JPH0788680A - 高温無鉛すずベースはんだの組成 - Google Patents
高温無鉛すずベースはんだの組成Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、無鉛で固相線温度が高く強
度の高い多成分はんだ合金を提供することである。 【構成】 本発明のはんだ合金は、少なくとも90重量
%のSnと、有効量のAgとBiとを含み、また任意選
択としてSb、またはSbとCuを含む。さらに他の実
施例では、少なくとも90重量%のSnと、有効量のA
gとSbを含み、また少量のビスマスが追加されること
もある。 【効果】 本発明により、無鉛で固相線温度が高く強度
の高い多成分はんだ合金が得られる。
度の高い多成分はんだ合金を提供することである。 【構成】 本発明のはんだ合金は、少なくとも90重量
%のSnと、有効量のAgとBiとを含み、また任意選
択としてSb、またはSbとCuを含む。さらに他の実
施例では、少なくとも90重量%のSnと、有効量のA
gとSbを含み、また少量のビスマスが追加されること
もある。 【効果】 本発明により、無鉛で固相線温度が高く強度
の高い多成分はんだ合金が得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロエレクトロニ
クスに適用して特に有用な無鉛低毒性のはんだ合金に関
する。本発明のはんだ合金は、90重量パーセント以上
のすずと、有効な量の(2)AgとBiを含み、任意選
択でSbまたはSbとCuを加え、または(1)Agと
Sbを含み、任意選択でBiを加える。これらの合金
は、集積回路チップをプリント回路板としてのチップ・
キャリヤと基板に接合したり、またチップ・キャリヤを
基板に接合したり、多層プリント回路板において回路化
のランドやパッドの接合したりする際に有用である。
クスに適用して特に有用な無鉛低毒性のはんだ合金に関
する。本発明のはんだ合金は、90重量パーセント以上
のすずと、有効な量の(2)AgとBiを含み、任意選
択でSbまたはSbとCuを加え、または(1)Agと
Sbを含み、任意選択でBiを加える。これらの合金
は、集積回路チップをプリント回路板としてのチップ・
キャリヤと基板に接合したり、またチップ・キャリヤを
基板に接合したり、多層プリント回路板において回路化
のランドやパッドの接合したりする際に有用である。
【0002】
【従来の技術】はんだ付けは低温で、一般に可逆性の冶
金的接合法である。低温と可逆性は、関与する材料およ
び再加工や技術的変更の必要性から、マイクロエレクト
ロニクスの適用では特に重要である。
金的接合法である。低温と可逆性は、関与する材料およ
び再加工や技術的変更の必要性から、マイクロエレクト
ロニクスの適用では特に重要である。
【0003】はんだ接合は後で化学反応が行われる湿潤
プロセスである。溶融はんだは選択的に湿潤する。はん
だの選択的な湿潤性によって、溶融はんだを所望の箇所
に閉じ込めることができる。これは、フリップ・チップ
接着やはんだマスクによる加工において特に重要であ
る。
プロセスである。溶融はんだは選択的に湿潤する。はん
だの選択的な湿潤性によって、溶融はんだを所望の箇所
に閉じ込めることができる。これは、フリップ・チップ
接着やはんだマスクによる加工において特に重要であ
る。
【0004】はんだ付け工程は、湿潤化が起こるとすぐ
に、たとえば数秒台で実施することができ、これははん
だ付けを自動化された高速の大量処理工程に特に好まし
いものとする。
に、たとえば数秒台で実施することができ、これははん
だ付けを自動化された高速の大量処理工程に特に好まし
いものとする。
【0005】湿潤性は接合すべき材料の関数でもあり、
Cu、Ni、Au、及びPd、ならびにこれらの金属の
1つまたは複数を多く含有している合金ははんだ付けに
特に敏感に反応する。
Cu、Ni、Au、及びPd、ならびにこれらの金属の
1つまたは複数を多く含有している合金ははんだ付けに
特に敏感に反応する。
【0006】湿潤後に行われる化学反応は、溶融はんだ
と接合金属材料との間のものであって、その界面に金属
間相領域を形成する。電子パッケージにおいてはんだに
よって形成される金属間層は、一般的には二元化合物で
ある化学量論的化合物であり、はんだ合金の中にSnが
含有される場合には一般にSnを含む。ベース、パッ
ド、またはランドがCuで、はんだ合金がSnを多く含
有するときは、はんだ付け中に形成される金属間相はC
u−Snである。典型的なCu−Sn二元化合物はCu
3SnとCu6Sn5を含む。
と接合金属材料との間のものであって、その界面に金属
間相領域を形成する。電子パッケージにおいてはんだに
よって形成される金属間層は、一般的には二元化合物で
ある化学量論的化合物であり、はんだ合金の中にSnが
含有される場合には一般にSnを含む。ベース、パッ
ド、またはランドがCuで、はんだ合金がSnを多く含
有するときは、はんだ付け中に形成される金属間相はC
u−Snである。典型的なCu−Sn二元化合物はCu
3SnとCu6Sn5を含む。
【0007】はんだ合金は組成に応じた強い関数である
溶融温度を特徴とする。純粋な金属は単一で不変の溶融
温度を特徴とするが、合金の凝固点と溶融点は複雑であ
る。合金の凝固点は液相線によって決定される。液相線
より上では、1つまたは複数の液相のみが存在する。合
金の溶融点は固相線によって決定される。固相線よりも
下では、1つまたは複数の固相のみが存在する。これら
の2線すなわち液相線と固相線との間の領域には、液相
と固相とが共存する。
溶融温度を特徴とする。純粋な金属は単一で不変の溶融
温度を特徴とするが、合金の凝固点と溶融点は複雑であ
る。合金の凝固点は液相線によって決定される。液相線
より上では、1つまたは複数の液相のみが存在する。合
金の溶融点は固相線によって決定される。固相線よりも
下では、1つまたは複数の固相のみが存在する。これら
の2線すなわち液相線と固相線との間の領域には、液相
と固相とが共存する。
【0008】好ましいはんだ合金は共晶であり、すなわ
ち共晶点を特徴とする。共晶点は液相線と固相線とが一
致する点である。共晶からいづれかの方向への濃度の変
化は、液相温度の上昇をもたらす。
ち共晶点を特徴とする。共晶点は液相線と固相線とが一
致する点である。共晶からいづれかの方向への濃度の変
化は、液相温度の上昇をもたらす。
【0009】組成と急冷速度も、はんだ付けされた接合
部の顕微鏡構造と、結果として得られる機械的性質を決
定する。したがって、はんだの組成を慎重に選定するこ
とと、はんだ付けされた接合部の露熱を慎重に制御する
ことの両方が必要となる。
部の顕微鏡構造と、結果として得られる機械的性質を決
定する。したがって、はんだの組成を慎重に選定するこ
とと、はんだ付けされた接合部の露熱を慎重に制御する
ことの両方が必要となる。
【0010】電子部品の製造で使用されるはんだ組成
は、はんだ合金として湿潤化可能でなければならず、パ
ッド金属またはランド金属を有する導電性で熱的に安定
した傷つきにくい可塑性の金属間相を形成することがで
きる成分を、少なくとも1種類持たなければならない。
この理由で、最も普遍的なはんだ合金は、Sn−Pb合
金のような鉛ベースの合金となる。
は、はんだ合金として湿潤化可能でなければならず、パ
ッド金属またはランド金属を有する導電性で熱的に安定
した傷つきにくい可塑性の金属間相を形成することがで
きる成分を、少なくとも1種類持たなければならない。
この理由で、最も普遍的なはんだ合金は、Sn−Pb合
金のような鉛ベースの合金となる。
【0011】これまで、Pb/Snはんだが電子部品用
に利用されてきた。Pb/Sn合金が広範囲にわたって
使用されてきたのには、多くの歴史的理由がある。これ
らの歴史的理由の中には、Pb/Snはんだ合金の低い
液相温度、Pb/Snはんだならびに結果として得られ
るCu/Sn金属間相(はんだ/Cu接触界面に形成さ
れる)の広い温度範囲にわたる加工性、Pb/Sn合金
から得られたCu/Sn金属間相のCuランドまたはC
uパッドに対する接着、さらに、Pb/Sn合金用の樹
脂、融剤、はんだマスクといったプロセス装置と低廉な
添加物が容易に入手できることが含まれる。
に利用されてきた。Pb/Sn合金が広範囲にわたって
使用されてきたのには、多くの歴史的理由がある。これ
らの歴史的理由の中には、Pb/Snはんだ合金の低い
液相温度、Pb/Snはんだならびに結果として得られ
るCu/Sn金属間相(はんだ/Cu接触界面に形成さ
れる)の広い温度範囲にわたる加工性、Pb/Sn合金
から得られたCu/Sn金属間相のCuランドまたはC
uパッドに対する接着、さらに、Pb/Sn合金用の樹
脂、融剤、はんだマスクといったプロセス装置と低廉な
添加物が容易に入手できることが含まれる。
【0012】Pb/Snはんだ合金加工に必要な比較的
低い温度は、電子パッケージの製造に高分子誘電体が使
用されるときに特に重要である。これらの重合体は高温
の組立て作業では劣化する可能性がある。比較的低い温
度で溶融するはんだ合金は、これらの高分子基板に適合
することができる。
低い温度は、電子パッケージの製造に高分子誘電体が使
用されるときに特に重要である。これらの重合体は高温
の組立て作業では劣化する可能性がある。比較的低い温
度で溶融するはんだ合金は、これらの高分子基板に適合
することができる。
【0013】さらに、半導体チップは高い温度において
熱拡散と構造的転換を受ける。低温溶融のはんだはこの
問題を回避する。
熱拡散と構造的転換を受ける。低温溶融のはんだはこの
問題を回避する。
【0014】鉛ベースのはんだの「柔軟さ」すなわち可
塑性は特に重要である。この柔軟さすなわち可塑性によ
って、結合された構造物間の熱膨脹係数の不一致、たと
えばセラミック誘電体と高分子誘電体との間、または半
導体チップとセラミックまたは高分子チップ・キャリア
または基板との間の熱膨脹係数の不一致にはんだが適合
できるようになる。
塑性は特に重要である。この柔軟さすなわち可塑性によ
って、結合された構造物間の熱膨脹係数の不一致、たと
えばセラミック誘電体と高分子誘電体との間、または半
導体チップとセラミックまたは高分子チップ・キャリア
または基板との間の熱膨脹係数の不一致にはんだが適合
できるようになる。
【0015】しかし鉛は比較的高い蒸気圧を有する有毒
の重金属である。この使用は嫌われ、取り替える必要が
ある。
の重金属である。この使用は嫌われ、取り替える必要が
ある。
【0016】種々の無鉛はんだ合金が下記の資料に記載
されている。
されている。
【0017】J.Environ.Sci.Health誌第A26巻第6号
911−929ページ(1991年)のK・S・スブラ
マニアン他による「非鉛ベースではんだ付けされた接合
部を有する銅製配管からのアンチモン、鉛、銀、すず、
及び亜鉛の浸出(Leaching ofAntimony, Cadmium, Coppe
r, Lead, Silver, Tin, and Zinc from Copper Piping
With Non-Lead-Based Soldered Joints)」には、多くの
合金からのAg、Cd、Cu、Pb、Sb、Sn、Zn
の浸出に関するテストが記載されている。テストされた
合金には、96/4Sn/Ag、94/6Sn/Ag、
及び95.5/4/0.5Sn/Cu/Agが含まれて
いる。
911−929ページ(1991年)のK・S・スブラ
マニアン他による「非鉛ベースではんだ付けされた接合
部を有する銅製配管からのアンチモン、鉛、銀、すず、
及び亜鉛の浸出(Leaching ofAntimony, Cadmium, Coppe
r, Lead, Silver, Tin, and Zinc from Copper Piping
With Non-Lead-Based Soldered Joints)」には、多くの
合金からのAg、Cd、Cu、Pb、Sb、Sn、Zn
の浸出に関するテストが記載されている。テストされた
合金には、96/4Sn/Ag、94/6Sn/Ag、
及び95.5/4/0.5Sn/Cu/Agが含まれて
いる。
【0018】米国特許第4643875号及び米国特許
第4667871号明細書には、35〜95%のSn、
0.5〜70%のAg、0.5〜20%のCu、Ti、
V、Zrのうちの1つまたは複数の有効量、及び任意選
択でNi、及びCrを含む高温ろう付け合金が記載され
ている。開示されたろう付け合金はすべて、良好な結合
のためには少なくとも550℃の温度を必要とする。
第4667871号明細書には、35〜95%のSn、
0.5〜70%のAg、0.5〜20%のCu、Ti、
V、Zrのうちの1つまたは複数の有効量、及び任意選
択でNi、及びCrを含む高温ろう付け合金が記載され
ている。開示されたろう付け合金はすべて、良好な結合
のためには少なくとも550℃の温度を必要とする。
【0019】米国特許第4778733号明細書には、
92〜99%のSn、0.7〜6%のCu、及び0.0
5〜3%のAgを含む給排水管取付け具としての製造物
が記載されている。
92〜99%のSn、0.7〜6%のCu、及び0.0
5〜3%のAgを含む給排水管取付け具としての製造物
が記載されている。
【0020】米国特許第4797328号明細書には、
事前金属被覆なしにセラミック部品を接着するための軟
はんだ合金が記載されている。アルミナ部品を銅部品に
接着させるために有用であると開示された合金は、86
〜99%のSn、0〜13%のAgまたはCuもしくは
その両方、0〜10%のIn、及び1〜10%のTiを
含む。
事前金属被覆なしにセラミック部品を接着するための軟
はんだ合金が記載されている。アルミナ部品を銅部品に
接着させるために有用であると開示された合金は、86
〜99%のSn、0〜13%のAgまたはCuもしくは
その両方、0〜10%のIn、及び1〜10%のTiを
含む。
【0021】米国特許第4806309号明細書には、
90〜95%のSn、3〜5%のSb、1〜4.5%の
Bi、及び0.1〜0.5%のAgを含むはんだ組成が
記載されている。該明細書は、はんだの融点を約425
度F(218℃)にまで低下させるためのBiの使用を
説明している。
90〜95%のSn、3〜5%のSb、1〜4.5%の
Bi、及び0.1〜0.5%のAgを含むはんだ組成が
記載されている。該明細書は、はんだの融点を約425
度F(218℃)にまで低下させるためのBiの使用を
説明している。
【0022】米国特許第4929423号明細書には、
給排水管のために有用であると説明された無鉛はんだ合
金が記載され、これは0.08〜20%のBi、0.0
2〜1.5%のCu、0.01〜1.5%のAg、約
0.10%までのP、約0.20%までの希土、及び残
り(約80%)のSnを含む。
給排水管のために有用であると説明された無鉛はんだ合
金が記載され、これは0.08〜20%のBi、0.0
2〜1.5%のCu、0.01〜1.5%のAg、約
0.10%までのP、約0.20%までの希土、及び残
り(約80%)のSnを含む。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
無鉛はんだを提供することである。
無鉛はんだを提供することである。
【0024】本発明のさらに他の目的は、特に基板やは
んだマスクとしての有機材料の湿潤化を避ける一方で、
Cu、Au、Ag、Pbなどのエレクロトニクス製造で
一般的に使用される金属の接着によって化学的かつ熱的
に安定した金属間相を湿潤化し形成する無鉛はんだを提
供することである。
んだマスクとしての有機材料の湿潤化を避ける一方で、
Cu、Au、Ag、Pbなどのエレクロトニクス製造で
一般的に使用される金属の接着によって化学的かつ熱的
に安定した金属間相を湿潤化し形成する無鉛はんだを提
供することである。
【0025】本発明のもう1つの目的は、電子材料の損
傷を避けるために十分に低い温度で流れる無鉛はんだを
提供することである。
傷を避けるために十分に低い温度で流れる無鉛はんだを
提供することである。
【0026】
【課題を解決するための手段】本発明の無鉛で固相線温
度が高く強度の高い多成分はんだ合金によって、上記本
発明の目的は達成され、技術上の欠点は解決される。
度が高く強度の高い多成分はんだ合金によって、上記本
発明の目的は達成され、技術上の欠点は解決される。
【0027】
【実施例】本発明の一実施例では、合金は少なくとも約
90重量%のSnと、熱的安定性と強度のために有効量
のAgとBiとを含む。このような1つの合金は、約9
5.0〜95.5重量%のSn、約2.5〜3.0重量
%のAg、及び約2.0重量%のBiを含む。
90重量%のSnと、熱的安定性と強度のために有効量
のAgとBiとを含む。このような1つの合金は、約9
5.0〜95.5重量%のSn、約2.5〜3.0重量
%のAg、及び約2.0重量%のBiを含む。
【0028】本発明のこの実施例の1例示見本では、合
金はSbを含む。本発明のこの例示見本による1つの合
金は、約93.5〜94.0重量%のSn、約2.5〜
3.0重量%のAg、約1.0〜2.0重量%のBi、
及び約1.0〜2.0重量%のSbを含む。
金はSbを含む。本発明のこの例示見本による1つの合
金は、約93.5〜94.0重量%のSn、約2.5〜
3.0重量%のAg、約1.0〜2.0重量%のBi、
及び約1.0〜2.0重量%のSbを含む。
【0029】さらにもう1つの例示見本では、合金はS
bとCuを含む。ある特に好ましいSn−Ag−Sb−
Cu合金は、約93.5〜94.0重量%のSn、約
2.5〜3.0重量%のAg、約1.0〜2.0重量%
のBi、及び約1.0〜2.0重量%のSb、及び約
1.0重量%のCuを含む合金である。
bとCuを含む。ある特に好ましいSn−Ag−Sb−
Cu合金は、約93.5〜94.0重量%のSn、約
2.5〜3.0重量%のAg、約1.0〜2.0重量%
のBi、及び約1.0〜2.0重量%のSb、及び約
1.0重量%のCuを含む合金である。
【0030】本発明のさらに別の実施例では、固相線温
度が高くて使用温度が高く強度の高い多成分はんだ合金
が、少なくとも90重量%のSnと有効量のAgとSb
とを含む。このような高Sn合金の1つは、約94.0
〜95.0重量%のSn、約2.5〜3.5重量%のA
g、及び約2.0重量%のSbを含む。
度が高くて使用温度が高く強度の高い多成分はんだ合金
が、少なくとも90重量%のSnと有効量のAgとSb
とを含む。このような高Sn合金の1つは、約94.0
〜95.0重量%のSn、約2.5〜3.5重量%のA
g、及び約2.0重量%のSbを含む。
【0031】さらに、少量のビスマスが合金の中に存在
することもある。このような高Sn合金の1つは、約9
3.5〜94.0重量%のSn、約2.5〜3.0重量
%のAg、約1.0〜2.0重量%のBi、及び約1.
0〜2.0重量%のSbを含む。
することもある。このような高Sn合金の1つは、約9
3.5〜94.0重量%のSn、約2.5〜3.0重量
%のAg、約1.0〜2.0重量%のBi、及び約1.
0〜2.0重量%のSbを含む。
【0032】次の表に本発明のはんだ合金組成を総括す
る。
る。
【表1】
【表2】
【0033】本発明の一実施例により、集積回路を回路
基板に電気的に接続する方法が提供される。この相互接
続方法には、少なくとも90重量%のSnと、(1)有
効量のAgと、Bi(たとえば約95.0〜95.5重
量%のSn、約2.5〜3.0重量%のAg、約2.0
重量%のBi)、任意選択でSb、さらに任意選択でC
u、または(2)有効量のAgと、Sb(たとえば約9
4.0〜95.0重量%のSn、約2.5〜3.5重量
%のAg、約2.0重量%のSb)、任意選択でBi、
のいずれかを含むはんだ合金を、集積回路チップの電気
接点の上に付着させるステップが含まれる。はんだ合金
は、ウェーブはんだ溶着、電気溶着によって、またはは
んだペーストとして使用することができる。
基板に電気的に接続する方法が提供される。この相互接
続方法には、少なくとも90重量%のSnと、(1)有
効量のAgと、Bi(たとえば約95.0〜95.5重
量%のSn、約2.5〜3.0重量%のAg、約2.0
重量%のBi)、任意選択でSb、さらに任意選択でC
u、または(2)有効量のAgと、Sb(たとえば約9
4.0〜95.0重量%のSn、約2.5〜3.5重量
%のAg、約2.0重量%のSb)、任意選択でBi、
のいずれかを含むはんだ合金を、集積回路チップの電気
接点の上に付着させるステップが含まれる。はんだ合金
は、ウェーブはんだ溶着、電気溶着によって、またはは
んだペーストとして使用することができる。
【0034】次に、回路基板の電気リードを集積回路チ
ップの電気接点の上ではんだ合金と接触させる。チップ
を「フリップ・チップ」形態に実装しようとする場合に
は、回路基板の電流リードは基板上のパッドであり、は
んだ合金溶着部はパッドと接触させられる。代替方法と
して、集積回路チップを表を上にして実装しようとする
場合には、電流リードはワイヤ・リードであり、またタ
ブ内部リード接続部であり、これらは集積回路チップの
上表面のはんだ合金接点と接触させられる。
ップの電気接点の上ではんだ合金と接触させる。チップ
を「フリップ・チップ」形態に実装しようとする場合に
は、回路基板の電流リードは基板上のパッドであり、は
んだ合金溶着部はパッドと接触させられる。代替方法と
して、集積回路チップを表を上にして実装しようとする
場合には、電流リードはワイヤ・リードであり、またタ
ブ内部リード接続部であり、これらは集積回路チップの
上表面のはんだ合金接点と接触させられる。
【0035】基板の電流リードとはんだ溶着部は接触を
保つが、はんだ合金は加熱されて、その結果はんだ合金
は湿潤化し、回路基板の電気リードに接着する。加熱は
気相リフロー、赤外線リフロー、レーザ・リフローなど
によって実施される。
保つが、はんだ合金は加熱されて、その結果はんだ合金
は湿潤化し、回路基板の電気リードに接着する。加熱は
気相リフロー、赤外線リフロー、レーザ・リフローなど
によって実施される。
【0036】本発明の結果として得られる超小形電気回
路パッケージは、集積回路チップ・モジュールであり、
これは回路チップ・キャリアすなわち基板、半導体集積
回路チップ、及びはんだ合金で形成された回路チップ・
キャリアと半導体集積回路チップとの間のはんだ接着電
気相互接続部を有し、このはんだ合金は、少なくとも約
90重量%のSnと、(1)有効量のAgと、Bi(た
とえば約95.0〜95.5重量%のSn、約2.5〜
3.0重量%のAg、約2.0重量%のBi)、任意選
択でSb、さらに任意選択でCu、または(2)有効量
のAgと、Sb(たとえば約94.0〜95.0重量%
のSn、約2.5〜3.5重量%のAg、約2.0重量
%のSb)、任意選択でBi、のいずれかを含む。
路パッケージは、集積回路チップ・モジュールであり、
これは回路チップ・キャリアすなわち基板、半導体集積
回路チップ、及びはんだ合金で形成された回路チップ・
キャリアと半導体集積回路チップとの間のはんだ接着電
気相互接続部を有し、このはんだ合金は、少なくとも約
90重量%のSnと、(1)有効量のAgと、Bi(た
とえば約95.0〜95.5重量%のSn、約2.5〜
3.0重量%のAg、約2.0重量%のBi)、任意選
択でSb、さらに任意選択でCu、または(2)有効量
のAgと、Sb(たとえば約94.0〜95.0重量%
のSn、約2.5〜3.5重量%のAg、約2.0重量
%のSb)、任意選択でBi、のいずれかを含む。
【0037】次の例示を参照して本発明を理解すること
ができる。
ができる。
【0038】例I 5種類のサンプル合金を準備し、適用してテストした。
これらの合金は下表に示す組成を有する。
これらの合金は下表に示す組成を有する。
【表3】
【0039】例II 組成が95重量%Sn、3重量%Ag、2重量%Sbの
一連のはんだ合金を準備し、各種のはんだ特性について
テストした。
一連のはんだ合金を準備し、各種のはんだ特性について
テストした。
【0040】別のテストでは、はんだのクリープ特性の
判定を行った。合金の引張強度は2500psi、23
℃で70日の破壊時間を示した。
判定を行った。合金の引張強度は2500psi、23
℃で70日の破壊時間を示した。
【0041】引張強度の測定値は59(単位:100ポ
ンド/平方インチ)であり、降伏強度の測定値は31
(単位:100ポンド/平方インチ)であり、伸び率の
測定値は35%であった。
ンド/平方インチ)であり、降伏強度の測定値は31
(単位:100ポンド/平方インチ)であり、伸び率の
測定値は35%であった。
【0042】合金の融点は218〜255℃と測定され
た。
た。
【0043】例III 組成が93重量%Sn、3重量%Ag、2重量%Sb、
2重量%Cuの一連のはんだ合金を準備し、各種のはん
だ特性についてテストした。
2重量%Cuの一連のはんだ合金を準備し、各種のはん
だ特性についてテストした。
【0044】別のテストでは、はんだのクリープ特性の
判定を行った。合金の引張強度は2500psi、23
℃で70日の破壊時間を示した。
判定を行った。合金の引張強度は2500psi、23
℃で70日の破壊時間を示した。
【0045】合金について、23℃、5サイクル/分、
4.3%のたわみで繰返し疲労テストがおこなわれた。
4.3%のたわみで繰返し疲労テストがおこなわれた。
【0046】合金の融点は200〜224℃と測定され
た。
た。
【0047】本発明を特定の好ましい実施例と例示見本
について説明したが、これは本発明の範囲をこれによっ
て限定することを目的とするものではなく、本発明は、
特許請求の範囲のみによって限定されるものである。
について説明したが、これは本発明の範囲をこれによっ
て限定することを目的とするものではなく、本発明は、
特許請求の範囲のみによって限定されるものである。
【0048】以下に、実施例を整理して記載する。 (1)少なくとも約90重量%のSnと残量のAg、及
びBiを含む、高固相線温度、高使用温度、高強度の多
成分はんだ合金である。 (2)少なくとも約95.0〜95.5重量%のSn、
約2.5〜3.0重量%のAg、及び約2.0重量%の
Biを含む、(1)記載の高固相線温度、高使用温度、
高強度の多成分はんだ合金である。 (3)Sbをさらに含む、(1)記載の高固相線温度、
高使用温度、高強度の多成分はんだ合金である。 (4)少なくとも約93.5〜約94.0重量%のS
n、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜約
2.0重量%のBi、及び約1.0〜約2.0重量%の
Sbを含む、(3)記載の高固相線温度、高使用温度、
高強度の多成分はんだ合金である。 (5)Cuをさらに含む、(3)記載の高固相線温度、
高使用温度、高強度の多成分はんだ合金である。 (6)少なくとも約93.5〜約94.0重量%のS
n、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜約
2.0重量%のBi、約1.0〜約2.0重量%のS
b、及び約1.0重量%のCuを含む、(3)記載の高
固相線温度、高使用温度、高強度の多成分はんだ合金で
ある。 (7)少なくとも約90重量%のSnと残量のAg、及
びSbを含む、高固相線温度、高使用温度、高強度の多
成分はんだ合金である。 (8)約94.0〜95.0重量%のSn、約2.5〜
3.5重量%のAg、及び約2.0重量%のSbを含
む、(7)記載の高固相線温度、高使用温度、高強度の
多成分はんだ合金である。 (9)Biをさらに含む、(8)記載の高固相線温度、
高使用温度、高強度の多成分はんだ合金である。 (10)約93.5〜約94.0重量%のSn、約2.
5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜約2.0重量%
のBi、及び約1.0〜約2.0重量%のSbを含む、
(9)記載の高固相線温度、高使用温度、高強度の多成
分はんだ合金である。 (11)集積回路チップを回路基板に電気的に接続する
方法において、a.少なくとも90重量%のSnと残量
のAg、及びBiを含むはんだ合金を集積回路チップの
電気接点の上に溶着させるステップと、b.回路基板の
電気リードを集積回路チップの電気接点の上のはんだ合
金に接触させるステップと、c.はんだ合金を加熱し
て、湿潤化させ、回路基板の電気リードに接着させるス
テップを含む前記の方法である。 (12)回路基板の電気リードが、パッド接続部、ワイ
ヤ・リード接続部、タブ内部リード接続部の群から選択
される、(11)記載の方法である。 (13)はんだ合金が、約95.0〜95.5重量%の
Sn、約2.5〜3.0重量%のAg、及び約2.0重
量%のBiを含む、(11)記載の方法である。 (14)はんだ合金がさらにSbを含む、(11)記載
の方法である。 (15)はんだ合金が、約93.5〜約94.0重量%
のSn、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜
約2.0重量%のBi、及び約1.0〜約2.0重量%
のSbを含む、(14)記載の方法である。 (16)はんだ合金がさらにCuを含む、(14)記載
の方法である。 (17)はんだ合金が、約93.5〜約94.0重量%
のSn、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜
約2.0重量%のBi、約1.0〜約2.0重量%のS
b、及び約1.0重量%のCuを含む、(14)記載の
方法である。 (18)集積回路チップを回路基板に電気的に接続する
方法において、a.少なくとも90重量%のSnと残量
のAg、及びSbを含むはんだ合金を集積回路チップの
電気接点の上に溶着させるステップと、b.回路基板の
電気リードを集積回路チップの電気接点の上のはんだ合
金に接触させるステップと、c.はんだ合金を加熱し
て、湿潤化させ、回路基板の電気リードに接着させるス
テップを含む前記の方法である。 (19)回路基板の電気リードが、パッド接続部、ワイ
ヤ・リード接続部、タブ内部リード接続部の群から選択
される、(18)記載の方法である。 (20)はんだ合金が、約94.0〜95.0重量%の
Sn、約2.5〜3.5重量%のAg、及び約2.0重
量%のSbを含む、(18)記載の方法である。 (21)はんだ合金がさらにBiを含む、(18)記載
の方法である。 (22)はんだ合金が、約93.5〜約94.0重量%
のSn、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜
約2.0重量%のBi、及び約1.0〜約2.0重量%
のSbを含む、(18)記載の方法である。 (23)回路チップ・キャリア、半導体集積回路チッ
プ、及び前記の回路チップ・キャリアと前記の半導体集
積回路チップとの間の合金電気はんだ接着相互接続部を
有し、前記の合金が少なくとも90重量%のSnと残量
のAg、及びBiを含む、集積回路チップ・モジュール
である。 (24)回路チップ・キャリア、半導体集積回路チッ
プ、及び前記の回路チップ・キャリアと前記の半導体集
積回路チップとの間の合金電気はんだ接着相互接続部を
有し、前記の合金が少なくとも90重量%のSnと残量
のAg、及びSbを含む、集積回路チップ・モジュール
である。
びBiを含む、高固相線温度、高使用温度、高強度の多
成分はんだ合金である。 (2)少なくとも約95.0〜95.5重量%のSn、
約2.5〜3.0重量%のAg、及び約2.0重量%の
Biを含む、(1)記載の高固相線温度、高使用温度、
高強度の多成分はんだ合金である。 (3)Sbをさらに含む、(1)記載の高固相線温度、
高使用温度、高強度の多成分はんだ合金である。 (4)少なくとも約93.5〜約94.0重量%のS
n、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜約
2.0重量%のBi、及び約1.0〜約2.0重量%の
Sbを含む、(3)記載の高固相線温度、高使用温度、
高強度の多成分はんだ合金である。 (5)Cuをさらに含む、(3)記載の高固相線温度、
高使用温度、高強度の多成分はんだ合金である。 (6)少なくとも約93.5〜約94.0重量%のS
n、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜約
2.0重量%のBi、約1.0〜約2.0重量%のS
b、及び約1.0重量%のCuを含む、(3)記載の高
固相線温度、高使用温度、高強度の多成分はんだ合金で
ある。 (7)少なくとも約90重量%のSnと残量のAg、及
びSbを含む、高固相線温度、高使用温度、高強度の多
成分はんだ合金である。 (8)約94.0〜95.0重量%のSn、約2.5〜
3.5重量%のAg、及び約2.0重量%のSbを含
む、(7)記載の高固相線温度、高使用温度、高強度の
多成分はんだ合金である。 (9)Biをさらに含む、(8)記載の高固相線温度、
高使用温度、高強度の多成分はんだ合金である。 (10)約93.5〜約94.0重量%のSn、約2.
5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜約2.0重量%
のBi、及び約1.0〜約2.0重量%のSbを含む、
(9)記載の高固相線温度、高使用温度、高強度の多成
分はんだ合金である。 (11)集積回路チップを回路基板に電気的に接続する
方法において、a.少なくとも90重量%のSnと残量
のAg、及びBiを含むはんだ合金を集積回路チップの
電気接点の上に溶着させるステップと、b.回路基板の
電気リードを集積回路チップの電気接点の上のはんだ合
金に接触させるステップと、c.はんだ合金を加熱し
て、湿潤化させ、回路基板の電気リードに接着させるス
テップを含む前記の方法である。 (12)回路基板の電気リードが、パッド接続部、ワイ
ヤ・リード接続部、タブ内部リード接続部の群から選択
される、(11)記載の方法である。 (13)はんだ合金が、約95.0〜95.5重量%の
Sn、約2.5〜3.0重量%のAg、及び約2.0重
量%のBiを含む、(11)記載の方法である。 (14)はんだ合金がさらにSbを含む、(11)記載
の方法である。 (15)はんだ合金が、約93.5〜約94.0重量%
のSn、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜
約2.0重量%のBi、及び約1.0〜約2.0重量%
のSbを含む、(14)記載の方法である。 (16)はんだ合金がさらにCuを含む、(14)記載
の方法である。 (17)はんだ合金が、約93.5〜約94.0重量%
のSn、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜
約2.0重量%のBi、約1.0〜約2.0重量%のS
b、及び約1.0重量%のCuを含む、(14)記載の
方法である。 (18)集積回路チップを回路基板に電気的に接続する
方法において、a.少なくとも90重量%のSnと残量
のAg、及びSbを含むはんだ合金を集積回路チップの
電気接点の上に溶着させるステップと、b.回路基板の
電気リードを集積回路チップの電気接点の上のはんだ合
金に接触させるステップと、c.はんだ合金を加熱し
て、湿潤化させ、回路基板の電気リードに接着させるス
テップを含む前記の方法である。 (19)回路基板の電気リードが、パッド接続部、ワイ
ヤ・リード接続部、タブ内部リード接続部の群から選択
される、(18)記載の方法である。 (20)はんだ合金が、約94.0〜95.0重量%の
Sn、約2.5〜3.5重量%のAg、及び約2.0重
量%のSbを含む、(18)記載の方法である。 (21)はんだ合金がさらにBiを含む、(18)記載
の方法である。 (22)はんだ合金が、約93.5〜約94.0重量%
のSn、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜
約2.0重量%のBi、及び約1.0〜約2.0重量%
のSbを含む、(18)記載の方法である。 (23)回路チップ・キャリア、半導体集積回路チッ
プ、及び前記の回路チップ・キャリアと前記の半導体集
積回路チップとの間の合金電気はんだ接着相互接続部を
有し、前記の合金が少なくとも90重量%のSnと残量
のAg、及びBiを含む、集積回路チップ・モジュール
である。 (24)回路チップ・キャリア、半導体集積回路チッ
プ、及び前記の回路チップ・キャリアと前記の半導体集
積回路チップとの間の合金電気はんだ接着相互接続部を
有し、前記の合金が少なくとも90重量%のSnと残量
のAg、及びSbを含む、集積回路チップ・モジュール
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ・ケネス・レイク アメリカ合衆国13760 ニューヨーク州エ ンディコット ウェスト・ウェンデル・ス トリート620 (72)発明者 ランディ・クリントン・ロング アメリカ合衆国18818 ペンシルヴェニア 州フレンズビル アール・アール1号、ボ ックス34エー
Claims (24)
- 【請求項1】少なくとも約90重量%のSnと残量のA
g、及びBiを含む、高固相線温度、高使用温度、高強
度の多成分はんだ合金。 - 【請求項2】少なくとも約95.0〜95.5重量%の
Sn、約2.5〜3.0重量%のAg、及び約2.0重
量%のBiを含む、請求項1に記載の高固相線温度、高
使用温度、高強度の多成分はんだ合金。 - 【請求項3】Sbをさらに含む、請求項1に記載の高固
相線温度、高使用温度、高強度の多成分はんだ合金。 - 【請求項4】少なくとも約93.5〜約94.0重量%
のSn、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜
約2.0重量%のBi、及び約1.0〜約2.0重量%
のSbを含む、請求項3に記載の高固相線温度、高使用
温度、高強度の多成分はんだ合金。 - 【請求項5】Cuをさらに含む、請求項3に記載の高固
相線温度、高使用温度、高強度の多成分はんだ合金。 - 【請求項6】少なくとも約93.5〜約94.0重量%
のSn、約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜
約2.0重量%のBi、約1.0〜約2.0重量%のS
b、及び約1.0重量%のCuを含む、請求項3に記載
の高固相線温度、高使用温度、高強度の多成分はんだ合
金。 - 【請求項7】少なくとも約90重量%のSnと残量のA
g、及びSbを含む、高固相線温度、高使用温度、高強
度の多成分はんだ合金。 - 【請求項8】約94.0〜95.0重量%のSn、約
2.5〜3.5重量%のAg、及び約2.0重量%のS
bを含む、請求項7に記載の高固相線温度、高使用温
度、高強度の多成分はんだ合金。 - 【請求項9】Biをさらに含む、請求項8に記載の高固
相線温度、高使用温度、高強度の多成分はんだ合金。 - 【請求項10】約93.5〜約94.0重量%のSn、
約2.5〜約3.0重量%のAg、約1.0〜約2.0
重量%のBi、及び約1.0〜約2.0重量%のSbを
含む、請求項9に記載の高固相線温度、高使用温度、高
強度の多成分はんだ合金。 - 【請求項11】集積回路チップを回路基板に電気的に接
続する方法において、 a.少なくとも90重量%のSnと残量のAg、及びB
iを含むはんだ合金を集積回路チップの電気接点の上に
溶着させるステップと、 b.回路基板の電気リードを集積回路チップの電気接点
の上のはんだ合金に接触させるステップと、 c.はんだ合金を加熱して、湿潤化させ、回路基板の電
気リードに接着させるステップを含む前記の方法。 - 【請求項12】回路基板の電気リードが、パッド接続
部、ワイヤ・リード接続部、タブ内部リード接続部の群
から選択される、請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】はんだ合金が、約95.0〜95.5重
量%のSn、約2.5〜3.0重量%のAg、及び約
2.0重量%のBiを含む、請求項11に記載の方法。 - 【請求項14】はんだ合金がさらにSbを含む、請求項
11に記載の方法。 - 【請求項15】はんだ合金が、約93.5〜約94.0
重量%のSn、約2.5〜約3.0重量%のAg、約
1.0〜約2.0重量%のBi、及び約1.0〜約2.
0重量%のSbを含む、請求項14に記載の方法。 - 【請求項16】はんだ合金がさらにCuを含む、請求項
14に記載の方法。 - 【請求項17】はんだ合金が、約93.5〜約94.0
重量%のSn、約2.5〜約3.0重量%のAg、約
1.0〜約2.0重量%のBi、約1.0〜約2.0重
量%のSb、及び約1.0重量%のCuを含む、請求項
14に記載の方法。 - 【請求項18】集積回路チップを回路基板に電気的に接
続する方法において、 a.少なくとも90重量%のSnと残量のAg、及びS
bを含むはんだ合金を集積回路チップの電気接点の上に
溶着させるステップと、 b.回路基板の電気リードを集積回路チップの電気接点
の上のはんだ合金に接触させるステップと、 c.はんだ合金を加熱して、湿潤化させ、回路基板の電
気リードに接着させるステップを含む前記の方法。 - 【請求項19】回路基板の電気リードが、パッド接続
部、ワイヤ・リード接続部、タブ内部リード接続部の群
から選択される、請求項18に記載の方法。 - 【請求項20】はんだ合金が、約94.0〜95.0重
量%のSn、約2.5〜3.5重量%のAg、及び約
2.0重量%のSbを含む、請求項18に記載の方法。 - 【請求項21】はんだ合金がさらにBiを含む、請求項
18に記載の方法。 - 【請求項22】はんだ合金が、約93.5〜約94.0
重量%のSn、約2.5〜約3.0重量%のAg、約
1.0〜約2.0重量%のBi、及び約1.0〜約2.
0重量%のSbを含む、請求項18に記載の方法。 - 【請求項23】回路チップ・キャリア、半導体集積回路
チップ、及び前記の回路チップ・キャリアと前記の半導
体集積回路チップとの間の合金電気はんだ接着相互接続
部を有し、前記の合金が少なくとも90重量%のSnと
残量のAg、及びBiを含む、集積回路チップ・モジュ
ール。 - 【請求項24】回路チップ・キャリア、半導体集積回路
チップ、及び前記の回路チップ・キャリアと前記の半導
体集積回路チップとの間の合金電気はんだ接着相互接続
部を有し、前記の合金が少なくとも90重量%のSnと
残量のAg、及びSbを含む、集積回路チップ・モジュ
ール。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/079,075 US5393489A (en) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | High temperature, lead-free, tin based solder composition |
US079075 | 1993-06-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0788680A true JPH0788680A (ja) | 1995-04-04 |
Family
ID=22148260
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6081871A Pending JPH0788680A (ja) | 1993-06-16 | 1994-04-20 | 高温無鉛すずベースはんだの組成 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5393489A (ja) |
EP (1) | EP0629466A1 (ja) |
JP (1) | JPH0788680A (ja) |
KR (1) | KR970010891B1 (ja) |
TW (1) | TW363334B (ja) |
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US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
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