JPH11288955A - 高温はんだ付用Ｚｎ合金 - Google Patents

高温はんだ付用Ｚｎ合金

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品の組立などで用いるのに好適な融点
を有する、従来の高温はんだ付用Ｐｂ合金を代替するＺ
ｎ系はんだ合金を提供する。 【解決手段】 Ａｌを１〜９重量％含み、Ｇｅを０．０
５〜１重量％含み、または／及び、Ｍｇを０．０１〜
０．５重量％含み、残部がＺｎおよび不可避不純物から
なる高温はんだ付用Ｚｎ合金。更に、Ｓｎまたは／およ
びＩｎを０．１〜２５重量％含めてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品や機械部
品の組立などにおける高温はんだ付用に好適なＺｎ合金
に関する。
【０００２】
【従来の技術】パワートランジスタ素子のダイボンディ
ングを始めとする各種電子部品の組立工程におけるはん
だ付では高温はんだ付が行われ、比較的高温の３００℃
程度の融点を有するはんだ合金（以下、単に「はんだ合
金」という）が用いられている。このはんだ合金には、
Ｐｂ−５重量％Ｓｎ合金に代表されるＰｂ合金（Ｐｂ系
はんだ合金）が従来より用いられている。
【０００３】近年、環境汚染に対する配慮からＰｂの使
用を規制する動きが強くなってきている。こうした動き
に対応して電子組立の分野においても、Ｐｂを含まない
はんだ合金が求められている。
【０００４】しかしながら、従来のＰｂ系はんだ合金を
代替できるはんだ合金はまだ提案されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
事情に鑑み、電子部品の組立などで用いるのに好適な融
点を有する高温はんだ付用Ｚｎ合金を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決すべく、Ｐｂ−５重量％Ｓｎ合金は、固相線温度
と液相線温度がそれぞれ３０５℃、３１５℃であるこ
と、Ｚｎ−Ａｌ系共晶合金は、共晶温度が３８０℃付近
にあるといわれていること、に着目した。
【０００７】そして、Ｚｎ−Ａｌ系共晶合金は、Ｐｂ−
５重量％Ｓｎ合金と比べると融点がまだ高いが、Ｚｎ−
Ａｌ系共晶合金を基本とする合金は、上記Ｐｂ系はんだ
合金を代替できるはんだ合金になり得ると考えた。そし
て、Ｚｎ−Ａｌ系共晶の融点を適当にさらに下げるため
には、該共晶にＧｅまたは／およびＭｇ、または更にＳ
ｎまたは／およびＩｎを添加することが有効であること
を見出だし、本発明に到達した。
【０００８】すなわち、本発明の高温はんだ付用Ｚｎ合
金は、（１）Ａｌを１〜９重量％含み、Ｇｅを０．０５
〜１重量％含み、残部がＺｎおよび不可避不純物からな
ることを特徴とする。
【０００９】また、本発明の他の高温はんだ付用Ｚｎ合
金は、（２）Ａｌを１〜９重量％含み、Ｍｇを０．０１
〜０．５重量％含み、残部がＺｎおよび不可避不純物か
らなることを特徴とする。
【００１０】また、本発明の他の高温はんだ付用Ｚｎ合
金は、（３）Ａｌを１〜９重量％含み、Ｇｅを０．０５
〜１重量％含み、Ｍｇを０．０１〜０．５重量％含み、
残部がＺｎおよび不可避不純物からなることを特徴とす
る。
【００１１】また、本発明の他の高温はんだ付用Ｚｎ合
金は、上記いずれかの構成で更に、Ｓｎまたは／および
Ｉｎを０．１〜２５重量％含むことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明のＺｎ系はんだ合金におい
て、Ａｌ含有量を１〜９重量％としたのは、この範囲を
はずれると、融点の向上が著しくなるからである。
【００１３】ＧｅまたはＭｇの添加は合金の低融点化を
達成するための添加元素である。Ｇｅ含有量を０．０５
〜１重量％、Ｍｇ含有量を０．０１〜０．５重量％とし
たのは、それぞれの下限含有量未満では添加効果が不十
分で当該はんだ合金の融点が高くなりすぎるためで、そ
れぞれの上限含有量を超えると、合金の加工性が低下し
てワイヤや板材を得るのが難しくなるとともに、熱応力
の発生により接合した半導体素子等に割れを発生させる
等の不具合を生じるようになる。
【００１４】なお、更にＧｅの添加は合金のクリープ強
度を向上させ、接合信頼性を向上させる働きがあり、Ｍ
ｇの添加は合金のクリープ強度を向上させる働きと、合
金の耐食性を向上させる働きがある。
【００１５】ＳｎまたはＩｎの添加は、合金の融点を更
に下げる効果がある。Ｚｎ−Ｓｎ系、またはＺｎ−Ｉｎ
系ではそれぞれの共晶温度の２００℃付近以上、１４５
℃付近以上で液相が生じるが、本発明の範囲内であれば
生じる液相の量は少なく、各種電子部品の組立などで用
いるのに何ら支障はない。
【００１６】Ｓｎまたは／およびＩｎの含有量を０．１
〜２５重量％とするのは、下限含有量未満では融点の低
下効果が不十分であり、上限含有量を超えると共晶点以
上の温度で生じる液相の量が多くなり、各種電子部品の
組立などで用いるのに支障があるからである。
【００１７】
【実施例】Ｚｎ地金、Ａｌ地金、Ｇｅ地金、Ｍｇ地金、
Ｓｎ地金およびＩｎ地金（以上の原料は、いずれも純度
９９．９重量％）を用い、大気溶解炉によりＺｎ合金を
溶製した。溶製したＺｎ合金を化学分析し、その結果を
表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】上記溶製したＺｎ合金について、融点を測
定し、濡れ性を評価した。融点の測定は、マック・サイ
エンス（MAC SCIENCE）社製熱分析装置（DSC3100型）を
用い、昇温・降温速度を１０℃／分として行った。ま
た、濡れ性の評価は、上記融点測定で得た各液相線温度
より２０℃高い温度に窒素気流中で保持するＺｎ合金浴
を調製し、次に、Ａｇめっきを施した銅片を上記浴中に
５秒間浸潰した後、該銅片を取り出し観察し、次に、取
り出した銅片のＡｇめっき面にＺｎ合金融液が濡れ広が
った場合には「良」と、濡れ広がらなかった場合には
「不良」と評価した。
【００２０】なお、Ｓｎ、Ｉｎの添加によりそれぞれ２
００℃、１４５℃以上の温度で少量の液相が存在する。
このため、表１において使用する固相線温度の用語は厳
密なものではない。表１に示した固相線温度は、上記微
少量の液相を無視し、合金の大部分を占めている固相部
分が溶解を開始する温度を測定したものである。
【００２１】また、加工性の評価として、各合金の１０
ｍｍ厚の鋳塊を冷間圧延し、０．１ｍｍ厚まで圧延が可
能だった場合には「良」と、割れが入って０．１ｍｍ厚
まで圧延できなかった場合には「不良」と評価した。
【００２２】また、接合信頼性の評価を評価は、はんだ
ダイボンダー（ｄａｇｅ社製ＥＤＢ−２００）を用いて
Ａｇめっきリードフレーム上に５ｍｍ角のＡｕを蒸着し
たダミーチップを接合し、さらにトランスファーモール
ド型のモールド機を用いてエポキシ樹脂（住友ベークラ
イト社製、ＥＭＥ−６３００）でモールドした試料に、
−５０℃と１５０℃の温度サイクル試験を５００サイク
ル実施した。サイクル実施後樹脂を開封して接合部を観
察し、チップや接合界面に割れの発生が無い場合には
「良」と、割れが発生した場合には「不良」と評価し
た。上記測定、評価の結果を表１に示す。
【００２３】表１より、実施例のＺｎ合金は適当な融点
を有し、濡れ性や加工性にも問題がないので、電子部品
や機械部品の組立において高温はんだ付け用に好適であ
ることがわかる。
【００２４】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、従来のＰｂ系はんだ合金を代替できる高温はんだ付
用Ｚｎ合金を提供することができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ａｌを１〜９重量％含み、Ｇｅを０．０
    ５〜１重量％含み、残部がＺｎおよび不可避不純物から
    なる高温はんだ付用Ｚｎ合金。
  2. 【請求項２】 Ａｌを１〜９重量％含み、Ｍｇを０．０
    １〜０．５重量％含み、残部がＺｎおよび不可避不純物
    からなる高温はんだ付用Ｚｎ合金。
  3. 【請求項３】 Ａｌを１〜９重量％含み、Ｇｅを０．０
    ５〜１重量％含み、Ｍｇを０．０１〜０．５重量％含
    み、残部がＺｎおよび不可避不純物からなる高温はんだ
    付用Ｚｎ合金。
  4. 【請求項４】 Ａｌを１〜９重量％含み、Ｇｅを０．０
    ５〜１重量％含み、更にＳｎまたは／およびＩｎを０．
    １〜２５重量％含み、残部がＺｎおよび不可避不純物か
    らなる高温はんだ付用Ｚｎ合金。
  5. 【請求項５】 Ａｌを１〜９重量％含み、Ｍｇを０．０
    １〜０．５重量％含み、更にＳｎまたは／およびＩｎを
    ０．１〜２５重量％含み、残部がＺｎおよび不可避不純
    物からなる高温はんだ付用Ｚｎ合金。
  6. 【請求項６】 Ａｌを１〜９重量％含み、Ｇｅを０．０
    ５〜１重量％含み、Ｍｇを０．０１〜０．５重量％含
    み、更にＳｎまたは／およびＩｎを０．１〜２５重量％
    含み、残部がＺｎおよび不可避不純物からなる高温はん
    だ付用Ｚｎ合金。
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