TW202408714A - 軟焊料合金、接合部、接合材料、焊膏、接合結構體和電子控制裝置 - Google Patents

軟焊料合金、接合部、接合材料、焊膏、接合結構體和電子控制裝置 Download PDF

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丸山大輔
越智元気
新井正也
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日商田村製作所股份有限公司
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Abstract

一種軟焊料合金，其為能形成具有熱迴圈耐性和耐落下衝擊性的接合部的軟焊料合金，且所述軟焊料合金包含：45質量%以上且63質量%以下的Bi、0.1質量%以上且低於0.7質量%的Sb和0.05質量%以上且1質量%以下的In，餘量為Sn和不可避免的雜質，所述軟焊料合金的液相線溫度為170℃以下。

Description

軟焊料合金、接合部、接合材料、焊膏、接合結構體和電子控制裝置
本發明涉及軟焊料合金、接合部、接合材料、焊膏、接合結構體和電子控制裝置。
軟焊料合金作為被接合材料彼此（例如印刷電路板與電子部件）的接合（軟焊焊）用材料廣泛熟知。
然而，軟焊焊時的溫度條件（加熱溫度）基於熔融溫度（本說明書中是指「熔融點」或「液相線溫度」）而設定。因此，根據軟焊料合金的液相線溫度而較高地設定加熱溫度。該情況下，有由於對被接合材料施加的熱負荷而接合結構體（被接合材料彼此被接合者。例如印刷電路板。）的可靠性降低的疑慮。因此，提供添加Bi使液相線溫度降低的軟焊料合金而可以較低地設定加熱溫度。
然而，Bi具有降低軟焊料合金的延展性的性質，因此，使用包含Bi的軟焊料合金而形成的接合部硬且容易變脆。
因此，作為包含Bi、且改善延展性、脆性的軟焊料合金，例如，提供以下的軟焊料合金。
一種無鉛軟焊料合金，其含有：32質量%以上且40質量%以下的Bi、0.1質量%以上且1.0質量%以下的Sb、0.1質量%以上且1.0質量%以下的Cu、0.001質量%以上且0.1質量%以下的Ni，餘量由Sn和不可避免的雜質組成（專利文獻1）。
一種軟焊料合金，其特徵在於，具有如下合金組成：以質量%計、Bi：35至68%、Sb：0.1至2.0%、Ni：0.01至0.10%、餘量由Sn組成（專利文獻2）。
一種SnBiSb系低溫無鉛軟焊料，其特徵在於，無鉛軟焊料以品質百分率計由32.8至56.5%的Bi、0.7至2.2%的Sb、餘量Sn組成，且Bi、Sb的品質百分率滿足關係式b = 0.006a2 - 0.672a + 19.61 + c，a表示Bi，b表示Sb的品質百分率，c的範圍為-1.85 ≤ c ≤ 1.85，還包含以品質百分率計為0.01至2.5%的Ce、0.05至2.0%的Ti、0.5至0.8%的Ag、和0.05至1%的In中的一者或2者以上的金屬元素（專利文獻3）。
現有技術文獻
專利文獻 專利文獻1：日本專利第6804126號公報 專利文獻2：日本專利第6477965號公報 專利文獻3：日本專利第6951438號公報
發明要解決的問題
根據電子設備的種類而接合結構體有時被置於重複熱迴圈的環境下，該熱迴圈成為引起接合部的熱疲勞破壞（裂紋）的原因。而且，如上述，使用包含Bi的軟焊料合金形成的接合部硬且容易變脆，因此，容易產生上述裂紋。
另外，由於電子設備向地面的落下等而瞬間且集中的強外力有時作用于被接合材料、接合部。而且，為了防止該外力所導致的接合部的損傷，要求均衡性良好地改善接合部的強度與延展性。然而，如上述，包含Bi的軟焊料合金的延展性低，因此，使用這樣的軟焊料合金形成的接合部容易產生上述外力的作用所導致的損傷。
而且，專利文獻1至3中，關於具有上述對裂紋的耐性（以下，本說明書中，稱為「熱迴圈耐性」）和上述對外力的耐性（以下，本說明書中，稱為「耐落下衝擊性」）這兩者的軟焊料合金，既沒有公開也沒有暗示。
因此，本發明的目的在於，解決上述課題，提供：包含Bi、且能形成具有熱迴圈耐性和耐落下衝擊性的接合部的軟焊料合金、接合材料和焊膏。
用於解決問題的方案
1）本發明的軟焊料合金包含：45質量%以上且63質量%以下的Bi、0.1質量%以上且低於0.7質量%的Sb和0.05質量%以上且1質量%以下的In，餘量為Sn和不可避免的雜質，所述軟焊料合金的液相線溫度為170℃以下。
（2）根據上述（1）的構成，本發明的軟焊料合金可以還包含總計為0.001質量%以上且0.05質量%以下的選自P、Ga和Ge中的1種以上。
（3）根據上述（1）或（2）的構成，本發明的軟焊料合金可以還包含總計為0.001質量%以上且0.05質量%以下的選自Mn、Ti、Al、Cr、V和Mo中的1種以上。
（4）本發明的接合材料包含上述（1）至（3）中任一項所述的軟焊料合金。
（5）本發明的焊膏包含：助焊劑、和由上述（1）至（3）中任一項所述的軟焊料合金形成的粉末。
（6）本發明的接合部是使用上述（1）至（3）中任一項所述的軟焊料合金而形成的。
（7）本發明的接合部是使用上述（4）所述的接合材料而形成的。
（8）本發明的接合部是使用上述（5）所述的焊膏而形成的。
（9）本發明的接合結構體具有第1被接合材料、接合部和第2被接合材料，前述接合部為上述（6）至（8）中任一項所述的接合部，將前述第1被接合材料與前述第2被接合材料接合。
（10）本發明的電子控制裝置具有上述（9）所述的接合結構體。
發明的效果
本發明的軟焊料合金、接合材料和焊膏包含Bi，且可以形成具有熱迴圈耐性和耐落下衝擊性的接合部。
以下，對本發明的實施方式進行說明。需要說明的是，本發明不限定於以下的實施方式。
1.軟焊料合金
本實施方式的軟焊料合金包含：45質量%以上且63質量%以下的Bi、0.1質量%以上且低於0.7質量%的Sb和0.05質量%以上且1質量%以下的In，餘量為Sn和不可避免的雜質。
本實施方式的軟焊料合金透過分別包含規定量的Bi、Sb、In和Sn，從而降低液相線溫度，且對接合部賦予Bi、Sb和In對Sn的固溶所產生的強化、以及微細的金屬間化合物（例：β-SnSb、InSb）的析出和分散所產生的強化，另外，可以對接合部賦予良好的延展性。
因此，本實施方式的軟焊料合金可以抑制源自軟焊焊工序中的軟焊料凝固時在接合部內產生的殘餘應力、製作電子控制裝置、電子設備時在印刷電路板中產生的應變的、接合部內的裂紋的發生。
另外，本實施方式的軟焊料合金透過上述構成，可以抑制重複熱迴圈所導致的接合部內的裂紋的發生和裂紋的進展。
然而，如上述，電子設備如果落下，則瞬間且集中的強外力（以下，簡稱為「外力」）作用於接合部。該外力從多個方向（拉伸、壓縮、剪切、彎曲和扭曲中的至少2種）作用於接合部，因此，在接合部內產生瞬間的且大的應力和對上述外力的應力。由此，為了防止上述外力所導致的接合部的損傷，要求接合部具有良好的強度和良好的延展性，即，要求均衡性良好地改善接合部的屈服應力、拉伸應力和斷裂應變。
而且，本實施方式的軟焊料合金透過上述構成，可以形成均衡性良好地具有良好的強度和延展性的接合部，因此，可以提供：對於上述外力也具有良好的耐性、即具有良好的耐落下衝擊性的接合部。
需要說明的是，本實施方式的軟焊料合金即使不含Ni或Co之類的、在接合部內使微細的金屬間化合物析出的合金元素，透過上述構成，也可以對接合部賦予良好的強度和延展性。
（1）Bi
本實施方式的軟焊料合金透過包含45質量%以上且63質量%以下的Bi，從而可以降低液相線溫度，且對接合部賦予良好的強度和延展性。
另一方面，Bi的含量成為上述範圍外的情況下，有軟焊料合金的液相線溫度大幅上升的疑慮。另外，Bi的含量如果超過63質量%，則有軟焊料合金的延展性降低的疑慮。
Bi的較佳含量為45質量%以上且60質量%以下。另外，進一步較佳的Bi的含量為50質量%以上且59質量%以下。透過使Bi的含量為該範圍，從而可以進一步改善軟焊料合金的延展性，進一步改善接合部的熱迴圈耐性和耐落下衝擊性。
（2）Sb
本實施方式的軟焊料合金透過包含0.1質量%以上且低於0.7質量%的Sb，從而使接合部強化，另外，可以改善延展性。另外，也可以降低軟焊料合金的液相線溫度。
另一方面，Sb的含量如果低於0.1質量%，則有接合部的強化變得不充分的疑慮。另外，Sb的含量如果為0.7質量%以上，則作為初晶的粗大的β-SnSb結晶，因此，有妨礙接合部的延展性的疑慮。
Sb的較佳含量為0.2質量%以上且低於0.7質量%。另外，進一步較佳的Sb的含量為0.3質量%以上且0.6質量%以下。透過使Sb的含量為該範圍，從而可以進一步改善軟焊料合金的延展性和強度，可以進一步改善接合部的熱迴圈耐性和耐落下衝擊性。
（3）In
本實施方式的軟焊料合金透過包含0.05質量%以上且1質量%以下的In，從而可以使接合部強化，另外，可以改善延展性。另外，也可以降低軟焊料合金的液相線溫度。
另一方面，In的含量如果低於0.05質量%，則有接合部的析出強化變得不充分的疑慮。另外，In的含量如果超過1質量%，則InSb粗大化，因此，有妨礙接合部的延展性的疑慮。
In的較佳含量為0.05質量%以上且0.5質量%以下。另外，進一步較佳的In的含量為0.05質量%以上且0.3質量%以下。透過使In的含量為該範圍，從而可以進一步改善軟焊料合金的延展性和強度，可以進一步改善接合部的熱迴圈耐性和耐落下衝擊性。
本實施方式的軟焊料合金中，可以還含有總計為0.001質量%以上且0.05質量%以下的選自P、Ga和Ge中的1種以上。
透過在軟焊料合金中添加選自P、Ga和Ge中的1種以上，從而抑制軟焊料合金的氧化，另外，可以改善軟焊料合金的潤濕性，因此，可以提供可靠性高的接合部。另一方面，選自P、Ga和Ge中的1種以上的總含量如果超過0.05質量%，則在接合部內產生孔隙，有熱迴圈耐性惡化的疑慮。
本實施方式的軟焊料合金中，可以還含有總計為0.001質量%以上且0.05質量%以下的選自Mn、Ti、Al、Cr、V和Mo中的1種以上。
透過在軟焊料合金中添加選自Mn、Ti、Al、Cr、V和Mo中的1種以上，從而接合部內的金屬間化合物進一步微細化，因此，可以抑制裂紋的進展，可以實現良好的熱迴圈耐性。另一方面，選自Mn、Ti、Al、Cr、V和Mo中的1種以上的總含量如果超過0.05質量%，則在接合部內產生孔隙，有熱迴圈耐性惡化的疑慮。
本實施方式的軟焊料合金的餘量由Sn和不可避免的雜質組成。需要說明的是，本實施方式的軟焊料合金不含不可避免的雜質以外的鉛。
另外，本實施方式的軟焊料合金較佳滿足上述合金組成和含量、且液相線溫度為170℃以下。
如上述，軟焊焊時的加熱溫度基於軟焊料合金的熔融溫度而設定，通常絲網熔融溫度+20℃以上。而且，如果將上述加熱溫度降低至190℃，則據說可以大幅減少被接合材料、特別是印刷電路板、電子部件中的熱負荷所導致的變形（翹曲）的發生。
而且，軟焊料合金的液相線溫度為170℃以下的情況下，即使在190℃的加熱溫度下進行軟焊焊，也可以使軟焊料合金充分熔融。因此，該情況下，可以抑制熱負荷所導致的印刷電路板、電子部件、特別是經小型化/薄型化的印刷電路板、電子部件的變形、及起因於該變形的被接合部與接合部的接合不良的發生。另外，可以抑制未熔融軟焊料的發生，因此，可以提供可靠性高的接合部。
需要說明的是，上述軟焊料合金的液相線溫度的測定如下實施：依據JIS  Z3198-1：2014，根據差示掃描量熱測定（Differential Scanning Calorimetry）方法，將升溫速度設為2℃/分鐘、樣品量設為10mg而實施。
2.接合材料
本實施方式的接合材料包含本實施方式的軟焊料合金，可按以後述的焊膏、焊料球、線、預成型軟焊料、包芯軟焊料等形態使用。
前述接合材料的形態可以根據要接合的被接合材料的大小、種類和用途、以及軟焊料接合方法等而適宜選擇。
而且，本實施方式的接合材料透過包含本實施方式的軟焊料合金，從而可以形成具有良好的熱迴圈耐性和耐落下衝擊性的接合部。
3.焊膏
本實施方式的焊膏包含由本實施方式的軟焊料合金形成的粉末（以下，稱為「合金粉末」），例如透過將前述合金粉末和助焊劑混煉形成糊狀而製作。
＜助焊劑＞
前述助焊劑例如包含基礎樹脂、觸變劑、活性劑和溶劑。
作為前述基礎樹脂，例如可以舉出松香系樹脂；使丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸的各種酯、甲基丙烯酸的各種酯、巴豆酸、衣康酸、馬來酸、馬來酸酐、馬來酸的酯、馬來酸酐的酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、氯乙烯、乙酸乙烯酯等中的至少1種的單體聚合而成的丙烯酸類樹脂；環氧樹脂；酚醛樹脂等。它們可以單獨使用或組合多種而使用。
作為前述觸變劑，例如可以舉出氫化蓖麻油、氫化蓖麻油、雙醯胺系觸變劑（飽和脂肪酸雙醯胺、不飽和脂肪酸雙醯胺、芳香族雙醯胺等）、氧脂肪酸類、二甲基二苄叉基山梨醇等。它們可以單獨使用或組合多種而使用。
作為前述活性劑，例如可以舉出有機酸（一元羧酸、二羧酸、其他有機酸）、包含鹵素的化合物、胺系活性劑等。它們可以單獨使用或組合多種而使用。
作為前述溶劑，例如可以舉出醇系、丁基溶纖劑系、二醇醚系、酯系等的溶劑。它們可以單獨使用或組合多種而使用。
另外，前述助焊劑中可以配混抗氧化劑。作為該抗氧化劑，例如可以舉出受阻酚系抗氧化劑、酚系抗氧化劑、雙酚系抗氧化劑、聚合物型抗氧化劑等。
另外，前述助焊劑中，可以還加入消光劑、消泡劑等添加劑。
製作本實施方式的焊膏時的、前述合金粉末與助焊劑的配混比（質量%）以合金粉末：助焊劑之比計、可以設為65：35至95：5。另外，例如，也可以將上述配混比設為85：15至93：7、87：13至92：8
需要說明的是，前述合金粉末的粒徑可以設為1μm以上且40μm以下。另外，也可以將上述粒徑設為5μm以上且35μm以下、10μm以上且30μm以下。
而且，本實施方式的焊膏透過包含前述合金粉末，從而可以形成具有良好的熱迴圈耐性和耐落下衝擊性的接合部。
4.接合部
本實施方式的接合部是使用本實施方式的軟焊料合金、接合材料（包含焊膏）而形成的，將被接合材料彼此接合。
本實施方式的接合部的形成方法只要可以使用本實施方式的軟焊料合金、接合材料和焊膏而形成即可，可以採用回流焊方式、流焊方式等任意方法。另外，要使用的接合材料也可以根據要接合的被接合材料的大小、種類和用途、以及形成方法等而適宜選擇。
5.接合結構體
本實施方式的接合結構體具備第1被接合材料、接合部和第2被接合材料。前述接合部為本實施方式的接合部，將前述第1被接合材料與前述第2被接合材料接合。
作為前述第1被接合材料和前述第2被接合材料的組合，例如可以舉出選自基板（表面由陶瓷、金屬、合金或樹脂中的任意者形成，且未形成電子電路者）、印刷電路板（為形成有電子電路的基板，且未搭載電子部件等者）、印刷電路板（搭載有電子部件等的印刷電路板）、電子部件、矽晶圓、半導體封裝體、半導體晶片等中的2種以上。
作為具體的組合，例如可以舉出印刷電路板與電子部件、印刷電路板與半導體晶片、半導體封裝體與印刷電路板、印刷電路板與印刷電路板等。
另外，本實施方式的接合結構體例如按以下的方法製作。
使用印刷電路板作為前述第1被接合材料、使用電子部件作為前述第2接合材料的情況下，首先，在前述第1被接合材料的規定位置、例如電子電路上，載置（焊膏的情況下為塗布）本實施方式的接合材料，在前述接合材料上載置前述第2被接合材料。然後，將它們在規定的加熱溫度、例如峰溫度190℃下進行回流焊，形成將前述第1被接合材料與前述第2被接合材料接合的接合部。由此，可以製作本實施方式的接合結構體（印刷電路板）。
需要說明的是，使用預成型軟焊料作為前述接合材料的情況下，將在表面塗布有助焊劑的預成型軟焊料載置於前述第1被接合材料的規定位置，在前述預成型軟焊料上載置前述第2被接合材料，並進行加熱。
另外，使用Ball Grid Array（球柵陣列（BGA））那樣的、具備焊料球的電子部件作為前述第2被接合材料的情況下，在BGA的表面、前述第1被接合材料的規定位置塗布焊膏，在前述第1被接合材料的規定位置上載置前述第2被接合材料，並進行加熱。
然後，本實施方式的接合結構體具有本實施方式的接合部，因此，可以實現良好的熱迴圈耐性和耐落下衝擊性。
6.電子控制裝置
本實施方式的電子控制裝置具備本實施方式的接合結構體，例如為接合有電子部件與印刷電路板的印刷電路板配置於殼體內而成者，控制構成電子設備的部件的動作。
而且，本實施方式的電子控制裝置具備本實施方式的接合結構體，因此，可以具有良好的熱迴圈耐性和耐落下衝擊性，確保高的可靠性。
實施例
以下，列舉實施例和比較例對本發明進行詳述。需要說明的是，本發明不限定於這些實施例。
[表1]
質量%
Sn Bi Sb In 其他
實施例1 餘量 45 0.4 0.1 -
實施例2 餘量 50 0.4 0.1 -
實施例3 餘量 54 0.4 0.1 -
實施例4 餘量 58 0.4 0.1 -
實施例5 餘量 59 0.4 0.1 -
實施例6 餘量 60 0.4 0.1 -
實施例7 餘量 63 0.4 0.1 -
實施例8 餘量 54 0.1 0.1 -
實施例9 餘量 54 0.2 0.1 -
實施例10 餘量 54 0.3 0.1 -
實施例11 餘量 54 0.6 0.1 -
實施例12 餘量 54 0.65 0.1 -
實施例13 餘量 54 0.4 0.05 -
實施例14 餘量 54 0.4 0.2 -
實施例15 餘量 54 0.4 0.3 -
實施例16 餘量 54 0.4 0.5 -
實施例17 餘量 54 0.4 1.0 -
實施例18 餘量 45 0.1 0.05 -
實施例19 餘量 63 0.65 1.0 -
實施例20 餘量 54 0.4 0.1 0.05P
實施例21 餘量 54 0.4 0.1 0.05Ga
實施例22 餘量 54 0.4 0.1 0.05Ge
實施例23 餘量 54 0.4 0.1 0.05Mn
實施例24 餘量 54 0.4 0.1 0.05Ti
實施例25 餘量 54 0.4 0.1 0.05Al
實施例26 餘量 54 0.4 0.1 0.05Cr
實施例27 餘量 54 0.4 0.1 0.05V
實施例28 餘量 54 0.4 0.1 0.05Mo
[表2]
質量%
Sn Bi Sb In 其他
比較例1 餘量 58 - - -
比較例2 餘量 40 0.4 0.1 -
比較例3 餘量 65 0.4 0.1 -
比較例4 餘量 54 - 0.1 -
比較例5 餘量 54 0.05 0.1 -
比較例6 餘量 54 0.7 0.1 -
比較例7 餘量 54 0.4 - -
比較例8 餘量 54 0.4 1.5 -
比較例9 餘量 54 0.4 0.1 0.1P
比較例10 餘量 54 0.4 0.1 0.1Ga
比較例11 餘量 54 0.4 0.1 0.1Ge
比較例12 餘量 54 0.4 0.1 0.1Mn
比較例13 餘量 54 0.4 0.1 0.1Ti
比較例14 餘量 54 0.4 0.1 0.1Al
比較例15 餘量 54 0.4 0.1 0.1Cr
比較例16 餘量 54 0.4 0.1 0.1V
比較例17 餘量 54 0.4 0.1 0.1Mo
（1）拉伸試驗
對於表1和表2所示的各軟焊料合金，分別製作圖1所示的試驗片10。
需要說明的是，試驗片10以中央平行部（圖1的G1與G2之間）成為以下的方式製作。 ・中央平行部的長度（圖1的L）：12mm ・中央平行部的寬度（圖1的W）：2mm ・中央平行部的厚度：4mm
然後，對於試驗片10，按照以下的步驟進行拉伸試驗。
使用臺式精密萬能試驗機（製品名：Autograph AG-50kNX plus、株式會社島津製作所制），在室溫下以0.72mm/分鐘的衝程，將試驗片10沿X方向進行拉伸直至斷裂。
然後，將試驗片10斷裂時的衝程距離設為GL1、拉伸前的試驗片的中央平行部的長度L設為GL0，基於以下式子，算出試驗片10的伸長率。
伸長率（%）=（GL1-GL0）/GL0×100
對於1種軟焊料合金製作5條試驗片10，按照上述步驟，計算出各自伸長率和伸長率的平均值，基於以下基準進行評價。將其結果示於表3和表4。 ◎：伸長率的平均值為35%以上 ○：伸長率的平均值為30%以上且低於35% △：伸長率的平均值為25%以上且低於30% ×：伸長率的平均值低於25%
（2）落下衝擊試驗
將混煉有以下各成分的助焊劑與表1和表2所示的軟焊料合金的粉末（粉末粒徑20μm至38μm）按以下的配混比（質量%）分別混煉，製作各焊膏。需要說明的是，軟焊料合金的粉末根據霧化法而製作。
無鉛軟焊料合金的粉末：助焊劑=89：11
＜助焊劑的組成＞ ・氫化酸改性松香（製品名：KE-604、荒川化學工業公司制）：49質量% ・活性劑（戊二酸：0.3質量%、辛二酸：2質量%、丙二酸：0.5質量%、十二烷二酸：2質量%、二溴丁烯二醇：2質量%） ・脂肪酸醯胺（製品名：SLIPAX ZHH、日本化成工業公司制）：6質量% ・二乙二醇單己醚：35.2質量% ・受阻酚系抗氧化劑（製品名：Irganox 245、BASF Japan公司制）：3質量%
另外，準備以下的用具。 ・LGA（Land Grid Array、間距寬度：0.5mm、尺寸：長12mm×寬12mm×厚1mm、端子數：228針） ・玻璃環氧基板（基材：FR-4、表面處理：Cu-OSP、厚度：1.0mm、能安裝上述LGA的具有圖案者） ・金屬掩模（厚：100μm、對應於上述圖案者）
對於每個焊膏，使用5張前述玻璃環氧基板和20個LGA。
然後，使用上述用具和各焊膏，按以下的步驟製作各試驗基板，進行落下衝擊試驗。
首先，使用金屬掩模，在玻璃環氧基板上印刷焊膏。然後，在印刷後的焊膏上的規定位置，對於1張玻璃環氧基板載置4個LGA。需要說明的是，焊膏的印刷膜厚根據金屬掩模而調整。
然後，用回流焊爐（製品名：TNV-M6110CR、TAMURA Corporation制），對載置有LGA的玻璃環氧基板進行回流焊，製作具有LGA、玻璃環氧基板、接合它們的接合部的試驗基板。
需要說明的是，上述回流焊如下：將預熱設為100℃至120℃、峰溫度設為185℃、150℃以上的時間設為60秒、峰溫度至100℃的冷卻速度設為1℃至4℃/秒。另外，氧濃度設定為200±100ppm。
接著，對於製作好的試驗基板，使用落下衝擊試驗機（製品名：HDST-150J、SHINYEI Technology Co., Ltd.），在以下的條件下進行落下衝擊試驗。
即，依據JEDEC標準JESD22-B111，使試驗基板自負荷有加速度1500G、寬0.5ms的衝擊波形的高度重複自由落下。落下衝擊試驗中，隨時觀察試驗基板的各接合部的電阻，在電阻值超過1000Ω的時刻判斷為斷裂，測定直至斷裂為止的落下次數。
需要說明的是，對於每種焊膏製作5個試驗基板，對於總計20個LGA，將上述測定結果繪製成威布林曲線，推定累積故障率為63.2%下的落下次數為特性壽命，按以下的基準進行評價。將其結果示於表3和表4。 ◎：特性壽命為110次以上 ○：特性壽命為90次以上且低於110次 △：特性壽命為70次以上且低於90次 ×：特性壽命低於70次
（3）熱迴圈試驗
準備以下的用具。 ・晶片部件（3.2mm×1.6mm） ・玻璃環氧基板（基材：FR-4、表面處理：Cu-OSP、厚度：1.2mm、能安裝上述晶片部件的具有圖案者） ・金屬掩模（厚：120μm、對應於上述圖案者）
對於每個焊膏，使用前述玻璃環氧基板3張和30個晶片部件。
然後，使用上述用具和各焊膏，按以下步驟，製作各試驗基板，進行熱迴圈試驗。
首先，使用金屬掩模，在玻璃環氧基板上印刷焊膏。然後，在印刷後的焊膏上的規定位置，對於1張玻璃環氧基板，載置10個晶片部件。需要說明的是，焊膏的印刷膜厚根據金屬掩模而調整。
然後，用回流焊爐（製品名：TNV-M6110CR、TAMURA Corporation制），對載置有晶片部件的玻璃環氧基板進行回流焊，製作具有晶片部件、玻璃環氧基板和接合它們的接合部的安裝基板。
需要說明的是，上述回流焊如下：將預熱設為100℃至120℃、峰溫度設為185℃、150℃以上的時間設為60秒、峰溫度至100℃的冷卻速度設為1℃至4℃/秒。另外，氧濃度設定為200±100ppm。
接著，用冷熱衝擊試驗裝置（製品名：ES-76LMS、Hitachi Appliances 威布林曲線Techno Service, Ltd.制），在將-40℃（30分鐘）至125℃（30分鐘）作為1次迴圈的設定條件下，如以下所述將各安裝基板暴露於冷熱衝擊迴圈，製作試驗基板a至c。 a：暴露於重複上述冷熱衝擊迴圈2000次迴圈的環境下的試驗基板 b：暴露於重複上述冷熱衝擊迴圈2250次迴圈的環境下的試驗基板 c：暴露於重複上述冷熱衝擊迴圈2500次迴圈的環境下的試驗基板 切出各試驗基板a至c的物件部分，將其用環氧樹脂（製品名：HERZOG Epo低黏度樹脂（主劑和固化劑）、HERZOG Co., Ltd. 制）封固。
然後，用濕式研磨機（製品名：TegraPol-25、STRUERS公司制），形成可知安裝於各試驗基板的各晶片部件的中央截面的狀態，用掃描電子顯微鏡（製品名：TM-1000、Hitachi High-Tech Corporation制），觀察各試驗基板a至c上的各接合部的狀態，確認完全橫穿接合部的裂紋的有無，按照以下的基準進行評價。將其結果示於表3和表4。 ◎：全部試驗基板a至c中，未產生完全橫穿接合部的裂紋 ○：試驗基板a和b中，未產生完全橫穿接合部的裂紋 △：試驗基板a中，未產生完全橫穿接合部的裂紋 ×：試驗基板a至c全部中，產生了完全橫穿接合部的裂紋
（4）液相線溫度測定
對於各軟焊料合金，用差示掃描量熱測定裝置（製品名：DSC Q2000、TA Instruments公司）測定液相線溫度。將其結果示於表3和表4。需要說明的是，液相線溫度的測定條件（升溫速度）設為2℃/分鐘，測定中使用的樣品量設為10mg。
[表3]
（1）拉伸試驗 （2）落下衝擊試驗 （3）熱循環試驗 （4）液相線溫度測定
實施例1 ○ ○ 〇 170℃以下
實施例2 ◎ ◎ 〇 170℃以下
實施例3 ◎ ◎ 〇 170℃以下
實施例4 ◎ ◎ 〇 170℃以下
實施例5 ◎ ◎ 〇 170℃以下
實施例6 〇 〇 △ 170℃以下
實施例7 △ △ △ 170℃以下
實施例8 △ △ △ 170℃以下
實施例9 〇 〇 〇 170℃以下
實施例10 ◎ ◎ 〇 170℃以下
實施例11 ◎ ◎ ◎ 170℃以下
實施例12 〇 〇 ◎ 170℃以下
實施例13 ◎ ◎ 〇 170℃以下
實施例14 ◎ ◎ 〇 170℃以下
實施例15 ◎ ◎ 〇 170℃以下
實施例16 〇 〇 ◎ 170℃以下
實施例17 △ △ ◎ 170℃以下
實施例18 △ △ △ 170℃以下
實施例19 △ △ ◎ 170℃以下
實施例20 ◎ ◎ ◎ 170℃以下
實施例21 ◎ ◎ ◎ 170℃以下
實施例22 ◎ ◎ ◎ 170℃以下
實施例23 ◎ ◎ ◎ 170℃以下
實施例24 ◎ ◎ ◎ 170℃以下
實施例25 ◎ ◎ ◎ 170℃以下
實施例26 ◎ ◎ ◎ 170℃以下
實施例27 ◎ ◎ ◎ 170℃以下
實施例28 ◎ ◎ ◎ 170℃以下
[表4]
（1）拉伸試驗 （2）落下衝擊試驗 （3）熱循環試驗 （4）液相線溫度測定
比較例1 × × × 170℃以下
比較例2 〇 〇 〇 超過170℃
比較例3 △ △ △ 超過170℃
比較例4 × × × 170℃以下
比較例5 × × △ 170℃以下
比較例6 × × ◎ 170℃以下
比較例7 △ △ × 170℃以下
比較例8 × × ◎ 170℃以下
比較例9 △ △ × 170℃以下
比較例10 △ △ × 170℃以下
比較例11 △ △ × 170℃以下
比較例12 △ △ × 170℃以下
比較例13 △ △ × 170℃以下
比較例14 △ △ × 170℃以下
比較例15 △ △ × 170℃以下
比較例16 △ △ × 170℃以下
比較例17 △ △ × 170℃以下
如以上所述，本實施例的軟焊料合金透過包含規定量的Bi、Sb、In和Sn，從而降低液相線溫度，且（1）拉伸試驗、（2）落下衝擊試驗和（3）熱迴圈試驗的任意者中，可以形成示出良好的結果的接合部。
此處，汽車碰撞物件物時的應變速度據說為10-3（s-1）至103（s-1）。而且，（1）拉伸試驗中，將GL0為12mm的試驗片以0.72mm/分鐘的衝程拉伸，因此，將其換算為應變速度時，成為10-3（s-1）。
如此可知，本實施例的軟焊料合金施加匹敵於汽車碰撞物件物時的應變速度的負荷的情況下，也可以形成具有良好的耐性，即，具有良好的強度和延展性的接合部。
如此，本實施例的軟焊料合金可以形成具有優異的熱迴圈耐性和耐落下衝擊性的可靠性高的接合部。另外，具有這種接合部的電子控制裝置和電子設備可以發揮高的可靠性。
另外，本實施例的軟焊料合金可以使液相線溫度為170℃以下，因此，185℃的峰溫度下的回流焊中也可以抑制接合不良。
10:試驗片
圖1為示出（1）拉伸試驗中使用的試驗片的形狀的俯視圖。
10:試驗片

Claims (10)

  1. 一種軟焊料合金，其包含：45質量%以上且63質量%以下的Bi、0.1質量%以上且低於0.7質量%的Sb和0.05質量%以上且1質量%以下的In，餘量為Sn和不可避免的雜質，所述軟焊料合金的液相線溫度為170℃以下。
  2. 如請求項1所述的軟焊料合金，其進一步包含總計為0.001質量%以上且0.05質量%以下的選自P、Ga和Ge中的1種以上。
  3. 如請求項1或2所述的軟焊料合金，其進一步包含總計為0.001質量%以上且0.05質量%以下的選自Mn、Ti、Al、Cr、V和Mo中的1種以上。
  4. 一種接合材料，其包含請求項1至3中任一項所述的軟焊料合金。
  5. 一種焊膏，其包含：助焊劑、及由請求項1至3中任一項所述的軟焊料合金形成的粉末。
  6. 一種接合部，其是使用請求項1至3中任一項所述的軟焊料合金而形成的。
  7. 一種接合部，其是使用請求項4所述的接合材料而形成的。
  8. 一種接合部，其是使用請求項5所述的焊膏而形成的。
  9. 一種接合結構體，其具有第1被接合材料、接合部和第2被接合材料，該接合部為請求項6至8中任一項所述的接合部，將該第1被接合材料與該第2被接合材料接合。
  10. 一種電子控制裝置，其具有請求項9所述的接合結構體。
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