TW201016373A - Lead-free solder alloy - Google Patents

Description

201016373 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係與構成焊錫接合物時之不易於接合界面發生 龜裂或裂痕之焊錫接合物相關。 > 【先前技術】 將電子構件等安裝於印刷基板時，傳統以來係使用焊 ® 錫。其次，因爲現在刻意避免使用Pb做爲焊錫合金的傾 向，而採用未使用Pb之所謂無Pb焊錫。其次，現在，錫 銀銅系、及錫銅系之2種組成係無Pb焊錫合金之主流。 無Pb焊錫，若考慮材料之容易取得性、成本、製品 之信賴性等，基本上，係以Sn爲主要金屬，再針對其選 擇添加金屬者爲主流，然而，發明者開發以Sn-Cu爲基礎 之所謂錫銅系焊錫。 專利文獻1 :日本特開平10-107420號公報 • 專利文獻 2 : W099/48639 【發明內容】 上述先前技術當中，專利文獻1係Sn-0.7%之組成的 錫銅系焊錫合金’專利文獻2係Sn-Cu-Ni之組成的錫銅 系焊錫合金，專利文獻2係與本發明者之開發相關者。 然而，針對焊錫所要求之物性，係要求焊接作業時， 其潤濕性及熔融焊錫之流動性，於凝固後，具有足夠做爲 焊接接頭之強度、電氣特性等多種特性。然而，一般而言 -5- 201016373 ，即使滿足目前所要求之特性的焊錫合金，於構成接合物 之時點，有時於印刷基板與焊接之接合部界面附近仍會發 生微細之龜裂或裂痕。其次，發生龜裂之接頭，因爲接合 強度降低之原因或接合面積較小而導致電阻增大，因而有 成爲發熱發火之原因而產生致命缺陷的問題。 發明者，有鑑於上述龜裂導致焊錫接合物之致命缺陷 1 ，此外，評估此種現象係焊錫合金凝固時之機構可能係其 一要因而重複進行實驗，探討可減少龜裂發生之焊錫組成 ，而以本發明之組成來解決上述課題。 本發明時，爲了解決上述課題，採用由Cu爲0.01〜 7.6重量％、Ni爲0.001-6重量％、其餘部分爲Sn所構成 之無鉛焊錫合金。該組成時，若Cu及Ni之含有量分別爲 最大幅度而位於該組成範圍，則與其他組成相比，可減少 龜裂之發生，然而，若進一步考慮實際利用，應階段性地 確定可有效減少龜裂之範圍。亦即，Ni之下限値應爲 0.01重量％，0.03重量％更佳。此外，Ni之上限値應爲 © 0.3重量％，0.1重量％更佳。

Cu之下限値應爲0.1重量％，0.2重量％更佳。此外 ，Cu之上限値應爲7重量％，0.92重量％更佳。 本發明之其他手段，包含採用從Co、Μη、Zn之群組 所選取之至少1種金屬來取代上述構成之Ni在內。此外 ，亦容許含有針對本發明之Sn-Cu合金而對Ni、或Pd、

Co、Μη、Zn、Pt所要求之作用或機能無極端妨礙之金屬 ，例如，Ag、Sb、Bi等雜質。此外，此處之雜質，不必 -6- 201016373 理解爲與例如ISO規格等之雜質量爲一致者，而係指對本 發明組成之期待效果有決定性妨礙之添加量以上的含有量 〇 以下，針對本發明之Sn-Cu-N合金的相關作用進行說 明。第1圖係Sn-Cu二元狀態圖，然而，Sn及Cu之金屬 間化合物之Cu6Sn5 ’於銅濃度爲約39.1重量％以下時， 以低於固相線溫度之變態溫度1 8 7 t爲界，於低於其之低 ® 溫度側，出現斜方晶體之n’-Cu6Sn5，於至固相線溫度227 亡爲止之高溫度側，出現六方晶體之ri-Cu6Sn5，係眾所皆 知的事。其次，從該狀態凝固時，隨著溫度下降，產生從 六方晶體至斜方晶體之固相變態。第2圖係第1圖之狀態 圖之重要部位的放大圖。 此外，六方晶體之結晶構造被稱爲所謂密堆積，而爲 結晶體積最小者。於此關係下，若產生從六方晶體至斜方 晶體之固相變態，變態時，產生體積變化，然而，熔融焊 ® 錫凝固時，因爲溫度下降而析出之Cu6Sn5的金屬間化合 物，亦無法避免固相變態的發生。如此一來，將Sn系合 金當做焊錫使用時，可能因爲上述現象而發生凝固後之焊 接出現龜裂。此外，即使接合部無法以目視確認到龜裂， 因爲接合部內含固相變態時之變形應力，於輕度衝撃等之 外部應力作用時，該變形應力會發散而造成龜裂之出現。 另一方面，針對Sn-Cu添加Ni時，Ni會置換Cu6Sn5 相之Cu的一部分，而形成（Cu，Ni)6Sn5，係眾所皆知的事 。其次，依據實驗，金屬間化合物（Cu,Ni)6Sn5中之Ni濃 201016373 度爲約9at%時，金屬間化合物之結晶構造爲六方晶體’ 即使常溫時，也可確認到變態溫度以上所產生之六方晶體 結晶構造的ri-(Cu，Ni)6Sn5。其係因爲Ni置換Cu6Sn5中之 Cu的一部分，而導致六方晶體之結晶構造的安定化。第3 圖係Ni存在於合金中時之金屬間化合物的結晶構造，觀 察對象之試料係將 Sn-0.7Cu-0.05Ni合金以約300°C程度 ' 均一熔融後再凝固者，觀察對象構造係（Cu，Ni)6Sn5金屬 間化合物之晶格像，以電子線解析圖形及任意5部位之平 @ 均進行元素分析。解析所使用之裝置係場發射穿透型電子 顯微鏡（PHILIPS公司製FEG-TEM)，以200keV之加速電 壓進行測定。測定手法係高倍率晶格觀察（倍率：64萬倍） 、640mm之像距的電子線解析圖形、以及利用奈米探測 之能量分散型元素分析（EDS)。由第3圖可以得知’存在 Ni時，（Cu,Ni)6Sn5結晶構造爲六方晶體’結晶內之N濃 度爲平均9at°/〇。此外，表1係所採取之5部位之金屬間 化合物本身的元素分析° ® [表1] 試料2之金屬間化会|的元素分析結果（六方晶體之n_Cu6Sn5)

At% 1 2 3 4 5 Av· SD Ni 8.30 8.96 9.05 8.86 6.29 8.79 1.06 Cu 43.90 52.31 42.27 46.05 45.61 46.13 3.42 Sn 47.79 38.72 48.54 45.09 48.02 45.03 3.67 Ni/Cu 0.19 0.17 0.21 0.19 0.14 0.19 0.03 (Cu,Ni)/Sn 1.09 1.58 1.06 1.22 1.08 1.22 20 -8- 201016373 基於以上之發現，發明者確認，若對Sn-Cu添加適量 Ni，即使金屬間化合物之（Cu，Ni)6/Sn5相於凝固過程呈現 溫度下降，六方晶體之結晶構造亦呈現安定’而實現抑制 、或迴避從未添加Ni時之Cu6Sn5的六方晶體至斜方晶體 之固相變態。藉此，抑制固相變態時之龜裂的發生，或迴 ^ 避接合部內含變形應力之情形。 申請專利範圍之添加元素的量，針對Cu，於狀態圖 時，發生固相變態之最大限爲約39.1重量％，然而，7.6 重量％以上時，從液相經由Cu3Sn相而形成Cu6Sn5相， 呈現所謂包晶反應。所以，考慮做爲焊錫合金之利用目的 時，以未經包晶反應而從液相直接凝固成Cu6Sn5相之Cu 的含有量7.6重量％做爲上限。此外，針對下限，參照第 1圖之相圖，因爲至平行於固相線溫度而具有變態溫度之 範圍的下限爲止，於理論上可適用發明者之發現，故決定 成0 · 0 1重量％。 W 此外，發明者將Cu之上限値設定成7重量％。焊接 時，融點係一個重要事項，一般而言，高溫焊錫時，因爲 使溫度上昇至約400°C前後，故其係相當於Sn-Cu系中於 400°C時析出Cu6Sn5之Cu的含有量的量。此外，進一步 將Cu之上限値設定成0.92重量％，然而，0.92重量％係 考慮最近才獲知之之Sn-Cu-Ni三元系的狀態圖之Sn-Cu 的共晶點。 針對Cu之下限値，發明者進一步設定成0.1重量％ 及0.2重量％。其係考慮Sn-Cu系之無鉛焊錫合金的接合 -9- 201016373 強度等時，添加Cu之實質效果。 針對Ni之添加量，上限之最大値爲6重量％，然而 ，其係考慮Cu及Ni之置換率爲大致5: 1、且Sn-Cu系 之發生固相變態之Cu的最大限爲如上所述之約3 9.1重量 %。此外，下限値之最小値爲0.001重量％，然而，其係 經由Ni濃度爲約9at%時可發揮維持六方晶體之效果的發 、 現而獲得確認，並使其對應Cu之下限値。此外，Ni之上 限値爲〇 · 3重量％、及0 · 1重量％，然而，此限定亦係考慮 _ Ni之效果濃度之9at%且對應Cu之階段上限値者。另一 方面，下限値亦爲〇_〇1重量％及0.03重量％，然而，其係 對應Cu之階段下限値者。 本發明時，上述組成之Ni的置換金屬可以選擇性地 採用Pd、Co、Mn、Zn、Pt。因爲該等金屬與Ni相同， 可以生成部分置換Cu6Sn5金屬間化合物之Cu之構造的金 屬間化合物。此外，Fe亦相同，係可部分置換Cu6Sn5金 屬間化合物之Cu的金屬，故理論上，係與Pd、Co、Mn Q 、Zn、Pt具有相同之地位，然而，Fe時，因爲較難實現 對應添加量之反應抑制，故於產業上之利用方面，從本發 明之範圍除外。 此外，本發明時，係以針對Cu6Sn5金屬間化合物採 用部分置換Cu之添加金屬爲主要目的，並非將以雜質層 級含有申請專利範圍第1 〇項所記載之金屬以外之如Ag、

Sb、Bi之其他金屬排除在外。 本發明係藉由適用該等組成，提供高信賴性之焊錫接 -10- 201016373 合部，於Sn-Cu合金、及針對其而含有雜質層級之Ag、 Sb、Bi的組成時，於Cu6Sn5金屬間化合物凝固時可以抑 制、或迴避固相變態，消除固層變態所導致之體積變化， 不但可迴避凝固時之龜裂或裂痕，即使於凝固時未發生龜 裂之接合部，亦可抑制其內含變形應力，故可防止時效變 * 化所導致之突然裂痕的發生、及意外衝撃所造成之變形發 散所導致之裂痕。 ® 此外，對市場提供本發明之無鉛焊錫合金時之形態， 並未受限爲棒焊錫，亦可適用於焊錫膏、球焊錫、焊錫箔 、焊錫條等可考慮的全部形態。此外，焊接方面，亦可適 用於熔流熔接（flow)、重熔熔接（reflow)之任一。 【實施方式】 實施例1 發明者製造錫銅系無鉛焊錫之被廣爲知道的 Sn-〇.7Cu(數値爲重量％)、及對其添加0.05重量％之Ni之焊 錫合金之2種球焊錫，並以通常之重熔熔接進行焊錫接合 。第4圖係以電子顯微鏡分別確認之焊錫接合部的取樣剖 面，10微米標度進行観察。此處，相片之下層係存在於 印刷基板上之Cu箔，上層係焊錫。從該相片可以得知， 左側相片之添加Ni之焊錫接合者時，接合部完全未能確 認到龜裂。另一方面，右側相片所示之Sn_0.7Cu合金所 接合之樣本時，不但與Cu箔之界面，於離開接合部之部 位的金屬間化合物中亦確認到龜裂。未能從接合部表面確 -11 - 201016373 認到龜裂，然而，接合部內若存在如上之龜裂時，會導致 接合強度降低。 此外，發明者爲了進行更高精度之確認，以5微米標 度對第4圖之取樣進行確認而得到第5圖。於更高倍率之 確認時，只有SH-0.7CU焊錫接合部確認到明顯之裂痕， 添加了 Ni之焊錫接合部連小龜裂都未能確認到。 實施例2 . 其次，針對球焊錫進行更詳細之效果確認實驗。試料 採用與前面實施例1相同之組成。球焊錫之製造，係以眾 所皆知之球焊錫製造手法，將直徑調整成約500 /zm。其 次，將上述2種類之球焊錫試料載置於一片之OSP基板 上，依據第6圖所示之溫度輪廓，進行2次重熔熔接而得 到焊錫接合試料。接著，測定發生於出現之金屬間化合物 中之龜裂數及長度。亦即，藉由比較發生於焊錫接合部、 或焊錫接合界面之龜裂數及長度，來進行接合強度之對比 Θ 。測定方法，係將試料埋入矽樹脂，製作金屬間化合物之 剖面觀察用試料，進行剖面之SEM觀察及EDS的元素分 析。測定機器係使用日本電子製之掃描型電子顯微鏡（JS Μ 6460LA) ’以加速電壓20kV、後方散射像模式進行測定 °此外’金屬間化合物中之龜裂之測定、及金屬間化合物 之厚度測定，係使用日本電子製影像分析軟體（AnalysisStation :商品名稱），得到如第7圖之例示。圖中，S C焊錫係 Sn_Cu '焊錫’ IMC係因凝固而發生之金屬間化合物，成長 -12- 201016373 之金屬間化合物中描繪著白線之部分係龜裂發生部位、及 其長度。此外，第8圖係2種試料之剖面SEM相片、及 金屬間化合物之表面SEM相片，可以確認到，添加Ni之 試料的金屬間化合物比Sn-Cu之試料更細且均一。其係因 爲Sn-Cu時之金屬間化合物爲Cu6Sn5，而添加Ni時之金 ’ 屬間化合物之Cu爲Ni所置換而成爲（Cu，Ni)6Sn5，而使 個別結晶細分化。 參 [表2] [採用BG A球試料進行焊錫接合之試料之IMC層單位長度 的龜裂數及龜裂總長度] 1、IMC層單位長度之龜裂數及龜裂總_ 試料No. 龜裂數 (單位：個） 龜裂長度 (單位：μιη) IMC層單位長度 之龜裂數 IMC層單位長度 之龜裂總長度 SC 72.33 97.86 0.31 0.42 SCN 40.67 42.27 0.16 0.16 2、[SC]之測定f 1 爲[1 00] 時之[SN100C]K 丨測定値 試料No. 龜裂數 (單位：個) 龜裂長度 (單位：μιη) IMC層單位長度 之龜裂數(單位：％) IMC層單位長度 之龜裂總長度(單位：％) SC 100.0 100.0 100.0 100.0 SCN 56.2 43.2 51.6 38.1 [合金組成] SC= Sn-0.7Cu(wt%) SCN= Sn-0.7Cu-0.05Ni(wt°/〇 ) 表2係上述實施例2的結果，上段之表係2種試料之 -13- 201016373 龜裂之實數及總長，下段之表係以未添加Ni之Sn-Cu試 料的結果爲100，而以百分率表示添加Ni之試料的實數 。由以上可以確認到，相較於Sn-0.7Cu之試料，添加 〇· 05重量％之Ni的試料之龜裂發生、及其長度抑制於約2 分之1。數値係依據如下所示。 ' 金屬間化合物層單位長度之龜裂數=測定龜裂數/金屬 ' 間化合物長度 金屬間化合物層單位長度之龜裂總長度=測定龜裂長 〇 度總計/金屬間化合物長度 實施例3 其次，採用與實施例2相同之組成的試料，同樣進行 重熔熔接來製作接合試料，針對接合部進行衝撃試驗。其 目的在確認龜裂發生較多之接合部的衝撃吸收能力較低的 —般常識。所使用之印刷基板，係以1.6mm厚度之FR-4 材得到陸地徑設定成0.42mm之試料。衝撃測定所使用之 〇 機器，係高速黏合試驗機（dage社製 4000HS)，以拉引速 度分別爲1、10、100、200(mm/sec)之4條件進行測定的 結果。表3係其實測値，第9圖係其結果之比較圖。圖中 ’三角黑點係Sn-Cu試料，四角黑點係添加了 Ni之試料 -14- 201016373 [表3] [採用BGA球試料進行焊錫接合之試料之拉引試驗之吸收 能量的測定値] 移之拉引試驗的吸收能量測定値 、度(mm/sec) 試料No. 1 10 100 200 SC 1.19 1.92 0.89 1.17 SCN 1.06 1.70 2.11 1.96 (單位：mJ) 由上述衝撃試驗亦可以得知，添加了 Ni之試料，至 lOmm/sec爲止之拉引速度時，與Sn_Cu試料幾乎沒有差 異’然而’施加大於其之能量時，耐性較高。 實施例4 此外，發明者，不但針對利用重熔熔接之焊接，亦針 φ 對熔流熔接之焊接，進行本發明可發揮目的之效果的確認 ’以浸漬製作試料，進行與實施例2說明相同之確認試驗 。其結果如表4所不。 -15- 201016373 【還議播§雜禳靈峨§_| 【雲墨siM瞰議S 蠢s«瞰Μ幽31货逝驩政^«議§麗領啪髮|趣5】【返 岫 II 1S s ο S ο Ο Ο ο g ο ο g § § 1 3 ο Ο ο o o O g d g o g C3 g o n o o’ (O 〇· <〇 d N 〇 r- n JO s o s o' 〇 O o o o si g ο Ν Ο Ο ο ο ο ο 3 ο g ο ο ο ο ο ο ο o j〇 g d n p o P o o o s o 〇» rsi d m C9 〇 〇 CM d CM C«l r*. Ol n d ΓΪ 〇· o o o o o «I 蝤 is s 00 ri 5 S V α> S* CO αθ Η βο ΙΟ ΙΟ Ν Ο tf) <〇 rg oa <D 〇> 2 at <〇 <d r> 卜 « n A a eo ce % (O lA β> m CD 0» CO Pi (O o p> 卜 CO tfj V» W CO 定 卜 〇} ω «ί 〇> o 〇> e>i o o eg in 卜· «η ed - m· CM α> CM CM ο ιη U3 ιη CM - O «D 卜 - to <e R s IO CO 00 S3 A ao i〇 w H o »〇 o o u> 1 Φ 链 ο ο ο S ό Γ9 to Ο Ο ο S ο Ο ο ο ο ο s o o 〇 o d B d o q o O 3 o o o o g o rj o o o’ N O’ r> q 5 n <〇 δ Ρ ο ρ ρ ρ ρ d ο rg g CS| o 3 O s o 3 d o e«i o n r> Γ9 o 卜 r» r- r- ID 卜· to to w> <e to <D c (0 S CO α» α» A (Ο 0» 〇> 〇> α> 80 〇> 〇> Ο) β β> 〇> at at σ» 〇> β) ΟΙ σι βο Ο) Ο) αθ σ>' 〇> so ci σ» ο» ο α> α» 〇> e> r» at s at o 〇» 〇> O) g 〇» 〇» g O) β) s O) A CO O) €〇 m « to 〇 «e 〇> 〇> <b Ol r* <d a» ΓΪ at 〇» a» at e> 卜 si 〇> Γ» csi 〇> CO Γ9 白 o 宫 n 苛 (D GO Ιέ - CS4 r> 嗜 tf) «ο 卜 C0 οι ο - eg n l〇 <〇 卜 80 a» o N 5 % CD CD A 8 w r> w °° 表4所示之試料，係針對Sn以將Cu以0.01重量％ 、0.1重量％、0.2重量％、0.9 2重量％、3重量％、7重量 %、及7.6重量％之7種方式進行調整，此外’針對各C u 之調整，以未添加Ni、0.00 1重量％、〇.〇1重量％、〇·〇3 重量％、0 · 0 5重量％、0 · 1重量％、〇 · 3重量％、及6重量％ 之8種方式進行適度選取之添加量’製成合計34種。此 -16- 201016373 外，浸漬之手法係使用一般之手法。其次’將以上述方式 進行調整之34種試料埋入環氧樹脂’製作剖面觀察用試 料，利用與實施例2相同之機材測定龜裂實數、及龜裂長 度。 表5，係對應C u之添加量’將表4之測定實數値分 成7個群組，以各未添加Ni時之龜裂出現爲以百 分率表示龜裂數、及龜裂總長度。此比較與表2相同。

[本實驗臓用之合金贼及利用浸溃之焊錫齢之試料加C層單位長度 之龜裂KS龜裂總長度之測定値] 一 (以[Ni]=〇^l〇〇 ,來表示IMC層單位長度之龜裂&S龜裂總長度的表）

[合金組成] HMC層單位長的龜裂數及龜裂總長度] 綱 No. 成分(Wt%) IMC層單位長度之龜 裂數(單位·- /m) IMC層單位長度之龜 裂總長度(單位__㈣ Sn Cu Νΐ 1 99.99 0.01 0 100.0 100.0 2 99.98 0.01 0.01 66.7 75.0 3 99.96 0.01 0.03 0.0 0.0 4 99.89 0.01 0.1. 33.3 25.0 5 99.69 0.01 0.3 0.0 25.0 6 93.99 0.01 6 0.0 25.0 7 99.9 0.1 0 100.0 100.0 8 99.89 0.1 0.01 40.0 83.3 9 99.87 0.1 0.03 20.0 16.7 10 99.8 0.2 0 100.0 100.0 11 99.799 0.2 0.001 0.0 0.0 12 99.79 0.2 0.01 0.0 50.0 13 99.77 0.2 0.03 0.0 50.0 14 99.7 0.2 0.1 0.0 0.0 15 99.0β 0.92 0 100.0 100.0 16 99.079 0.92 0.001 60.0 85.7 Π 99.07 0.92 0.01 0.0 0.0 18 99.05 0.92 0,03 〇-〇 0,0 19 98.98 0.92 0.1 20.0 28.6 20 97 3 0 100.0 100.0 21 98.95 3 0.05 50.0 31.9 22 96.9 3 0.1 60.3 50.5 23 96.7 3 0.3 72.4 59.3 24 93 7 0 100.0 100.0 25 92.95 7 0.05 2B.6 41.8 26 92.9 7 o.i 52.4 55.2 27 92.7 7 0.3 64.3 68.7 28 92.4 7.6 0 100.0 100.0 29 92.39 7.6 0.01 60.0 44.4 30 92.38 7.6 0.02 0.0 0.0 31 9Ζ37 7-6 0.03 0.0 0.0 32 92.3 7.6 0.1 0.0 0.0 33 92J 7.6 0.3 0.0 0.0 34 86.4 7.6 6 0.0 0.0 -17- 201016373 第10圖〜第15圖，係將表5之結果中之7重量％Cu 以外之試料相關的測定結果，以視覺容易理解之方式表示 的圖表。省略7重量％Cu時之圖表化，並無技術上之意思 。由該等圖表可以容易理解到，相較於Sn-Cu組成，添加 了 Ni之試料，龜裂實數以及總長皆全部有大幅度的減少 · 。尤其是，Cu添加量爲0.2重量％、及0.92重量％時，針 ， 對 Ni之添加量爲0.001重量％之試料進行實驗（第12圖 、第13圖），此時，相較於未添加Ni之試料，龜裂實數 · 及總長皆大幅減少，確認即使添加0.001重量％之Ni，亦 可充份發揮效果。另一方面，針對Ni之添加量爲6重量 %之試料（試料No.6及30)，係出現於第10圖及第15圖 之右側方向，然而，因爲圖表的關係，而省略了標示。然 而，由表4及表5可以得知，因爲試料No.3 0無法確認到 龜裂，而No.6則只可確認到極小之龜裂，於Ni之添加量 超過0.3重量％至6重量％爲止之範圍時，判斷其他試料 也會呈現大致相同之結果。第16圖〜第21圖，係實施例 ❹ 4所得到之試料當中的1 1種試料之剖面SEM相片，相對 於Cu之5種添加量，可以目視對比添加了 Ni之試料、及 未添加之試料。由該等相片可以得知，添加了 Ni之試料 幾乎看不到如Cu6Sn5之針狀結晶物的成長，亦未確認到 龜裂之發生。此外，標示於各圖之試料編號係對應於表4 之試料編號。 實施例5 -18- 201016373 其次，實施例5時，係針對以Pd、Co、Μη、Zn、Pt 置換Ni之組成，進行以確認其可實現期望之效果爲目的 的試驗。試料之製作及測定係以實施例4爲基礎。表6中 ，係以百分率表示各資料之組成、龜裂實數値、及總長度 ，表7中，係分別以百分率表示以Sn-Cu之二元組成之龜 裂數及總長度爲1〇〇時之各組成。 【表6] 似其他元素置換[Ni]之合金組成及利用浸潰之焊錫接合之試料之IMC層 單位長度之龜裂數及ft裂總長度之測定値） ([Ni酿元素之測定値） 置換元素名稱及 獅加: Μπ Zn Pd Pt Co SnOS2Cu 8n〇J2CuaiMn Sn0MCu0.1 Zn 8nOA2CuO.IPd SnOJ2Cu〇.IPt ShO»lCuO.\e〇 龜裂被(単位：個） 10.5 2 t 5 0 0 龜撕長度(單位、：um) 22.4 2.49 057 9^3 0 •0 IMC»里位長庠之•裂嫌長摩 0.04 0.00 0.00 〇J〇2 0.00 0.00 1MC層單位長度之龜裂设 0.02 0.00 0.00 0.01. 0.00 0.00 ❹ [表7] (以其他元素置換[Ni]之合金組成及利用浸漬之焊錫接合之試 料之IMC層単位長度之ft裂數及龜裂總長度之測定値） ([Sn0.92Cu]之測定値奁[100比L 場合之[Ni]置換元素之測定値） 換元素名稱及 獅加· Μη Zn Pd Pt Co SnOJS2Cu Sn042Cu0.1 Μη SnOSSCuO.1 Zn SnOS2Cu〇.1 Pd Sn042Cu0J Pt Sn052CU〇.1C〇 ft裂數(單位：個） 100 19.0 9.5 47.6 0.0 0.0 龜裂總長度(軍位：um) too 1U 2.5 0.0 0.0 TMCB里付甚彦之•裂嫌長_ too 0.0 0.0 50.0 0.0 0.0 IMCB軍位長度之龜裂數 100 0.0 0.0 50.0 0.0 0.0

此實施例時，係CU之添加量爲0.92重量％之1種類 ，Pd、Co、Mn、Zn、Pt之各添加量亦爲 0.1重量％之 1 種類，然而，龜裂之發生上，Pd添加之龜裂稍多於其他 金屬，然而，相較於未添加該等金屬之Sn-Cu組成，龜裂 卻減半。此外，依據針對Ni添加進行確認之實施例4， 理論上，增減Cu之添加量、及各Pd、Co、Mn、Zn、Pt 之添加量，亦可期待與Ni時相同之效果。 -19- 201016373 【圖式簡單說明】 第1圖係Sn-Cu二元相圖。 第2圖係第1圖之二元相圖之重要部位放大圖。 第3圖係（Cu，Ni)6Sn5金屬間化合物之結晶構造的相 第4圖係分別使用Sn-Cu焊錫、及添加Ni之焊錫之 接頭的取樣之剖面的放大相片。 第5圖係第4圖之相片之進一步放大之狀態的相片。 第6圖係實施例2之重熔熔接條件之溫度輪廓圖。 第7圖係實施例2之發生於金屬間化合物之龜裂之測 定例的相片。 第8圖係實施例2之金屬間化合物之剖面、與S η之 界面的SEM相片。 第9圖係實施例3之衝撃試驗的結果圖。 第1 0圖係實施例4之測定結果圖。 第1 1圖係實施例4之測定結果圖。 第1 2圖係實施例4之測定結果圖。 第13圖係實施例4之測定結果圖。 第1 4圖係實施例4之測定結果圖。 第1 5圖係實施例4之測定結果圖。 第1 6圖係該實施例4之金屬間化合物之剖面的相片 〇 第1 7圖係該實施例4之金屬間化合物之剖面的相片 -20- 201016373 第1 8圖係該實施例4之金屬間化合物之剖面的相片 〇 第1 9圖係該實施例4之金屬間化合物之剖面的相片 〇 ' 第20圖係該實施例4之金屬間化合物之剖面的相片 〇 第2 1圖係該實施例4之金屬間化合物之剖面的相片 -21 -

Claims (1)

1. 201016373 十、申請專利範圍 1.一種無鉛焊錫合金，其特徵爲： 由0.01〜7.6重量百分比之Cu、0.001〜6重量百分比 之Ni、以及其餘部分爲由所構成。 2·如申請專利範圍第1項所記載之無鉛焊錫合金，其 、 中 _ Ni之下限係〇.〇1重量百分比。 3_如申請專利範圍第丨項所記載之無鉛焊錫合金，其 參 中 /、 Ni之下限以0.03重量百分比爲佳。 4. 如申請專利範圍第1〜3項之其中任一項所記載之 無鉛焊錫合金，其中 Ni之上限係〇·3重量百分比。 5. 如申請專利範圍第3項之其中任—項所記載之 無給焊錫合金》其中 Ni之上限以〇·1重量百分比爲佳。 ❺ 6. 如申請專利範圍第1〜5項之其中任—項所記載之 無給焊錫合金’其中 Cu之下限爲0.1重量百分比。 7. 如申請專利範圍第1〜5項之其中任一項所記載之 無鉛焊錫合金，其中 Cu之下限以0.2重量百分比爲佳。 8. 如申請專利範圍第1〜7項之其中任一項所記載之 無鉛焊錫合金，其中 -22- 201016373 Cu之上限係7重量百分比。 9 ·如申請專利範圍第1〜7項之其中任一項所記載之 無錯焊錫合金，其中 Cu之上限係0.92重量百分比。 10.如申請專利範圍第1〜9項之其中任一項所記載之 無鈴焊錫合金》其中 以從Pd、Co、Mn、Zn、Pt之群組所選取之至少一種 金屬置換Ni。 1 1 .如申請專利範圍第1〜10項之其中任一項所記載 之無鉛焊錫合金，其中 容許含有從Ag、Sb、Bi、Fe、及申請專利範圍第10 項所選取之金屬以外之金屬做爲雜質。 -23-