KR101165426B1 - Pb-free solder alloy - Google Patents

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KR101165426B1
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강규식
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일진머티리얼즈 주식회사
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Abstract

본 발명은 납을 사용하지 않으면서도 동시에 위스커 발생을 억제할 수 있는 무연 솔더 합금을 제공하기 위한 것으로, 이를 위하여, 납을 포함하지 않고, 제1원소로서 주석(Sn) 및 제2원소로서 붕소(B)를 포함하는 무연 솔더 합금을 제공한다.The present invention is to provide a lead-free solder alloy that can suppress whisker generation at the same time without the use of lead, for this purpose, it does not contain lead, tin (Sn) as the first element and boron (second) A lead-free solder alloy comprising B) is provided.

Description

무연 솔더 합금{Pb-free solder alloy}Pb-free solder alloy

본 발명은 납 성분이 함유되어 있지 않은(이하, ‘무연’이라 한다) 솔더 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 붕소를 포함해 위스커가 발생하지 않는 무연 솔더 합금에 관한 것이다.The present invention relates to a solder alloy containing no lead component (hereinafter referred to as "lead-free"), and more particularly, to a lead-free solder alloy containing no whisker including boron.

솔더링(soldering)은 450℃ 이하의 융점을 가지는 솔더(solder)를 이용하여 접합하고자 하는 피접합재료를 접합시키는 기술로서, 모재는 녹이지 않고 솔더만 녹여 접합시키는 기술이다. Soldering is a technique of bonding a material to be joined using a solder having a melting point of 450 ° C. or lower.

종래에 이러한 솔더링에 사용되던 솔더합금은 Pb(lead)와 Sn(tin)의 합금이었다. 이 Pb-Sn 합금의 솔더는 대부분 Pb-63%Sn의 공정(eutectic) 조성이고, 융점은 183℃로서 전자부품을 열적으로 손상시키지 않는 적당한 온도로 되어 있을 뿐만 아니라, BGA의 전극이나 인쇄회로기판의 랜드에 대한 젖음성이 우수하기 때문에 솔더링 불량도 적다는 우수한 특징이 있다.Conventionally, the solder alloy used for such soldering was an alloy of Pb (lead) and Sn (tin). The solder of this Pb-Sn alloy is mostly eutectic composition of Pb-63% Sn, melting point is 183 ℃, not only at the proper temperature which does not thermally damage electronic components, but also BGA electrode or printed circuit board. Because of the excellent wettability of the land, there is an excellent feature of less soldering defects.

그러나, 이러한 Pb-Sn 솔더합금은 이 솔더합금이 사용된 전자기기가 폐기될 경우 솔더 속의 납성분으로 인해 환경오염의 원인이 되어, 납 성분에 대한 규제가 강화됨에 따라 더 이상 사용되기 어렵게 되었다. However, these Pb-Sn solder alloys cause environmental pollution due to the lead content in the solder when electronic devices using the solder alloy are disposed of, and it is no longer used as the regulation on the lead content is tightened.

따라서, 최근에는 Pb를 전혀 함유하지 않는 무연 솔더를 사용하고 있다. 이러한 무연 솔더의 가장 대표적인 것은 Sn을 주성분으로 한 Sn-Ag계, Sn-Cu계, Sn-Bi계, Sn-Zn계 및 상기한 계열의 합금에 다시 Ag, Cu, Zn, In, Ni, Cr, Fe, Co, Ge, P 및 Ga 등을 적절히 첨가한 것이다.Therefore, in recent years, lead-free solders containing no Pb have been used. The most representative of such lead-free solders are Ag, Cu, Zn, In, Ni, Cr, and Sn-Ag, Sn-Cu, Sn-Bi, Sn-Zn, and alloys of the aforementioned series. , Fe, Co, Ge, P, and Ga are added suitably.

Sn-Ag계에 Cu를 첨가한 무연 솔더 중 Sn-3Ag-0.5Cu는 납땜성(solderability), 접합강도 및 내열피로성 등의 특성이 우수하기 때문에, 현재에는 많은 전자기기의 솔더링(soldering)에 사용되고 있고, 또한 BGA의 범프 및 볼을 형성하기 위한 솔더합금으로도 사용되고 있다.Among the lead-free solders with Cu added to Sn-Ag, Sn-3Ag-0.5Cu is currently used for soldering of many electronic devices because of its excellent solderability, bonding strength and thermal fatigue resistance. It is also used as a solder alloy for forming bumps and balls of BGA.

그러나, Sn-Ag-Cu 계 무연 솔더합금을 솔더로 장시간 사용한 경우, 솔더의 표면에 위스커(whisker)가 형성되기 쉽다. 이 위스커는 서로 다른 물질이 접합되어 상호 확산될 때에, 그 표면에서 발생되는 돌출된 결정을 말한다. 이러한 위스커는 열과 습기에 민감하다. 이러한 위스커가 솔더합금의 표면에 형성되면, 회로 내에서는 전기적 단락(short)이 발생되어 BGA 패키지 및 플립 칩 패키지의 수명을 단축시키는 문제점이 있다. However, when the Sn-Ag-Cu-based lead-free solder alloy is used as the solder for a long time, a whisker is likely to be formed on the surface of the solder. This whisker refers to the protruding crystals that occur on the surface when different materials join and diffuse together. These whiskers are sensitive to heat and moisture. If the whisker is formed on the surface of the solder alloy, there is a problem in that an electrical short occurs in the circuit to shorten the lifespan of the BGA package and the flip chip package.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 납을 사용하지 않으면서도 동시에 위스커의 발생을 억제할 수 있는 무연 솔더 합금을 제공하는 데에 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a lead-free solder alloy capable of suppressing whisker generation without using lead.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 납을 포함하지 않고, 제1원소로서 주석(Sn) 및 제2원소로서 붕소(B)를 포함하고, 상기 제2원소는 상기 제1원소의 결정 구조 내의 격자간 자리에 삽입되도록 구비되는 무연 솔더 합금을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention does not contain lead, and includes tin (Sn) as the first element and boron (B) as the second element, wherein the second element is a crystal of the first element. A lead-free solder alloy is provided that is inserted into an interstitial position in a structure.

상기 제2원소는 붕소(B)로, 0.003 중량% 내지 0.5 중량% 포함되고, 나머지는 상기 제1원소를 포함하도록 구비될 수 있다.The second element is boron (B), and 0.003% by weight to 0.5% by weight, the rest may be provided to include the first element.

상기 제3원소로서 구리(Cu)가 더 포함될 수 있다.Copper (Cu) may be further included as the third element.

상기 제3원소는 0.1 중량% 내지 5.0 중량% 포함될 수 있다.The third element may be included in an amount of 0.1 wt% to 5.0 wt%.

상기 제2원소는 붕소(B)로, 0.003 중량% 내지 0.5 중량% 포함되고, 나머지는 상기 제1원소 및 제3원소를 포함하도록 구비될 수 있다.The second element is boron (B), 0.003% by weight to 0.5% by weight, the rest may be provided to include the first element and the third element.

제4원소로서 은(Ag)을 더 포함할 수 있다.The fourth element may further include silver (Ag).

상기 제2원소는 붕소(B)로, 0.003 중량% 내지 0.5 중량% 포함되고, 나머지는 상기 제1원소 및 제4원소를 포함하도록 구비되거나, 상기 제1원소, 제3원소 및 제4원소를 포함하도록 구비될 수 있다.The second element is boron (B), and 0.003% by weight to 0.5% by weight, the remainder is provided to include the first element and the fourth element, or the first element, the third element and the fourth element It may be provided to include.

상기와 같은 본 발명에 의해 위스커의 발생을 억제할 수 있는 무연 솔더 합금 조성물을 제공할 수 있게 된다. According to the present invention as described above it is possible to provide a lead-free solder alloy composition that can suppress the occurrence of whiskers.

전술한 바와 같이, 종래의 Sn-Ag-Cu 계 무연 솔더는 표면의 위스커가 문제가 되고 있다. 그런데, 이러한 위스커의 발생 원인이 아직까지도 명확하게 밝혀져 있지 않다.As described above, in the conventional Sn-Ag-Cu-based lead-free solder, the whisker on the surface becomes a problem. By the way, the cause of such a whisker is not yet clear.

본 발명자들은 솔더가 Cu로 형성된 패드와 접합할 경우, 이 솔더와 Cu와의 접합 계면에서 주석보다 구리가 확산 속도가 더욱 빠르다는 점에 주목하였다.The inventors noted that when solder is bonded to a pad formed of Cu, copper has a faster diffusion rate than tin at the bonding interface between the solder and Cu.

즉, 솔더와 Cu 패드와의 접합 계면에서는 구리의 확산 속도가 솔더의 주 성분인 주석(Sn)의 확산 속도보다 더 빠르기 때문에, 패드의 Cu 성분이 솔더 쪽의 결정립계(Grain boundary) 방향으로 확산되게 된다. 이 후, 솔더에는 금속간 화합물(Intermetallic compound)이 Cu6Sn5의 조성으로 형성된다. In other words, at the junction between the solder and the Cu pad, the copper diffusion rate is faster than the diffusion rate of tin (Sn), which is the main component of the solder, so that the Cu component of the pad diffuses in the grain boundary direction of the solder side. do. Thereafter, an intermetallic compound is formed in the solder with a composition of Cu 6 Sn 5.

본 발명자들은 이 금속간 화합물이 솔더의 Sn 내부에 압축 응력(Compressive Stress)을 주어, Sn이 솔더 표면에 수염 형태의 단결정인 위스커를 성장시켜 이 압축 응력을 해소하는 것으로 생각하였다.The present inventors thought that the intermetallic compound gave a compressive stress inside the Sn of the solder, and the Sn solved this compressive stress by growing a whisker, a whisker-like single crystal, on the solder surface.

따라서, 본 발명자들은 주석(Sn)의 결정 구조 내의 격자간 자리(Interstitial site)에 원자 크기가 작은 금속을 삽입하여 금속간 확산을 억제함으로써 Sn 내부의 압축 응력 발생을 감소시키고, 이에 따라 위스커의 발생 자체를 억제하고자 한 것이다. Therefore, the present inventors reduce the generation of compressive stress inside Sn by inserting a metal having a small atomic size into the interstitial site in the crystal structure of tin (Sn) to suppress intermetallic diffusion, thereby generating whiskers. It was to suppress itself.

이를 위한 상기 원자 크기가 작은 금속으로는 B를 사용하는 것이 바람직하다.For this purpose, it is preferable to use B as the metal having a small atomic size.

도 1 (a) 내지 (d)는 각각 실험예1의 시편을 제조 직후, 열충격 시험 후, 항온항습 시험 후, 상온방치 시험 후의 표면 상태를 나타낸 SEM 사진들이다.
도 2 (a) 내지 (d)는 각각 실험예2의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 3 (a) 내지 (d)는 각각 실험예3의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
*도 4 (a) 내지 (d)는 각각 실험예4의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 5 (a) 내지 (d)는 각각 실험예5의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 6 (a) 내지 (d)는 각각 실험예6의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조 직후, 열충격 시험 후, 항온항습 시험 후, 상온방치 시험 후의 표면 상태를 나타낸 SEM 사진들이다.
도 7 (a) 내지 (d)는 각각 실험예7의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조 직후, 열충격 시험 후, 항온항습 시험 후, 상온방치 시험 후의 표면 상태를 나타낸 SEM 사진들이다.
도 8 (a) 내지 (d)는 각각 실험예8의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조 직후, 열충격 시험 후, 항온항습 시험 후, 상온방치 시험 후의 표면 상태를 나타낸 SEM 사진들이다.
도 9 (a) 내지 (d)는 각각 실험예9의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 10 (a) 내지 (d)는 각각 실험예10의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 11 (a) 내지 (d)는 각각 실험예11의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 12 (a) 내지 (d)는 각각 실험예12의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 13 (a) 내지 (d)는 각각 비교예1의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 14 (a) 내지 (d)는 각각 비교예2의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 15 (a) 내지 (d)는 각각 비교예3의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 16 (a) 내지 (d)는 각각 비교예4의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 17 (a) 내지 (d)는 각각 비교예5의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
도 18 (a) 내지 (d)는 각각 비교예6의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.
1 (a) to (d) are SEM images showing the surface state immediately after the preparation of the specimen of Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after the room temperature test.
2 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface conditions of the specimens of Experimental Example 2, respectively, immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature.
3 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface conditions of the specimens of Experimental Example 3, respectively, immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature.
* (A) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Experimental Example 4 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .
5 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of the specimens of Experimental Example 5, respectively, immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature.
6 (a) to (d) are SEM images showing the surface state of the specimens of Experimental Example 6 immediately after preparation under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after the room temperature test.
7 (a) to (d) are SEM images showing the surface state of the specimens of Experimental Example 7 immediately after preparation under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after the room temperature test.
8 (a) to (d) are SEM images showing the surface state of the specimens of Experimental Example 8 immediately after the preparation under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after the room temperature test.
9 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Experimental Example 9 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock experiment, after the constant temperature and humidity experiment, and after standing at room temperature.
10 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Experimental Example 10 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature.
11 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Experimental Example 11 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature.
12 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Experimental Example 12 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity experiment, and after standing at room temperature.
13 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Comparative Example 1 immediately after manufacture under the same conditions as in Experiment 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature.
14 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Comparative Example 2 immediately after manufacture under the same conditions as in Experiment 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature.
15 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Comparative Example 3 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature.
16 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Comparative Example 4 immediately after manufacture under the same conditions as Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature.
17 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Comparative Example 5 immediately after manufacture under the same conditions as Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature.
18 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Comparative Example 6 immediately after manufacture under the same conditions as in Experiment 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.

본 발명에 따른 무연 솔더 합금은 주석(Sn)을 중심 원소로 하는 주석계 다원합금이다. 따라서, 본 발명에 있어, 주석(Sn)은 적어도 80중량% 이상 함유하고 있는 것이 바람직하다.The lead-free solder alloy according to the present invention is a tin-based polyalloy having tin (Sn) as a center element. Therefore, in this invention, it is preferable that tin (Sn) is contained at least 80 weight% or more.

상술한 바와 같이, 본 발명의 주된 목적은 무연 솔더 합금에 있어 위스커의 발생을 억제하기 위한 것이다. 특히, 본 발명자들은 Sn계 솔더와 Cu의 패드가 접합했을 때에 Sn과 Cu의 확산을 저해함으로써 Sn 결정 내에 압축응력의 형성을 억제하는 역할로서 베릴륨(Be) 또는 붕소(B)를 착안하였다. 따라서, 본 발명의 무연 솔더 합금은 주석(Sn)을 주로 하는 무연 솔더 합금에서 제2원소로서 베릴륨(Be) 또는 붕소(B)를 포함하면 된다. 이 때, 주석(Sn)을 주로 한다는 것은 합금 전체에서 주석의 함량이 80 중량% 이상이 되는 것을 말하는 것으로 주석계 합금이라고도 한다.As mentioned above, the main object of the present invention is to suppress the occurrence of whiskers in lead-free solder alloys. In particular, the present inventors have focused on beryllium (Be) or boron (B) as a role of inhibiting the formation of compressive stress in the Sn crystal by inhibiting diffusion of Sn and Cu when the Sn-based solder and Cu pad are bonded. Therefore, the lead-free solder alloy of the present invention may include beryllium (Be) or boron (B) as the second element in the lead-free solder alloy mainly containing tin (Sn). In this case, the main use of tin (Sn) refers to the tin content of more than 80% by weight in the entire alloy, also referred to as tin-based alloys.

본 발명은 상기 베릴륨(Be)이 0.001 중량% 내지 0.4 중량% 포함되도록 하거나, 붕소(B)가 0.003 중량% 내지 0.5 중량% 포함되도록 할 수 있다. In the present invention, the beryllium (Be) may be included in an amount of 0.001% by weight to 0.4% by weight, or boron (B) may be included in an amount of 0.003% by weight to 0.5% by weight.

이 때에는, 제2원소인 베릴륨(Be) 또는 붕소(B)가 각각 0.001 중량% 미만 또는 0.003 중량% 미만으로 함유될 경우에 비해, 제1원소인 주석(Sn)의 격자간 자리에 제2원소인 베릴륨(Be) 또는 붕소(B)가 삽입되는 양이 충분하기 때문에 전술한 바와 같이 주석과 구리의 금속간 화합물 성장을 억제하는 효과가 크고, 후술하는 바와 같은 열충격 시험, 항온항습시험 등 가혹 조건 하에서도 위스커가 발생되지 않게 될 수 있다. 한편, 제2원소인 베릴륨(Be) 또는 붕소(B)가 각각 0.4 중량% 초과 또는 0.5 중량% 초과로 함유될 경우, 주석(Sn)의 격자간 자리에 들어가는 베릴륨 또는 붕소가 포화되기 때문에 비용이 상승되고 경제성이 떨어진다.In this case, the second element is located in the interstitial lattice of tin (Sn), which is the first element, as compared with the case where beryllium (Be) or boron (B), which is the second element, is contained in less than 0.001 wt% or less than 0.003 wt%, respectively. Since the amount of phosphorus beryllium (Be) or boron (B) is sufficient, the effect of inhibiting the intermetallic compound growth of tin and copper is large as described above, and harsh conditions such as thermal shock test and constant temperature and humidity test as described below. Whiskers may not be generated even under On the other hand, when the second element of beryllium (Be) or boron (B) is contained in more than 0.4% by weight or more than 0.5% by weight, respectively, since the beryllium or boron entering the lattice sites of tin (Sn) is saturated It rises and economics fall.

한편, 상기 솔더 합금은 제3원소로서 구리(Cu)를 더 함유할 수 있다. 이 때, 상기 구리는 0.1 중량% 내지 5.0 중량%로 함유될 수 있다. 상기 구리의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에 비해 기계적 강도가 향상될 수 있고, 상기 구리의 함량이 5.0 중량%를 초과하는 경우에 비해 솔더의 젖음성이 향상될 수 있다.On the other hand, the solder alloy may further contain copper (Cu) as a third element. At this time, the copper may be contained in 0.1% by weight to 5.0% by weight. The mechanical strength may be improved as compared with the case where the copper content is less than 0.1 wt%, and the wettability of the solder may be improved as compared with the case where the copper content exceeds 5.0 wt%.

상기 솔더 합금은 제4원소로서 은(Ag)을 더 함유할 수 있다. 은은 1.0 중량% 내지 3.0 중량% 함유할 수 있다. 이 경우, 상기 은의 함량이 1.0 중량% 미만인 경우에 비해 열충격 내성이 현저하게 향상되며, 상기 은의 함량이 3.0 중량%를 초과하는 경우에 비해 낙하 내성이 향상될 수 있다. The solder alloy may further contain silver (Ag) as the fourth element. Silver may contain 1.0% to 3.0% by weight. In this case, the thermal shock resistance is significantly improved compared to the case where the content of silver is less than 1.0 wt%, and the drop resistance may be improved compared to the case where the content of silver exceeds 3.0 wt%.

이러한 무연 솔더는 볼(ball), 크림(cream), 봉(bar) 또는 선재(wire)를 비롯한 여러가지 형태로 제조할 수 있다.Such lead-free solders can be manufactured in various forms, including balls, creams, bars or wires.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following experimental examples.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

실시예1은 Sn-Be-Cu의 삼원계 합금이다.Example 1 is a ternary alloy of Sn-Be-Cu.

실시예1에서, Be-Cu 합금을 먼저 제조한 후, 도가니에 Sn을 용융시킨 다음, Be-Cu 합금을 용융시켜 용탕을 만든다. 상기 용탕의 온도를 600 ℃ 내지 650 ℃로 일정시간 유지시킨 후, 출탕시켜 봉 형태의 시편으로 주조하였다. In Example 1, a Be-Cu alloy was first prepared, followed by melting Sn in a crucible, and then melting the Be-Cu alloy to form a molten metal. The temperature of the molten metal was maintained at 600 ° C. to 650 ° C. for a predetermined time, followed by tapping the molten metal into a rod-shaped specimen.

JIS 2형의 빗 형태의 기판(Cu base)의 표면을 연마한 후, 그 표면에 일본 다무라화연 제 EC-19S-8를 플럭스(Flux)로서 도포하였다. 이후, 상기 준비된 솔더 합금의 일정량을 퓨즈드 실리카 튜브(fused sillica tube)에 용해시킨 후, 여기에 상기 기판을 3초간 침지하여, 딥 솔더링(Dip soldering)하였다. 그 다음, 이 솔더링 기판을 초산에틸(Ethyl acetate)에 담근 후, 초음파 세척을 통해서 상기 플럭스의 잔사를 없애 시험용 시편을 제조하였다.After polishing the surface of a comb-shaped substrate (Cu base) of JIS type 2, EC-19S-8 made by Japan's Tamura Chemical Co., Ltd. was applied as flux. Thereafter, a predetermined amount of the prepared solder alloy was dissolved in a fused silica tube, and then the substrate was immersed therein for 3 seconds to dip soldering. Then, the soldering substrate was immersed in ethyl acetate, and the test specimens were prepared by removing the residue of the flux through ultrasonic cleaning.

하기 표 1은 실시예1에 따라 제조된 시험예들의 주석(Sn), 베릴륨(Be) 및 구리(Cu)의 함량을 나타낸 것이다. 표 1에 도시된 함량은 중량%이며, 표 1에서는 용탕에 투입한 원소들의 함량을 표기한 것으로, 하기 원소들 이외에도 인(P), 니켈(Ni) 및 코발트(Co) 등이 불순물로서 미량 더 함유되어 있을 수는 있을 것이다. Table 1 below shows the contents of tin (Sn), beryllium (Be) and copper (Cu) of the test examples prepared according to Example 1. The content shown in Table 1 is the weight percent, and Table 1 shows the content of the elements added to the molten metal, phosphorus (P), nickel (Ni) and cobalt (Co), etc. in addition to the following elements as trace impurities It may be contained.

표 1에서 ‘제조직후’는 제조된 직후의 시편에 대해 위스커 발생 여부를 확인한 것이고, ‘열충격’은 제조된 시편을 -55 ℃에서 80℃사이에서 1회당 20분 유지한 것을 1,000회 반복한 열충격 실험을 거친 다음의 표면의 위스커 발생 여부를 확인한 것이다. ‘항온항습’은 제조된 시편을 90%의 습도와 80℃의 온도 조건 하에서 1,000 시간 유지한 항온항습실험을 거친 다음의 표면의 위스커 발생 여부를 확인한 것이다. ‘상온방치’는 제조된 시편을 상온에서 12개월 동안 방치한 후의 표면의 위스커 발생 여부를 확인한 것이다. 하기 표 1을 비롯한 이하의 모든 표들에서 ‘미발견'은 제조된 실험예들에서 위스커가 발견되지 않은 것을 나타내고, '발견'은 제조된 실험예들에서 위스커가 발견된 것을 나타낸다.In Table 1, 'after the tissue' is to confirm whether whiskers occurred on the specimen immediately after the preparation, and 'thermal shock' is a thermal shock that was repeated 1,000 times to maintain the prepared specimen 20 minutes per time between -55 ℃ to 80 ℃ After the experiment was confirmed whether the whiskers on the surface. 'Humidity and Humidity' is to check whether the whisker is generated on the surface after a constant temperature and humidity experiment in which the prepared specimen is maintained for 1,000 hours at 90% humidity and 80 ° C temperature condition. 'At room temperature' is to check whether the whiskers on the surface after leaving the prepared specimen at room temperature for 12 months. In all the following tables including Table 1, 'undiscovered' indicates that no whiskers were found in the prepared examples, and 'discovered' indicates that whiskers were found in the prepared examples.

실험예Experimental Example SnSn BeBe CuCu 제조직후Right after manufacturing 열충격Thermal shock 항온항습Constant temperature and humidity 상온방치Room temperature 실험예1Experimental Example 1 99.983399.9833 0.00050.0005 0.01620.0162 미발견Not found 발견discovery 발견discovery 발견discovery 실험예2Experimental Example 2 99.96799.967 0.0010.001 0.0320.032 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 실험예3Experimental Example 3 99.48499.484 0.0200.020 0.4960.496 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 실험예4Experimental Example 4 94.80494.804 0.2000.200 4.9964.996 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 실험예5Experimental Example 5 94.60494.604 0.4000.400 4.9964.996 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found

도 1의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예1의 시편을 제조 직후, 열충격 시험 후, 항온항습 시험 후, 상온방치 시험 후의 표면 상태를 나타낸 SEM 사진들이다. 1 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state immediately after the preparation of the specimen of Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after the room temperature test.

도 2의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예2의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.2 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface conditions of the specimens of Experimental Example 2, respectively, immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after thermal shock, after constant temperature and humidity, and after standing at room temperature. .

도 3의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예3의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.3 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface conditions of the specimens of Experimental Example 3, respectively, immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

도 4의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예4의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.4 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Experimental Example 4 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

도 5의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예5의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.5 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface conditions of the specimens of Experimental Example 5, respectively, immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

위 표 1 및 도 1(a) 내지 도 5(d)에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 의한 Sn-Be-Cu의 삼원계 합금은 제조 직후에 봤을 때 표면에 위스커의 발생이 없었다. 그러나, 베릴륨의 함량이 0.001 중량%보다 적은 실험예1의 경우 열충격시험, 항온항습시험, 상온방치시험 후에는 그 표면에 위스커가 발생된 것을 알 수 있다. As can be seen in Table 1 and FIGS. 1 (a) to 5 (d), the ternary alloy of Sn-Be-Cu according to the present invention did not have whiskers on its surface when viewed immediately after manufacture. However, in the case of Experimental Example 1 in which the content of beryllium is less than 0.001% by weight, it can be seen that whiskers were formed on the surface after the thermal shock test, the constant temperature and humidity test, and the room temperature test.

이 때, 실험예1에서 열충격시험, 항온항습시험, 상온방치시험 후에 그 표면에서 발견된 위스커의 길이는 평균 3.4㎛ 였고, 단위 면적당 위스커의 개수가 3 개/㎟ 였다.At this time, in Experimental Example 1, the length of the whiskers found on the surface after the thermal shock test, the constant temperature and humidity test, and the room temperature test was an average of 3.4 µm, and the number of whiskers per unit area was 3 pieces / mm 2.

비록 실험예1에서 가혹 조건 후에 위스커가 발생하기는 했지만, 그 길이가 후술하는 비교예들에 비해 현격히 짧고, 단위 면적당 개수가 적어 우수한 효과가 있음을 알 수 있다.Although whiskers occur after the harsh conditions in Experimental Example 1, the length is significantly shorter than the comparative examples described later, and it can be seen that the number per unit area has an excellent effect.

한편, 위 표1에서, 베릴륨의 함량이 0.001 중량% 이상 포함된 실험예2 내지 실험예5는 모두 위스커가 전혀 발견되지 않았으므로, 본 발명은 베릴륨의 함량이 0.001 중량% 이상인 것이 바람직하다. On the other hand, in Table 1, the beryllium content of more than 0.001% by weight of all of the Experimental Examples 2 to 5 did not find a whisker, the present invention is preferably beryllium content of 0.001% by weight or more.

<실시예 2><Example 2>

실시예2는 Sn-Be-Cu-Ag의 사원계 합금이다.Example 2 is a quaternary alloy of Sn-Be-Cu-Ag.

실시예2에서, Be-Cu 합금을 먼저 제조한 후, 도가니에 Sn을 용융시킨 다음, Be-Cu 합금 및 Ag를 용융시켜 용탕을 만든다. 상기 용탕의 온도를 600 ℃ 내지 650 ℃로 일정시간 유지시킨 후, 출탕시켜 봉 형태의 시편으로 주조하였다. In Example 2, a Be-Cu alloy was first prepared, followed by melting Sn in the crucible, followed by melting the Be-Cu alloy and Ag to form a molten metal. The temperature of the molten metal was maintained at 600 ° C. to 650 ° C. for a predetermined time, followed by tapping the molten metal into a rod-shaped specimen.

이를 위 실시예1과 동일한 방법으로 시험용 시편으로 제조하였다.This was prepared as a test specimen in the same manner as in Example 1.

하기 표 2는 실시예2에 따라 제조된 시험예들의 주석(Sn), 베릴륨(Be), 구리(Cu) 및 은(Ag)의 함량을 나타낸 것이다. 표 2에 도시된 함량은 중량%이며, 표 2에서는 용탕에 투입한 원소들의 함량을 표기한 것으로, 하기 원소들 이외에도 인(P), 니켈(Ni) 및 코발트(Co) 등이 불순물로서 미량 더 함유되어 있을 수는 있을 것이다.Table 2 below shows the contents of tin (Sn), beryllium (Be), copper (Cu) and silver (Ag) of the test examples prepared according to Example 2. The content shown in Table 2 is weight percent, and Table 2 indicates the content of the elements added to the molten metal. In addition to the following elements, phosphorus (P), nickel (Ni), and cobalt (Co) are added as impurities. It may be contained.

표 2의 경우에도 표 1에서와 동일한 조건으로, 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면의 위스커 발생 여부를 확인하였다. Also in Table 2, under the same conditions as in Table 1, it was confirmed whether the whiskers on the surface immediately after manufacture, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity experiment, and after standing at room temperature.

실험예Experimental Example SnSn AgAg CuCu BeBe 제조직후Right after manufacturing 열충격Thermal shock 항온항습Constant temperature and humidity 상온방치Room temperature 실험예6Experimental Example 6 98.90098.900 1.0001,000 0.0970.097 0.0030.003 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 실험예7Experimental Example 7 98.30098.300 1.0001,000 0.6790.679 0.0210.021 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 실험예8Experimental Example 8 96.90096.900 3.0003.000 0.0970.097 0.0030.003 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 실험예9Experimental Example 9 94.0094.00 3.003.00 2.882.88 0.120.12 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found

도 6의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예6의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조 직후, 열충격 시험 후, 항온항습 시험 후, 상온방치 시험 후의 표면 상태를 나타낸 SEM 사진들이다. 6 (a) to (d) are SEM images showing the surface state of the specimens of Experimental Example 6 immediately after preparation under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after the room temperature test. .

도 7의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예7의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조 직후, 열충격 시험 후, 항온항습 시험 후, 상온방치 시험 후의 표면 상태를 나타낸 SEM 사진들이다. 7 (a) to (d) are SEM images showing the surface state of the specimens of Experimental Example 7 immediately after preparation under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after the room temperature test. .

도 8의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예8의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조 직후, 열충격 시험 후, 항온항습 시험 후, 상온방치 시험 후의 표면 상태를 나타낸 SEM 사진들이다. 8 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface conditions of the specimens of Experimental Example 8 immediately after preparation under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after the room temperature test. .

도 9의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예9의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.9 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Experimental Example 9 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

위 표 2 및 도 6(a) 내지 도 9(d)에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 의한 Sn-Be-Cu-Ag의 사원계 합금은 제조 직후, 열충격 시험 후, 항온항습 시험 후, 상온방치 시험 후, 표면에 위스커의 발생이 없었다. As can be seen in Table 2 and Figure 6 (a) to Figure 9 (d), the Sn-Be-Cu-Ag quaternary alloy according to the present invention is immediately after production, after the thermal shock test, after constant temperature and humidity test, room temperature After the test, there was no occurrence of whiskers on the surface.

<실시예 3><Example 3>

실시예3은 Sn-B-Cu의 삼원계 합금이다.Example 3 is a ternary alloy of Sn-B-Cu.

실시예3에서, 도가니에 Sn을 용융시킨 다음, B 및 Cu를 용융시켜 용탕을 만든다. 상기 용탕의 온도를 600 ℃ 내지 650 ℃로 일정시간 유지시킨 후, 출탕시켜 봉 형태의 시편으로 주조하였다. In Example 3, Sn is melted in the crucible, and then B and Cu are melted to form a melt. The temperature of the molten metal was maintained at 600 ° C. to 650 ° C. for a predetermined time, followed by tapping the molten metal into a rod-shaped specimen.

이를 위 실시예1과 동일한 방법으로 시험용 시편으로 제조하였다.This was prepared as a test specimen in the same manner as in Example 1.

하기 표 3은 실시예3에 따라 제조된 시험예들의 주석(Sn), 붕소(B) 및 구리(Cu)의 함량을 나타낸 것이다. 표 3에 도시된 함량은 중량%이며, 표 3에서는 용탕에 투입한 원소들의 함량을 표기한 것으로, 하기 원소들 이외에도 인(P), 니켈(Ni) 및 코발트(Co) 등이 불순물로서 미량 더 함유되어 있을 수는 있을 것이다.Table 3 below shows the contents of tin (Sn), boron (B) and copper (Cu) of the test examples prepared according to Example 3. The content shown in Table 3 is weight percent, and Table 3 shows the content of the elements added to the molten metal. In addition to the following elements, phosphorus (P), nickel (Ni) and cobalt (Co), etc. It may be contained.

표 3의 경우에도 표 1 및 표 2에서와 동일한 조건으로, 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면의 위스커 발생 여부를 확인하였다. Also in Table 3, under the same conditions as in Tables 1 and 2, the presence of whiskers on the surface immediately after production, after thermal shock experiments, after constant temperature and humidity experiments, and after standing at room temperature was confirmed.

실험예Experimental Example SnSn BB CuCu 제조직후Right after manufacturing 열충격Thermal shock 항온항습Constant temperature and humidity 상온방치Room temperature 실험예10Experimental Example 10 99.98999.989 0.0010.001 0.0100.010 미발견Not found 발견discovery 발견discovery 발견discovery 실험예11Experimental Example 11 99.98799.987 0.0030.003 0.0100.010 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 실험예12Experimental Example 12 98.598.5 0.50.5 1.01.0 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found 미발견Not found

도 10의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예10의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.10 (a) to 10 (d) are SEM photographs showing surface states of the specimens of Experimental Example 10 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

도 11의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예11의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.11 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Experimental Example 11 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

도 12의 (a) 내지 (d)는 각각 실험예12의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.12 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface state of each of the specimens of Experimental Example 12 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

위 표 3 및 도 10(a) 내지 도 12(d)에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 의한 Sn-B-Cu의 삼원계 합금은 제조 직후에 봤을 때 표면에 위스커의 발생이 없었다. 그러나, 붕소의 함량이 0.003 중량%보다 적은 실험예10의 경우 열충격시험, 항온항습시험, 상온방치시험 후에는 그 표면에 위스커가 발생된 것을 알 수 있다. As can be seen in Table 3 and FIGS. 10 (a) to 12 (d), the ternary alloy of Sn-B-Cu according to the present invention did not have whiskers on its surface when viewed immediately after manufacture. However, in the case of Experimental Example 10 in which the content of boron is less than 0.003% by weight, it can be seen that whiskers were generated on the surface after the thermal shock test, the constant temperature and humidity test, and the room temperature test.

이 때, 실험예10에서 열충격시험, 항온항습시험, 상온방치시험 후에 그 표면에서 발견된 위스커는 그 평균 길이가 3.0㎛ 였고, 단위 면적당 위스커의 개수가 5 개/㎟ 였다.At this time, the whisker found on the surface after the thermal shock test, constant temperature and humidity test, and room temperature test in Experimental Example 10 had an average length of 3.0 μm and the number of whiskers per unit area was 5 pieces / mm 2.

실험예10에서도 가혹 조건 후에 위스커가 발생하기는 했지만, 그 길이가 후술하는 비교예들에 비해 현격히 짧고, 단위 면적당 개수가 적어 우수한 효과가 있음을 알 수 있다.Although whiskers were generated after the harsh conditions in Experimental Example 10, the length is significantly shorter than the comparative examples described later, and it can be seen that the number per unit area is excellent.

한편, 위 표3에서, 붕소의 함량이 0.003 중량% 이상 포함된 실험예11 내지 실험예12는 모두 위스커가 전혀 발견되지 않았으므로, 본 발명은 붕소의 함량이 0.003 중량% 이상인 것이 바람직하다. On the other hand, in Table 3, since the whiskers are not found in all of the Experimental Examples 11 to 12 including the boron content of 0.003% by weight or more, the present invention is preferably boron content of 0.003% by weight or more.

<비교예>Comparative Example

비교예들은 Sn-Cu의 이원계 합금 및 Sn-Ag-Cu 삼원계 합금이다. 비교예들은 삼화비철공업(주)의 Sn-Cu 잉곳 및 Sn-Ag-Cu 잉곳을 사용하였다. 이를 이용해 위 실시예1과 동일한 방법으로 시험용 시편으로 제조하였다. 하기 표 4에 도시된 함량은 중량%이다.Comparative examples are Sn-Cu binary alloys and Sn-Ag-Cu ternary alloys. Comparative examples used Sn-Cu ingot and Sn-Ag-Cu ingot of Samwha Nonferrous Industries, Ltd. Using this to prepare a test specimen in the same manner as in Example 1. The content shown in Table 4 below is by weight.

표 4의 경우에도 표 1 내지 표 3에서와 동일한 조건으로, 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면의 위스커 발생 여부를 확인하였다. Also in Table 4, the same conditions as in Tables 1 to 3 were confirmed immediately after the manufacture, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity experiment, and the surface whiskers after standing at room temperature.

비교예Comparative example SnSn AgAg CuCu 제조직후Right after manufacturing 열충격Thermal shock 항온항습Constant temperature and humidity 상온방치Room temperature 비교예1Comparative Example 1 99.999.9 0.00.0 0.10.1 미발견Not found 발견discovery 발견discovery 발견discovery 비교예2Comparative Example 2 99.399.3 0.00.0 0.70.7 미발견Not found 발견discovery 발견discovery 발견discovery 비교예3Comparative Example 3 95.095.0 0.00.0 5.05.0 미발견Not found 발견discovery 발견discovery 발견discovery 비교예4Comparative Example 4 98.998.9 1.01.0 0.50.5 미발견Not found 발견discovery 발견discovery 발견discovery 비교예5Comparative Example 5 98.098.0 3.03.0 0.50.5 미발견Not found 발견discovery 발견discovery 발견discovery 비교예6Comparative Example 6 94.094.0 3.03.0 1.01.0 미발견Not found 발견discovery 발견discovery 발견discovery

도 13의 (a) 내지 (d)는 각각 비교예1의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.13 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface conditions of the specimens of Comparative Example 1 immediately after manufacture under the same conditions as in Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

도 14의 (a) 내지 (d)는 각각 비교예2의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.(A) to (d) are SEM photographs showing the surface state of the specimens of Comparative Example 2, respectively, immediately after manufacture under the same conditions as in Experiment 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

도 15의 (a) 내지 (d)는 각각 비교예3의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.(A) to (d) are SEM photographs showing the surface conditions of the specimens of Comparative Example 3, respectively, immediately after manufacture under the same conditions as in Experiment 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

도 16의 (a) 내지 (d)는 각각 비교예4의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.16 (a) to (d) are SEM photographs showing the surface conditions of the specimens of Comparative Example 4, respectively, immediately after manufacture under the same conditions as in Experiment 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

도 17의 (a) 내지 (d)는 각각 비교예5의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.17 (a) to 17 (d) are SEM photographs showing the surface conditions of the specimens of Comparative Example 5 immediately after manufacture under the same conditions as in Experiment 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity test, and after standing at room temperature. .

*도 18의 (a) 내지 (d)는 각각 비교예6의 시편을 전술한 실험예1과 동일한 조건하에서 제조직후, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후의 표면 상태를 나타낸 SEM사진들이다.* (A) to (d) is a SEM photograph showing the surface state of each of the specimens of Comparative Example 6 immediately after manufacture under the same conditions as Experimental Example 1, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity experiment, and after standing at room temperature admit.

위 표 4 및 도 13(a) 내지 도 18(d)에서 볼 수 있듯이, 본 발명과 같은 베릴륨 또는 붕소가 포함되지 않은 Sn계 솔더 합금은 모두 표면에 위스커가 발생했다.As shown in Table 4 and FIGS. 13 (a) to 18 (d), all of the Sn-based solder alloys containing no beryllium or boron as in the present invention had whiskers on their surfaces.

한편, 위 실시예1 내지 3 및 비교예들에 대한 실험에서, 열충격실험 후, 항온항습실험 후, 및 상온 방치 후에 표면에 위스커가 발생된 것은 실험예1, 실험예10, 비교예1 내지 6이었다. 하기 표 5는 이 때 발생된 위스커의 평균 길이와 단위면적당 위스커의 개수를 나타낸 것이다.On the other hand, in the experiments for Examples 1 to 3 and Comparative Examples, after the thermal shock test, after the constant temperature and humidity experiments, and after standing at room temperature, the whisker is generated in Experimental Example 1, Experimental Example 10, Comparative Examples 1 to 6 It was. Table 5 shows the average length of whiskers generated at this time and the number of whiskers per unit area.

평균 위스커 길이Average whisker length 단위면적당 위스커 개수Whiskers per unit area 실시예1Example 1 3.4㎛3.4㎛ 3개/㎟3 / ㎡ 실시예10Example 10 3.0㎛3.0 μm 5개/㎟5 / mm2 비교예1?3Comparative Examples 1-3 14.4㎛14.4㎛ 11개/㎟11 / mm2 비교예4?6Comparative Example 4-6 11.8㎛11.8㎛ 14개/㎟14 / mm2

표 5에서 볼 수 있듯이, 실시예1 및 실시예10은 비교예1~3의 Sn-Cu 솔더합금과 비교예4~6의 Sn-Ag-Cu 솔더합금에 비해 위스커의 길이가 현저히 짧고 단위면적당 개수도 현저히 적음을 알 수 있다.As can be seen in Table 5, Examples 1 and 10 are significantly shorter in whisker length and smaller per unit area than Sn-Cu solder alloys of Comparative Examples 1-3 and Sn-Ag-Cu solder alloys of Comparative Examples 4-6. It can be seen that the number is also very small.

따라서, 주석에 베릴륨이 0.001 중량% 미만의 극소량 첨가된 경우, 또는 주석에 붕소가 0.003중량% 미만의 극소량 첨가된 경우라 하더라도 첨가되지 않은 비교예들에 비해 현저히 우수한 효과를 얻게 됨을 알 수 있다.Therefore, even if a very small amount of beryllium is added to the tin less than 0.001% by weight, or even if a very small amount of boron is added to less than 0.003% by weight of tin can be seen that the effect is significantly superior to the comparative examples not added.

이처럼 본 발명에 의하면 악조건에서도 위스커의 발생이 억제될 수 있는 솔더 합금을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to provide a solder alloy in which whiskers can be suppressed even under adverse conditions.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is possible.

상술한 바와 같은 본 발명은 각종 기계 및 전자 기기의 배선들의 솔더링에 사용될 수 있다.The present invention as described above can be used for soldering wirings of various mechanical and electronic devices.

Claims (7)

납을 포함하지 않고, 주석(Sn), 은(Ag) 및 붕소(B)를 포함하며, 상기 붕소는 상기 주석의 결정 구조 내의 격자간 자리에 삽입되도록 구비되고, 상기 은은 1.0중량% 내지 3.0중량% 함유되고, 나머지는 주석 및 붕소인 무연 솔더 합금.It does not contain lead, and includes tin (Sn), silver (Ag), and boron (B), wherein the boron is provided to be inserted at interstitial sites in the crystal structure of the tin, and the silver is 1.0 wt% to 3.0 wt% Lead-free solder alloy containing% and the remainder being tin and boron. 제1항에 있어서, 상기 붕소는 0.003 중량% 내지 0.5 중량% 함유된 무연 솔더 합금.The lead-free solder alloy of claim 1, wherein the boron is present in an amount of 0.003% to 0.5% by weight. 납을 포함하지 않고, 주석(Sn), 은(Ag), 구리(Cu) 및 붕소(B)를 포함하며, 상기 붕소는 상기 주석의 결정 구조 내의 격자간 자리에 삽입되도록 구비되고, 상기 은은 1.0중량% 내지 3.0중량% 함유되고, 나머지는 주석, 구리 및 붕소인 무연 솔더 합금.It does not contain lead, and includes tin (Sn), silver (Ag), copper (Cu), and boron (B), wherein the boron is provided to be inserted at interstitial sites in the crystal structure of the tin, and the silver is 1.0 A lead-free solder alloy containing from weight percent to 3.0 weight percent, the remainder being tin, copper and boron. 제3항에 있어서, 상기 구리는 0.1 중량% 내지 5.0 중량% 함유된 솔더 합금.The solder alloy of claim 3, wherein the copper is contained in an amount of 0.1 wt% to 5.0 wt%. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 붕소는 0.003 중량% 내지 0.5 중량% 함유된 무연 솔더 합금.The lead-free solder alloy according to claim 3 or 4, wherein the boron is contained in an amount of 0.003% by weight to 0.5% by weight. 삭제delete 삭제delete
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