[發明專利]焊料合金

在審

• 申請號: 201680028679.2
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN107614186A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 百川裕希
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;C22C13/00;H05K3/34
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 楊海榮,穆德駿

技術領域

本發明涉及用于焊接的焊料合金。

背景技術

作為Sn類無鉛焊料，Sn-Ag-Cu類焊料如Sn-3.0Ag-0.5Cu被廣泛使用。近年來，隨著Ag的價格上升，含有Ag的焊料的價格也上升。因此，具有低Ag含量的焊料合金如Sn-1.0Ag-0.7Cu或Sn-0.3Ag-0.7Cu引起了關注。

如果焊料合金中的Ag含量降低，則焊料合金的熔點增加。在具有低Ag含量的焊料合金中，擔心的是由于在接合界面上析出的金屬間化合物的量降低而導致焊料的強度和可靠性劣化。

為了降低Sn-Ag-Cu類焊料的熔點和改進焊料的強度和可靠性，向其添加Bi是有效的。在需要高強度焊料的車載設備的領域，通過向含有約3％(math％，下文稱為重量％)～5重量％的Ag的Sn類焊料添加Bi以使得Bi固溶于Sn中，而改進了焊料的機械強度。

然而，如果Bi添加至Sn-Ag-Cu類焊料，脆的Bi在電極與焊料之間的界面上析出，并且電極與焊料之間的接合部的疲勞壽命可能縮短。因此，在需要高可靠性和長壽命的產品中使用無Bi焊料是適當的。

專利文獻1至3公開了含有無Bi焊料合金粉末的焊料糊料。

專利文獻1公開了含有1.0～4.0重量％的Ag、0.4～1.0重量％的Cu、1～8重量％的Sb和余量為Sn的焊料合金粉末。專利文獻1還公開了含有0.4重量％以下的選自Ni、Co和Fe中的至少一種元素的Ag-Cu-Sb-Sn類合金的焊料合金。

專利文獻2公開了含有0.5～3.5重量％的Ag、0.1～2.8重量％的Cu、0.2～2.0重量％的Sb和余量Sn的焊料合金。

專利文獻3公開了含有0.1～5重量％的Ag、0.1～5重量％的Cu、10重量％以下的轉變延遲元素、10重量％以下的氧化抑制元素和余量Sn的焊料合金。專利文獻3公開了通過將0.01～1重量％的轉變延遲元素和0.01重量％的氧化抑制元素組合添加至Sn類焊料合金而改進耐晶須性的實施例。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第5553181號公報

[專利文獻2]日本專利第2752258號公報

[專利文獻3]日本特開2008-31550號公報

發明內容

技術問題

在Sn-Ag-Cu類焊料中，如果Ag的含量降低，則焊料的熔點通常升高。將Bi添加至Sn-Ag-Cu類焊料有效地降低了焊料的熔點。然而，脆的Bi在電極與焊料之間的接合界面上析出。

因為專利文獻1和2中公開的Sn-Ag-Cu類焊料的組成不含Bi，因此脆的金屬Bi不在電極與焊料之間的界面上析出。然而專利文獻1未公開改進焊料的機械特性和可靠性的組成。在專利文獻2中，因為將Sb添加至焊料，所以焊料的伸長率劣化。

專利文獻3盡管描述了許多添加元素，但未公開除耐晶須性以外的機械特性和可靠性的最佳合金組成。此外，專利文獻3未指出改進除耐晶須性以外的焊料機械特性和可靠性的添加元素及其量。

本發明的一個目的是解決以上提出的問題，并且提供改進焊料的強度和伸長率并且改進通過使用該焊料形成的接合部的可靠性的焊料合金。

技術方案

本發明的焊料合金含有2.0～4.0質量％(下文稱為重量％)的Ag，0.5～1.0重量％的Cu，0.1～0.5重量％的選自Ca和Mn中的添加元素，和余量的Sn。

發明的有益效果

本發明可提供能夠改進焊料的強度和伸長率并且改進使用所述焊料接合的接合部的可靠性的焊料合金。

附圖說明

[圖1]示出通過使用本發明的一個示例性實施方式的焊料形成的接合部的橫截面結構的示意圖；

[圖2]示出通過使用本發明的所述示例性實施方式的焊料形成的接合部的詳細橫截面結構的示意圖；

[圖3]示出通過使用含有Bi的常用焊料形成的接合部的橫截面結構的示意圖；

[圖4]示出通過使用含有Bi的常用焊料接合的接合部的詳細橫截面結構的示意圖；

[圖5]示出其中將上面安裝有含有本發明的示例性實施方式的焊料合金的焊料球的電子部件安裝在基板上的一個實例的示意圖。

具體實施方式

通過使用附圖描述其中實施本發明的一個示例性實施方式。下面描述的示例性實施方式包括用于實施本發明的技術上優選的限定。然而本發明的范圍不限于以下描述。

(結構)