TWI508812B - Solder alloy, solder paste and electronic circuit substrate - Google Patents

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Description

焊錫合金、焊料糊及電子電路基板
本發明係關於焊錫合金、焊料糊及電子電路基板，詳言之係關於錫-銀-銅系焊錫合金、含有該焊錫合金的焊料糊、以及使用該焊料糊獲得的電子電路基板。
一般電氣．電子機器等的金屬接合係採取使用焊料糊的焊錫接合，習知此種焊料糊係使用含有鉛的焊錫合金。
然而，近年就從環境負荷的態樣，要求抑制鉛的使用，所以朝未含有鉛的焊錫合金(無鉛焊錫合金)開發進展。
此種無鉛焊錫合金廣泛已知有例如：錫-銅系合金、錫-銀-銅系合金、錫-鉍系合金、錫-鋅系合金等，特別係錫-銀-銅系合金因為強度等較優異，因而被廣受使用。
另一方面，因為錫-銀-銅系合金中所含有的銀係屬於非常高價位，因而就從低成本化的態樣，要求降低銀含量。但是，若僅單純地降低銀含量，會有耐疲勞性(特別係耐冷熱疲勞性)差、誘發連接不良等情況。
再者，此種錫-銀-銅系合金要求充分具備強度與伸展性的均衡，且具有適度的熔點。
為因應此種要求，減少銀含量的錫-銀-銅系合金具體係例如有提案：含有依銀：0.05~2.0質量%、銅：1.0質量%以下、銻： 3.0質量%以下、鉍：2.0質量%以下、銦：4.0質量%以下、鎳：0.2質量%以下、鍺：0.1質量%以下、鈷：0.5質量%以下的比例，其餘則由錫組成的低銀焊錫合金(參照下述專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利第4787384號公報
另一方面，此種焊錫合金更進一步要求提升潤濕性、及抑制孔隙(空隙)等。然而，上述專利文獻1所記載的低銀焊錫合金，會有潤濕性不足的情況、孔隙(空隙)抑制不足的情況。
本發明目的係於提供：減少銀含量、達低成本化，且能確保優異潤濕性，更可抑制孔隙(空隙)產生的焊錫合金、含有該焊錫合金的焊料糊、及使用該焊料糊所獲得的電子電路基板。
本發明一態樣的焊錫合金，係含有錫、銀、銻、鉍、銅及鎳，且實質未含有鍺，相對於上述焊錫合金的總量，上述銀含有比例係超過1.0質量%且未滿1.2質量%，上述銻含有比例係0.01質量%以上且10質量%以下，上述鉍含有比例係0.01質量%以上且3.0質量%以下。
再者，上述焊錫合金較佳係相對於上述焊錫合金的總量，上述銻含有比例係0.01質量%以上且未滿2.5質量%，且上述銻含有比例與上述鉍含有比例之合計，相對於上述焊錫合金的總量係0.1質量%以上且4.2質量%以下；又，此種情況下，相對於上述銻含量， 上述鉍含量的質量比(Bi/Sb)較佳係0.5以上且300以下。
再者，上述焊錫合金較佳係更進一步含有銦，且相對於上述焊錫合金的總量，上述銦含有比例係0.01質量%以上且0.1質量%以下。
再者，上述焊錫合金較佳係實質未含有銦，且相對於上述焊錫合金的總量，上述銻含有比例係4.0質量%以上且10質量%以下，上述銻含有比例與上述鉍含有比例的合計，相對於上述焊錫合金的總量係4.2質量%以上且12質量%以下；又，此種情況下，相對於上述銻含量，上述鉍含量的質量比(Bi/Sb)較佳係0.03以上且0.7以下。
再者，上述焊錫合金較佳係相對於上述焊錫合金的總量，上述銅含有比例係0.1質量%以上且1質量%以下，上述鎳含有比例係0.01質量%以上且0.2質量%以下；相對於上述鎳含量，上述銅含量的質量比(Cu/Ni)係未滿12.5。
再者，上述焊錫合金較佳係更進一步含有鈷，相對於上述焊錫合金的總量，上述鈷含有比例係0.001質量%以上且0.01質量%以下。
再者，本發明另一態樣的焊料糊係含有：由上述焊錫合金製成的焊錫粉末、與助焊劑。
再者，本發明再另一態樣的電子電路基板係具備有含上述焊料糊的焊接部。
本發明一態樣的焊錫合金，銀含有比例為超過1.0質量%且未滿1.2質量%的偏低值，可達低成本化。
再者，上述焊錫合金係含有錫、銀、銻、鉍、銅及鎳， 另一方面，實質未含有容易氧化的鍺，且銻含有比例為0.01質量%以上且10質量%以下，更鉍含有比例係0.01質量%以上且3.0質量%以下。所以，能抑制焊錫合金中形成氧化物情形，藉此可抑制孔隙(空隙)產生，更可對焊錫的接合部賦予耐疲勞性(特別係耐冷熱疲勞性)，亦可確保焊錫的潤濕性。
又，本發明另一態樣的焊料糊，因為含有上述焊錫合金，因而可達低成本化，並可確保優異潤濕性，更可抑制孔隙(空隙)產生。
再者，本發明再另一態樣的電子電路基板，因為焊接時係使用上述焊料糊，因而可達低成本化，並可確保優異的連接可靠度。
本發明一態樣的焊錫合金係錫-銀-銅系的焊錫合金，實質未含有鍺，就必要成分係含有錫、銀、銻、鉍、銅及鎳。
另外，所謂「實質未含有鍺」係指積極未摻合鍺，但容許含有不可避免而混入雜質的鍺。
此種焊錫合金，錫含有比例係依後述各成分的殘餘比例，配合各成分的摻合量而適當設定。
銀含有比例係相對於焊錫合金的總量為超過1.0質量%、較佳係1.02質量%以上，且未滿1.2質量%、較佳係1.18質量%以下。
上述焊錫合金因為將銀含有比例設定為上述範圍，因而可達低成本化。又，因為將其他的金屬含有比例設定為後述範圍，因 而即便焊錫合金的銀含有比例依如上述設定為較少狀態，仍可確保優異的接合強度、潤濕性、耐衝擊性及耐疲勞性。又，藉由將銀含有比例依如上述設定為較少狀態，便可有效地顯現出後述由銅造成的效果(耐侵蝕性)。
當銀含有比例在上述下限以下的情況，會有接合強度差、或阻礙及後述由銅所造成效果(耐侵蝕性)顯現的傾向。另一方面，當銀含有比例在上述上限以上的情況，不易獲得焊錫合金削減成本的效果。又，當有摻合後述鈷的情況，會阻礙由該鈷所造成效果(耐衝擊性、耐疲勞性)的顯現。
銻含有比例係相對於焊錫合金的總量為0.01質量%以上、較佳係0.06質量%以上，且10質量%以下、較佳係9.0質量%以下、更佳係6.5質量%以下。
若銻含有比例在上述範圍，便可確保優異的耐熱性與接合強度，更藉由銻固溶於錫中，便可提高焊錫合金的強度，俾達耐疲勞性(特別係耐冷熱疲勞性)提升。又，當如後述使用於焊料糊時，可確保優異的焊錫潤濕性與耐疲勞性，更可抑制孔隙產生。
另一方面，當銻含有比例未滿上述下限時，接合強度與耐疲勞性(特別係耐冷熱疲勞性)差，容易產生孔隙。又，當銻含有比例在上述上限以上時，會有潤濕性、接合強度及耐疲勞性(特別係耐冷熱疲勞性)差，且有容易產生孔隙的不良情況。
鉍含有比例係相對於焊錫合金的總量，例如0.01質量%以上、較佳係0.1質量%以上、更佳係0.8質量%以上，且3.0質量%以下、較佳係2.5質量%以下、更佳係2.2質量%以下。
若鉍含有比例在上述範圍，便可確保優異的接合強度與 熔點。
另一方面，當鉍含有比例未滿上述下限時，會有接合強度差、且熔點變為過高的情況。又，當鉍含有比例超過上述上限時，會有接合強度降低的情況。
再者，該焊錫合金係可將銻含有比例設定為0.01質量%以上、較佳係0.06質量%以上，且未滿2.5質量%、較佳係1.5質量%以下、更佳係0.6質量%以下。此情況下，銻含有比例與鉍含有比例的合計，相對於焊錫合金的總量，例如0.1質量%以上、較佳係0.15質量%以上、更佳係0.8質量%以上，且例如4.2質量%以下、較佳係2.8質量%以下、更佳係2.2質量%以下。
當將銻含有比例設為上述範圍時，若銻含有比例與鉍含有比例的合計在上述範圍，便可確保優異的接合強度。
另一方面，當銻含有比例與鉍含有比例的合計未滿上述下限時，會有接合強度差的情況。又，當銻含有比例與鉍含有比例的合計超過上述上限時，會有接合強度降低的情況。
再者，當將銻含有比例設為上述範圍時，相對於銻含量之下，鉍含量的質量比(Bi/Sb)係例如0.5以上、較佳係1以上、更佳係10以上，且例如300以下、較佳係60以下、更佳係50以下、特佳係35以下、最佳係30以下。
若銻與鉍的質量比(Bi/Sb)為上述範圍，便可確保優異的接合強度。
另一方面，當銻與鉍的質量比(Bi/Sb)未滿上述下限時，會有接合強度與潤濕性差的情況、容易產生孔隙的情況。又，當銻與鉍的質量比(Bi/Sb)超過上述上限時亦會有接合強度差的情況。
另一方面，該焊錫合金中，銻含有比例係可設定為例如4.0質量%以上、較佳係4.2質量%以上、更佳係4.8質量%以上，且10質量%以下、較佳係9.5質量%以下、更佳係9.0質量%以下。此情況下，銻含有比例與鉍含有比例的合計，相對於焊錫合金的總量，例如4.2質量%以上、較佳係4.5質量%以上、更佳係5.0質量%以上，且例如12質量%以下、較佳係11質量%以下、更佳係10.5質量%以下。
當將銻含有比例設定為上述範圍時，若銻含有比例與鉍含有比例的合計在上述範圍，便可確保優異的接合強度。
另一方面，當銻含有比例與鉍含有比例的合計未滿上述下限時，會有接合強度差的情況。又，當銻含有比例與鉍含有比例的合計超過上述上限時，會有接合強度降低的情況。
再者，當將銻含有比例設定為上述範圍時，相對於銻含量，鉍含量的質量比(Bi/Sb)係例如0.02以上、較佳係0.03以上、更佳係0.05以上，且例如3.0以下、較佳係1.5以下、更佳係0.7以下、特佳係0.6以下。
若銻與鉍的質量比(Bi/Sb)在上述範圍，便可確保優異的接合強度。
另一方面，當銻與鉍的質量比(Bi/Sb)未滿上述下限時，會有接合強度與潤濕性差的情況、容易產生孔隙的情況。又，當銻與鉍的質量比(Bi/Sb)超過上述上限時亦會有接合強度差的情況。
銅含有比例係相對於焊錫合金的總量，例如0.1質量%以上、較佳係0.3質量%以上、更佳係0.5質量%以上，且例如1.5質量%以下、較佳係1質量%以下、更佳係0.8質量%以下。
若銅含有比例在上述範圍，便可確保優異的耐侵蝕性與 接合強度。
另一方面，當銅含有比例未滿上述下限時，會有耐侵蝕性差的情況。又，當銅含有比例超過上述上限時，會有耐疲勞性(特別係耐冷熱疲勞性)差的情況、接合強度差的情況。
鎳含有比例係相對於焊錫合金的總量，例如0.01質量%以上、較佳係0.03質量%以上，且例如1質量%以下、較佳係0.2質量%以下、更佳係0.1質量%以下。
若鎳含有比例在上述範圍，便可使結晶組織呈微細化，可達強度與耐疲勞性(特別係耐冷熱疲勞性)提升。
另一方面，當鎳含有比例未滿上述下限時，會有強度與耐疲勞性(特別係耐冷熱疲勞性)差的情況。又，當鎳含有比例超過上述上限時亦會有強度與耐疲勞性(特別係耐冷熱疲勞性)差的情況。
再者，相對於鎳含量，銅含量的質量比(Cu/Ni)係例如未滿25、較佳係未滿12.5、更佳係12以下，且通常係5以上。
若鎳與銅的質量比(Cu/Ni)在上述範圍，便可確保優異的接合強度。
另一方面，當鎳與銅的質量比(Cu/Ni)未滿上述下限時，會有接合強度差的情況。又，當鎳與銅的質量比(Cu/Ni)在上述上限以上時亦會有接合強度差的情況。
再者，上述焊錫合金係就任意成分可更進一步含有鈷。
若焊錫合金含有鈷，由焊錫合金所獲得的焊料糊，在焊接界面所形成的介金屬化合物層(例如：Sn-Cu、Sn-Co、Sn-Cu-Co等)會變厚，會有即便因熱負荷、或因熱變化造成的負荷仍較難成長之情況。又，藉由鈷分散析出於焊錫中，便有可強化焊錫的情況。結果， 當焊錫合金含有鈷時，會有可確保優異的耐疲勞性與接合強度之情況。
鈷的含有比例係相對於焊錫合金的總量，例如0.001質量%以上、較佳係0.002質量%以上，且例如0.01質量%以下、較佳係0.005質量%以下、更佳係0.004質量%以下。
若鈷含有比例在上述範圍，便可達接合強度提升。
另一方面，當鈷含有比例未滿上述下限時，會有耐疲勞性差、無法達接合強度提升的情況。又，當鈷含有比例超過上述上限時，因為介金屬化合物層變厚、且硬度提高導致韌性降低，因而會有耐疲勞性差、無法達接合強度提升的情況。
再者，上述焊錫合金係就任意成分可進一步含有銦。
銦含有比例係相對於焊錫合金的總量，例如0.01質量%以上、較佳係0.03質量%以上，且例如0.1質量%以下、較佳係0.08質量%以下。
若銦含有比例在上述範圍，便可確保優異的接合強度。
另一方面，當銦含有比例未滿上述下限時，會有接合強度差的情況。又，當銦含有比例超過上述上限時，會有潤濕性差的情況、容易產生孔隙的情況。
再者，此種焊錫合金係利用使上述各金屬成分在熔融爐中熔融並均勻化等公知方法，形成合金化便可獲得。
金屬成分並無特別的限制，就從均勻熔解的態樣，較佳係使用粉末狀的金屬。
金屬粉末的平均粒徑並無特別的限制，使用採雷射繞射法的粒徑．粒度分佈測定裝置進行測定，例如5~50μm。
另外，焊錫合金的製造時所使用金屬粉末，在不致阻礙 本發明優異效果的範圍內，可含有微量雜質(不可避免的雜質)。
再者，依此所獲得焊錫合金依DSC法(測定條件：升溫速度0.5℃/分)所測定的熔點，係例如200℃以上、較佳係220℃以上，且例如250℃以下、較佳係240℃以下。
若焊錫合金的熔點在上述範圍，當使用於焊料糊時，便可輕易且作業性佳地施行金屬接合。
再者，上述焊錫合金係若銀含有比例超過1.0質量%、且未滿1.2質量%，便可達低成本化。
再者，上述焊錫合金係含有錫、銀、銻、鉍、銅及鎳，另一方面，實質未含有容易氧化的鍺，且銻含有比例係0.01質量%以上且10質量%以下，更且鉍含有比例係0.01質量%以上且3.0質量%以下。所以，可抑制焊錫合金中形成氧化物，藉此可抑制孔隙(空隙)產生，更可對焊錫的接合部賦予耐疲勞性(特別係耐冷熱疲勞性)，並可確保焊錫的潤濕性。
即，當銻含有比例係未滿0.01質量%、或超過10質量%的情況，或者例如鉍含有比例係未滿0.01質量%、或超過3.0質量%的情況，即便實質未含有鍺，但仍會有潤濕性差的情況、容易產生孔隙的情況。
然而，若銻含有比例係0.01質量%以上且10質量%以下，且鉍含有比例係0.01質量%以上且3.0質量%以下，當實質未含有鍺時，可確保特別優異的潤濕性，更可抑制孔隙(空隙)產生。
所以，此種焊錫合金較佳係含於焊料糊(焊料糊接合材)中。
具體而言，本發明另一態樣的焊料糊係含有上述焊錫合 金、與助焊劑。
焊料糊中，焊錫合金較佳係依粉末形式含有。
粉末形狀並無特別的限制，可例如實質的完全球狀、扁平塊狀、針狀等，又亦可為不定形。粉末形狀係配合焊料糊所要求的性能(例如觸變、防垂流性等)而適當設定。
焊錫合金粉末的平均粒徑(球狀的情況)、或平均長邊方向長度(非為球狀的情況)，經使用採雷射繞射法的粒徑．粒度分佈測定裝置進行測定係例如5~50μm。
助焊劑並無特別的限制，可使用公知焊錫助焊劑。
具體而言，助焊劑係以例如：基質樹脂(松脂、丙烯酸樹脂等)、活性劑(例如：乙胺、丙胺等胺之鹵化氫酸鹽；例如：乳酸、檸檬酸、苯甲酸等有機羧酸等)、觸變劑(硬化葵花油、蜜蠟、棕櫚蠟等)等為主成分，且當助焊劑係使用液狀時，可更進一步含有有機溶劑。
再者，焊料糊係將由上述焊錫合金製成的粉末、與上述助焊劑，利用公知方法進行混合便可獲得。
焊錫合金(粉末)與助焊劑的摻合比例，係依焊錫合金：助焊劑(質量比)表示為例如70：30~90：10。
再者，因為上述焊料糊係含有本發明一態樣的焊錫合金，因而可達低成本化，且可確保優異的潤濕性，更可抑制孔隙(空隙)產生。
再者，本發明係包括：具有含上述焊料糊之焊接部的電子電路基板。
即，上述焊料糊係頗適用於例如電氣．電子機器等的電子電路基板之電極、與電子零件間之焊接(金屬接合)。
電子零件並無特別的限制，可例如：電阻器、二極體、電容器、電晶體等公知電子零件。
再者，此種電子電路基板因為在焊接時係使用上述焊料糊，因而可達低成本化，且可確保優異的連接可靠度。
另外，上述焊錫合金的使用方法並不僅侷限於上述焊料糊，亦可使用於例如助焊樹脂心焊錫接合材的製造。具體而言，例如利用公知方法(例如擠出成形等)，以上述助焊劑為核心，藉由將上述焊錫合金成形為線狀，便可獲得助焊樹脂心焊錫接合材。
再者，此種助焊樹脂心焊錫接合材亦係與焊料糊同樣，頗適用於例如電氣．電子機器等的電子電路基板之焊接(金屬接合)。
[實施例]
其次，針對本發明根據實施例與比較例進行說明，惟本發明並不受下述實施例而限定。
[實施例1~36及比較例1~7] ．焊錫合金之調製
將表1~3所記載各金屬的粉末，依表1~3所記載的摻合比例分別混合，所獲得金屬混合物利用熔解爐進行熔解及均勻化，便調製得焊錫合金。表1~3所記載的焊錫合金之摻合配方中，省略錫(Sn)的記載。各實施例與各比較例的摻合配方中，Sn的摻合比例係經扣除掉表1~3所記載各金屬[銀(Ag)、銅(Cu)、鉍(Bi)、銻(Sb)、鎳(Ni)、銦(In)、鈷(Co)及鍺(Ge)]摻合比例(質量%)後的剩餘值。
實施例1的焊錫合金係將Ag、Cu、Bi、Sb及Ni等各金屬依表1所示比例進行摻合，其餘則為Sn。實施例2~4係針對實施例 1的配方，更進一步摻合入In及/或Co。
實施例5~10係針對實施例1的配方，改變Bi摻合比例的配方例。
實施例11~13係針對實施例6的配方，改變Sb摻合比例、及改變Bi與Sb之摻合量質量比Bi/Sb值之配方例。
實施例14係針對實施例1的配方，改變Cu之混合比例的配方例。
實施例15~22係針對實施例6~9及11~14的配方，更進一步摻合入Co的配方例。
實施例23~26、35及比較例2係針對實施例1的配方，改變Sb摻合比例、及改變Bi與Sb之摻合量質量比Bi/Sb值之配方例。
實施例27及28係針對實施例1的配方，改變Ag之摻合比例的配方例。
實施例29~32係將Ag、Cu、Bi、Sb、Ni及Co等各金屬依表3所示比例摻合，其餘則為Sn。
實施例33~36係針對實施例1的配方，改變Bi之摻合比例及Sb之摻合比例的配方例。
比較例1係針對實施例1的配方，更進一步摻合入Ge的配方例。
比較例3係針對實施例1的配方，沒有摻合Sb的配方例。
比較例4係Sn-Ag-Cu系焊錫的標準的組成，依Sn96.5-Ag3.0-Cu0.5表示的配方例。
比較例5~7係針對比較例4的配方，改變Ag之摻合比 例的配方例。
．焊料糊之調製
所獲得焊錫合金施行粉末化成為粒徑25~38μm，再將所獲得焊錫合金的粉末、與公知助焊劑進行混合便獲得焊料糊。
．焊料糊之評價
所獲得焊料糊印刷於晶片零件搭載用印刷電路基板上，並利用重熔流佈法安裝晶片零件。相關安裝時的焊料糊印刷條件、晶片零件尺寸等，配合後述「接合強度．接合耐久性」、「焊錫濕潤性」及「孔隙產生」等各項評價再行適當設定。
評價
針對各實施例及各比較例所獲得焊料糊，依照下述施行評價。結果如表4與表5所示。
<接合強度> ．初期接合強度
將各實施例及各比較例所獲得焊料糊印刷於晶片零件搭載用印刷電路基板上，利用回焊法安裝晶片零件。焊料糊的印刷膜厚係使用厚度150μm金屬光罩進行調整。焊料糊印刷後，將3216尺寸(32mm×16mm)晶片零件搭載於上述印刷電路基板的既定位置處並施行回焊。回焊的峰溫度係設為240℃。
將已安裝晶片零件的印刷電路基板當作試驗基板，使用焊合測試儀(DAGE公司製)測定晶片零件的接合強度。測定時的晶片零件剪切速度設定為100μm/秒，接合強度係設為試驗基板總數30片的平均值。
初期接合強度係以使用比較例4的焊料糊[焊錫合金組成為Sn96.5-Ag3.0-Cu0.5(以下稱「SAC305」)者]時之晶片零件接合強度為基準，依照下述基準進行相對性評價。
A+：表示相對於比較例4的初期接合強度較大30%以上的值，初期接合強度極良好。
A：表示相對於比較例4的初期接合強度較大10%以上的值，初期接合強度良好。
B：與比較例4的初期接合強度之差未滿±5%。
C：表示相對於比較例4的初期接合強度較小5%以上的值，初期接合強度不足。
．接合耐久性(耐冷熱疲勞性)
將與初期接合強度測定時所使用者同樣的試驗基板，提供進行冷熱循環試驗。冷熱循環試驗係將試驗基板設置於冷熱循環槽中之後，於-40℃環境下保持30分鐘，接著再於125℃環境下保持30分鐘的一連串操作，計重複1500循環。經1500循環後(耐久試驗後)的晶片零件 之接合強度，係與初期接合強度情況相同進行測定，求取試驗基板總數30片的平均值。
接合耐久性(耐冷熱疲勞性)係以使用比較例4的焊料糊提供進行冷熱循環試驗時，經1500循環後的晶片零件之接合強度為基準，並依照下述基準進行相對性評價。
A+：表示相對於比較例4的接合強度(耐久試驗後)較大30%以上的值，耐冷熱疲勞性極良好。
A：表示相對於比較例4的接合強度(耐久試驗後)較大10%以上的值，耐冷熱疲勞性良好。
B：與比較例4的接合強度(耐久試驗後)之差未滿±5%。
C：表示相對於比較例4的接合強度(耐久試驗後)較小5%以上的值，耐冷熱疲勞性不足。
<焊錫潤濕性>
將各實施例及各比較例所獲得焊料糊印刷於晶片零件搭載用印刷電路基板上之後，依照與利用回焊法施行晶片零件安裝時的同等條件，加熱印刷電路基板，而使焊料糊中的焊錫合金熔解。印刷電路基板係使用針對0603尺寸(6mm×3mm)晶片零件安裝為對象者。焊料糊的印刷膜厚係使用厚度120μm金屬光罩進行調整。回焊的峰溫度設為240℃。
印刷電路基板經冷卻後，利用光學顯微鏡觀察印刷電路基板上的焊錫熔融狀態，依照下述基準施行焊錫熔融性(所謂「焊錫潤濕性」)的評價。焊料糊的印刷地方係在1個印刷電路基板上合計20處，焊錫濕潤性係觀察印刷電路基板上的所有印刷處進行評價。
A：焊錫完全熔融，焊錫潤濕性良好。
B：若干觀察到屬於焊錫合金殘熔的焊錫粒。
C：焊錫合金殘熔明顯，焊錫濕潤性不足。
<孔隙產生之抑制效果>
將各實施例及各比較例所獲得焊料糊印刷於晶片零件搭載用印刷電路基板上之後，依照與利用回焊法施行晶片零件安裝時的同等條件，加熱印刷電路基板，而使焊料糊中的焊錫合金熔解。印刷電路基板係使用針對2125尺寸(21mm×25mm)晶片零件安裝為對象者。焊料糊的印刷膜厚係使用厚度120μm金屬光罩進行調整。回焊的峰溫度設為240℃。
印刷電路基板經冷卻後，利用X射線照片觀察印刷電路基板上的焊錫表面狀態，測定在焊錫所形成區域中佔有的孔隙總面積比例(孔隙面積率)。孔隙產生狀況係求取印刷電路基板中合計30處的頂面之孔隙面積率平均值，並依下述基準進行評價。
A+：孔隙面積率的平均值在1%以下，孔隙產生的抑制效果極良好。
A：孔隙面積率的平均值超過1%、且3%以下，孔隙產生的抑制效果良好。
B：孔隙面積率的平均值超過3%、且5%以下。
C：孔隙面積率的平均值超過5%，孔隙產生的抑制效果不足。
<綜合評價> ．評分計算及綜合判定
針對上述「初期接合強度」、「接合耐久性」、「潤濕性」及「孔隙產生」等各項評價，將評價「A+」設為4分、評價「A」設為3分、 評價「B」設為2分、及評價「C」設為1分，計算出評分合計。接著，根據評分合計，依照下述基準綜合性評價各實施例及各比較例的焊料糊。
A+：極良好(評分14分以上)
A：良好(評分12~13分。但，沒有評價「B」以下之項目的情況)
A-：略良好(評分11分以上。雖有評價「B」項目，但沒有評價「C」項目的情況)
B：實用上容許(評分8~10分。雖有評價「B」項目，但沒有評價「C」項目的情況)
C：不良(只要有1個係評價「C」項目的情況)
<電子電路基板之製造>
就上述各實施例及各比較例的焊料糊評價，安裝3216尺寸(32mm×16mm)、0603尺寸(6mm×3mm)、及2125尺寸(21mm×25mm)等各種尺寸的晶片零件，並針對焊接部的接合強度等施行評價。又，由上述評價結果得知，藉由使用上述各實施例的焊料糊，不論「初期接合強度」、「接合耐久性」、「焊錫濕潤性」及「孔隙產生抑制效果」任一項均能獲得良好結果。
即，藉由使用上述各實施例的焊料糊，對應各種尺寸晶片零件，可製造晶片零件的連接可靠度優異之電子電路基板。
另外，上述發明雖提供本發明例示實施形態，惟其僅止於例示而已，不應解釋為限定。舉凡熟習此技術者所輕易思及的本發明變化例，均涵蓋於後述申請專利範圍中。
(產業上之可利用性)
本發明的焊錫合金及焊料糊係可利用於電氣．電子機器等所使用的電子電路基板。

Claims (11)

  1. 一種焊錫合金，係錫-銀-銅系的焊錫合金，含有錫、銀、銻、鉍、銅及鎳，且實質上不含鍺；相對於上述焊錫合金的總量，上述銀含有比例係超過1.0質量%且未滿1.2質量%；上述銻含有比例係0.01質量%以上且10質量%以下；上述鉍含有比例係0.01質量%以上且3.0質量%以下；上述銅含有比例係0.1質量%以上且1質量%以下；上述鎳含有比例係0.01質量%以上且0.2質量%以下；上述錫含有比例係剩餘之比例，相對於上述鎳含量，上述銅含量的質量比(Cu/Ni)係未滿12.5。
  2. 如申請專利範圍第1項之焊錫合金，其中，相對於上述焊錫合金的總量，上述銻含有比例係0.01質量%以上且未滿2.5質量%；且上述銻含有比例與上述鉍含有比例的合計，係相對於上述焊錫合金的總量為0.1質量%以上且4.2質量%以下。
  3. 如申請專利範圍第2項之焊錫合金，其中，相對於上述銻含量，上述鉍含量的質量比(Bi/Sb)係0.5以上且300以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之焊錫合金，其中，更進一步含有銦，相對於上述焊錫合金的總量，上述銦含有比例係0.01質量%以上且0.1質量%以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之焊錫合金，其中，實質上不含銦，且相對於上述焊錫合金的總量，上述銻含有比例係4.0質量%以上且10質量%以下； 上述銻含有比例與上述鉍含有比例的合計，相對於上述焊錫合金的總量為4.2質量%以上且12質量%以下。
  6. 如申請專利範圍第5項之焊錫合金，其中，相對於上述銻含量，上述鉍含量的質量比(Bi/Sb)係0.03以上且0.7以下。
  7. 如申請專利範圍第1項之焊錫合金，其中，更進一步含有鈷；相對於上述焊錫合金的總量，上述鈷含有比例係0.001質量%以上且0.005質量%以下。
  8. 如申請專利範圍第1項之焊錫合金，其中，更進一步含有銦；相對於上述焊錫合金的總量，上述銦含有比例係0.01質量%以上且0.1質量%以下；且更進一步含有鈷；相對於上述焊錫合金的總量，上述鈷含有比例係0.001質量%以上且0.005質量%以下。
  9. 如申請專利範圍第1項之焊錫合金，其中，實質上不含銦；且相對於上述焊錫合金的總量，上述銻含有比例係4.0質量%以上且10質量%以下；上述銻含有比例與上述鉍含有比例的合計，相對於上述焊錫合金的總量為4.2質量%以上且12質量%以下，更進一步含有鈷；相對於上述焊錫合金的總量，上述鈷含有比例係0.001質量%以上且0.005質量%以下。
  10. 一種焊料糊，係含有由申請專利範圍第1~9項中任一項之焊錫合金製成的焊錫粉末、與助焊劑。
  11. 一種電子電路基板，係具備有含申請專利範圍第10項之焊料糊的 焊接部。
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