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技術 鉛フリーはんだ合金、及び、電子回路基板

出願人 ニホンハンダ株式会社
発明者 小笠原毅
出願日 2017年10月27日 (2年0ヶ月経過) 出願番号 2017-207720
公開日 2019年5月23日 (5ヶ月経過) 公開番号 2019-076946
状態 特許登録済
技術分野 はんだ付・ろう付材料 印刷回路に対する電気部品等の電気的接続
主要キーワード Sb添加 振動負荷 セラミックパッケージ基板 熱衝撃耐性 熱衝撃試験装置 すべり変形 せん断強さ 成形はんだ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (2)

課題

温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあっても、はんだ接合部に生じる亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展電子部品電極剥離現象を抑制できる鉛フリーはんだ合金、及び、この鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板を得る。

解決手段

鉛フリーはんだ合金は、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、を含有し、残部がSnからなるものである。

概要

背景

従来より、電子回路基板電子部品接合する際には、ソルダペーストを用いたはんだ接合方法が多く用いられており、近年では鉛を含有しない、所謂鉛フリーはんだ合金によるはんだ接合方法が一般的になりつつある。この鉛フリーはんだ合金では、Sn−3Ag−0.5Cuはんだ合金が多く使用されており、このSn−3Ag−0.5Cuはんだ合金は、例えば、テレビパソコン等に使用される民生用電子機器、あるいは、自動車に搭載される移動媒体用電子機器に使用されている。そのため、従来においても自動車に搭載するために耐熱疲労特性に優れた鉛フリーはんだ合金は多数提案されている(例えば、特許文献1参照)。

概要

温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあっても、はんだ接合部に生じる亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離現象を抑制できる鉛フリーはんだ合金、及び、この鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板を得る。鉛フリーはんだ合金は、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、を含有し、残部がSnからなるものである。

目的

本発明は、上記のような課題を解決するものであり、温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあっても、はんだ接合部に生じる亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離の現象を抑制できる鉛フリーはんだ合金、及び、この鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、を含有し、残部がSnからなる鉛フリーはんだ合金

請求項2

Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、Geを0.001質量%以上0.05質量%以下と、を含有し、残部がSnからなる鉛フリーはんだ合金。

請求項3

請求項1又は請求項2に記載の鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板

技術分野

0001

本発明は、鉛フリーはんだ合金、及び、この鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板に関するものである。

背景技術

0002

従来より、電子回路基板に電子部品接合する際には、ソルダペーストを用いたはんだ接合方法が多く用いられており、近年では鉛を含有しない、所謂鉛フリーはんだ合金によるはんだ接合方法が一般的になりつつある。この鉛フリーはんだ合金では、Sn−3Ag−0.5Cuはんだ合金が多く使用されており、このSn−3Ag−0.5Cuはんだ合金は、例えば、テレビパソコン等に使用される民生用電子機器、あるいは、自動車に搭載される移動媒体用電子機器に使用されている。そのため、従来においても自動車に搭載するために耐熱疲労特性に優れた鉛フリーはんだ合金は多数提案されている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開平5−228685号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、近年では、益々過酷な環境下に置かれる移動媒体用電子回路基板および電子制御装置需要が増えている。例えば、自動車では、電子制御ユニット(Electronic Control Unit:ECU)を、機械装置上に直接搭載あるいは内蔵する「機電一体化」が進んでいる。そして、エンジン制御のための電子制御ユニットは、車内からエンジンルームへ、さらにはエンジン直載に移行するものもある。そのため、電子制御ユニットに用いられる電子回路基板は、温度変化激しく(例えば、−40℃から125℃、−40℃から150℃といった温度変化)、加えて振動負荷を受けるような過酷な環境下に配置される場合がある。

0005

このような温度変化が非常に激しい環境下では、実装された電子部品と電子回路基板との線膨張係数の差によって、はんだ接合部に大きな応力が発生する。この応力は、熱衝撃に伴いはんだ接合部に繰り返し生じ、はんだ接合部の塑性変形を何度も引き起こす。そのため、はんだ接合部は、繰り返される塑性変形により、亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離等の現象が生じ易くなる。また、激しい温度変化に加え、電子回路基板に振動負荷される環境下にあっては、亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離等の現象は更に発生し易い。はんだ接合部に生じた、亀裂或いは剥離が進展すると、はんだによって電子部品と電子回路基板との電気的接続を切断してしまう。

0006

本発明は、上記のような課題を解決するものであり、温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあっても、はんだ接合部に生じる亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離の現象を抑制できる鉛フリーはんだ合金、及び、この鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板を提供することをその目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係る鉛フリーはんだ合金は、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、を含有し、残部がSnからなるものである。

0008

本発明に係る鉛フリーはんだ合金は、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、Geを0.001質量%以上0.05質量%以下と、を含有し、残部がSnからなるものである。

0009

本発明に係る電子回路基板は、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、を含有し、残部がSnからなる鉛フリーはんだ合金、又は、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、Geを0.001質量%以上0.05質量%以下と、を含有し、残部がSnからなる鉛フリーはんだ合金、を用いて形成されるはんだ接合部を有するものである。

発明の効果

0010

本発明に係る鉛フリーはんだ合金は、温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあっても、熱衝撃耐性に優れ、はんだ接合部に生じる亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離の現象を抑制できるものである。

0011

本発明に係る電子回路基板は、温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあっても、熱衝撃耐性に優れ、はんだ接合部に生じる亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離の現象を抑制できる鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有するので、車載用電子回路基板といった高い信頼性の求められる電子回路基板にも好適に用いることができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板の概略断面図である。

0013

実施形態1.
以下、本発明の鉛フリーはんだ合金及びにこの鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板に関する実施形態について具体的に説明する。明細書全文に表わされている実施形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

0014

[鉛フリーはんだ合金]
本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、を含有し、残部がSnからなるものである。または、鉛フリーはんだ合金は、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、Geを0.001質量%以上0.05質量%以下と、を含有し、残部がSnからなるものである。

0015

(Agの含有量
本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、3質量%以上3.8質量%以下のAgを含有する。Agを添加することにより、鉛フリーはんだ合金のSn粒界中に金属間化合物であるAg3Snを析出させ、機械的強度を付与することができる。

0016

Agの含有量が3質量%未満の場合、Ag3Sn化合物の析出が少なく、鉛フリーはんだ合金の機械的強度および耐熱衝撃性が低下し、また、溶融温度の上昇により電子部品の耐熱温度も問題となるため、好ましくない。また、Agの含有量が3.8質量%を超えると、鉛フリーはんだ合金の延伸性阻害され、これを用いて形成されるはんだ接合部が電子部品の電極剥離現象を引き起こす虞があるので好ましくない。

0017

(Cuの含有量)
本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、0.5質量%以上0.7質量%以下のCuを含有する。この範囲でCuを添加することにより、電子回路のCuランドに対するCu食われ防止効果を発揮させることができる。また、この範囲でCuを添加することにより、Sn粒界中に金属間化合物であるCu6Sn5を析出させることで鉛フリーはんだ合金の耐熱衝撃性を向上させることができる。

0018

Cuの含有量が0.5質量%未満では十分なCu食われ防止効果が得られないため好ましくない。Cuの含有量が0.7質量%を超えるとCu6Sn5化合物接合界面近傍に集中して析出するようになり、接合信頼性が低下すると共に、鉛フリーはんだ合金の延伸性が阻害され、また、溶融温度の上昇により電子部品の耐熱温度も問題となるため、好ましくない。

0019

(Sbの含有量)
本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、1.5質量%以上2.5質量%以下のSbを含有する。この範囲でSbを添加することにより、Sn−Ag−Cu系はんだ合金の延伸性を阻害することなく、はんだ合金の接合強度を向上させ、亀裂の発生を抑制し及び亀裂の進展を抑制することができる。

0020

ここで、外部応力に対する耐力について検討する。なお、外部応力とは、例えば、はんだ接合部が温度変化の激しい環境下に長時間曝される場合などに、熱や湿度等に起因して外部から加わる力、あるいは、熱膨張率の差に起因する力のことをいう。外部応力に耐えるには、鉛フリーはんだ合金の靭性応力−歪曲線で囲まれた破断点までの曲線下の面積の大きさ)を高め、延伸性を良好にし、且つ、はんだ合金の主成分となるSnマトリックス強化するために、Snマトリックスに固溶する元素を添加して固溶強化を図ることが有効であると考えられる。そして、鉛フリーはんだ合金の十分な靱性および延伸性を確保しつつ、鉛フリーはんだ合金の固溶強化を行うためにはSbが最適な元素となる。

0021

Snを母材とする鉛フリーはんだ合金に、1.5質量%以上2.5質量%以下の範囲でSbを添加することで、Sbは、Snの結晶格子入り込み、Snと置換することでSnの結晶格子に歪みを発生させる。このような鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部は、Snの結晶格子の一部のSnがSbと置換されることにより、Snの結晶中の転移に必要なエネルギーが増大してその金属組織が強化される。更には、Sn粒界に微細なSnSb、ε−Ag3(Sn,Sb)化合物が析出することにより、Sn粒界のすべり変形を防止することではんだ接合部に発生する亀裂の進展を抑制し得る。

0022

Sbの含有量が2.5質量%を超えると、鉛フリーはんだ合金の溶融温度が上昇してしまい、高温下でSbが再固溶しなくなる。この場合、鉛フリーはんだ合金を、温度変化の激しい環境下に長時間曝した場合、鉛フリーはんだ合金は、SnSb、ε−Ag3(Sn,Sb)化合物による析出強化のみが行われる。そのため、鉛フリーはんだ合金は、時間の経過と共にこれらの金属間化合物が粗大化し、Sn粒界のすべり変形の抑制効果失効してしまう。またこの場合、鉛フリーはんだ合金の溶融温度の上昇に伴い電子部品の耐熱温度も問題となる。そのため、Sbの含有量を、2.5質量%を超える範囲とすることは、好ましくない。また、Sbの含有量が1.5質量%未満の場合、固溶強化の効果が得られないため、好ましくない。

0023

(Biの含有量)
本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、3質量%より多く4質量%以下のBiを含有する。この範囲でBiを添加することにより、Sn−Ag−Cu系はんだ合金の延伸性を阻害することなく、はんだ接合部における亀裂の発生を抑制し及び亀裂の進展を抑制させることができる。また、本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金の構成であれば、3質量%より多く4質量%以下の範囲でBiを添加することにより、鉛フリーはんだ合金の延伸性に影響を及ぼすことなく鉛フリーはんだ合金の強度を向上させると共に、Sb添加により上昇した溶融温度を低下させることができる。また、BiもSbと同様にSnマトリックス中へ固溶するため、鉛フリーはんだ合金を更に強化することができる。

0024

Biの含有量が3%以下の場合、Sb添加により上昇した溶融温度を低下させる効果を発揮できないため、好ましくない。また、Biの含有量が4質量%を超えると鉛フリーはんだ合金の延伸性を低下させ、温度変化の激しい環境下に長時間曝された際、鉛フリーはんだ合金により形成されたはんだ接合部が脆性破壊され、電子部品の電気的短絡を起こし易くなるために好ましくない。

0025

(Coの含有量)
本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、0.05質量%以上0.08質量%以下のCoを含有する。本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだを用いてNi/Pd/Auめっきがなされていない電極(下面電極構造も含む)を有する電子部品をはんだ接合する場合、Coを添加することで、Coがはんだ接合時に電子部品の電極とはんだ接合部の界面付近に移動して微細な(Cu,Co)6Sn5を形成する。そのため、電子部品の電極とはんだ接合部の界面付近おけるCu3Sn層成長が抑制される。これにより、電子部品の電極とはんだ接合部の界面付近の亀裂の発生を抑制し及び亀裂の進展を抑制させることができる。

0026

ここで、電子部品の電極に被覆されるめっきと鉛フリーはんだ合金との関係について検討する。移動媒体用電子回路基板に搭載されるQFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)、QFN(Quad Flat No−lead package)といった電子部品の電極には、従来、Ni/Pd/Auめっきされた部品が多用されていた。しかし、近年の電子部品の低コスト化あるいは基板の小型化に伴い、電極部分をSnめっき替えた電子部品の実用化がなされている。Snめっきされた電極を有する電子部品は、はんだ接合時において、Snめっきおよびはんだ接合部に含まれるSnと、リード部分および電極に含まれるCuとの相互拡散を発生させ易い。このSnとCuの相互拡散により、電極部分とはんだ接合部との界面付近には、金属間化合物であるCu3Sn、Cu6Sn5層が大きく成長する。金属間化合物Cu3Sn、Cu6Sn5層は硬くて脆い性質を有し、大きく成長したCu3Sn、Cu6Sn5層は更に脆くなる。そのため、電極部分とはんだ接合部との界面付近に大きく成長したCu3Sn、Cu6Sn5層を有すると、激しい温度変化に加え、電子回路基板に振動が負荷される環境下においては、電極部分とはんだ接合部との界面付近は、はんだ接合部と比較して亀裂が発生し易く、また発生した亀裂はこれを起点として一気に進展するため、電気的短絡が生じ易い。従って、Ni/Pd/Auめっきがなされていない電極を有する電子部品を用いた場合であっても、激しい温度変化に加え、電子回路基板に振動が負荷される環境下において、電極部分とはんだ接合部との界面付近における亀裂の発生が抑制され及び亀裂の進展が抑制されることが望まれている。

0027

本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、0.05質量%以上0.08質量%以下の範囲でCoを添加することで、電子部品の電極とはんだ接合部の界面付近の亀裂の発生を抑制し及び亀裂の進展を抑制させることができる。

0028

なお、Coの含有量が0.05質量%未満であると、電極部分とはんだ接合部との界面付近のCoの量が少なくなり、(Cu,Co)6Sn5による金属間化合物による改質効果が不十分となるため、亀裂の発生及び亀裂の進展を十分に抑制することができない。そのため、Coの含有量が0.05質量%未満であることは好ましくない。また、Coの含有量が0.08質量%を超えると、鉛フリーはんだ合金が酸化し易くなり、その濡れ性が阻害されるので、Coの含有量が0.08質量%を超えることは好ましくない。また、Coの含有量が0.10質量%を超えると、はんだ合金中の(Cu,Co)6Sn5の結晶が粗大化して固溶強化の効果が得られないため、Coの含有量が0.08質量%を超えることは好ましくない。

0029

(Geの含有量)
更に、本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金には、0.001質量%以上0.05質量%以下のGeを含有させることができる。Geを添加することにより、鉛フリーはんだ合金の酸化を抑制することができる。但し、Geの含有量が0.05質量%を超えるとはんだ付け性を阻害するため好ましくない。
(Snの含有量)

0030

本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、Ag、Cu、Sb、Bi、Coを含有し、あるいは、Ag、Cu、Sb、Bi、Co、Geを含有し、その残部はSnからなることが好ましい。

0031

本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金の形状は、微細なはんだ部の接合に用いられるので、リフローはんだ付けに用いられ、ソルダペーストとして使用させるのが通常である。ただし、本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、ソルダペーストに限定されるものではなく、棒状、線状のはんだの他、リボンペレットディスクワッシャーボールなどの成形はんだ粉末への製品供給形態が可能である。

0032

[電子回路基板]
図1は、本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板の概略断面図である。電子回路基板100は、基板1と、鉛フリーはんだ合金2と、電子部品3とを有する。なお、電子回路基板100の構成は、基本的な構成であり、基板1と、鉛フリーはんだ合金2と、電子部品3とに限定されるものではなく、例えば、絶縁層めっき層が形成されていてもよく、複数の電子部品が搭載されていてもよい。

0033

電子回路基板100は、それぞれ機能を持っている複数の電子工学的な組み合わせによって、全体として目的とする機能を実現させるシステムである。基板1は、プリント配線板シリコンウエハセラミックパッケージ基板等であるが、電子部品の搭載、実装に用いられるものであれば、これらに限らず基板1として使用することができる。例えば、耐熱性ガラスエポキシ基板(FR−4)が例示される。プリント配線基板は、Au、Ag、Pdめっきが施されること好ましい。また、プリント配線基板は、Cuランド表面をアミンイミダゾール等の有機物(OSP:Organic Surface Protection)で処理されたものも好ましい。鉛フリーはんだ合金2は、上述した本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金である。電子部品3は、電子回路基板100を構成する部品であり、チップ抵抗器、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)、QFN(Quad Flat No−lead package)、SOT(Small Outline Transistor)、BGA(Ball Grid Array)、パワートランジスタダイオードコンデンサなどが例示される。電子部品3には、基板1とはんだ付けされる、例えば、下面電極、リード電極等の電極が設けられている。

0034

電子回路基板100は、例えば、基板1上に鉛フリーはんだ合金2が印刷され、その上に電子部品3が直接設置された後、通常の条件下でリフロー処理されることによって、はんだ付けされる。

0035

以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳述する。表1〜表3の各はんだ合金を作製し、1206チップ抵抗器及びSOT−223のせん断強さ、44ピンQFPのリードプル強さを測定し、また、示差走査熱量測定にて、はんだの液相線を測定した。

0036

表1〜表3の鉛フリーはんだ合金は、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、を含有し、残部がSnからなるものである。または、表1〜表3の鉛フリーはんだ合金は、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、Geを0.001質量%以上0.05質量%以下と、を含有し、残部がSnからなるものである。なお、表1〜表3の説明で述べる、上限、上限値、下限、下限値は、上記の各範囲における上限、上限値、下限、下限値である。さらに、表3の中間値とは、上記の各範囲の厳密な中間値のみならず、ほぼ中間の値も含むものである。

0037

表1〜表3の各はんだ合金を作製し、表1〜表3のはんだ合金を回転ディスクアトマイズ法にて粉末とした。松脂溶剤有機酸チクソ剤等からなるはんだ付け用フラックスと混合して、各はんだ合金のソルダペーストを作製した。実施例1から比較例75に係る試験基板は、ソルダペーストを、FR−4基板に150μmのメタルマスクを用いて印刷した後、Snめっきが施された1206チップ抵抗器、Snめっきが施されたSOT−223、Snめっきが施された44ピンQFP(0.64mmピッチ)をマウントし、予備加熱150℃−180℃で90秒、最高温度245℃、220℃以上の保持時間を40秒の条件でリフローはんだ付けを実施して作製した。

0038

シェア強度測定]
各はんだ合金で作製した試験基板を低温−40℃、高温+125℃、保持時間30分の条件に設定した熱衝撃試験装置に入槽し、初期値ならびに1500サイクル後に試験装置から取り出し、1206チップ抵抗器及びSOT−223のせん断強さ、44ピンQFPのリードプル強さを引張試験機(株式会社島津製作所製オートグラフ登録商標)AG−IS)を用いて測定した。

0039

表1〜3の「評価結果」は、各はんだ合金について、1206チップ抵抗器及びSOT−223のせん断強さ、44ピンQFPのリードプル強さの減少率をまとめたものである。また、表1〜表3の「評価結果」の記号◎、記号○、記号△、記号×は、下記の減少率を表わすものである。なお、熱衝撃性に優れているとは、−40℃+125℃という熱衝撃試験をおこなっても、1500サイクル後のシェア強さ減少率が、25%未満を言う。
◎:減少率15%未満
○:減少率15%以上−25%未満
△:減少率25%以上−35%未満
×:減少率35%以上

0040

[液相線測定]
実施例および比較例に係る各鉛フリーはんだ合金について、示差走査熱量測定装置を用いて液相線温度を測定した。なお、測定条件は、昇温速度を常温から150℃までは10℃/min、150℃から250℃までは2℃/minとし、そのサンプル量を10mgとした。

0041

0042

表1の実施例は、鉛フリーはんだ合金に含まれるAg、Cu、Sb、Bi、Co、Geのうちのいずれか1つの成分の含有量を上記の所定の範囲内において変化させ、その他の成分の含有量を下限値に固定した場合の鉛フリーはんだ合金のチップ抵抗のせん断強さ、SOT(Small Outline Transistor)のせん断強さ、QFP(Quad Flat Package)のせん断強さ、44ピンQFP(Quad Flat Package)のリードプル強さを評価したものである。

0043

表1の比較例は、鉛フリーはんだ合金に含まれるAg、Cu、Sb、Bi、Co、Geのうちのいずれか1つの成分の含有量を上記の所定の範囲外において変化させ、その他の成分の含有量を下限値に固定した場合の鉛フリーはんだ合金のチップ抵抗のせん断強さ、SOT(Small Outline Transistor)のせん断強さ、QFP(Quad Flat Package)のせん断強さ、44ピンQFP(Quad Flat Package)のリードプル強さを評価したものであり、実施例との比較例である。

0044

[Agの含有量(他成分下限値)と評価]
表1の実施例1、2及び比較例3、4は、鉛フリーはんだ合金において、Agの含有量を変化させ、他の成分の含有量をほぼ下限値(Cuを0.5質量%、Sbを1.5質量%、Biを3.1質量%、Coを0.05質量%)に固定したものである。Agの含有量が下限値である3.0質量%(実施例1)又はAgの含有量が上限値である3.8質量%(実施例2)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。一方、Agの含有量が下限値外である2.9質量%(比較例3)又はAgの含有量が上限値外である3.9質量%(比較例4)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0045

[Cuの含有量(他成分下限値)と評価]
表1の実施例5、6及び比較例7、8は、鉛フリーはんだ合金において、Cuの含有量を変化させ、他の成分の含有量をほぼ下限値(Agを3.0質量%、Sbを1.5質量%、Biを3.1質量%、Coを0.05質量%)に固定したものである。Cuの含有量が下限値である0.5質量%(実施例5)及びCuの含有量が上限値である0.7質量%(実施例6)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。一方、Cuの含有量が下限値外である0.4質量%(比較例7)及びCuが含有量の上限値外である0.8質量%(比較例8)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0046

[Sbの含有量(他成分下限値)と評価]
表1の実施例9、10及び比較例11、12は、鉛フリーはんだ合金において、Sbの含有量を変化させ、他の成分の含有量をほぼ下限値(Agを3.0質量%、Cuを0.5質量%、Biを3.1質量%、Coを0.05質量%)に固定したものである。Sbの含有量が下限値である1.5質量%(実施例9)又はSbの含有量が上限値である2.5質量%(実施例10)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。一方、Sbの含有量が下限値外である1.4質量%(比較例11)又はSbの含有量が上限値外である2.6質量%(比較例12)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0047

[Biの含有量(他成分下限値)と評価]
表1の実施例13、14及び比較例15、16は、鉛フリーはんだ合金において、Biの含有量を変化させ、他の成分の含有量をほぼ下限値(Agを3.0質量%、Cuを0.5質量%、Sbを1.5質量%、Coを0.05質量%)に固定したものである。Biの含有量がほぼ下限値である3.1質量%(実施例13)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。Biの含有量が上限値である4.0質量%(実施例14)の場合、チップ抵抗せん断強さ及びSOTせん断強さは、減少率15%以上−25%未満であり、QFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。一方、Biの含有量が下限値外である3.0質量%(比較例15)又はBiの含有量が上限値外である4.1質量%(比較例16)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0048

[Coの含有量(他成分下限値)と評価]
表1の実施例17、18及び比較例19、20は、鉛フリーはんだ合金において、Coの含有量を変化させ、他の成分の含有量をほぼ下限値(Agを3.0質量%、Cuを0.5質量%、Sbを1.5質量%、Biを3.1質量%)に固定したものである。Coの含有量が下限値である0.05質量%(実施例17)又はCoの含有量が上限値である0.08質量%(実施例18)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。一方、Coの含有量が下限値外である0.04質量%(比較例19)又はCoの含有量が上限値外である0.09質量%(比較例20)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0049

[Geの含有量(他成分下限値)と評価]
表1の実施例21、22、23及び比較例24、25は、鉛フリーはんだ合金において、Geの含有量を変化させ、他の成分の含有量をほぼ下限値(Agを3.0質量%、Cuを0.5質量%、Sbを1.5質量%、Biを3.1質量%、Coを0.05質量%)に固定したものである。Geの含有量が下限値である0.001質量%(実施例21)、Geの含有量が範囲内の値である0.01質量%(実施例22)、Geの含有量が上限値である0.05質量%(実施例23)の場合、チップ抵抗せん断強さ、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、全て減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、特に熱衝撃耐性に優れている。一方、Geの含有量が下限値外である0.0008質量%(比較例24)又はGeの含有量が上限値外である0.06質量%(比較例25)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。Geの成分を含む場合は、実施例21、22、23の割合の成分を含む鉛フリーはんだ合金、比較例24、25の割合の成分を含む鉛フリーはんだ合金のいずれにおいても熱衝撃耐性に優れているが、実施例の場合(Geを0.001質量%以上0.05質量%以下)の方が、チップ抵抗せん断強さの評価がよく、より熱衝撃耐性に優れている。

0050

0051

表2の実施例は、鉛フリーはんだ合金に含まれるAg、Cu、Sb、Bi、Co、Geのうちのいずれか1つの成分の含有量を上記の所定の範囲内において変化させ、その他の成分の含有量を上限値に固定した場合の鉛フリーはんだ合金のチップ抵抗のせん断強さ、SOT(Small Outline Transistor)のせん断強さ、QFP(Quad Flat Package)のせん断強さ、44ピンQFP(Quad Flat Package)のリードプル強さを評価したものである。

0052

表2の比較例は、鉛フリーはんだ合金に含まれるAg、Cu、Sb、Bi、Co、Geのうちのいずれか1つの成分の含有量を上記の所定の範囲外において変化させ、その他の成分の含有量を上限値に固定した場合の鉛フリーはんだ合金のチップ抵抗のせん断強さ、SOT(Small Outline Transistor)のせん断強さ、QFP(Quad Flat Package)のせん断強さ、44ピンQFP(Quad Flat Package)のリードプル強さを評価したものであり、実施例との比較例である。

0053

[Agの含有量(他成分上限値)と評価]
表2の実施例26、27及び比較例28、29は、鉛フリーはんだ合金において、Agの含有量を変化させ、他の成分の含有量を上限値(Cuを0.7質量%、Sbを2.5質量%、Biを4.0質量%、Coを0.08質量%)に固定したものである。Agの含有量が下限値である3.0質量%(実施例26)又はAgの含有量が上限値である3.8質量%(実施例27)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。一方、Agの含有量が下限値外である2.9質量%(比較例28)又はAgの含有量が上限値外である3.9質量%(比較例29)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0054

[Cuの含有量(他成分上限値)と評価]
表2の実施例30、31及び比較例32、33は、鉛フリーはんだ合金において、Cuの含有量を変化させ、他の成分の含有量を上限値(Agを3.8質量%、Sbを2.5質量%、Biを4.0質量%、Coを0.08質量%)に固定したものである。Cuの含有量が下限値である0.5質量%(実施例30)及びCuの含有量が上限値である0.7質量%(実施例31)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。一方、Cuの含有量が下限値外である0.4質量%(比較例32)及びCuが含有量の上限値外である0.8質量%(比較例33)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0055

[Sbの含有量(他成分上限値)と評価]
表2の実施例34、35及び比較例36、37は、鉛フリーはんだ合金において、Sbの含有量を変化させ、他の成分の含有量を上限値(Agを3.8質量%、Cuを0.7質量%、Biを4.0質量%、Coを0.08質量%)に固定したものである。Sbの含有量が下限値である1.5質量%(実施例34)又はSbの含有量が上限値である2.5質量%(実施例35)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。一方、Sbの含有量が下限値外である1.4質量%(比較例36)又はSbの含有量が上限値外である2.6質量%(比較例37)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0056

[Biの含有量(他成分上限値)と評価]
表2の実施例38、39及び比較例40、41は、鉛フリーはんだ合金において、Biの含有量を変化させ、他の成分の含有量を上限値(Agを3.8質量%、Cuを0.7質量%、Sbを2.5質量%、Coを0.08質量%)に固定したものである。Biの含有量がほぼ下限値である3.1質量%(実施例38)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。Biの含有量が上限値である4.0質量%(実施例39)の場合、チップ抵抗せん断強さ及びSOTせん断強さは、減少率15%以上−25%未満であり、QFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。一方、Biの含有量が下限値外である3.0質量%(比較例40)又はBiの含有量が上限値外である4.1質量%(比較例41)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0057

[Coの含有量(他成分上限値)と評価]
表2の実施例42、43及び比較例44、45は、鉛フリーはんだ合金において、Coの含有量を変化させ、他の成分の含有量を上限値(Agを3.8質量%、Cuを0.7質量%、Sbを2.5質量%、Biを4.0質量%)に固定したものである。Coの含有量が下限値である0.05質量%(実施例42)又はCoの含有量が上限値である0.08質量%(実施例43)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。一方、Coの含有量が下限値外である0.04質量%(比較例44)又はCoの含有量が上限値外である0.09質量%(比較例45)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0058

[Geの含有量(他成分上限値)と評価]
表2の実施例46、47、48及び比較例49、50は、鉛フリーはんだ合金において、Geの含有量を変化させ、他の成分の含有量を上限値(Agを3.8質量%、Cuを0.7質量%、Sbを2.5質量%、Biを4.0質量%、Coを0.08質量%)に固定したものである。Geの含有量が下限値である0.001質量%(実施例46)、Geの含有量が範囲内の値である0.01質量%(実施例47)、Geの含有量が上限値である0.05質量%(実施例48)の場合、チップ抵抗せん断強さ、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、全て減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、特に熱衝撃耐性に優れている。一方、Geの含有量が下限値外である0.0008質量%(比較例49)又はGeの含有量が上限値外である0.06質量%(比較例50)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。Geの成分を含む場合は、実施例46、47、48の割合の成分を含む鉛フリーはんだ合金、比較例49、50の割合の成分を含む鉛フリーはんだ合金のいずれにおいても熱衝撃耐性に優れているが、実施例の場合(Geを0.001質量%以上0.05質量%以下)の方が、チップ抵抗せん断強さの評価がよく、より熱衝撃耐性に優れている。

0059

0060

表3の実施例は、鉛フリーはんだ合金に含まれるAg、Cu、Sb、Bi、Co、Geのうちのいずれか1つの成分の含有量を上記の所定の範囲内において変化させ、その他の成分の含有量を中間値に固定した場合の鉛フリーはんだ合金のチップ抵抗のせん断強さ、SOT(Small Outline Transistor)のせん断強さ、QFP(Quad Flat Package)のせん断強さ、44ピンQFP(Quad Flat Package)のリードプル強さを評価したものである。

0061

表3の比較例は、鉛フリーはんだ合金に含まれるAg、Cu、Sb、Bi、Co、Geのうちのいずれか1つの成分の含有量を上記の所定の範囲外において変化させ、その他の成分の含有量を中間値に固定した場合の鉛フリーはんだ合金のチップ抵抗のせん断強さ、SOT(Small Outline Transistor)のせん断強さ、QFP(Quad Flat Package)のせん断強さ、44ピンQFP(Quad Flat Package)のリードプル強さを評価したものであり、実施例との比較例である。

0062

[Agの含有量(他成分中間値)と評価]
表3の実施例51、52及び比較例53、54は、鉛フリーはんだ合金において、Agの含有量を変化させ、他の成分の含有量を中間値(Cuを0.6質量%、Sbを2.0質量%、Biを3.5質量%、Coを0.65質量%)に固定したものである。Agの含有量が下限値である3.0質量%(実施例51)又はAgの含有量が上限値である3.8質量%(実施例52)の場合、チップ抵抗せん断強さ、SOTせん断強さ、QFPリードプル強さは、いずれも減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、特に熱衝撃耐性に優れている。一方、Agの含有量が下限値外である2.9質量%(比較例53)又はAgの含有量が上限値外である3.9質量%(比較例54)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0063

[Cuの含有量(他成分中間値)と評価]
表3の実施例55、56及び比較例57、58は、鉛フリーはんだ合金において、Cuの含有量を変化させ、他の成分の含有量を中間値(Agを3.65質量%、Sbを2.0質量%、Biを3.5質量%、Coを0.065質量%)に固定したものである。Cuの含有量が下限値である0.5質量%(実施例55)及びCuの含有量が上限値である0.7質量%(実施例56)の場合、チップ抵抗せん断強さ、SOTせん断強さ、QFPリードプル強さは、いずれも減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、特に熱衝撃耐性に優れている。一方、Cuの含有量が下限値外である0.4質量%(比較例57)及びCuが含有量の上限値外である0.8質量%(比較例58)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0064

[Sbの含有量(他成分中間値)と評価]
表3の実施例59、60及び比較例61、62は、鉛フリーはんだ合金において、Sbの含有量を変化させ、他の成分の含有量を中間値(Agを3.65質量%、Cuを0.6質量%、Biを3.5質量%、Coを0.065質量%)に固定したものである。Sbの含有量が下限値である1.5質量%(実施例59)又はSbの含有量が上限値である2.5質量%(実施例60)の場合、チップ抵抗せん断強さ、SOTせん断強さ、QFPリードプル強さは、いずれも減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、特に熱衝撃耐性に優れている。一方、Sbの含有量が下限値外である1.4質量%(比較例61)又はSbの含有量が上限値外である2.6質量%(比較例62)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0065

[Biの含有量(他成分中間値)と評価]
表3の実施例63、64及び比較例65、66は、鉛フリーはんだ合金において、Biの含有量を変化させ、他の成分の含有量を中間値(Agを3.65質量%、Cuを0.6質量%、Sbを2.0質量%、Coを0.065質量%)に固定したものである。Biの含有量がほぼ下限値である3.1質量%(実施例63)の場合、チップ抵抗せん断強さ、SOTせん断強さ、QFPリードプル強さは、いずれも減少率15%未満である。Biの含有量が上限値である4.0質量%(実施例64)の場合、チップ抵抗せん断強さは、減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れている。一方、Biの含有量が下限値外である3.0質量%(比較例65)又はBiの含有量が上限値外である4.1質量%(比較例66)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0066

[Coの含有量(他成分中間値)と評価]
表3の実施例67、68及び比較例69、70は、鉛フリーはんだ合金において、Coの含有量を変化させ、他の成分の含有量を中間値(Agを3.65質量%、Cuを0.6質量%、Sbを2.0質量%、Biを3.5質量%)に固定したものである。Coの含有量が下限値である0.05質量%(実施例67)又はCoの含有量が上限値である0.08質量%(実施例68)の場合、チップ抵抗せん断強さ、SOTせん断強さ、QFPリードプル強さは、いずれも減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、特に熱衝撃耐性に優れている。一方、Coの含有量が下限値外である0.04質量%(比較例69)又はCoの含有量が上限値外である0.09質量%(比較例70)の場合、チップ抵抗せん断強さは減少率35%以上であり、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、実施例と比較して熱衝撃耐性に優れていない。

0067

[Geの含有量(他成分中間値)と評価]
表3の実施例71、72、73及び比較例74、75は、鉛フリーはんだ合金において、Geの含有量を変化させ、他の成分の含有量を中間値(Agを3.65質量%、Cuを0.6質量%、Sbを2.0質量%、Biを3.5質量%、Coを0.065質量%)に固定したものである。Geの含有量が下限値である0.001質量%(実施例71)、Geの含有量が範囲内の値である0.01質量%(実施例72)、Geの含有量が上限値である0.05質量%(実施例73)の場合、チップ抵抗せん断強さ、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、全て減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、特に熱衝撃耐性に優れている。一方、Geの含有量が下限値外である0.0008質量%(比較例74)又はGeの含有量が上限値外である0.06質量%(比較例75)の場合、チップ抵抗せん断強さ、SOTせん断強さ、QFPリードプル強さは、全て減少率15%未満である。したがって、当該成分を含む鉛フリーはんだ合金は、特に熱衝撃耐性に優れている。Geの成分を含む場合は、実施例71、72、73の割合の成分を含む鉛フリーはんだ合金、比較例74、75の割合の成分を含む鉛フリーはんだ合金のいずれにおいても熱衝撃耐性に優れている。

0068

表1及び2と、表3とを比較すると、例えば、表1の実施例1、2、5、6、9、10、13、14、17、18、表2の実施例26、27、30、31、34、35、38、39、42、43は、チップ抵抗せん断強さは減少率15%以上−25%未満であり、SOTせん断強さ及びQFPリードプル強さは、減少率15%未満である。一方、表3の実施例51、52、55、56、59、60、63、67、68はチップ抵抗せん断強さ、SOTせん断強さ、QFPリードプル強さは、いずれも減少率15%未満である。したがって、Ag、Cu、Sb、Bi、Coの各成分は、上限値や下限値の境界に近い成分量よりも、中間値に近い成分量を含むほうがさらに熱衝撃耐性に優れている。

0069

以上のように、表1〜表3から、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、を含有し、残部がSnからなる鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れるものである。その結果、温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあっても、熱衝撃耐性に優れ、はんだ接合部に生じる亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離の現象を抑制できるものである。

0070

また、表1〜表3から、Agを3質量%以上3.8質量%以下と、Cuを0.5質量%以上0.7質量%以下と、Sbを1.5質量%以上2.5質量%以下と、Biを3質量%より多く4質量%以下と、Coを0.05質量%以上0.08質量%以下と、Geを0.001質量%以上0.05質量%以下と、を含有し、残部がSnからなる鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃耐性に優れるものである。その結果、温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあっても、熱衝撃耐性に優れ、はんだ接合部に生じる亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離の現象を抑制できるものである。

0071

以上に示すとおり、本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、熱衝撃サイクル後のシェア強度残存率に優れている。つまり、温度変化の激しい環境下で長期間使用しても振動等の外力に対して耐性が低下しない優れた熱衝撃性を発揮する。したがって、本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあっても、はんだ接合部に生じる亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離の現象を抑制できるものである。すなわち、本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、上記熱衝撃試験のような過酷な条件で使用されても、移動媒体電子回路が短絡せず、使用不能あるいは誤作動をもたらさないため、移動用媒体に搭載する電子回路基板のはんだ付けに適するものである。

0072

また、本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、Ni/Pd/Auめっきが施されていない電子部品、換言すれば、Snめっきの電子部品を用いた場合であっても、温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあって、電子部品とはんだ接合部の界面付近における亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離の現象を抑制できるものである。

実施例

0073

また、本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあっても、はんだ接合部に生じる亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離の現象を抑制できるものである。また、本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金は、Ni/Pd/Auめっきが施されていない電子部品、換言すれば、Snめっきの電子部品を用いた場合であっても、温度変化が非常に激しい環境下、振動負荷を受ける環境下にあって、電子部品とはんだ接合部の界面付近における亀裂の発生、はんだ接合部の剥離、亀裂の進展、電子部品の電極剥離の現象を抑制できるものである。したがって、本発明の実施形態1に係る鉛フリーはんだ合金を用いて形成されるはんだ接合部を有する電子回路基板は、車載用電子回路基板といった高い信頼性の求められる電子回路基板にも好適に用いることができる。

0074

1基板、2鉛フリーはんだ合金、3電子部品、100電子回路基板。

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