JPH01273690A - ロウ付け用材料 - Google Patents

ロウ付け用材料

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JPH01273690A
JPH01273690A JP10498788A JP10498788A JPH01273690A JP H01273690 A JPH01273690 A JP H01273690A JP 10498788 A JP10498788 A JP 10498788A JP 10498788 A JP10498788 A JP 10498788A JP H01273690 A JPH01273690 A JP H01273690A
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美信 國友
Masami Terasawa
正己 寺澤
Kenichiro Miyahara
健一郎 宮原
Hironobu Yamamoto
博信 山本
Takashi Daigo
隆司 醍醐
Kengo Inage
稲毛 賢吾
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Tokuriki Honten Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はロウ付け用材料に関し、より詳細には電子部品
における外部リード端子のロウ付けに使用されるロウ材
の改良に関するものである。
(従来技術及びその課題) 従来、銀70〜90重量%、銅10〜30重量%の合金
から成る銀ロウは接合部材にあまり制約を受けないこと
及び使用温度範囲(熔融温度範囲)が低いことから電子
部品、例えば半導体素子を収容する半導体素子収納用パ
ッケージや回路配線基板等における外部リード端子のロ
ウ付け用材料として多用されている。
しかしながら、この従来の銀ロウはそのピンカース硬度
(Hν)が82〜90であり硬いことから熱膨張係数が
大きく相違する2つのもの、例えば半導体素子を収容す
るための半導体素子収納用パッケージにおいてはムライ
ト質焼結体(熱膨張係数=4.0〜4.5 Xl0−’
/ ”C) から成る絶縁容器と、コバール(鉄−ニッ
ケルーコバルト合金)や42A11oy(i−ニッケル
合金)等の鉄合金(熱膨張係数:11.5〜13.0X
10−’/ ’C)から成る外部リード端子をロウ付け
する場合、そのロウ付け部に両者の熱膨張係数の相違に
起因する大きな応力が発生、内在しその結果、外部リー
ド端子に小さな外力が印加されても該外力は前記内在応
力と相俊って大となり、外部リード端子を絶縁容器より
剥離させてしまうという欠点を有していた。
(発明の目的) 本発明者等は上記欠点に迄みて従来のロウ付け用材料で
ある恨ロウの銅(Cu)に代わる銀(Ag)との合金成
分について種々の実験を行った結果、インジウム(In
)、アンチモン(Sb)はロウ材の使用温度範囲を低下
させ、かつ接合部材との濡れ性を改良するとともにロウ
材の主成分であるflu(Ag)のマイグレーション(
移行)を有効に防止し、更にロウ材の硬度を低いものと
なし、熱膨張係数が大きく異なる2つの部材をロウ付け
する際、その両部材間に発生する応力をロウ材の変形に
より吸収除去させることによって両部材を強固に接合し
得ることを知見した。
本発明は上記知見に基づき、使用温度範囲が低く、接合
部材に大きな制約を受けないという従来の恨ロウの利点
に加えて、熱膨張係数が大きく異なる2つの部材を強固
にロウ付けすることが可能な新規なロウ付け用材料を提
供することをその目的とするものである。
本発明は外部リード端子を有する電子部品、具体的には
、半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージや
ハイブリッドIC用配線基板、コンデンサ、抵抗、マイ
クロスイッチ等の外部リード端子のロウ付け用材料とし
て好適に使用される。
(課題を解決するための手段) 本発明のロウ付け用材料は銀にインジウム、アンチモン
の少なくとも1種を1.0乃至15.0重量%含有させ
たことを特徴とするものである。
本発明のロウ付け用材料においては添加されるインジウ
ム(In)、アンチモン(Sb)はロウ材の硬度及び使
用温度範囲を低下させ、かつ接合部材との濡れ性を良好
とするとともにロウ材の主成分であるill(Ag)の
マイグレーション(移行)を防止するための成分であり
、その含有量が1.0重量%未満であると所望の前記性
質は付与されず、また15.0重量%を越えるとロウ材
の硬度が高くなり、熱膨張係数が大きく相違する2つの
部材をロウ付けする際、両部材間に発生する応力をロウ
材が良好に吸収することができなくなってロウ付け強度
を大幅に低下させてしまうことからインジウム(In)
、アンチモン(Sb)はその含有量が1.0乃至15.
0重量%の範囲に特定される。
(実施例) 次に本発明を実施例に基づいて説明する。
まず出発原料として銀(Ag)、インジウム(In)及
びアンチモン(Sb)を第1表に示す組成となるように
秤量し、これを加熱溶融してil (Ag)とインジウ
ム(In)、アンチモン(Sb)を合金化させ、所求の
形状に加工してコラ材試料を得る。
尚、試料番号14は本発明品と比較するための比較試料
であり、従来一般に使用されている銀ロウ(銀ニア2重
量%、fl:28重量%)である。
次に、得られた各ロウ材試料を使用し、ムライト質焼結
体く熱膨張係数=4.0〜4.5 xlO−’/ ’c
)から成る基板の表面に設けた5mm x 2mm(面
積10mm”)のタングステンメタライズ金属層20個
に、幅0.4mm 、長さ20mm、厚さ0.15mm
のコバール(熱膨張係数:11.5〜13.OX 10
−h/ ℃)から成る外部リード端子の一端を約900
℃の温度でロウ付けし、そのロウ付け状態を顕微鏡によ
り観察するとともに外部リード端子のロウ付け部と反対
の一端にロウ付け面に対し垂直方向の外力を加えて引っ
張り外部リード端子がムライト質焼結体から成る基板よ
り剥がれた個数を調べた。
なお、前記外部リード端子のロウ付け面積は幅0.4m
m 、長さ2.5mmの1.0mm”となし、ムライト
質焼結体から成る基板に設けたタングステンメタライズ
金属層及び外部リード端子の外表面にはそれぞれニッケ
ル(Ni)及び金(Au)がめっきにより層着させであ
る。
上記の結果を第1表に示す。
(以下、余白) 上記実験結果より明らかな如く、従来の銀ロウ(試料番
号14)はその硬度(ビッカース硬度)が82であり硬
いことから熱膨張係数が大きく相違する2つの部材をロ
ウ付けした場合、ロウ付け後に一方の部材に3Kgの力
が印加されると両部材は全て剥離してしまい、ロウ材の
ロウ付け強度が極めて低いものであるのに対し、本発明
のロウ付け用材料はその硬度(ビッカース硬度)が67
以下であり軟らかいことからロウ付け後、一方の部材に
4Kgの力の外力が印加されたとしても両部材は剥離す
ることが一切なく、ロウ材のロウ付け強度が極めて高い
ことが判る。
次に前記各ロウ材試料における恨のマイグレーション(
移行)につき以下に示す加速度試験により調べる。
調べる方法としては、まずムライト質焼結体から成る基
板上に幅2.7mm 、長さ20mmの矩形状のメタラ
イズ金属層一対をその先端部が0.7mmの間隔をもっ
て対向するよう被着形成するとともに該メタライズ金属
層の外表面全面に第1表に示す各ロウ材試料を約900
度の温度で加熱熔融させて被着する。
そして次に前記各ロウ材試料が被着された一対のメタラ
イズ金属層間に50μβの純水を滴下させるとともに直
流10vの電圧を印加し、各ロウ材試料より銀を加速度
的に移行させ、該恨の移行により両メタライズ金属層が
短絡状態となるまでの時間を求めるとともにその時間の
長さを各ロウ材試料の耐マイグレーションの評価とした
尚、前記ムライト質焼結体上に設けられたメタライズ金
属層はタングステンにより形成し、かつメタライズ金属
層の表面にはニッケ月べNi)をめっきにより層着させ
ておいた。
上記の結果を第2表に示す。
(以下、余白) 第2表 *印を付した試料番号のものは本発明の範囲外のもので
ある 上記実験結果からも明らかな如く、銀(Ag)に含有さ
せるインジウム(In)、アンチモン(Sb)の量が少
ない場合、ロウ付け用材料中に含まれる銀(Ag)のマ
イグレーション(移行)が早く、短時間でメタライズ金
属層間が短絡してしまうのに対し、インジウム(In)
、アンチモン(Sb)の含有量を1.0乃至15.0重
量%とじた本発明のもの(試料番号3乃至12)は従来
の銀ロウと同様、銀(Ag)のマイグレーション(移行
)が遅く、近接する2つのメタライズ金属層間の絶縁を
長時間に亘り維持することができる。
(発明の効果) 以上の通り、本発明のロウ付け用材料によれば銀(Ag
)にインジウム(In)、アンチモン(Sb)のすくな
くとも1種を1.0乃至15.0重量%含有させたこと
がらロウ付け用材料自身め硬度を低いものとなすことが
でき、該ロウ付け用材料を用いて熱膨張係数が大きく相
違する2つの部材をロウ付けした場合、両部材間に発生
する応力は前記軟質なロウ付け用材料を変形させるごと
によって吸収除去され、その結果、両部材を極めて強固
にロウ付けすることが可能となる。
また本発明のロウ付け用材料は接合部材と濡れ性及び耐
マイグレーションも優れており、従来の銀ロウと同様、
外部リード端子が多数近接してロウ付けされてなる電子
部品の外部リード端子ロウ付け用材料として好適に使用
することも可能となる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 銀にインジウム、アンチモンの少なくとも1種を1.0
    乃至15.0重量%含有させたことを特徴とするロウ付
    け用材料。
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