TWI782423B

TWI782423B - 焊料合金、焊料粉末、焊膏、焊料球、焊料預成形物及焊料接頭

Info

Publication number: TWI782423B
Application number: TW110105773A
Authority: TW
Inventors: 川浩由; 白鳥正人; 川又勇司
Original assignee: 日商千住金屬工業股份有限公司
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2021-02-19
Publication date: 2022-11-01
Also published as: CN115768591A; KR20220149610A; JP7212300B2; KR102587716B1; TW202142347A; WO2021205760A1; JPWO2021205760A1

Abstract

本發明係採用一種焊料合金，該焊料合金係具有一合金組成，該合金組成包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、As：未達5質量ppm、Bi：0質量%以上0.9質量%以下、及Sb：0質量%以上0.3質量%以下、以及剩餘部分為Sn；該焊料合金滿足(1)式，且α射線量為0.02cph/cm²以下。

0.005≦Bi+Sb≦1.2 (1)

在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。

若依據本發明之焊料合金，可抑制焊膏經時的黏度增加，液相線溫度與固相線溫度之溫度差(ΔT)小，提高機械特性，且抑制軟錯誤之發生。

Description

焊料合金、焊料粉末、焊膏、焊料球、焊料預成形物及焊料接頭

本發明係關於焊料合金、焊料粉末、焊膏、焊料球、焊料預成形物及焊料接頭。

本申請案係依據在2020年4月10日向日本提出申請之日本申請案特願2020-071024號主張優先權，並在此援引其內容。

在印刷基板所搭載之電子零件中，漸漸要求小型化、高性能化。如此之電子零件例如可列舉半導體封裝體。在半導體封裝體中，係以樹脂成分封裝具有電極之半導體元件。在該電極係形成有以焊料材料所產生的焊料凸塊。又，焊料材料係連接半導體元件與印刷基板。

在焊料材料中，α射線對於軟錯誤(soft error)的影響係變成問題。為了減輕如此之對半導體元件運作造成之不良影響，遂進行開發含有焊料材料之低α射線量材料。

造成α射線源之主因係例如在焊料材料中之焊料合金，尤其是成為基材之錫(Sn)基底金屬中所含的微量之放射性元素。焊料合金係可使原料金屬進行熔融混合而製造。在如此之焊料合金中，為了設計低α射線量材料，重要的是從合金組成去除如鈾(U)、釷(Th)、釙(Po)之成為上游的放射性元素。

相對於此，在Sn基底金屬之精煉中，去除U、Th、Po在技術上並不難(例如參照專利文獻1)。

一般而言，在Sn中係包含鉛(Pb)、鉍(Bi)作為雜質。Pb及Bi中屬於放射性同位素的²¹⁰Pb及²¹⁰Bi會進行β衰變而成為²¹⁰Po，而²¹⁰Po進行α衰變而生成²⁰⁶Pb時會產生α射線。該一連串之衰變(鈾系列)據說係從焊料材料產生α射線發生的主要原因。

又，在從材料發生之α射線量的評估中，單位係常使用「cph/cm²」。「cph/cm²」係“counts per hours/cm²”之簡稱，意指每1cm²每1小時之α射線的計數量。

有關Pb及Bi之半衰期係如以下。

有關Bi，²¹⁰Bi之半衰期約為5日。有關Pb，²¹⁰Pb之半衰期約為22.3年。再者，該等之影響度(存在比)係可以下式表示(參照非專利文獻1)。亦即，相較於Pb，Bi對α射線發生之影響為非常低。

[²¹⁰Bi]≒[²¹⁰Pb]/1.6×10³

式中，[²¹⁰Bi]係表示²¹⁰Bi之莫耳濃度。[²¹⁰Pb]係表示²¹⁰Pb之莫耳濃度。

如以上，以往，在低α射線量材料之設計中，一般係去除U、Th，進一步徹底去除Pb。

又，從焊料材料產生之α射線量已知會隨時間經過變化，基本上α射線量增加。據說此原因係焊料合金中之放射性Pb及放射性Bi進行β衰變而增加Po量，接著，Po進行α衰變產生α射線。

在極低α射線量之材料中，雖然幾乎不含有該等放射性元素，但有時會因²¹⁰Po之偏析，使α射線量隨時間經過變化而增加。²¹⁰Po本來會放射α射線，但在焊料合金凝固時，在焊料合金中心部分會進行偏析，故進行放射之α射線會被焊料合金遮蔽。接著，隨時間經過同時，²¹⁰Po會均勻地分散在合金中，亦存在於α射線被檢測出之表面，故α射線量會隨經時變化而增加(參照非專利文獻2)。

如上述，因在焊料合金中所含有的極微量之雜質的影響，產生之α射線量增加。因此，在低α射線量材料之設計中，如焊料合金之習知的製造方法，難以僅添加各種元素。

例如，為了抑制焊膏經時的黏度增加之增黏抑制，已知有在焊料合金中添加砷(As)之方法(例如參照專利文獻2)。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2010-156052號公報

[專利文獻2]日本特開2015-98052號公報

[非專利文獻]

[非專利文獻1]Radioactive Nuclei Induced Soft Errors at Ground Level; IEEE TRANSACTIONS ONNUCLEAR SCIENCE，DECEMBER 2009，VOL.56，NO.6，p.3437-3441

[非專利文獻2]Energy Dependent Efficiency in Low Background Alpha Measurements and Impacts on Accurate Alpha Characterization; IEEE TRANSACTIONS ONNUCLEAR SCIENCE，DECEMBER 2015，VOL.62，NO.6，p.3034-3039

為了抑制焊膏經時的增黏，例如，如在專利文獻2所記載之方法，在焊料合金中添加As之方法，係藉由添加As，而使合金中亦含有雜質。此時，因其雜質中存在放射性元素，故從焊料材料產生之α射線量會增加。

又，近年來，具有CPU(Central Processing Unit)等之焊料接頭的電子裝置被要求小型化、高性能化。伴隨此情形，印刷基板及電子裝置之電極的小型化成為必要。由於電子裝置係隔著電極而與印刷基板連接，故伴隨電極之小型化，連接兩者之焊料接頭亦變小。

此外，為了接合細微的電極，必須提高焊料接頭之機械特性等。然而，依據元素的不同，若其含量變多，液相線溫度會上昇，液相線溫度與固相線溫度之溫度差(ΔT)變大，凝固時會產生偏析而形成不均勻的合金組織。若焊料合金具有如此之合金組織，焊料接頭的拉伸強度等之機械特性會變差，容易受到來自外部之應力而破裂。該問題隨著近年來之電極的小型化變得顯著。

本發明係有鑑於上述之事情而研創者，其目的在於提供一種焊料合金、由該焊料合金所構成的焊料粉末、含有該焊料粉末與助焊劑之焊膏、由該焊料合金所構成的焊料球、焊料預成形物及焊料接頭，其中該焊料合金係可抑制焊膏經時的黏度增加，液相線溫度與固相線溫度之溫度差(ΔT)小並提高機械特性，且可抑制軟錯誤之發生者。

本發明人等以在不添加伴隨含有放射性元素之雜質的As之情況下，設計可抑制焊膏經時的增黏之低α射線量的焊料合金作為目的而進行研究。藉由如此之研究，發現設為含有作為主成分之Sn、及預定量之在離子化傾向中相較於Sn為貴金屬之Bi及Sb的合金組成，可達成前述目的，終於完成本發明。

亦即，本發明係為了解決上述之課題，採用以下之手段。

本發明之一態樣的焊料合金，係具有一合金組成，該合金組成包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、As：未達5質量ppm、Bi：0質量%以上0.9質量%以下、及Sb：0質量%以上0.3質量%以下、以及剩餘部分為Sn；該焊料合金滿足下述(1)式，且α射線量為0.02cph/cm²以下。

0.005≦Bi+Sb≦1.2 (1)

在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。

本發明之一態樣的焊料合金，係具有一合金組成，該合金組成包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、As：未達5質量ppm、Bi：超過0質量%且0.9質量%以下、及Sb：0質量%以上0.3質量 %以下、以及剩餘部分為Sn；該焊料合金滿足下述(1)式，且α射線量為0.02cph/cm²以下。

0.005≦Bi+Sb≦1.2 (1)

在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。

本發明之一態樣的焊料合金，係具有一合金組成，該合金組成包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、As：未達5質量ppm、Bi：0質量%以上0.9質量%以下、及Sb：0質量%以上且未達0.1質量%、以及剩餘部分為Sn；該焊料合金滿足下述(1)式，且α射線量為0.02cph/cm²以下。

0.005≦Bi+Sb≦1.2 (1)

在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。

又，本發明之一態樣的焊料粉末，係包含前述本發明之一態樣的焊料合金。

又，本發明之一態樣的焊膏，係含有前述本發明之一態樣的焊料粉末、及助焊劑。

又，本發明之一態樣的焊料球，係包含前述本發明之一態樣的焊料合金。

又，本發明之一態樣的焊料預成形物係包含前述本發明之一態樣的焊料合金。

又，本發明之一態樣的焊料接頭係包含前述本發明之一態樣的焊料合金。

若依據本發明，可提供一種焊料合金、由該焊料合金所構成的焊料粉末、含有該焊料粉末與助焊劑之焊膏、由該焊料合金所構成的焊料球、焊料預成形物及焊料接頭，其中該焊料合金係可抑制焊膏經時的黏度增加，液相線溫度與固相線溫度之溫度差(ΔT)小並提高機械特性，且可抑制軟錯誤之發生。

藉由以下詳細說明本發明。

在本說明書中，有關焊料合金組成之「ppb」只要無特別指定，為「質量ppb」。「ppm」只要無特別指定，為「質量ppm」。「%」只要無特別指定，為「質量%」。

(焊料合金)

有關本發明之一態樣的焊料合金係具有包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、As：未達5質量ppm、Bi：0質量%以上0.9質量%以下、及Sb：0質量%以上0.3質量%以下、以及剩餘部分為Sn的合金組成，並滿足下述(1)式，且α射線量為0.02cph/cm²以下。

0.005≦Bi+Sb≦1.2 (1)

在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。

<合金組成>

本實施型態之焊料合金係具有包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、As：未達5質量ppm、Bi：0質量%以上0.9質量%以下、及Sb：0質量%以上0.3質量%以下、以及剩餘部分為Sn的合金組成，並滿足前述(1)式。

≪U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb≫

U及Th為放射性元素。為了抑制軟錯誤之發生，必須抑制焊料合金中之該等的含量。

在本實施型態中，就將從焊料合金產生之α射線量設為0.02cph/cm²以下之觀點而言，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之U及Th的含量係分別為未達5ppb。從抑制在高密度封裝之軟錯誤發生的觀點而言，U及Th之含量較佳為分別為2ppb以下，愈低愈佳。

≪Pb：未達5質量ppm≫

一般而言，在Sn中，含有Pb作為雜質。該Pb中之放射性同位體進行β衰變而成為²¹⁰Po，而²¹⁰Po進行α衰變而生成²⁰⁶Pb時會產生α射線。就此情形而言，較佳為在焊料合金中屬於雜質的Pb之含量亦極少。

本實施型態中，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Pb的含量為未達5ppm，較佳為未達2ppm，更佳為未達1ppm。又，焊料合金中之Pb的含量之下限可為0ppm以上。

≪As：未達5質量ppm≫

在焊料合金添加As係對抑制焊膏經時的增黏為有效，但伴隨As之添加，在合金中亦會包含放射性元素，使從焊料材料產生之α射線量增加。

在本實施型態中，其目的係在不添加伴隨包含放射性元素之雜質的As之情況下，試圖抑制焊膏經時的增黏。

本實施型態中，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之As的含量為未達5ppm，較佳為未達2ppm，更佳為未達1ppm。又，焊料合金中之As的含量之下限可為0ppm以上。

≪Bi：0質量%以上0.9質量%以下、Sb：0質量%以上0.3質量%以下、(1)式≫

咸認為焊膏之黏度經時性上昇之理由是因焊料粉末與助焊劑進行反應之故。

焊膏經時之增黏抑制之效果係藉由抑制與助焊劑之反應來發揮。就此情形而言，可列舉離子化傾向低的元素作為與助焊劑之反應性低的元素。一般而言，咸認為合金之離子化為作為合金組成之離子化傾向，亦即，以標準電極電位。例如，包含相對於Sn為貴金屬的Ag之SnAg合金係比Sn更難離子化。因此，推測含有相較於Sn為貴金屬元素之合金係難以離子化，可提高焊膏經時之增黏抑制的效果。

Bi：0質量%以上0.9質量%以下

Bi係離子化傾向相較於Sn為貴金屬元素，與助焊劑之反應性低，為顯示焊膏經時之增黏抑制效果的元素。又，由於Bi係降低焊料合金之液相線溫度，以及降低熔融焊料之黏性，故為可抑制潤濕性之劣化的元素。然而，會因其含量的變化，使固相線溫度明顯降低，液相線溫度與固相線溫度之溫度差(ΔT)變廣。

在本實施型態中，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Bi之含量為0%以上0.9%以下，較佳為0.030%以上0.9%以下。

或者，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Bi的含量之下限為0%以上，以0.0025%以上為較佳，以0.0050%以上為更佳，以0.010%以上為再更佳，以0.030%以上為特別佳。另一方面，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Bi的含量之上限為0.9%以下，以0.7%以下為較佳，以0.5%以下為更佳，以0.3%以下為再更佳，以0.1%以下為特別佳。

例如，就焊料合金之一實施型態而言，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Bi的含量為0%以上0.9%以下，較佳為0.0025%以上0.7%以下，更佳為0.0050%以上0.5%以下，再更佳為0.010%以上0.3%以下，特別佳為0.030%以上0.1%以下。

Sb：0質量%以上0.3質量%以下

與Bi同樣地，Sb係離子化傾向相較於Sn為貴金屬元素，與助焊劑之反應性低，為顯示焊膏經時之增黏抑制效果的元素。若焊料合金中之Sb的含量過多，潤濕性會變差，故添加Sb時，必須設為適度的含量。

在本實施型態中，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Sb的含量為0%以上0.3%以下，較佳為0.0040%以上0.3%以下，更佳為0.010%以上0.3%以下。

或者，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Sb的含量之下限為0%以上，以0.0025%以上為較佳，以0.0040%以上為更佳，以0.0050%以上為再更佳，以0.010%以上為特別佳。另一方面，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Sb的含量之上限為0.3%以下，以0.1%以下為較佳，以未達0.1%為更佳，以0.090%以下為再更佳。

例如，作為焊料合金之一實施型態，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Sb之含量為0%以上0.3%以下，較佳為0.0025%以上0.1%以下，更佳為0.0040%以上未達0.1%，再更佳為0.0050%以上0.090%以下，特別佳為0.010%以上0.090%以下。

在本實施型態之焊料合金中的合金組成中係滿足下述(1)式。

0.005≦Bi+Sh≦1.2 (1)

在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。

(1)式中之Bi及Sb皆為顯示抑制焊膏經時之增黏的效果的元素。尚且，在本實施型態中，Bi及Sb皆有助於焊料合金之潤濕性。

相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Bi與Sb的合計之含量必須為0.005%以上1.2%以下，較佳為必須為0.03%以上1.2%以下。相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Bi與Sb的合計之含量為0.005%以上，較佳為0.03%以上1.0%以下，更佳為0.03%以上0.9%以下，再更佳為0.03%以上0.5%以下，特別佳為0.03%以上0.1%以下。

或者，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Bi與Sb的合計之含量的下限為0.005%以上，以0.01%以上為較佳，以0.02%以上為更佳，以0.03%以上為再更佳。另一方面，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Bi與Sb的合計之含量的上限為1.2%以下，以1.0%以下為較佳，以0.9%以下為更佳，以0.5%以下為再更佳，以0.1%以下為特別佳。

例如，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Bi與Sb的合計之含量較佳為0.01%以上1.0%以下，更佳為0.02%以上0.9%以下，再更佳為0.03%以上0.5%以下，特別佳為0.03%以上0.1%以下。

但，前述「Bi與Sb之合計的含量」係在焊料合金中之Bi的含量為0%時為Sb之含量，在焊料合金中之Sb的含量為0%時為Bi之含量，在同時同時具有Bi與Sb時為該等之合計的含量。

在本實施型態中同時具有Bi與Sb時，焊料合金中之Bi與Sb的比率以Sb/Bi所示之質量比計較佳為0.008以上10以下，更佳為0.01以上10 以下，再更佳為0.1以上5以下，特別佳為0.1以上2以下，最佳為0.1以上1以下。

如此之質量比的Sb/Bi若為前述之較佳的範圍，更容易獲得本發明之效果。

≪任意元素≫

本實施型態之焊料合金中之合金組成係可依需要而含有上述之元素以外的元素。

例如，在本實施型態之焊料合金中的合金組成係除了上述之元素以外，尚且，可更含有Ag：0質量%以上4質量%以下、及Cu：0質量%以上0.9質量%以下之至少一種。

Ag：0質量%以上4質量%以下

Ag係可在結晶界面形成Ag₃Sn而提高焊料合金之可靠性的任意元素。又，Ag係離子化傾向相較於Sn為貴金屬元素，藉由與Bi及Sb共存，而提高焊膏經時之增黏抑制效果。

在本實施型態中，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Ag的含量係以0%以上4%以下為較佳，更佳為0.5%以上3.5%以下，再更佳為1.0%以上3.0%以下，特別佳為2.0%以上3.0%以下。

Cu：0質量%以上0.9質量%以下

Cu係在一般的焊料合金被使用，可提高焊料接頭之接合強度的任意元素。又，Cu係離子化傾向相較於Sn為貴金屬元素，藉由與Bi及Sb共存，而提高焊膏經時之增黏抑制效果。

在本實施型態中，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Cu的含量係以0%以上0.9%以下為較佳，更佳為0.1%以上0.8%以下，再更佳為0.2%以上0.7%以下。

在本實施型態中，同時具有Cu與Bi時，焊料合金中之Cu與Bi之比率以Cu/Bi所示之質量比計較佳為0.5以上280以下，更佳為0.5以上150以下，再更佳為0.5以上20以下，特別佳為1以上15以下。

如此之質量比的Cu/Bi若為前述之較佳的範圍，更容易獲得本發明之效果。

在本實施型態中同時具有Cu與Sb時，焊料合金中之Cu與Sb的比率以Cu/Sb所示之質量比計較佳為1以上280以下，更佳為1以上150以下，再更佳為5以上125以下。

如此之質量比之Cu/Sb若為前述之較佳的範圍，更容易獲得本發明之效果。

本實施型態中同時具有Cu、Bi與Sb時，焊料合金中之Cu、Bi與Sb之比率以Cu/(Bi+Sb)所示之質量比計較佳為0.4以上150以下，更佳為5以上100以下。

如此之質量比之Cu/(Bi+Sb)若為前述之較佳的範圍，更容易獲得本發明之效果。

例如，在本實施型態之焊料合金中的合金組成係除了上述之元素以外，尚且，可更含有Ni：0質量ppm以上600質量ppm以下、及Fe：0質量ppm以上100質量ppm以下之至少一種。

Ni：0質量ppm以上600質量ppm以下

藉由焊接，在焊料合金中之接合界面附近中，形成含有Sn的金屬間化合物(包含Sn之金屬間化合物)，若該含有Sn之金屬間化合物析出，焊料接頭之機械強度會變差。

Ni係抑制在接合界面形成含有Sn的金屬間化合物之元素。

藉由焊料合金含有Ni，可抑制前述含有Sn的金屬間化合物之形成，維持焊料接頭之機械強度。另一方面，若焊料合金中之Ni的含量超過600ppm，在焊料合金中之接合界面附近中，會析出SnNi化合物，有焊料接頭之機械強度變差之虞。

在本實施型態中、相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Ni的含量係以0ppm以上600ppm以下為較佳，更佳為20ppm以上600ppm以下。

Fe：0質量ppm以上100質量ppm以下

與Ni同樣地，Fe係抑制在接合界面形成含有Sn的金屬間化合物之元素。尚且，在預定之含量的範圍內，可抑制由SnFe化合物所產生針狀結晶之析出，並防止電路之短路。

此處所謂之「針狀結晶」係指在一個源自SnFe化合物之結晶中，長徑與短徑之比亦即長寬比為2以上之結晶。

本實施型態中，相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Fe之含量係以0ppm以上100ppm以下為較佳，更佳為20ppm以上100ppm以下。

在本實施型態之焊料合金中的合金組成更含有Ni：0質量ppm以上600質量ppm以下、及Fe：0質量ppm以上100質量ppm以下之至少一種時，前述合金組成係以滿足下述(2)式為較佳。

20≦Ni+Fe≦700 (2)

在(2)式中，Ni及Fe係分別表示在前述合金組成之含量(質量ppm)。

在(2)式中之Ni及Fe皆為抑制在接合界面形成含有Sn的金屬間化合物之元素。尚且，在本實施型態中，Ni及Fe皆有助於抑制焊膏經時之增黏的效果。

相對於焊料合金之總質量(100質量%)，焊料合金中之Ni與Fe的合計之含量以20ppm以上700ppm以下為較佳，更佳為40ppm以上700ppm以下，再更佳為40ppm以上600ppm以下。

但，前述「Ni與Fe之合計的含量」係在焊料合金中之Ni的含量為0ppm時為Fe之含量，在焊料合金中之Fe的含量為0ppm時為Ni之含量，在同時具有Ni與Fe時為該等之合計的含量。

又，在本實施型態中，同時具有Ni與Fe時，在焊料合金中之Ni與Fe的比率以Ni/Fe所示之質量比計較佳為0.4以上30以下，更佳為0.4以上10以下，再更佳為0.4以上5以下。

如此之質量比的Ni/Fe若為前述之較佳的範圍，更容易獲得本發明之效果。

≪剩餘部分：Sn≫

在本實施型態之焊料合金中的合金組成的剩餘部分由Sn所構成。上述之元素以外，亦可含有不可避免的雜質。含有不可避免的雜質時，不影響上述之效果。

<α射線量>

本實施型態之焊料合金係α射線量為0.02cph/cm²以下。

此係在電子零件之高密度封裝中不會使軟錯誤成為問題之程度的α射線量。

從抑制更高密度封裝之軟錯誤的觀點而言，在本實施型態之焊料合金中之α射線量較佳為0.01cph/cm²以下，更佳為0.002cph/cm²以下，再更佳為0.001cph/cm²以下。

從焊料合金產生之α射線量係可如以下方式而測定。如此之α射線量的測定方法係依據國際標準之JEDEC STANDARD。

順序(i)：

使用氣流型之α射線量測定裝置。

就測定試樣而言，使用焊料合金片，該焊料合金片係熔融焊料合金，而成形為一面之面積為900cm²之片狀者。

在前述α射線量測定裝置內設置前述焊料合金片作為測定試樣，在此排出PR氣體。

又，PR氣體係使用依據屬於國際標準之JEDEC STANDARD者。亦即，使用於測定之PR氣體係設為將氬90%-甲烷10%之混合氣體填充於氣體鋼瓶之後，經過3週以上之氡(Rn)的衰變。

順序(ii)：

在設置有前述焊料合金片之前述α射線量測定裝置內，使前述PR氣體流動12小時並靜置之後，進行72小時之α射線量測定。

順序(iii)：

計算出平均α射線量作為「cph/cm²」。異常點(藉由裝置振動測得之計量等)係去除其1小時份之計量。

[焊料合金之製造方法]

本實施型態之焊料合金例如可藉由使用具有對含有Bi及Sb之至少一種、以及Sn之原料金屬進行熔融混合之步驟的製造方法來製造。

因以低α射線量之焊料合金之設計作為目的，故較佳為使用低α射線量材作為其原料金屬，例如，作為原料金屬之Sn、Bi及Sb較佳為分別使用高純度者、以及去除U、Th及Pb者。

作為原料金屬之Sn係例如可使用依據日本特開2010-156052號公報(專利文獻1)記載之製造方法來製造。

作為原料金屬之Bi係例如可使用依據日本特開2013-185214號公報所製造者。

作為原料金屬之Sb係例如可使用依據日本專利第5692467號公報所製造者。

使原料金屬熔融混合之操作係可使用以往公知之方法。

一般而言，在焊料合金中，構成焊料合金之各構成元素並非獨自地發揮功能，而是在各構成元素之含量全部在預定之範圍時，始可發揮各種之效果。若依據以上說明之實施型態的焊料合金，藉由各構成元素之含量為上述之範圍，可抑制焊膏經時之黏度增加，並提高焊料接頭之機械強度，且抑制軟錯誤之發生。亦即，本實施型態之焊料合金係可用作為目標之低α射線量材料，可應用於記憶體周邊之焊料凸塊的形成，以抑制軟錯誤之發生。

又，在本實施型態係在不積極添加As的情況下，以可抑制焊膏經時之增黏的低α射線量焊料合金之設計作為目的。相對於此，藉由採用含有作為主成分之Sn、以及特定之比例之如離子化傾向相較於Sn為貴金屬之Bi及Sb之焊料合金，而達成目的。

可獲得如此之效果的理由並無一定，但推測如以下。

低α射線量之焊料合金用的Sn為非常高純度，且使經熔融之合金凝固時，Sn之結晶大小變大。又，該Sn中之氧化膜亦形成順應之疏鬆的氧化膜。因此，藉由添加離子化傾向相較於Sn為貴金屬且難以離子化之Bi及Sb，縮小結晶大小，並形成緻密的氧化膜，可抑制合金與助焊劑之反應性，故可抑制焊膏經時之增黏。

尚且，本實施型態之焊料合金較佳為對於形成為一面之面積為900cm²之片狀時的焊料合金片，在100℃施予1小時之加熱處理後的α射線量成為0.02cph/cm²以下者，更佳為成為0.01cph/cm²以下者，再更佳為成為0.002cph/cm²以下者，特別佳為成為0.001cph/cm²以下者。

顯示如此之α射線量的焊料合金係在合金中不易引起²¹⁰Po之偏析者，因α射線量之經時變化所致的影響小，而為有用。藉由應用顯示如此之α射線量的焊料合金，以更抑制軟錯誤之發生，而更加容易確保半導體元件之安定的運作。

(焊料粉末)

有關本發明之一態樣的焊料粉末係由上述有關本發明之一態樣的焊料合金所構成者。

本實施型態之焊料粉末係適合作為後述之焊膏用者。

焊料粉末之製造係可採用：滴下經熔融之焊料合金而獲得粒子之滴下法、進行離心噴霧之噴霧法、原子化法、液中造粒法、粉碎塊體之焊料合金的方法等公知之方法。在滴下法或噴霧法中，滴下或噴霧係為了形成粒子狀，以在非活性環境或溶劑中進行為較佳。

本實施型態之焊料粉末係以球狀粉末為較佳。藉由球狀粉末，提高焊料合金之流動性。

本實施型態之焊料粉末為球狀粉末時，在JIS Z 3284-1：2014中之粉末大小的分類(表2)中，以滿足記號1至8為較佳，以滿足記號4至8為更佳。若焊料粉末之粒徑滿足該條件，粉末之表面積不會過大，而抑制焊膏經時之黏度的上昇，且抑制微細粉末之凝集，而抑制焊膏之黏度的上昇。因此，可對更微細的零件進行焊接。

又，本實施型態之焊料粉末較佳為同時具有粒度分布相異的2種以上之焊料合金粒子群。藉此，提高焊膏之平滑性，而提高容易印刷等之作業性。

在本實施型態之焊料粉末中，球狀粉末之真球度係以0.8以上為較佳，以0.9以上為更佳，以0.95以上為再更佳，以0.99以上為特別佳。

在此所謂之「球狀粉末之真球度」係可使用利用最小區域中心法(MZC法)之CNC圖像測定系統(MITSUTOYO公司製之ULTRA QUICK VISION ULT RA QV350-PRO測定裝置)而進行測定。

所謂真球度係表示與真球相差之偏移，例如將500個之各焊料合金粒子的直徑除以長徑時所算出之算術平均值，表示其值愈接近上限之1.00愈接近真球。

(焊膏)

有關本發明之一態樣的焊膏係含有有關上述本發明之一態樣的焊料粉末、及助焊劑。

<助焊劑>

使用於本實施型態之焊膏的助焊劑係例如以樹脂成分、活性成分、溶劑、其他成分之任一者、或該等2個以上之調配成分的組合所構成。

樹脂成分係例如可列舉松脂系樹脂。

松脂系樹脂係例如可列舉松脂膠、木松脂及松油松脂等之原料松脂、以及從該原料松脂所得到之衍生物。

該衍生物係例如精製松脂、氫化松脂、不均化松脂、聚合松脂及α,β不飽和羧酸改性物(丙烯酸化松脂、馬來化松脂、富馬化松脂等)、以及該聚合松脂之純化物、氫化物及不均化物、以及該α,β不飽和羧酸改性物之純化物、氫化物及不均化物等，並可使用二種以上。

又，樹脂成分係除了松脂系樹脂以外，尚可列舉萜烯樹脂、改性萜烯樹脂、萜烯酚樹脂、改性萜烯酚樹脂、苯乙烯樹脂、改性苯乙烯樹脂、二甲苯樹脂、改性二甲苯樹脂、丙烯酸樹脂、聚乙烯樹脂、丙烯酸-聚乙烯共聚合樹脂、環氧樹脂等。

改性萜烯樹脂可列舉芳香族改性萜烯樹脂、氫化萜烯樹脂、氫化芳香族改性萜烯樹脂等。改性萜烯酚樹脂可列舉氫化萜烯酚樹脂等。改性苯乙烯樹脂可列舉苯乙烯丙烯酸樹脂、苯乙烯馬來酸樹脂等。改性二甲苯樹脂可列舉酚改性二甲苯樹脂、烷基酚改性二甲苯樹脂、酚改性間苯二甲酚型二甲苯樹脂、多元醇改性二甲苯樹脂、聚氧乙烯加成二甲苯樹脂等。

活性成分係例如可列舉有機酸、胺、鹵素系活性劑、觸變劑、溶劑、金屬非活性化劑等。

有機酸係例如可列舉琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、二聚物酸、丙酸、2,2-雙羥基甲基丙酸、酒石酸、蘋果酸、甘醇酸、二甘醇酸、硫代甘醇酸、二硫代甘醇酸、硬脂酸、12-羥基硬脂酸、棕櫚酸、油酸等。

胺係例如可列舉乙胺、三乙胺、乙二胺、三乙四胺、2-甲基咪唑、2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、1,2-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苯甲基-2-甲基咪唑、1-苯甲基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-甲基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-氰乙基-2-十一烷基咪唑鎓偏苯三甲酸酯、1-氰乙基-2-苯基咪唑鎓偏苯三甲酸酯、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-十一烷基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪異三聚氰酸加成物、2-苯基咪唑異三聚氰酸加成物、2-苯基-4,5-二羥基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羥基甲基咪唑、2,3-二氫-1H-吡咯[1,2-a]苯并咪唑、1-十二烷基-2-甲基-3-苯甲基咪唑鎓氯化物、2-甲基咪唑啉、2-苯基咪唑啉、2,4-二胺基-6-乙烯基-s-三嗪、2,4-二胺基-6-乙烯基-s-三嗪異三聚氰酸加成物、2,4-二胺基-6-甲基丙醯氧基乙基-s-三嗪、環氧基-咪唑加成物、2-甲基苯并咪唑、2-辛基苯并咪唑、2-戊基苯并咪唑、2-(1-乙基戊基)苯并咪唑、2-壬基苯并咪唑、2-(4-噻唑基)苯并咪唑、苯并咪唑、2-(2’-羥基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-第三丁基-5’-甲基苯基)-5-環苯并三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二-第三戊基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-5’-第三辛基苯基)苯并三唑、2,2’-亞甲基雙[6-(2H-苯并三唑-2-基)-4-第三辛基酚]、6-(2-苯并三唑基)-4-第三辛基-6’-第三丁基-4’-甲基-2,2’-亞甲基雙酚、1,2,3-苯并三唑、1-[N,N-雙(2-乙基己基)胺基甲基]苯并三唑、羧基苯并三唑、1-[N,N-雙(2-乙基己基)胺基甲基]甲基苯并三唑、2,2’-[[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亞胺基]雙乙醇、1-(1’,2’-二羧基乙基)苯并三唑、1-(2,3-二羧基丙基)苯并三唑、1-[(2-乙基己基胺基)甲基]苯并三唑、2,6-雙[(1H-苯并三唑-1-基)甲基]-4-甲基酚、5-甲基苯并三唑、5-苯基四唑等。

鹵素系活性劑係例如可列舉胺鹵化氫酸鹽、有機鹵化合物等。

胺鹵化氫酸鹽係使胺與鹵化氫反應而成之化合物。在此之胺係例如可列舉乙胺、乙二胺、三乙胺、二苯基胍、二甲苯基胍、甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等，鹵化氫例如可列舉氯、溴、碘之氫化物。

有機鹵素化合物例如可列舉反式-2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇、三烯丙基異三氫酸酯六溴化物、1-溴-2-丁醇、1-溴-2-丙醇、3-溴-1-丙醇、3-溴-1,2-丙二醇、1,4-二溴-2-丁二醇、1,3-二溴-2-丙醇、2,3-二溴-1-丙醇、2,3-二溴-1,4-丁二醇、2,3-二溴-2-丁烯-1,4-二醇等。

觸變劑例如可列舉蠟系觸變劑、醯胺系觸變劑、山梨醇系觸變劑等。

蠟系觸變劑例如可列舉蓖麻硬化油等。

醯胺系觸變劑可列舉單醯胺系觸變劑、雙醯胺系觸變劑、聚醯胺系觸變劑，具體而言，可列舉月桂醯胺、棕櫚醯胺、硬脂醯胺、二十二烷醯胺、羥基硬脂醯胺、飽和脂肪醯胺、油醯胺、芥子醯胺、不飽和脂肪酸醯胺、對-甲苯甲醯胺、芳香族醯胺、亞甲基雙硬脂醯胺、伸乙雙月桂醯胺、伸乙雙羥基硬脂醯胺、飽和脂肪雙醯胺、亞甲基雙油醯胺、不飽和脂肪雙醯胺、間-二甲苯雙硬脂醯胺、芳香族雙醯胺、飽和脂肪酸聚醯胺、不飽和脂肪酸聚醯胺、芳香族聚醯胺、取代醯胺、羥甲基硬脂醯胺、羥甲基醯胺、脂肪酸酯醯胺等。

山梨醇系觸變劑例如可列舉二苯亞甲基-D-山梨醇、雙(4-甲基苯亞甲基)-D-山梨醇等。

溶劑例如可列舉水、醇系溶劑、二醇醚系溶劑、萜烯醇類等。

醇系溶劑例如可列舉異丙醇、1,2-丁二醇、異莰基環己醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇、2,3-二甲基-2,3-丁二醇、1,1,1-參(羥基甲基)乙烷、2-乙基-2-羥基甲基-1,3-丙二醇、2,2’-氧雙(亞甲基)雙(2-乙基-1,3-丙二醇)、2,2-雙(羥基甲基)-1,3-丙二醇、1,2,6-三羥基己烷、雙[2,2,2-參(羥基甲基)乙基]醚、1-乙炔基-1-環己醇、1,4-環己二醇、1,4-環己烷二甲醇、丁四醇、蘇糖醇、癒創木酚甘油醚、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇等。

二醇醚系溶劑係例如可列舉二乙二醇單-2-乙基己基醚、乙二醇單苯基醚、2-甲基戊烷-2,4-二醇、二乙二醇單己基醚、二乙二醇二丁基醚、三乙二醇單丁基醚等。

金屬非活性化劑係例如可列舉阻酚系化合物、氮化合物等。藉由使助焊劑含有阻酚系化合物、或氮化合物之任一者，容易提高焊膏之增黏抑制效果。

在此所謂之「金屬非活性化劑」係指具有藉由與某種化合物的接觸而防止金屬劣化之性能的化合物。

所謂阻酚系化合物係指酚之鄰位的至少一者具有體積龐大的取代基(例如，第三丁基等之分支狀或環狀烷基)之酚系化合物。

阻酚系化合物並無特別限定，例如可列舉雙[3-(3-第三丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸][乙烯雙(氧乙烯)]、N,N’-六亞甲基雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙烷醯胺]、1,6-己二醇雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2,2’-亞甲基雙[6-(1-甲基環己基)-對-甲酚]、2,2’-亞甲基雙(6-第三丁基-對-甲酚)、2,2’-亞甲基雙(6- 第三丁基-4-乙基酚)、三乙二醇-雙[3-(3-第三丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-雙-[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2,4-雙-(正-辛基硫)-6-(4-羥基-3,5-二-第三丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、辛戊四醇基-肆[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、2,2-硫-二乙烯雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、N,N’-六亞甲基雙(3,5-二-第三丁基-4-羥基-氫桂皮醯胺)、3,5-二-第三丁基-4-羥基苯甲基磷酸根基-二乙酯、1,3,5-三甲基-2,4,6-參(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯甲基)苯、N,N’-雙[2-[2-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)乙基羰基氧]乙基]草醯胺、下述化學式所示之化合物等。

(式中，Z為可被取代之伸烷基。R¹及R²分別獨立地為可被取代之烷基、芳烷基、芳基、雜芳基、環烷基或雜環烷基。R³及R⁴分別獨立地為可被取代之烷基。))

金屬非活性化劑之氮化合物係例如可列舉醯肼系氮化合物、醯胺系氮化合物、三唑系氮化合物、三聚氰胺系氮化合物等。

醯肼系氮化合物只要為具有醯肼骨架之氮化合物即可，可列舉十二烷二酸雙[N2-(二羥基苯甲醯基)醯肼]、N,N’-雙[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙醯基]聯胺、癸二羧酸二柳醯基醯肼、N-亞柳基-N’-柳基醯肼、間-硝基苯并醯肼、3-胺基鄰苯二甲醯肼、鄰苯二甲酸二醯肼、己二酸醯肼、草醯基雙(2-羥基 -5-辛基苯亞甲基醯肼)、N’-苯甲醯基吡咯啶酮甲酸醯肼、N,N’-雙(3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙醯基)聯胺等。

醯胺系氮化合物只要為具有醯胺骨架之氮化合物即可，可列舉N,N’-雙{2-[3-(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)丙醯基氧]乙基}草醯胺等。

三唑系氮化合物只要為具有三唑骨架之氮化合物即可，可列舉N-(2H-1,2,4-三唑-5-基)柳醯胺、3-胺基-1,2,4-三唑、3-(N-柳醯基)胺基-1,2,4-三唑等。

三聚氰胺系氮化合物只要為具有三聚氰胺骨架之氮化合物即可，可列舉三聚氰胺、三聚氰胺衍生物等。更具體而言，例如可列舉參胺基三嗪、烷基化參胺基三嗪、烷氧基烷基化參胺基三嗪、三聚氰胺、烷基化三聚氰胺、烷氧基烷基化三聚氰胺、N2-丁基三聚氰胺、N2,N2-二乙基三聚氰胺、N,N,N’,N’,N”,N”-陸(甲氧基甲基)三聚氰胺等。

其他成分例如可列舉界面活性劑、矽烷偶合劑、抗氧化劑、著色劑等。

界面活性劑可列舉非離子系界面活性劑、弱陽離子系界面活性劑等。

非離子系界面活性劑係例如可列舉聚乙二醇、聚乙二醇-聚丙二醇共聚物、脂肪族醇聚氧乙烯加成物、芳香族醇聚氧乙烯加成物、多元醇聚氧乙烯加成物。

弱陽離子系界面活性劑係例如可列舉末端二胺聚乙二醇、末端二胺聚乙二醇-聚丙二醇共聚物、脂肪族胺聚氧乙烯加成物、芳香族胺聚氧乙烯加成物、多元胺聚氧乙烯加成物。

上述以外之界面活性劑例如可列舉聚氧伸烷基乙炔二醇類、聚氧伸烷基甘油基醚、聚氧伸烷基烷基醚、聚氧伸烷基酯、聚氧伸烷基烷基胺、聚氧伸烷基烷基醯胺等。

相對於焊膏之全質量(100質量%)，本實施型態之焊膏中的助焊劑之含量係以5至95質量%為較佳，以5至50質量%為更佳，以5至15質量%為再更佳。

助焊劑之含量若為該範圍，充分發揮因焊料粉末導致之增黏抑制效果。

本實施型態之焊膏可藉由發明所屬技術領域一般的製造方法進行製造。

對構成上述助焊劑之調配成分進行加熱混合而調製助焊劑，在該助焊劑中，藉由攪拌混合上述焊料粉末，可獲得焊膏。又，期待經時之增黏抑制效果，不同於上述焊料粉末，可進一步調配氧化鋯粉末。

(焊料球)

有關本發明之一態樣的焊料球係包含有關上述本發明之一態樣的焊料合金。

上述之實施型態的焊料合金係可使用來作為焊料球。

本實施型態之焊料球係可藉由使用發明所屬技術領域一般的方法之滴下法來製造。

焊料球之粒徑係以1μm以上為較佳，以10μm以上為更佳，以20μm以上為再更佳，以30μm以上為特別佳。另一方面，焊料球之粒徑係以3000μm以下為較佳，以1000μm以下為更佳，以600μm以下為再更佳，以300μm以下為特別佳。

又，焊料球之粒徑係例如，以1μm以上3000μm以下為較佳，以10μm以上1000μm以下為更佳，以20μm以上600μm以下為再更佳，以30μm以上300μm以下為特別佳。

(焊料預成形物)

有關本發明之一態樣的焊料預成形物係包含有關上述本發明之一態樣的焊料合金。

上述之實施型態的焊料合金可使用來作為預成形物。

本實施型態之預成形物之形狀可列舉墊圈、環、顆粒、碟片、絲帶、絲線等。

(焊料接頭)

有關本發明之一態樣的焊料接頭係包含有關上述本發明之一態樣的焊料合金。

本實施型態之焊料接頭係以電極及焊料接合部所構成。所謂焊料接合部係表示主要以焊料合金所形成之部分。

本實施型態之焊料接頭係例如藉由上述之實施型態的焊料合金接合IC晶片等PKG(Package)之電極、及PCB(printed circuit board)等基板之電極來形成。

又，本實施型態之焊料接頭係可藉由在塗佈有助焊劑之1個電極上，搭載一個之上述實施型態之焊料球而接合等，在發明所屬技術領域一般的方法進行加工來製造。

(實施例)

以下，藉由實施例更詳細說明本發明，但本發明係不受此等之例所限定。

在本實施例中，只要無特別指定，有關焊料合金組成之「ppb」為「質量ppb」，「ppm」為「質量ppm」，「%」為「質量%」。

<焊料合金>

(實施例1至414、比較例1至8)

使原料金屬熔融並攪拌，製作分別具有表1A至表25B所示之合金組成的各例之焊料合金。

<焊料粉末>

使各例之焊料合金熔融，藉由原子化法，製作焊料粉末，該焊料粉末係由分別具有表1A至表25B所示之合金組成的各例之焊料合金所構成，且在JIS Z 3284-1：2014中之粉末大小的分類(表2)中滿足記號4之大小(粒度分布)者。

<助焊劑(F0)之調製>

使用松脂系樹脂作為樹脂成分。

使用觸變劑、有機酸、胺及鹵素系活性劑作為活性成分。

使用二醇醚系溶劑作為溶劑。

混合松脂42質量份、二醇醚系溶劑35質量份、觸變劑8質量份、有機酸10質量份、胺2質量份、及鹵素系活性劑3質量份而調製助焊劑(F0)。

<焊膏之製造>

混合前述助焊劑(F0)、及分別具有表1A至表25B所示之合金組成的各例之焊料合金所構成的焊料粉末，製造焊膏。

助焊劑(F0)與焊料粉末之質量比係設為助焊劑(F0)：焊料粉末=11：89。

<評估>

使用前述之焊膏，進行增黏抑制之評估。

又，使用前述之焊料合金，分別進行焊料粉末之液相線溫度與固相線溫度之溫度差(ΔT)之評估、α射線量之評估。再者，進行綜合評估。

詳細內容係如以下。經評估之結果表示於表1A至表25B。

[增黏抑制]

(1)驗證方法

有關剛調製後之焊膏，使用Malcohm股份有限公司製：PCU-205，以旋轉數：10rpm、25℃在大氣中測定12小時黏度。

(2)判定基準

○：與剛調製焊膏後經過30分鐘時之黏度比較，12小時後之黏度為1.2倍以下。

×：與剛調製焊膏後經過30分鐘時之黏度比較，12小時後之黏度超過1.2倍。

該判定若為「○」，可謂獲得充分的增黏抑制效果者。亦即，可抑制焊膏經時之黏度增加。

[液相線溫度與固相線溫度之溫度差(ΔT)]

(1)驗證方法

對於與助焊劑(F0)混合之前的焊料粉末，使用SII NANOTECHNOLOGY股份有限公司製、型號：EXSTAR DSC7020，以試樣量：約30mg、昇溫速度：15℃/min進行DSC測定，獲得固相線溫度及液相線溫度。從所得到之液相線溫度減去固相線溫度而求出ΔT(℃)。

(2)判定基準

○：ΔT為10℃以下。

×：ΔT為超過10℃。

該判定若為「○」，則液相線溫度與固相線溫度之溫度差小，故可謂固時難以引起偏析，不易形成不均勻的合金組織。亦即，可提高焊料接頭之機械強度。

[α射線量]

(1)驗證方法1

α射線量之測定係使用氣體流量比例計數器之α射線量測定裝置，藉由依據上述之順序(i)、(ii)及(iii)來進行。

使用剛製造後之焊料合金片作為測定試樣。

該焊料合金片係藉由使製作後之焊料合金熔融，成形為一面之面積為900cm²之片狀而獲得。

將該測定試樣置入於α射線量測定裝置內，使PR-10氣體流動12小時，並靜置之後，測定72小時α射線量。

(2)判定基準1

○○：從測定試樣產生之α射線量為0.002cph/cm²以下。

○：從測定試樣產生之α射線量為超過0.002cph/cm²、0.02cph/cm²以下。

×：從測定試樣產生之α射線量為超過0.02cph/cm²。

該判定若為「○○」或「○」，可謂為低α射線量之焊料材料。

(3)驗證方法2

除了變更測定試樣以外，其餘以與上述之(1)驗證方法1為同樣方式，進行α射線量之測定。

就測定試樣而言，使用一種使剛製作後之焊料合金熔融，對於成形為一面之面積為900cm²之片狀的焊料合金片，在100℃進行1小時之加熱處理，並放置冷卻者。

(4)判定基準2

○○：從測定試樣產生之α射線量為0.002cph/cm²以下。

×：從測定試樣產生之α射線量為超過0.02cph/cm²。

(5)驗證方法3

保管以上述之(1)驗證方法其1測定α射線量之測定試樣之焊料合金片1年後，再度藉由依據上述之順序(i)、(ii)及(iii)測定α射線量，而評估α射線量之經時變化。

(6)判定基準3

○○：從測定試樣產生之α射線量為0.002cph/cm²以下。

×：從測定試樣產生之α射線量為超過0.02cph/cm²。

該判定若為「○○」或「○」，產生之α射線量不會經時變化，而可謂為安定者。亦即，可抑制在電子機器類中之軟錯誤的發生。

[綜合評估]

○：在表1A至表25B中，增黏抑制、液相線溫度與固相線溫度之溫度差(ΔT)、剛製造後之α射線量、加熱處理後之α射線量、α射線量之經時變化的各評估皆為「○○」或「○」。

×：在表1A至表25B中，增黏抑制、液相線溫度與固相線溫度之溫度差(ΔT)、剛製造後之α射線量、加熱處理後之α射線量、α射線量之經時變化的各評估之中，至少1項為×。

[表1A]

[表1B]

[表2A]

[表2B]

[表3A]

[表3B]

[表4A]

[表4B]

[表5A]

[表5B]

[表6A]

[表6B]

[表7A]

[表7B]

[表8A]

[表8B]

[表9A]

[表9B]

[表10A]

[表10B]

[表11A]

[表11B]

[表12A]

[表12B]

[表13A]

[表13B]

[表14A]

[表14B]

[表15A]

[表15B]

[表16A]

[表16B]

[表17A]

[表17B]

[表18A]

[表18B]

[表19A]

[表19B]

[表20A]

[表20B]

[表21A]

[表21B]

[表22A]

[表22B]

[表23A]

[表23B]

[表24A]

[表24B]

[表25A]

[表25B]

從表1A至表25B所示，使用應用本發明之實施例1至414的焊料合金時，皆確認出可抑制焊膏經時之黏度增加，提高焊料接頭之機械強度，且抑制軟錯誤之發生。

另一方面，使用屬於本發明之範圍外的比較例1至8之焊料合金時，皆顯示出增黏抑制、液相線溫度與固相線溫度之溫度差(ΔT)、及α射線量之評估之中的至少1項變差的結果。

Claims

一種焊料合金，係具有一合金組成，該合金組成包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、As：未達5質量ppm、Bi：0.0025質量%以上0.9質量%以下、及Sb：0質量%以上0.3質量%以下、以及剩餘部分為Sn；該焊料合金滿足下述(1)式，且α射線量為0.02cph/cm²以下，0.005≦Bi+Sb≦1.2 (1)在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。
一種焊料合金，係具有一合金組成，該合金組成包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、As：未達5質量ppm、Bi：0.0025質量%以上0.9質量%以下、及Sb：0質量%以上且未達0.1質量%、以及剩餘部分為Sn；該焊料合金滿足下述(1)式，且α射線量為0.02cph/cm²以下；0.005≦Bi+Sb≦1.2 (1)在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。
如請求項1所述之焊料合金，其中，前述合金組成更滿足下述(1’)式；0.03≦Bi+Sb≦0.1 (1’)在(1’)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。
如請求項1所述之焊料合金，其中，Pb為未達2質量ppm。
如請求項1所述之焊料合金，其中，As為未達2質量ppm。
如請求項1所述之焊料合金，其中，前述合金組成更含有選自由Ag：0質量%以上4質量%以下、及Cu：0質量%以上0.9質量%以下所組成群組之至少一種。
一種焊料合金，係具有一合金組成，該合金組成包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、As：未達5質量ppm、Bi：0.0025質量%以上0.9質量%以下、及Sb：超過0質量%且0.3質量%以下；選自由Ag：超過0質量%且4質量%以下、及Cu：超過0質量%且0.9質量%以下所組成群組之至少一種；及剩餘部分為Sn；該焊料合金滿足下述(1)式，且α射線量為0.02cph/cm²以下；0.005≦Bi+Sb≦1.2 (1)在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。
一種焊料合金，係具有一合金組成，該合金組成包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、As：未達5質量ppm、Bi：0.0025質量%以上0.9質量%以下、及Sb：0質量%以上0.3質量%以下；Cu：超過0質量%且0.9質量%以下；及剩餘部分為Sn；該焊料合金滿足下述(1)式，Cu與Bi之比率以Cu/Bi所示之質量比而計為0.5以上280以下，且α射線量為0.02cph/cm²以下； 0.005≦Bi+Sb≦1.2 (1)在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。
一種焊料合金，係具有一合金組成，該合金組成包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、及As：未達5質量ppm；選自由Bi：0質量%以上0.9質量%以下、及Sb：0質量%以上0.3質量%以下所組成群組之至少一種；Cu：超過0質量%且0.9質量%以下；及剩餘部分為Sn；該焊料合金滿足下述(1)式，Cu、Bi與Sb之比率以Cu/(Bi+Sb)所示之質量比計為0.4以上150以下，且α射線量為0.02cph/cm²以下；0.005≦Bi+Sb≦1.2 (1)在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。
一種焊料合金，係具有一合金組成，該合金組成包含U：未達5質量ppb、Th：未達5質量ppb、Pb：未達5質量ppm、As：未達5質量ppm、Bi：0質量%以上0.9質量%以下、及Sb：超過0質量%且0.3質量%以下、Cu：超過0質量%且0.9質量%以下、剩餘部分為Sn；該焊料合金滿足下述(1)式，Cu與Sb之比率以Cu/Sb所示之質量比計為1以上280以下，且α射線量為0.02cph/cm²以下； 0.005≦Bi+Sb≦1.2 (1)在(1)式中，Bi及Sb係分別表示在前述合金組成之含量(質量%)。
如請求項8所述之焊料合金，其中，前述合金組成更含有Ag：超過0質量%且4質量%以下。
如請求項1所述之焊料合金，其中，Bi與Sb之比率以Sb/Bi所示之質量比計為0.008以上10以下。
如請求項1所述之焊料合金，其中，前述合金組成更含有選自由Ni：0質量ppm以上600質量ppm以下、及Fe：0質量ppm以上100質量ppm以下所組成群組之至少一種。
如請求項13所述之焊料合金，其中，前述合金組成更滿足下述(2)式；20≦Ni+Fe≦700 (2)在(2)式中，Ni及Fe係分別表示在前述合金組成之含量(質量ppm)。
如請求項1所述之焊料合金，其中，對於成形為一面之面積為900cm²的片狀之焊料合金片，在100℃施予1小時之加熱處理後的α射線量為0.02cph/cm²以下。
如請求項1至15中任一項所述之焊料合金，其中，α射線量為0.002cph/cm²以下。
如請求項16所述之焊料合金，其中，α射線量為0.001cph/cm²以下。
一種焊料粉末，係包含請求項1至17中任一項所述之焊料合金。
如請求項18所述之焊料粉末，係同時具有粒度分布相異之2種以上的焊料合金粒子群。
一種焊膏，係含有請求項18或19所述之焊料粉末、及助焊劑。
一種焊料球，係包含請求項1至17中任一項所述之焊料合金。
一種焊料預成形物，係包含請求項1至17中任一項所述之焊料合金。
一種焊料接頭，係包含請求項1至17中任一項所述之焊料合金。