提供一种为中低温熔点且高温下长时间保持后也确保钎焊性的无铅且无锑的软钎料合金、焊料球、球栅阵列和钎焊接头。无铅且无锑的软钎料合金具有如下合金组成：以质量％计为12～23％的In、0.001～0.08％的Ge，余量由Sn和不可避免的杂质组成。优选合金组成的In以质量％计为16～21％，合金组成的Ge以质量％计为0.005～0.01％，合金组成的Ge以质量％计为0.005～0.009％，属于不可避免的杂质的U和Th分别为5质量ppb以下，属于不可避免的杂质的As和Pb分别为5质量ppm以下。别为5质量ppm以下。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无铅且无锑的软钎料合金、焊料球、球栅阵列和钎焊接头
[0001]本专利技术涉及无铅且无锑的软钎料合金、焊料球、球栅阵列和钎焊接头。
技术介绍
[0002]近年来，CPU(Central Processing Unit)等电子设备要求小型化。由于电子设备小型化时，软钎焊时的热负荷大，因此期望在低温下软钎焊。软钎焊温度如果是低温，则能够制造可靠性高的电路基板。为了在低温下进行软钎焊，需要使用低熔点的软钎料合金。
[0003]作为低熔点的软钎料合金，可列举出例如63Sn
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37Pb软钎料合金。63Sn
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37Pb软钎料合金的熔点为约183℃。但是，由于担心对环境的不良影响，近年来含Pb的软钎料合金的使用受到管制。
[0004]作为代替Sn
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Pb组成的软钎料合金的低熔点软钎料合金，正如JIS Z 3282(2017)所公开的，可列举出Sn
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58Bi软钎料合金、Sn
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52In软钎料合金。Sn
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58Bi软钎料合金的熔点为约139℃。另外，Sn
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52In软钎料合金的熔点为约119℃。尤其是Sn
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58Bi软钎料合金作为低成本且具有优异润湿性的低熔点软钎料合金而被广泛使用。
[0005]另一方面，近年来指出软钎料合金中含有的极微量的杂质元素会因经时变化而释放α射线，释放的α射线会引起半导体的软错误。为了抑制这种软错误，需要使用杂质少的软钎料合金。但是，Bi包含较多放射性同位素，因此难以获得α射线量少的高纯度原材料。因此，对于Sn
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Bi组成的低熔点软钎料合金而言，难以抑制α射线释放导致的软错误发生。
[0006]为此，Sn
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In组成的低熔点软钎料合金受到研究。以下的专利文献1和专利文献2涉及Sn
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In组成的低熔点软钎料合金。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开2007
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105750号公报
[0010]专利文献2:日本特开2006
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000909号公报
技术实现思路
[0011]专利技术要解决的问题
[0012]由Sn
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In形成的软钎料合金根据In含量，其熔点在约120℃至约230℃变化。其中，理想的是熔点为130℃至210℃的软钎料合金。这是由于该软钎料合金是具有在以往使用的Sn
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3Ag
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0.5Cu中温软钎料合金的熔点220℃与Sn
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52In低温软钎料合金的熔点119℃之间的熔点的、应称作中低温软钎料合金的软钎料合金。由此，在分多阶段进行软钎焊的分步软钎焊中，在进行了使用中温软钎料合金的软钎焊之后，再进行使用中低温软钎料合金的软钎焊时，中温软钎料合金不会再次熔化。而在进行了使用中低温软钎料合金的软钎焊之后，再进行使用低温软钎料合金的软钎焊时，中低温软钎料合金不会再次熔化。另外，分步软钎焊中，有时工艺上在软钎焊前保持在中低温软钎料合金不会熔化的程度的温度域。
[0013]这样，作为用于分步软钎焊的软钎料合金，要求其熔点在以往的中温软钎料合金
与低温软钎料合金之间，同时在高温下长时间保持后也可确保钎焊性。
[0014]本专利技术的课题在于提供一种为中低温的熔点且高温下长时间保持后也可确保钎焊性的无铅且无锑的软钎料合金、焊料球、球栅阵列和钎焊接头。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]本专利技术人等重新从由Sn和In这两种元素形成的Sn
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In系合金出发，开始了研究。该合金在In含量为一定量以上时，会形成基于In和Sn的被称作γ相的金属间化合物的相。但是，由于该γ相脆弱，存在使软钎料合金的延性下降的风险。于是为了使熔点达到约130℃至约200℃的中低温而将In含量设定为20质量％程度。
[0017]接着，为了实现高温下长时间保持后能够确保钎焊性，添加了各种元素来尝试改善特性。将添加了各种元素的软钎料合金在高温下长时间保持后，用XPS(X射线光电子能谱：X
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ray Photoelectron Spectroscopy)在深度方向上进行分析。其结果，得到了尤其是添加了Ge的软钎料合金的氧化膜薄这一见解。推测这是由于In氧化膜由于Ge的添加而发生无定形化，In氧化膜的晶界消失，由此O的扩散被抑制。
[0018]基于上述见解得到的本专利技术如下。
[0019](1)一种无铅且无锑的软钎料合金，其具有如下合金组成：以质量％计为12～23％的In、0.001～0.08％的Ge，余量由Sn和不可避免的杂质组成。
[0020](2)根据上述(1)所述的无铅且无锑的软钎料合金，其中，合金组成的In含量以质量％计为16～21％。
[0021](3)根据上述(1)或上述(2)所述的无铅且无锑的软钎料合金，其中，合金组成的Ge含量以质量％计为0.005～0.01％。
[0022](4)根据上述(1)或上述(2)所述的无铅且无锑的软钎料合金，其中，合金组成的Ge含量以质量％计为0.005～0.009％。
[0023](5)根据上述(1)～上述(4)中任一项所述的无铅且无锑的软钎料合金，其中，属于不可避免的杂质的U和Th分别为5质量ppb以下，属于不可避免的杂质的As和Pb分别为5质量ppm以下。
[0024](6)根据上述(1)～上述(5)中任一项所述的无铅且无锑的软钎料合金，其进一步含有以质量％计为3.5％以下的Ag、0.7％以下的Cu、0.05％以下的Ni和0.02％以下的Co中的至少1种。
[0025](7)一种焊料球，其由上述(1)～上述(6)中任一项所述的无铅且无锑的软钎料合金形成。
[0026](8)根据上述(7)所述的焊料球，其平均粒径为1～1000μm。
[0027](9)根据上述(7)所述的焊料球，其平均粒径为1～100μm。
[0028](10)根据上述(7)～上述(9)中任一项所述的焊料球，其球形度为0.95以上。
[0029](11)根据上述(7)～上述(9)中任一项所述的焊料球，其球形度为0.99以上。
[0030](12)一种球栅阵列，其是使用上述(7)～上述(11)中任一项所述的焊料球形成。
[0031](13)一种钎焊接头，其由上述(1)～上述(6)中任一项所述的无铅且无锑的软钎料合金形成。
附图说明
[0032]图1为Sn
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In的相图。
[0033]图2为用实施例19的软钎料合金制作的焊料球表面的XPS分析图，图2的(a)～图2的(c)分别为不同的焊料球的图。
[0034]图3为用比较例4的软钎料合金制作的焊料球表面的XPS分析图，图3的(a)～图3的(c)分别为不同的焊料本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种无铅且无锑的软钎料合金，其具有如下合金组成：以质量％计为12～23％的In、0.001～0.08％的Ge，余量由Sn和不可避免的杂质组成。2.根据权利要求1所述的无铅且无锑的软钎料合金，其中，所述合金组成的In含量以质量％计为16～21％。3.根据权利要求1或2所述的无铅且无锑的软钎料合金，其中，所述合金组成的Ge含量以质量％计为0.005～0.01％。4.根据权利要求1或2所述的无铅且无锑的软钎料合金，其中，所述合金组成的Ge含量以质量％计为0.005～0.009％。5.根据权利要求1～4中任一项所述的无铅且无锑的软钎料合金，其中，属于所述不可避免的杂质的U和Th分别为5质量ppb以下，属于所述不可避免的杂质的As和Pb分别为5质量ppm以下。6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤岳，须藤皓纪，须佐舞，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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