JPH03248796A - ロウ付け用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はロウ付け用材料に関し、より詳細には電子部品
における外部リード端子のロウ付げに使用されるロウ材
の改良に関するものである。

（従来の技術） 従来、銀（Ａｇ）７０〜９０重量％、銅（Ｃｕ）１０〜
３０重量％の合金より成る銀ロウはロウ付け強度が大き
く、且つ接合母材にあまり制約を受けないことから電子
部品における外部リード端子のロウ付け用材料として多
用されている。

しかし乍ら、この従来の銀ロウはロウ付け後、大気中に
含まれる水分が付着すると銀ロウ中の銅（Ｃｕ）が酸化
され、銅（Ｃｕ）の酸化物（錆）を形成して変色するこ
とがある。

またこの銅の酸化物（錆）は導電性で、かつ拡散し易い
という性質を有しているため多数の外部リード端子が近
接してロウ付けされている電子部品においては前記錆の
拡散により隣接する外部リード端子が短絡し、その結果
、電子部品としての機能に支障をきたすという重大な欠
点を誘発していた。

更に銀ロウは主成分が銀（Ａｇ）であり、該銀（Ａｇ）
はエレクトロマイグレーション（金属原子の移行）を起
こし易い金属であることから多数の外部リード端子が近
接してロウ付けされている電子部品において、作動時、
ロウ材に電圧が印加されるとロウ材を構成する銀（Ａｇ
）に移行が起こって隣接する外部リード端子間に短絡を
招来してしまい、その結果、電子部品としての機能が喪
失してしまうという欠点も有していた。

（発明の目的） 本発明者等は上記欠点に鑑み種々の実験を行った結果、
金（Ａｕ）にインジウム（Ｉｎ）とパラジウム（Ｐｄ）
、ロジウム（Ｒｈ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ
）の少なくとも１種とを所定量含有させ合金となしたも
のをロウ材は用材料として使用すると接合母材にあまり
大きな制約を受けることなく接合母材に強固に接合し、
且つロウ材は後に導電性の錆やエレクトロマイグレーシ
ョンの発生が皆無であることを知見した。

本発明は上記知見に基づき、ロウ材は強度が大きく、且
つ接合母材にあまり制約を受けないという従来の銀ロウ
の利点に加えて、ロウ材は後に変色や電子部品としての
機能に支障をきたすような導電性の錆及びエレクトロマ
イグレーションの発生を皆無となした新規なロウ材は用
材料を提供することをその目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明のロウ材は用材料は金（Ａｕ）にインジウム（Ｉ
ｎ　）を０．１乃至１５．０重量％、パラジウム（Ｐｄ
）、ロジウム（Ｒｈ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃ
ｒ）の少なくとも１種を０．１乃至５．０重量％含有さ
せたことを特徴とするものである。

本発明のロウ材は用材料において金（Ａｕ）に含有され
るインジウム（Ｉｎ）はロウ材の使用温度範囲を低下さ
せるための成分であり、その含有量が０．１重量％未満
であると前記性質は付与されず、また１５．０重量％を
越えるとロウ材が固くなって加工性が悪くなり、ロウ材
を所定形状に加工できなくなる。そのため金（Ａｕ）に
含有させるインジウム（Ｉｎ）はその含有量が０．１乃
至１５．０重量％の範囲に特定される。

またパラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、コバルト
（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）の少なくとも１種はロウ材と
メタライズ金属層及び外部リード端子との濡れ性（反応
性）を改善するだめの成分であり、その含有量が０．１
重量％未満であると前記性質は付与されず、また５、０
重量％を越えるとロウ材が固くなって加工性が悪くなる
とともに外部リート端子及びメタライズ金属層とのロウ
（＝Ｊけ強度が低下する。

従って、含有されるパラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒ
ｈ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）の少なくとも
１種はその含有量が０．１乃至５．０重量％の範囲に特
定される。

更に前記金（Ａｕ）、インジウム（Ｉｎ）、パラジウム
（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、コバルト（Ｃｏ）、クロ
ム（Ｃｒ）の各々は化学的に安定で耐蝕性に優れ、且つ
エレクトロマイグレーションを起こし難い金属であるこ
とがらロウ材に大気中に含まれる水分等が付着したとし
ても導電性の錆を発生することはなく、またロウ材に電
圧が印加されたとしてもエレクトロマイグレーションを
おこすことも一切ない。

本発明は外部リード端子を有する電子部品、具体的には
ハイブリッドＩＣ用配線基板、半導体素子収納用パッケ
ージ、コンデンサ、抵抗、マイクロスインチ等種々の外
部リード端子のロウ材は用材料として好適に使用される
。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づき詳細に説明する。

（１）評価試料 まず出発原料として金（Ａｕ）にインジウム（Ｉｎ）、
パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（１？ｈ）、コバルト（
Ｃｏ）及びクロム（Ｃｒ）を第１表に示す組成となるよ
うに秤量するとともにこれを加熱溶融し、合金化させて
コラ材試料を得る。

尚、試料番号５３は本発明品と比較するための比較試料
であり、従来一般に使用されている銀ロウ材（銀ニア２
．Ｏ重量％、銅：２８．０重量％）である。

そしてこれらの評価試料を使用して下記の評価テストを
行った。その結果を第１表に示す。

（ＩＩ）評価テスト （ａ）外部リード端子ロウ材は強度テストアルミナ質セ
ラミックスから成るセラミック生シート上面にタングス
テン（ｈ）　ＦＡ末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得
たメタライズペーストを長さ０．５　ｍｍ、幅０．２闘
、厚さ２０μｍのハターンに印刷（２０個のハターンを
印刷）するとともにこれを還元雰囲気中（窒素−水素雰
囲気）中、約１５００”Ｃの温度で焼成し、表面にタン
グステンメタライズ金属層を被着させたセラミック基板
を準備する。

次に前記メタライズ金属層上に幅０．５　ｍｍ、長さ３
０、０ｍｍ、厚さ０．２闘のコバール（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金）から成る外部リード端子の一端を第１表に示す
ロウ材試料を使用して約９００℃の温度でロウ付けし、
そのロウ付け状態を顕微鏡により観察するとともに外部
リード端子のロウ付け部と反対の一端をロウ付け面に対
し垂直方向に毎秒０．２ｍｍで張力を増加させながら引
っ張り、外部リード端子がメタライズ金属層より剥がれ
た際の全荷重を測定し、その平均値をロウ付け強度とし
た。

なお、前記外部リード端子のロウ付け面積は幅０．５　
ｎ＋ｎ＋、長さ１．０　ｍｍの０．５　ｍｍ”　となし
、セラミック基板に設けたタングステンメタライズ金属
層及び外部リード端子の外表面にはそれぞれニッケル（
Ｎ１）及び金（Ａｕ）がメツキにより被着さセである。

（ｂ）耐腐蝕性テスト アルミナ質焼結体から成るセラミック基板上に幅１．０
　ｍｍ、長さ１０．０ｍｍの矩形状のメタライズ金属層
一対をその先端が０　、２ｍｍの狭い間隔をもって対向
するよう被着形成（１０００対のメタライズ金属層を被
着形成）するとともに該メタライズ金属層の外表面全面
に第１表に示すロウ材試料を約９００　”Ｃの温度で加
熱溶融させて被着する。

次に前記セラミック基板を表面温度が４５０　”Ｃに制
御された熱板上に１分間載置した後、温度６５℃、湿度
９５χの恒温恒湿槽中にて各メタライズ金属層に交互に
＋、−の極性にて５νの直流電圧を所定時間印加してロ
ウ材試料の腐食を加速度的に行わせ、しかる後、各ロウ
材試料の表面を顕微鏡で観察し、コラ材試料が腐食、変
色しているものの数を数えるとともに総数に対する腐食
発生率を求めた。

尚、前記メタライズ金属層はタングステン（Ｗ）により
形成し、且つメタライズ金属層の表面にはニッケル（Ｎ
ｉ）をメツキにより被着させておいた。

（Ｃ）耐エレクトロマイグレションテストアルミナ質焼
結体から成るセラミック基板上に幅１．０　ｍｍ、長さ
１０．Ｏｎ＋ｍの矩形状のメタライズ金属層一対をその
先端が０．１１の間隔をもって対向するよう被着形成（
２０対のメタライズ金属層を被着形成）するとともに該
メタライズ金属層の外表面全面に第１表に示すロウ材試
料を約９００　’Ｃの温度で加熱溶融させて被着する。

次に前記各コラ材試料が被着された一対のメタライズ金
属層間に５０μｌの純水を滴下させるとともに直’ｌ＊
　１０νの電圧を印加し、各ロウ材試料にエレクトロマ
イグレションを加速度的に行わせ、該エレクトロマイグ
レションにより両メタライズ金属層が短絡状態となるま
での時間を求めるとともにその時間の長さを各コラ材試
料の耐エレクトロマイグレションの評価とした。

尚、前記メタライズ金属層はタングステン（−）により
形成し、且つメタライズ金属層の表面にはニッケル（Ｎ
ｉ）をメツキにより被着させておいた。

（以下、余白） （発明の効果） 第１表から明らかなようにメタライズ金属層に外部リー
ド端子を従来の銀ロウを使用してロウ材は取着したもの
は外部リード端子のロウ材は強度が１０．２Ｋｇと強い
ものの耐腐蝕性テストにおける腐蝕発生率が１０００Ｈ
ｒのテストで４６．７Ｘと高く、また耐エレクトロマイ
グレーションテストでも一対のメタライズ金属層間が短
絡する時間は５５秒と極めて短い。従って、従来の銀ロ
ウを使用したリード付き電子部品は外部リード端子のロ
ウ材は強度は強いもののロウ材の耐腐蝕性が劣り、且つ
ロウ材にエレクトロマイグレーションが極めて発生し易
いものであることが判る。

これに対し、本発明品は外部リード端子のロウ材は強度
が１４．０Ｋｇ以上であり、外部リード端子がメタライ
ス金属層に極めて強固にロウ材は取着されていることか
判る。

また本発明品は耐腐蝕性テストにおける腐蝕発生率も１
０００Ｈｒのテストで０．９％以下と低く、また耐エレ
クトロマイグレーションテストでも一対のメタライズ金
属層間が短絡する時間は１２００秒以上と極めて長い。

従って、本発明のリード付き電子部品は外部リード端子
のロウ材は強度が強いものであると同時にロウ材の耐腐
蝕性が優れ、且つロウ材にエレクトロマイグレーション
が発生しないものであることが判る。

また特に、ロウ材として金（Ａｕ）にインジウム（Ｉｎ
）を０．５乃至５．０重量％、パラジウム（Ｐｄ）、ロ
ジウム（Ｒｈ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）の
少なくとも１種を０．２乃至３．０重量％含有させたも
のは外部リード端子のロウ材は強度が１６．０ｈ以上と
なり、外部リード端子のロウ材は取着強度が極めて高い
ものとなることが判る。

更にロウ材として金（Ａｕ）にインジウム（Ｉｎ）を０
．５乃至１．０重量％、パラジウム（Ｐｄ）を０．１乃
至１．０重量％含有させたものは腐蝕及びエレクトロマ
イグレーションの発生を皆無として、且つ外部リード端
子のロウ材は強度が１８．０Ｋｇ以上となり、外部リー
ド端子のロウ材は取着強度がより高いものとなることも
判る。

尚、本発明においてはロウ材のビ・ノカース硬度を６０
　（Ｈｖ）以下としておくと絶縁基体に設けたメタライ
ズ金属層に外部リード端子をロウ材は取着する際、ロウ
材が絶縁基体と外部リード端子の熱膨張係数の相違に起
因して発生ずる応力を良好に吸収し、外部リード端子を
メタライズ金属層により強固にロウ材は取着することが
可能となることがらロウ材はそのビッカース硬度を６０
（Ｈｖ）以下としておくことが好ましい。

従って、本発明のロウ材は用材料は電子部品の外部リー
ド端子のロウ材は用材料として極めて有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金（Ａｕ）にインジウム（Ｉｎ）を０．１乃至１５．０
   重量％、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、コバ
   ルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）の少なくとも１種を０．
   １乃至５．０重量％含有させたことを特徴とするロウ付
   け用材料。