time, the process of solid solution strengthening at high temperature and precipitation strengthening at low temperature are repeated, resulting in excellent cold heat resistance. It is thought that impact resistance can be secured.

なおSbの含有量が3質量%未満の場合、Sn結晶格子の一部においてはSb置換により結晶中の転移に必要なエネルギーが増大しその金属組織を固溶強化することができるものの、SnSb、ε−Ag(Sn,Sb)等の微細な化合物はSn粒界に十分に析出し得ない。そのためこのようなはんだ合金を用いて形成したはんだ接合部を寒暖差の激しい過酷な環境下に長時間曝すとSn結晶が肥大化して亀裂が進展しやすい構造体に変化してしまうため、はんだ接合部に十分な耐熱疲労特性を確保することは難しい。
またSbの含有量が5質量%を超えると、鉛フリーはんだ合金の溶融温度が上昇してしまい、高温下でSbが再固溶しなくなる。そのため、このような鉛フリーはんだ合金を用いて形成したはんだ接合部を寒暖の差が激しい過酷な環境下に長時間曝した場合、SnSb、ε−Ag(Sn,Sb)化合物による析出強化のみが行われる。そのためこの場合、時間の経過と共にこれらの金属間化合物が粗大化し、Sn粒界のすべり変形の抑制効果が失効してしまう。またこの場合、鉛フリーはんだ合金の溶融温度の上昇により電子部品の耐熱温度も問題となるため、好ましくない。
When the content of Sb is less than 3% by mass, the energy required for the transition in the crystal is increased by Sb substitution in a part of the Sn crystal lattice, and the metal structure can be solid-solution strengthened, but SnSb, Fine compounds such as ε-Ag 3 (Sn, Sb) cannot be sufficiently precipitated at the Sn grain boundaries. Therefore, if a solder joint formed using such a solder alloy is exposed to a severe environment where the temperature difference is severe for a long time, the Sn crystal becomes enlarged and changes into a structure in which cracks are likely to develop. It is difficult to ensure sufficient thermal fatigue resistance for the parts.
If the content of Sb exceeds 5% by mass, the melting temperature of the lead-free solder alloy will rise, and Sb will not re-dissolve at high temperatures. Therefore, when a solder joint formed using such a lead-free solder alloy is exposed to a severe environment where the temperature difference is severe for a long time, only precipitation strengthening by SnSb, ε-Ag 3 (Sn, Sb) compound is performed. Is done. Therefore, in this case, these intermetallic compounds become coarse with the lapse of time, and the effect of suppressing the slip deformation of the Sn grain boundary is lost. Further, in this case, the heat resistance temperature of the electronic component becomes a problem due to the increase in the melting temperature of the lead-free solder alloy, which is not preferable.

本実施形態の鉛フリーはんだ合金には、0.1質量%以上0.7質量%以下のBiを含有させることができる。この範囲内でBiを添加することにより、鉛フリーはんだ合金の強度を向上させつつ、リフトオフ現象発生を抑制することができる。またBiの含有量を0.4質量%以上0.7質量%以下とすると、リフトオフ現象発生を抑制しつつ、鉛フリーはんだ合金の強度をより一層向上させることができる。
Biの含有量が0.1質量%未満の場合、フィレットとランドの界面強度の向上は十分ではなく、またBiの含有量が0.7質量%を越えると、フィレットとランドの界面においてリフトオフ現象が発生する虞があるため、好ましくない。
The lead-free solder alloy of the present embodiment can contain 0.1 mass% or more and 0.7 mass% or less of Bi. By adding Bi within this range, the lift-off phenomenon can be suppressed while improving the strength of the lead-free solder alloy. When the Bi content is 0.4% by mass or more and 0.7% by mass or less, the strength of the lead-free solder alloy can be further improved while suppressing the occurrence of the lift-off phenomenon.
When the Bi content is less than 0.1% by mass, the interface strength between the fillet and the land is not sufficiently improved, and when the Bi content exceeds 0.7% by mass, the lift-off phenomenon occurs at the interface between the fillet and the land. May occur, which is not preferable.

本実施形態の鉛フリーはんだ合金には、0.01質量%以上0.25質量%以下のNiを含有させることができる。本実施形態の鉛フリーはんだ合金の構成であれば、この範囲でNiを添加することにより、溶融した鉛フリーはんだ合金中に微細な(Cu,Ni)Snが形成されて母材中に分散するため、はんだ接合部における亀裂の進展を抑制し、更にその耐熱疲労特性を向上させることができる。
また、本実施形態の鉛フリーはんだ合金は、Ni/Pd/AuめっきやNi/Auめっきがなされていない電子部品を基板にはんだ接合する場合であっても、はんだ接合時にNiが前記界面領域に移動して微細な(Cu,Ni)Snを形成するため、その界面領域におけるCuSn層の成長を抑制することができ、前記界面領域の亀裂進展抑制効果を向上させることができる。
The lead-free solder alloy of this embodiment can contain 0.01 mass% or more and 0.25 mass% or less of Ni. In the case of the lead-free solder alloy of the present embodiment, by adding Ni within this range, fine (Cu, Ni) 6 Sn 5 is formed in the molten lead-free solder alloy, and is formed in the base material. Since they are dispersed, it is possible to suppress the development of cracks in the solder joints and further improve their thermal fatigue resistance.
Further, in the lead-free solder alloy of the present embodiment, even when an electronic component not plated with Ni/Pd/Au or Ni/Au is solder-bonded to the substrate, Ni is present in the interface region during solder bonding. Since it moves to form fine (Cu, Ni) 6 Sn 5 , the growth of the Cu 3 Sn layer in the interface region can be suppressed, and the crack growth suppressing effect in the interface region can be improved.

但し、Niの含有量が0.01質量%未満であると、前記金属間化合物の改質効果が不十分となるため、前記界面領域の亀裂抑制効果は十分には得られ難い。またNiの含有量が0.25質量%を超えると、従来のSn−3Ag−0.5Cu合金に比べて過冷却が発生し難くなり、はんだ合金が凝固するタイミングが早くなってしまう。この場合、形成されるはんだ接合部のフィレットでは、はんだ合金の溶融中に外に抜け出ようとしたガスがその中に残ったまま凝固してしまい、フィレット中にガスによる穴(ボイド)が発生してしまうケースが確認される。このフィレット中のボイドは、特に−40℃から140℃、−40℃から150℃といった寒暖差の激しい環境下においてはんだ接合部の耐熱疲労特性を低下させてしまうこととなり、ボイドを起因とした亀裂が発生し易くなる。
なお、上述の通りNiはフィレット中にボイドを発生し易いものであるが、本実施形態の鉛フリーはんだ合金の構成においては、Niと他の元素との含有量のバランスから、Niを0.25質量%以下含有させても上記ボイドの発生を抑制することができる。
However, if the Ni content is less than 0.01% by mass, the effect of modifying the intermetallic compound becomes insufficient, and thus it is difficult to sufficiently obtain the effect of suppressing cracks in the interface region. Further, when the Ni content exceeds 0.25 mass %, overcooling is less likely to occur as compared with the conventional Sn-3Ag-0.5Cu alloy, and the timing at which the solder alloy solidifies becomes earlier. In this case, in the fillet of the solder joint to be formed, the gas that tried to escape during the melting of the solder alloy solidifies while remaining in it, causing holes (voids) due to the gas in the fillet. It is confirmed that there is a case. The voids in the fillet will deteriorate the thermal fatigue resistance of the solder joints especially in an environment with a large temperature difference such as −40° C. to 140° C. and −40° C. to 150° C., and cracks caused by the voids. Is likely to occur.
As described above, Ni tends to generate voids in the fillet. However, in the structure of the lead-free solder alloy of the present embodiment, Ni is less than 0.1% due to the balance of the contents of Ni and other elements. Even if the content is 25% by mass or less, the generation of the void can be suppressed.

またNiの含有量を0.01質量%以上0.15質量%以下とすると良好な前記界面領域の亀裂進展抑制効果及び耐熱疲労特性を向上しつつ、ボイド発生の抑制を向上させることができる。 Further, when the content of Ni is 0.01% by mass or more and 0.15% by mass or less, it is possible to improve the effect of suppressing crack growth in the interface region and the thermal fatigue resistance, while suppressing the occurrence of voids.

本実施形態の鉛フリーはんだ合金には、Niに加え0.001質量%以上0.25質量%以下のCoを含有させることができる。本実施形態の鉛フリーはんだ合金の構成であれば、この範囲でCoを添加することにより、Ni添加による上記効果を高めると共に溶融した鉛フリーはんだ合金中に微細な(Cu,Co)Snが形成されて母材中に分散する。そのためこの場合、はんだ接合部のクリープ変形の抑制及び亀裂の進展を抑制しつつ、特に寒暖差の激しい環境下においてもはんだ接合部の耐熱疲労特性を向上させることができる。
また、本実施形態の鉛フリーはんだ合金は、Ni/Pd/AuめっきやNi/Auめっきがなされていない電子部品をはんだ接合する場合であっても、Ni添加による上記効果を高めると共に、Coがはんだ接合時に前記界面領域に移動して微細な(Cu,Co)Snを形成する。そのためこの場合、前記界面領域におけるCuSn層の成長を抑制することができ、前記界面領域の亀裂進展抑制効果を向上させることができる。
The lead-free solder alloy of the present embodiment may contain 0.001% by mass or more and 0.25% by mass or less of Co in addition to Ni. In the case of the lead-free solder alloy of the present embodiment, by adding Co in this range, the above effect due to the addition of Ni is enhanced and fine (Cu, Co) 6 Sn 5 is contained in the molten lead-free solder alloy. Are formed and dispersed in the base material. Therefore, in this case, the thermal fatigue resistance of the solder joint can be improved even under the environment where the temperature difference is large, while suppressing the creep deformation and the crack development of the solder joint.
In addition, the lead-free solder alloy of the present embodiment enhances the above-mentioned effect by adding Ni and improves the effect of Co even when soldering electronic components not plated with Ni/Pd/Au or Ni/Au. The fine particles (Cu, Co) 6 Sn 5 are formed by moving to the interface region during soldering. Therefore, in this case, the growth of the Cu 3 Sn layer in the interface region can be suppressed, and the crack growth suppressing effect in the interface region can be improved.

但し、Coの含有量が0.001質量%未満であると、Co添加による前記金属間化合物の改質効果が得られ難く、またCoの含有量が0.25質量%を超えると、従来のSn−3Ag−0.5Cu合金に比べて過冷却が発生し難くなり、はんだ合金が凝固するタイミングが早くなってしまう。この場合、形成されるはんだ接合部のフィレットでは、はんだ合金の溶融中に外に抜け出ようとしたガスがその中に残ったまま凝固してしまい、フィレット中にガスによるボイドが発生してしまうケースが確認される。このフィレット中のボイドは、本来は合金のあるべき部分が空洞になっていることとなるため、特に−40℃から140℃、−40℃から150℃といった寒暖差の激しい環境下においてはんだ接合部の耐熱疲労特性を低下させてしまうこととなり、ボイドを起因とした亀裂が発生し易くなる。
なお、上述の通りCoはフィレット中にボイドを発生し易いものであるが、本実施形態の鉛フリーはんだ合金の構成においては、Coと他の元素との含有量のバランスから、Coを0.25質量%以下含有させても上記ボイドの発生を抑制することができる。
However, if the Co content is less than 0.001% by mass, it is difficult to obtain the effect of modifying the intermetallic compound by the addition of Co, and if the Co content exceeds 0.25% by mass, the conventional As compared with the Sn-3Ag-0.5Cu alloy, supercooling is less likely to occur, and the timing at which the solder alloy solidifies becomes earlier. In this case, in the fillet of the solder joint to be formed, the gas that tried to escape during the melting of the solder alloy solidifies while remaining in it, and voids due to gas occur in the fillet. Is confirmed. Since the voids in this fillet are supposed to be cavities where the alloy should originally be, the solder joints are particularly vulnerable to temperatures of -40°C to 140°C and -40°C to 150°C. Therefore, the thermal fatigue resistance is deteriorated, and cracks due to voids are likely to occur.
As described above, Co tends to generate voids in the fillet. However, in the structure of the lead-free solder alloy of the present embodiment, Co is less than 0.1% due to the balance of the contents of Co and other elements. Even if the content is 25% by mass or less, the generation of the void can be suppressed.

またCoの含有量を0.001質量%以上0.15質量%以下とすると良好な亀裂進展抑制効果及び耐熱疲労特性を向上しつつ、ボイド発生の抑制を向上させることができる。 When the Co content is 0.001% by mass or more and 0.15% by mass or less, it is possible to improve the crack growth suppressing effect and the thermal fatigue resistance, and at the same time suppress the occurrence of voids.

また本実施形態の鉛フリーはんだ合金には、P、Ga及びGeの少なくとも1種を0.001質量%以上0.05質量%以下含有させることができる。この合計量の範囲内でP、Ga及びGeの少なくとも1種を添加することにより、鉛フリーはんだ合金の酸化を防止することができる。但し、これらの合計量が0.05質量%を超えると鉛フリーはんだ合金の溶融温度が上昇し、またはんだ接合部にボイドが発生し易くなるため好ましくない。 Further, the lead-free solder alloy of the present embodiment can contain at least one of P, Ga and Ge in an amount of 0.001 mass% or more and 0.05 mass% or less. Oxidation of the lead-free solder alloy can be prevented by adding at least one of P, Ga and Ge within the range of this total amount. However, if the total amount of these exceeds 0.05% by mass, the melting temperature of the lead-free solder alloy rises, and voids are likely to occur at the welded joint, which is not preferable.

更に本実施形態の鉛フリーはんだ合金には、Fe、Mn、Cr及びMoの少なくとも1種を0.001質量%以上0.05質量%以下含有させることができる。この合計量の範囲内でFe、Mn、Cr及びMoの少なくとも1種を添加することにより、鉛フリーはんだ合金の亀裂進展抑制効果を向上させることができる。但し、これらの合計量が0.05質量%を超えると鉛フリーはんだ合金の溶融温度が上昇し、またはんだ接合部にボイドが発生し易くなるため好ましくない。 Further, the lead-free solder alloy of the present embodiment can contain at least one of Fe, Mn, Cr and Mo in an amount of 0.001 mass% or more and 0.05 mass% or less. By adding at least one of Fe, Mn, Cr and Mo within the range of this total amount, the crack growth suppressing effect of the lead-free solder alloy can be improved. However, if the total amount of these exceeds 0.05% by mass, the melting temperature of the lead-free solder alloy rises, and voids are likely to occur at the welded joint, which is not preferable.

なお、本実施形態の鉛フリーはんだ合金には、その効果を阻害しない範囲において、他の成分(元素)、例えばIn、Cd、Tl、Se、Au、Ti、Si、Al、Mg、Zn等を含有させることができる。また本実施形態の鉛フリーはんだ合金には、当然ながら不可避不純物も含まれるものである。 Note that the lead-free solder alloy of the present embodiment contains other components (elements) such as In, Cd, Tl, Se, Au, Ti, Si, Al, Mg, Zn, etc. within a range that does not impair the effect. Can be included. In addition, the lead-free solder alloy of the present embodiment naturally contains inevitable impurities.

また本実施形態の鉛フリーはんだ合金は、その残部はSnからなることが好ましい。なお好ましいSnの含有量は、88.7質量%以上95.79質量%以下である。 Further, the lead-free solder alloy of the present embodiment preferably comprises Sn as the balance. The preferable Sn content is 88.7% by mass or more and 95.79% by mass or less.

本実施形態の鉛フリーはんだ合金は、Ag、Cu、Sb、Bi及びNiの含有量のバランスを上述の通りとすることにより、Biを添加し、強度を向上させつつ、スルーホール実装法におけるリフトオフ現象の発生をも抑制することができる。
また当該リフトオフ現象の発生を抑制することにより、リフロー工程後のディップ工程を省略することができるため、工程数削減によるコスト削減も期待できる。
The lead-free solder alloy according to the present embodiment has the balance of Ag, Cu, Sb, Bi and Ni contents as described above, so that Bi is added to improve strength and lift-off in the through-hole mounting method. It is possible to suppress the occurrence of the phenomenon.
Further, by suppressing the occurrence of the lift-off phenomenon, the dipping process after the reflow process can be omitted, so that cost reduction by reducing the number of processes can be expected.

更には、本実施形態の鉛フリーはんだ合金は、DSC測定結果に基づき縦軸をヒートフロー(mW)、横軸を温度(℃)としたDSC曲線において、ヒートフローが−0.5未満となる温度(T1)と当該温度(T1)におけるヒートフロー(H1)と、ヒートフローがピークを示す温度(T2)と当該温度(T2)におけるヒートフロー(H2)とが下記式(A)を満たすことが好ましい。
|T1−T2|/|H1−H2|≦ 1.05 … (A)
なお、上記式(A)において、|T1−T2|及び|H1−H2|の値はいずれも絶対値である。
Furthermore, in the lead-free solder alloy of the present embodiment, the heat flow is less than -0.5 in the DSC curve in which the vertical axis represents heat flow (mW) and the horizontal axis represents temperature (°C) based on the DSC measurement results. The temperature (T1), the heat flow (H1) at the temperature (T1), the temperature (T2) at which the heat flow has a peak, and the heat flow (H2) at the temperature (T2) satisfy the following expression (A). Is preferred.
|T1-T2|/|H1-H2|≦ 1.05 (A)
In the above formula (A), the values of |T1-T2| and |H1-H2| are absolute values.

なお、前記「ヒートフローが−0.5未満となる温度(T1)」とは、DSC測定結果において、ヒートフローが最初に−0.5未満を示した温度を言う。 The “temperature at which the heat flow becomes less than −0.5 (T1)” means the temperature at which the heat flow initially showed less than −0.5 in the DSC measurement result.

なお、本実施形態において、T1及びT2については小数点3位以下切り捨て、H1及びH2については小数点5位以下切り捨て、|T1−T2|/|H1−H2|については小数点3位以下切り捨てにて算出した。なおこの場合において、|T1−T2|及び|H1−H2|の値はいずれも絶対値である。 In the present embodiment, T1 and T2 are rounded down to the third decimal place, H1 and H2 are rounded down to the fifth decimal place, and |T1-T2|/|H1-H2| is rounded down to the third decimal place. did. In this case, the values of |T1-T2| and |H1-H2| are absolute values.

本実施形態において、上記DSC測定における測定条件は以下の通りである。
・測定装置:示差走査熱量計(製品名:DSC Q2000、TA Instruments社製)
・測定冶具:アルミニウムパン(製品名:T−ZEROパン、TA Instruments社製)、アルミニウムリッド(製品名:T−ZEROリッド、TA Instruments社製)
・測定条件:昇温速度2℃/min
・窒素流量:50mL/min
・サンプル量:10mg
In this embodiment, the measurement conditions in the DSC measurement are as follows.
・Measuring device: Differential scanning calorimeter (Product name: DSC Q2000, manufactured by TA Instruments)
・Measuring jig: Aluminum pan (product name: T-ZERO pan, manufactured by TA Instruments), aluminum lid (product name: T-ZERO lid, manufactured by TA Instruments)
・Measurement conditions: Temperature rising rate 2°C/min
・Nitrogen flow rate: 50 mL/min
・Sample amount: 10mg

本実施形態の鉛フリーはんだ合金のうち、温度(T1)、温度(T2)、ヒートフロー(H1)及びヒートフロー(H2)が上記式(A)を満たす鉛フリーはんだ合金は、これを用いたスルーホール実装によりはんだ接合を行った際、Biの添加により形成されるフィレットの耐亀裂進展効果を発揮しつつ、はんだ凝固時に当該フィレットのランドとの界面付近に発生する低融点合金相の形成が少ないため、スルーホール実装においてリフトオフ現象の発生をより一層抑制することができる。
なお、|T1−T2|/|H1−H2|は1.00以下となることがより好ましい。またこの場合においても、|T1−T2|及び|H1−H2|の値はいずれも絶対値である。
Among the lead-free solder alloys of the present embodiment, the lead-free solder alloy whose temperature (T1), temperature (T2), heat flow (H1) and heat flow (H2) satisfy the above formula (A) was used. When soldering is performed by through-hole mounting, while exhibiting the crack growth-promoting effect of the fillet formed by the addition of Bi, the formation of a low melting point alloy phase that occurs near the interface of the fillet land during solidification of the solder Since the number is small, the occurrence of lift-off phenomenon can be further suppressed in through-hole mounting.
It is more preferable that |T1-T2|/|H1-H2| be 1.00 or less. Also in this case, the values of |T1-T2| and |H1-H2| are both absolute values.

本実施形態のはんだ接合部の形成は、例えばフロー方法、はんだボールによる実装、ソルダペースト組成物を用いたリフロー方法等、はんだ接合部を形成できるものであればどのような方法を用いても良い。なおその中でも特にソルダペースト組成物を用いたリフロー方法が好ましく用いられる。 The solder joint of the present embodiment may be formed by any method as long as the solder joint can be formed, such as a flow method, mounting with a solder ball, and a reflow method using a solder paste composition. .. Among them, the reflow method using the solder paste composition is particularly preferably used.

(2)ソルダペースト組成物
このようなソルダペースト組成物としては、例えば粉末状にした本実施形態の鉛フリーはんだ合金とフラックスとを混練しペースト状にすることにより作製される。
(2) Solder Paste Composition Such a solder paste composition is prepared, for example, by kneading a powder of the lead-free solder alloy of the present embodiment and a flux to form a paste.

このようなフラックスとしては、例えば樹脂と、チキソ剤と、活性剤と、溶剤とを含むフラックスが用いられる。 As such a flux, for example, a flux containing a resin, a thixotropic agent, an activator, and a solvent is used.

前記樹脂としては、例えばトール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジン等のロジン、水添ロジン、重合ロジン、不均一化ロジン、アクリル酸変性ロジン、マレイン酸変性ロジン等のロジン誘導体を含むロジン系樹脂;アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸の各種エステル、メタクリル酸の各種エステル、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸のエステル、無水マレイン酸のエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニル、酢酸ビニル等の少なくとも1種のモノマーを重合してなるアクリル樹脂;エポキシ樹脂;フェノール樹脂等が挙げられる。これらは単独でまたは複数を組合せて用いることができる。
これらの中でもロジン系樹脂、その中でも特に酸変性されたロジンに水素添加をした水添酸変性ロジンが好ましく用いられる。また水添酸変性ロジンとアクリル樹脂の併用も好ましい。
Examples of the resin include rosin such as tall oil rosin, gum rosin, wood rosin, hydrogenated rosin, polymerized rosin, heterogenized rosin, rosin derivative including acrylic acid modified rosin and maleic acid modified rosin; acrylic acid; , Methacrylic acid, various esters of acrylic acid, various esters of methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, maleic anhydride, maleic acid ester, maleic anhydride ester, acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylamide, methacrylamide , An acrylic resin obtained by polymerizing at least one kind of monomer such as vinyl chloride and vinyl acetate; an epoxy resin; and a phenol resin. These can be used alone or in combination of two or more.
Of these, rosin-based resins, particularly hydrogenated acid-modified rosin obtained by hydrogenating an acid-modified rosin are preferably used. It is also preferable to use a hydrogenated acid-modified rosin and an acrylic resin in combination.

前記樹脂の酸価は10mgKOH/g以上250mgKOH/g以下であることが好ましい。また前記樹脂の配合量はフラックス全量に対して10質量%以上90質量%以下であることが好ましい。 The acid value of the resin is preferably 10 mgKOH/g or more and 250 mgKOH/g or less. Further, the blending amount of the resin is preferably 10% by mass or more and 90% by mass or less with respect to the total amount of the flux.

前記チキソ剤としては、例えば水素添加ヒマシ油、脂肪酸アマイド類、オキシ脂肪酸類が挙げられる。これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。前記チキソ剤の配合量は、フラックス全量に対して3質量%以上15質量%以下であることが好ましい。 Examples of the thixotropic agent include hydrogenated castor oil, fatty acid amides, and oxyfatty acids. These can be used alone or in combination of two or more. The blending amount of the thixotropic agent is preferably 3% by mass or more and 15% by mass or less based on the total amount of the flux.

前記活性剤としては、例えば有機アミンのハロゲン化水素塩等のアミン塩(無機酸塩や有機酸塩)、有機酸、有機酸塩、有機アミン塩等を配合することができる。更に具体的には、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアミン塩、酸塩、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、マロン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。前記活性剤の配合量は、フラックス全量に対して5質量%以上15質量%以下であることが好ましい。 As the activator, for example, an amine salt (inorganic acid salt or organic acid salt) such as a hydrogen halide salt of an organic amine, an organic acid, an organic acid salt or an organic amine salt can be blended. More specifically, diphenylguanidine hydrobromide, cyclohexylamine hydrobromide, diethylamine salt, acid salt, succinic acid, adipic acid, sebacic acid, malonic acid, dodecanedioic acid and the like can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more. The compounding amount of the activator is preferably 5% by mass or more and 15% by mass or less based on the total amount of the flux.

前記溶剤としては、例えばイソプロピルアルコール、エタノール、アセトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、グリコールエーテル等を使用することができる。これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。前記溶剤の配合量は、フラックス全量に対して20質量%以上40質量%以下であることが好ましい。 As the solvent, for example, isopropyl alcohol, ethanol, acetone, toluene, xylene, ethyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, glycol ether or the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more. The blending amount of the solvent is preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less with respect to the total amount of the flux.

前記フラックスには、鉛フリーはんだ合金の酸化を抑える目的で酸化防止剤を配合することができる。この酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ビスフェノール系酸化防止剤、ポリマー型酸化防止剤等が挙げられる。その中でも特にヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましく用いられる。これらは単独でまたは複数を組合せて使用することができる。前記酸化防止剤の配合量は特に限定されないが、一般的にはフラックス全量に対して0.5質量%以上5質量%程度以下であることが好ましい。 An antioxidant may be added to the flux for the purpose of suppressing the oxidation of the lead-free solder alloy. Examples of the antioxidant include hindered phenol-based antioxidants, phenol-based antioxidants, bisphenol-based antioxidants, and polymer-type antioxidants. Among these, hindered phenolic antioxidants are particularly preferably used. These can be used alone or in combination of two or more. The blending amount of the antioxidant is not particularly limited, but it is generally preferably 0.5% by mass or more and 5% by mass or less with respect to the total amount of the flux.

前記フラックスには、ハロゲン、つや消し剤、消泡剤及び無機フィラー等の添加剤を加えてもよい。
前記添加剤の配合量は、フラックス全量に対して10質量%以下であることが好ましい。またこれらの更に好ましい配合量はフラックス全量に対して5質量%以下である。
Additives such as halogen, a matting agent, a defoaming agent and an inorganic filler may be added to the flux.
The amount of the additive compounded is preferably 10% by mass or less based on the total amount of the flux. Further, a more preferable blending amount of these is 5% by mass or less based on the total amount of the flux.

前記鉛フリーはんだ合金の合金粉末とフラックスとの配合比率は、合金粉末:フラックスの比率で65:35から95:5であることが好ましい。より好ましい配合比率は85:15から93:7であり、特に好ましい配合比率は87:13から92:8である。 The compounding ratio of the alloy powder and the flux of the lead-free solder alloy is preferably 65:35 to 95:5 in terms of alloy powder:flux. A more preferable mixing ratio is 85:15 to 93:7, and a particularly preferable mixing ratio is 87:13 to 92:8.

なお当該合金粉末の粒子径は1μm以上40μm以下であることが好ましく、5μm以上35μm以下であることがより好ましく、10μm以上30μm以下であることが特に好ましい。 The particle diameter of the alloy powder is preferably 1 μm or more and 40 μm or less, more preferably 5 μm or more and 35 μm or less, and particularly preferably 10 μm or more and 30 μm or less.

(3)はんだ接合部
本実施形態のソルダペースト組成物を用いて形成されるはんだ接合部としては、例えば以下の方法により形成される。
・表面実装法
基板上の予め定められた所定の位置に所定のパターンの電極及び絶縁層を形成し、このパターンに合わせて前記ソルダペースト組成物を印刷する。そして当該基板上の所定の位置に電子部品を搭載し、これを例えば230℃から260℃の温度でリフローすることにより、本実施形態のはんだ接合部が形成される。このように形成されたはんだ接合部は、前記電子部品に設けられた電極(端子)と前記基板上に形成された電極とを電気接合させる。
なお、電子部品を搭載する基板としては、プリント配線板やモジュール基板といった電子回路基板、シリコンウエハ、セラミックパッケージ基板等、電子部品の搭載、実装に用いられるものであればこれらに限らず使用できる。
(3) Solder joint portion A solder joint portion formed using the solder paste composition of the present embodiment is formed by, for example, the following method.
-Surface mounting method: An electrode and an insulating layer having a predetermined pattern are formed at predetermined positions on the substrate, and the solder paste composition is printed according to the pattern. Then, an electronic component is mounted at a predetermined position on the board and reflowed at a temperature of, for example, 230° C. to 260° C., whereby the solder joint portion of the present embodiment is formed. The solder joint thus formed electrically joins the electrode (terminal) provided on the electronic component and the electrode formed on the substrate.
It should be noted that the substrate on which the electronic component is mounted is not limited to these as long as it is used for mounting and mounting the electronic component, such as an electronic circuit substrate such as a printed wiring board or a module substrate, a silicon wafer, a ceramic package substrate, or the like.

・スルーホール実装法
基板上の予め定められた所定の位置に所定のパターンの電極及び絶縁層を形成すると共に、このパターンに合わせて前記基板にスルーホールを形成し、スルーホールの内側にCuめっきを施す。次いで、スルーホール上部を覆うように前記基板上に前記ソルダペースト組成物を印刷し、電子部品に設けられた端子を当該スルーホール内に挿入するよう搭載する。そしてこれを例えば230℃から260℃の温度でリフローすることにより、本実施形態のはんだ接合部(フィレット)が形成される。このように形成されたはんだ接合部は、前記電子部品の端子と前記基板上に形成された電極とを電気接合させる。
なお、電子部品を搭載する基板としては、表面実装法同様、プリント配線板やモジュール基板といった電子回路基板、セラミックパッケージ基板等、スルーホールを設けることができ、また電子部品の搭載、実装に用いられるものであればこれらに限らず使用できる。
-Through hole mounting method An electrode and an insulating layer having a predetermined pattern are formed at a predetermined position on the substrate, a through hole is formed on the substrate according to this pattern, and Cu plating is performed inside the through hole. Give. Next, the solder paste composition is printed on the substrate so as to cover the upper portion of the through hole, and the terminals provided on the electronic component are mounted so as to be inserted into the through hole. Then, by reflowing this at a temperature of, for example, 230° C. to 260° C., the solder joint portion (fillet) of the present embodiment is formed. The solder joint portion thus formed electrically joins the terminal of the electronic component and the electrode formed on the substrate.
As a substrate on which electronic components are mounted, through holes can be provided such as an electronic circuit substrate such as a printed wiring board or a module substrate, a ceramic package substrate, and the like, which is used for mounting and mounting electronic components, as in the surface mounting method. Any material can be used without being limited to these.

そして本実施形態の電子回路実装基板は、前記はんだ接合部を有することが好ましい。
前記はんだ接合部は亀裂進展抑制効果を発揮する合金組成であるため、はんだ接合部に亀裂が生じた場合であってもその亀裂の進展を抑制し得る。また特に電子部品の電極(端子)にNi/Pd/AuめっきやNi/Auめっきがなされていない場合であっても、はんだ接合部と電子部品との界面付近における亀裂進展抑制効果をも発揮することができる。またこれにより電子部品の電極剥離現象をも抑制することができる。
更には、前記はんだ接合部はリフトオフ現象の発生を抑制し得る合金組成であるため、スルーホール実装法によりはんだ接合を行った場合においても、亀裂進展抑制効果とリフトオフ現象の発生抑制効果の両方を発揮することができる。
そしてこのようなはんだ接合部を有する電子回路実装基板は、寒暖の差の激しい環境下に置かれ、高い信頼性が要求される車載用電子回路実装基板に特に好適に使用することができる。
The electronic circuit mounting board of the present embodiment preferably has the solder joint portion.
Since the solder joint has an alloy composition that exhibits a crack growth suppressing effect, even if a crack occurs in the solder joint, the crack growth can be suppressed. Further, even when the electrodes (terminals) of the electronic component are not plated with Ni/Pd/Au or Ni/Au, the effect of suppressing crack propagation near the interface between the solder joint and the electronic component is also exhibited. be able to. Further, this can also suppress the electrode peeling phenomenon of the electronic component.
Furthermore, since the solder joint has an alloy composition that can suppress the occurrence of the lift-off phenomenon, even when soldering is performed by a through-hole mounting method, both the crack growth suppressing effect and the lift-off phenomenon suppressing effect are obtained. Can be demonstrated.
The electronic circuit mounting board having such solder joints is placed in an environment with a large difference in temperature and temperature, and can be particularly suitably used for an on-vehicle electronic circuit mounting board that requires high reliability.

(4)電子制御装置
また本実施形態の電子回路実装基板を組み込むことにより、本実施形態の電子制御装置が作製される。
(4) Electronic Control Device Further, the electronic control device of the present embodiment is manufactured by incorporating the electronic circuit mounting board of the present embodiment.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳述する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these examples.

フラックスの作製
以下の各成分を混練し、実施例及び比較例に係るフラックスを得た。
水添酸変性ロジン(製品名:KE−604、荒川化学工業(株)製) 51質量%
硬化ひまし油 6質量%
ドデカン二酸 10質量%(製品名:SL−12、岡村製油(株)製)
マロン酸 1質量%
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩 2質量%
ヒンダードフェノール系酸化防止剤(製品名:イルガノックス245、BASFジャパン(株)製) 1質量%
ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル 29質量%
Production of Flux The following components were kneaded to obtain fluxes according to Examples and Comparative Examples.
Hydrogenated acid-modified rosin (Product name: KE-604, manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd.) 51% by mass
Hardened castor oil 6% by mass
Dodecanedioic acid 10% by mass (Product name: SL-12, manufactured by Okamura Oil Co., Ltd.)
Malonic acid 1% by mass
Diphenylguanidine hydrobromide 2% by mass
Hindered phenolic antioxidant (Product name: Irganox 245, manufactured by BASF Japan Ltd.) 1% by mass
Diethylene glycol monohexyl ether 29 mass%

ソルダペースト組成物の作製
前記フラックス11質量%と、表1及び表2に記載の各鉛フリーはんだ合金の粉末(粉末粒径20μmから38μm)89質量%とを混合し、実施例1から6、8から14、17から29、参考例7、15、16及び比較例1から比較例19に係る各ソルダペースト組成物を作製した。
Preparation of Solder Paste Composition 11% by mass of the flux was mixed with 89% by mass of powder of each lead-free solder alloy shown in Table 1 and Table 2 (powder particle size 20 μm to 38 μm), and Examples 1 to 6, 8 to 14, 17 to 29 , each of the solder paste compositions according to Reference Examples 7, 15, 16 and Comparative Examples 1 to 19 were produced.

(1)DSC測定
実施例1及び実施例2、並びに比較例2から比較例4の各鉛フリーはんだ合金について、以下の条件にてDSC測定を行い、その結果に基づき、縦軸をヒートフロー(mW)、横軸を温度(℃)としたDSC曲線を作成した。それぞれ図1から図5に示す。
なお、T1及びT2については小数点3位以下切り捨て、H1及びH2については小数点5位以下切り捨て、|T1−T2|/|H1−H2|については小数点3位以下切り捨てにて算出した。なお、この場合、|T1−T2|及び|H1−H2|の値はいずれも絶対値である。
(1) DSC Measurement For each of the lead-free solder alloys of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 2 to 4, DSC measurement was performed under the following conditions, and based on the results, the heat flow on the vertical axis ( mW) and the horizontal axis was the temperature (°C), and a DSC curve was created. 1 to 5 respectively.
T1 and T2 were rounded down to the third decimal place, H1 and H2 were rounded down to the fifth decimal place, and |T1-T2|/|H1-H2| was rounded down to the third decimal place. In this case, the values of |T1-T2| and |H1-H2| are absolute values.

<測定条件>
・測定装置:示差走査熱量計(製品名:DSC Q2000、TA Instruments社製)
・測定冶具:アルミニウムパン(製品名:T−ZEROパン、TA Instruments社製)、アルミニウムリッド(製品名:T−ZEROリッド、TA Instruments社製)
・測定条件:昇温速度2℃/min
・窒素流量:50mL/min
・サンプル量:10mg
<Measurement conditions>
・Measuring device: Differential scanning calorimeter (Product name: DSC Q2000, manufactured by TA Instruments)
・Measuring jig: Aluminum pan (product name: T-ZERO pan, manufactured by TA Instruments), aluminum lid (product name: T-ZERO lid, manufactured by TA Instruments)
・Measurement conditions: Temperature rising rate 2°C/min
・Nitrogen flow rate: 50 mL/min
・Sample amount: 10mg

各鉛フリーはんだ合金について、図1から図5に示すT1、T2、H1及びH2、並びにそれぞれについての|T1−T2|/|H1−H2|の結果を表3に示す。 Table 3 shows T1, T2, H1 and H2 shown in FIGS. 1 to 5 and the results of |T1-T2|/|H1-H2| for each lead-free solder alloy.

(2)はんだ亀裂試験(−40℃から125℃)
a)3.2mm×1.6mmチップ部品(チップA)
以下の用具を用意した。
・3.2mm×1.6mmのサイズのチップ部品(Ni/Snめっき)
・上記当該サイズのチップ部品を実装できるパターンを有するソルダレジスト及び前記チップ部品を接続する電極(1.6mm×1.2mm)とを備えたプリント配線板
・上記パターンを有する厚さ150μmのメタルマスク
前記プリント配線板上に前記メタルマスクを用いて各ソルダペースト組成物を印刷し、それぞれ前記チップ部品を搭載した。
その後、リフロー炉(製品名:TNP−538EM、(株)タムラ製作所製)を用いて前記各プリント配線板を加熱して、はんだ接合部を有する各電子回路実装基板を作製した。この際のリフロー条件は、プリヒートを170℃から190℃で110秒間、ピーク温度を245℃とし、200℃以上の時間が65秒間、220℃以上の時間が45秒間、ピーク温度から200℃までの冷却速度を3℃から8℃/秒とし、酸素濃度は1500±500ppmに設定した。

次に、−40℃(30分間)から125℃(30分間)の条件に設定した冷熱衝撃試験装置(製品名:ES−76LMS、日立アプライアンス(株)製)を用い、冷熱衝撃サイクルを1,000、1,500、2,000、2,500、3,000サイクル繰り返す環境下に前記各電子回路実装基板をそれぞれ曝した後これを取り出し、各試験基板を作製した。
次いで各試験基板の対象部分を切り出し、これをエポキシ樹脂(製品名:エポマウント(主剤及び硬化剤)、リファインテック(株)製)を用いて封止した。更に湿式研磨機(製品名:TegraPol−25、丸本ストルアス(株)、製)を用いて各試験基板に実装された前記チップ部品の中央断面が分かるような状態とし、形成されたはんだ接合部に発生した亀裂がはんだ接合部を完全に横断して破断に至っているか否かを走査電子顕微鏡(製品名:TM−1000、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて観察し、以下の基準にて評価した。その結果を表4及び表5に表す。なお、各冷熱衝撃サイクルにおける評価チップ数は10個とした。
◎:3,000サイクルまではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生しない
○:2,501から3,000サイクルの間ではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生
△:2,001から2,500サイクルの間ではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生
×:2,000サイクル以下ではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生
(2) Solder crack test (-40 to 125°C)
a) 3.2 mm x 1.6 mm chip component (chip A)
The following tools were prepared.
・Chip parts of 3.2 mm x 1.6 mm size (Ni/Sn plating)
-Printed wiring board provided with a solder resist having a pattern capable of mounting the chip component of the above size and an electrode (1.6 mm x 1.2 mm) for connecting the chip component-A metal mask having the pattern and having a thickness of 150 µm Each solder paste composition was printed on the printed wiring board using the metal mask, and the chip parts were mounted on each.
Then, each of the printed wiring boards was heated using a reflow furnace (product name: TNP-538EM, manufactured by Tamura Corporation) to produce each electronic circuit mounting board having a solder joint. The reflow conditions at this time were as follows: preheat from 170° C. to 190° C. for 110 seconds, peak temperature at 245° C., time at 200° C. or higher for 65 seconds, time at 220° C. or higher for 45 seconds, peak temperature to 200° C. The cooling rate was 3° C. to 8° C./sec, and the oxygen concentration was set to 1500±500 ppm.

Next, using a thermal shock tester (product name: ES-76LMS, manufactured by Hitachi Appliances, Ltd.) set to -40° C. (30 minutes) to 125° C. (30 minutes), the thermal shock cycle was 1, Each of the electronic circuit mounting boards was exposed to the environment where 000, 1,500, 2,000, 2,500, 3,000 cycles were repeated, and then taken out to prepare each test board.
Then, the target portion of each test board was cut out and this was sealed using an epoxy resin (product name: Epomount (main agent and curing agent), manufactured by Refinetech Co., Ltd.). Further, using a wet polishing machine (product name: TegraPol-25, manufactured by Marumoto Struers Co., Ltd.), a state in which the central cross section of the chip component mounted on each test board can be seen is formed, and the formed solder joint portion is formed. Whether or not the cracks that occurred in the wire completely crossed the solder joint and led to fracture was observed using a scanning electron microscope (product name: TM-1000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and the following criteria were used. Evaluated. The results are shown in Tables 4 and 5. The number of evaluation chips in each thermal shock cycle was 10.
⊚: No cracks completely crossing the solder joints up to 3,000 cycles ◯: Cracks completely crossing the solder joints between 2,501 and 3,000 cycles Δ: 2,001 to 2 , A crack completely crossing the solder joint was generated in 500 cycles. ×: A crack completely crossing the solder joint was generated in 2,000 cycles or less.

b)2.0×1.2mmチップ部品(チップB)
以下の用具を用いた以外は上記3.2mm×1.6mmチップ部品と同じ条件にて各試験基板を作成し、且つ同じ方法にて評価した。その結果を表4及び表5に表す。
・2.0×1.2mmのサイズのチップ部品(Ni/Snめっき)
・上記サイズのチップ部品を実装できるパターンを有するソルダレジスト及び前記チップ部品を接続する電極(1.25mm×1.0mm)とを備えたプリント配線板
・上記パターンを有する厚さ150μmのメタルマスク
b) 2.0 x 1.2 mm chip component (chip B)
Each test board was prepared under the same conditions as the above 3.2 mm×1.6 mm chip part except that the following tools were used, and evaluated by the same method. The results are shown in Tables 4 and 5.
・2.0×1.2mm size chip parts (Ni/Sn plating)
-Printed wiring board provided with a solder resist having a pattern capable of mounting a chip component of the above size and an electrode (1.25 mm x 1.0 mm) connecting the chip component-A metal mask having the above pattern and having a thickness of 150 µm

(3)SnめっきSONにおけるはんだ亀裂試験
以下の用具を用意した。
・6mm×5mm×0.8tmmサイズの1.3mmピッチSON(Small Outline Non−leaded package)部品(端子数8ピン、製品名:STL60N3LLH5、STMicroelectronics社製)
・上記SON部品を実装できるパターンを有するソルダレジスト及び前記SON部品を接続する電極(メーカー推奨設計に準拠)とを備えたプリント配線板
・上記パターンを有する厚さ150μmのメタルマスク
前記プリント配線板上に前記メタルマスクを用いて各ソルダペースト組成物を印刷し、それぞれに前記SON部品を搭載した。その後、冷熱衝撃サイクルを1,000、2,000、3,000サイクル繰り返す環境下に各電子回路実装基板を置く以外は上記はんだ亀裂試験(1)と同じ条件にて、作製した各電子回路実装基板に冷熱衝撃を与え、各試験基板を作製した。
次いで各試験基板の対象部分を切り出し、これをエポキシ樹脂(製品名:エポマウント(主剤及び硬化剤)、リファインテック(株)製)を用いて封止した。更に湿式研磨機(製品名:TegraPol−25、丸本ストルアス(株)製)を用いて各試験基板に実装された前記SON部品の中央断面が分かるような状態とし、はんだ接合部に発生した亀裂がはんだ接合部を完全に横断して破断に至っているか否かについて走査電子顕微鏡(製品名:TM−1000、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて観察した。
この観察に基づき、はんだ接合部について、はんだ母材(本明細書においてはんだ母材とは、はんだ接合部のうちSON部品の電極の界面及びその付近以外の部分を指す。以下同じ。なお表4及び表5においては単に「母材」と表記する。)に発生した亀裂と、はんだ接合部とSON部品の電極の界面(の金属間化合物)に発生した亀裂に分けて以下のように評価した。その結果を表4及び表5に表す。なお、各冷熱衝撃サイクルにおける評価SON数は20個とし、SON1個あたりゲート電極の1端子を観察し、合計20端子の断面を確認した。
(3) Solder crack test in Sn plating SON The following tools were prepared.
・6 mm x 5 mm x 0.8 tmm size 1.3 mm pitch SON (Small Outline Non-leaded package) parts (8 terminals, product name: STL60N3LLH5, manufactured by STMicroelectronics)
A printed wiring board provided with a solder resist having a pattern capable of mounting the SON component and an electrode (according to the manufacturer's recommended design) for connecting the SON component. A metal mask having a thickness of 150 μm and having the above pattern. Each of the solder paste compositions was printed using the above metal mask, and the SON component was mounted on each of them. After that, each electronic circuit mounting was prepared under the same conditions as the solder crack test (1) except that each electronic circuit mounting board was placed in an environment in which the thermal shock cycle was repeated 1,000, 2,000, 3,000 cycles. Each test board was produced by applying a thermal shock to the board.
Then, the target portion of each test board was cut out and this was sealed using an epoxy resin (product name: Epomount (main agent and curing agent), manufactured by Refinetech Co., Ltd.). Further, a wet polishing machine (product name: TegraPol-25, manufactured by Marumoto Struers Co., Ltd.) was used to make the central cross section of the SON component mounted on each test board visible, and cracks generated at the solder joints It was observed using a scanning electron microscope (product name: TM-1000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corp.) whether or not the solder completely crossed the solder joint and led to breakage.
Based on this observation, regarding the solder joint portion, the solder base material (in this specification, the solder base material refers to a portion of the solder joint portion other than the interface of the electrode of the SON component and its vicinity. The same applies to the following. Table 4 Also, in Table 5, simply referred to as "base material") and cracks generated at the interface (intermetallic compound) of the solder joint and the electrode of the SON component were evaluated as follows. .. The results are shown in Tables 4 and 5. The number of evaluated SONs in each thermal shock cycle was 20, and one terminal of the gate electrode was observed for each SON, and the cross section of 20 terminals in total was confirmed.

・はんだ母材に発生した亀裂
◎:3,000サイクルまではんだ母材を完全に横断する亀裂が発生しない
○:2,001から3,000サイクルの間ではんだ母材を完全に横断する亀裂が発生
△:1,001から2,000サイクルの間ではんだ母材を完全に横断する亀裂が発生
×:1,000サイクル以下ではんだ母材を完全に横断する亀裂が発生
・Cracks generated in the solder base metal ◎: No cracks completely traversing the solder base metal up to 3,000 cycles ○: Cracks completely crossing the solder base metal between 2,001 and 3,000 cycles Occurrence Δ: A crack completely traversing the solder base metal occurred between 1,001 and 2,000 cycles ×: A crack completely traversing the solder base metal occurred at 1,000 cycles or less

・はんだ接合部とSON部品の電極の界面に発生した亀裂
◎:3,000サイクルまで前記界面を完全に横断する亀裂が発生しない
○:2,001から3,000サイクルの間で前記界面を完全に横断する亀裂が発生
△:1,001から2,000サイクルの間で前記界面を完全に横断する亀裂が発生
×:1,000サイクル以下で前記界面を完全に横断する亀裂が発生
-Cracks that occurred at the interface between the solder joint and the electrode of the SON component ◎: No crack that completely crosses the interface up to 3,000 cycles is generated ◯: The interface is completely completed between 2,001 and 3,000 cycles A crack that completely crosses the interface occurs between 1,001 and 2,000 cycles. A crack that completely crosses the interface occurs at 1,000 cycles or less.

(4)はんだ亀裂試験(−40℃から150℃)
車載用電子回路実装基板等は寒暖差の非常に激しい過酷な環境下に置かれるため、これに用いられるはんだ合金は、このような環境下においても良好な亀裂進展抑制効果を発揮することが求められる。そのため、本実施例に係るはんだ合金がこのようなより過酷な条件下においても当該効果を発揮し得るかどうかを明確にすべく、液槽式冷熱衝撃試験装置を用いて−40℃から150℃の寒暖差におけるはんだ亀裂試験を行った。その条件は以下のとおりである。
はんだ接合部形成後の各電子回路実装基板を−40℃(5分間)から150℃(5分間)の条件に設定した液槽式冷熱衝撃試験装置(製品名:ETAC WINTECH LT80、楠本(株)製)を用いて冷熱衝撃サイクルを1,000、2,000、3,000サイクル繰り返す環境下に曝す以外は上記はんだ亀裂試験(1)と同じ条件にて、3.2×1.6mmチップ部品搭載及び2.0×1.2mmチップ部品搭載の各試験基板を作製した。
次いで各試験基板の対象部分を切り出し、これをエポキシ樹脂(製品名:エポマウント(主剤及び硬化剤)、リファインテック(株)製)を用いて封止した。更に湿式研磨機(製品名:TegraPol−25、丸本ストルアス(株)、
製)を用いて各試験基板に実装された前記チップ部品の中央断面が分かるような状態とし、形成されたはんだ接合部に発生した亀裂がはんだ接合部を完全に横断して破断に至っているか否かを走査電子顕微鏡(製品名:TM−1000、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて観察し、以下の基準にて評価した。その結果を表4及び表5に表す。なお、各冷熱衝撃サイクルにおける評価チップ数は10個とした。
◎:3,000サイクルまではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生しない
○:2,001から3,000サイクルの間ではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生
△:1,001から2,000サイクルの間ではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生
×:1,000サイクル以下ではんだ接合部を完全に横断する亀裂が発生
(4) Solder crack test (-40 to 150°C)
Automotive electronic circuit boards are placed in harsh environments where the temperature difference is extremely severe, so the solder alloy used for them is required to exhibit a good crack growth suppression effect even in such an environment. To be Therefore, in order to clarify whether or not the solder alloy according to the present example can exert the effect even under such a more severe condition, a liquid tank type thermal shock tester is used to measure from -40°C to 150°C. A solder crack test was conducted in the temperature difference. The conditions are as follows.
Liquid bath type thermal shock test equipment (product name: ETAC WINTECH LT80, Kusumoto Co., Ltd.) in which each electronic circuit mounting board after solder joint formation is set to a condition of -40°C (5 minutes) to 150°C (5 minutes) 3.2×1.6 mm chip part under the same conditions as in the solder crack test (1) except that the thermal shock cycle is repeated 1,000, 2,000, 3,000 cycles. Each test board was mounted and mounted with a 2.0×1.2 mm chip component.
Then, the target portion of each test board was cut out and this was sealed using an epoxy resin (product name: Epomount (main agent and curing agent), manufactured by Refinetech Co., Ltd.). Furthermore, a wet polishing machine (product name: TegraPol-25, Marumoto Struers Co., Ltd.,
Whether the cracks generated in the formed solder joints completely cross the solder joints and lead to fracture. It was observed using a scanning electron microscope (product name: TM-1000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation), and evaluated according to the following criteria. The results are shown in Tables 4 and 5. The number of evaluation chips in each thermal shock cycle was 10.
⊚: No crack completely traversing the solder joints up to 3,000 cycles ◯: Cracks completely traversing the solder joints between 2,001 and 3,000 cycles Δ: 1,001 to 2 Cracks that completely cross the solder joints occur in 1,000 cycles. ×: Cracks that completely cross the solder joints occur in 1,000 cycles or less.

(5)ボイド試験
以下の用具を用意した。
・2.0×1.2mmのサイズのチップ部品(Ni/Snめっき)
・上記サイズのチップ部品を実装できるパターンを有するソルダレジスト及び前記チップ部品を接続する電極(1.25mm×1.0mm)とを備えたプリント配線板
・上記パターンを有する厚さ150μmのメタルマスク
前記プリント配線板上に前記メタルマスクを用いて各ソルダペースト組成物を印刷し、それぞれ前記チップ部品を搭載し、リフロー炉(製品名:TNP−538EM、(株)タムラ製作所製)を用いて前記各プリント配線板を加熱して、はんだ接合部を有する各試験基板(電子回路実装基板)を作製した。なおリフロー条件は上記はんだ亀裂試験(1)と同じ条件にて行った。
次いで各試験基板の表面状態をX線透過装置(製品名:SMX−160E、(株)島津製作所製)で観察し、各試験基板中40箇所のランドにおいて、チップ部品の電極下の領域(図7の破線で囲った領域(a))に占めるボイドの面積率(ボイドの総面積の割合。以下同じ。)とフィレットが形成されている領域(図7の破線で囲った領域(b))に占めるボイドの面積率の平均値を求め、それぞれについて以下のように評価した。その結果を表4及び表5に表す。
◎:ボイドの面積率の平均値が3%以下であって、ボイド発生の抑制効果が極めて良好
○:ボイドの面積率の平均値が3%超5%以下であって、ボイド発生の抑制効果が良好
△:ボイドの面積率の平均値が5%超8%以下であって、ボイド発生の抑制効果が十分
×:ボイドの面積率の平均値が8%を超え、ボイド発生の抑制効果が不十分
(5) Void test The following tools were prepared.
・2.0×1.2mm size chip parts (Ni/Sn plating)
A printed wiring board provided with a solder resist having a pattern capable of mounting a chip component of the above size and an electrode (1.25 mm x 1.0 mm) for connecting the chip component a metal mask having a thickness of 150 µm having the above pattern Each solder paste composition is printed on the printed wiring board using the metal mask, the chip parts are mounted on each, and a reflow furnace (product name: TNP-538EM, manufactured by Tamura Corporation) is used. The printed wiring board was heated to produce each test board (electronic circuit mounting board) having solder joints. The reflow conditions were the same as in the solder crack test (1).
Next, the surface condition of each test board was observed with an X-ray transmission device (product name: SMX-160E, manufactured by Shimadzu Corporation), and in 40 lands of each test board, the area under the electrode of the chip component (Fig. The area ratio of voids (the ratio of the total area of voids; the same applies hereinafter) to the area (a) surrounded by the broken line in FIG. 7 and the area where fillets are formed (area (b) surrounded by the broken line in FIG. 7). The average value of the area ratio of voids occupying was calculated, and each was evaluated as follows. The results are shown in Tables 4 and 5.
⊚: The average area ratio of voids is 3% or less, and the effect of suppressing void generation is extremely good. ◯: The average value of void area ratio is more than 3% and 5% or less, and the effect of suppressing void generation. Is good Δ: The average value of the void area ratio is more than 5% and 8% or less, and the effect of suppressing void generation is sufficient. ×: The average value of the void area ratio exceeds 8%, and the effect of suppressing void generation is large. insufficient

(6)リフトオフ試験
以下の用具を用意した。
・直径1.6mmの銅ランド径及び直径1.0mmのスルーホール径のスルーホールが2.5mmピッチ間隔で直線上に15個並んだ構造を有するプリント配線板
・5mmピッチ間隔で、直径2.5mmの開口パターンを有する厚さ200μmのメタルマスク
前記プリント配線板上に前記メタルマスクを用いて各ソルダペースト組成物を印刷し、前記各スルーホールにコネクタ部品(製品名:S15B−EH(LF)(SN)、日本圧着端子製造(株)製)の端子を挿入した。次いで、リフロー炉(製品名:TNP−538EM、(株)タムラ製作所製)を用いて前記各プリント配線板を加熱して、はんだ接合部(フィレット)を有する各試験基板(電子回路実装基板)を作製した。なおリフロー条件は上記はんだ亀裂試験(1)と同じ条件にて行った。
次いで各試験基板の対象部分を切り出し、これをエポキシ樹脂(製品名:エポマウント(主剤及び硬化剤)、リファインテック(株)製)を用いて封止した。更に湿式研磨機(製品名:TegraPol−25、丸本ストルアス(株)、
製)を用いて各試験基板に実装された前記コネクタ部品の端子の中央断面が分かるような状態とし、走査電子顕微鏡(製品名:TM−1000、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて観察し、以下の基準にて評価した。その結果を表4及び表5に表す。なお、評価端子数は8個とした。
○:リフトオフ現象発生なし
×:リフトオフ現象発生
(6) Lift-off test The following tools were prepared.
A printed wiring board having a structure in which 15 copper holes with a diameter of 1.6 mm and through holes with a diameter of 1.0 mm are arranged on a straight line at 2.5 mm pitch intervals. 200 μm thick metal mask having an opening pattern of 5 mm Each solder paste composition is printed on the printed wiring board using the metal mask, and a connector part (product name: S15B-EH(LF)) is provided in each through hole. (SN), manufactured by Nippon Crimp Terminal Manufacturing Co., Ltd. were inserted. Then, each of the printed wiring boards is heated by using a reflow furnace (product name: TNP-538EM, manufactured by Tamura Corporation), and each test board (electronic circuit mounting board) having a solder joint (fillet) is heated. It was made. The reflow conditions were the same as in the solder crack test (1).
Then, the target portion of each test board was cut out and this was sealed using an epoxy resin (product name: Epomount (main agent and curing agent), manufactured by Refinetech Co., Ltd.). Furthermore, a wet polishing machine (product name: TegraPol-25, Marumoto Struers Co., Ltd.,
(Made by Hitachi High-Technologies Corp.) and observed by using a scanning electron microscope (product name: TM-1000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). The evaluation was made according to the following criteria. The results are shown in Tables 4 and 5. The number of evaluation terminals was eight.
○: Lift-off phenomenon did not occur ×: Lift-off phenomenon occurred


以上に示す通り、実施例に係る鉛フリーはんだ合金を用いて形成したはんだ接合部は、寒暖の差が激しく振動が負荷されるような過酷な環境下にあっても、そのチップのサイズを問わず、また電極にNi/Pd/AuめっきやNi/Auめっきがされているといないとを問わず、はんだ接合部及び前記界面領域における亀裂進展抑制効果を発揮し得る。特に液槽式冷熱衝撃試験装置を用いて寒暖の差を−40℃から150℃とした非常に過酷な環境下においても、実施例のはんだ接合部は良好な亀裂抑制効果を奏することが分かる。
また実施例に係る鉛フリーはんだ合金は、スルーホール実装法によるはんだ接合においても亀裂進展抑制効果及びリフトオフ現象発生抑制効果の両方を奏し得ることが分かる。このような鉛フリーはんだ合金は、表面実装法により実装される電子部品と、スルーホール実装法により実装される電子部品とが混載される電子回路実装基板にも好適に用いることができる。
そしてこのようなはんだ接合部を有する電子回路実装基板は、車載用電子回路実装基板といった高い信頼性の求められる電子回路実装基板にも好適に用いることができる。更にこのような電子回路実装基板は、より一層高い信頼性が要求される電子制御装置に好適に使用することができる。
As shown above, the solder joint formed by using the lead-free solder alloy according to the embodiment does not depend on the size of the chip even in a harsh environment in which the temperature difference is severe and vibration is applied. In addition, regardless of whether the electrode is Ni/Pd/Au plated or Ni/Au plated, the effect of suppressing crack propagation in the solder joint and the interface region can be exhibited. In particular, it can be seen that the solder joints of the examples have a good crack suppressing effect even in a very harsh environment in which the temperature difference between -40°C and 150°C is used by using the liquid tank type thermal shock test device.
Further, it is understood that the lead-free solder alloys according to the examples can exhibit both the crack growth suppressing effect and the lift-off phenomenon occurrence suppressing effect even in the solder joining by the through-hole mounting method. Such a lead-free solder alloy can be suitably used for an electronic circuit mounting board on which electronic components mounted by the surface mounting method and electronic components mounted by the through hole mounting method are mixedly mounted.
The electronic circuit mounting board having such a solder joint can be suitably used for an electronic circuit mounting board which is required to have high reliability such as an on-vehicle electronic circuit mounting board. Further, such an electronic circuit mounting board can be suitably used for an electronic control device that requires higher reliability.

Claims (8)

Agを質量%以上4質量%以下と、Cuを0.1質量%以上1質量%以下と、Sbを3質量%以上5質量%以下と、Biを0.1質量%以上0.7質量%以下と、Niを0.01質量%以上0.03質量%以下含み、残部がSnからなることを特徴とする鉛フリーはんだ合金。 Ag 2 mass% or more and 4 mass% or less, Cu 0.1 mass% or more and 1 mass% or less, Sb 3 mass% or more and 5 mass% or less, and Bi 0.1 mass% or more and 0.7 mass% or less. % or less and, Ni hints 0.03 mass% 0.01 mass%, lead-free solder alloy balance being made of Sn. 更にCoを0.001質量%以上0.25質量%以下含むことを特徴とする請求項1に記載の鉛フリーはんだ合金。 The lead-free solder alloy according to claim 1, further comprising 0.001% by mass or more and 0.25% by mass or less of Co. Sbの含有量は3.5質量%以上5質量%以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の鉛フリーはんだ合金。 The lead-free solder alloy according to claim 1 or 2, wherein the content of Sb is 3.5% by mass or more and 5% by mass or less. DSC測定結果に基づき縦軸をヒートフロー(mW)、横軸を温度(℃)としたDSC曲線において、
ヒートフローが−0.5未満となる温度(T1)と当該温度(T1)におけるヒートフロー(H1)と、
ヒートフローがピークを示す温度(T2)と当該温度(T2)におけるヒートフロー(H2)とが下記式(A)を満たすことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の鉛フリーはんだ合金。
|T1−T2|/|H1−H2| ≦ 1.05 …(A)
(上記式(A)において、|T1−T2|及び|H1−H2|の値はいずれも絶対値である。)
Based on the DSC measurement result, in the DSC curve in which the vertical axis represents heat flow (mW) and the horizontal axis represents temperature (°C),
A temperature (T1) at which the heat flow becomes less than -0.5, and a heat flow (H1) at the temperature (T1),
The temperature (T2) at which the heat flow shows a peak and the heat flow (H2) at the temperature (T2) satisfy the following formula (A): 4. Lead-free solder alloy.
|T1-T2|/|H1-H2| ≤ 1.05 (A)
(In the above formula (A), the values of |T1-T2| and |H1-H2| are absolute values.)
更にP、Ga及びGeの少なくとも1種を合計で0.001質量%以上0.05質量%以下含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の鉛フリーはんだ合金。 The lead-free solder alloy according to any one of claims 1 to 4, further containing at least one of P, Ga, and Ge in a total amount of 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less. .. 更にFe、Mn、Cr及びMoの少なくとも1種を合計で0.001質量%以上0.05質量%以下含むことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の鉛フリーはんだ合金。 Further, at least one kind of Fe, Mn, Cr, and Mo is contained in a total amount of 0.001% by mass or more and 0.05% by mass or less, and the lead-free according to any one of claims 1 to 5. Solder alloy. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有することを特徴とする電子回路実装基板。 An electronic circuit mounting board having a solder joint portion formed by using the lead-free solder alloy according to any one of claims 1 to 6. 請求項7に記載の電子回路実装基板を有することを特徴とする電子制御装置。 An electronic control device comprising the electronic circuit mounting board according to claim 7.
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