JPH1158066A - はんだ合金 - Google Patents
はんだ合金Info
- Publication number
- JPH1158066A JPH1158066A JP9212969A JP21296997A JPH1158066A JP H1158066 A JPH1158066 A JP H1158066A JP 9212969 A JP9212969 A JP 9212969A JP 21296997 A JP21296997 A JP 21296997A JP H1158066 A JPH1158066 A JP H1158066A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- alloy
- less
- strength
- tin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/0132—Binary Alloys
- H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/156—Material
- H01L2924/157—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2924/15738—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950 C and less than 1550 C
- H01L2924/15747—Copper [Cu] as principal constituent
Abstract
(57)【要約】
【課題】スズ‐アンチモンSn-Sb 系合金を改良して、優
れた強度を有するとともに熱的に安定であり、接合性も
良好なスズ‐アンチモンSn-Sb 系「はんだ合金」を提供
する。 【解決手段】「はんだ合金」はSnが主成分で、Sbが3.0
重量％以下、Agが3.5 重量％以下、CuもしくはNiまたは
CuとNiの両者でCuが1.0 重量％以下、Niが1.0 重量％以
下含有し、さらに0.2 重量％以下のP もしくは0.1 重量
％以下のGeを含有する。
れた強度を有するとともに熱的に安定であり、接合性も
良好なスズ‐アンチモンSn-Sb 系「はんだ合金」を提供
する。 【解決手段】「はんだ合金」はSnが主成分で、Sbが3.0
重量％以下、Agが3.5 重量％以下、CuもしくはNiまたは
CuとNiの両者でCuが1.0 重量％以下、Niが1.0 重量％以
下含有し、さらに0.2 重量％以下のP もしくは0.1 重量
％以下のGeを含有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は電子機器における
金属接合において使用される「はんだ合金」に係り、特
に鉛を含有しないで公害のない「はんだ合金」に関す
る。
金属接合において使用される「はんだ合金」に係り、特
に鉛を含有しないで公害のない「はんだ合金」に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】はんだ接合を行う際には「はんだ合金」
の接合性，耐食性が良好であることが必要であり、さら
に「はんだ合金」はその熱疲労強度が高い上に所望の接
合温度を有し、また環境上の配慮から鉛を含有しないこ
とが望まれる。半導体装置のチップはパワー通電時に熱
が発生すること、チップの金属導体を接合する「はんだ
接合部」は面接合であることのためにチップのはんだ接
合部には大きな熱ひずが発生し、はんだ接合部を構成す
る「はんだ合金」は過酷な使用環境下に置かれるので、
「はんだ合金」は熱疲労強度の高いことが必要である。
さらに半導体装置の構成から半導体装置製造の過程で複
数回の「はんだ接合」を行う場合に接合温度の異なる複
数種類の「はんだ合金」が用いられるので「はんだ合
金」としては後工程の温度プロファイルの影響を受けに
くい溶融温度の高い合金であることが望ましい。
の接合性，耐食性が良好であることが必要であり、さら
に「はんだ合金」はその熱疲労強度が高い上に所望の接
合温度を有し、また環境上の配慮から鉛を含有しないこ
とが望まれる。半導体装置のチップはパワー通電時に熱
が発生すること、チップの金属導体を接合する「はんだ
接合部」は面接合であることのためにチップのはんだ接
合部には大きな熱ひずが発生し、はんだ接合部を構成す
る「はんだ合金」は過酷な使用環境下に置かれるので、
「はんだ合金」は熱疲労強度の高いことが必要である。
さらに半導体装置の構成から半導体装置製造の過程で複
数回の「はんだ接合」を行う場合に接合温度の異なる複
数種類の「はんだ合金」が用いられるので「はんだ合
金」としては後工程の温度プロファイルの影響を受けに
くい溶融温度の高い合金であることが望ましい。
【０００３】従来の「はんだ合金」としては、スズ‐鉛
Sn-Pb 合金、スズ‐銀Sn-Ag 合金，スズ‐アンチモンSn
-Sb 合金があげられる。
Sn-Pb 合金、スズ‐銀Sn-Ag 合金，スズ‐アンチモンSn
-Sb 合金があげられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】スズ‐鉛Sn-Pb 合金
は、引張り強度が低く、延性に富むため、発生ひずみ量
が大きく疲労強度が低い。そのために下記に記述するよ
うに耐熱性が低い点と合わせ熱疲労強度が低い。スズ‐
鉛Sn-Pb 合金は183 ℃を共晶温度とする合金であり、Pb
の増加により溶融温度を183 ℃から300 ℃付近まで上げ
ることはできるが、液相温度と固相温度（183 ℃）間の
固液共存領域が広くなる上に、共晶温度が183 ℃である
ので、耐熱性が低く比較的低温域で材質劣化が生じやす
いという問題がある。さらに「はんだ合金」として、Pb
を含有するので対環境性の点で望ましくない。スズ‐鉛
Sn-Pb 合金に代わる「はんだ合金」でPbを含有せず且つ
耐熱性の高い「はんだ合金」としては、溶融温度232-24
5 ℃を有するスズ‐アンチモンSn-Sb 合金、あるいは共
晶温度221 ℃を有するスズ‐銀Sn-Ag 合金が広く知られ
ている。
は、引張り強度が低く、延性に富むため、発生ひずみ量
が大きく疲労強度が低い。そのために下記に記述するよ
うに耐熱性が低い点と合わせ熱疲労強度が低い。スズ‐
鉛Sn-Pb 合金は183 ℃を共晶温度とする合金であり、Pb
の増加により溶融温度を183 ℃から300 ℃付近まで上げ
ることはできるが、液相温度と固相温度（183 ℃）間の
固液共存領域が広くなる上に、共晶温度が183 ℃である
ので、耐熱性が低く比較的低温域で材質劣化が生じやす
いという問題がある。さらに「はんだ合金」として、Pb
を含有するので対環境性の点で望ましくない。スズ‐鉛
Sn-Pb 合金に代わる「はんだ合金」でPbを含有せず且つ
耐熱性の高い「はんだ合金」としては、溶融温度232-24
5 ℃を有するスズ‐アンチモンSn-Sb 合金、あるいは共
晶温度221 ℃を有するスズ‐銀Sn-Ag 合金が広く知られ
ている。
【０００５】スズ‐銀Sn-Ag 合金は、共晶温度221 ℃を
有し、熱疲労特性が良好であるが、実用的観点からさら
に熱疲労特性の改善が望まれる上に、高い溶融点を有す
ることが望まれる場合がある。スズ‐アンチモンSn-Sb
合金は、スズ‐鉛Sn-Pb 合金より強度が比較的高く優れ
ている。Sn-Sb 合金は、Sb 8.5重量％、温度245 ℃に包
晶点を有しており、Sbは通常8 重量％以下で使用され
る。溶融はSnの溶融温度232 ℃と包晶温度245 ℃の間で
生じるので固液共存領域が狭く、耐熱性も良好であり、
Sb量を増加することにより強度的に優れたものが得られ
る。しかしながらSn-Sb 合金は、Sb量を多くすると加工
性が悪くなり、さらに「はんだ接合」時のぬれ性が低く
なるという問題がある。そこでSb量を抑制してスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 合金の熱疲労強度とぬれ性を改善するも
のとして、スズ‐アンチモンSn-Sb 合金に銀，銅，ニッ
ケルを添加したものが知られているが、このような合金
はスズを主成分とするために「はんだ合金」の溶融時に
表面に酸化膜を形成し、ぬれ性や接合性が充分でないと
いう問題がある。
有し、熱疲労特性が良好であるが、実用的観点からさら
に熱疲労特性の改善が望まれる上に、高い溶融点を有す
ることが望まれる場合がある。スズ‐アンチモンSn-Sb
合金は、スズ‐鉛Sn-Pb 合金より強度が比較的高く優れ
ている。Sn-Sb 合金は、Sb 8.5重量％、温度245 ℃に包
晶点を有しており、Sbは通常8 重量％以下で使用され
る。溶融はSnの溶融温度232 ℃と包晶温度245 ℃の間で
生じるので固液共存領域が狭く、耐熱性も良好であり、
Sb量を増加することにより強度的に優れたものが得られ
る。しかしながらSn-Sb 合金は、Sb量を多くすると加工
性が悪くなり、さらに「はんだ接合」時のぬれ性が低く
なるという問題がある。そこでSb量を抑制してスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 合金の熱疲労強度とぬれ性を改善するも
のとして、スズ‐アンチモンSn-Sb 合金に銀，銅，ニッ
ケルを添加したものが知られているが、このような合金
はスズを主成分とするために「はんだ合金」の溶融時に
表面に酸化膜を形成し、ぬれ性や接合性が充分でないと
いう問題がある。
【０００６】この発明は上述の点に鑑みてなされその目
的は、銀，銅，ニッケルを含むスズ‐アンチモンSn-Sb
合金を改良して、優れた強度を有するとともに熱的に安
定であり、接合性も良好なスズ‐アンチモンSn-Sb 系
「はんだ合金」を提供することにある。
的は、銀，銅，ニッケルを含むスズ‐アンチモンSn-Sb
合金を改良して、優れた強度を有するとともに熱的に安
定であり、接合性も良好なスズ‐アンチモンSn-Sb 系
「はんだ合金」を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の目的は第一の発明
によればスズを主成分とし、アンチモンを３．０重量％
以下、銀を３．５重量％以下、銅を１．０重量％以下、
リンを０．２重量％以下含有することにより達成され
る。第二の発明によればスズを主成分とし、アンチモン
を３．０重量％以下、銀を３．５重量％以下、銅を１．
０重量％以下、ゲルマニウムを０．１重量％以下含有す
ることにより達成される。
によればスズを主成分とし、アンチモンを３．０重量％
以下、銀を３．５重量％以下、銅を１．０重量％以下、
リンを０．２重量％以下含有することにより達成され
る。第二の発明によればスズを主成分とし、アンチモン
を３．０重量％以下、銀を３．５重量％以下、銅を１．
０重量％以下、ゲルマニウムを０．１重量％以下含有す
ることにより達成される。
【０００８】第三の発明によればスズを主成分とし、ア
ンチモンを３．０重量％以下、銀を３．５重量％以下、
ニッケルを１．０重量％以下、リンを０．２重量％以下
含有することにより達成される。第四の発明によればス
ズを主成分とし、アンチモンを３．０重量％以下、銀を
３．５重量％以下、ニッケルを１．０重量％以下、ゲル
マニウムを０．１重量％以下含有することにより達成さ
れる。
ンチモンを３．０重量％以下、銀を３．５重量％以下、
ニッケルを１．０重量％以下、リンを０．２重量％以下
含有することにより達成される。第四の発明によればス
ズを主成分とし、アンチモンを３．０重量％以下、銀を
３．５重量％以下、ニッケルを１．０重量％以下、ゲル
マニウムを０．１重量％以下含有することにより達成さ
れる。
【０００９】第五の発明によればスズを主成分とし、ア
ンチモンを３．０重量％以下、銀を３．５重量％以下、
銅を１．０重量％以下、ニッケルを１．０重量％以下、
リン０．２重量％以下含有することにより達成される。
第六の発明によればスズを主成分とし、アンチモンを
３．０重量％以下、銀を３．５重量％以下、銅を１．０
重量％以下、ニッケルを１．０重量％以下、ゲルマニウ
ムを０．１重量％以下含有することにより達成される。
ンチモンを３．０重量％以下、銀を３．５重量％以下、
銅を１．０重量％以下、ニッケルを１．０重量％以下、
リン０．２重量％以下含有することにより達成される。
第六の発明によればスズを主成分とし、アンチモンを
３．０重量％以下、銀を３．５重量％以下、銅を１．０
重量％以下、ニッケルを１．０重量％以下、ゲルマニウ
ムを０．１重量％以下含有することにより達成される。
【００１０】SnにSbを添加すると合金の耐熱性が向上す
る。さらにSbはSn中に固溶して強度を高めるために合金
の熱疲労強度が向上する。Sbは他の添加元素とともにぬ
れ性と機械的強度の向上をもたらす。SnにAgを添加する
と合金の耐熱性，疲労強度，ぬれ性が向上する。Agは結
晶粒界に高濃度に存在し、結晶粒界の移動を抑えるため
合金の疲労強度が向上する。さらにAgは溶融温度が980
℃であるため合金の耐熱性が良くなるため熱疲労強度が
向上する。Sn-Ag 合金は、Ag 3.5重量％、温度221 ℃に
共晶点を有する。Agの添加量が3.5 重量％を越えると液
相温度が高くなり、接合温度をぬれ性確保のためにも高
くする必要があり、さらに固液共存領域が大きくなる。
Ag 添加量が3重量％と、6 重量％含有する合金では強
度は同レベルである。
る。さらにSbはSn中に固溶して強度を高めるために合金
の熱疲労強度が向上する。Sbは他の添加元素とともにぬ
れ性と機械的強度の向上をもたらす。SnにAgを添加する
と合金の耐熱性，疲労強度，ぬれ性が向上する。Agは結
晶粒界に高濃度に存在し、結晶粒界の移動を抑えるため
合金の疲労強度が向上する。さらにAgは溶融温度が980
℃であるため合金の耐熱性が良くなるため熱疲労強度が
向上する。Sn-Ag 合金は、Ag 3.5重量％、温度221 ℃に
共晶点を有する。Agの添加量が3.5 重量％を越えると液
相温度が高くなり、接合温度をぬれ性確保のためにも高
くする必要があり、さらに固液共存領域が大きくなる。
Ag 添加量が3重量％と、6 重量％含有する合金では強
度は同レベルである。
【００１１】Cuを添加すると、CuはSn中に固溶し、ぬれ
性を損なうことなく合金の強度と耐熱性が向上する。接
合金属がCuの場合には、接合金属からCuが「はんだ合
金」へ溶出することを抑制する。Cuを3 重量％以上添加
すると、溶融温度（液相温度）が急激に上昇する。また
特開平5-50286 号公報にはこの場合に金属間化合物(Cu3
Sn) の形成量が多くなり、熱疲労特性が損なわれること
が指摘されている。本発明では金属間化合物の過多形成
による疲労強度低下を防ぐために1.0 重量％以下で実施
した。
性を損なうことなく合金の強度と耐熱性が向上する。接
合金属がCuの場合には、接合金属からCuが「はんだ合
金」へ溶出することを抑制する。Cuを3 重量％以上添加
すると、溶融温度（液相温度）が急激に上昇する。また
特開平5-50286 号公報にはこの場合に金属間化合物(Cu3
Sn) の形成量が多くなり、熱疲労特性が損なわれること
が指摘されている。本発明では金属間化合物の過多形成
による疲労強度低下を防ぐために1.0 重量％以下で実施
した。
【００１２】Niを添加するとNiの溶融温度が高い（1450
℃）ために合金の熱的安定性が増す。またNiを添加する
と結晶組織が微細化し、あるいはNi-Sn 化合物が生成し
て強度や熱疲労特性が向上する。またCu基板を接合する
際には、接合強度を低下させる要因となる金属間化合物
（Cu3Sn)の生成を抑制する。Ni量が5 重量％以上になる
と、合金溶製が困難となり、またはんだ接合時に粘度が
大きくなり広がり性が低下する。圧延加工性を良くする
ためNi量を1.0 重量％以下にして実施した。
℃）ために合金の熱的安定性が増す。またNiを添加する
と結晶組織が微細化し、あるいはNi-Sn 化合物が生成し
て強度や熱疲労特性が向上する。またCu基板を接合する
際には、接合強度を低下させる要因となる金属間化合物
（Cu3Sn)の生成を抑制する。Ni量が5 重量％以上になる
と、合金溶製が困難となり、またはんだ接合時に粘度が
大きくなり広がり性が低下する。圧延加工性を良くする
ためNi量を1.0 重量％以下にして実施した。
【００１３】P およびGeを添加するとはんだ溶融時に薄
い酸化皮膜を形成し、Snなどのはんだ成分の酸化が抑制
される。添加量が過多であると、P,Geによる酸化皮膜が
厚くなりすぎて接合性に悪影響を及ぼす。本発明では、
0.05-0.20 重量％の添加量で実施した。Sn- Sb合金に、
Ag,Cu,Niを添加しさらに P,Ge を添加すると強度や接合
性の良好な「はんだ合金」が得られる。
い酸化皮膜を形成し、Snなどのはんだ成分の酸化が抑制
される。添加量が過多であると、P,Geによる酸化皮膜が
厚くなりすぎて接合性に悪影響を及ぼす。本発明では、
0.05-0.20 重量％の添加量で実施した。Sn- Sb合金に、
Ag,Cu,Niを添加しさらに P,Ge を添加すると強度や接合
性の良好な「はんだ合金」が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】「はんだ合金」は、Sn,Ag,Cu,Ni,
Ge,Sn-P 母合金の各原料を電気炉中で溶解して調製する
ことができる。Sn-P母合金はSnとP を予め溶製したもの
が用いられる。各原料は純度99.99 重量％以上のものが
使用される。Snは主成分である。Sbが3.0 重量％以下、
Agが3.5 重量％以下、CuもしくはNiまたはCuとNiの両者
でCuが1.0 重量％以下、Niが1.0 重量％以下添加され
る。Agの添加量を増加すると強度が向上する。Agを3.5
重量％添加することにより強度は増加するが6.0 重量％
に増加してもほぼ同レベルである。Agは溶融温度を大き
く低下しないで、ぬれ性を改善するのに有効な添加元素
であるが、3.5 重量％を越えると、溶融温度が上昇し作
業温度を高くする必要が生じ、固液共存温度域が広くな
る。従って強度を向上させ、ぬれ性を改善させる適切な
Agの添加量は3.5 重量％以下である。Sb,Ag,Cu,Ni の他
にP もしくはGeまたはP とGeの両者が添加される。P の
添加量は0.20重量％以下であり、Geの添加量は0.10重量
％以下である。
Ge,Sn-P 母合金の各原料を電気炉中で溶解して調製する
ことができる。Sn-P母合金はSnとP を予め溶製したもの
が用いられる。各原料は純度99.99 重量％以上のものが
使用される。Snは主成分である。Sbが3.0 重量％以下、
Agが3.5 重量％以下、CuもしくはNiまたはCuとNiの両者
でCuが1.0 重量％以下、Niが1.0 重量％以下添加され
る。Agの添加量を増加すると強度が向上する。Agを3.5
重量％添加することにより強度は増加するが6.0 重量％
に増加してもほぼ同レベルである。Agは溶融温度を大き
く低下しないで、ぬれ性を改善するのに有効な添加元素
であるが、3.5 重量％を越えると、溶融温度が上昇し作
業温度を高くする必要が生じ、固液共存温度域が広くな
る。従って強度を向上させ、ぬれ性を改善させる適切な
Agの添加量は3.5 重量％以下である。Sb,Ag,Cu,Ni の他
にP もしくはGeまたはP とGeの両者が添加される。P の
添加量は0.20重量％以下であり、Geの添加量は0.10重量
％以下である。
【００１５】
実施例１ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ge0.05重
量％で残部がSnの組成を有するスズ‐アンチモンSn-Sb
系合金を調製した。 実施例２ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、P0.05 重
量％で残部がSnの組成を有するスズ‐アンチモンSn-Sb
系合金を調製した。 実施例３ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、Ge0.05重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例４ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、Ge0.10重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例５ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、P0.05 重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例６ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、P0.20 重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 比較例１〜比較例５ 従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 合金でSnとSbからなる。 比較例６〜比較例２１ スズ‐アンチモンSn-Sb 合金にAg，Cu，Niを添加した従
来のスズ‐アンチモンSn-Sb 系合金である。
量％で残部がSnの組成を有するスズ‐アンチモンSn-Sb
系合金を調製した。 実施例２ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、P0.05 重
量％で残部がSnの組成を有するスズ‐アンチモンSn-Sb
系合金を調製した。 実施例３ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、Ge0.05重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例４ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、Ge0.10重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例５ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、P0.05 重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 実施例６ Sb3.0 重量％、Ag1.0 重量％、Cu0.5 重量％、Ni0.5 重
量％、P0.20 重量％で残部がSnの組成を有するスズ‐ア
ンチモンSn-Sb 系合金を調製した。 比較例１〜比較例５ 従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 合金でSnとSbからなる。 比較例６〜比較例２１ スズ‐アンチモンSn-Sb 合金にAg，Cu，Niを添加した従
来のスズ‐アンチモンSn-Sb 系合金である。
【００１６】得られた「はんだ合金」の引張試験を室温
で行った。ぬれ性はメニスコグラフ法でフラックス（Ｒ
ＭＡタイプ）を使用して測定した。この発明の実施例に
係る「はんだ合金」の引っ張り強さ，破断伸び，濡れ
力，はんだ溶解時の酸化膜形成の大小が、従来のSn-Sb
合金および銀、銅、ニッケルを添加した従来のSn-Sb 系
合金の特性とともに表１に示される。表１において△は
酸化膜の形成が顕著であること、○は酸化膜の形成が少
ないこと、◎は酸化膜の形成が極少であることを示す。
で行った。ぬれ性はメニスコグラフ法でフラックス（Ｒ
ＭＡタイプ）を使用して測定した。この発明の実施例に
係る「はんだ合金」の引っ張り強さ，破断伸び，濡れ
力，はんだ溶解時の酸化膜形成の大小が、従来のSn-Sb
合金および銀、銅、ニッケルを添加した従来のSn-Sb 系
合金の特性とともに表１に示される。表１において△は
酸化膜の形成が顕著であること、○は酸化膜の形成が少
ないこと、◎は酸化膜の形成が極少であることを示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】従来のSn-Sb 合金は、Sb量が増えると強度
は増大するが濡れ性が悪くなることが示される。しかし
従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 合金の酸化膜の形成は顕
著である。従来のSn-Sb 系合金は、例えばスズ‐アンチ
モンSn-Sb 合金(3.0重量％Sb) にCu,Ni を添加すると強
度が増している。スズ‐アンチモンSn-Sb 系合金(3.0重
量％Sb+1.0重量％Ag+1.0重量％Cu) にNiを0.5 重量％ま
たは1.0 重量％添加すると濡れ性が最も良くなってお
り、複合添加により強度と濡れ性が向上している。しか
し従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 系合金の酸化膜の形成
は顕著である。
は増大するが濡れ性が悪くなることが示される。しかし
従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 合金の酸化膜の形成は顕
著である。従来のSn-Sb 系合金は、例えばスズ‐アンチ
モンSn-Sb 合金(3.0重量％Sb) にCu,Ni を添加すると強
度が増している。スズ‐アンチモンSn-Sb 系合金(3.0重
量％Sb+1.0重量％Ag+1.0重量％Cu) にNiを0.5 重量％ま
たは1.0 重量％添加すると濡れ性が最も良くなってお
り、複合添加により強度と濡れ性が向上している。しか
し従来のスズ‐アンチモンSn-Sb 系合金の酸化膜の形成
は顕著である。
【００１９】従来のSn-Sb 系合金にP やGeを添加した本
発明の「はんだ合金」は、酸化膜の形成が極小になりあ
るいは少なくなる。P を0.05- 0.20重量％添加すること
により、はんだ溶融時に液面上に形成される酸化膜は極
めてわずかである。Cu,Ni の添加効果もあり、ぬれ性も
安定した良好な結果が得られている。P の添加は、はん
だ付けなどの場合に酸化皮膜の形成が抑えられて良好な
接合性が得られる。
発明の「はんだ合金」は、酸化膜の形成が極小になりあ
るいは少なくなる。P を0.05- 0.20重量％添加すること
により、はんだ溶融時に液面上に形成される酸化膜は極
めてわずかである。Cu,Ni の添加効果もあり、ぬれ性も
安定した良好な結果が得られている。P の添加は、はん
だ付けなどの場合に酸化皮膜の形成が抑えられて良好な
接合性が得られる。
【００２０】Geを0.05- 0.10重量％添加することによ
り、はんだ溶融時に液面上に酸化膜の形成は明瞭に低減
し、さらに引張り強度の向上が得られた。良好なぬれ性
も得られている。Geの添加は強度の向上も図れる。また
GeはP に比べて酸化による消費速度が小さいので、安定
したSn酸化抑制効果が得られる。P に比較し、Geは酸化
速度が安定しており、低い添加量でも効果を持続する。
り、はんだ溶融時に液面上に酸化膜の形成は明瞭に低減
し、さらに引張り強度の向上が得られた。良好なぬれ性
も得られている。Geの添加は強度の向上も図れる。また
GeはP に比べて酸化による消費速度が小さいので、安定
したSn酸化抑制効果が得られる。P に比較し、Geは酸化
速度が安定しており、低い添加量でも効果を持続する。
【００２１】P,Geの添加は、Snの酸化を抑制するので、
「はんだ接合」時ばかりでなく、「はんだ合金」を作製
する時にも表面酸化の少ない良質な「はんだ合金」をも
たらす。例えば「はんだ合金」粉末をクリームハンダ用
に作製する際に球形に作製することが望ましいが、球形
を得るためには表面の酸化を極力抑え、表面張力のみで
形状を支配することが必要である。P,Geの添加は球形粒
を作製する上でも効果がある。
「はんだ接合」時ばかりでなく、「はんだ合金」を作製
する時にも表面酸化の少ない良質な「はんだ合金」をも
たらす。例えば「はんだ合金」粉末をクリームハンダ用
に作製する際に球形に作製することが望ましいが、球形
を得るためには表面の酸化を極力抑え、表面張力のみで
形状を支配することが必要である。P,Geの添加は球形粒
を作製する上でも効果がある。
【００２２】このようにしてSn- Sb合金にAgとCuとNiさ
らにP もしくはGeまたはP とGeの両者を添加することに
より、強度に優れ、耐熱性を有し、ぬれ性が向上すると
ともに接合性の良好な「はんだ合金」が得られる。
らにP もしくはGeまたはP とGeの両者を添加することに
より、強度に優れ、耐熱性を有し、ぬれ性が向上すると
ともに接合性の良好な「はんだ合金」が得られる。
【００２３】
【発明の効果】この発明によれば「はんだ合金」はSnが
主成分で、Sbが3.0 重量％以下、Agが3.5 重量％以下、
CuもしくはNiまたはCuとNiの両者でCuが1.0 重量％以
下、Niが1.0 重量％以下含有し、さらに0.2 重量％以下
のP もしくは0.1 重量％以下のGeを含有するので、熱疲
労強度と接合性の良好な「はんだ合金」が得られる。ま
たこの「はんだ合金」はPbを含まないので公害のない
「はんだ合金」が得られる。
主成分で、Sbが3.0 重量％以下、Agが3.5 重量％以下、
CuもしくはNiまたはCuとNiの両者でCuが1.0 重量％以
下、Niが1.0 重量％以下含有し、さらに0.2 重量％以下
のP もしくは0.1 重量％以下のGeを含有するので、熱疲
労強度と接合性の良好な「はんだ合金」が得られる。ま
たこの「はんだ合金」はPbを含まないので公害のない
「はんだ合金」が得られる。
Claims (6)
- 【請求項１】スズを主成分とし、アンチモンを３．０重
量％以下、銀を３．５重量％以下、銅を１．０重量％以
下、リンを０．２重量％以下含有することを特徴とする
「はんだ合金」。 - 【請求項２】スズを主成分とし、アンチモンを３．０重
量％以下、銀を３．５重量％以下、銅を１．０重量％以
下、ゲルマニウムを０．１重量％以下含有することを特
徴とする「はんだ合金」。 - 【請求項３】スズを主成分とし、アンチモンを３．０重
量％以下、銀を３．５重量％以下、ニッケルを１．０重
量％以下、リンを０．２重量％以下含有することを特徴
とする「はんだ合金」。 - 【請求項４】スズを主成分とし、アンチモンを３．０重
量％以下、銀を３．５重量％以下、ニッケルを１．０重
量％以下、ゲルマニウムを０．１重量％以下含有するこ
とを特徴とする「はんだ合金」。 - 【請求項５】スズを主成分とし、アンチモンを３．０重
量％以下、銀を３．５重量％以下、銅を１．０重量％以
下、ニッケルを１．０重量％以下、リン０．２重量％以
下含有することを特徴とする「はんだ合金」。 - 【請求項６】スズを主成分とし、アンチモンを３．０重
量％以下、銀を３．５重量％以下、銅を１．０重量％以
下、ニッケルを１．０重量％以下、ゲルマニウムを０．
１重量％以下含有することを特徴とする「はんだ合
金」。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21296997A JP3353662B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | はんだ合金 |
| US09/059,268 US6179935B1 (en) | 1997-04-16 | 1998-04-14 | Solder alloys |
| DE19816671A DE19816671C2 (de) | 1997-04-16 | 1998-04-15 | Verwendung von Legierungen als bleifreie Lötmittel-Legierungen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21296997A JP3353662B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | はんだ合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158066A true JPH1158066A (ja) | 1999-03-02 |
| JP3353662B2 JP3353662B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=16631306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21296997A Expired - Lifetime JP3353662B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-08-07 | はんだ合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3353662B2 (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004261863A (ja) * | 2003-01-07 | 2004-09-24 | Senju Metal Ind Co Ltd | 鉛フリーはんだ |
| JPWO2003020468A1 (ja) * | 2001-08-30 | 2004-12-16 | スミダコーポレーション株式会社 | 無鉛半田合金およびそれを用いた電子部品 |
| WO2005119755A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Senju Metal Industry Co., Ltd | はんだ付け方法、ダイボンディング用はんだペレット、ダイボンディングはんだペレットの製造方法および電子部品 |
| JP2008221330A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-09-25 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | はんだ合金 |
| JP2009071315A (ja) * | 2008-10-20 | 2009-04-02 | Sumida Corporation | コイル部品 |
| KR100898896B1 (ko) | 2004-06-01 | 2009-05-21 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 납땜 방법, 다이 본딩용 땜납 펠릿, 다이 본딩 땜납 펠릿의제조 방법 및 전자 부품 |
| US7816249B2 (en) | 2005-05-20 | 2010-10-19 | Fuji Electric Systems Co., Ltd. | Method for producing a semiconductor device using a solder alloy |
| JP2012125783A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Nihon Superior Co Ltd | 鉛フリーはんだ合金 |
| DE102006005271B4 (de) * | 2005-05-20 | 2012-12-06 | Fuji Electric Co., Ltd | Halbleitervorrichtung unter Verwendung einer Lötlegierung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung |
| JP2016047555A (ja) * | 2015-09-10 | 2016-04-07 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金と車載電子回路 |
| JPWO2014181883A1 (ja) * | 2013-05-10 | 2017-02-23 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| JPWO2015125855A1 (ja) * | 2014-02-24 | 2017-03-30 | 株式会社弘輝 | 鉛フリーはんだ合金、はんだ材料及び接合構造体 |
| JP2018171656A (ja) * | 2018-05-28 | 2018-11-08 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金と車載電子回路 |
| JP2019072770A (ja) * | 2018-12-05 | 2019-05-16 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金と車載電子回路 |
| US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
| US11850685B2 (en) | 2017-03-17 | 2023-12-26 | Fuji Electric Co., Ltd. | Solder material |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6731034B2 (ja) | 2018-12-25 | 2020-07-29 | 株式会社タムラ製作所 | 鉛フリーはんだ合金、はんだ接合用材料、電子回路実装基板及び電子制御装置 |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP21296997A patent/JP3353662B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2003020468A1 (ja) * | 2001-08-30 | 2004-12-16 | スミダコーポレーション株式会社 | 無鉛半田合金およびそれを用いた電子部品 |
| JP2004261863A (ja) * | 2003-01-07 | 2004-09-24 | Senju Metal Ind Co Ltd | 鉛フリーはんだ |
| US11285569B2 (en) | 2003-04-25 | 2022-03-29 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Soldering material based on Sn Ag and Cu |
| WO2005119755A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Senju Metal Industry Co., Ltd | はんだ付け方法、ダイボンディング用はんだペレット、ダイボンディングはんだペレットの製造方法および電子部品 |
| JPWO2005119755A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2008-04-03 | 千住金属工業株式会社 | ダイボンディング用ペレットおよび電子部品 |
| KR100898896B1 (ko) | 2004-06-01 | 2009-05-21 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 납땜 방법, 다이 본딩용 땜납 펠릿, 다이 본딩 땜납 펠릿의제조 방법 및 전자 부품 |
| JP4844393B2 (ja) * | 2004-06-01 | 2011-12-28 | 千住金属工業株式会社 | ダイボンディング接合方法と電子部品 |
| DE102006005271B4 (de) * | 2005-05-20 | 2012-12-06 | Fuji Electric Co., Ltd | Halbleitervorrichtung unter Verwendung einer Lötlegierung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung |
| US7816249B2 (en) | 2005-05-20 | 2010-10-19 | Fuji Electric Systems Co., Ltd. | Method for producing a semiconductor device using a solder alloy |
| JP2008221330A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-09-25 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | はんだ合金 |
| JP2009071315A (ja) * | 2008-10-20 | 2009-04-02 | Sumida Corporation | コイル部品 |
| JP2012125783A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Nihon Superior Co Ltd | 鉛フリーはんだ合金 |
| JPWO2014181883A1 (ja) * | 2013-05-10 | 2017-02-23 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
| JPWO2015125855A1 (ja) * | 2014-02-24 | 2017-03-30 | 株式会社弘輝 | 鉛フリーはんだ合金、はんだ材料及び接合構造体 |
| JP2016047555A (ja) * | 2015-09-10 | 2016-04-07 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金と車載電子回路 |
| US11850685B2 (en) | 2017-03-17 | 2023-12-26 | Fuji Electric Co., Ltd. | Solder material |
| JP2018171656A (ja) * | 2018-05-28 | 2018-11-08 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金と車載電子回路 |
| JP2019072770A (ja) * | 2018-12-05 | 2019-05-16 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金と車載電子回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3353662B2 (ja) | 2002-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3296289B2 (ja) | はんだ合金 | |
| US6365097B1 (en) | Solder alloy | |
| JP6767506B2 (ja) | 高信頼性鉛フリーはんだ合金 | |
| JP5585746B2 (ja) | 高温鉛フリーはんだ合金 | |
| US6156132A (en) | Solder alloys | |
| US6179935B1 (en) | Solder alloys | |
| JP3353662B2 (ja) | はんだ合金 | |
| CN108971793B (zh) | 一种低温无铅焊料 | |
| JP2019520985A6 (ja) | 高信頼性鉛フリーはんだ合金 | |
| JP3353640B2 (ja) | はんだ合金 | |
| JP2006255784A (ja) | 無鉛ハンダ合金 | |
| JP5187465B1 (ja) | 高温鉛フリーはんだ合金 | |
| JP3262113B2 (ja) | はんだ合金 | |
| US20050008525A1 (en) | Lead-free soft solder | |
| JP4635715B2 (ja) | はんだ合金およびそれを用いた半導体装置 | |
| JPH10193169A (ja) | 無鉛はんだ合金 | |
| JP3673021B2 (ja) | 電子部品実装用無鉛はんだ | |
| CN112077478A (zh) | 一种低熔点In-Sn-Zn合金钎料及其制备方法 | |
| JP2000079494A (ja) | はんだ合金 | |
| CA2540486A1 (en) | Pb-free solder alloy compositions comprising essentially tin (sn), silver (ag), copper (cu), nickel (ni), phosphorus (p) and/or rare earth: cerium (ce) or lanthanum (la) | |
| JP2000343273A (ja) | はんだ合金 | |
| JP2001287082A (ja) | はんだ合金 | |
| JP2008221330A (ja) | はんだ合金 | |
| JP2009158725A (ja) | 半導体装置およびダイボンド材 | |
| JP5051633B2 (ja) | はんだ合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070927 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080927 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080927 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090927 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090927 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100927 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110927 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110927 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120927 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120927 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130927 Year of fee payment: 11 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |