JPWO2018174162A1 - はんだ継手 - Google Patents
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Abstract
Description
ii. 表1の実施例1〜14に係る鉛フリーはんだ合金(以下、単に、本実施例の鉛フリーはんだ合金と言う。)を約250℃でリフロー法を用いて基板とのはんだ付けを行う。この際、昇温速度は1.5℃/秒であり、融点以上で50秒間維持した。
詳しくは、比較例i〜iiと、「+0.1Bi」と、「+1Bi」と、「+1.5Bi」と、「+2Bi」と、「+3Bi」と、「+4Bi」と、「+6Bi」と、「+8Bi」と、「+21Bi」と、「+58Bi」と、「+0.1Cu」と、「+2.0Cu」と、「+0.5Ni」と、「+0.1Ge」との夫々に対して、シェアテスト用の試料を15個ずつ用意し、シェアテストを行った。その結果を表2‐1,2‐2,2‐3に示す。以下、表2‐1,2‐2,2‐3を単に表2と言う。
ここで、Cu3Sn面積Sは、図3に示しているように、各写真にて視認(2次元)できるCu3Sn層の面積である。また、横長さLは、Cu3Sn層の厚み方向と交差する方向、すなわち、基板1の面に沿う方向におけるCu3Sn層の長さである。
詳しくは、強度変化率が許容範囲内に存在する、実施例21〜27,29〜36の場合においては、Cu3Sn層の厚みが0.49μm未満である。一方、強度変化率が許容範囲外に存在する、比較例i〜ii及び実施例28の場合は、Cu3Sn層の厚みが49μm以上である。
本実施の形態に係る、Sn‐Cu‐Ni‐Bi‐Ge系の鉛フリーはんだ合金及びこれに助剤を加えた鉛フリーはんだ合金を用いたはんだ継手10(以下、まとめて本実施例に係るはんだ継手と言う。)は、高温で長時間のエージング処理をした場合でも、該エージング処理前に対するエージング処理後の接合強度が維持される効果を奏する。
このような効果に鑑みると、本実施例に係るはんだ継手10においては、Biの添加によって、いわゆるクリープ変形の抑制という効果も期待できる。そこで、本実施例に係るはんだ継手10におけるクリープ特性を観察した。
また、破断時間が比較例iと同等もしくは良好であった、1〜6重量%Bi(実施例2〜実施例7)の試験片においては、1〜3重量%Biまで破断時間が増加し、3重量%を超えると破断時間が減少し始める。
以上のことから、Agの組成が変化する(実施例21〜実施例24)の場合における、クリープ特性は、Agの添加量が2重量%である実施例22の鉛フリーはんだ合金が最も有効であることが分かる。
2 はんだボール
4 接合部
10 はんだ継手
Claims (7)
- 鉛フリーはんだ合金を用いたはんだ継手において、前記鉛フリーはんだ合金はSn‐Cu‐Ni‐Bi‐Ge系であり、Cu3Sn生成が抑制される被接合体との接合部を備えるはんだ継手であって、前記鉛フリーはんだ合金は、Cuの添加量は0.1〜2.0重量%、Niの添加量は0.05〜0.5重量%、Biの添加量は0.1〜8重量%未満、Geの添加量は0.006〜0.1重量%であり、残部がSn及び不可避不純物であることを特徴とするはんだ継手。
- 前記鉛フリーはんだ合金は、Ag,In,Sb,P,Mn,Au,Zn,Si,Co,Al,Tiの群より選ばれる1種又は2種以上を配合し、Agの添加量は0超過〜4.0重量%、Inの添加量は0超過〜51.0重量%、Sbの添加量は0超過〜10.0重量%未満、Znの添加量は0超過〜0.4重量%、P,Mn,Au,Si,Co,Al,及びTiの添加量は0超過〜0.1重量%であることを特徴とする請求項1に記載のはんだ継手。
- 150℃にて120時間のエージング処理をした場合、該エージング処理前に対するエージング処理後のせん断負荷応力の変化が90%以上であることを特徴とする請求項1及び請求項2に記載のはんだ継手。
- 150℃にて120時間エージング処理をした場合、前記接合部に形成されるCu3Snの厚みが0.50μm以下であることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のはんだ継手。
- Biの添加量は1.0〜3.0重量%であることを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載のはんだ継手。
- Agの添加量は1.0〜4.0重量%であることを特徴とする請求項2から請求項5の何れかに記載のはんだ継手。
- Sbの添加量は0超過〜5.0重量%であることを特徴とする請求項2から請求項6の何れかに記載のはんだ継手。
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