[发明专利]焊料合金

说明书

技术领域

本发明涉及用于焊接的焊料合金。

背景技术

作为Sn类无铅焊料，Sn-Ag-Cu类焊料如Sn-3.0Ag-0.5Cu被广泛使用。近年来，随着Ag的价格上升，含有Ag的焊料的价格也上升。因此，具有低Ag含量的焊料合金如Sn-1.0Ag-0.7Cu或Sn-0.3Ag-0.7Cu引起了关注。

如果焊料合金中的Ag含量降低，焊料合金的熔点增加。在具有低Ag含量的焊料合金中，担心的是由于在接合界面上析出的金属间化合物的量降低而导致焊料的强度和可靠性劣化。

为了降低Sn-Ag-Cu类焊料的熔点和改进焊料的强度和可靠性，向其添加Bi是有效的。在需要高强度焊料的车载设备的领域，通过向含有约3％(math％，下文称为重量％)～5重量％Ag的Sn类焊料添加Bi以使得Bi固溶于Sn中，而改进了焊料的机械强度。

然而，如果Bi添加至Sn-Ag-Cu类焊料，脆的Bi在电极与焊料之间的界面上析出，并且电极与焊料之间的接合部的疲劳寿命可能缩短。因此，在需要高可靠性和长寿命的产品中使用无Bi焊料是适当的。

专利文献1至3公开了含有无Bi焊料合金粉末的焊料糊料。

专利文献1公开了含有1.0～4.0重量％的Ag、0.4～1.0重量％的Cu、1～8重量％的Sb和余量为Sn的焊料合金粉末。专利文献1也公开了含有0.4重量％以下的选自Ni、Co和Fe中的至少一种元素的Ag-Cu-Sb-Sn类合金的焊料合金。

专利文献2公开了含有0.5～3.5重量％的Ag、0.1～2.8重量％的Cu、0.2～2.0重量％的Sb和余量为Sn的焊料合金。

专利文献3公开了含有0.1～5重量％的Ag、0.1～5重量％的Cu、10重量％以下的转变延迟元素、10重量％以下的氧化抑制元素和余量Sn的焊料合金。专利文献3公开了通过将0.01～1重量％的转变延迟元素和0.01重量％的氧化抑制元素组合添加至Sn类焊料合金而改进耐晶须性的实施例。

[引用列表]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利第5553181号公报

[专利文献2]日本专利第2752258号公报

[专利文献3]日本特开2008-31550号公报

发明内容

技术问题

在Sn-Ag-Cu类焊料中，如果Ag的含量降低，则焊料的熔点通常升高。将Bi添加至Sn-Ag-Cu类焊料有效地降低了焊料的熔点。然而，脆的Bi在电极与焊料之间的接合界面上析出。

因为专利文献1和2中公开的Sn-Ag-Cu类焊料的组成不含Bi，因此脆的金属Bi不在电极与焊料之间的界面上析出。然而专利文献1未公开改进焊料的机械特性和可靠性的组成。在专利文献2中，因为仅将Sb添加至焊料，所以焊料的伸长率劣化。

专利文献3尽管描述了许多添加元素，但未公开除耐晶须性以外的机械特性和可靠性的最佳合金组成。此外，专利文献3未指出改进除耐晶须性以外的焊料的机械特性和可靠性的添加元素及其量。

本发明的一个目的是解决以上提出的问题，并且提供改进焊料的强度和伸长率并且改进通过使用该焊料形成的接合部的可靠性的焊料合金。

技术方案

本发明的焊料合金含有2.0～4.0重量％的Ag，0.5～1.0重量％的Cu，0.1～1.0重量％的Sb，0.1～0.5重量％的选自Ca、Mn和Al的添加元素，和余量的Sn。

发明的有益效果

本发明能够提供改进焊料的强度和伸长率并且改进使用焊料形成的接合部的可靠性的焊料合金。

附图说明

[图1]示出通过使用本发明的一个示例性实施方式的焊料形成的接合部的横截面结构的示意图；

[图2]示出通过使用本发明的所述示例性实施方式的焊料形成的接合部的详细横截面结构的示意图；

[图3]示出通过使用含有Bi的常用焊料形成的接合部的横截面结构的示意图；

[图4]示出通过使用含有Bi的常用焊料接合的接合部的详细横截面结构的示意图；

[图5]示出其中将上面安装有含有本发明的示例性实施方式的焊料合金的焊料球的电子部件安装在基板上的一个实例的示意图。

具体实施方式

通过使用附图描述其中实施本发明的一个示例性实施方式。下面描述的示例性实施方式包括用于实施本发明的技术上优选的限定。然而本发明的范围不限于以下描述。

(结构)