JPH11288955A - 高温はんだ付用Zn合金 - Google Patents
高温はんだ付用Zn合金Info
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Abstract
を有する、従来の高温はんだ付用Pb合金を代替するZ
n系はんだ合金を提供する。 【解決手段】 Alを1〜9重量%含み、Geを0.0
5〜1重量%含み、または/及び、Mgを0.01〜
0.5重量%含み、残部がZnおよび不可避不純物から
なる高温はんだ付用Zn合金。更に、Snまたは/およ
びInを0.1〜25重量%含めてもよい。
Description
品の組立などにおける高温はんだ付用に好適なZn合金
に関する。
ングを始めとする各種電子部品の組立工程におけるはん
だ付では高温はんだ付が行われ、比較的高温の300℃
程度の融点を有するはんだ合金(以下、単に「はんだ合
金」という)が用いられている。このはんだ合金には、
Pb−5重量%Sn合金に代表されるPb合金(Pb系
はんだ合金)が従来より用いられている。
用を規制する動きが強くなってきている。こうした動き
に対応して電子組立の分野においても、Pbを含まない
はんだ合金が求められている。
代替できるはんだ合金はまだ提案されていない。
事情に鑑み、電子部品の組立などで用いるのに好適な融
点を有する高温はんだ付用Zn合金を提供することにあ
る。
を解決すべく、Pb−5重量%Sn合金は、固相線温度
と液相線温度がそれぞれ305℃、315℃であるこ
と、Zn−Al系共晶合金は、共晶温度が380℃付近
にあるといわれていること、に着目した。
5重量%Sn合金と比べると融点がまだ高いが、Zn−
Al系共晶合金を基本とする合金は、上記Pb系はんだ
合金を代替できるはんだ合金になり得ると考えた。そし
て、Zn−Al系共晶の融点を適当にさらに下げるため
には、該共晶にGeまたは/およびMg、または更にS
nまたは/およびInを添加することが有効であること
を見出だし、本発明に到達した。
金は、(1)Alを1〜9重量%含み、Geを0.05
〜1重量%含み、残部がZnおよび不可避不純物からな
ることを特徴とする。
金は、(2)Alを1〜9重量%含み、Mgを0.01
〜0.5重量%含み、残部がZnおよび不可避不純物か
らなることを特徴とする。
金は、(3)Alを1〜9重量%含み、Geを0.05
〜1重量%含み、Mgを0.01〜0.5重量%含み、
残部がZnおよび不可避不純物からなることを特徴とす
る。
金は、上記いずれかの構成で更に、Snまたは/および
Inを0.1〜25重量%含むことを特徴とする。
て、Al含有量を1〜9重量%としたのは、この範囲を
はずれると、融点の向上が著しくなるからである。
達成するための添加元素である。Ge含有量を0.05
〜1重量%、Mg含有量を0.01〜0.5重量%とし
たのは、それぞれの下限含有量未満では添加効果が不十
分で当該はんだ合金の融点が高くなりすぎるためで、そ
れぞれの上限含有量を超えると、合金の加工性が低下し
てワイヤや板材を得るのが難しくなるとともに、熱応力
の発生により接合した半導体素子等に割れを発生させる
等の不具合を生じるようになる。
度を向上させ、接合信頼性を向上させる働きがあり、M
gの添加は合金のクリープ強度を向上させる働きと、合
金の耐食性を向上させる働きがある。
に下げる効果がある。Zn−Sn系、またはZn−In
系ではそれぞれの共晶温度の200℃付近以上、145
℃付近以上で液相が生じるが、本発明の範囲内であれば
生じる液相の量は少なく、各種電子部品の組立などで用
いるのに何ら支障はない。
〜25重量%とするのは、下限含有量未満では融点の低
下効果が不十分であり、上限含有量を超えると共晶点以
上の温度で生じる液相の量が多くなり、各種電子部品の
組立などで用いるのに支障があるからである。
Sn地金およびIn地金(以上の原料は、いずれも純度
99.9重量%)を用い、大気溶解炉によりZn合金を
溶製した。溶製したZn合金を化学分析し、その結果を
表1に示す。
定し、濡れ性を評価した。融点の測定は、マック・サイ
エンス(MAC SCIENCE)社製熱分析装置(DSC3100型)を
用い、昇温・降温速度を10℃/分として行った。ま
た、濡れ性の評価は、上記融点測定で得た各液相線温度
より20℃高い温度に窒素気流中で保持するZn合金浴
を調製し、次に、Agめっきを施した銅片を上記浴中に
5秒間浸潰した後、該銅片を取り出し観察し、次に、取
り出した銅片のAgめっき面にZn合金融液が濡れ広が
った場合には「良」と、濡れ広がらなかった場合には
「不良」と評価した。
00℃、145℃以上の温度で少量の液相が存在する。
このため、表1において使用する固相線温度の用語は厳
密なものではない。表1に示した固相線温度は、上記微
少量の液相を無視し、合金の大部分を占めている固相部
分が溶解を開始する温度を測定したものである。
mm厚の鋳塊を冷間圧延し、0.1mm厚まで圧延が可
能だった場合には「良」と、割れが入って0.1mm厚
まで圧延できなかった場合には「不良」と評価した。
ダイボンダー(dage社製EDB−200)を用いて
Agめっきリードフレーム上に5mm角のAuを蒸着し
たダミーチップを接合し、さらにトランスファーモール
ド型のモールド機を用いてエポキシ樹脂(住友ベークラ
イト社製、EME−6300)でモールドした試料に、
−50℃と150℃の温度サイクル試験を500サイク
ル実施した。サイクル実施後樹脂を開封して接合部を観
察し、チップや接合界面に割れの発生が無い場合には
「良」と、割れが発生した場合には「不良」と評価し
た。上記測定、評価の結果を表1に示す。
を有し、濡れ性や加工性にも問題がないので、電子部品
や機械部品の組立において高温はんだ付け用に好適であ
ることがわかる。
で、従来のPb系はんだ合金を代替できる高温はんだ付
用Zn合金を提供することができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 Alを1〜9重量%含み、Geを0.0
5〜1重量%含み、残部がZnおよび不可避不純物から
なる高温はんだ付用Zn合金。 - 【請求項2】 Alを1〜9重量%含み、Mgを0.0
1〜0.5重量%含み、残部がZnおよび不可避不純物
からなる高温はんだ付用Zn合金。 - 【請求項3】 Alを1〜9重量%含み、Geを0.0
5〜1重量%含み、Mgを0.01〜0.5重量%含
み、残部がZnおよび不可避不純物からなる高温はんだ
付用Zn合金。 - 【請求項4】 Alを1〜9重量%含み、Geを0.0
5〜1重量%含み、更にSnまたは/およびInを0.
1〜25重量%含み、残部がZnおよび不可避不純物か
らなる高温はんだ付用Zn合金。 - 【請求項5】 Alを1〜9重量%含み、Mgを0.0
1〜0.5重量%含み、更にSnまたは/およびInを
0.1〜25重量%含み、残部がZnおよび不可避不純
物からなる高温はんだ付用Zn合金。 - 【請求項6】 Alを1〜9重量%含み、Geを0.0
5〜1重量%含み、Mgを0.01〜0.5重量%含
み、更にSnまたは/およびInを0.1〜25重量%
含み、残部がZnおよび不可避不純物からなる高温はん
だ付用Zn合金。
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