BR112020005521B1

BR112020005521B1 - Liga, pasta, bola e junta de solda, e, solda com núcleo de fluxo em resina

Info

Publication number: BR112020005521B1
Application number: BR112020005521-2A
Authority: BR
Inventors: Takahiro Yokoyama; Takahiro Matsufuji; Hikaru Nomura; Shunsaku Yoshikawa
Original assignee: Senju Metal Industry Co., Ltd
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2021-04-27
Also published as: PH12020551402A1; EP3666453A4; KR20200036948A; KR102153273B1; PT3666453T; JP2019155471A; EP3666453B1; US11241760B2; CN111182999B; CN111182999A; MY194455A; WO2019171978A1; BR112020005521A2; US20200376608A1; JP6477965B1; HRP20220954T1; MX2020006695A; HUE059266T2; ES2915198T3; TWI679078B

Abstract

é provida uma liga de solda, que tem um ponto de fusão baixo para prevenir a não fusão tem ductibilidade e resistência à adesão melhoradas e tem excelente resistência ao ciclo térmico. esta liga de solda tem uma composição de liga composta de, com base na porcentagem em massa: 35 a 68% de bi, 0,1 a 2,0% de sb e 0,01 a 0,10% de ni com o resto consistindo em sn. preferivelmente, a liga de solda contém um total de 0,1% ou menos de pelo menos um de co, ti, al e mn. a liga de solda pode ser adequadamente usada para pastas de solda, bolas de solda, soldas de núcleo de metal fundente em resina e juntas de solda.

Description

[CAMPO]

[001] A presente invenção se refere a uma liga de solda tendo um ponto de fusão baixo, uma pasta de solda, uma bola de solda, uma solda com núcleo de fluxo em resina e uma junta de solda.

[FUNDAMENTOS]

[002] Em anos recentes, a miniaturização de um dispositivo elétrico tal como uma CPU (Unidade de Processamento Central) tem sido demandada. Visto que a carga térmica na soldagem aumenta conforme o dispositivo elétrico se torna menor, é desejável realizar a soldagem em uma temperatura baixa. Se a soldagem é realizada em temperatura baixa, é possível fabricar uma placa de circuito altamente confiável. De modo a realizar a soldagem na temperatura baixa, é necessário usar uma liga de solda tendo um ponto de fusão baixo.

[003] A liga de solda de ponto de fusão baixo inclui Sn-58Bi e Sn- 52In, como descrito na JIS Z 3282 (2017). Os pontos de fusão destas ligas são 139°C e 119°C, respectivamente e cada uma das quais tem uma composição de liga representando a solda de ponto de fusão baixo. Em particular, Sn-58Bi é amplamente usada como a liga de solda que é barata e tem excelente umectabilidade.

[004] Entretanto, visto que a fase de Bi é dura e quebradiça, ela deteriora as propriedades mecânicas da liga de solda. Por esta razão, uma junta de solda onde uma liga de solda de Sn-Bi é usada pode ser quebrada quando um substrato é distorcido devido à temperatura de aquecimento na união.

[005] Portanto, várias ligas de solda foram estudadas de modo a melhorar a confiabilidade da junta de solda enquanto suprime um aumento no ponto de fusão.

[006] Por exemplo, a Literatura Pantentária 1 descreve a liga de solda com a qual um eletrodo revestido com Ni não eletrolítico é conectado exibe excelente confiabilidade de conexão. A liga de solda descrita na literatura é uma liga de solda Sn-Bi-Cu-Ni em que Cu é adicionado à solda Sn-Bi, ao que Ni, que forma uma solução sólida toda proporcional com Cu, é adicionalmente adicionado. Nesta literatura, é descrito que visto que Cu e Ni formam a solução sólida toda proporcional, a solubilidade de Cu e Ni é diminuída na liga de solda na qual Cu e Ni estão contidos de antemão e a difusão de Cu e Ni do eletrodo para a liga de solda é suprimida e o desenvolvimento nas adjacências de uma camada rica em P quebradiça é suprimido.

[007] A Literatura Pantentária 2 também descreve a liga de solda com a qual o eletrodo revestido com Ni não eletrolítico é conectado exibe a confiabilidade de conexão. Do mesmo modo que na Literatura Pantentária 1, é descrito nesta literatura que, por conter Cu, a difusão de Ni do eletrodo para a liga de solda é suprimida e o desenvolvimento da camada rica em P quebradiça é suprimido. [Lista de Citação] [Literatura Pantentária] [PTL 1] JP5578301B [PTL 2] JP5679094B

[SUMÁRIO] [Problema Técnico]

[008] Como descrito acima, as invenções descritas nas Literaturas Pantentárias 1 e 2 são as invenções excelentes capazes de suprimir o desenvolvimento da camada rica em P em uma interface de união entre a liga de solda e o eletrodo revestido com Ni não eletrolítico e também exibindo a excelente confiabilidade de conexão por conter Cu. Entretanto, nas invenções descritas em ambos os documentos, Cu é indispensável para ligar com o eletrodo revestido com Ni não eletrolítico, ao passo que em um caso de usar uma pasta, não é necessário aplicar um revestimento com Ni não eletrolítico a um eletrodo e Cu não é sempre necessário.

[009] A Literatura Pantentária 1 descreve que quando o teor de Cu está dentro de uma faixa predeterminada, a formação excessiva de um composto de Sn-Cu quebradiço gerado na liga de solda pode ser suprimida. Entretanto, mesmo se a formação excessiva do composto de Sn-Cu for suprimida, que não significa que o composto de Sn-Cu não seja formado em absoluto. Nesta literatura, é descrito que o composto de Sn-Cu é excessivamente formado e a ductilidade da liga de solda é diminuída devido a uma adição excessiva de Cu. Entretanto, a presença do composto de Sn-Cu pode causar uma diminuição na ductibilidade da liga de solda. Como um resultado, a resistência ao cisalhamento pode diminuir. De modo a enfrentar a miniaturização do dispositivo elétrico em anos recentes, vários estudos são requeridos tal que a ductibilidade seja adicionalmente melhorada.

[0010] Na Literatura Pantentária 2, é descrito que Sb está contido de modo a melhorar a ductibilidade. Entretanto, na liga de solda descrita na literatura, desde que Cu esteja contido em uma quantidade predeterminada na liga de solda com base em Sn-Bi, o ponto de fusão se eleva particularmente em uma liga de solda com base em Sn-58Bi. Quando o ponto de fusão se eleva, um composto grosso de Sn-Cu é precipitado devido ao tempo para solidificação e, portanto, melhorias adicionais são necessárias para se obter ductibilidade mais alta. Além disso, se o ponto de fusão é elevado por conter Cu, a liga de solda não é fundida por uma temperatura de refluxo convencional e uma falha de fusão pode ocorrer. Se a temperatura de refluxo é aumentada de modo a fundir a liga de solda tendo um ponto de fusão alto, uma deformação ocorre nos substratos ou pacotes durante o aquecimento e a liga de solda e o eletrodo são separados um do outro. Neste caso, visto que a solidificação da liga de solda é mais rápida do que a relaxação da deformação nos substratos ou nos pacotes durante o resfriamento, a liga de solda solidifica enquanto a liga de solda e o eletrodo são separados um do outro e a falha de fusão pode ocorrer.

[0011] A focalização em um aspecto de confiabilidade, em um teste de ciclagem térmica, visto que o estresse é concentrado sobre uma junta de solda devido a uma diferença em um coeficiente de expansão térmica entre o substrato e o dispositivo elétrico, existe espaço para melhorar adicionalmente a ductibilidade da liga de solda para melhorar a confiabilidade da junta de solda.

[0012] Como descrito acima, na liga de solda convencional, é difícil obter ao mesmo tempo a supressão da falha de fusão devido ao ponto de fusão baixo, à ductibilidade e à resistência ao cisalhamento da liga de solda e resistência ao ciclo térmico. De modo a suprimir a deterioração na confiabilidade de circuitos eletrônicos devido à miniaturização do dispositivo elétrico, é requerido obter estas características ao mesmo tempo.

[0013] É um objetivo da presente invenção prover uma liga de solda, uma pasta de solda, uma bola de solda, uma solda com núcleo de fluxo em resina e uma junta de solda, as quais têm o ponto de fusão baixo para suprimir a ocorrência da falha de fusão, melhorar a ductibilidade e a resistência ao cisalhamento e ter excelente resistência ao ciclo térmico. [Solução para o Problema]

[0014] Os inventores focalizaram na fabricação de uma organização de liga da liga de solda fina de modo a melhorar a ductibilidade da liga de solda de Sn-Bi tendo o ponto de fusão baixo. Neste processo, um elemento alternativo para o Cu foi examinado para suprimir a formação do composto de Sn-Cu e a falha de fusão na liga de solda Sn-Bi-Cu-Ni descrita na Literatura Pantentária 1 que tem excelente na confiabilidade de conexão entre as ligas de solda com base em Sn-Bi.

[0015] Aqui, de modo a tornar a organização de liga fina, é necessário suprimir o engrossamento da fase cristalina precipitada a partir de um início da solidificação de uma solda derretida, que pode ser resolvida pela formação da fase de fixação para suprimir o engrossamento em torno da fase cristalina precipitada a parti do início da solidificação. Portanto, é necessário selecionar um elemento tal que um composto fino seja precipitado antes da solidificação estar completa no processo de resfriamento.

[0016] Como um resultado de exames adicionais do tal aspecto, além do Cu, pela adição de uma quantidade predeterminada de Sb, que é dissolvido em β-Sn durante a fusão e forma um composto fino com Sn durante o resfriamento, foi casualmente confirmado que a organização da liga tornou-se mais fina e também a ductibilidade foi melhorada significantemente em um teste de teste de tração no qual o esforço foi aplicado em um índice de deformação considerando expansão e contração da liga de solda pela ciclagem térmica. E foi verificado que a miniaturização da tal organização de liga não é apenas causada pelo Sb, mas é sinergisticamente expresso por conter simultaneamente Ni que tem convencionalmente melhorado a umectabilidade com o eletrodo como descrito acima. Além disso, foi verificado que a composição de liga na qual tanto Sb quanto Ni estão simultaneamente contidos em quantidades predeterminadas suprime o desenvolvimento de uma camada de composto intermetálico formada em uma interface com o eletrodo.

[0017] As presentes invenções obtidas por estas verificações são como seguem.

[0018] (1) Uma liga de solda distinguida em que compreende uma composição de liga consistindo em 35 a 68% em massa de Bi, 0,1 a 2,0% em massa de Sb, 0,01 a 0,10% em massa de Ni e um equilíbrio de Sn.

[0019] (2) A liga de solda de acordo com (1), em que a composição de liga contém adicionalmente pelo menos um de Co, Ti, Al e Mn na quantidade total de 0,1% em massa ou menos.

[0020] (3) A liga de solda de acordo com (1) ou (2), em que a composição de liga contém adicionalmente pelo menos um de P, Ge e Ga na quantidade total de 0,1% em massa ou menos.

[0021] (4) A liga de solda de acordo com qualquer um de (1) a (3), em que a composição de liga satisfaz a seguinte relação (1). 0,0200^Ni/Sb^0,2000 (1)

[0022] Na relação (1), Ni e Sb representam cada teor na liga de solda (% em massa).

[0023] (5) Uma pasta de solda compreendendo a liga de solda de acordo com qualquer um de (1) a (4).

[0024] (6) Uma bola de solda compreendendo a liga de solda de acordo com qualquer um de (1) a (4).

[0025] (7) Uma solda com núcleo de fluxo em resina compreendendo a liga de solda de acordo com qualquer um de (1) a (4).

[0026] (8) Uma junta de solda compreendendo a liga de solda de acordo com qualquer um de (1) a (4).

[BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS]

[0027] A FIG. 1 é de fotografias SEM de ligas de solda: A FIG. 1(a) é uma fotografia SEM da superfície com fratura da liga de solda do Exemplo 2; a FIG. 1(b) é a fotografia SEM da superfície com fratura da liga de solda do Exemplo Comparativo 1; a FIG. 1(c) é a fotografia SEM da superfície com fratura da liga de solda do Exemplo Comparativo 3; e a FIG. 1(d) é a fotografia SEM da seção transversal da liga de solda do Exemplo Comparativo 5.

[DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES]

[0028] A presente invenção é descrita em mais detalhes abaixo. Nesta descrição, “%” com respeito a uma composição de liga de solda é “% em massa” a menos que de outro modo especificado. 1. Composição de liga da liga de solda (1) Bi: 35 a 68%

[0029] Bi é um elemento requerido para suprimir a geração da falha de fusão pela diminuição do ponto de fusão da liga de solda e para exibir excelente resistência ao ciclo térmico. Visto que o ponto de fusão de uma liga eutética de Sn-Bi é tão quanto 139°C, Bi é capaz de diminuir o ponto de fusão da liga de solda e suprimir a falha de fusão. Além disso, é conhecido que a liga de solda contendo uma quantidade predeterminada de Bi exibe superplasticidade e exibe excelente ductibilidade. Portanto, a liga de solda contendo a quantidade predeterminada de Bi é excelente na ductibilidade e na resistência ao ciclo térmico.

[0030] Se o teor de Bi for menor do que 35%, a falha de fusão pode ocorrer devido a um aumento no ponto de fusão e a resistência ao ciclo térmico pode deteriorar. O limite inferior do teor de Bi é 35% ou mais, preferivelmente 45% ou mais, mais preferivelmente 50% ou mais e ainda mais preferivelmente 54% ou mais. Por outro lado, se o teor de Bi excede 68%, a falha de fusão pode correr devido ao aumento no ponto de fusão. Além disso, devido a uma precipitação de uma grande quantidade de fase de Bi dura, quebradiça e grossa, a liga de solda por si só se torna dura e a ductibilidade deteriora. Um limite superior do teor de Bi é 68% ou menos, preferivelmente 65% ou menos, mais preferivelmente 63% ou menos e ainda mais preferivelmente 58% ou menos. (2) Sb: 0,1 a 2,0%

[0031] Sb é um elemento requerido para fabricar a organização de liga fina. Sb dissolve em β-Sn cerca de 10% a cerca de 200°C, ao passo que um limite de solução sólida de Sb diminui conforme a temperatura diminui e também pouco Sb dissolve e β-SnSb é precipitado na temperatura ambiente. O β-SnSb precipita em torno da fase de Sn ou fase de Bi e exerce um efeito de deposição durante a solidificação, deste modo o engrossamento de cada fase é suprimida.

[0032] Se o teor de Sb for menor do que 0,1%, nenhum efeito mencionado é exibido. O limite inferior do teor de Sb é 0,1% ou mais, preferivelmente 0,2% ou mais, mais preferivelmente 0,3% ou mais, ainda mais preferivelmente 0,4% ou mais e de modo particularmente preferível 0,5% ou mais. Por outro lado, se o teor de Sb excede 2,0%, β-SnSb é excessivamente precipitado e o ponto de fusão se eleva. Além disso, visto que um β-SnSb grosso é formado, a ductibilidade é diminuída. O limite superior do teor de Sb é 2,0% ou menos, preferivelmente 1,5% ou menos, mais preferivelmente 1,0% ou menos, ainda mais preferivelmente 0,8% ou menos, de modo particularmente preferível 0,7% ou menos e o mais preferivelmente 0,6% ou menos. (3) Ni: 0,01 a 0,10%

[0033] Ni é capaz de melhorar a ductibilidade da liga de solda e a resistência ao cisalhamento da junta de solda. Se Ni é adicionalmente adicionado à composição de liga contendo Sb, a organização de liga torna-se mais fina do que a composição de liga à qual Sb é adicionado sozinho e é possível suprimir o crescimento da camada de composto intermetálico formada na interface com o eletrodo.

[0034] Se o teor de Ni for menor do que 0,01%, nenhum efeito mencionado acima é exibido. O limite inferior do teor de Ni é 0,01% ou mais, mais preferivelmente 0,015% ou mais e ainda mais preferivelmente 0,02% ou mais. Por outro lado, se o teor de Ni excede 0,10%, a resistência ao cisalhamento diminui. O limite superior do teor de Ni é 0,10% ou menos, preferivelmente 0,08% ou menos, mais preferivelmente 0,06% ou menos, ainda mais preferivelmente 0,055% ou menos, de modo particularmente preferível 0,05% ou menos e o mais preferivelmente 0,03% ou menos. (4) 0,1% ou menos de pelo menos um de Co, Ti, Al e/ou Mn no total

[0035] Estes elementos são elementos opcionais que podem estar contidos contanto que eles não impeçam os efeitos mencionados acima. A partir de um ponto de vista de manter as propriedades mecânicas e a resistência ao ciclo térmico enquanto suprime a formação de compostos e também mantém a miniaturização da organização de liga, o teor destes elementos é preferivelmente 0,1% ou menos. (5) 0,1% em massa ou menos de pelo menos um de P, Ge e Ga

[0036] Estes elementos são elementos opcionais capazes de suprimir a oxidação de Sn e melhorar a umectabilidade. Se o teor destes elementos não excede 0,1%, a fluidez da liga de solda sobre uma superfície de solda não é prejudicada. O total do teor destes elementos é mais preferivelmente 0,003 a 0,1%. Embora o teor de cada elemento não seja particularmente limitado, o teor de P é preferivelmente 0,003 a 0,05% de modo a expressar suficientemente os efeitos mencionados acima. O teor de Ge é preferivelmente 0,005 a 0,01% e mais preferivelmente 0,005 a 0,01%. O teor de Ga é preferivelmente 0,005 a 0,1% e mais preferivelmente 0,005 a 0,01%. (6) 0,0200^Ni/Sb^0,2000 (1)

[0037] A liga de solda de acordo com a presente invenção preferivelmente contém Sb e Ni ao mesmo tempo em quantidades predeterminadas de modo a promover a miniaturização da organização de liga. Aqui, como mencionado acima, Sb faz β-SnSb precipitar na temperatura ambiente e precipita em torno da fase Sn ou da fase Bi durante a solidificação do β-SnSn para exercer o efeito de deposição, pelo qual Sb pode suprimir o engrossamento de cada fase. Isto é, Sb principalmente contribui para a miniaturização da organização de liga na liga de solda. Se Ni está contido na quantidade predeterminada ao mesmo tempo que Sb do qual o teor está dentro da faixa mencionada acima, o efeito fino de Sb é sinergisticamente melhorado. Além disso, o desenvolvimento da camada de composto intermetálico formado na interface com o eletrodo pode ser suprimido. Portanto, quando Ni e Sb coexistem tendo estes teores estando dentro das faixas mencionadas acima, a miniaturização da composição de liga e a supressão do desenvolvimento da camada de composto intermetálico em uma interface de união podem ser realizadas simultaneamente.

[0038] Aqui, Sb contribui para a organização de liga da liga de solda por si, enquanto Ni contribui adicionalmente para suprimir o desenvolvimento da camada de composto intermetálico. Portanto, quando os conteúdos de ambos os elementos estão apropriadamente equilibrados, a ductibilidade, a resistência ao cisalhamento e a resistência ao ciclo térmico, que são os efeitos da presente invenção, são adicionalmente melhorados. Especificamente, é deduzido como segue. Sb causa a precipitação de SnSb fino e Ni causa a precipitação de Ni3Sn2 e Ni3Sn4. Portanto, quando as quantidades de precipitação de SnSb, Ni3Sn2 e Ni3Sn4 estiverem dentro de faixas apropriadas, ambas as ações incluindo a miniaturização da organização de liga e a inibição do desenvolvimento da camada de composto intermetálico na interface de união são exibidas tal que os efeitos da presente invenção sejam adicionalmente melhorados.

[0039] De modo a exibir tais ações e efeitos suficientemente, o limite inferior da relação (1) é preferivelmente 0,0200% ou mais, mais preferivelmente 0,0250 ou mais e ainda mais preferivelmente 0,0300 ou mais. O limite superior da relação (1) é, em uma ordem preferível, 0,2000 ou menos, 0,1500 ou menos, 0,1375 ou menos, 0,1100 ou menos, 0,1000 ou menos, 0,0800 ou menos, 0,0750 ou menos, 0,0600 ou menos, 0,0500 ou menos, 0,0429 ou menos, 0,0400 ou menos e 0,0375 ou menos. (7) Equilíbrio: Sn

[0040] Um equilíbrio da liga de solda de acordo com a presente invenção é Sn. Além dos elementos mencionados acima, uma impureza inevitável pode estar contida. Mesmo quando a impureza inevitável está contida, os efeitos mencionados acima não são afetados. Como será descrito mais tarde, mesmo se um elemento que não está contido na presente invenção está contido como a impureza inevitável, os efeitos mencionados acima não são afetados. (8) Zr, Al e Ag, Fe, Ca, Pt, Mg e Cu

[0041] É desejável que a liga de solda de acordo com a presente invenção não contenha estes elementos. A adição simultânea de Al e Ag, ou Zr forma compostos grossos que impedem a formação de uma organização de liga uniforme e fina. Fe, Ca, Pt ou Mg promovem o engrossamento da organização de liga. Cu acentuadamente aumenta o ponto de fusão da liga de solda. Observe que quando estes elementos estão contidos como as impurezas inevitáveis, os efeitos mencionados acima não são afetados. 2. Pasta de solda

[0042] A liga de solda de acordo com a presente invenção pode ser usada como uma pasta de solda. A pasta de solda é uma mistura pastosa de pó de liga de solda e uma pequena quantidade de metais fundentes. A liga de solda de acordo com a presente invenção pode ser usada como uma pasta de solda para a montagem de um componente eletrônico sobre uma placa de circuito impresso por um método de soldagem com metal fundente. O metal fundente usado na pasta de solda pode ser um metal fundente solúvel em água ou um metal fundente não solúvel em água. Tipicamente, um metal fundente com base em breu é usado que é um metal fundente com base em breu, insolúvel em água.

[0043] A pasta de solda de acordo com a presente invenção pode ser aplicada a um eletrodo sobre um lado da placa a ser usada para a união a uma bola de solda de Sn-Ag-Cu sobre um lado BGA. 3. Bola de solda

[0044] A liga de solda de acordo com a presente invenção pode ser usada como uma bola de solda. A bola de solda de acordo com a presente invenção é usada para formar uma esfera sobre um eletrodo de um pacote de semicondutores tal como BGA (Matriz de Grade de Bolas), ou substratos. O diâmetro da bola de solda de acordo com a presente invenção é preferivelmente de 1 a 1000 μm. A bola de solda pode ser fabricada por um método comum de fabricação de bola de solda. 4. Solda com núcleo de fluxo em resina

[0045] A liga de solda de acordo com a presente invenção é adequadamente usada em uma solda com núcleo de fluxo em resina onde o metal fundente é previamente contido na solda. A mesma também pode ser usada em uma forma de solda em fio do ponto de vista de suprir a solda a um ferro de soldagem. Além disso, a mesma pode ser aplicada a uma solda em fio que entra na qual o metal fundente é selado à solda em fio. A superfície de cada solda pode ser revestida com o metal fundente. Além disso, o metal fundente pode ser revestido sobre a superfície da solda na qual o metal fundente não está contido.

[0046] O teor do metal fundente na solda é, por exemplo, de 1 a 10% em massa e o teor do breu no metal fundente é de 70 a 95%. Geralmente, o breu é um composto orgânico e contém carbono e oxigênio e, portanto, o breu usado na presente invenção não é limitado por um grupo funcional terminal ou similares. 5. Junta de solda

[0047] Uma junta de solda de acordo com a presente invenção conecta um chip IC e um substrato (um interveniente) em um pacote semicondutor, ou conecta o pacote semicondutor e uma placa de circuito impresso. Isto é, a junta de solda de acordo com a presente invenção é aludida como uma porção conectora do eletrodo e é capaz de se formar pelo uso de uma condição de soldagem comum. 6. Outros

[0048] Além do acima, a liga de solda de acordo com a presente invenção pode ser usada como uma solda de pré-forma, um fio de solda e similares.

[0049] Um método de fabricação da liga de solda de acordo com a presente invenção pode ser realizado de acordo com um método convencional.

[0050] Um método de união usando a liga de solda de acordo com a presente invenção pode ser realizado de acordo com um método convencional usando-se um método de refluxo, por exemplo. Quando a soldagem de metal fundente é realizada, o ponto de fusão da liga de solda pode ser de aproximadamente 20°C mais alto do que uma temperatura liquidus. Além disso, quando a união é realizada pela liga de solda de acordo com a presente invenção, a organização da liga pode ser mais fina considerando-se a velocidade de resfriamento durante a solidificação. Por exemplo, a junta de solda é resfriada na velocidade de resfriamento de 2 a 3°C/s ou mais. As outras condições de união podem ser apropriadamente ajustadas de acordo com a composição de liga da liga de solda.

[0051] A liga de solda de acordo com a presente invenção pode produzir uma liga de raio α baixo usando um material de raio α baixo como sua matéria prima. Tal liga de raio α baixo pode suprimir erros de amolecimento quando usada para formar esferas de solda em torno de memórias.

Exemplos

[0052] As ligas de solda foram preparadas, cada uma da qual consiste da composição de liga mostrada na Tabela 1, para observar a organização de liga e medir o ponto de fusão (temperatura liquidus) e avaliar a ductibilidade, a resistência ao cisalhamento e a resistência ao ciclo térmico. • Observar a organização de liga

[0053] Cada liga de solda consistindo em cada composição de liga mostrada na Tabela 1 foi moldada dentro de um molde predeterminado e a liga de solda obtida foi moldada com uma resina e polida e uma porção onde a liga de solda foi polida em cerca de metade foi fotografada com um FE- SEM na ampliação de 1000 vezes. • Temperatura Liquidus

[0054] Cada liga de solda mostrada na Tabela 1 foi preparada e a temperatura liquidus das ligas de solda foram medidas. A temperatura liquidus foi medida por um método com base em DSC similar ao método com base em DSC para medir a temperatura solidus mostrada na JIS Z 3198-1. Quando a temperatura liquidus foi 170°C ou menos, mesma foi avaliada como “T” e quando a mesma excedeu 170°C, a mesma foi avaliada como “F”. • Ductibilidade

[0055] A ductibilidade foi medida de acordo com a JISZ3198-2. Para cada liga de solda listada na Tabela 1, uma peça de teste tendo um comprimento de 30 mm e um diâmetro de 8 mm foi produzido moldando-se em um molde. A peça de teste produzida foi puxada em uma batida de 0,6 mm/min na temperatura ambiente em um Type 5966 fabricado pela Instron Corporation e alongamento (a ductibilidade) foi medida quando a peça de teste foi quebrada. No presente Exemplo, quando a ductibilidade foi de 80% ou mais, a mesma foi julgada localizar um nível capaz de copiar com a miniaturização do dispositivo elétrico no futuro e avaliado como “T”. Quando a ductibilidade foi menor do que 80%, a mesma foi avaliada como “F”. • Resistência ao cisalhamento

[0056] Cada liga de solda listada na Tabela 1 foi atomizada para ser um pó de solda. Uma pasta de solda da respectiva liga de solda foi preparada misturando-se com um metal fundente de soldagem fabricado em uma resina de pinheiro, um solvente, um ativador, um agente tixotrópico, um ácido orgânico ou similares. A pasta de solda foi impressa em um eletrodo de Cu em uma placa de circuito impresso (material: FR-4) tendo uma espessura de 0,8 mm com uma máscara de metal tendo uma espessura de 120 μm e um componente BGA foi montada com um montador e soldagem de refluxo foi realizada em uma temperatura máxima de 190°C e um tempo de contensão de 60 segundos para produzir um substrato de teste.

[0057] A resistência ao cisalhamento (N) do substrato de teste foi medida por um dispositivo medindo a resistência ao cisalhamento (STR-1000 fabricado pela RHESCA Corporation) sob uma condição de 6 mm/min. Quando a resistência ao cisalhamento foi 60,00N ou mais, a mesma foi julgada localizar um nível capaz de ser usada praticamente sem qualquer problema e a mesma foi avaliada como “T”. Quando a resistência ao cisalhamento foi menor do que 60,00N, a mesma foi avaliada como “F”. • Resistência ao ciclo térmico

[0058] Cada liga de solda listada na Tabela 1 foi atomizada para ser um pó de solda. Uma pasta de solda da respectiva liga de solda foi preparada misturando-se com um metal fundente de soldagem fabricado da resina de pinheiro, o solvente, o ativador, o agente tixotrópico, o ácido orgânico ou os semelhantes. A pasta de solda foi impressa sobre o eletrodo de Cu, que foi submetido a um tratamento OPS, na placa de circuito impresso (material: FR- 4) tendo a espessura de 0,8 mm com a máscara de metal tendo a espessura de 100 μm e componentes de 15 BGA foram montados com o montador e a soldagem de refluxo foi realizada na temperatura máxima de 190°C e o tempo de contensão de 60 segundos para produzir o substrato de teste.

[0059] A soldagem de substratos de teste com a respectiva liga de solda foi colocada em um conjunto de dispositivo de teste de ciclo térmico a uma condição de temperatura baixa -40°C, temperatura alta +125°C e o tempo de contensão de 10 minutos e o número de ciclos no qual o valor de resistência de pelo menos um componente BGA excedeu 15Q foi determinado a partir de um valor de resistência inicial de 3 a 5Q. Quando os ciclos foram 1700 ou mais, o mesmo foi avaliado como “T” e quando os ciclos foram menos do que 1700, o mesmo foi avaliado como “F”.

[0060] Os resultados de avaliação são mostrados na Tabela 1. [Tabela 1]

[0061] Como mostrado na Tabela 1, os Exemplos 1 a 21 foram verificados ser superiores na ductibilidade e na resistência ao cisalhamento. Além disso, foi verificado que a geração da falha de fusão foi suprimida porque a temperatura liquidus foi baixa e o engrossamento da organização de liga foi suprimida mesmo depois da ciclagem térmica porque a organização de liga foi fina e assim a resistência ao ciclo térmico foi excelente.

[0062] Por outro lado, visto que o Exemplo Comparativo 1 não conteve Sb ou Ni, a organização de liga não foi fina e a ductibilidade, a resistência ao cisalhamento e a resistência ao ciclo térmico foram todas inferiores. A organização de liga do Exemplo Comparativo 2 foi mais fina em algum grau porque a mesma conteve Sb e a ductibilidade e resistência ao ciclo térmico foram melhorados quando comparado com o Exemplo Comparativo 1. Entretanto, a resistência ao cisalhamento foi inferior por que a mesma não conteve Ni. Visto que o Exemplo Comparativo 3 não conteve Ni, mas conteve Cu, a temperatura liquidus aumentou e a resistência ao cisalhamento foi inferior.

[0063] Visto que os Exemplos Comparativos 4 ou 5 não contiveram Sb, a organização de liga não se tornou fina e foi inferior na ductibilidade, na resistência ao cisalhamento e na resistência ao ciclo térmico.

[0064] No Exemplo Comparativo 6, visto que o teor de Bi foi pequeno, a temperatura liquidus aumentou e a falha de fusão ocorreu. No Exemplo Comparativo 7, visto que o teor de Bi foi grande, a temperatura liquidus aumentou e a falha de fusão ocorreu. Portanto, a resistência ao ciclo térmico não foi avaliada nos Exemplos Comparativos 6 ou 7.

[0065] No Exemplo Comparativo 8, visto que o teor de Sb foi pequeno, a organização de liga não foi suficientemente fina e a ductibilidade foi inferior. Portanto, a resistência ao ciclo térmico não foi avaliada. No Exemplo Comparativo 9, visto que o teor de Sb foi grande, a temperatura liquidus aumentou. Portanto, a resistência ao ciclo térmico não foi avaliada.

[0066] No Exemplo Comparativo 10, visto que o teor de Ni foi pequeno, a ductibilidade e a resistência ao cisalhamento foram inferiores. Portanto, a resistência ao ciclo térmico não foi avaliada. No Exemplo Comparativo 11, visto que o teor de Ni foi grande, a resistência ao cisalhamento foi inferior. Portanto, a resistência ao ciclo térmico não foi avaliada. Nos Exemplos Comparativos 12 a 18, visto que a organização de liga foi grossa, a ductibilidade e similares foram inferiores. Portanto, a resistência ao ciclo térmico não foi avaliada.

[0067] As observações da organização de liga do Exemplo 2 e Exemplos Comparativos 1, 3 e 5 mostrados na Tabela 1 são mostradas. A FIG. 1 é de fotografias SEM de ligas de solda: a FIG. 1(a) é uma fotografia SEM de superfície de fratura da liga de solda do Exemplo 2; a FIG. 1(b) é a fotografia SEM de superfície de fratura da liga de solda do Exemplo Comparativo 1; a FIG. 1(c) é a fotografia SEM de superfície de fratura da liga de solda do Exemplo Comparativo 3; e FIG. 1(d) é a fotografia SEM da seção transversal da liga de solda do Exemplo Comparativo 5. Nas FIGS. 1(a) a 1(d), as porções cinza claras correspondem à fase de Bi e as porções cinza escuro correspondem à fase β-Sn. Os valores numéricos nos desenhos indicam a espessura da película da camada de composto intermetálico formada na interface entre o eletrodo de Cu e a liga de solda.

[0068] Foi verificado a partir da FIG. 1(a) mostrando o Exemplo 2 que a organização de liga foi fina porque a mesma conteve Sb e Ni nas quantidades predeterminadas. Também foi verificado que a espessura da película da camada de composto intermetálico formada na interface com o eletrodo foi a mais fina. A organização de liga mostrada na FIG. 1(a) foi observada similarmente em outros Exemplos. Por outro lado, foi verificado a partir da FIG. 1 (b) mostrando o Exemplo Comparativo 1 que a fase de Bi grossa existiu desde que a mesma não contivesse Sb ou Ni. Também foi verificado que a espessura da película da camada de composto intermetálico tornou-se a mais espessa. Foi verificado a partir da FIG. 1(c) mostrando o Exemplo Comparativo 3 que visto que Sb foi contido enquanto Ni não foi contido, a organização de liga foi mais grossa e a camada de composto intermetálico foi mais espesso do que a FIG. 1(a). Foi verificado a partir da FIG. 1(d) mostrando o Exemplo Comparativo 5 que visto que Ni foi contido ao passo que Sb não foi contido, a organização de liga foi mais grossa e a camada de composto intermetálico foi a mais espessa do que aquela da FIG. 1 (a).

[0069] Como mencionados acima, visto que a liga de solda de Sn-Bi- Sb-Ni de acordo com a presente invenção tem organização fina e também é capaz de suprimir o desenvolvimento da camada de composto intermetálico na interface de união, a mesma exibe excelente ductibilidade, resistência ao cisalhamento e resistência ao ciclo térmico. [Lista de Sinais de Referência] 11, 21, 31, 41 fase de Bi 12, 22, 32, 42 fase de Sn

Claims

1. Liga de solda, caracterizada pelo fato de que compreende uma composição de liga consistindo em 35 a 68% em massa de Bi, 0,1 a 2,0% em massa de Sb, 0,01 a 0,10% em massa de Ni e um equilíbrio de Sn, em que a composição de liga satisfaz a seguinte relação (1), 0.0200^Ni/Sb^0.429 ou 0.0600^Ni/Sb^0.2000 (1) em que, na relação (1), Ni e Sb representam cada teor na liga de solda (% em massa).

2. Liga de solda de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição de liga contém adicionalmente pelo menos um de Co, Ti, Al e Mn na quantidade total de 0,1% em massa ou menos.

3. Liga de solda de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a composição de liga contém adicionalmente pelo menos um de P, Ge e Ga na quantidade total de 0,1% em massa ou menos.

4. Pasta de solda, caracterizada pelo fato de que compreende a liga de solda como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.

5. Bola de solda, caracterizada pelo fato de que compreende a liga de solda como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.

6. Solda com núcleo de fluxo em resina, caracterizada pelo fato de que compreende a liga de solda como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.

7. Junta de solda, caracterizada pelo fato de que compreende a liga de solda como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 3.