KR20170094198A - 땜납 합금, 솔더 페이스트 및 전자 회로 기판 - Google Patents

땜납 합금, 솔더 페이스트 및 전자 회로 기판 Download PDF

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고스케 이노우에
가즈야 이치카와
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하리마카세이 가부시기가이샤
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Abstract

땜납 합금은 실질적으로 주석, 은, 구리, 비스무트, 안티모니 및 코발트로 이루어지는 땜납 합금이다. 땜납 합금의 총량에 대해서, 은의 함유 비율이 2질량% 이상 4질량% 이하이다. 구리의 함유 비율이 0.3질량% 이상 1질량% 이하이다. 비스무트의 함유 비율이 4.8질량% 초과 10질량% 이하이다. 안티모니의 함유 비율이 3질량% 이상 10질량% 이하이다. 코발트의 함유 비율이 0.001질량% 이상 0.3질량% 이하이다. 주석의 함유 비율이 잔여의 비율이다.

Description

땜납 합금, 솔더 페이스트 및 전자 회로 기판{SOLDER ALLOY, SOLDER PASTE, AND ELECTRONIC CIRCUIT BOARD}
본 발명은 땜납 합금, 솔더 페이스트 및 전자 회로 기판에 관한 것으로, 상세하게는, 땜납 합금, 그 땜납 합금을 함유하는 솔더 페이스트, 나아가 그 솔더 페이스트를 이용하여 얻어지는 전자 회로 기판에 관한 것이다.
일반적으로, 전기·전자 기기 등에 있어서의 금속 접합에서는, 솔더 페이스트를 이용한 땜납 접합이 채용되고 있고, 이와 같은 솔더 페이스트에는, 종래, 납을 함유하는 땜납 합금이 이용된다.
그러나 최근, 환경 부하의 관점에서, 납의 사용을 억제할 것이 요구되고 있고, 그 때문에, 납을 함유하지 않는 땜납 합금(납 무함유 땜납 합금)의 개발이 진행되고 있다.
이와 같은 납 무함유 땜납 합금으로서는, 예를 들면, 주석-구리계 합금, 주석-은-구리계 합금, 주석-은-인듐-비스무트계 합금, 주석-비스무트계 합금, 주석-아연계 합금 등이 잘 알려져 있는데, 특히 주석-은-구리계 합금, 주석-은-인듐-비스무트계 합금 등이 널리 이용되고 있다.
보다 구체적으로는, 예를 들면, 주석-은-구리계 합금으로서, 은 3.4질량%, 구리 0.7질량%, 니켈 0.04질량%, 안티모니 3.0질량%, 비스무트 3.2질량% 및 코발트 0.01질량%를 함유하고, 잔부가 Sn인 땜납 재료가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
국제 공개 제2014/163167호 팸플릿
한편, 이와 같은 땜납 합금에 의해 납땜하면, 낙하 진동 등의 충격에 의해서 땜납 접합부가 파손되는 경우가 있다. 그 때문에, 땜납 합금으로서는, 납땜 후에 있어서의 내충격성의 향상이 요구되고 있다.
또, 땜납 합금에 의해 납땜되는 부품은 자동차의 엔진 룸 등, 비교적 엄격한 온도 사이클 조건(예를 들면, -40∼125℃ 사이의 온도 사이클 등)하에서 이용되는 경우가 있다. 그 때문에, 땜납 합금으로서는, 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로되는 경우에도, 내충격성을 유지할 것이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 내충격성이 우수하고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있는 땜납 합금, 그 땜납 합금을 함유하는 솔더 페이스트, 나아가 그 솔더 페이스트를 이용하여 얻어지는 전자 회로 기판을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 관점에 따른 땜납 합금은, 실질적으로 주석, 은, 구리, 비스무트, 안티모니 및 코발트로 이루어지는 땜납 합금으로서, 상기 땜납 합금의 총량에 대해서, 상기 은의 함유 비율이 2질량% 이상 4질량% 이하이고, 상기 구리의 함유 비율이 0.3질량% 이상 1질량% 이하이고, 상기 비스무트의 함유 비율이 4.8질량% 초과 10질량% 이하이고, 상기 안티모니의 함유 비율이 3질량% 이상 10질량% 이하이고, 상기 코발트의 함유 비율이 0.001질량% 이상 0.3질량% 이하이고, 상기 주석의 함유 비율이 잔여의 비율인 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 상기 땜납 합금은, 추가로 니켈, 인듐, 갈륨, 저마늄 및 인으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 원소를 함유하고, 땜납 합금의 총량에 대해서, 상기 원소의 함유 비율이 0질량% 초과 1질량% 이하인 것이 적합하다.
또한, 상기 땜납 합금에서는, 상기 구리의 함유 비율이 0.5질량% 이상 0.7질량% 이하인 것이 적합하다.
또한, 상기 비스무트의 함유 비율이 4.8질량% 초과 7질량% 이하인 것이 적합하다.
또한, 상기 안티모니의 함유 비율이 5질량% 이상 7질량% 이하인 것이 적합하다.
또한, 상기 코발트의 함유 비율이 0.003질량% 이상 0.01질량% 이하인 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 다른 일 관점에 따른 솔더 페이스트는, 상기의 땜납 합금으로 이루어지는 땜납 분말과, 플럭스를 함유하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 관점에 따른 전자 회로 기판은, 상기의 솔더 페이스트의 납땜에 의한 납땜부를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 일 관점에 따른 땜납 합금은, 실질적으로 주석, 은, 구리, 비스무트, 안티모니 및 코발트로 이루어지는 땜납 합금에 있어서, 각 성분의 함유 비율이 상기의 소정량이 되도록 설계되어 있다.
그 때문에, 본 발명의 일 관점에 따른 땜납 합금에 의하면, 우수한 내충격성을 얻을 수 있고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일 관점에 따른 솔더 페이스트는, 상기 땜납 합금을 함유하므로, 우수한 내충격성을 얻을 수 있고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 관점에 따른 전자 회로 기판은, 납땜에 있어서, 상기 솔더 페이스트가 이용되므로, 우수한 내충격성을 얻을 수 있고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따른 땜납 합금은, 필수 성분으로서, 주석(Sn), 은(Ag), 구리(Cu), 비스무트(Bi), 안티모니(Sb) 및 코발트(Co)를 함유하고 있다. 환언하면, 땜납 합금은, 실질적으로 주석, 은, 구리, 비스무트, 안티모니 및 코발트로 이루어진다. 한편, 본 명세서에 있어서, 실질적이란, 상기의 각 원소를 필수 성분으로 하고, 또한 후술하는 임의 성분을 후술하는 비율로 함유하는 것을 허용한다는 의미이다.
이와 같은 땜납 합금에 있어서, 주석의 함유 비율은, 후술하는 각 성분의 잔여의 비율이고, 각 성분의 배합량에 따라 적절히 설정된다.
은의 함유 비율은, 땜납 합금의 총량에 대해서 2질량% 이상, 바람직하게는 3.0질량% 이상, 보다 바람직하게는 3.3질량% 이상이며, 4질량% 이하, 바람직하게는 3.8질량% 이하, 보다 바람직하게는 3.6질량% 이하이다.
은의 함유 비율이 상기 범위이면, 우수한 내충격성을 얻을 수 있고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있다.
한편, 은의 함유 비율이 상기 하한을 하회하는 경우에는, 내충격성이 뒤떨어진다. 또한, 은의 함유 비율이 상기 상한을 상회하는 경우에도, 내충격성이 뒤떨어진다.
구리의 함유 비율은, 땜납 합금의 총량에 대해서 0.3질량% 이상, 바람직하게는 0.5질량% 이상이며, 1질량% 이하, 바람직하게는 0.7질량% 이하이다.
구리의 함유 비율이 상기 범위이면, 우수한 내충격성을 얻을 수 있고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있다.
한편, 구리의 함유 비율이 상기 하한을 하회하는 경우에는, 내충격성이 뒤떨어진다. 또한, 구리의 함유 비율이 상기 상한을 상회하는 경우에도, 내충격성이 뒤떨어진다.
비스무트의 함유 비율은, 땜납 합금의 총량에 대해서 4.8질량%를 초과하고 있고, 바람직하게는 10질량% 이하, 바람직하게는 7질량% 이하이다.
비스무트의 함유 비율이 상기 범위이면, 우수한 내충격성을 얻을 수 있고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있다.
한편, 비스무트의 함유 비율이 상기 하한을 하회하는 경우에는, 내충격성이 뒤떨어진다. 또한, 비스무트의 함유 비율이 상기 상한을 상회하는 경우에도, 내충격성이 뒤떨어진다.
안티모니의 함유 비율은, 땜납 합금의 총량에 대해서 3질량% 이상, 바람직하게는 3질량% 초과, 보다 바람직하게는 5질량% 이상이며, 10질량% 이하, 바람직하게는 9.2질량% 이하, 보다 바람직하게는 7질량% 이하이다.
안티모니의 함유 비율이 상기 범위이면, 우수한 내충격성을 얻을 수 있고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있다.
한편, 안티모니의 함유 비율이 상기 하한을 하회하는 경우에는, 내충격성이 뒤떨어진다. 또한, 안티모니의 함유 비율이 상기 상한을 상회하는 경우에도, 내충격성이 뒤떨어진다.
코발트의 함유 비율은, 땜납 합금의 총량에 대해서 0.001질량% 이상, 바람직하게는 0.003질량% 이상이며, 0.3질량% 이하, 바람직하게는 0.01질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.007질량% 이하이다.
코발트의 함유 비율이 상기 범위이면, 우수한 내충격성을 얻을 수 있고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있다.
한편, 코발트의 함유 비율이 상기 하한을 하회하는 경우에는, 내충격성이 뒤떨어진다. 또한, 코발트의 함유 비율이 상기 상한을 상회하는 경우에도, 내충격성이 뒤떨어진다.
또한, 상기 땜납 합금은, 임의 성분으로서, 추가로 니켈(Ni), 인듐(In), 갈륨(Ga), 저마늄(Ge), 인(P) 등을 함유할 수 있다.
임의 성분으로서 니켈을 함유하는 경우에는, 그의 함유 비율은, 땜납 합금의 총량에 대해서, 예를 들면 0질량% 초과, 예를 들면 1.0질량% 이하이다.
니켈의 함유 비율이 상기 범위이면, 본 발명의 우수한 효과를 유지할 수 있다.
임의 성분으로서 인듐을 함유하는 경우에는, 그의 함유 비율은, 땜납 합금의 총량에 대해서, 예를 들면 0질량% 초과, 예를 들면 1.0질량% 이하이다.
인듐의 함유 비율이 상기 범위이면, 본 발명의 우수한 효과를 유지할 수 있다.
임의 성분으로서 갈륨을 함유하는 경우에는, 그의 함유 비율은, 땜납 합금의 총량에 대해서, 예를 들면 0질량% 초과, 예를 들면 1.0질량% 이하이다.
갈륨의 함유 비율이 상기 범위이면, 본 발명의 우수한 효과를 유지할 수 있다.
임의 성분으로서 저마늄을 함유하는 경우에는, 그의 함유 비율은, 땜납 합금의 총량에 대해서, 예를 들면 0질량% 초과, 예를 들면 1.0질량% 이하이다.
저마늄의 함유 비율이 상기 범위이면, 본 발명의 우수한 효과를 유지할 수 있다.
임의 성분으로서 인을 함유하는 경우에는, 그의 함유 비율은, 땜납 합금의 총량에 대해서, 예를 들면 0질량% 초과, 예를 들면 1.0질량% 이하이다.
인의 함유 비율이 상기 범위이면, 본 발명의 우수한 효과를 유지할 수 있다.
이들 임의 성분은 단독 사용 또는 2종류 이상 병용할 수 있다.
임의 성분으로서 상기의 원소가 함유되는 경우, 그의 함유 비율(2종류 이상 병용되는 경우에는, 그들의 총량)은, 땜납 합금의 총량에 대해서, 예를 들면 0질량% 초과, 예를 들면 1.0질량% 이하가 되도록 조정된다.
임의 성분의 함유 비율의 총량이 상기 범위이면, 본 발명의 우수한 효과를 유지할 수 있다.
또한, 상기 땜납 합금은, 내충격성의 향상을 도모하는 관점에서, 바람직하게는 철(Fe)을 적극적으로 함유하지 않는다. 환언하면, 땜납 합금은, 바람직하게는, 후술하는 불순물로서의 철(Fe)을 제외하고, 철(Fe)을 함유하지 않는다.
그리고, 이와 같은 땜납 합금은, 상기한 각 금속 성분을 용융로에서 용융시키고, 균일화하는 등, 공지의 방법으로 합금화하는 것에 의해 얻을 수 있다.
한편, 땜납 합금의 제조에 이용되는 상기한 각 금속 성분은, 본 발명의 우수한 효과를 저해하지 않는 범위에서, 미량의 불순물(불가피 불순물)을 함유할 수 있다.
불순물로서는, 예를 들면, 알루미늄(Al), 철(Fe), 아연(Zn), 금(Au) 등을 들 수 있다.
그리고, 이와 같이 해서 얻어지는 땜납 합금의, DSC법(측정 조건: 승온 속도 0.5℃/분)에 의해 측정되는 융점은, 예를 들면 190℃ 이상, 바람직하게는 200℃ 이상이며, 예를 들면 250℃ 이하, 바람직하게는 240℃ 이하이다.
땜납 합금의 융점이 상기 범위이면, 솔더 페이스트에 이용한 경우에, 간이하면서 작업성 좋게 금속 접합할 수 있다.
그리고, 상기의 땜납 합금은, 실질적으로 주석, 은, 구리, 비스무트, 안티모니 및 코발트로 이루어지는 땜납 합금에 있어서, 각 성분의 함유 비율이 상기의 소정량이 되도록 설계되어 있다.
그 때문에, 상기의 땜납 합금에 의하면, 우수한 내충격성을 얻을 수 있고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있다.
그 때문에, 이와 같은 땜납 합금은, 바람직하게는 솔더 페이스트(솔더 페이스트 접합재)에 함유된다.
구체적으로는, 본 발명의 다른 일 관점에 따른 솔더 페이스트는, 상기한 땜납 합금과, 플럭스를 함유하고 있다.
솔더 페이스트에 있어서, 땜납 합금은, 바람직하게는 분말로서 함유된다.
분말 형상으로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 실질적으로 완전한 구상, 예를 들면 편평한 블록상, 예를 들면 침상(針狀) 등을 들 수 있고, 또한 부정형(不定形)이어도 된다. 분말 형상은 솔더 페이스트에 요구되는 성능(예를 들면 틱소트로피, 점도 등)에 따라 적절히 설정된다.
땜납 합금의 분말의 평균 입자경(구상의 경우) 또는 평균 긴 방향 길이(구상이 아닌 경우)는, 레이저 회절법에 의한 입자경·입도 분포 측정 장치를 이용한 측정에서, 예를 들면 5μm 이상, 바람직하게는 15μm 이상, 예를 들면 100μm 이하, 바람직하게는 50μm 이하이다.
플럭스로서는, 특별히 제한되지 않고, 공지의 땜납 플럭스를 이용할 수 있다.
구체적으로는, 플럭스는, 예를 들면 베이스 수지(로진, 아크릴 수지 등), 활성제(예를 들면, 에틸아민, 프로필아민 등 아민의 할로젠화 수소산염, 예를 들면 락트산, 시트르산, 벤조산 등의 유기 카복실산 등), 틱소트로피제(경화 피마자유, 밀랍, 카르나우바 왁스 등) 등을 주성분으로 하고, 또한 플럭스를 액상으로 해서 사용하는 경우에는, 추가로 유기 용제를 함유할 수 있다.
그리고, 솔더 페이스트는, 상기한 땜납 합금으로 이루어지는 분말과 상기한 플럭스를 공지의 방법으로 혼합하는 것에 의해 얻을 수 있다.
땜납 합금과 플럭스의 배합 비율은, 땜납 합금은 땜납 합금:플럭스(질량비)로서, 예를 들면 70:30∼95:5이다.
그리고, 상기 솔더 페이스트는, 상기 땜납 합금을 함유하므로, 우수한 내충격성을 얻을 수 있고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 솔더 페이스트의 납땜에 의한 납땜부를 구비하는 전자 회로 기판을 포함하고 있다.
즉, 상기의 솔더 페이스트는, 예를 들면 전기·전자 기기 등의 전자 회로 기판의 전극과 전자 부품의 납땜(금속 접합)에 있어서 적합하게 이용된다.
전자 부품으로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 칩 부품(IC 칩 등), 저항기, 다이오드, 콘덴서, 트랜지스터 등의 공지의 전자 부품을 들 수 있다.
그리고, 이와 같은 전자 회로 기판은, 납땜에 있어서, 상기 솔더 페이스트가 이용되므로, 우수한 내충격성을 얻을 수 있고, 또한 비교적 엄격한 온도 사이클 조건하에 폭로된 경우에 있어서도, 우수한 내충격성을 유지할 수 있다.
한편, 상기 땜납 합금의 사용 방법은, 상기 솔더 페이스트로 한정되지 않고, 예를 들면 레진 함유 땜납 접합재의 제조에 이용할 수도 있다. 구체적으로는, 예를 들면 공지의 방법(예를 들면 압출 성형 등)에 의해, 상기의 플럭스를 코어로 하고, 상기 땜납 합금을 선상(線狀)으로 성형하는 것에 의해, 레진 함유 땜납 접합재를 얻을 수도 있다.
그리고, 이와 같은 레진 함유 땜납 접합재도, 솔더 페이스트와 마찬가지로, 예를 들면 전기·전자 기기 등의 전자 회로 기판의 납땜(금속 접합)에 있어서 적합하게 이용된다.
실시예
다음으로, 본 발명을 실시예 및 비교예에 기초하여 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 이하의 기재에서 이용되는 배합 비율(함유 비율), 물성값, 파라미터 등의 구체적 수치는, 상기의 「발명을 실시하기 위한 구체적인 내용」에서 기재되어 있는, 그들에 대응하는 배합 비율(함유 비율), 물성값, 파라미터 등 해당 기재의 상한치(「이하」, 「미만」으로 해서 정의되어 있는 수치) 또는 하한치(「이상」, 「초과」로 해서 정의되어 있는 수치)로 대체할 수 있다.
실시예 1∼24 및 비교예 1∼16
·땜납 합금의 조제
표 1∼2에 기재된 각 금속의 분말을 표 1∼2에 기재된 배합 비율로 각각 혼합하고, 얻어진 금속 혼합물을 용해로에서 용해 및 균일화시켜, 땜납 합금을 조제했다.
또한, 각 실시예 및 각 비교예의 배합 처방에 있어서의 주석(Sn)의 배합 비율은, 표 1∼2에 기재된 각 금속(은(Ag), 구리(Cu), 비스무트(Bi), 안티모니(Sb), 코발트(Co), 니켈(Ni), 인듐(In), 갈륨(Ga), 저마늄(Ge), 인(P) 및 철(Fe))의 배합 비율(질량%)을 땜납 합금의 총량으로부터 뺀 잔부이다.
실시예 1의 땜납 합금은, Ag, Cu, Bi, Sb 및 Co의 각 금속을 표 1에 나타내는 비율로 배합했다. 잔부의 비율이 Sn이다.
실시예 2∼4는, 실시예 1의 처방에 대해서, Ag의 배합 비율을 증감시킨 처방의 예이다.
실시예 5∼7은, 실시예 1의 처방에 대해서, Cu의 함유 비율을 증감시킨 처방의 예이다.
실시예 8∼10은, 실시예 1의 처방에 대해서, Bi의 함유 비율을 증감시킨 처방의 예이다.
실시예 11∼14는, 실시예 1의 처방에 대해서, Sb의 함유 비율을 증감시킨 처방의 예이다.
실시예 15∼18은, 실시예 1의 처방에 대해서, Co의 함유 비율을 증감시킨 처방의 예이다.
실시예 19∼23은, 실시예 1의 처방에 대해서, Ni, In, Ga, Ge 및 P 중의 어느 1종을 표 1에 나타내는 비율로 첨가한 처방의 예이고, 실시예 24는, Ni, In, Ga, Ge 및 P 모두를 표 1에 나타내는 비율로 첨가한 처방의 예이다.
비교예 1∼2는, 실시예 1의 처방에 대해서, Ag의 배합 비율을 증감시켜, Ag를 과잉 또는 불충분으로 한 처방의 예이다.
비교예 3∼4는, 실시예 1의 처방에 대해서, Cu의 배합 비율을 증감시켜, Cu를 과잉 또는 불충분으로 한 처방의 예이다.
비교예 5∼6은, 실시예 1의 처방에 대해서, Bi의 배합 비율을 증감시켜, Bi를 과잉 또는 불충분으로 한 처방의 예이다.
비교예 7∼8은, 실시예 1의 처방에 대해서, Sb의 배합 비율을 증감시켜, Sb를 과잉 또는 불충분으로 한 처방의 예이다.
비교예 9∼10은, 실시예 1의 처방에 대해서, Co의 배합 비율을 증감시켜, Co를 과잉 또는 불충분으로 한 처방의 예이다.
비교예 11은, 실시예 17의 처방에 대해서, Bi 및 Sb의 배합 비율을 감소시켜, Bi 및 Sb 양쪽을 불충분으로 하고, 추가로 Ni를 표 1에 나타내는 비율로 배합한 처방의 예이다.
비교예 12는, 실시예 17의 처방에 대해서, Bi 및 Sb의 배합 비율을 감소시켜, Bi 및 Sb 양쪽을 불충분으로 한 처방의 예이다.
비교예 13은, 실시예 17의 처방에 대해서, Co(0.01질량%) 대신에, Fe(0.01질량%)를 배합한 처방의 예이다.
비교예 14는, 실시예 17의 처방에 대해서, Bi의 배합 비율을 감소시켜, Bi를 불충분으로 한 처방의 예이다.
비교예 15는, 실시예 17의 처방에 대해서, Sb의 배합 비율을 감소시켜, Sb를 불충분으로 한 처방의 예이다.
비교예 16은, 실시예 17의 처방에 대해서, 추가로 Fe를 배합한 처방의 예이다.
·솔더 페이스트의 조제
얻어진 땜납 합금을 입경이 25∼38μm가 되도록 분말화하고, 얻어진 땜납 합금의 분말과 공지의 플럭스를 혼합하여, 솔더 페이스트를 얻었다.
·솔더 페이스트의 평가
얻어진 솔더 페이스트를 칩 부품 탑재용의 프린트 기판에 인쇄하고, 리플로법에 의해 칩 부품을 실장했다. 실장 시의 솔더 페이스트의 인쇄 조건, 칩 부품의 사이즈 등에 대해서는, 후술하는 각 평가에 따라 적절히 설정했다.
Figure pct00001
Figure pct00002
<평가>
각 실시예 및 각 비교예에서 얻어진 합금을 사용한 솔더 페이스트를 칩 부품 탑재용 프린트 기판에 인쇄하고, 리플로법에 의해 칩 부품을 실장했다. 솔더 페이스트의 인쇄 막 두께는 두께 150μm의 메탈 마스크를 이용하여 조정했다. 솔더 페이스트의 인쇄 후, 알루미늄 전해 콘덴서(5mmφ, 5.8mm 높이)를 상기 프린트 기판의 소정 위치에 탑재하고, 리플로 노(爐)에서 가열하여 칩 부품을 실장했다. 리플로 조건은, 예열을 170∼190℃, 피크 온도를 245℃, 220℃ 이상인 시간이 45초간, 피크 온도로부터 200℃까지의 강온 시의 냉각 속도를 3∼8℃/초로 설정했다.
또, 상기 프린트 기판을 125℃의 환경하에서 30분간 유지하고, 이어서 -40℃의 환경하에서 30분간 유지하는 냉열 사이클 시험에 제공했다. 그 결과를 표 3 및 표 4에 나타낸다.
<낙하 충격성>
부품 실장 직후의 프린트 기판에 대하여, 1m 높이에서 5회 낙하시켜, 부품과 기판의 접합부가 파괴되는지 여부를 외관 관찰하는 것에 의해 평가했다.
구체적으로는, 100개의 탑재 부품 중, 낙하한 개수가 5개 이하인 것을 랭크 A++(5점), 낙하 개수 6∼10개인 것을 랭크 A+(4점), 낙하 개수 11∼15개인 것을 랭크 A(3점), 낙하 개수 16∼30인 것을 랭크 B(2점), 낙하 개수 31∼50개인 것을 랭크 C(1점), 낙하 개수 51개 이상인 것을 랭크 D(0점)로 했다.
또한, 냉열 사이클을 1000사이클 반복한 프린트 기판에 대해서도, 상기와 마찬가지로 평가했다.
<종합 평가>
「낙하 충격성」 및 「냉열 사이클 후의 낙하 충격성」의 합계점이 10점인 것을 종합 판정 A++, 합계점이 8점 또는 9점인 것을 종합 판정 A+, 합계점이 6점 또는 7점인 것을 종합 판정 A, 합계점이 4점 또는 5점인 것을 종합 판정 B, 합계점이 2점 또는 3점인 것을 종합 판정 C, 합계점이 0점 또는 1점인 것을 종합 판정 D로 했다.
Figure pct00003
Figure pct00004
한편, 상기 발명은 본 발명의 예시의 실시형태로서 제공했지만, 이는 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 당해 기술 분야의 당업자에 의해서 분명한 본 발명의 변형예는 후기 특허청구범위에 포함된다.
본 발명의 땜납 합금, 땜납 조성물 및 솔더 페이스트는 전기·전자 기기 등에 이용되는 전자 회로 기판에서 이용된다.

Claims (8)

  1. 실질적으로 주석, 은, 구리, 비스무트, 안티모니 및 코발트로 이루어지는 땜납 합금으로서,
    상기 땜납 합금의 총량에 대해서,
    상기 은의 함유 비율이 2질량% 이상 4질량% 이하이고,
    상기 구리의 함유 비율이 0.3질량% 이상 1질량% 이하이고,
    상기 비스무트의 함유 비율이 4.8질량% 초과 10질량% 이하이고,
    상기 안티모니의 함유 비율이 3질량% 이상 10질량% 이하이고,
    상기 코발트의 함유 비율이 0.001질량% 이상 0.3질량% 이하이고,
    상기 주석의 함유 비율이 잔여의 비율인 것을 특징으로 하는 땜납 합금.
  2. 제 1 항에 있어서,
    추가로 니켈, 인듐, 갈륨, 저마늄 및 인으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종의 원소를 함유하고,
    땜납 합금의 총량에 대해서, 상기 원소의 함유 비율이 0질량% 초과 1질량% 이하인 땜납 합금.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구리의 함유 비율이 0.5질량% 이상 0.7질량% 이하인 땜납 합금.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비스무트의 함유 비율이 4.8질량% 초과 7질량% 이하인 땜납 합금.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 안티모니의 함유 비율이 5질량% 이상 7질량% 이하인 땜납 합금.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 코발트의 함유 비율이 0.003질량% 이상 0.01질량% 이하인 땜납 합금.
  7. 제 1 항에 기재된 땜납 합금으로 이루어지는 땜납 분말과,
    플럭스를
    함유하는 것을 특징으로 하는 솔더 페이스트.
  8. 제 7 항에 기재된 솔더 페이스트의 납땜에 의한 납땜부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 회로 기판.
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