[发明专利]无Pb焊料连接结构和电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无Pb焊料连接结构和采用该连接结构的电子装 置，在该无Pb焊料连接结构中，电子部件通过毒性很小的无Pb焊料 与引线架等的电极连接。

背景技术

在过去，为了在有机主板等的电路主板上，连接LSI等的电子部 件，制造电子电路主板，则采用Sn-Pb共晶焊料，接近该Sn-Pb共 晶焊料，其熔点也类似的Sn-Pb焊料，或在这些焊料中添加有少量的 Bi或Ag的焊料合金。在这些焊料中，按照重量百分比计，Pb的含量 为40％。这些焊料中的任何一种焊料合金的熔点均基本为183℃，可在 220～240℃的温度下进行焊接。

此外，待焊接的QFP(Quad Flat Package)-LSI等电子部件的 电极一般采用下述电极，在该电极中，在作为Fe-Ni系合金的42合 金表面上，通过电镀等方式，形成按照重量百分比计，90％Sn-10％Pb (下面简称为Sn-10Pb层)。这是因为焊料浸润性良好，并且保持性 良好，不产生纤维状结晶的问题。

但是，包含于上述Sn-Pb系焊料中的Pb为对人体有毒的重金属， 这样由于将包含Pb的制品废弃，会产生对地球环境造成污染，对生物 产生恶劣影响的问题。由该电子产品造成的地球环境的污染是通过下 述方式造成的，即在雨等作用下，从包含因放置而日晒漂白的Pb的电 子制品中，析出Pb，该Pb的析出因最近的酸雨而有加速倾向。于是， 为了减少环境污染，替代大量使用的上述Sn-Pb共晶系焊料的，不包 含Pb的低毒性的无Pb焊料，以及作为在部件电极上所采用的Sn-10Pb 层的替代材料的，不包含Pb的部件电极结构是必须的。作为无Pb焊 料，从低毒性，材料供给性，成本，浸润性，机械性质，连接可靠性 等的观点来看，Sn-Ag-Bi系焊料是有利的侯选者。另外，在焊接中， 通常，通过加热到220～240℃附近，在主板的电极与焊料之间产生化 合物的方式，进行连接。于是，由于所形成的界面随着焊料与部件一 侧的电极材料的组合的不同而不同，这样为了获得稳定的连接界面， 必须要求适合该焊料的电极材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无Pb焊料连接结构，其相对引线架等 的电极，采用毒性很小的Sn-Ag-Bi系的无Pb焊料合金，具有足够 高的连接强度，获得稳定的界面。

另外，本发明的另一目的在于提供一种电子装置，该装置采用毒 性很小的Sn-Ag-Bi系的无Pb焊料合金，具有下述连接强度，并且 获得即使随着时间的推移仍保持稳定的界面，该强度指足以抵抗因电 子部件，主板之间的热膨胀系数之间的差别，焊接后的切割主板作业， 或检验试验时的主板的变形，搬运等而在焊料连接部产生的应力的连 接强度。

此外，本发明的还一目的在于提供一种无Pb焊料连接结构和电子 装置，其采用毒性很小的Sn-Ag-Bi系的无Pb焊料合金，确保足够 高的浸润性，具有足够高的连接强度，此外还可确保耐纤维状结晶性 等。

根据本发明的第一方面，本发明涉及一种无Pb焊料连接结构，其 特征在于通过Sn-Bi系层，将Sn-Ag-Bi系的无Pb焊料与电极连接。

以下的连接结构的实施例仅为示例。

1.另外，本发明的特征在于在上述无Pb焊料连接结构中，按照重 量百分比计，上述Sn-Bi系层中的Bi含量在1～20％的范围内。

2.此外，本发明的特征在于在上述无Pb焊料连接结构中，在上述 Sn-Bi系层与上述电极之间，具有Cu层。

3.还有，本发明的特征在于在上述无Pb焊料连接结构中，通过Cu 材料，形成上述电极。

4.再有，本发明的特征在于上述电极为Fe-Ni系合金或Cu系的 引线。

5.另外，本发明的特征在于在上述无Pb焊料连接结构中，上述 Sn-Ag-Bi系的无Pb焊料以Sn为主成分，按照重量百分比计，Bi的 含量在5～25％的范围内，Ag的含量在1.5～3％的范围内，Cu的含量在 0～1％的范围内。

根据本发明的第二方面，本发明涉及一种电子装置，其包括形成 于电子部件上的第1电极、和形成于电路主板上的第2电极，这两个 电极互相连接，其特征在于在上述第1电极上形成Sn-Bi合金层，通 过Sn-Ag-Bi系的无Pb焊料，将形成有该Sn-Bi系层的第1电极与 上述第2电极连接。

以下的电子装置的实施例仅为示例。