焊锡及使用该焊锡的安装品制造技术

Ｓｎ－Ｚｎ类合金焊锡具有以下组成：含有７至１０质量％的Ｚｎ、０．０７５至１质量％的Ａｇ、０．０７至０．５质量％的Ａｌ，进一步含有０．０１至６质量％的Ｂｉ及０．００７至０．１质量％的Ｃｕ中的一种或二种，并根据需要含有０．００７至０．１质量％的Ｍｇ，剩余部分为Ｓｎ及不可避免的杂质。这种焊锡具有和现有的Ｓｎ－３７重量％Ｐｂ共晶类焊锡同等的作业性、使用条件、及连接可靠性，且不含有对人体有害的铅。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及到一种焊锡及使用该焊锡的安装品。
技术介绍
在现有技术中，在将电子配件表面安装到电路基板上时，使用焊锡膏，该焊锡膏以Sn-37质量％Pb共晶焊锡为金属粒子，与焊剂混炼而成。Sn-37质量％Pb共晶焊锡的共晶温度为183℃。通常当基板尺寸较大时、以及将热容量大的配件搭载到基板上时，为了使基板上最低温度为Sn-37质量％Pb共晶焊锡的共晶温度以上，组装有温度分布图，以使回流炉内的最高温度为220℃至240℃。在以专利第3027441号所述的现有的Sn-Ag共晶为基础的焊锡合金材料中，熔融温度为220℃以上，比通常的Sn-37质量％Pb共晶焊锡的熔点183℃高约40℃，作为Sn-37质量％Pb共晶焊锡的替代材料，用于印刷基板和电子配件的接合。在专利第1664488号(特开昭59-189096号)中，通过向Sn-Zn类焊锡添加Bi，提高了强度。在特开平9-94687号中，通过向Sn-Zn类焊锡添加0.1～3.5质量％的Ag，提高了连接强度。并且在特开2001-347394号中，通过向Sn-Zn类焊锡添加Al、In、Ni、Cu、Ag等，提高了强度(硬度)及湿润性，并降低了熔点。在特开2002-195433号中，通过向Sn-Zn类焊锡添加Ag及Bi，提高了强度(硬度)及湿润性，并降低了熔点。进一步，在专利第3357045号中，通过向Sn-Zn类焊锡添加Al，提高了湿润性。专利文献1专利第3027441号公报专利文献2专利第1664488号公报专利文献3特开平9-94687号公报专利文献4特开2001-347394号公报专利文献5特开2002-195433号公报专利文献6专利第3357045号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是在上述现有技术中存在以下问题。第一问题在于，现有的Sn-37质量％Pb共晶焊锡中含有的铅对人体有害。其原因在于，利用Sn-37质量％Pb共晶焊锡生产的产品的产业废物由于酸雨等在土地中溶析出铅，并通过地下水进入到人体内，从而造成上述问题。第二问题在于，在专利第3027441号中所述的以现有的Sn-Ag共晶为基础的焊锡材料中，熔融温度为220℃以上，比Sn-37质量％Pb共晶焊锡的熔融温度183℃高约40℃。其原因在于，在使用现有的一般的Sn-37质量％Pb共晶焊锡用回流炉将电子配件表面安装到电路基板时，如果将安装面整体的炉内最小温度设为Sn-Ag共晶类的熔融温度220℃以上，则当基板表面积较大时，或搭载了热容量大的配件时，炉内最大温度会超过250℃。该温度超过了现有的CPU等大多数电子配件的耐热保证温度，在安装后产品可靠性下降。为了弥补这一问题，必须重新购入和现有的回流炉相比炉内最大温度和最小温度的差较小的、可平均加热的回流炉，设备成本增加。并且，需要提高配件耐热性，但存在Si制半导体设备等的半导体特性受损的危险，在提高配件耐热性上也存在极限。第三问题在于，当使用专利第1664488号所述的Sn-Zn-Bi类的无铅焊锡时，在将安装后的电子配件在-40℃和125℃的温度下交互放置10分钟至30分钟左右的热循环试验及高温高湿气氛中，很难保持和开始一样的连接强度。其原因在于，在电路基板的铜电极上使用Sn-Zn-Bi类焊锡与电子配件熔融连接时，在-40℃和125℃的温度下交互放置10分钟至30分钟左右的热循环试验中，在添加3至20质量％的铋时，强度退化。进一步，对Sn-Zn类焊锡仅添加Bi时，在高温高湿气氛中锌被氧化的情况下，焊锡材料自身与较脆的Bi一样变得非常脆，焊锡连接部分的强度退化。第四问题在于，如特开平9-94687号、特开2001-347394号等所述，向Sn-Zn类焊锡中，将Al、In、Ni、Cu、Ag等以特开平9-94687号、特开2001-347394号所述的组成添加时，即使在初期可得到充分的强度，在85℃、85％的恒温恒湿试验等中页出现强度退化，是可靠性不够的合金组成，并且其熔融温度较高，在作业上不方便。并且，专利第3357045号也一样，向Sn-Zn类焊锡仅添加Al或Bi时，在85℃、85％的高温高湿试验中无法获得连接可靠性。其原因在于，如特开平9-94687号所述的合金组成那样，对Sn-Zn类焊锡仅添加银时，焊锡母材无法获得充分的强度，如特开2001-347394号、第3357045号所述，向Sn-Zn类焊锡仅添加铝、Bi时，在85℃、85％的高温高湿试验等中产生强度退化，进一步如特开2001-347394号所述，添加0.1至1质量％的Cu时，熔点接近Sn-Cu焊锡的共晶温度附近，添加1至5质量％的Ag时，熔点上升接近Sn-Ag焊锡的共晶温度附近，超过现有的Sn-Pb共晶焊锡的安装所使用的电子配件的耐热保障温度。进一步，由于不以Sn-Zn类焊锡、即Sn-Zn共晶组织为母相，熔融温度范围较大，因此组织较为粗大，且易于产生浓度偏析，在高温高湿环境下易于腐蚀。第五问题在于，如特愿2002-195433号所述，向Sn-Zn-Bi类焊锡以特愿2002-195433号所述的组成添加Ag时，在85℃、85％的恒温恒湿试验中难于获得充分的可靠性，并且Ag的添加量不是可获得可靠性的适当的添加量。其原因在于，当要添加0.075质量％以下的Ag时，合金组织易于粗大化，在高温保持时导致强度退化，并且在高湿度气氛中易于导致强度退化。并且，向Sn-Zn-Bi类焊锡仅添加Ag时，无法充分防止焊锡内部形成的富Zn相的氧化引起的强度退化。第六问题在于，如特开平9-94687号所述，对Sn-Zn类焊锡添加0.1～3.5质量％的Ag时，在添加1质量％以上的银的情况下，会导致熔点的急剧上升。其原因在于，Sn-Ag的共晶温度为约220℃以上，Ag的相析出。因此在通常的Sn-37质量％Pb的温度分布图下的安装是不可能的，与Sn-37质量％Pb相比熔点约高40℃，从而超过了电子配件的耐热保障温度，损坏了安装产品的可靠性。用于解决问题的手段本专利技术的目的在于提供一种焊锡，其具有和现有的Sn-37重量％Pb共晶类焊锡同等的操作性、使用条件、及连接可靠性，且不含有对人体有害的铅。并且，本专利技术的其他目的在于通过使用本专利技术的焊锡而提供一种连接可靠性高的电子配件的安装品。本申请第一专利技术的焊锡的特征在于，具有以下组成含有7至10质量％的Zn、0.075至1质量％的Ag、0.07至0.5质量％的Al，进一步含有0.01至6质量％的Bi、及0.007至0.1质量％的Cu中的一种或二种，剩余部分为Sn及不可避免的杂质。本申请第二专利技术的焊锡的特征在于，具有以下组成含有7至10质量％的Zn、0.075至1质量％的Ag、0.07至0.5质量％的Al、0.007至0.1质量％的Cu、0.007至0.1质量％的Mg，剩余部分为Sn及不可避免的杂质。本申请第三专利技术的焊锡的特征在于，具有以下组成含有7至10质量％的Zn、0.075至1质量％的Ag、0.07至0.5质量％的Al、0.01至6质量％的Bi、0.007至0.1质量％的Mg，剩余部分为Sn及不可避免的杂质。本申请第四专利技术的焊锡的特征在于，具有以下组成含有7至10质量％的Zn、0.075至1质量％的Ag、0.07至0.5质量％的Al、0.01至6质量％的Bi、0.007至0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊锡，其特征在于，具有以下组成：含有７至１０质量％的Ｚｎ、０．０７５至１质量％的Ａｇ、０．０７至０．５质量％的Ａｌ，进一步含有０．０１至６质量％的Ｂｉ、及０．００７至０．１质量％的Ｃｕ中的一种或二种，剩余部分为Ｓｎ及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：船矢琢央，冥加修，松井孝二，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]