JPH1177369A - 電子部品用はんだ合金およびそれを用いた接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 融点は１８３℃前後で、特にＳｉダイボンド
のように熱膨張係数が大きく異なる部品をはんだ接合し
た際にも耐熱疲労性に優れたはんだ合金およびそれを用
いた接合方法を提供することを目的とするものである。 【解決手段】 Ｐｂに、Ｓｎを５５〜７５重量％、Ａｇ
とＰｄの合計を０．００５〜１０重量％含有し、さらに
Ｂｉ含有量を３重量％以下かつＺｎ含有量を０．３重量
％以下とする、あるいはＰｂに、Ｓｎを５５〜７５重量
％、Ｉｎを３〜１８重量％、Ｚｎを０．０５〜２．５重
量％およびＺｎとの合計が０．０１〜５重量％となるＮ
ｉを含有させた電子部品用はんだ合金である。この電子
部品用はんだ合金を用い、被接合部品の少なくとも何れ
かの表面にＮｉを含有する層を形成または全体にＮｉを
含有させて接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器の部品接
合等に用いられるはんだ付け用はんだ合金に関するもの
で、詳細には耐熱疲労性に優れ、熱膨張係数が大きく異
なる部品のはんだ付けに使用する電子部品用はんだ合金
およびそれを用いた接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来電子機器のはんだ接合にはＳｎ−Ｐ
ｂを基本としたはんだが用いられているが、部品の温度
負荷軽減から特に６３Ｓｎ−３７Ｐｂ近傍組成で融点が
１８３℃前後であるはんだが幅広く使用されている。

【０００３】一方はんだ接合部は、組立工程における熱
履歴、動作状態における温度上昇と非動作状態における
常温との繰り返し温度変化等を受け、特に部品の熱膨張
係数の違いに起因する繰り返し歪の疲労からはんだ接合
部に亀裂が発生・進展して、接合強度ならびに電気的接
続の信頼性を低下させる。

【０００４】近年、多機能・部品実装密度の増大に伴い
更に温度変化は過酷となり、一層亀裂進展速度の小さい
高耐熱疲労はんだ合金が要求されるようになった。この
要求に応えるべく、はんだ接合強度を向上させるために
Ｐｂ−Ｓｎはんだをべ−スとしてこれにＳｂ、Ａｇ、Ｉ
ｎ、Ｂｉ、Ｃｕ等微量の元素を添加して特にはんだ素材
の機械的特性やはんだ付け性、耐食性等を改善したはん
だが種々提案されている（例えば、特開平７−１７８５
８７号公報、特開平６−１２６４８４号公報など）。

【０００５】しかしながら、これらのはんだ合金を用い
た場合、プリント基板へのピン接続等熱膨張係数の差が
さほど大きくない部品の接合においては耐熱疲労性の改
善効果が見られるものの、Ｓｉダイボンドのように、Ｓ
ｉと１桁以上熱膨張係数が異なるような部品を接続した
場合には、はんだ接合部にかかる歪みが過大となり、顕
著な改善効果が見られないという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するために提案されたものであって、融点は１８
３℃前後で、特にＳｉダイボンドのように熱膨張係数が
大きく異なる部品をはんだ接合した際にも耐熱疲労性に
優れた電子部品用はんだ合金およびそれを用いた接合方
法を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
Ｐｂに、Ｓｎを５５〜７５重量％、ＡｇとＰｄの合計を
０．００５〜１０重量％含有し、さらにＢｉ含有量を３
重量％以下かつＺｎ含有量を０．３重量％以下とした電
子部品用はんだ合金である。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１記載の電
子部品用はんだ合金において、Ｎｉを０．０１〜２．０
重量％含有したものである。

【０００９】請求項３に係る発明は、Ｐｂに、Ｓｎを５
５〜７５重量％、Ｉｎを３〜１８重量％、Ｚｎを０．０
０５〜２．５重量％およびＺｎとの合計が０．０１〜５
重量％となるＮｉを含有した電子部品用はんだ合金であ
る。

【００１０】請求項４に係る発明は、請求項３記載の電
子部品用はんだ合金において、Ｂｉを３〜１８重量％含
有したものである。

【００１１】請求項５に係る発明は、はんだ合金で被接
合部品同士を接合する接合方法であって、上記被接合部
品の少なくとも何れかの表面はＮｉを含有する層が形成
され、または上記被接合部品の少なくとも何れかの全体
はＮｉを含有し、請求項１〜４のいずれかに記載の電子
部品用はんだ合金を用いて接合する接合方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明者は、融点１８３℃近傍の
はんだ合金の耐熱疲労特性が従来Ｐｂ−Ｓｎはんだと比
較して大きく優れること等を条件とした電子部品用はん
だ合金の開発を目的として研究を重ねた結果、以下の知
見を得た。

【００１３】１．Ｓｎ−Ｐｂはんだに所定量のＡｇ、Ｐ
ｄを添加してはんだ接合部内に板粒状（Ａｇ，Ｐｄ）Ｓ
ｎ_x（ｘ＝２〜４）金属間化合物を生成分散させること
により、この金属間化合物が、はんだ接合部に繰り返し
応力により発生した亀裂伝播の障害となりこれにより進
展抑制効果を示し、かつ本合金にＺｎ、Ｂｉが含有する
とＳｎ富裕相とＰｂ富裕相との境界にこれらＺｎ、Ｂｉ
元素が偏析して、逆に亀裂感受性が増しＡｇ、Ｐｄ共添
効果が相殺される。この共添効果の相殺は、Ｚｎ０．３
重量％以下、Ｂｉ３重量％以下とすることによってなく
なる。

【００１４】２．上記金属間化合物を生成分散したはん
だ材にさらにＮｉを添加すると板粒状の金属間化合物の
周辺にＮｉが偏析して母相との界面強度を増して、さら
に亀裂進展抑制効果が顕著となる。

【００１５】３．Ｓｎ−Ｐｂはんだに所定量のＩｎ、Ｎ
ｉ、Ｚｎを添加し、はんだ接合部内に針状のＳｎ−Ｎｉ
−Ｉｎ金属間化合物を生成分散させることにより、はん
だ接合部に繰り返し応力により発生した亀裂の進展を抑
制する効果が得られる。

【００１６】４．Ｓｎ−Ｐｂはんだに所定量のＩｎ、Ｎ
ｉ、Ｚｎを添加した合金に、さらに所定量のＢｉを添加
すると、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｎｉ金属間化合物が一層微細分散
して亀裂進展抑制効果がさらに顕著となる。

【００１７】５．被接合部品の片方または双方の全体ま
たは表面にＮｉを含有している部材を用いる、または被
接合部品の片方または双方にＮｉをコ−ティングするこ
とによって亀裂進展抑制効果はさらに顕著となる。

【００１８】本発明のはんだ合金は、かかる知見に基づ
いて創出されたものであって、Ｐｂに、Ｓｎ５５〜７５
重量％、合計が０．００５〜１０重量％のＡｇおよびＰ
ｄを含有し、Ｚｎ０．３重量％以下、Ｂｉ３重量％以下
のＳｎ−Ｐｂ−Ａｇ−Ｐｄ４元合金（発明合金１と称す
る）とすることによって、接合部内に板粒状（Ａｇ，Ｐ
ｄ）Ｓｎ_x（ｘ＝２〜４）金属間化合物を生成分散させ
ることを特徴とする。

【００１９】ＡｇとＰｄの合計は、０．００５重量％未
満ではその効果が十分に得られず、１０．０重量％を越
えるとはんだ濡れ性が悪くなるとともに融点が高くな
り、コスト的にも不利になる。

【００２０】また、ＺｎおよびＢｉの含有量を規制する
のは、上記のように、Ｚｎ、Ｂｉを含有すると亀裂進展
の経路となるＳｎ富裕相とＰｂ富裕相の境界強度が低下
して亀裂感受性が増してＡｇ、Ｐｄ共添効果を相殺して
むしろ逆効果となるためである。

【００２１】さらにＺｎ、ＢｉはＰｂ−Ｓｎはんだ原料
作製時には不純物として含有しやすい金属でありＪＩＳ
でも等級によって含有量を管理することになっている
が、さらには被接合部品に含有されている場合、接合方
法によってはさらにはんだ合金内に入り込む可能性があ
る。上記含有量の範囲は、本発明の亀裂進展抑制効果を
保つ限界値について検討を行った結果に基づくものであ
る。これは例えばデイップのようなはんだ浴にて接合す
る場合の浴管理にも適用されることは至極当然である。

【００２２】上記発明合金１にＮｉ０．０１〜２重量％
を添加して５元合金（発明合金２と称する）とすること
によって、亀裂進展抑制効果をより高めることができ
る。

【００２３】発明合金１にＮｉをさらに添加して亀裂進
展抑制効果を顕著なものとしたものが発明合金２である
が、Ｎｉを発明合金１に添加することによって（Ａｇ，
Ｐｄ）Ｓｎ_x（ｘ＝２〜４）金属間化合物の周辺にＮｉ
が偏析して母相との界面強度を増して、さらに亀裂進展
抑制効果が顕著となる。

【００２４】Ｎｉは、０．０１重量％未満ではその効果
が得られず、２．０重量％を超えるとはんだ濡れ性が低
下し、融点上昇とともに部品の温度負荷が大きくなり、
コスト的にも不利になる。

【００２５】本発明のはんだ合金は、Ｐｂに、Ｓｎ５５
〜７５重量％、Ｉｎ３〜１８重量％、Ｚｎ０．０１〜
２．５重量％、Ｚｎとの合計が０．００５〜５重量％と
なるＮｉを含有する５元合金（発明合金３と称する）と
することによって、はんだ接合部内に針状のＳｎ−Ｎｉ
−Ｉｎ金属間化合物を生成分散させ、はんだ接合部に繰
り返し応力により発生した亀裂の進展を抑制することが
できる。

【００２６】発明合金３においてＩｎ、Ｎｉを添加した
理由は、はんだ接合部内にＳｎ−Ｉｎ−Ｎｉ金属間化合
物を生成・分散させるためであり、Ｚｎ添加は生成した
Ｓｎ−Ｉｎ−Ｎｉ金属間化合物の形状を針状にして、熱
および熱サイクルがはんだ接合部に負荷された場合に生
じる応力歪みにより発生した亀裂の進展を抑制する効果
がある。

【００２７】Ｉｎは、３重量％未満だと顕著な効果が得
られず、１８重量％を超えると接合を司るＳｎ−Ｉｎ−
Ｎｉ金属間化合物層の成長を促進して耐熱疲労性を悪化
させる。また耐食性および固相線温度の低下等を招き、
かつコスト的に不利になる。Ｚｎは０．００５重量％未
満だとＳｎ−Ｉｎ−Ｎｉ金属間化合物の形状が針状にな
らず、顕著な効果が得られず、２．５重量％を超えると
はんだ濡れ性の低下や応力腐食感受性の増加、融点の上
昇を生じる。

【００２８】発明合金３に、さらにＢｉ３〜１８重量％
を添加して６元合金（発明合金４と称する）とすること
によって、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｎｉ金属間化合物が一層微細分
散して亀裂進展抑制効果がさらに顕著となる。

【００２９】発明合金３にＢｉを添加してさらに亀裂進
展抑制効果を顕著なものとしたのが合金４であるが、そ
の含有量をＢｉ３〜１８重量％としたのは、３重量％未
満では発明３合金より顕著な効果は得られず、１８重量
％を超えると接合強度低下、はんだ付け性への悪影響、
亀裂感受性の増加、融点の低下等を生じ、Ｉｎ、Ｎｉ、
Ｚｎ共添効果を相殺するためである。

【００３０】また本発明合金１〜４は、被接合部品にＮ
ｉを含有しているものを用いるか、または、さらにＮｉ
を被接合部品の表面層に含有するかコ−ティングするこ
とによって、一層亀裂進展抑制効果が顕著なものとな
る。また、この被接合部品を用いた場合、本発明合金２
〜４のＮｉ含有はんだ合金においても被接合部品からの
拡散現象のためにＮｉが過剰にならず耐熱疲労性を損ね
ることがない。この接合方法は、本発明合金特有の接合
方法であり、被接合部品のＮｉの含有については部品の
表面層でも、または全てであってもよい。

【００３１】本発明のはんだ合金は、そのまま溶融して
例えばデイップ方式のはんだ浴としてもよいし、あるい
はロジン系樹脂や溶剤、活性剤等と混合してクリ−ムは
んだを調整し、リフロ−方式によりはんだ付けするよう
にしてもよい。この場合、使用されるロジン系樹脂、溶
剤、活性剤としては、通常のクリ−ムはんだに使用可能
なものであれば何れも使用できる。

【００３２】本発明においてＳｎ５５〜７５重量％とし
たのは、図１に示した通りＳｎ−Ｐｂ系合金のＳｎ含有
量と固相線・液相線温度との関係から、この範囲を超え
ることによって合金の液相線温度が１８３℃から２０℃
以上上昇し、部品の耐熱温度や接合プロセスを変える必
要が生じて、コスト的に不利になるからである。

【００３３】また共晶組成からずれるとともに共晶組織
以外の析出が多くなるが、これにより本発明の効果が十
分得られないからである。例えば発明合金３、４のよう
にＩｎまたはＢｉ等の低融点元素を添加した場合にはＳ
ｎ５５〜７５重量％の範囲外でも１８３℃近傍の液相線
温度となり、かつ場合によっては固相線温度が１８３℃
よりも大きく低下するが、本発明合金は所定金属間化合
物を所定形状に析出させる必要があるため、できる限り
Ｓｎ、Ｐｂについては共晶組織である必要がある。従っ
てこれらからもＳｎ５５〜７５重量％とする必要があ
る。

【００３４】

【実施例】本発明の電子部品用はんだ合金およびその接
合方法を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお
実施例において、溶融温度はＤＳＣ曲線および冷却凝固
曲線から推定した。またはんだ濡れ性は、メニスコグラ
フ法にて評価した。具体的には、短冊状の銅合金試料に
ミルフラックスを塗布した後、２４０℃の各はんだ合金
浴槽に浸漬し、「浮力≦張力」となるまでの浸漬時間に
よって評価した。

【００３５】この浸漬時間の６３Ｓｎ−Ｐｂはんだとの
比が１．２以下の場合をＡ、１．２〜１．５の場合を
Ｂ、１．５〜２までをＣ、２以上の場合をＤと評価し
た。

【００３６】耐熱疲労性についてはＳｉチップとＣｕブ
ロックをはんだ接合し、ヒ−トサイクル（−５５℃×３
０ｍｉｎ〜１２５℃×３０ｍｉｎ／ｃｙｃｌｅ）を最高
１０００サイクルまで施した後、顕微鏡ではんだ接合断
面観察を行い、Ｓｉチップ端部から接合部内へ生じた亀
裂の長さの左右平均をもって評価を行った。この左右平
均亀裂長さの６３Ｓｎ−Ｐｂとの比が１以上をＤ、１〜
０．７５をＣ、０．７５〜０．５をＢ、０．５以下をＡ
と評価した。

【００３７】実施例１．表１は、本発明合金（試料番号
１２〜１７）と、比較材であるＡｇ、Ｐｄ単独またはＡ
ｇとＰｄの合計が０．００４重量％以下（試料番号１〜
１１）およびＡｇとＰｄの合計が１１重量％以上（試料
番号１８〜２０）の液相線温度、はんだ濡れ性および耐
熱疲労性を評価した結果を示すものである。

【００３８】

【表１】

【００３９】試料番号１〜１１および試料番号１８〜２
０と比較して、試料番号１２〜１７は、液相線温度が１
８０〜１９１℃で１８０℃近傍であり、比較的良好なは
んだ濡れ性（はんだ濡れ性評価でＢ以上）を保ちながら
耐熱疲労性に優れる（評価ＡまたはＢ）。

【００４０】実施例２．表２は、本発明合金（試料番号
３３、３４、３６〜３８）と、比較材であるＡｇ、Ｐｄ
無添加（試料番号２１）、Ａｇ、Ｐｄ単独またはＡｇと
Ｐｄの合計が０．００３重量％以下（試料番号２２〜３
０）、ＡｇとＰｄの合計が１１重量％以上（試料番号３
１、３２、３５）およびＡｇとＰｄの合計が３重量％で
あるがＳｎが４０および８１重量％であるもの（試料番
号３９および４０）の液相線温度、はんだ濡れ性および
耐熱疲労性を評価した結果を示すものである。

【００４１】

【表２】

【００４２】試料２１のＰｂ−Ｓｎのみの組成では、特
に耐熱疲労性に劣ることがわかる。試料２２〜２５のＰ
ｂ−ＳｎにＡｇを単独添加した組成では、耐熱疲労性が
ほとんど改善されていないことがわかる。試料２６〜２
９のＰｂ−ＳｎにＰｄを単独添加した組成では、はんだ
濡れ性および耐熱疲労性がＰｂ−Ｓｎのみの組成と同等
もしくは劣ることがわかる。

【００４３】試料３０はＰｂ−ＳｎにＡｇおよびＰｄを
同時に添加した組成であるが、耐熱疲労性が劣る。これ
はＡｇおよびＰｄの添加量不足により金属間化合物がほ
とんど生成されないためである。

【００４４】試料３１、３２、３５はＰｂ−ＳｎにＡｇ
およびＰｄを同時に添加した組成であるが、融点が２０
０℃を超し、耐熱疲労性劣改善効果が見られない。これ
は、ＡｇおよびＰｄの添加過多により融点が上昇し、２
４０℃では十分な熱量でないことによるものと考えら
れ、また（Ａｇ，Ｐｄ）Ｓｎ_X（ｘ＝２〜４）の他にＡ
ｇまたはさらにＰｄが単独またはＡｇ−Ｓｎ金属間化合
物がＳｎ富裕層とＰｂ富裕層との境界に多く存在して熱
疲労強度を弱めることになり、ＡｇとＰｄの共添効果が
相殺されてしまうことによるものと考えられる。

【００４５】試料３９、４０のＰｂ−ＳｎにＡｇ、Ｐｄ
を同時に添加した組成であるが、Ｓｎの含有量が５５〜
７５重量％の範囲外のため液相線温度が上昇し、従って
２４０℃では十分な濡れ性が得られず、また金属組織が
粗となり、耐熱疲労性改善効果も得られなかった。これ
は初期接合状態が劣ったためであると考えられる。

【００４６】一方、本発明のはんだ合金である試料３
３、３４、３６〜３８は、Ｐｂ−ＳｎにＡｇおよびＰｄ
を同時に含有する組成であるが、液相線温度が２００℃
未満であり３８を除き比較的良好なはんだ濡れ性を有
し、耐熱疲労性には全体として優れていることがわか
る。

【００４７】実施例３．表３の試料４１〜５０は、Ｐｂ
−Ｓｎ−Ａｇ−Ｐｄに、さらに、Ｂｉ、ＺｎまたはＢｉ
とＺｎを添加した組成のもの、または添加はしていない
が不純物として含有している組成のものである（Ｂｉ、
Ｚｎ量について発光分光分析にて定量を行った）。

【００４８】

【表３】

【００４９】Ｂｉの添加および含有は固相線温度の低下
傾向が見られるのが一般的であるが、液相線温度に与え
る顕著な影響は見られない。むしろ耐熱疲労性の低下が
見られ、ＡｇおよびＰｄの共添効果を相殺していること
がわかる。

【００５０】試料４１〜４４および５０を比較すると、
３重量％以上添加で表２の試料２１のＰｂ−Ｓｎのみの
組成とほぼ同程度またはそれより低下するものと推定で
きる。

【００５１】試料４７〜５０の結果から、Ｚｎの添加お
よび含有は試料２１に比べて濡れ性および耐熱疲労性の
著しい低下を招くことがわかる。Ａｇ，Ｐｄ共添試料の
耐熱疲労性がＰｂ−Ｓｎのみの組成である表２の試料２
１と比較して優れるＢｉおよびＺｎの限界値は、各々Ｂ
ｉ３重量％以下、Ｚｎ０．３重量％以下である。

【００５２】実施例４．図２は、本発明合金の一組成の
６２Ｓｎ−２Ａｇ−１Ｐｄ−０．０１Ｂｉ−０．００２
Ｚｎ−Ｐｂに、さらにＮｉを０〜３重量％まで添加した
組成であり、５００または１０００サイクル後のはんだ
接合部の左右平均亀裂長さによる耐熱疲労性評価結果を
示す。

【００５３】図２より明らかなように、本発明合金１は
Ｎｉの添加により、さらに顕著な改善効果が見られるこ
とがわかる。しかし、０．０１重量％以下では顕著な改
善効果は見られず２．５重量％を超えると接合界面にＮ
ｉ３Ｓｎ４金属間化合物層厚を増して耐熱疲労性を悪化
するので、Ｎｉの添加量を０．０１重量％〜２．５重量
％とすることが必要である。

【００５４】実施例５．表４および５の試料番号５１〜
９０は、Ｉｎを添加したものまたは添加していないもの
の評価結果を示すものである。なお、表５には前掲の試
料２１も併せて記載している。

【００５５】

【表４】

【００５６】

【表５】

【００５７】試料５１〜５３および試料２１（表２記載
の試料２１と同一組成）のＰｂ−Ｓｎのみの組成では、
実施例２でも示したとおり特に耐熱疲労性に劣ることが
わかる。

【００５８】試料５４〜５６のＰｂ−ＳｎにＩｎを単独
添加した組成および５７〜６０のＺｎとＮｉのみ添加し
た組成では、耐熱疲労性がほとんど改善されていないこ
とがわかる。

【００５９】試料６１〜９０のＩｎ、ＺｎおよびＮｉを
含むものの中で、Ｉｎの含有量が１８重量％を超える組
成（試料６３および８２）、ＺｎとＮｉの合計量が５重
量％を超える組成（試料６５、６７および７９）、Ｚｎ
含有量が２．５重量％を超える組成（試料番号６６およ
び８０）、Ｚｎ含有量が０．００５重量％を下回る組成
（試料番号７４）、Ｉｎ含有量が３重量％を下回る組成
（試料７０および９０）、ＺｎとＮｉの合計量が０．０
０１重量％を下回る組成（試料番号６８および８８）の
ものは、耐熱疲労性がほとんど改善されていないことが
わかる。

【００６０】試料７２および７３のＰｂ−ＳｎにＩｎと
Ｎｉを共添した組成では、耐熱疲労性がほとんど改善さ
れていないことがわかる。

【００６１】試料８１のＰｂ−ＳｎにＩｎとＺｎを共添
した組成では、特に耐熱疲労性がほとんど改善されてい
ないことがわかる。

【００６２】試料８４および８６ののようにＳｎの含有
量が３５重量％あるいは８３重量％と低い組成あるいは
高い組成で、液相線温度が高いものは、耐熱疲労性がほ
とんど改善されていないことがわかる。

【００６３】一方、表４の試料６１、６２、６４および
６９、表５の試料７５〜７８、８３、８５、８７および
８９においては、Ｉｎが３〜１８重量％、Ｚｎ０．００
５〜重２．５量％で、ＺｎとＮｉとの合計が０．０１〜
５重量％の範囲であるため、比較的良好なはんだ濡れ性
（Ｃ以上）を保ちつつ耐熱疲労性に優れていたた（Ｂ以
上）。

【００６４】実施例６．図３は、本発明合金の一組成の
Ｐｂ−５７Ｓｎ−８Ｉｎ−１Ｎｉ−０．５Ｚｎに、Ｂｉ
を１〜３０重量％まで添加した組成であり、５００また
は１０００サイクル後のはんだ接合部の左右平均亀裂長
さによる耐熱疲労性評価結果を示すものである。

【００６５】図から明らかなように、本発明合金３にＢ
ｉを添加することによりさらに亀裂進展抑制効果が得ら
れることがわかる。その添加量については３重量％未満
では改善効果が顕著でなく、１８重量％を超えると亀裂
感受性を増してＩｎ、Ｎｉ、Ｚｎの添加による効果を相
殺することがわかる。またＢｉを添加しすぎるとはんだ
合金自体硬く脆くなることが知られており、はんだ接合
強度信頼性の劣ることも懸念される。

【００６６】実施例７．表６の試料１０１〜１２０は、
本発明合金１〜４でＳｉチップとＣｕおよび４２Ａｌｌ
ｏｙ（４２Ｎｉ−Ｆｅ）ブロックとを接合し、耐熱疲労
性評価を行った結果である。

【００６７】

【表６】

【００６８】ここで、発明合金組成は各々以下のように
した。 （１）本発明合金１：６２Ｓｎ−２Ａｇ−１Ｐｄ−０．
０１Ｂｉ−０．００１Ｚｎ−Ｐｂ （２）本発明合金２：６２Ｓｎ−２Ａｇ−１Ｐｄ−０．
５Ｎｉ−０．０１Ｂｉ−０．００１Ｚｎ−Ｐｂ（ ただ
し、Ｂｉ，Ｚｎは添加したものではなく、不純物として
含有している量を化学分析で同定したものである ） （３）本発明合金３：６１Ｓｎ−８Ｉｎ−０．５Ｎｉ−
０．５Ｚｎ−Ｐｂ （４）本発明合金４：５７Ｓｎ−８Ｉｎ−０．５Ｎｉ−
０．５Ｚｎ−８Ｂｉ−Ｐｂ （５）比較材：６３Ｓｎ−Ｐｂ（表２および表５の試料
２１相当）

【００６９】また、ＳｉチップのメタライズはＴｉ／Ｎ
ｉ／ＡｕとＴｉ／Ｃｕ／Ａｕの２種類とし、Ｃｕブロッ
クはＮｉめっきなしおよびＮｉめっき有りとした。４２
ＡｌｌｏｙはＮｉめっきなしとした。

【００７０】さらに、耐熱疲労性評価はＡをさらに細か
く分けて、左右平均亀裂長さのＰｂ−６３Ｓｎとの比が
０．５〜０．４をＡ２、０．４以下をＡ１と評価した。
なお、表６において、発明接合方法とは、上記ブロック
をＮｉを含有する材料とする、ブロックの表面にＮｉめ
っきを施すかあるいはブロック表面層にＮｉを含有する
ものである。

【００７１】試料１０１、１０２、１０３、１０５、１
０６の発明合金１を本発明方法で接合した場合良好な接
合状態を保ったまま、試料１０４の比較方法で接合した
場合よりも、さらに改善効果が顕著となったことがわか
る。

【００７２】試料１０７〜１２４のＮｉを含有している
本発明合金２、３、４を用いて接合した試料において
も、試料１２５〜１３０の６３Ｓｎ−Ｐｂを本発明方法
および比較接合方法で接合した場合と比較して大きく耐
熱疲労性が改善されていることがわかる。また、本発明
合金２、３、４を用いて接合した場合でも、試料１０４
の比較接合方法に比べて、本発明方法によって耐熱疲労
特性が向上した。Ｎｉの過剰添加は液相線温度の上昇等
によってはんだ濡れ性や耐熱疲労性に悪影響を与えるこ
とを先に述べたが、本発明方法においてはＮｉを含有し
ている本発明合金２、３、４に適応しても、Ｎｉ量が過
多にならずに良好な耐熱疲労性を保っていることがわか
る。また、本発明方法で本発明合金１〜４以外のはんだ
で接合しても耐熱疲労性は改善されないこともわかる。
さらに、本実施例からＳｉチップをＮｉ含有部品と置き
換えても同様の効果が得られることは容易に推測され
る。

【００７３】

【発明の効果】請求項１〜４に係る発明によれば、熱膨
張係数の大きく異なる電子部品についても熱サイクルに
対して著しく安定なはんだ接合状態を可能とする電子部
品用はんだ合金を提供することができ、電子部品の機械
的および電気的接合の信頼性を長期にわたって保証でき
る。

【００７４】請求項５に係る発明によれば、請求項１〜
４のいずれかに記載の電子部品用はんだ合金を用いて、
被接合部材同士を接合し、熱膨張係数の大きく異なる電
子部品に対しても熱サイクルに対して著しく安定なはん
だ接合状態を可能とすることができ、電子部品の機械的
および電気的接合の信頼性を長期にわたって保証でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 Ｐｂ−Ｓｎ２元系状態図である。

【図２】 本発明の一実施例になるはんだ合金の、Ｎｉ
添加量と５００および１０００サイクル後の耐熱疲労性
評価結果との相関図である。

【図３】 本発明の他の実施例になるはんだ合金の、Ｂ
ｉ添加量と５００および１０００サイクル後の耐熱疲労
性評価結果との相関図である。

【符号の説明】

１ ５００サイクル、２ １０００サイクル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｐｂに、Ｓｎを５５〜７５重量％、Ａｇ
   とＰｄの合計を０．００５〜１０重量％含有し、さらに
   Ｂｉ含有量を３重量％以下かつＺｎ含有量を０．３重量
   ％以下とした電子部品用はんだ合金。
2. 【請求項２】 Ｎｉを０．０１〜２．０重量％含有した
   ことを特徴とする請求項１記載の電子部品用はんだ合
   金。
3. 【請求項３】 Ｐｂに、Ｓｎを５５〜７５重量％、Ｉｎ
   を３〜１８重量％、Ｚｎを０．００５〜２．５重量％お
   よびＺｎとの合計が０．０１〜５重量％となるＮｉを含
   有したことを特徴とする電子部品用はんだ合金。
4. 【請求項４】 Ｂｉを３〜１８重量％含有したことを特
   徴とする請求項３記載の電子部品用はんだ合金。
5. 【請求項５】 はんだ合金で被接合部品同士を接合する
   接合方法であって、上記被接合部品の少なくとも何れか
   の表面はＮｉを含有する層が形成され、または上記被接
   合部品の少なくとも何れかの全体はＮｉを含有し、請求
   項１〜４のいずれかに記載の電子部品用はんだ合金を用
   いて接合することを特徴とする接合方法。