[發明專利]Sn-Cu系無鉛焊料合金

有效

• 申請號: 201280064851.1
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN104023902A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 大西司;吉川俊策;石橋世子;藤卷禮
• 申請（專利權）人: 千住金屬工業株式會社
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;B23K1/00;B23K35/14;C22C13/00;H05K3/34;B23K101/40
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及無鉛焊料合金，尤其涉及Sn-Cu系無鉛焊料合金。

背景技術

焊料合金例如用于電子設備的電極與其它部位的連接，或者用于將IC器件接合到屏蔽殼體進而散熱器上。利用與構成電極等的金屬的潤濕性，將電極與電路基板或IC器件與屏蔽殼體等以金屬的方式進行接合。

在電極等焊料接合面使用Cu鍍覆的情況居多。但是，也有時使用Ni鍍覆。因此，對于焊接而言，不僅在鍍Cu面常見，在鍍Ni面進行焊接的情況也是常見的。因此，需要對Ni、Cu的焊接性均優異的焊料合金。

一直以來，通常鍍Ni面難以進行焊接，因此，會預先在鍍Ni面上薄層地鍍覆Au等，在其上進行焊接。

關于向鍍Ni面的焊接，一直以來，作為芯片接合用途，提出了Pb-Sn系焊料合金(專利文獻1：日本特開昭60-166192)、Bi-Ag系焊料合金(專利文獻2：日本特公表2005-503926)、還有Sn-Zn系焊料合金(專利文獻3：日本特開2005-52869)等。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開昭60-166192號公報

專利文獻2：日本特公表2005-503926號公報

專利文獻3：日本特開2005-52869號公報

發明內容

發明要解決的問題

如前所述的現有技術的焊料合金存在若干問題。專利文獻1的含Pb焊料合金會擔心對人體的影響，從環境相容性的問題考慮使用受到限制。另外，較大量地配混了昂貴的貴金屬Ag成分的專利文獻2的焊料合金存在成本升高的問題。

進而，包含像Zn那樣非常不穩定而容易氧化的成分的焊料合金(參見專利文獻3)由于會在電極處發生腐蝕、經時變化，因此存在避免使用的傾向。

由此，需要無鉛，不含Ag、Zn，換言之環境負擔低且經濟性優異，而且對Cu、Ni均顯示出優異的焊接性的焊料合金，而現有技術的焊料合金并非一定令人滿意的材料。

這里，本發明的目的在于提供消除了這種問題的新型的焊料合金。

用于解決問題的方案

本發明人等發現，Sn-Cu-Al系焊料合金會發揮出對鍍Ni面的優異的潤濕性。

即，在Sn-Cu系焊料合金中配混了Al：0.01～0.1質量％時，發現不僅對鍍Ni面的潤濕性大為改善，而且對鍍Cu面的焊接性也良好，從而完成了本發明。另外，確認到對于作為Ni系合金的鎳黃銅、白銅也顯示出良好的潤濕。

進而，在上述Sn-Cu-Al焊料合金中添加了0.02～0.1質量％的Ti和/或0.01～0.05質量％的Co時，對Ni表面的潤濕性顯著改善。另外，還判明了對Cu表面的焊接性也良好。

如前所述，通常向Ni金屬構件表面以及鍍Ni面上的焊接困難，對鍍Ni面而言會在其上實施鍍Au(稱為Au閃鍍)來確保潤濕性。但是，本發明的焊料能夠在未進行鍍Au的鍍Ni面上容易地焊接，焊料中也不含貴金屬，因此能夠以工業級進行廉價的焊接。當然，通過對鍍Ni面進行Au閃鍍，會進一步改善焊接性。

這里，本發明為一種無鉛焊料合金，其具有包含Cu：0.6～0.9質量％、Al：0.01～0.1質量％、余量Sn的合金組成。

上述合金組成可以進一步含有Ti：0.02～0.1質量％、Co：0.01～0.05質量％中的至少1種。

即，本發明的焊料合金具有如下的合金組成：包含Cu：0.6～0.9質量％、Al：0.01～0.1質量％，作為任意成分的Ti：0.02～0.1質量％和Co：0.01～0.05質量％中的至少1種，且余量為Sn。

因此，本發明為一種無鉛焊料合金，其具有包含Cu：0.6～0.9質量％、Al：0.01～0.1質量％、余量Sn的合金組成。

本發明為一種無鉛焊料合金，其具有包含Cu：0.6～0.9質量％、Al：0.01～0.1質量％、Ti：0.02～0.1質量％、余量Sn的合金組成。

本發明為一種無鉛焊料合金，其具有包含Cu：0.6～0.9質量％、Al：0.01～0.1質量％、Co：0.01～0.05質量％、余量Sn的合金組成。

本發明為一種無鉛焊料合金，其具有包含Cu：0.6～0.9質量％、Al：0.01～0.1質量％、Ti：0.02～0.1質量％、Co：0.01～0.05質量％、余量Sn的合金組成。

這些焊料合金統稱為本發明的焊料合金。