一种焊料合金，其含有：0.5质量％以上且1.25质量％以下的Sb、满足以下的In：在0.5≤[Sb]≤1.0的情况下，5.5≤[In]≤5.50+1.06[Sb]；在1.0＜[Sb]≤1.25的情况下，5.5≤[In]≤6.35+0.212[Sb](式中，[Sb]表示Sb含有率(质量％)，[In]表示In含有率(质量％))、0.5质量％以上且1.2质量％以下的Cu、0.1质量％以上且3.0质量％以下的Bi、和1.0质量％以上且4.0质量％以下的Ag，余量由Sn构成。
Solder alloy and mounting structure using the same
A solder alloy, which contains more than 0.5 mass% and 1.25 mass% Sb, meet the following In: 0.5 = [Sb] = 1, 5.5 = [In] = 5.50+1.06[Sb]; 1 [Sb] > 1.25, 5.5 < [In] < 6.35+0.212[Sb] ([Sb] type, Sb containing said rate (mass%), [In] said the In content (mass%)), more than 0.5 mass% and 1.2 mass% Cu, 0.1 wt% or more and more than 3 mass% Bi, and 1 mass% and 4 mass% Ag, the balance consisting of Sn.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】焊料合金以及使用其的安装结构体
本专利技术主要涉及向电子电路基板焊接电子部件中使用的焊料合金以及使用其的安装结构体。
技术介绍
从汽车的安全性和舒适性、对环境的影响等的观点出发，汽车的电子控制化正在进展。搭载于汽车的电子设备需要对于汽车的热和振动、冲击等负荷的高可靠性。针对这样的汽车用电子设备的要求，汽车用电子设备的电路基板的安装中使用的焊料合金需要高可靠性。焊料合金与被接合部件的印刷基板或电子部件相比熔点低，因此在高温环境下其机械特性的降低是显著的。另外，焊料合金的弹性模量也小，因此伴随汽车环境下的温度变化引起的构成部件间的线膨胀系数的差异导致的应变和振动、冲击导致的负荷集中地施加于使用焊料合金焊接的焊料接合部。特别是通过反复负载构成部件间的线膨胀系数的差异导致的应变，可能在焊料接合部产生裂纹，这有可能最终导致断线。因此，汽车用电子设备中使用的焊料合金对于因温度变化而产生的反复应变的耐热疲劳特性是重要的，需要高温环境下的高强度和延展性。作为以往的能够在汽车用电子设备中使用的耐热疲劳特性优异的焊料合金，已知一种焊料合金，其由Ag1.0～4.0质量％、In4.0～6.0质量％、Bi0.1～1.0质量％、选自Cu、Ni、Co、Fe和Sb中的1种以上元素的合计1质量％以下(其中除去0质量％)、以及余量的Sn构成，凭借使用上述焊料合金形成的接合部，电子部件的包含铜的电极部接合于基板的包含铜的电极焊盘。已知一种电子部件接合体(安装结构体)，在所述接合部，电子部件的电极部与基板的电极焊盘之间由Cu-Sn金属间化合物至少部分地闭塞(专利文献1)。专利文献1中记载，通过上述构成，能够防止-40℃与150℃之间的温度循环试验中的龟裂(裂纹)的发生和伸长。另外，作为耐热疲劳特性优异的其它焊料合金，还已知一种Sn系焊料合金，其特征在于，是含有Ag0.5～5质量％、In0.5～20质量％、Bi0.1～3质量％，余量为Sn的Sn-Ag-In-Bi系焊料合金，还含有3质量％以下的选自Sb、Zn、Ni、Ga、Ge和Cu中的至少1种(专利文献2)。专利文献2中记载，利用所述焊料合金，能够在-40℃与125℃之间的温度(冷热)循环试验中防止焊料合金的变形。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5280520号公报专利文献2：日本特开2004-188453号公报专利文献3：日本特开2015-100833号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供能够得到耐受175℃下的使用的充分可靠性的焊料合金。本专利技术人等独自发现，通过对Sn-Ag-Bi-In系焊料合金必须添加Sb和Cu二者，且相对于Sb含有率严密地控制In含有率，从而在以往没有设想过那样的高的温度、具体来说在175℃也可以得到高可靠性，进一步认真研究的结果，以至于完成本专利技术。根据本专利技术的一个要点，提供一种焊料合金，其含有：0.5质量％以上且1.25质量％以下的Sb、满足以下的式(I)或(II)的In、在0.5≤[Sb]≤1.0的情况下，5.5≤[In]≤5.50+1.06[Sb]···(I)在1.0＜[Sb]≤1.25的情况下，5.5≤[In]≤6.35+0.212[Sb]···(II)(式中，[Sb]表示Sb含有率(质量％)，[In]表示In含有率(质量％))0.5质量％以上且1.2质量％以下的Cu、0.1质量％以上且3.0质量％以下的Bi、和1.0质量％以上且4.0质量％以下的Ag，余量由Sn构成。根据本专利技术，通过在包含Sn、Ag、Bi、In、Cu和Sb的焊料合金中，对于每个除了Sn之外的各元素选择规定的含有率，尤其将Sb含有率设为0.5质量％以上且1.25质量％以下，按照满足上述式(I)或(II)的方式在与Sb含有率的关系中选择In含有率，将Cu含有率设为0.5质量％以上且1.2质量％以下，由此实现能够得到耐受175℃下的使用的充分可靠性的焊料合金。附图说明图1为表示本专利技术的实施方式涉及的焊料合金的DSC测定结果的图表。图2为表示本专利技术的实施方式涉及的焊料合金的175℃环境下的拉伸试验的结果的图表。图3为表示本专利技术的实施方式涉及的焊料合金的In含有率与相变温度的关系(Sb含有率为0.5质量％的情况)的图表。具体实施方式在说明本专利技术的实施方式之前，对以往的焊料合金中的问题点简单进行说明。搭载于汽车的电子设备的数量日趋增加，而在汽车的受限的空间中难以确保电子设备的搭载空间。因此，进行通过电子设备的小型化来相对地扩大空间，或在像发动机室内那样的、成为高温因而从可靠性的观点出发以往控制搭载的部位搭载电子设备。这些的结果是，发生小型化导致的电子设备的发热密度的增大、和周围环境温度的上升，使得电子设备曝露于更高温下。而且，为了应对今后的电子设备的进化，需要在比作为以往的基准的125℃、150℃更高的温度、具体来说在175℃的温度下，也显示出高的可靠性、例如耐热疲劳特性的焊料合金。然而，以往的焊料合金没有考虑在这样高的温度下的使用。更详细而言，专利文献1记载的焊料合金仅设想了在到150℃为止的使用，专利文献2记载的焊料合金仅设想了到125℃为止的使用。对于上述以往的焊料合金而言，在175℃的温度下未必能得到充分的可靠性。日本特开2015-100833号(US2015144388A1)的内容通过本说明书引入。以下，对于本专利技术的1个实施方式中的焊料合金以及使用其的安装结构体，参照附图进行详述。需要说明的是，本说明书中，对构成焊料合金的元素符号赋予[]的，表示焊料合金中的该元素的含有率(质量％)。另外，本说明书中，为了说明焊料合金的金属组成，有时在Sn以外的金属元素的前面示出数值或数值范围，这像该
中一般使用那样，表达用数值或数值范围表示金属组成中所占的各元素的质量％(＝重量％)，余量由Sn构成。本实施方式的焊料合金含有：0.5质量％以上且1.25质量％以下的Sb、满足以下的式(I)或(II)的In、在0.5≤[Sb]≤1.0的情况下，5.5≤[In]≤5.50+1.06[Sb]···(I)在1.0＜[Sb]≤1.25的情况下，5.5≤[In]≤6.35+0.212[Sb]···(II)(式中，[Sb]表示Sb含有率(质量％)，[In]表示In含有率(质量％))0.5质量％以上且1.2质量％以下的Cu、0.1质量％以上且3.0质量％以下的Bi、和1.0质量％以上且4.0质量％以下的Ag，余量由Sn构成。以往，关于对焊料合金自身的强度和延展性这样的、影响耐热疲劳特性的物性的效果并未判明。另外，关于组合含有Cu和Sb时的复合效果也未验证。在上述状况下，本专利技术人等对于汽车用电子设备所需的高温环境下的机械特性进行了研究开发，结果新发现，通过在具有某个特定的关系性的范围内分别含有In、Cu、Sb，从而至今未明确的、高温下的机械特性、特别是高温下的延展性显著改善，进而耐热疲劳强度提高。为了明确本实施方式的焊料合金的效果，制作具有规定组成的焊料合金(试样)，进行评价。本实施方式中评价的试样按照以下的方法制作。将焊料合金中含有的Sn、Ag、Bi、In、Cu、Sb按照Ag为3.5质量％、Bi为0.5质量％、In为6.0质量％、Cu为0.8质量％、Sb为0.5质量％、余量为Sn、合计为100g的方式进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种焊料合金，其含有：0.5质量％以上且1.25质量％以下的Sb、满足以下的式(I)或(II)的In、在0.5≤[Sb]≤1.0的情况下，5.5≤[In]≤5.50+1.06[Sb]…(I)在1.0＜[Sb]≤1.25的情况下，5.5≤[In]≤6.35+0.212[Sb]…(II)式中，[Sb]表示Sb含有率质量％，[In]表示In含有率质量％，0.5质量％以上且1.2质量％以下的Cu、0.1质量％以上且3.0质量％以下的Bi、和1.0质量％以上且4.0质量％以下的Ag，余量由Sn构成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.19 JP 2015-102180;2016.02.05 JP 2016-021111.一种焊料合金，其含有：0.5质量％以上且1.25质量％以下的Sb、满足以下的式(I)或(II)的In、在0.5≤[Sb]≤1.0的情况下，5.5≤[In]≤5.50+1.06[Sb]…(I)在1.0＜[Sb]≤1.25的情况下，5.5≤[In]≤6.35+0.212[Sb]…(II)式中，[Sb]表示Sb含有率质量％，[In]表示In含有率质量％，0.5质量％以上...
【专利技术属性】
技术研发人员：日根清裕，古泽彰男，北浦秀敏，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP
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