软钎料合金、焊膏和钎焊接头制造技术

提供：软钎料合金的拉伸强度高、具有印刷基板与电子部件的接合部的优异的耐振动性，从而具备高的可靠性的软钎料合金、焊膏和钎焊接头。软钎料合金以质量％计为，Ag：1～4％、Cu：0.5～0.8％、Bi：超过4.8％且5.5％以下、Sb：超过1.5％且5.5％以下、Ni：0.01％以上且低于0.1％、Co：超过0.001％且0.1％以下、和余量由Sn组成。

Solder alloys, pastes and brazed joints

Provide: solder alloy with high tensile strength, excellent vibration resistance of the joint between printed substrate and electronic components, so as to have high reliability of solder alloy, solder paste and solder joint. Soft solder alloy is calculated by mass%, Ag: 1-4%, Cu: 0.5-0.8%, Bi: more than 4.8% and less than 5.5%, sb: more than 1.5% and less than 5.5%, Ni: more than 0.01% and less than 0.1%, Co: more than 0.001% and less than 0.1%, and the margin is composed of Sn.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】软钎料合金、焊膏和钎焊接头
本专利技术涉及强度高、接合部的耐振动性优异的软钎料合金、焊膏和钎焊接头。
技术介绍
近年来，汽车的汽车电子化推进，逐渐由汽油车向混合动力车、电动汽车过渡。混合动力车、电动汽车搭载有电子部件被软钎焊在印刷基板上的车载电子电路。车载电子电路配置于振动环境较缓和的车室内，但根据用途的扩大而逐渐直接搭载于机房、传动装置的储油室内、进而机械装置上。如此，车载电子电路由于搭载区域的扩大而逐渐搭载在受到温差、冲击、振动等各种外界的负荷的部位。例如，对于搭载于机房的车载电子电路，在发动机工作时，有时被暴露于125℃以上的高温。另一方面，在发动机停止时，如果为寒冷区域，则被暴露于-40℃以下的低温。车载电子电路被暴露于这样的温差时，由于电子部件与印刷基板的热膨胀系数的差异而应力向接合部集中。因此，使用以往的Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金时，有接合部断裂的担心，研究了在温差急剧的环境下也抑制接合部的断裂的软钎料合金。例如专利文献1～5中公开了一种Sn-Ag-Cu-Bi-Sb-Ni-Co系软钎料合金。专利文献1记载的专利技术中，Sb为1.5％以下、或Sb为3.0％以上、且Bi为2.7％以下的合金组成中，对空隙发生的有无、Cu浸出、基于热循环试验的软钎料寿命进行了评价。专利文献2记载的专利技术中，对于Ni为0.1％以上、或Ni为0.04％、且Bi为3.2％的合金组成，对热循环试验前后的耐冲击性进行了评价。专利文献3记载的专利技术中，对于Bi为3.2％以下、或Bi为3.5％、且Co为0.001％的合金组成，对热循环后的钎焊接头的龟裂、空隙的有无进行了评价。专利文献4记载的专利技术中，对于Bi为3.2％以下的合金组成，对热循环后的钎焊接头的裂纹发生率进行了评价。专利文献5记载的专利技术中，对于Bi为4.8％以下的合金组成，对热循环后的填角部的龟裂的有无进行了评价。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5349703号公报专利文献2：日本专利第5723056号公报专利文献3：日本专利第6047254号公报专利文献4：国际公开第2014/163167号专利文献5：日本专利第6053248号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题如此，专利文献1～5中记载的专利技术主要对暴露于机房等温差大的环境的车载电子电路用软钎料合金进行了评价。然而，随着车载电子电路的搭载区域扩大，除热循环特性之外，还需要改善耐冲击性、耐振动性，还需要着眼于这些特性的研究。上述文献中，专利文献2中记载的专利技术对耐冲击性进行了评价，但作为评价方法，仅记载了从1m的高度落下5次而对落下冲击性进行评价。此处，由于汽车上搭载有悬架，因此，仅凭借在铺设道路、碎石路上行进，难以假定对汽车施加从1m落下那样的冲击的情况。因此，专利文献2中记载的落下冲击性的评价还认为假定汽车碰撞的情况。上述情况下，评价落下冲击性时，至少必须规定基板的面落下、角落下等，还必须规定落下地面的材质。然而，专利文献2中，如前述，仅规定了落下的高度和落下的次数，不得不说其评价本身是含糊不清的，不清楚假定是何种碰撞。即使为上述评价中判断为不是问题的合金组成，根据基板的面落下、角落下、或落下地面的材质而有时也会产生问题。因此，至少需要在规定了某种程度的评价基准下进行合金设计。另外，通常行进时向车体传递的振动与碰撞时的冲击相比，由1次的冲击所施加的载荷小，且施加载荷的次数多。因此，需要在接近于实际情况的评价条件下进行耐振动性的评价，并由上述专利文献1～5中公开的合金组成施加改良。进而，专利文献1～5中，如前述，主要进行了着眼于热循环特性的合金设计。对于暴露于热循环的车载电子电路，由于印刷基板与电子部件的热膨胀系数的差异而对接合部施加应力。另一方面，对车载电子电路施加振动的情况下，其应力跟热循环时产生的印刷基板、电子部件的伸缩所带来的应力不同，认为是接近于外界冲击的应力。即，热循环试验和振动试验的对接合部负荷的行为不同，因此，为了应对基板的搭载区域的扩大，需要适于其的合金设计。此外，为了避免车载电子电路的接合部不依赖于车载电子电路的搭载区域地断裂，还需要改善形成接合部的软钎料合金本身的强度。从该观点出发，也需要对公知的合金组成进行再研究。本专利技术的课题在于，提供：软钎料合金的拉伸强度高、具有印刷基板与电子部件的接合部的优异的耐振动性，从而具备高的可靠性的软钎料合金、焊膏和钎焊接头。用于解决问题的方案本专利技术人等，首先如上述，假定对接合部施加基于振动的负荷的情况，调查了用以往的Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金接合了的接合部的破坏模式。对于该软钎料合金，可知，在电极与软钎料合金的界面处断裂。因此，本专利技术人等为了避免这样的破坏模式，在Sn-Ag-Cu-Bi-Sb-Ni-Co系软钎料合金中，着眼于Ni含量和Co含量，并对这些元素的含量详细进行了调查。其结果可知，它们在规定的范围内未见上述破坏模式，但向在金属间化合物层附近处的软钎料合金中的破坏模式过渡。即可知，调整了Ni含量和Co含量的合金组成中，由于破坏模式的过渡而关联耐振动性的改善。进而，本专利技术人等为了抑制软钎料合金中的裂纹的伸展，着眼于需要改善软钎料合金本身的强度。此处，专利文献1～5中，Sn-Ag-Cu-Bi-Sb-Ni-Co系软钎料合金的实施例中，仅公开了将Sb、Bi含量抑制为较低的合金组成。然而，近年来，车载电子电路的搭载区域扩大，因此，逐渐要求高于以往的软钎料合金的拉伸强度。因此，本专利技术人等在含有规定量的Ag和Cu的组成中，在对Ni含量和Co含量仔细进行了调整的基础上，为了改善软钎料合金本身的强度，增加Sb含量和Bi含量并进行了合金设计。其结果获得如下见解：金属间化合物层附近处的软钎料合金中的裂纹被抑制，耐振动性改善，且软钎料合金的拉伸强度改善。根据上述研究，本专利技术人等得到了能充分应对基板的搭载区域的扩大的软钎料合金，但为了进一步改善可靠性而进行了研究。为了单纯地改善拉伸强度，假定仅凭借增加Sb和Bi的含量，Ni和Co的含量相对变少，因此，未见耐振动性的改善。因此，考虑拉伸强度与耐振动性的均衡性进一步详细进行了调查，结果获得如下见解：通过调整抑制印刷基板的电极与软钎料合金的界面处的断裂的Ni和Co的含量、抑制软钎料合金中的裂纹伸展的Bi和Sb的含量、和它们的均衡性，从而软钎料合金的拉伸强度和耐振动性改善，进一步体现高的可靠性。根据这些见解得到的本专利技术如下所述。(1)一种软钎料合金，其特征在于，具有如下合金组成：以质量％计，Ag：1～4％、Cu：0.5～0.8％、Bi：超过4.8％且5.5％以下、Sb：超过1.5％且5.5％以下、Ni：0.01％以上且低于0.1％、Co：超过0.001％且0.1％以下、和余量由Sn组成。(2)根据上述(1)中记载的软钎料合金，其中，合金组成满足下述(1)式～(3)式。0.020％≤Ni+Co≤0.105％(1)9.1％≤Sb+Bi≤10.4％(2)4.05×10-3≤(Ni+Co)/(Bi+Sb)≤1.00×10-2(3)(1)式～(3)式中，Ni、Co、Bi和Sb分别表示软钎料合金中的含量(质量％)。(3)一种焊膏，其特征在于，具有上述(1)或上述(2)中记载的软钎料合金。(4)一种钎焊接头，其特征在于，具有上述(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软钎料合金，其特征在于，具有如下合金组成：以质量％计，Ag：1～4％、Cu：0.5～0.8％、Bi：超过4.8％且5.5％以下、Sb：超过1.5％且5.5％以下、Ni：0.01％以上且低于0.1％、Co：超过0.001％且0.1％以下、和余量由Sn组成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.31 JP 2017-0732701.一种软钎料合金，其特征在于，具有如下合金组成：以质量％计，Ag：1～4％、Cu：0.5～0.8％、Bi：超过4.8％且5.5％以下、Sb：超过1.5％且5.5％以下、Ni：0.01％以上且低于0.1％、Co：超过0.001％且0.1％以下、和余量由Sn组成。2.根据权利要求1所述的软钎料合金，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：泉田尚子，吉川俊策，立花芳惠，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP