[发明专利]无铅合金焊料

说明书

技术领域

本发明涉及电气、电子设备的金属接合等使用的无铅合金焊料，如更详细记述，则涉及流体钎焊或手工钎焊等使用的SnCu系的无铅合金焊料。

背景技术

目前，作为电气、电子设备的金属接合使用的合金焊料，一般地使用Sn为63重量％、Pb为37重量％等的含铅的合金焊料。

已指出，含有铅的焊料在从带有焊料的基板等的废弃物溶出的铅浸透到地下水的情况下，由于饮用该地下水可给神经系统带来严重的障碍。因而，正在研究不含铅的许多无铅合金焊料。

作为不含铅的无铅合金焊料，正在研究在SnCu系合金、SnAgCu系合金、SnZn合金或在这些合金中添加了Bi、In等的合金焊料。

其中，SnCu系合金即使是融点为227℃的Sn0.7Cu的共晶合金，与其它无铅合金焊料相比融点也高，但因为在润湿性方面比较优越，且价格低，所以是期望实用化的材料之一。

然而，考虑到部件的耐热性，该Sn0.7Cu的共晶合金在进行钎焊时不得不减小融点和操作温度的差，因此，在钎焊途中，容易产生焊料凝固造成的角状物(ツノ引き)等钎焊不良。另外，作为Sn基无铅合金，因为蠕变强度低，所以，具有在热应力负荷大的部位不能使用的缺点。不仅如此，因为该焊料容易溶解铜和铁系合金，因此，存在引起既侵蚀基板的铜电路，又溶解焊料槽容器的所谓侵蚀现象的问题，这成为实用化的障碍。

虽然SnCu系合金的融点高的情况，只要是SnCu系就不可避免，但对改善润湿性、蠕变强度、铜的耐侵蚀性等进行了大量研究，已提出在Sn0.7Cu共晶合金中添加了Ag、Sb、Bi、Ni的合金。

通过添加Ag，虽然润湿性和蠕变强度等机械特性提高，但是Cu的耐侵蚀性降低。

通过添加Sb，虽然蠕变强度等机械特性提高，但是几乎没有改善润湿性和耐Cu侵蚀性的效果。

通过添加Bi，虽然润湿性明显提高，蠕变强度也提高，但是由于伸展性降低而韧性降低，另外，几乎看不到铜的耐侵蚀性的提高。

通过添加Ni，虽然蠕变特性提高，铜的耐侵蚀性也提高，但是，看不到润湿性的提高。

另外，最近，公开了为了改善SnCu系合金焊料的热疲劳特性，而添加0.05～1.0重量％Co的发明。(参照专利文献1)。然而，根据本发明人等的研究，可以判明虽然该发明热疲劳特性得到改善，但是，在钎焊中容易形成浮渣(以金属间化合物等作为核的湿性氧化物块)，产生在溶融焊料中由于存在金属间化合物而引起的角状物等钎焊缺陷，并且，其结果是，向槽外除去的氧化物也增加。

专利文献1：特开2003-1482号公报

另外，已公开了由本申请的申请人开发的Cu0.1～3.0重量％、Co 0.01重量％以上且不足0.05重量％、和添加选自0.05～1.0重量％的Ag、0.01～0.05重量％的N i及0.005～0.05重量％的Ge的三种元素的至少一种的发明(参照专利文献2)。该发明为以不产生浮渣的程度抑制Co的添加量并添加Ag，从而补偿蠕变特性，满足实用化的要求特性。但是，根据本发明人等的研究可以判明，虽然该发明的润湿性、蠕变特性、Cu的耐侵蚀性得以改善，但是，与SnAgCu系比较时，蠕变特性不充分，另外，Cu或Co的含量增加，或在混入了微量的杂质等情况下，由于金属间化合物过度地析出而形成以该金属间化合物作为核的浮渣，因此产生角状物等钎焊缺陷，同时，向槽外除去的氧化物量增加。

专利文献2：特开2004-330259号公报

因而，目前的SnCu系合金焊料从不能满足所有实用化的要求特性这一观点来看，还是完全不满足的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SnCu系无铅合金焊料，其维持改善作为Sn基无铅焊料的缺点的润湿性、蠕变强度及铜的耐侵蚀性的上述专利文献2中记载的发明的优点，并且消除作为问题点的由于金属间化合物过度地析出，形成以该金属间化合物作为核的浮渣，从而产生角状物等钎焊缺陷的缺点，满足实用化的全部要求特性。

为实现上述目的，本发明人等专心研究的结果发现：含有0.1～1.5重量％的Cu、0.01重量％以上且不足0.05重量％的Co、0.05～0.5重量％的Ag、0.01～0.1重量％的Sb的焊料和此外还含有0.001～0.008重量％的Ge的焊料可以防止金属间化合物的过度析出，可以超越上述SnCu系的合金焊料的实用化的全部要求特性，实现了本发明。