WO2008013104A1 - Alliage de brasage sans plomb - Google Patents

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WO2008013104A1
WO2008013104A1 PCT/JP2007/064312 JP2007064312W WO2008013104A1 WO 2008013104 A1 WO2008013104 A1 WO 2008013104A1 JP 2007064312 W JP2007064312 W JP 2007064312W WO 2008013104 A1 WO2008013104 A1 WO 2008013104A1
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dross
lead
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copper
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French (fr)
Inventor
Seiji Yamada
Kenichiro Sugimori
Original Assignee
Topy Kogyo Kabushiki Kaisha
Kabushiki Kaisha Nippon Filler Metals
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C13/00—Alloys based on tin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B23K35/262—Sn as the principal constituent

Definitions

  • the present invention relates to a lead-free solder alloy used for metal bonding of electrical and electronic equipment, and more particularly to a SnCu-based lead-free solder alloy used for flow soldering or manual soldering.
  • solder alloys containing lead such as 63 wt% Sn and 37 wt% Pb have been generally used as solder alloys used for metal bonding of electric / electronic devices.
  • solder causes serious damage to the nervous system when it is infused into the groundwater when lead eluted from waste such as soldered substrates penetrates the groundwater. Therefore, many lead-free solder alloys that do not contain lead have been studied.
  • solder alloys that do not contain lead, SnCu-based alloys, SnAgCu-based alloys, SnZn-based alloys, and alloys obtained by adding Bi, In, or the like have been studied! /.
  • SnCu-based alloys are SnO.7Cu eutectic alloy, which has a melting point of 227 ° C, which is higher than that of other lead-free solder alloys, but is relatively excellent in wettability and low in price. This is one of the materials expected to be put to practical use.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-1482
  • Cu made by the present applicant is 0.;!-3.0 wt%, Co is 0.01 wt% or more and less than 0.05 wt%, and Ag is 0.05-1 . 0 weight 0/0, Ni is 0. 01-0. 05 weight
  • Patent Document 2 An invention was disclosed in which at least one element selected from three elements having a% and Ge of 0.0005-0.05% by weight was added (see Patent Document 2).
  • the amount of Co added is suppressed to such an extent that dross does not occur, and the addition of Ag supplements the creep characteristics to satisfy the required characteristics for practical use.
  • this has improved wettability, creep characteristics, and corrosion resistance of Cu. Creep characteristics are not sufficient compared to SnAgCu system.
  • an excessive amount of intermetallic compounds precipitate and form dross with this as the core, which causes soldering defects such as knitting.
  • the amount of oxide removed outside the tank increases.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-330259 [0016] Therefore, the conventional SnCu-based solder alloy is still unsatisfactory from the viewpoint of not satisfying all the required characteristics for practical use.
  • the present invention is a problem while maintaining the advantages of the invention described in Patent Document 2 that improves the wettability, creep strength and copper corrosion resistance, which are disadvantages of Sn-based lead-free solder.
  • the compound is precipitated excessively, and dross is formed with this as the core, which eliminates the defects of soldering defects such as knotting, and makes SnCu-based materials that meet all the requirements for practical use.
  • An object is to provide a lead-free solder alloy.
  • the present inventors have conducted extensive research and found that Cu force SO. 1 to; 1.5 wt%, Co is 0.01 wt% or more and 0.05 wt% and less than, Ag is 0.5 05-0. 5 wt%, Sb force 0.1 01-0. 1 containing by weight 0/0 solder ,, further contain Ge 0. 001-0. 008 by weight%
  • solder can prevent excessive precipitation of intermetallic compounds and can clear all of the above-mentioned characteristics required for practical use of SnCu-based solder alloys.
  • the present invention relates to Cu force SO.1 force, 1.5% by weight, Co is 0.01% by weight or more and less than 0.05% by weight, and Ag is 0.05 to 0.5% by weight. %, Sb force .01 -0.1 wt%, and in some cases, Ge is further contained 0.001 -0.008 wt%, and the balance is Sn.
  • the Sn-based lead-free solder alloy can add Sn to Cu at the interface between Cu and solder in a substrate circuit by adding Co in an amount of 0.01 wt% or more and less than 0.05 wt%. , Sn-Co and Sn-Cu-Co intermetallic compound layers are formed, and elution of Cu into the solder is suppressed, and high-strength intermetallic compounds are dispersed and formed in the solidified solder. By doing so, the creep strength of the solder is improved. Also, by containing Co, the surface tension of the solder is lowered and the wettability of the solder is improved.
  • Cu—Co intermetallic compound is excessively deposited and dross force S is formed. If the Co content is reduced to such an extent that dross is less likely to be formed, the creep strength becomes unsatisfactory. Yes
  • the present invention solves this problem by further adding Sb.
  • Sb a small amount of Sb can be added to the Sn—Cu, Sn—Co, Sn, and the like in the molten solder that only improves the taper property, which has been said to be the effect of Sb addition.
  • Cu—Co intermetallic compounds are prevented from precipitating excessively and the generation of dross with these intermetallic compounds as the core is reduced.
  • FIG. 1 Cu run of creep specimen immersed in lead-free solder alloy of the present invention at 260 ° C for 6 seconds This is a composition image by X-ray microanalyzer near the interface between solder and solder.
  • FIG. 2 A distribution image of Co in the vicinity of the Cu land-solder interface of a creep test specimen immersed in the lead-free solder alloy of the present invention at 260 ° C for 6 seconds.
  • FIG. 3 X-ray microanalyzer composition image near the interface between the Cu land and solder of a creep specimen immersed in Sn3AgO.5Cu at 260 ° C for 6 seconds.
  • the range of Cu contained in the present invention is in the range of 0.;! To 1.5% by weight.
  • Cu is less than 0.1% by weight, the corrosion resistance and wettability of Cu are poor. If it exceeds 5% by weight, the melting point rises and soldering defects such as knotting occur during soldering.
  • the Co content is less than 0.01% by weight, the effect of suppressing the elution of Cu is reduced because the thickness of the single layer is thin, and if it is 0.05% by weight or more, intermetallic compounds are precipitated during soldering. This makes it easier for dross to form and causes soldering defects such as knotting.
  • the effect is not manifested when the content is less than 0.05% by weight, and when the content is more than 0.5% by weight, dross is easily formed during soldering, and soldering defects such as knotting occur.
  • Adding Sb not only improves creep properties and corrosion resistance, but also causes excessive precipitation of Sn—Cu, Sn—Co, and Sn—Cu—Co intermetallic compounds in the molten solder. It is possible to suppress the generation of dross caused by this phenomenon and to enable stable soldering, and also to generate material defects due to the mixing of excessively generated intermetallic compounds in the molten solder into the solidified solder. Also prevent. The effect does not appear when the content is less than 0.01% by weight, and the effect is saturated at 0.1% by weight. Therefore, no further addition is required for the purpose of suppressing excessive growth of intermetallic compounds. . In particular, the effect of the present invention is enhanced by adding Sb in an amount of 0.03 wt% or more.
  • S, P or Ga adds Sn—Cu, Sn—Co to the interface between the solder and Cu land.
  • the object of the present invention is not achieved because the formation of an intermetallic compound layer of Sn—Cu—Co is inhibited and copper corrosion resistance is impaired.
  • solders of examples (Nol to No2) and comparative examples (Nol to No4) having the compositions shown in Table 1 below were prepared.
  • SnO.7CuO.04Co (Example 1) means a solder alloy in which Cu is 0.7% by weight, Co is 0.04% by weight, and the balance is Sn.
  • the melting point [solid phase temperature / liquid phase temperature (° C.)] was measured by a cooling method.
  • the mouth cross time (seconds) was measured using a wettability tester under the conditions of 2 mm, immersion speed 2.5 mm / second, and immersion time 10 seconds.
  • the test temperature was 255 ° C and the flux was RMA type.
  • the zero cross time of the solder alloys of Examples 1 and 2 is 0 ⁇ 72 to 0.81 short, and the comparison is as follows. (O. 76-1.04 Less than 5 hours. Also, the creep strength of Examples 1 to 2 is 51.0-65. 1 hour, while the comparative example ;! to 4 In Example 1-2, the amount of copper corrosion was 0.18 to 0 • 21 g / 30 minutes, while it was compared to the column; ⁇ 4 (From 0. 17-0. 62g / 30 minutes! / ⁇ . Furthermore, the amount of oxide generated in Examples 1 and 2 is 70 ⁇ ; whereas 105g / 30 minutes. In Comparative Examples 1 to 4, it is 70 to 140 g / 30 min. The solder containing Co in Comparative Examples 2 to 4 has dross formation, but in Examples 1 to 2, there is no dross formation.
  • Comparative Example 4 is a solder in which Ge is added without using Sb together. Due to the effect of Ge, dross is generated although the amount of oxide generated is small. From this and the comparison with Example 2, it is clear that Ge is used together with Sb to suppress both generation of oxide and dross. This indicates that the addition of a small amount of Sb to the SnCuAgCo alloy maintains good copper corrosion resistance and wettability, and improves creep strength and dross generation suppression ability. Furthermore, it can be seen that addition of Sb in combination with a small amount of Ge reduces the amount of oxide generated without dross formation.
  • Figure 1 shows a 30mm X 30mm with a copper circuit of ⁇ 3.0mm and a through hole of ⁇ 1.1mm in the center.
  • X Tin-plated copper spring with a diameter of 0.8 mm was inserted into a 1.6 mm glass epoxy board, and the sample solder and Cu land boundary were soldered by immersing in the solder of Example 1 heated at 260 ° C for 6 seconds.
  • Figure 2 shows the distribution image of Co using the X-ray microanalyzer with the same field of view as in Figure 1.
  • Fig. 3 shows a composition image similar to Fig. 1 of Sn3AgO.5Cu containing no Co.
  • the intermetallic compound layers in FIGS. 1 and 3 are Sn—Cu, Sn—Co or Sn—Cu—Co intermetallic compound layers according to X-ray microanalyzer analysis. From Fig. 1 and Fig. 3, the addition of Co thickens the intermetallic compound layer and forms a barrier layer that suppresses the dissolution of Cu in the solder! The
  • Co concentrates at the interface to suppress dissolution of Cu and disperses in the solder, strengthens the solder structure and improves mechanical properties such as creep. It is difficult to be.

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Description

明 細 書
無鉛はんだ合金
技術分野
[0001] この発明は、電気'電子機器の金属接合等に使用される無鉛はんだ合金に係り、 詳記すれば、フローソルダリングゃマニュアルソルダリング等に使用される SnCu系の 無鉛はんだ合金に関する。
背景技術
[0002] 従来、電気 ·電子機器の金属接合に使用するはんだ合金としては、 Snが 63重量％ 、 Pbが 37重量％等の鉛を含有するはんだ合金が一般的に用いられてきた。
[0003] 鉛を含有するはんだは、はんだ付けした基板等の廃棄物から溶出した鉛が地下水に 浸透した場合、これを飲用することによって神経系統に重大な障害をもたらすことが 指摘されている。そのため、鉛を含有しない多くの無鉛はんだ合金が研究されている
〇
[0004] 鉛を含有しない無鉛はんだ合金として、 SnCu系合金、 SnAgCu系合金、 SnZn系 合金やこれらの合金に Bi、 In等を添加したものが検討されて!/、る。
[0005] この中で SnCu系合金は、 SnO. 7Cuの共晶合金でも 227°Cと他の無鉛はんだ合金 に比べて融点は高いが、比較的濡れ性に優れ、且つ低価格であることから、実用化 が期待される材料の一つである。
[0006] しかしながら、この SnO. 7Cuの共晶合金は、部品の耐熱性を考慮してはんだ付けを 行う場合、融点と作業温度との差が小さくならざるを得ず、そのため、はんだ付け途 中ではんだが凝固することによるッノ引き等のはんだ付け不良が生じ易い。また、 Sn 基の鉛フリー合金としては、クリープ強度が低いので、熱応力負荷の大きな部位には 使用できない欠点を持っている。そればかりかこのはんだは、銅や鉄系の合金を溶 食し易いので、基板の銅回路を侵したり、はんだ槽の容器を溶食したりするいわゆる 食われ現象を起こす問題があり、これが実用化の障害となっている。
[0007] SnCu系合金の融点が高!/、のは、 SnCu系である限り避けられな!/、が、濡れ性、タリ ープ強度、銅の耐食われ性等を改善するための多くの研究がなされており、 SnO. 7 Cu共晶合金に Ag、 Sb、 Bi、 Niを添加した合金が提案されている。
[0008] Agを添加することで濡れ性とクリープ強度等の機械特性は向上する力 Cuの耐食 われ性は低下する。
[0009] Sbを添加することで、クリープ強度等の機械特性は向上する力 濡れ性ゃ耐 Cu食 われ性を改善する効果は殆どなレ、。
[0010] Biを添加することによって濡れ性は著しく向上し、クリープ強度も向上する力 伸びが 低下することで靭性が低下し、また、銅の耐食われ性の向上は殆ど見られない。
[0011] Niを添加することで、クリープ特性が向上し、 Cuの耐食われ性も向上するが、濡れ性 の向上は見られない。
[0012] また最近、 SnCu系はんだ合金の熱疲労特性を改善するために、 Coを 0. 05-1. 0 重量％添加する発明が公開された。 （特許文献 1参照）。しかしながら、本発明者等 の研究によれば、このものは熱疲労特性は改善される力 はんだ付け中にドロス（金 属間化合物等を核とした湿性の酸化物塊）が形成され易くなり、溶融はんだ中に金 属間化合物が存在することによるッノ引き等のはんだ付け欠陥が発生するとともに、 結果として、槽外に除去される酸化物も増加することが判明している。
[0013] 特許文献 1 :特開 2003— 1482号公報
[0014] さらに、本願出願人によってなされた Cuが 0.；!〜 3. 0重量％、 Coが 0. 01重量％以 上でかつ 0. 05重量％未満と、 Agが 0. 05—1. 0重量0 /0、Niが 0. 01—0. 05重量
%及び Geが 0. 005-0. 05重量％の 3種の元素から選ばれた少なくとも 1種を添加 する発明が公開された（特許文献 2参照）。この発明は、ドロスが発生しない程度に C oの添加量を抑え、 Agを添加することでクリープ特性を補い、実用化の要求特性を満 たそうとするものである。しかしながら、本発明者等の研究によれば、このものは濡れ 性、クリープ特性、 Cuの耐食われ性は改善される力 クリープ特性は SnAgCu系と 比較すると充分でなぐまた、 Cuあるいは Coの含有量が増加したり、微量の不純物 が混入した場合などに、金属間化合物が過度に析出して、これを核としたドロスが形 成されることで、ッノ引き等のはんだ付け欠陥が発生するとともに、槽外に除去される 酸化物量が増加することが判明している。
[0015] 特許文献 2：特開 2004— 330259号公報 [0016] 従って、従来の SnCu系はんだ合金は、実用化の要求特性の全ては満たさないとい う観点から、未だ全く不満足であった。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0017] この発明は、 Sn基鉛フリーはんだの欠点である濡れ性、クリープ強度及び銅の耐食 われ性を改善する上記特許文献 2に記載の発明の利点を維持しつつ問題点である 金属間化合物が過度に析出して、これを核としたドロスが形成されることで、ッノ引き 等のはんだ付け欠陥が発生する欠点を解消し、実用化の要求特性の全てを満たし た SnCu系の無鉛はんだ合金を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0018] 上記目的を達成するために本発明者等は、鋭意研究の結果、 Cu力 SO. 1〜； 1. 5重 量％、 Coが 0. 01重量％以上でかつ 0. 05重量％未満と、 Agが 0. 05-0. 5重量 %、 Sb力 0. 01—0. 1重量0 /0を含有するはんだ、、さらに、 Geを 0. 001—0. 008重 量％含有するはんだが、金属間化合物が過度に析出するのを防止し、上記 SnCu系 のはんだ合金の実用化の要求特性を全てクリア一し得ることを見出し、本発明に到 達した。
[0019] 即ち本発明は、 Cu力 SO. 1力、ら 1. 5重量％、 Coが 0. 01重量％以上でかつ 0. 05重 量％未満、 Agが 0. 05-0. 5重量％と、 Sb力 . 01 -0. 1重量％、場合によっては 、さらに、 Geが 0. 001 -0. 008重量％を含有し、残部を Snとすることを特徴とする。
[0020] 上記したように、 Sn基無鉛はんだ合金は、 Coを 0. 01重量％以上でかつ 0. 05重 量％未満添加することによって、例えば基板回路の Cuとはんだの界面に Sn— Cu、 Sn— Co、 Sn— Cu— Coの金属間化合物層が形成されて Cuのはんだ中への溶出が 抑制されるとともに、凝固したはんだ中に高強度の金属間化合物が微粒子で分散し て生成することによって、はんだのクリープ強度が向上する。また、 Coを含有させるこ とによって、はんだの表面張力が低下してはんだの、濡れ性が向上する。
[0021] しかしながら、 Coの含有量を多くすると、溶融はんだ中に Sn— Cu、 Sn— Co、 Sn
Cu— Coの金属間化合物が過度に析出され、ドロス力 S形成される。 Coの含有量を ドロスが形成され難くなる程度に少なくすると、クリープ強度については不満足となる 〇
[0022] Agを含有させることによって、クリープ強度が向上し、また、濡れ性も向上する。
[0023] し力、し、上記のはんだは、はんだ中の Cuあるいは Coの含有量が増加したり、微量の 不純物が混入すると、溶融はんだ中に Sn— Cu、 Sn— Co、 Sn— Cu— Coの金属間 化合物が過度に析出する。
[0024] 本発明は、この問題を、更に、 Sbを添加することによって解決したものである。即ち、 本発明者等の研究によれば、微量の Sbは、従来 Sb添加の効果と言われていたタリ ープ特性を向上させるだけでなぐ溶融はんだ中に Sn— Cu、 Sn— Co、 Sn— Cu— Coの金属間化合物が過度に析出するのを抑制し、これら金属間化合物を核としたド ロスの発生を低減するという驚くべき事実が判明した。このことによって、ドロスが発生 し難くなると共に優れた Cuの耐食われ性、濡れ性及びクリープ特性の実用化の要求 特性の全てを満たした従来にない性質を有する SnCu系のはんだ合金を得ることに 成功したものである。
[0025] さらに、 Sbに加えて微量の Geを添加することによって、ドロスの発生とともに、酸化物 の発生をも抑制し、濡れ性を向上させることができる。
発明の効果
[0026] 以上、述べた如ぐ所定の糸且成の SnCuAgCo合金に Sb、あるいは Sbと Geを添カロ することによって、 SnCuAgCo合金の欠点であった金属間化合物が過度に析出し、 ドロスが形成されるのを防止し、 SnCu系はんだ合金の実用化の要求特性を全てタリ ァ一し得るはんだ合金が得られる。このような SnCu系のはんだ合金は、従来強く求 められていたにもかかわらず得られなかったものであるから、これは極めて画期的な 効果である。尚、ドロスの形成が防止されることによって、ッノ引き等のはんだ付け欠 陥の発生が防止されるだけでなぐ酸化物が回収し難くなる欠点も解消する。
[0027] また更に Geを添加することによって、ドロスの発生とともに、酸化物の発生をも抑制 する力 酸化物の発生量が少なくなると、新規のはんだの追加分を少なくできるので 、コスト的な利点が極めて大きい。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]本発明の無鉛はんだ合金へ 260°Cで 6秒間浸漬したクリープ試験片の Cuラン ドとはんだの界面付近の X線マイクロアナライザーによる組成像である。
[図 2]本発明の無鉛はんだ合金へ 260°Cで 6秒間浸漬したクリープ試験片の Cuラン ドとはんだの界面付近の Coの分布像である。
[図 3]Sn3AgO. 5Cuへ 260°Cで 6秒間浸漬したクリープ試験片の Cuランドとはんだ の界面付近の X線マイクロアナライザーによる組成像である。
発明を実施するための最良の形態
[0029] 次に、本発明の実施の形態を説明する。
[0030] 本発明で含有する Cuの範囲は 0.；!〜 1. 5重量％の範囲であり、 Cuは 0. 1重量％ より少ないと Cuの耐侵食性と濡れ性が劣り、 1. 5重量％を越えると融点が上昇し、は んだ付け作業でッノ引き等のはんだ付け欠陥が発生する。
[0031] Coを 0. 01重量％以上でかつ 0. 05重量％未満含有させることによって、従来の Sn —Pb系はんだ並に銅食われを抑えることができる。 Coを含有させることによってはん だ付け界面に形成される Sn— Cu、 Sn— Co、 Sn— Cu— Coの金属間化合物層は、 はんだ付け面に平行に比較的厚く形成され、銅の溶出を抑制する。
[0032] Coの含有量が 0. 01重量％より少ないと、ノ リア一層が薄くて Cuの溶出を抑制する 効果が少なくなり、 0. 05重量％以上でははんだ付け中に金属間化合物の析出によ るドロスが形成され易くなり、ッノ引き等のはんだ付け欠陥が発生する。
[0033] Agの添加は、耐銅食われ性に効果はないが、濡れ性とクリープ特性を向上させる。
その効果は、 0. 05重量％より少ないと発現せず、 0. 5重量％より多いとはんだ付け 中にドロスが形成され易くなり、ッノ引き等のはんだ付け欠陥が発生する。
[0034] Sbを添加することによって、クリープ特性と耐食われ性が向上するだけでなぐ更に、 溶融はんだ中に Sn— Cu、 Sn— Co、 Sn— Cu— Coの金属間化合物が過度に析出 することによって生じるドロスの生成を抑制して安定したはんだ付けを可能とするとと もに、凝固したはんだ中に、溶融はんだ中で過度に生成した金属間化合物が混入す ることによる材料欠陥の発生をも防止する。その効果は 0. 01重量％より少ないと発 現せず、 0. 1重量％で効果は飽和するので、金属間化合物の過度の成長の抑制を 目的とした場合、これ以上の添加を必要としない。特に Sbは、 0. 03重量％以上添加 することによって、本発明の効果が大きくなる。 [0035] Geを Sbとともに添加することによって、濡れ性とクリープ特性も向上する力 酸化物 が格段に低減する。その効果は 0. 001重量％より少ないと発現せず、 0. 008重量 %を越えると、ドロスが発生し易くなり、また、耐銅食われ性も低下する。このドロスが 生成し易くなる Geの添加量は微量の Sb添加の影響を受け、 Sbが添加されていない 場合は 0. 008重量％以下の Geの添加でもドロスが発生する場合があるため、 Ge添 加の効果を発現させるためには、 Sbが添加されていることが必要である。 Geと同様 にはんだの酸化物を低減する成分として、他に Pと Gaが知られている力 S、 Pあるいは Gaの添加は、はんだと Cuランド等との界面に Sn— Cu、 Sn— Co、 Sn— Cu— Coの 金属間化合物層が生成するのを阻害し、耐銅食われ性を損なうため、本発明の目的 が達成されない。
次に実施例を挙げて本発明を更に説明する。
実施例
[0036] 後記表 1の組成となる実施例（Nol〜No2)及び比較例（Nol〜No4)のはんだ 4k gを作成した。尚、 SnO.7CuO.04Co (実施例 1)は、 Cuが 0. 7重量％、 Coが 0.04重量％ 、残部を Snとしたはんだ合金を意味する。
[0037] 得られたはんだについて、固相温度/液相温度（°C)、クリープ強度（150°C、 3kgf) 、ゼロクロスタイム（sec)、 Cu溶出量（260°C、 30分）、ドロス形成の有無を測定した。 結果を後記表 1に示す。尚、測定方法は以下のようにして行った。
[0038] 〔固相温度/液相温度 (°C)〕
500gのはんだを使用し、冷却法で融点〔固相温度/液相温度（°C)〕を測定した。
[0039] 〔クリープ強度〕
中心に φ 3.0mmの銅回路と φ 1.1mmのスノレーホ一ノレを持った 30mm X 30mm X 1.6 mmのガラスエポキシ基板に φ 0.8mmの錫メツキ銅泉を揷入し、はんだ付け面を約 10 0°Cに予備加熱した後に、 260°Cに加熱したはんだ槽に 6秒間浸漬してはんだ付け を行い、クリープ試験片とした。このはんだ付けした試験片を架台にセットし、 150°C の恒温槽内に入れ、試験片が所定の温度に達したら 3kgfの荷重を負荷し、はんだ付 け部が破断するまでの時間を測定した。
[0040] 〔ゼロクロスタイム（sec)〕 5 X 50 X 0. 3mmの銅板を用い、浸漬深さ
2mm、浸漬速度 2. 5mm/秒、浸漬時間 10秒の条件で濡れ性試験機を用いてゼ 口クロスタイム（秒）を測定した。尚、試験温度は 255°Cで行い、フラックスは RMAタイ プのものを用いた。
[0041] 〔銅食われ量 (g/30分)〕
2. 5kgのはんだを磁性の皿に入れ、カロ熱溶解して 255°Cとした。幅 20mm、厚さ 1 mmの銅板を φ 60mmの攪拌羽根の先端に取り付けて、先端 20mmを上記はんだ中 に浸漬した。続いて、攪拌羽根を 30rpmで 30分間攪拌した。この場合のはんだ中の 銅板の移動速度は約 lm/分である。試験終了前後の銅板の重さを測定し、 Cuのは んだ中への溶出量を測定した。
[0042] 〔酸化物発生量 (g/30分）、ドロス形成の有無〕
2. 5kgのはんだを磁性の皿に入れ、カロ熱溶解して 255°Cとした。このはんだ表面 に、 φ 60mmの攪拌羽根（3枚羽根）を浸漬して、 60rpmで 30分間表面を攪拌し、発 生した酸化物を秤量し、これを酸化物発生量とした。また、スパチュラで回収した酸化 物中に、ドロスが形成されているかどうかを肉眼で観察した。乾性の酸化物かドロスか は、ドロスがベタベタした感じでスパチュラに付着するので、肉眼で容易に識別できる
〇
[0043] [表 1]
試 験 材料組成 固相 温度 セ ' ？リ 銅喰われ 醻 化 物 ¾ 生 液 相 温 度 強 度 量（ 鼋 （
(秒） 〈時間） 分） / ド 発 生 無 実施例 m 実施例 無 し
比較例
比較例 有 比較例 有 り 比較例 有 り
[0044] 上記結果から明らかなように、実施例 1〜2のはんだ合金のゼロクロスタイムは、 0· 7 2〜0. 81禾少であるの ίこ対し、 匕較 ί列:!〜 4で (ま 0. 76-1. 04禾少 ίこなってレヽる。また、 実施例 1〜2のクリープ強度は、 51. 0-65. 1時間であるのに対し、比較例;!〜 4で は 9. 6-42. 0時間になっている。さらに、実施例 1〜2の銅食われ量は、 0. 18〜0 • 21g/30分であるのに対し、 it較 ί列；！〜 4で (ま 0. 17-0. 62g/30分になって！/ヽ る。さらに、実施例 1〜2の酸化物発生量は 70〜； 105g/30分であるのに対して、比 較例 1〜4では 70〜； 140g/30分になり、比較例 2〜4の Coを含有したはんだはドロ スの形成があるが、実施例 1〜2ではドロスの形成はない。
[0045] 比較例 4は Geを Sbを併用せずに添加したはんだで、 Geの効果により、酸化物の発 生量は少ないものの、ドロスの発生が有る。このことと、実施例 2との対比とから、 Ge は Sbと併用することで酸化物とドロスの発生の両方を抑制していることが明らかであ る。このこと力 、 SnCuAgCo合金に微量の Sbを添加することによって、良好な銅食 われ性と濡れ性を維持し、クリープ強度とドロス発生抑制能が向上することがわかる。 また、さらに、 Sbと微量の Geを併用して添加することによって、ドロスの形成がなぐ 酸化物の発生量を削減することがわかる。
[0046] 図 1は中心に φ 3.0mmの銅回路と φ 1.1mmのスルーホールを持った 30mm X 30mm
X 1.6mmのガラスエポキシ基板に、 φ 0.8mmの錫メツキ銅泉を揷入し、 260°Cにカロ熱 した実施例 1のはんだに 6秒間浸漬してはんだ付けした試料のはんだと Cuランド界 面付近の X線マイクロアナライザーによる組成像である。図 2は図 1と同じ視野の X線 マイクロアナライザーによる Coの分布像である。図 3は、 Coの入らない Sn3AgO. 5C uの図 1と同様の組成像である。
[0047] 図 1及び図 3の金属間化合物層は、 X線マイクロアナライザー分析によれば Sn— C u、 Sn— Co或いは Sn— Cu— Coの金属間化合物層である。図 1及び図 3から、 Coを 添加することによって、金属間化合物層が厚くなり、 Cuがはんだ中に溶解するのを抑 制するバリアー層を形成して!/、ること力 Sわ力、る。
[0048] また、図 2から、 Coは界面に濃縮して Cuの溶解の抑制をしているとともに、はんだ中 に分散して、はんだ組織を強化して、クリープ等の機械特性を向上させていることが ゎカゝる。

Claims

請求の範囲
Cu力 SO.；!〜 1. 5重量％、じ0が0. 01重量％以上でかつ 0. 05重量％未満と、 Agが 0. 05-0. 5重量％、313が0. 01-0. 1重量％を含有し、残部が Snよりなることを特 徴とする無鉛はんだ合金。
前記 Sbが 0. 03-0. 1重量％である請求項 1に記載の無鉛はんだ合金。
さらに、 Geを 0. 001-0. 008重量％含有する請求項 1又は 2に記載の無鉛はんだ
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