[发明专利]焊料合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于结合电子元件内部的终端等的焊料合金，更具体地说，本发明涉及一种具有优异的抗热冲击性的焊料合金。

背景技术

常规上，在不干扰压电谐振器振荡的壳体中包含压电谐振器的结构已在压电谐振器元件等中得到广泛的应用。在这些类型的压电谐振器元件中，配置在壳体中的压电谐振器和电极以及终端等用焊料结合起来。

在用于结合到电子元件内部的焊料，即所谓的内焊料中，在印刷电路板等上装配电子元件的焊接过程中要求耐热应力。因此，强烈地要求该内焊料在装配电子元件时在热应力作用下难以熔化，并且具有难以产生裂缝等特征。

常规上，具有比较高熔点的Sn-Pb低共熔焊料和Sn-Sb低共熔焊料可用作内焊料，以抗御装配电子元件时的热应力。

当要求防止焊料扩散到电极表面上时，可使用富含Pb组成的低共熔焊料，例如组成为含60重量％Sn和40重量％Pb的低共熔焊料。

当希望诸如通过在电极表面上形成Ni阻挡相来防止焊料的扩散时，可使用富含Sn的焊料如Sn-Sb体系的低共熔焊料。

然而，上述内焊料存在着抗热冲击性不够的问题。

在Sn-Pb体系的低共熔焊料中，富含Pb的相(α-相)和富含Sn的相(β-相)会生长。然而，存在着这样一个问题，即在α-相和β-相之间会产生相关裂缝，或在α-相中产生裂缝。

在不含Pb的Sn-Sb体系的焊料如上述Sn-Sb体系的焊料中，上述裂缝很少发生。然而，Sn-Sb体系的焊料具有高的杨氏模量。因此，当施加热应力时，该焊料易于机械地损坏电极，并易于使电极剥离等。

发明内容

为了克服上述问题，本发明较好的实例提供一种具有优异的抗热冲击性的焊料合金。当施加热应力时，难以产生裂缝。同样也难以机械地损坏结合的电极。

本发明一个较好的实例提供一种包含Sn、Sb、Ag和Cu的金属合金的焊料合金，其中Sb的量约为1.0至3.0重量％；Ag的量约为1.0重量％或更多至2.0重量％或更少；Cu的量约为1.0重量％或更少；以及余量为Sn。

上述焊料合金具有比较低的杨氏模量和足够的拉伸性能。因此，即使存在热应力，它也难以从结合的电极上剥离下来。本发明也提供对金属相如Cu和Ni具有优异焊接性的焊料。因此，提供了抗热冲击性优异的焊料合金。

上述焊料合金可用于焊接电子元件的内部。

当使用上述焊料合金作为电子元件的内焊料时，即使在将电子元件装配到印刷电路板等上的焊接过程中存在热应力，也难以发生再熔化和电极的剥离，并且结合的内焊料中的裂缝也可以可靠地避免了。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从下述参考附图的本发明的描述中显现出来。

图1图示了作为本发明一个例子的Sn-Sb3.0-Cu1.0-Ag1.0焊料合金的DSC分析结果。

图2图示了Sn-Sb5.0焊料合金的DSC分析结果。

图3图示了Sn-Sb5.0-Ag1.0焊料合金的DSC分析结果。

具体实施方式

本发明的发明人试图对很少产生上述裂缝的Sn-Sb体系的焊料合金的组成作了各种改进，并且认真地测试了结果。

通常，Sn体系的焊料合金具有高的杨氏模量，并且它易于扩散到电极等上。因此，已知它易于从电极上剥离下来。

本发明的发明人以Sn-Sb体系的焊料合金为基础，制出了如下表1所列的各种Sn体系的焊料合金。已尝试将各种Sn体系的焊料合金制成能在一定程度上降低对电极的扩散并且减轻对电极的应力的稳定的Sn化合物。

表1中的样品1只由Sn组成。在样品2中，“Sn-Cu0.75”是指所包含的Cu的量为0.75重量％，而剩余的由Sn组成。类似地，在接下来的样品3-16中，写在化学元素符号后面的数目说明了在其中所含的该元素的比值(重量％)。

再者，样品3-8说明了在Sn-Ag3.5组成中加入了各种比例的Sb和Cu的实施例。另一方面，样品9-13说明了在Sn-Sb3.0组成中加入了各种比例的Cu和Ag的实施例。而且，样品14-16说明了在Sn-Sb组成中加入了各种比例的Ag的

实施例。

而且，表1列出了上述样品1-16的各焊料合金组合物的(1)拉伸性能，(2)DSC熔融温度和(3)焊接时间(Cu板)。

(1)作为上述拉伸性能，列出了拉伸强度、伸长率和杨氏模量。这些数值分别按JIS K6200测量。