TWI777041B - 無鉛焊料合金、焊料接合用材料、電子電路封裝基板及電子控制裝置 - Google Patents

無鉛焊料合金、焊料接合用材料、電子電路封裝基板及電子控制裝置 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種無鉛焊料合金、焊料接合用材料、電子電路封裝基板及電子控制裝置，其即使在使用熱應力容易集中於焊料接合部之電子零件的狀態下或是將電子電路封裝基板組裝於框體的狀態下，亦可抑制在焊料接合部產生的裂縫發展，而且即使防潮劑浸透至產生於焊料接合部的裂縫的情況下，亦可抑制焊料接合部異形化，在電極由Sn-3Ag-0.5Cu合金之焊球所構成的BGA之焊料接合時，仍可發揮良好的耐熱疲勞特性。 本發明之無鉛焊料合金，其特徵為包含2.5質量%以上3.1質量%以下的Ag、0.6質量%以上1質量%以下的Cu、3質量%以上5質量%以下的Sb、3.1質量%以上4.5質量%以下的Bi、0.01質量%以上0.1質量%以下的Ni、0.0085質量%以上0.1質量%以下的Co，而剩餘部分由Sn所構成。

Description

無鉛焊料合金、焊料接合用材料、電子電路封裝基板及電子控制裝置
本發明係關於無鉛焊料合金、焊料接合用材料、電子電路封裝基板及電子控制裝置。
作為所稱印刷配線板或模組基板之電子電路基板上形成的導體圖案與電子零件接合的方法，具有使用焊料合金的焊料接合方法。以往在該焊料合金中使用鉛。然而，從環境負載的觀點來看，依據RoHS指令等而限制鉛的使用，因此近年不含鉛的所謂無鉛焊料合金的焊料接合方法逐漸普及。
作為該無鉛焊料合金，例如Sn-Cu系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Bi系及Sn-Zn系焊料合金等已廣為人知。其中，在電視及行動電話等的民生用電子設備中，大量使用以Sn-3Ag-0.5Cu焊料合金進行焊料接合（使用Sn-3Ag-0.5Cu焊料合金形成焊料接合部）的電子電路封裝基板。 此處，無鉛焊料合金，其焊接性仍然略差於含鉛的焊料合金。然而，藉由助焊劑及焊接裝置的改良，已克服該焊接性的問題，因此像是民生用電子設備這種放置在較穩定環境下的設備之中，即使以Sn-3Ag-0.5Cu焊料合金進行焊料接合，亦可將電子電路封裝基板的可靠度保持在一定程度。
然而，例如，封裝於引擎室內等的電子控制裝置或封裝於馬達等（機電一體化）的電子控制裝置中所使用的電子電路封裝基板，以及直接搭載於引擎的電子電路封裝基板這種車用電子電路封裝基板，必須暴露在承受激烈的冷熱差（例如-40℃~125℃、-40℃~150℃）及振動負載這種非常嚴苛的環境。 接著，這種冷熱差非常激烈的環境下，在電子電路封裝基板中，因為已封裝之電子零件與基板（本說明書中僅稱為「基板」的情況，視情況亦適當指下述任一種：形成導體圖案之前的板子、已形成導體圖案而可與電子零件電連接的板子、以及已安裝有電子零件的電子電路封裝基板之中不包含電子零件的板子部分，此情況中係指「已封裝電子零件的電子電路封裝基板之中不包含電子零件的板部分」）的線膨脹係數差所造成的熱應力，而給予焊料接合部很大的負載。特別是在汽車的使用過程中，引擎反覆運轉與停止，而導致上述負載反覆施加於焊料接合部。而且因為反覆施加該負載會引起焊料接合部的塑性變形，而成為焊料接合部產生裂縫的原因。
又，因為反覆施加該負載，應力容易集中在焊料接合部中產生裂縫的前端附近，使得裂縫容易橫斷地發展至焊料接合部的深處。如此顯著發展的裂縫，會阻斷電子零件與形成於基板上之導體圖案的電性連接（電性短路）。 特別是除了在冷熱差激烈以外更有振動施加於電子電路封裝基板的環境下，而有更容易產生上述裂縫及其發展的問題。
此處，像是以往封裝於車用電子電路基板的方形扁平封裝（QFP；Quad Flat Package）這種具有引線的電子零件，因為該引線的存在而能夠緩和施加於焊料接合部的熱應力，而可在某種程度上抑制會橫斷焊料接合部的裂縫產生。
然而，因為近年來數位化的潮流，對於微控制器等的半導體裝置要求更高性能化及多功能化。因此，除了QFP以外的電子零件，亦使用例如球柵陣列封裝（BGA；Ball Grid Array）或方形扁平無引腳封裝（QFN；Quad Flat Non-leaded package）的各種形態的電子零件。況且，如BGA及QFN的電子零件中，上述熱應力容易集中在焊料接合部，相較於QFP容易發生電性短路。
又，搭載上述電子零件的電子電路封裝基板在組裝至電子控制裝置時，大多是藉由螺絲等安裝於以鋁合金等作為材料的框體。而在該安裝時所產生的鎖緊扭力導致電子電路封裝基板產生翹曲，因而會有應力更施加於焊料接合部的情況。 因此，在將像是BGA及QFN這種熱應力特別容易集中於焊料接合部的電子零件進行封裝的電子電路封裝基板的情況中，若在組裝於框體的狀態下實施冷熱循環試驗，則不僅是熱應力，上述鎖緊扭力造成的應力亦施加於焊料接合部。因此，在比較將電子電路封裝基板組裝於框體之狀態與未組裝之狀態的情況下，在冷熱循環試驗中，施加於焊料接合部的負載，於前者的情況中明顯變大。 如此，在實際的電子電路封裝基板的使用環境中，施加於焊料接合部的負載極大，因此預期今後會越來越需要這種即使在這樣的條件下仍能抑制焊料接合部中裂縫的產生及其發展而可保持其接合可靠度的無鉛焊料合金。
已有些許文獻揭示了一種方法，其係為了抑制上述焊料接合部的裂縫發展，並提升其熱疲勞特性或強度，而在Sn-Ag-Cu系焊料合金中添加Sb或Bi的方法（參照專利文獻1至專利文獻7）。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平5-228685號公報 [專利文獻2]日本特開平9-326554號公報 [專利文獻3]日本特開2000-190090號公報 [專利文獻4]日本特開2000-349433號公報 [專利文獻5]日本特開2008-28413號公報 [專利文獻6]國際公開小冊WO2009/011341號 [專利文獻7]日本特開2012-81521號公報
焊料合金添加Bi的情況，Bi進入焊料合金的原子排列晶格而取代Sn，藉此使原子排列晶格變形。Sn母材因而強化，使得焊料合金的強度提升，因此可藉由添加Bi來提升抑制焊料合金之裂縫發展的效果。
此處，與無鉛焊料合金對應的BGA，其電極一般係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成。因此，使用如上述添加Bi的焊料合金來將BGA進行焊料接合的情況，焊料接合部中的Bi濃度變稀薄，而具有無法如預期提升焊料接合部之耐熱疲勞特性的疑慮。
又，Bi為降低焊料合金之延性的合金元素。 此處，作為在使用焊料合金而形成之焊料接合部內會產生孔洞的主要原因，除了在焊接時混入熔融焊料內而未排出的助焊劑或空氣以外，可列舉存在於焊料接合部內之晶界的原子空孔的凝集（巨大化）。 亦即，若使用第一圖說明，則如以下所述。 焊料接合部100的形成過程中，因為在熔融的焊料內會發生原子擴散，而具有因此產生的原子空孔殘留在焊料接合部100內的情況。從低溫至常溫中，係該原子空孔的濃度低、體積亦小的狀態，因此對於焊料接合部100造成的影響非常小（因為是體積小的狀態，所以第一圖(a)中未顯示原子空孔）。 然而，焊料接合部100放置在高溫環境下的情況中，上述原子空孔的濃度上升，其體積亦隨之增加。如第一圖(b)所示，特別是存在於晶界1的原子空孔2，其濃度容易上升，因此其體積亦容易變大。 接著，原子空孔濃度上升的晶界中，該原子空孔具有凝集的傾向，因此如第一圖(c)所示，原子空孔2在晶界1凝集，而形成晶界孔洞2’。 形成上述焊料接合部的焊料合金具有良好延性的情況中，即使在產生晶界孔洞2’的狀態下施加熱應力於焊料接合部100的情況中，因為焊料接合部100具有容易變形的性質，因此可藉由焊料接合部100變形而緩和上述熱應力。藉此，施加於焊料接合部內部之晶界孔洞2’等缺陷的熱應力必然變小，而可抑制晶界孔洞2’的連結。 然而，如上所述，Bi為降低焊料合金之延性的合金元素，因此使用添加Bi的焊料合金所形成的焊料接合部100中，在產生晶界孔洞2’的狀態下施加熱應力於焊料接合部100的情況，預期無法藉由焊料接合部100的變形緩和該熱應力，施加於焊料接合部內部之晶界孔洞2’等缺陷的應力變大，因此如第一圖(d)所示，晶界孔洞2’連結，而很可能產生裂縫3。
又，晶界孔洞2’連結成裂縫3的情況，如上所述，因為存在於晶界1，因此裂縫3容易沿著其發展，因此裂縫3很可能與焊料接合部100的橫斷有相關。 在施加於焊料接合部之負擔（應力）大的狀態下，亦即在使用像是BGA及QFN這種熱應力特別容易集中於焊料接合部的電子零件的狀態或是電子電路封裝基板組裝於框體的狀態下，更容易發生這樣的現象。
接著，為了抑制如上述之現象，必須賦予焊料接合部容易變形的性質，同時亦必須提升焊料接合部的強度。 此處，Sb係使焊料合金的延性良好並且可固溶於焊料合金之Sn母材中的合金元素，因此例如使用像是BGA及QFN這種熱應力特別容易集中於焊料接合部的電子零件的狀態或是將電子電路封裝基板組裝於框體的狀態中，可藉由焊料接合部的變形分散並降低施加於其上的負擔（應力），而能夠抑制如上述之晶界孔洞的連結導致裂縫的產生及其發展。
然而，Sb的固溶強化能力低於Bi。因此，雖可抑制如上述之晶界孔洞的結合而導致裂縫的產生及其發展，但在冷熱差激烈而反覆施加熱應力的環境下，具有焊料接合部多次大幅變形、焊料接合部的物性降低的疑慮。接著，此情況中，因為反覆變形而在焊料接合部產生裂縫，而具有因為該裂縫導致焊料接合部斷裂的疑慮。
亦即，在使用BGA及QFN這種熱應力特別容易集中在焊料接合部之電子零件的狀態或是將電子電路封裝基板組裝於框體的狀態下，在使用添加如Bi這種阻礙延性之合金元素的焊料合金所形成的焊料接合部中，容易因為晶界孔洞的連結造成裂縫的產生與發展。 另一方面，使用添加Sb的焊料合金所形成的焊料接合部，可能因為反覆施加的熱應力導致其物性降低，結果在焊料接合部產生裂縫，而具有因為該裂縫導致焊料接合部斷裂的疑慮。
此處，為了防止水份附著於電子電路封裝基板時發生電路的短路，有時會在其上塗布防潮劑。此情況中，尤其是在使用QFP這種具有多個引線端子且其引線間隔狹窄的電子零件時，於該焊料接合部產生裂縫的情況下，具有上述防潮劑浸透至該裂縫中並且硬化，而引起焊料接合部異形化的疑慮。接著，複數的焊料接合部，尤其是在相鄰焊料接合部發生該異形化的情況，異形化的焊料接合部彼此接觸而成為導通狀態，則具有引起短路的疑慮。 亦即，若使用第二圖說明，則如以下所述。另外，防潮劑根據電子電路封裝基板的使用環境、基板或電子零件的種類等其塗布範圍有所不同（例如，具有塗布於焊料接合部周邊的情況或是塗布於電子零件整體（包含焊料接合部）的情況等）。而如第二圖所示，係將防潮劑塗布於焊料接合部周邊的情況。 如第二圖(a)所示，電子電路封裝基板200，具有基板11與QFP（圖中僅顯示其引線），於基板11上形成有將絕緣層13以及將電極12與QFP的引線14電性接合的焊料接合部15。接著，在焊料接合部15（助焊劑殘留物）上，形成防潮劑所構成的防潮層16。另外，第二圖中為了方便而未顯示助焊劑殘留物。
接著，電子電路封裝基板200中，例如因為冷熱差激烈而反覆對於焊料接合部15施加熱應力，則會在焊料接合部15產生裂縫17（第二圖(b)）。
此處，在焊料接合部15中產生裂縫17的狀態下，若將電子電路封裝基板200放置於高溫環境下，則因為加熱而具有流動性的防潮層16浸透至裂縫17（第二圖(c)）。
接著，在這樣的狀態下，電子電路封裝基板200若放置在低溫環境下，則浸透至裂縫17的防潮層16硬化，導致焊料接合部15異形化（第二圖(d)）。 如第二圖(d)所示，膨脹異形化的焊料接合部15可能與相鄰焊料接合部接觸而成為導通狀態，而具有因此發生短路的疑慮。
[發明所欲解決之課題]
本發明之目的係為了解決上述課題，具體為以下課題，而提供一種無鉛焊料合金、焊料接合用材料、電子電路封裝基板及電子控制裝置。 ・即使在冷熱差激烈並且施加振動的嚴苛環境下，並且在使用熱應力特別容易集中於焊料接合部的電子零件的狀態或是將電子電路封裝基板組裝於框體的狀態中，亦可抑制在焊料接合部產生的裂縫發展。 ・即使防潮劑浸透至焊料接合部產生的裂縫的情況下，亦可抑制焊料接合部的異形化。 ・例如，即使在電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合中，焊料接合部亦可發揮良好的耐熱疲勞特性。 [解決課題之手段]
本發明之無鉛焊料合金之特徵為包含2.5質量%以上3.1質量%以下的Ag、0.6質量%以上1質量%以下的Cu、3質量%以上5質量%以下的Sb、3.1質量%以上4.5質量%以下的Bi、0.01質量%以上0.1質量%以下的Ni、0.0085質量%以上0.1質量%以下的Co，而剩餘部分由Sn所構成。
又，本發明的無鉛焊料合金中，Ag的含量較佳為2.8質量%以上3.1質量%以下。
又本發明的無鉛焊料合金中，Cu的含量較佳為0.6質量%以上0.8質量%以下。
又本發明的無鉛焊料合金中，更佳係以總計0.001質量%以上0.05質量%以下包含P、Ga及Ge的至少1種。
又本發明的無鉛焊料合金中，更佳係以總計0.001質量%以上0.05質量%以下包含Fe、Mn、Cr及Mo的至少1種。
本發明的焊料用接合材料，其特徵為具有上述無鉛焊料合金與包含基質樹脂、觸變劑、活性劑、溶劑的助焊劑。
本發明的焊糊之特徵為具有助焊劑，其包含粉末狀的上述無鉛焊料合金、基質樹脂、觸變劑、活性劑、溶劑。
本發明的電子電路封裝基板，其特徵為具有使用上述無鉛焊料合金所形成的焊料接合部。
本發明的電子控制裝置，其特徵為具有上述的電子電路封裝基板。 [發明之效果]
本發明之目的係提供一種可解決上述課題，具體為以下課題的無鉛焊料合金、焊料接合用材料、電子電路封裝基板及電子控制裝置。 ・即使在冷熱差激烈且施加振動的嚴苛環境下，並且在使用熱應力特別容易集中於焊料接合部的電子零件之狀態或是電子電路封裝基板組裝於框體的狀態下，亦可抑制在焊料接合部中產生的裂縫發展。 ・即使在防潮劑浸透至焊料接合部中產生之裂縫的情況下，亦可抑制焊料接合部的異形化。 ・例如，即使在電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合中，焊料接合部亦可發揮良好的耐熱疲勞特性。
以下，詳述本發明的無鉛焊料合金、焊料接合用材料、電子電路封裝基板及電子控制裝置的一實施態樣。另外，本發明不限於以下的實施態樣。 (1)無鉛焊料合金
本實施態樣的無鉛焊料合金中，可含有2.5質量%以上3.1質量%以下的Ag。 藉由在該範圍內於無鉛焊料合金中添加Ag，一方面可使無鉛焊料合金的延性良好，一方面可使Ag3 Sn化合物在Sn晶界中析出而賦予機械強度。又，藉此可提升該無鉛焊料合金的耐熱疲勞特性，並且抑制焊料接合部內產生孔洞。
Ag的含量更佳為2.8質量%以上3.1質量%以下，其含量再佳為2.9質量%以上3.1質量%以下。 藉由使Ag的含量在該範圍內，可更進一步取得無鉛焊料合金的機械強度、延性及熔融時的孔洞排出性的平衡。
本實施態樣的無鉛焊料合金可含有0.6質量%以上1質量%以下的Cu。
藉由在該範圍內於無鉛焊料合金中添加Cu，使Cu6 Sn5 化合物在該Sn晶界中析出，可提升無鉛焊料合金的耐熱疲勞特性。又，藉由使Cu的含量在該範圍內，可在不阻礙無鉛焊料合金的延伸性的情況下，提升耐熱疲勞特性，並且抑制其產生孔洞。
Cu的含量更佳為0.6質量%以上0.8質量%以下，再佳的範圍係0.7質量%以上0.8質量%以下。 藉由使Cu的含量在該範圍內，可進一步取得無鉛焊料合金的耐熱疲勞特性及熔融時的孔洞排出性的平衡。
本實施態樣的無鉛焊料合金可含有3.1質量%以上4.5質量%以下的Bi。 藉由在該範圍內於無鉛焊料合金中添加Bi，一方面可抑制使用其所形成之焊料接合部內產生晶界孔洞，一方面可提升其強度。 又，因為使Bi的含量在該範圍內可提升焊料接合部的強度，即使在焊料接合部產生裂縫的情況中，亦可抑制該防潮劑浸透至裂縫以及硬化所引起的焊料接合部異形化。
Bi的含量更佳為3.2質量%以上4.5質量%以下，其含量再佳為4質量%以上4.5質量%以下。 藉由在該範圍內於無鉛焊料合金添加Bi，可進一步發揮抑制在焊料接合部內產生晶界孔洞的效果及其提升強度的效果。
本實施態樣的無鉛焊料合金可含有3質量%以上5質量%以下的Sb。 藉由在該範圍內於無鉛焊料合金中添加Sb，可在不阻礙Sn-Ag-Cu系焊料合金之延性的情況下，進一步抑制在無鉛焊料合金添加Bi所導致的晶界孔洞產生。 又，藉由使Sb的含量在該範圍內，即便是在冷熱差激烈而反覆施加熱應力的環境下，亦可抑制焊料接合部的變形，而能夠抑制焊料接合部的物性降低。因此，本實施態樣的無鉛焊料合金，即使在焊料接合部產生裂縫的情況下，亦可抑制防潮劑浸透至該裂縫以及硬化所引起的焊料接合部異形化。
Sb的含量更佳為3.5質量%以上5質量%以下，其含量再佳為4質量%以上5質量%以下。 藉由在該範圍內於無鉛焊料合金中添加Sb，可進一步發揮抑制在焊料接合部內產生晶界孔洞的效果、抑制焊料接合部變形的效果以及抑制焊料接合部異形化的效果。
本實施態樣的無鉛焊料合金可含有0.01質量%以上0.1質量%以下的Ni。 藉由在該範圍內於無鉛焊料合金添加Ni，可在焊接時熔融的無鉛焊料合金中形成細微的(Cu、Ni)6 Sn5 並分散於焊料接合部中，因此可抑制焊料接合部中的裂縫發展，更提升其耐熱疲勞特性。 又，無鉛焊料合金所包含的Ni，在焊接時移動至電子零件的電極與焊料接合部的界面（以下稱為「界面區域」）而形成細微的(Cu、Ni)6 Sn5 ，可抑制合金層在該界面區域中成長，進而抑制該界面區域的裂縫發展。
接著，本實施態樣的無鉛焊料合金，藉由在上述範圍內添加Ni，可發揮抑制裂縫在該界面區域發展的良好效果，進而可發揮抑制在焊料接合部產生孔洞的效果。 又，在對於電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA進行焊料接合的情況下，當在所形成之焊料接合部中產生一定數量以上的孔洞，放置於冷熱差激烈之環境的情況下，具有焊料接合部之熱疲勞特性容易降低的疑慮。然而，若為本實施態樣的無鉛焊料合金，如上所述，可發抑制揮焊料接合部產生孔洞的效果，亦可適合用於這樣的BGA的焊料接合。
Ni的含量更佳為0.02質量%以上0.05質量%以下。 藉由在該範圍內於無鉛焊料合金中添加Ni，可進一步發揮抑制焊料接合部產生孔洞的效果，例如在BGA的焊料接合時，亦可發揮良好的耐熱疲勞特性。
本實施態樣的無鉛焊料合金中，可與Ni一起含有0.0085質量%以上0.1質量%以下的Co。 藉由在無鉛焊料合金中進一步添加Co，可提高添加Ni所帶來的上述效果，並且在焊接時熔融的無鉛焊料合金中形成細微的(Cu、Co)6 Sn5 並分散於焊料接合部中，而能夠抑制既定應力施加於焊料接合部時的潛變變形，進而提升焊料接合部的耐熱疲勞特性。 又，藉由在本實施態樣的無鉛焊料合金中添加Co，在焊接時Co移動至該界面區域而形成細微的(Cu、Co)6 Sn5 ，可抑制合金層在該界面區域成長，更提升抑制裂縫在該界面區域發展的效果。
接著，本實施態樣的無鉛焊料合金，因為在上述範圍內含有Co，而更加提高在無鉛焊料合金添加Ni所帶來的金屬間化合物的改質效果，並且可發揮抑制在焊料接合部產生孔洞的效果。 又，在將電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA進行焊料接合的情況下，當在形成之焊料接合部中產生一定數量以上的孔洞，放置於冷熱差激烈之環境的情況下，具有焊料接合部之熱疲勞特性容易降低的疑慮。然而，若為本實施態樣的無鉛焊料合金，如上所述，可發揮抑制焊料接合部產生孔洞的效果，亦可適合用於這樣的BGA的焊料接合中。
Co的含量更佳為0.009質量%以上0.05質量%以下。 藉由在該範圍內於無鉛焊料合金中添加Co，可進一步發揮抑制在焊料接合部產生孔洞的效果，例如即使在將BGA焊料接合時，亦可發揮良好的耐熱疲勞特性。
本實施態樣的無鉛焊料合金中，可以0.001質量%以上0.05質量%以下含有P、Ga及Ge的至少1種。藉由在該總量的範圍內添加P、Ga及Ge的至少1種，可抑制在焊料接合部產生孔洞，並且可防止無鉛焊料合金的氧化。
特別是Ge，在所形成之焊料接合部的圓角部（fillet）表面濃化，因此可減少縮孔的產生，而更可提升焊料接合部的耐熱疲勞特性。 又，Ge的含量特佳為0.001質量%以上0.01質量%以下。 藉由在該範圍內於無鉛焊料合金中添加Ge，可將焊料接合部的耐熱疲勞特性發揮至另一個層次。
本實施態樣的無鉛焊料合金中可以0.001質量%以上0.05質量%以下含有Fe、Mn、Cr及Mo的至少1種。藉由在該總量的範圍內添加Fe、Mn、Cr及Mo的至少1種，可提升抑制裂縫在焊料接合部發展的效果。
另外，本實施態樣的無鉛焊料合金中，在不阻礙其效果的範圍內，可含有其他成分（元素），例如In、Cd、Tl、Se、Au、Ti、Si、Al、Mg、Zn等。又本實施態樣的無鉛焊料合金中當然可包含無法避免的雜質。
又，本實施態樣的無鉛焊料合金，其剩餘部分較佳係由Sn所構成。另外，Sn的含量較佳為86.1質量%以上90.7815質量%以下。
本實施態樣的無鉛焊料合金，藉由取得Bi及Sb的含量及其他合金元素與其含量的平衡，即使添加Bi亦可發揮良好的延性，而能夠抑制在焊料接合部產生之裂縫的發展，並且即使添加Sb亦可發揮良好的強度，藉此能夠發揮良好的耐熱疲勞特性。 因此，例如，即使在使用本實施態樣的無鉛焊料合金所形成之焊料接合部產生裂縫且防潮劑浸透於其中的情況下，亦可抑制焊料接合部的異形化，又，例如即使在電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合中，焊料接合部亦可發揮良好的耐熱疲勞特性。
作為本實施態樣的焊料接合部的形成方法，以本實施態樣的無鉛焊料合金所進行的流焊方法、以焊球進行封裝及使用包含本實施態樣之無鉛焊料合金與助焊劑之焊料接合用材料、焊糊的回焊方法等，只要可形成焊料接合部則任何方法皆可。另外，其中較佳係使用焊糊的方法。 (2)焊料接合用材料
作為本實施態樣的焊料接合用材料，例如，較佳係使用包含該無鉛焊料合金與助焊劑者。
作為這樣的助焊劑，例如可使用包含基質樹脂、觸變劑、活性劑、溶劑的助焊劑。
作為該基質樹脂，例如，可列舉妥爾油松香、脂松香（gum rosin）、木松香等的松香、包含加氫松香、聚合松香、不均勻化松香、丙烯酸改質松香、馬來酸改質松香等的松香衍生物的松香系樹脂；將丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸的各種酯、甲基丙烯酸的各種酯、巴豆酸、伊康酸、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、氯化乙烯、乙酸乙烯酯等的至少1種單體聚合所得之丙烯酸樹脂；環氧樹脂；酚樹脂等。該等可單獨或是組合多種使用。 該等之中，較佳係使用對於松香系樹脂、特別是經酸改質的松香進行加氫的加氫酸改質松香、將松香酯化的松香酯。又，較佳係併用加氫酸改質松香與丙烯酸樹脂。
該基質樹脂的酸價較佳為10mgKOH/g以上250mgKOH/g以下。又，相對於助焊劑的總量，該基質樹脂的摻合量較佳為10質量%以上90質量%以下。
作為該觸變劑，例如，可列舉加氫蓖麻油、脂肪酸醯胺類、氧基脂肪酸類。該等可單獨或是組合多種使用。相對於助焊劑的總量，該觸變劑的摻合量較佳為3質量%以上15質量%以下。
作為該活性劑，例如，可摻合有機胺的鹵化氫鹽等的胺鹽（無機酸鹽或有機酸鹽）、有機酸、有機酸鹽、有機胺鹽等。更具體而言，可列舉二溴丁烯二醇、二苯胍溴化氫酸鹽、環己胺溴化氫酸鹽、二乙胺鹽、酸鹽、戊二酸、琥珀酸、己二酸、壬二酸、丙二酸、十二烷二酸、辛二酸、二聚物酸等。該等可單獨或是組合多種使用。相對於助焊劑的總量，該活性劑的摻合量較佳為5質量%以上15質量%以下。
作為該溶劑，例如，可使用異丙醇、乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙基賽路蘇、丁基賽路蘇、二醇醚等。該等可單獨或是組合多種使用。相對於助焊劑的總量，該溶劑的摻合量較佳為20質量%以上40質量%以下。
該助焊劑中，亦可以抑制無鉛焊料合金氧化為目的而摻合抗氧化劑。作為該抗氧化劑，例如可列舉受阻酚系抗氧化劑、酚系抗氧化劑、雙酚系抗氧化劑、聚合物型抗氧化劑等。其中，特佳為使用受阻酚系抗氧化劑。該等可單獨或是組合多種使用。該抗氧化劑的摻合量無特別限定，一般而言相對於助焊劑的總量，較佳為0.5質量%以上5質量%左右以下。
該助焊劑中亦可添加鹵素、消光劑、消泡劑及無機填充物等的添加劑。 相對於助焊劑的總量，該添加劑的摻合量較佳為10質量%以下。又相對於助焊劑的總量，該等的摻合量再佳為5質量%以下。 (3)焊糊
作為本實施態樣的焊料接合用材料，較佳係使用焊糊。例如，可將成為粉末狀的該無鉛焊料合金（合金粉末）與該助焊劑揉合成糊狀來製作成這樣的焊糊。
製作該焊糊的情況，該合金粉末與助焊劑的摻合比例，較佳係合金粉末：助焊劑的比例為65：35~95：5。摻合比例更佳為85：15~93：7，摻合比例特佳為87：13~92：8。
另外，該合金粉末的粒徑較佳為1μm以上、40μm以下，更佳為5μm以上、35μm以下，特佳為10μm以上、30μm以下。 (4)焊料接合部
例如可藉由以下的方法形成為使用本實施態樣的焊料接合用材料所形成之焊料接合部。另外，如印刷配線板、矽晶圓、陶瓷封裝基板等，只要是可用於搭載、封裝電子零件，則不限於該等基板而皆可使用為本實施態樣的焊料接合部所形成之基板。
亦即，例如，在基板上的預定位置形成既定圖案的電極及絕緣層，配合該圖案來印刷作為該焊料接合用材料的焊糊。接著，在該基板上的既定位置搭載電子零件，以例如220℃~245℃的溫度將其回焊，藉此形成本實施態樣的焊料接合部。如此形成的焊料接合部，將設於該電子零件的電極（端子）與形成於該基板上的電極進行電性接合。
接著，使用該焊糊（本實施態樣的無鉛焊料合金）所形成之焊料接合部，可發揮良好的延性與良好的強度，因此可發揮良好的耐熱疲勞特性。又，即使在該焊料接合部產生裂縫且防潮劑浸透至其中的情況下，亦可抑制焊料接合部異形化，又，例如在電極由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合的情況中，焊料接合部亦可發揮良好的耐熱疲勞特性。
又，使用本實施態樣的無鉛焊料合金作為焊球的情況，例如，在基板上的預定位置形成既定圖案的電極及絕緣層，配合該圖案於其上塗布助焊劑，並載置該焊球。接著，在該基板上的既定位置上搭載電子零件，例如以220℃至245℃的溫度將其回焊，藉此形成本實施態樣的焊料接合部。如此形成的焊料接合部，將設於該電子零件的電極（端子）與形成於該基板上的電極進行電性接合。
接著，使用該焊球所形成之焊料接合部發揮良好的延性與良好的強度，因此可發揮良好的耐熱疲勞特性。又，即使在該焊料接合部產生裂縫且防潮劑浸透至其中的情況下，亦可抑制焊料接合部異形化。
如此，具有本實施態樣之焊料接合部的電子電路封裝基板，特別適用於放置在冷熱差激烈的環境下並要求高可靠度的車用電子電路封裝基板。 (5)電子控制裝置
又，藉由裝設這種電子電路封裝基板，可製作高可靠度的電子控制裝置。接著，這樣的電子控制裝置尤其可用於要求高可靠度的車用電子控制裝置。 [實施例]
以下，舉出實施例及比較例詳述本發明。另外，本發明不限於該等的實施例。
助焊劑的製作 將以下的各成分揉合，得到實施例及比較例之助焊劑。 加氫酸改質松香（產品名稱：KE-604，荒川化學工業(股)製）32質量% 松香酯（產品名稱：HARITACK F85，HARIMA化成(股)製）12質量% 十二烷二酸         5質量% 辛二酸                 1質量% 二溴丁烯二醇      1.5質量% 二聚物酸（產品名稱：UNIDYME14，Kraton Corporation公司製） 8質量% 脂肪酸醯胺（產品名稱：SLIPACKS ZHH，日本化成(股)製） 4質量% 硬化菎麻油         1.5質量% 二乙二醇單己醚  33質量% 受阻酚系抗氧化劑（產品名稱：IRGANOX 245，BASF JAPAN(股)製） 2質量%
焊糊的製作 將該助焊劑11.9質量%、表1及表2記載的各種無鉛焊料合金的粉末（粉末粒徑20μm~38μm）88.1質量%混合，製作實施例1至實施例27及比較例1至比較例20的各種焊糊。
[表1]
Sn Ag Cu Bi Sb Ni Co 其他
實施例1 剩餘部分 2.5 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 -
實施例2 剩餘部分 2.8 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 -
實施例3 剩餘部分 3.1 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 -
實施例4 剩餘部分 3.0 0.6 3.2 3.0 0.04 0.015 -
實施例5 剩餘部分 3.0 0.8 3.2 3.0 0.04 0.015 -
實施例6 剩餘部分 3.0 1.0 3.2 3.0 0.04 0.015 -
實施例7 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 -
實施例8 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 5.0 0.04 0.015 -
實施例9 剩餘部分 3.0 0.7 3.1 3.0 0.04 0.015 -
實施例10 剩餘部分 3.0 0.7 4.5 3.0 0.04 0.015 -
實施例11 剩餘部分 3.0 0.7 4.5 5.0 0.04 0.015 -
實施例12 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.01 0.015 -
實施例13 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.02 0.015 -
實施例14 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.05 0.015 -
實施例15 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.1 0.015 -
實施例16 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.0085 -
實施例17 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.009 -
實施例18 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.05 -
實施例19 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.1 -
實施例20 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.05P
實施例21 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.001Ge
實施例22 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.05Ge
實施例23 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.05Ga
實施例24 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.05Fe
實施例25 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.05Mn
實施例26 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.05Cr
實施例27 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.05Mo
[表2]
Sn Ag Cu Bi Sb Ni Co 其他
比較例1 剩餘部分 3.0 0.5 - - - - -
比較例2 剩餘部分 2.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 -
比較例3 剩餘部分 3.5 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 -
比較例4 剩餘部分 3.0 0.5 3.2 3.0 0.04 0.015 -
比較例5 剩餘部分 3.0 1.5 3.2 3.0 0.04 0.015 -
比較例6 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 2.0 0.04 0.015 -
比較例7 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 6.0 0.04 0.015 -
比較例8 剩餘部分 3.0 0.7 3.0 3.0 0.04 0.015 -
比較例9 剩餘部分 3.0 0.7 5.0 3.0 0.04 0.015 -
比較例10 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 - 0.015 -
比較例11 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.15 0.015 -
比較例12 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.008 -
比較例13 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.15 -
比較例14 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.1P
比較例15 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.1Ge
比較例16 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.1Ga
比較例17 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.1Fe
比較例18 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.1Mn
比較例19 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.1Cr
比較例20 剩餘部分 3.0 0.7 3.2 3.0 0.04 0.015 0.1Mo
(1)耐焊裂縫試驗(A) ＜未裝設於框體之狀態下的耐焊裂縫試驗＞ 準備以下的用具。 ・QFN零件（間距寬度：0.5mm，長5mm×寬5mm×厚度0.8mm，端子數量：32 pin） ・具備具有可將上述QFN零件封裝之圖案的抗焊劑及將該QFN零件連接之電極的印刷配線板（產品名稱：R-1766，Panasonic(股)製，表面處理：Cu-OSP，厚度：1.2mm） ・具有上述圖案且厚度為150μm的金屬遮罩 在該印刷配線板上，使用該金屬遮罩印刷各種焊糊，並搭載2個該QFN零件。 之後使用回焊爐（產品名稱：TNV30-508EM2-X，(股)田村製作所製）將該各印刷配線板加熱，製作具有將電極與各QFN零件電性接合之焊料接合部的各電子電路封裝基板。此時回焊的條件是以170℃至190℃進行預熱，使峰值溫度為245℃，在220℃以上的時間為45秒，從峰值溫度冷卻至200℃的冷卻速度為1℃~8℃/秒。又氧濃度設定為1,500±500ppm。 接著，使用條件設定為-40℃（30分鐘）~125℃（30分鐘）的冷熱衝擊試驗裝置（產品名稱：ES-76LMS，Hitachi Appliances(股)製），使冷熱衝擊循環重複1,000、1,500、2,000循環，並使該各印刷配線板分別暴露於這樣的環境下，之後將其取出，以製作各試驗基板。
接著裁切出各試驗基板的對象部分，使用環氧樹脂（產品名稱：EPOMOUNT（主劑及硬化劑），Refine Tec(股)製）將其封裝。再者，使用濕式研磨機（產品名稱：TegraPol-25，丸本Struers (股)製），使封裝於各試驗基板的該QFN零件的焊料接合部之剖面成為可觀察的狀態，並使用掃描式電子顯微鏡（產品名稱：TM-1000，Hitachi High-Technologies(股)製）觀察各QFN零件的焊料接合部是否產生裂縫，再以下述基準評價。其結果顯示於表3及表4。另外，係針對每一個QFN零件，於8個（處）焊料接合部進行上述觀察及評價。 ◎：至2,000循環為止皆未產生將焊料接合部完全橫斷的裂縫 ○：在1,501循環至2,000循環之間產生將焊料接合部完全橫斷的裂縫 △：在1,001循環至1,500循環之間產生將焊料接合部完全橫斷的裂縫 ×：在1,000循環以下即產生將焊料接合部完全橫斷的裂縫
(1)耐焊裂縫試驗(B) ＜裝設於框體之狀態下的耐焊裂縫試驗＞ 以與上述(1)耐焊裂縫試驗(A)相同條件，製作具有將該各印刷配線板的電極與各QFN零件進行電性接合的焊料接合部的各電子電路封裝基板。接著，以螺絲將該各電子電路封裝基板組裝至鋁合金的框體（以下稱為「試驗用框體」）以進行製作。 接著，使用條件設為從-40℃（30分鐘）~125℃（30分鐘）的冷熱衝擊試驗裝置（產品名稱：ES-76LMS，Hitachi Appliances(股)製），分別使該各試驗用框體暴露在重複冷熱衝擊循環1,000、1,500、2,000個循環的環境下之後，將其取出。
接著，從該各試驗用框體取出各電子電路封裝基板，裁切出該各電子電路封裝基板的對象部分，使用環氧樹脂（產品名稱：EPOMOUNT（主劑及硬化劑），Refine Tec(股)製）封裝。再使用濕式研磨機（產品名稱：TegraPol-25，丸本Struers (股)製），使封裝於各電子電路封裝基板的該QFN零件的焊料接合部剖面成為可觀察的狀態，並使用掃描式電子顯微鏡（產品名稱：TM-1000，(股)Hitachi High-Technologies製）觀察各QFN零件的焊料接合部是否產生裂縫，以與上述(1)耐焊裂縫試驗(A)相同評價基準及評價方法進行評價。結果顯示於表3及表4。
(2) 確認焊料接合部異形化的試驗 使用以下的用具，在各印刷配線板分別搭載4個QFP零件，除此之外，以與上述(1)耐焊裂縫試驗(A)相同的條件，製作具有將該各印刷配線板的電極與各QFP零件電性接合之焊料接合部的各電子電路封裝基板。 ・QFP零件（間距寬度：0.5mm，長26mm×寬26mm×厚度1.6mm，端子數：176 pin） ・具備具有可將上述QFP零件封裝之圖案的抗焊劑及將該QFN零件連接之電極的印刷配線板（產品名稱：R-1766，Panasonic(股)製，表面處理：Cu-OSP，厚度：1.2mm） 接著，在該各電子電路封裝基板表面塗布防潮劑（產品名稱：TUFFY TF-4200，Hitachi 化成(股)製），將其在室溫下放置6小時使其乾燥。之後，以螺絲將各電子電路封裝基板組裝至鋁合金的框體（以下稱為「試驗用框體」）。 接著，使用條件設為-40℃（30分鐘）至125℃（30分鐘）的冷熱衝擊試驗裝置（產品名稱：ES-76LMS，Hitachi Appliances(股)製），分別使該各試驗用框體暴露於重複冷熱衝擊循環1,000、2,000個循環的環境下，之後將其取出。
接著，從該各試驗用框體取出各電子電路封裝基板，以下述基準評價各電子電路封裝基板上的焊料接合部是否異形化，各QFP零件中相鄰的焊料接合部（形成於相鄰引線上的焊料接合部）是否接觸而短路。其結果顯示於表3及表4。另外，上述觀察及評價，係針對每一個QFP零件，於176個（處）焊料接合部進行。 ◎：至2,000循環為止皆未發生短路 ○：在1,001循環至2,000循環之間發生短路 ×：在1,000循環以下即發生短路
(3)BGA耐焊裂縫確認試驗 準備以下的用具。 ・BGA零件（間距寬度：0.5mm，長6mm×寬6mm×厚度1.2mm，焊球數量109個，焊球組成：Sn-3Ag-0.5Cu合金） ・具備具有可將上述BGA零件封裝之圖案的抗焊劑及將該BGA零件連接之電極的印刷配線板（產品名稱：MCL-E-700G(RL)，Hitachi化成(股)製，表面處理：Cu-OSP，厚度：1.2mm） ・具有上述圖案且厚度為110μm的金屬遮罩 使用該金屬遮罩在該印刷配線板上印刷各種焊糊，搭載1個該BGA零件。 之後，使用回焊爐（產品名稱：TNV30-508EM2-X，(股)田村製作所製）將該各印刷配線板加熱，製作具有將電極與各BGA零件電性接合之焊料接合部的各電子電路封裝基板。此時的回焊條件係以170℃至190℃進行預熱，使峰值溫度為245℃，在220℃以上的時間為45秒，從峰值溫度冷卻至200℃的冷卻速度為1℃至8℃/秒。又，氧濃度設為1,500±500ppm。 接著，以螺絲將該各電子電路封裝基板組裝至鋁合金的框體（以下稱為「試驗用框體」）以進行製作。 接著，使用條件設為-40℃（30分鐘）~125℃（30分鐘）的冷熱衝擊試驗裝置（產品名稱：ES-76LMS，Hitachi Appliances(股)製），分別使該各試驗用框體暴露於重複冷熱衝擊循環2,500、3,000、3,500個循環的環境下之後將其取出，以製作各試驗基板。
接著，從該各試驗用框體取出各電子電路封裝基板，裁切出各電子電路封裝基板的對象部分，使用環氧樹脂（產品名稱：EOPMOUNT（主劑及硬化劑），Refine Tec(股)製）封裝。再使用濕式研磨機（產品名稱：TegraPol-25，丸本Struers(股)製），以使封裝於各試驗基板的該BGA零件的焊料接合部剖面成為可觀察經的狀態，並使用掃描式電子顯微鏡（產品名稱：TM-1000，(股)Hitachi High-Technologies製）觀察各BGA零件的焊料接合部是否產生裂縫，以下述基準進行評價。結果顯示於表3及表4。另外，上述觀察及評價係針對總計15個（處）焊料接合部進行，其分別為BGA零件的4個角落的焊料接合部以及封裝內部排列於半導體元件下的11個（處）焊料接合部。 ◎：至3,500循環皆未產生將焊料接合部完全橫斷的裂縫 ○：在3,001循環至3,500循環之間產生將焊料接合部完全橫斷的裂縫 △：在2,501循環至3,000循環之間產生將焊料接合部完全橫斷的裂縫 ×：在2,500循環以下即產生將焊料接合部完全橫斷的裂縫
[表3]
(1) 耐焊裂縫試驗 (2) 焊料接合部的異形化確認試驗 (3) BGA耐焊裂縫 確認試驗
(A) (B)
實施例1 ◎ 〇 〇 〇
實施例2 ◎ 〇 ◎ ◎
實施例3 ◎ 〇 ◎ ◎
實施例4 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例5 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例6 ◎ △ ◎ △
實施例7 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例8 ◎ 〇 〇 ◎
實施例9 ◎ 〇 〇 〇
實施例10 ◎ △ ◎ ◎
實施例11 ◎ 〇 ◎ ◎
實施例12 ◎ 〇 ◎ △
實施例13 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例14 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例15 ◎ 〇 ◎ △
實施例16 ◎ 〇 ◎ △
實施例17 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例18 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例19 ◎ 〇 ◎ △
實施例20 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例21 ◎ 〇 ◎ ◎
實施例22 ◎ 〇 ◎ ◎
實施例23 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例24 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例25 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例26 ◎ 〇 ◎ 〇
實施例27 ◎ 〇 ◎ 〇
[表4]
(1) 耐焊裂縫試驗 (2) 焊料接合部的異形化確認試驗 (3) BGA耐焊裂縫 確認試驗
比較例1 〇 〇 × ×
比較例2 ◎ 〇 × △
比較例3 ◎ × ◎ ×
比較例4 ◎ 〇 ◎ ×
比較例5 ◎ × ◎ ×
比較例6 ◎ × ◎ ×
比較例7 ◎ 〇 × 〇
比較例8 ◎ 〇 × 〇
比較例9 ◎ × ◎ 〇
比較例10 ◎ 〇 ◎ ×
比較例11 ◎ 〇 ◎ ×
比較例12 ◎ 〇 ◎ ×
比較例13 ◎ 〇 ◎ ×
比較例14 ◎ 〇 ◎ ×
比較例15 ◎ 〇 ◎ ×
比較例16 ◎ 〇 ◎ ×
比較例17 ◎ 〇 ◎ ×
比較例18 ◎ 〇 ◎ ×
比較例19 ◎ 〇 ◎ ×
比較例20 ◎ 〇 ◎ ×
如以上所示，可得知使用實施例之無鉛焊料合金所形成的焊料接合部，即使在使用熱應力特別容易集中於焊料接合部的電子零件（QFN零件）且以螺絲將所製作之電子電路封裝基板安裝於框體的狀態下，亦可抑制該焊料接合部中產生的裂縫發展。 此外得知使用實施例之無鉛焊料合金所形成的焊料接合部，即使在焊料接合部中產生裂縫且防潮劑浸透至該裂縫的情況下，亦可抑制該焊料接合部的異形化。 更得知使用實施例之無鉛焊料合金所形成的焊料接合部，即使在將電極由Sn-3Ag-0.5Cu合金之焊球所構成的BGA零件進行焊料接合的情況下，該焊料接合部亦發揮良好的耐熱疲勞特性，而可抑制裂縫的發展。
如此，實施例之無鉛焊料合金可較佳地使用於電子電路封裝基板而搭載於車用電子控制裝置。
1:晶界2:原子空孔2’:晶界孔洞3:裂縫11:基板12:電極13:絕緣層14:引線15:焊接部16:防潮層17:裂縫100:焊接部110:Sn晶粒200:電子電路封裝基板
第一圖係焊料接合部的概略剖面圖，其顯示以在於焊料接合部內之晶界的原子空孔為起因而產生晶界孔洞及裂縫的過程。 第二圖係封裝QFN之電子電路封裝基板的概略剖面圖，其顯示防潮劑浸透至在焊料接合部產生之裂縫並且硬化而導致焊料接合部發生異形化的過程。
1:晶界
2:原子空孔
2’:晶界孔洞
3:裂縫
100:焊料接合部
110:Sn晶粒

Claims (30)

  1. 一種無鉛焊料合金，其包含：2.5質量%以上3.1質量%以下的Ag、0.6質量%以上1質量%以下的Cu、4質量%以上5質量%以下的Sb、3.1質量%以上4.5質量%以下的Bi、0.01質量%以上0.1質量%以下的Ni、0.0085質量%以上0.1質量%以下的Co，而剩餘部分係由Sn所構成。
  2. 一種無鉛焊料合金，其包含：2.5質量%以上3.1質量%以下的Ag、0.6質量%以上1質量%以下的Cu、3質量%以上5質量%以下的Sb、0.01質量%以上0.1質量%以下的Ni、0.0085質量%以上0.009質量%以下的Co，而剩餘部分係由Sn所構成。
  3. 如申請專利範圍第1項之無鉛焊料合金，其中Ag的含量在2.8質量%以上3.1質量%以下。
  4. 如申請專利範圍第2項之無鉛焊料合金，其中Ag的含量在2.8質量%以上3.1質量%以下。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之無鉛焊料合金，其中Cu的含量在0.6質量%以上0.8質量%以下。
  6. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之無鉛焊料合金，其中更以總計0.001質量%以上0.05質量%以下包含P、Ga及Ge的至少1種。
  7. 如申請專利範圍第5項之無鉛焊料合金，其中更以總計0.001質量%以上0.05質量%包含P、Ga及Ge的至少1種。
  8. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之無鉛焊料合金，其中更以總計0.001質量%以上0.05質量%以下包含Fe、Mn、Cr及Mo的至少1種。
  9. 如申請專利範圍第5項之無鉛焊料合金，其中更以總計0.001質量%以上0.05質量%以下包含Fe、Mn、Cr及Mo的至少1種。
  10. 如申請專利範圍第6項之無鉛焊料合金，其中更以總計0.001質量%以上0.05質量%以下包含Fe、Mn、Cr及Mo的至少1種。
  11. 如申請專利範圍第7項之無鉛焊料合金，其中更以總計0.001質量%以上0.05質量%以下包含Fe、Mn、Cr及Mo的至少1種。
  12. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之無鉛焊料合金，其用於電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合中。
  13. 如申請專利範圍第5項之無鉛焊料合金，其用於電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合中。
  14. 如申請專利範圍第6項之無鉛焊料合金，其用於電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合中。
  15. 如申請專利範圍第7項之無鉛焊料合金，其用於電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合中。
  16. 如申請專利範圍第8項之無鉛焊料合金，其用於電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合中。
  17. 如申請專利範圍第9項之無鉛焊料合金，其用於電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合中。
  18. 如申請專利範圍第10項之無鉛焊料合金，其用於電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合中。
  19. 如申請專利範圍第11項之無鉛焊料合金，其用於電極係由Sn-3Ag-0.5Cu合金的焊球所構成的BGA之焊料接合中。
  20. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之無鉛焊料合金，其用於至少在使用無鉛焊料合金形成的焊點周圍塗佈防潮層的電子電路封裝基板。
  21. 如申請專利範圍第5項之無鉛焊料合金，其用於至少在使用無鉛焊料合金形成的焊點周圍塗佈防潮劑的電子電路封裝基板。
  22. 如申請專利範圍第6項之無鉛焊料合金，其用於至少在使用無鉛焊料合金形成的焊點周圍塗佈防潮劑的電子電路封裝基板。
  23. 如申請專利範圍第7項之無鉛焊料合金，其用於至少在使用無鉛焊料合金形成的焊點周圍塗佈防潮劑的電子電路封裝基板。
  24. 如申請專利範圍第12項之無鉛焊料合金，其用於至少在使用無鉛焊料合金形成的焊點周圍塗佈防潮劑的電子電路封裝基板。
  25. 如申請專利範圍第13項之無鉛焊料合金，其用於至少在使用無鉛焊料合金形成的焊點周圍塗佈防潮劑的電子電路封裝基板。
  26. 如申請專利範圍第14項之無鉛焊料合金，其用於至少在使用無鉛焊料合金形成的焊點周圍塗佈防潮劑的電子電路封裝基板。
  27. 如申請專利範圍第15項之無鉛焊料合金，其用於至少在使用無鉛焊料合金形成的焊點周圍塗佈防潮劑的電子電路封裝基板。
  28. 一種焊料接合用材料，其具有如申請專利範圍第1至27項中任一項之無鉛焊料合金與助焊劑。
  29. 一種焊糊，其包含如申請專利範圍第1至27項中任一項之無鉛焊料合金之粉末狀的無鉛焊料合金以及助焊劑，其中該助焊劑包含基質樹脂、觸變劑、活性劑、溶劑。
  30. 一種電子電路封裝基板，其包含使用如申請專利範圍第1至27項中任一項之無鉛焊料合金所形成之焊料接合部。
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