CN105431253A - 焊料合金、焊料组合物、钎焊膏以及电子线路基板 - Google Patents

Abstract

焊料合金是锡-银-铜系的焊料合金，实质上包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟，相对于所述焊料合金的总量，银的含有比例为2质量％以上且5质量％以下，铜的含有比例为0.1质量％以上且1质量％以下，铋的含有比例为0.5质量％以上且4.8质量％以下，镍的含有比例为0.01质量％以上且0.15质量％以下，钴的含有比例为0.001质量％以上且0.008质量％以下，铟的含有比例为超过6.2质量％且10质量％以下，锡的含有比例为剩余的比例。

Description

焊料合金、焊料组合物、钎焊膏以及电子线路基板

技术领域

本发明涉及焊料合金、焊料组合物、钎焊膏以及电子线路基板，详细地，涉及焊料合金以及焊料组合物、含有这些焊料合金和/或焊料组合物的钎焊膏、以及使用该钎焊膏而得的电子线路基板。

背景技术

一般而言，在电气、电子设备等的金属接合中，采用使用钎焊膏的焊接，这样的钎焊膏以往使用含铅的焊料合金。

然而，近年来，从环境负荷的观点出发，要求抑制铅的使用，因此正在进行不含铅的焊料合金(无铅焊料合金)的开发。

作为这样的无铅焊料合金，熟知例如锡-铜系合金、锡-银-铜系合金、锡-铋系合金、锡-锌系合金等，尤其是锡-银-铜系合金由于强度等优异，因此被广泛使用。

作为这样的锡-银-铜系的焊料合金，例如提出了如下的焊料合金：按比例含有银2～4质量％、铜0.1～1质量％、铋0.5～4.8质量％、镍0.01～0.15质量％、钴0.001～0.008质量％、进而铟2.2～6.2质量％，余部为锡(参照专利文献1)。

这样的焊料合金的熔点低，耐久性、耐裂纹性、耐侵蚀性等机械特性优异，进而能够抑制孔隙(空隙)的产生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5349703号公报

发明内容

发明所要解决的课题

另一方面，利用这样的焊料合金来焊接的部件(电路基板等)被反复暴露于加温状态以及冷却状态，从而有可能产生破损。因此，作为焊料合金，需要抑制焊接后的部件破坏。

本发明的目的在于提供能够具备优异的耐久性、耐裂纹性、耐侵蚀性等机械特性进而能够抑制部件破坏的焊料合金以及焊料组合物、含有这些焊料合金和/或焊料组合物的钎焊膏、以及使用该钎焊膏而得的电子线路基板。

用于解决课题的方法

本发明的一个观点所涉及的焊料合金是锡-银-铜系的焊料合金，其特征在于，实质上包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟，相对于所述焊料合金的总量，所述银的含有比例为2质量％以上且5质量％以下，所述铜的含有比例为0.1质量％以上且1质量％以下，所述铋的含有比例为0.5质量％以上且4.8质量％以下，所述镍的含有比例为0.01质量％以上且0.15质量％以下，所述钴的含有比例为0.001质量％以上且0.008质量％以下，所述铟的含有比例为超过6.2质量％且10质量％以下，所述锡的含有比例为剩余的比例。

此外，所述焊料合金优选进而含有锑，相对于所述焊料合金的总量，所述锑的含有比例为0.4质量％以上且10质量％以下。

此外，本发明的另一个观点所涉及的焊料组合物是包含锡-银-铜系的焊料合金、以及金属氧化物和/或金属氮化物的焊料组合物，其特征在于，所述焊料合金实质上包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟，相对于所述焊料组合物的总量，所述银的含有比例为2质量％以上且5质量％以下，所述铜的含有比例为0.1质量％以上且1质量％以下，所述铋的含有比例为0.5质量％以上且4.8质量％以下，所述镍的含有比例为0.01质量％以上且0.15质量％以下，所述钴的含有比例为0.001质量％以上且0.008质量％以下，所述铟的含有比例为超过6.2质量％且10质量％以下，所述金属氧化物和/或金属氮化物的含有比例为超过0质量％且1.0质量％以下，所述锡的含有比例为剩余的比例。

此外，本发明的焊料组合物优选进而含有锑，相对于所述焊料组合物的总量，所述锑的含有比例为0.4质量％以上且10质量％以下。

此外，本发明的另一个观点所涉及的钎焊膏的特征在于，含有由上述焊料合金形成的焊料粉末和助焊剂。

此外，本发明的另一个观点所涉及的钎焊膏的特征在于，含有由上述焊料组合物形成的焊料粉末和助焊剂。

此外，本发明的又另一个观点所涉及的电子线路基板的特征在于，具备由上述钎焊膏形成的焊接部。

发明的效果

本发明的一个观点所涉及的焊料合金以及焊料组合物，由于调整了包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟的锡-银-铜系的焊料合金中铟的含有比例，因此能够具备优异的耐久性、耐裂纹性、耐侵蚀性等机械特性，进而能够抑制部件破坏。

并且，本发明的另一个观点所涉及的钎焊膏，由于含有上述焊料合金和/或焊料组合物，因此能够具备优异的耐久性、耐裂纹性、耐侵蚀性等机械特性，进而能够抑制部件破坏。

此外，本发明的又另一个观点所涉及的电子线路基板，由于在焊接中使用上述钎焊膏，因此在该焊接部能够具备优异的耐久性、耐裂纹性、耐侵蚀性等机械特性，进而能够抑制部件破坏。

具体实施方式

本发明的一个观点所涉及的焊料合金是锡-银-铜系的焊料合金，作为必须成分，含有锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟。换言之，焊料合金实质上包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟。予以说明的是，本说明书中，实质上是指将上述各元素作为必须成分并且允许以后述的比例含有后述的任意成分。

这样的焊料合金中，锡的含有比例为后述的各成分的剩余比例，根据各成分的混合量而适宜地设定。

相对于焊料合金的总量，银的含有比例为2质量％以上、优选超过2质量％、更优选为2.5质量％以上，且为5质量％以下、优选为4质量％以下、更优选低于4质量％、进而优选为3.8质量％以下。

所述焊料合金由于将银的含有比例设定为上述范围，因此能够具备优异的耐侵蚀性、耐久性以及耐裂纹性，进而能够抑制部件破坏。

另一方面，在银的含有比例低于上述下限的情况下，耐久性差，阻碍后述的铜的效果(耐侵蚀性)的表现。此外，在银的含有比例超过上述上限的情况下，耐裂纹性等机械特性降低。进而，过剩的银阻碍后述的钴的效果(耐久性)的表现。并且，部件破坏的抑制性能差。

相对于焊料合金的总量，铜的含有比例为0.1质量％以上、优选为0.3质量％以上、更优选为0.4质量％以上，且为1质量％以下、优选为0.7质量％以下、更优选为0.6质量％以下。

如果铜的含有比例为上述范围，则能够具备优异的耐侵蚀性、耐久性以及耐裂纹性，进而能够抑制部件破坏。

另一方面，在铜的含有比例低于上述下限的情况下，耐裂纹性、耐久性差。进而，耐侵蚀性差，有时产生铜腐蚀等。即，铜的含有比例低于上述下限的情况下，在使用该焊料合金进行焊接时，电子线路基板的铜图案、通孔有时被焊料合金熔化(铜腐蚀)。此外，在铜的含有比例超过上述上限的情况下，耐久性(尤其是耐冷热疲劳性)以及耐裂纹性差。进而，部件破坏的抑制性能差。

相对于焊料合金的总量，铋的含有比例为0.5质量％以上、优选为0.8质量％以上、更优选为1.2质量％以上、进而优选为1.8质量％以上、尤其优选为2.2质量％以上，且为4.8质量％以下、优选为4.2质量％以下、更优选为3.5质量％以下、进而优选为3.0质量％以下。

如果铋的含有比例为上述范围，则能够具备优异的耐侵蚀性、耐久性以及耐裂纹性，进而能够抑制部件破坏。

另一方面，在铋的含有比例低于上述下限的情况下，耐久性差。此外，在铋的含有比例超过上述上限的情况下，部件破坏的抑制性能差。进而，有时耐裂纹性以及耐久性差。

相对于焊料合金的总量，镍的含有比例为0.01质量％以上、优选为0.03质量％以上、更优选为0.04质量％以上，且为0.15质量％以下、优选为0.1质量％以下、更优选为0.06质量％以下。

如果镍的含有比例为上述范围，则能够将焊料的组织微细化，能够实现耐裂纹性以及耐久性的提高。进而，能够抑制耐蚀性以及部件破坏。

另一方面，在镍的含有比例低于上述下限的情况下，耐侵蚀性以及耐裂纹性差，进而无法实现组织的微细化，存在耐久性差的情况。此外，在镍的含有比例超过上述上限的情况下，耐裂纹性以及部件破坏的抑制性能差。进而，存在耐久性差的情况。

相对于焊料合金的总量，钴的含有比例为0.001质量％以上、优选为0.003质量％以上、更优选为0.004质量％以上，且为0.008质量％以下、优选为0.006质量％以下。

如果焊料合金含有钴，则由焊料合金得到的钎焊膏中，形成于焊接界面的金属间化合物层(例如Sn-Cu、Sn-Co、Sn-Cu-Co等)变厚，即使通过热的负荷、热变化所引起的负荷也难以生长。此外，通过使钴在焊料中分散析出，能够强化焊料。

此外，焊料合金以上述比例含有钴的情况下，能够将焊料的组织微细化，能够实现优异的耐裂纹性以及耐久性的提高。进而，能够实现优异的耐侵蚀性以及抑制部件破坏。另一方面，在钴的含有比例低于上述下限的情况下，耐侵蚀性差，进而无法实现组织的微细化，耐裂纹性差。而且，存在耐久性差的情况。此外，在钴的含有比例超过上述上限的情况下，耐裂纹性差，部件破坏的抑制性能差。进而，存在耐久性差的情况。

此外，镍含量相对于钴含量的质量比(Ni/Co)例如为1以上、优选为5以上、更优选为8以上，且例如为200以下、优选为100以下、更优选为50以下、进而优选为20以下、尤其优选为12以下。

如果钴与镍的质量比(Ni/Co)为上述范围，则能够将焊料的组织微细化，能够确保优异的耐裂纹性以及耐久性。进而，能够实现优异的耐侵蚀性以及抑制部件破坏。

另一方面，在钴与镍的质量比(Ni/Co)低于上述下限的情况下，无法实现组织的微细化，存在耐裂纹性差的情况、无法抑制孔隙产生的情况。此外，在钴与镍的质量比(Ni/Co)为上述上限以上的情况下，也无法实现组织的微细化，存在耐裂纹性差的情况。

相对于焊料合金的总量，铟的含有比例超过6.2质量％、优选为6.5质量％以上、更优选为7.0质量％以上，且为10质量％以下、优选为9.0质量％以下、更优选为8.5质量％以下、尤其优选为8.0质量％以下。

如果铟的含有比例为上述范围，则能够确保优异的耐裂纹性、耐久性以及耐侵蚀性，进而能够抑制经焊接的部件的破坏。

具体而言，该焊料合金由于含有锡以及银，因此通常其中存在Ag₃Sn(银三锡)组织。这样的Ag₃Sn组织通过温度反复变动而凝集，有时引起裂纹。

相对于此，焊料合金中以上述比例含有铟的情况下，能够阻碍Ag₃Sn的凝集，将Ag₃Sn组织微细化，从而能够实现耐裂纹性的提高。

进而，利用这样的焊料合金进行焊接的部件(电路基板等)，由于反复暴露于加温状态以及冷却状态而有可能产生破损，但如果焊料合金中以上述比例含有铟，则能够良好地抑制部件的破坏。

予以说明的是，上述机理是由本发明人等推测的，因此本发明不限于上述机理。

另一方面，在铟的含有比例为上述下限以下的情况下，部件破坏的抑制性能差。此外，在铟的含有比例超过上述上限的情况下，耐久性以及耐裂纹性差。

此外，铟含量相对于铋含量的质量比(In/Bi)例如为1.0以上、优选为1.5以上、更优选为2.0以上，且例如为16以下、优选为14以下、更优选为10以下、尤其优选为7.0以下。

如果铋与铟的质量比(In/Bi)为上述范围，则能够具备优异的耐侵蚀性、耐久性以及耐裂纹性，进而能够抑制部件破坏。

另一方面，在铋与铟的质量比(In/Bi)低于上述下限的情况下，存在耐裂纹性差的情况。此外，在铋与铟的质量比(In/Bi)超过上述上限的情况下也存在耐裂纹性差的情况。

此外，上述焊料合金可以进一步含有锑等作为任意成分。

相对于焊料合金的总量，锑的含有比例例如为0.4质量％以上、优选为1.0质量％以上、更优选为1.5质量％以上，且例如为10质量％以下、优选为5.0质量％以下、更优选为4.5质量％以下、进而优选为4.0质量％以下。

如果锑的含有比例为上述范围，则能够具备优异的耐侵蚀性、耐久性以及耐裂纹性，进而能够抑制部件破坏。另一方面，在锑的含有比例低于上述下限的情况下，存在耐久性差的情况。此外，在锑的含有比例超过上述上限的情况下，也存在耐久性差的情况。

此外，在锑的含有比例为上述范围的情况下，作为铋的含有比例，优选例如0.5质量％以上、优选为0.8质量％以上、更优选为1.2质量％以上，且例如为4.2质量％以下、优选为3.5质量％以下、更优选为3.0质量％以下。

如果锑的含有比例以及铋的含有比例为上述范围，则能够具备优异的耐侵蚀性、耐久性以及耐裂纹性，进而能够抑制部件破坏。

并且，这样的焊料合金可以通过利用在熔融炉中使上述各金属成分熔融并均匀化等公知的方法进行合金化而得到。

另外，用于制造焊料合金的上述各金属成分，可以在不阻碍本发明的优异效果的范围内含有微量的杂质(不可避免的杂质)。

作为杂质，可以举出例如铝(Al)、铁(Fe)、锌(Zn)、金(Au)等。

并且，由此得到的焊料合金的、通过DSC法(测定条件:升温速度0.5℃/分钟)测定的熔点例如为190℃以上、优选为200℃以上，且例如为250℃以下、优选为240℃以下。

如果焊料合金的熔点为上述范围，则用于钎焊膏时，能够简易且作业性良好地进行金属接合。

此外，本发明包括包含焊料合金、以及金属氧化物和/或金属氮化物的焊料组合物。

更具体而言，本发明的焊料组合物通过将上述焊料合金中的锡的一部分置换成金属氧化物和/或金属氮化物而得。

焊料合金与上述同样，是锡-银-铜系的焊料合金，作为必须成分含有锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟，并且，可以含有锑作为任意成分。

此外，这些各成分(除锡以外。)的含有比例，相对于焊料组合物的总量，直接应用上述数值范围。

作为金属氧化物，可以举出例如氧化铝(包括氧化铝、氧化铝的水合物。)、氧化铁、氧化镁(镁氧)、氧化钛(二氧化钛)、氧化铈(二氧化铈)、氧化锆(二氧化锆)、氧化钴等。此外，作为金属氧化物，可以举出例如钛酸钡等复合金属氧化物、进而掺杂了金属离子的例如氧化铟锡、氧化锑锡等掺杂处理金属氧化物。进而，作为金属氧化物，可以举出硅等半金属的氧化物，具体可以举出二氧化硅等。

这些金属氧化物可以单独使用或并用两种以上。

作为金属氮化物，可以举出例如氮化铝、氮化锆、氮化镓、氮化铬、氮化钨、氮化镁、氮化钼、氮化锂等金属氮化物。

这些金属氮化物可以单独使用或并用两种以上。

作为金属氧化物和/或金属氮化物，从实现耐裂纹性的提高的观点出发，优选举出金属氧化物，更优选举出二氧化锆。

此外，作为这样的金属氧化物和/或金属氮化物，没有特别限制，但优选使用粉末状的金属氧化物和/或金属氮化物。

对于金属氧化物和/或金属氮化物的平均粒径，没有特别限制，在利用激光衍射法的使用粒径·粒度分布测定装置进行的测定中，例如为lnm～50μm。

相对于焊料组合物的总量，金属氧化物和/或金属氮化物的含有比例例如超过0质量％、优选为0.0001质量％以上、更优选为0.001质量％以上、进而优选为0.01质量％以上，且例如为1.0质量％以下、优选为0.8质量％以下、更优选为0.5质量％以下。

如果金属氧化物和/或金属氮化物的含有比例为上述范围，则能够良好地实现耐裂纹性的提高。

此外，焊料组合物中，锡的含有比例是上述各金属成分(除锡以外。)以及金属氧化物和/或金属氮化物的剩余比例，根据各成分的混合量来适宜地设定。

并且，为了获得焊料组合物，没有特别限制，例如，在制造上述焊料合金时，具体而言，在熔融炉中使各金属成分熔融(熔解)时，与各金属成分一起添加上述金属氧化物和/或金属氮化物。由此能够获得含有焊料合金、以及金属氧化物和/或金属氮化物的焊料组合物。

此外，获得焊料组合物的方法不限于上述方法，例如，也可以将金属氧化物和/或金属氮化物、以及另行制造的上述焊料合金物理混合。

优选的是，在制造焊料合金时，与各金属成分一起添加金属氧化物和/或金属氮化物。

并且，就上述焊料合金以及焊料组合物而言，由于包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟的锡-银-铜系的焊料合金中铟的含有比例得以调整，因此能够具备优异的耐久性、耐裂纹性、耐侵蚀性等机械特性，进而能够抑制部件破坏。

因此，这样的焊料合金以及焊料组合物优选含在钎焊膏(钎焊膏接合材料)中。

具体而言，本发明的另一个观点所涉及的钎焊膏，含有上述焊料合金和/或焊料组合物、以及助焊剂。

钎焊膏中焊料合金和/或焊料组合物优选以粉末的形式含有。

作为粉末形状，没有特别限制，可以举出例如实质上完整的球状、例如扁平的块状、例如针状等，此外，也可以是不定形的。粉末形状根据钎焊膏所要求的性能(例如触变性、粘度等)来适宜地设定。

焊料合金和/或焊料组合物的粉末的平均粒径(球状的情况下)、或平均长度方向的长度(非球状的情况下)，在利用激光衍射法的使用粒径·粒度分布测定装置进行的测定中，例如为5μm以上、优选为15μm以上，且例如为100μm以下、优选为50μm以下。

作为助焊剂，没有特别限制，可以使用公知的焊料助焊剂。

具体而言，助焊剂可以将例如基础树脂(松香、丙烯酸树脂等)、活性剂(例如乙胺、丙胺等胺的氢卤酸盐、例如乳酸、柠檬酸、安息香酸等有机羧酸等)、触变剂(氢化蓖麻油、蜜蜡、巴西棕榈蜡等)等作为主成分，此外，在将助焊剂变为液态来使用的情况下，可以进一步含有有机溶剂。

并且，钎焊膏可以通过利用公知的方法将由上述焊料合金和/或焊料组合物形成的粉末、以及上述助焊剂进行混合而得到。

关于焊料合金和/或焊料组合物、与助焊剂的配合比例，作为焊料合金和/或焊料组合物:助焊剂(质量比)，例如为70:30～90:10。

并且，上述钎焊膏由于含有上述焊料合金和/或上述焊料组合物，因此能够具备优异的耐久性、耐裂纹性、耐侵蚀性等机械特性，进而能够抑制部件破坏。

此外，本发明包括具备由上述钎焊膏形成的焊接部的电子线路基板。

即，上述钎焊膏适合用于例如电气、电子设备等的电子线路基板的电极与电子部件的焊接(金属接合)。

作为电子部件，没有特别限制，可以举出例如电阻器、二极管、电容器、晶体管等公知的电子部件。

并且，由于这样的电子线路基板在焊接时使用上述钎焊膏，因此在该焊接部能够具备优异的耐久性、耐裂纹性、耐侵蚀性等机械特性，进而能够抑制部件破坏。

另外，上述焊料合金以及上述焊料组合物的使用方法不限于上述钎焊膏，也可以用于例如树脂芯焊接材料的制造。具体而言，例如通过公知的方法(例如，挤出成型等)，将上述助焊剂作为芯，将上述焊料合金和/或上述焊料组合物成型为线状，从而也能够得到树脂芯焊接材料。

并且，这样的树脂芯焊接材料也与钎焊膏同样，适合用于例如电气、电子设备等的电子线路基板的焊接(金属接合)。

实施例

接下来，基于实施例以及比较例来说明本发明，但本发明不受下述实施例的限定。以下所示的实施例的数值可以替换成实施方式中所记载的数值(即，上限值或下限值)。

实施例1～18以及比较例1～12

·焊料合金的调制

将表1～2中所记载的各金属、金属氧化物和/或金属氮化物的粉末以表1～2中所记载的配合比例分别混合，使得到的金属混合物在熔解炉内熔解并均匀化，从而调制焊料合金(实施例1～16、比较例1～12)以及焊料组合物(实施例17～18)。

各实施例以及各比较例的配方中锡(Sn)的配合比例是，减去表1～2所记载的各金属(银(Ag)、铜(Cu)、铟(In)、铋(Bi)、锑(Sb)、镍(Ni)、钴(Co))的配合比例(质量％)、以及金属氧化物和/或金属氮化物的配合比例(质量％)后的余部。

实施例1的焊料合金是以表1所示的比例配合Ag、Cu、In、Bi、Ni以及Co的各金属，余部为Sn的例子。

实施例2～4是相对于实施例1的配方增减了Ag的配合比例的配方的例子。

实施例5～6是相对于实施例1的配方增减了Cu的配合比例的配方的例子。

实施例7～8是相对于实施例1的配方增减了In的配合比例的配方的例子。

实施例9～10是相对于实施例1的配方增减了Bi的配合比例的配方的例子。

实施例11～12是相对于实施例1的配方增减了Ni的配合比例的配方的例子。

实施例13～14是相对于实施例1的配方增减了Co的配合比例的配方的例子。

实施例15～16是相对于实施例1的配方进一步配合Sb、并增减了该Sb的配合比例的配方的例子。

实施例17是相对于实施例1的配方进一步配合作为金属氧化物的氧化锆(ZrO₂)而得到了焊料组合物的配方的例子。

实施例18是相对于实施例1的配方进一步配合作为金属氧化物的二氧化硅(SiO₂)而得到了焊料组合物的配方的例子。

比较例1～2是相对于实施例1的配方增减了Ag的配合比例而使Ag过剩或不够的配方的例子。

比较例3～4是相对于实施例1的配方增减了Cu的配合比例而使Cu过剩或不够的配方的例子。

比较例5～6是相对于实施例1的配方增减了In的配合比例而使In过剩或不够的配方的例子。

比较例7～8是相对于实施例1的配方增减了Bi的配合比例而使Bi过剩或不够的配方的例子。

比较例9～10是相对于实施例1的配方增减了Ni的配合比例而使Ni过剩或不够的配方的例子。

比较例11～12是相对于实施例1的配方增减了Co的配合比例而使Co过剩或不够的配方的例子。

·钎焊膏的调制

将得到的焊料合金或焊料组合物粉末化，使粒径成为25～38μm，将得到的焊料合金的粉末和公知的助焊剂混合，得到钎焊膏。

·钎焊膏的评价

将得到的钎焊膏印刷在芯片部件搭载用的印制基板上，利用回流焊法安装芯片部件。对于安装时的钎焊膏的印刷条件、芯片部件的尺寸等，根据后述的各评价，适宜地进行了设定。

[表1]

表1

[表2]

表2

评价

<耐裂纹性(金属间化合物组织的大小)>

将在各实施例以及各比较例中得到的钎焊膏0.3g涂布于厚度0.3mm、2.5cm见方的铜板的中央部分(约5mm×5mm的区域)，将由此得到的试样通过回流焊炉加热。关于利用回流焊炉的加热条件，将预热设为150～180℃、90秒钟，将峰值温度设为250℃。此外，将处于220℃以上的时间调整为120秒钟，将从峰值温度降温至200℃时的冷却速度设定为0.5～1.5℃/秒。予以说明的是，该回流焊条件是与一般的回流焊相比严酷的条件，是容易在焊料的锡中析出金属间化合物的条件。

将经过回流焊的试样切断，研磨截面。接着，利用扫描式电子显微镜对研磨后的截面进行观察，从而测量在回流焊后的焊料中析出的金属间化合物组织的大小，根据下述基准进行评级。金属间化合物组织的大小越小，耐裂纹性越良好。

A:所观察的最大组织的大小低于50μm

B:所观察的最大组织的大小为50μm以上且100μm以下

C:所观察的最大组织的大小超过100μm

<耐侵蚀性(Cu腐蚀)>

使在各实施例以及比较例中得到的焊料合金在设定为260℃的焊料槽中处于熔融状态。然后，将具有铜配线的梳形电极基板在熔融焊料中浸渍5秒钟。具有铜配线的梳形电极基板，使用JISZ3284-1994“钎焊膏”的附录3“绝缘电阻试验”中所规定的试验基板“梳形电极基板2形”。

反复进行将梳形基板浸渍于熔融焊料中的操作，测定直至梳形基板的铜配线尺寸减半的浸渍次数。考虑到电子线路的可靠性，需要即使浸渍次数为4次以上铜配线的尺寸也不减半。将浸渍次数为4次时不减半的情况评价为“A”，3次以下则减半的情况评价为“C”。

<耐久性(焊料寿命)、部件破坏>

将在各实施例以及各比较例中得到的钎焊膏印刷在芯片部件搭载用印制基板上，利用回流焊法安装芯片部件。钎焊膏的印刷膜厚使用厚度150μm的金属掩模进行调整。钎焊膏印刷后，将3216尺寸(32mm×16mm)的芯片部件搭载在上述印制基板的规定位置，通过回流焊炉加热，安装芯片部件。回流焊条件设定为：预热170～190℃、峰值温度245℃、处于220℃以上的时间为45秒钟、从峰值温度降温至200℃时的冷却速度为3～8℃/秒。

进而，将上述印制基板供于在-40℃的环境下保持30分钟、接着在125℃的环境下保持30分钟的冷热循环试验。

对于将冷热循环反复进行了1500、2000、2500循环的印制基板，分别切断焊料部分，研磨截面。通过X射线照片观察研磨后的截面，评价在焊料焊脚(fillet)部产生的龟裂是否完全横穿了焊脚部，根据以下基准进行评级。各循环中的评价芯片数为20个。

A:直至2500循环未产生完全横穿焊脚部的龟裂。

B:在1501～2500循环之间产生了完全横穿焊脚部的龟裂。

C:少于1500循环时产生了完全横穿焊脚部的龟裂。

此外，根据确认冷热循环后的截面时芯片部件是否产生龟裂，来进行评级。

A:芯片部件未产生龟裂。

C:芯片部件产生了龟裂。

<综合评价>

作为对“耐裂纹性(焊料组织的大小)”、“耐侵蚀性(Cu腐蚀)”、“耐久性(焊料寿命)以及“部件破坏”的各评价的评分，将评价“A”设为2分、评价“B”设为1分、评价“C”设为0分。接着，算出各评价项目的评分合计，基于评分的合计，根据下述基准对各实施例以及各比较例的钎焊膏进行综合评价。

A:极为良好(评分合计为7分以上，且不含评价“C”的项目。)

B:良好(评分合计为5分或6分，且不含评价“C”的项目。)

C:不良(评分合计为4分以下，或含有一个以上的评价“C”的项目。)

将评价结果示于表3～4中。

[表3]

表3

[表4]

表4

<电子线路基板的制造>

在上述各实施例以及各比较例中，作为钎焊膏的评价，安装3216尺寸(32mm×16mm)、以及2012尺寸(20mm×12mm)的各种尺寸的芯片部件。

此外，由上述评价结果可明确，通过使用上述各实施例的钎焊膏，在焊料组织的大小、孔隙抑制、Cu腐蚀、焊料寿命等各种评价中，得到了良好的结果。

即，通过使用上述各实施例的钎焊膏，能够制造应对各种尺寸的芯片部件且芯片部件的连接可靠性优异的电子线路基板。

予以说明的是，上述发明是作为本发明例示的实施方式提供的，但这只不过是例示，不限定性地进行解释。对于该技术领域的技术人员而言显而易见的本发明的变形例，包含在后述权利要求中。

产业上的可利用性

本发明的焊料合金、焊料组合物以及钎焊膏被用于电气、电子设备等所用的电子线路基板中。

Claims (8)

1.一种焊料合金，其特征在于，

其是锡-银-铜系的焊料合金，

实质上包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟，

相对于所述焊料合金的总量，

所述银的含有比例为2质量％以上且5质量％以下，

所述铜的含有比例为0.1质量％以上且1质量％以下，

所述铋的含有比例为0.5质量％以上且4.8质量％以下，

所述镍的含有比例为0.01质量％以上且0.15质量％以下，

所述钴的含有比例为0.001质量％以上且0.008质量％以下，

所述铟的含有比例为超过6.2质量％且10质量％以下，

所述锡的含有比例为剩余的比例。

2.如权利要求1所述的焊料合金，

进而含有锑，

相对于所述焊料合金的总量，

所述锑的含有比例为0.4质量％以上且10质量％以下。

3.一种焊料组合物，其特征在于，

其是包含锡-银-铜系的焊料合金、以及金属氧化物和/或金属氮化物的焊料组合物，

所述焊料合金实质上包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟，

相对于所述焊料组合物的总量，

所述银的含有比例为2质量％以上且5质量％以下，

所述铜的含有比例为0.1质量％以上且1质量％以下，

所述铋的含有比例为0.5质量％以上且4.8质量％以下，

所述镍的含有比例为0.01质量％以上且0.15质量％以下，

所述钴的含有比例为0.001质量％以上且0.008质量％以下，

所述铟的含有比例为超过6.2质量％且10质量％以下，

所述金属氧化物和/或金属氮化物的含有比例为超过0质量％且1.0质量％以下，

所述锡的含有比例为剩余的比例。

4.如权利要求3所述的焊料组合物，

进而含有锑，

相对于所述焊料组合物的总量，

所述锑的含有比例为0.4质量％以上且10质量％以下。

5.一种钎焊膏，其特征在于，

含有由焊料合金形成的焊料粉末和助焊剂，

所述焊料合金是锡-银-铜系的焊料合金，

实质上包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟，

相对于所述焊料合金的总量，

所述银的含有比例为2质量％以上且5质量％以下，

所述铜的含有比例为0.1质量％以上且1质量％以下，

所述铋的含有比例为0.5质量％以上且4.8质量％以下，

所述镍的含有比例为0.01质量％以上且0.15质量％以下，

所述钴的含有比例为0.001质量％以上且0.008质量％以下，

所述铟的含有比例为超过6.2质量％且10质量％以下，

所述锡的含有比例为剩余的比例。

6.一种钎焊膏，其特征在于，

含有由焊料组合物形成的焊料粉末和助焊剂，

所述焊料组合物是包含锡-银-铜系的焊料合金、以及金属氧化物和/或金属氮化物的焊料组合物，

所述焊料合金实质上包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟，

相对于所述焊料组合物的总量，

所述银的含有比例为2质量％以上且5质量％以下，

所述铜的含有比例为0.1质量％以上且1质量％以下，

所述铋的含有比例为0.5质量％以上且4.8质量％以下，

所述镍的含有比例为0.01质量％以上且0.15质量％以下，

所述钴的含有比例为0.001质量％以上且0.008质量％以下，

所述铟的含有比例为超过6.2质量％且10质量％以下，

所述金属氧化物和/或金属氮化物的含有比例为超过0质量％且1.0质量％以下，

所述锡的含有比例为剩余的比例。

7.一种电子线路基板，其特征在于，

具备由钎焊膏形成的焊接部，

所述钎焊膏含有由焊料合金形成的焊料粉末和助焊剂，

所述焊料合金是锡-银-铜系的焊料合金，

实质上包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟，

相对于所述焊料合金的总量，

所述银的含有比例为2质量％以上且5质量％以下，

所述铜的含有比例为0.1质量％以上且1质量％以下，

所述铋的含有比例为0.5质量％以上且4.8质量％以下，

所述镍的含有比例为0.01质量％以上且0.15质量％以下，

所述钴的含有比例为0.001质量％以上且0.008质量％以下，

所述铟的含有比例为超过6.2质量％且10质量％以下，

所述锡的含有比例为剩余的比例。

8.一种电子线路基板，其特征在于，

具备由钎焊膏形成的焊接部，

所述钎焊膏含有由焊料组合物形成的焊料粉末和助焊剂，

所述焊料组合物是包含锡-银-铜系的焊料合金、以及金属氧化物和/或金属氮化物的焊料组合物，

所述焊料合金实质上包含锡、银、铜、铋、镍、钴以及铟，

相对于所述焊料组合物的总量，

所述银的含有比例为2质量％以上且5质量％以下，

所述铜的含有比例为0.1质量％以上且1质量％以下，

所述铋的含有比例为0.5质量％以上且4.8质量％以下，

所述镍的含有比例为0.01质量％以上且0.15质量％以下，

所述钴的含有比例为0.001质量％以上且0.008质量％以下，

所述铟的含有比例为超过6.2质量％且10质量％以下，

所述金属氧化物和/或金属氮化物的含有比例为超过0质量％且1.0质量％以下，

所述锡的含有比例为剩余的比例。