JPS6186091A - Ｓｎ−Ｓｂ系合金はんだ - Google Patents
Ｓｎ−Ｓｂ系合金はんだInfo
- Publication number
- JPS6186091A JPS6186091A JP20776284A JP20776284A JPS6186091A JP S6186091 A JPS6186091 A JP S6186091A JP 20776284 A JP20776284 A JP 20776284A JP 20776284 A JP20776284 A JP 20776284A JP S6186091 A JPS6186091 A JP S6186091A
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- Japan
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- alloy
- formation
- ribbon
- intermetallic compound
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400°C
- B23K35/262—Sn as the principal constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
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。
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Ｓｎ−３ｂ系合金はんだの改良に関し、特には
んだ接合面の接合強度に有害な金属間化合物Ｃｕ ３
Ｓｎの生成を抑制して接合強度を向上すると共に、リボ
ン状はんだの成形を容易にしたものである。
んだ接合面の接合強度に有害な金属間化合物Ｃｕ ３
Ｓｎの生成を抑制して接合強度を向上すると共に、リボ
ン状はんだの成形を容易にしたものである。
一般に５ｎ−８ｂ系合金はんだは高温用はんだとして各
種電機、電子部品の接合に用いられている。例えばトラ
ンジスターなどの半導体ではリボン状５ｎ−８ｂ系合金
はんだを成型したプリフォーム材を用い、半導体素子を
リードフレーム上にボンディングしている。Ｓｎ −３
ｂ系合金−はんだはｓｂ含有聞に応じて高温強度とクリ
ープ特性が向上するも、Ｓｂ含有値に応じて硬く脆くな
るため、通常Ｓｂ含有最が１０ｗｔ％以下のはんだが用
いられている。
種電機、電子部品の接合に用いられている。例えばトラ
ンジスターなどの半導体ではリボン状５ｎ−８ｂ系合金
はんだを成型したプリフォーム材を用い、半導体素子を
リードフレーム上にボンディングしている。Ｓｎ −３
ｂ系合金−はんだはｓｂ含有聞に応じて高温強度とクリ
ープ特性が向上するも、Ｓｂ含有値に応じて硬く脆くな
るため、通常Ｓｂ含有最が１０ｗｔ％以下のはんだが用
いられている。
電気、電子部品には放熱特性、導電性及びコストの面か
ら主としてＣｕ又はＱｕ金合金用いられており、これ等
基材上に５ｎ−８ｂ系合金はんだを用いて電気、電子部
品等をはんだ付けすると、第１図に示すようにＣＬＩ系
基材（１）とはんだ（２）の接合面に金属間化合物Ｃｕ
５Ｓｎ（３）とＣｕｅＳｎｓ （４）が生成し、接合
強度が低下する。特にＣ５ＳｎはＣｔｌ ｓ Ｓｎ ｓ
に比較し、高度が高く脆く、しかも電気抵抗も大きいた
め、Ｃｕ ３ Ｓｎ生成の抑制が強く望まれている。更
にこのような接合部を比較的高温下に放置すると、ＣＤ
３ Ｓｎ相は次第に成長し、厚くなり、経時的劣化を
起す。
ら主としてＣｕ又はＱｕ金合金用いられており、これ等
基材上に５ｎ−８ｂ系合金はんだを用いて電気、電子部
品等をはんだ付けすると、第１図に示すようにＣＬＩ系
基材（１）とはんだ（２）の接合面に金属間化合物Ｃｕ
５Ｓｎ（３）とＣｕｅＳｎｓ （４）が生成し、接合
強度が低下する。特にＣ５ＳｎはＣｔｌ ｓ Ｓｎ ｓ
に比較し、高度が高く脆く、しかも電気抵抗も大きいた
め、Ｃｕ ３ Ｓｎ生成の抑制が強く望まれている。更
にこのような接合部を比較的高温下に放置すると、ＣＤ
３ Ｓｎ相は次第に成長し、厚くなり、経時的劣化を
起す。
これを防止するため、従来はＣｕ系基材の接合面にＡＬ
Ｉ、Ａ＋Ｉｔ、Ｎｉ等をメッキしてバリヤーを形成する
方法が用いられているが、基材の製造工程が複雑なばか
りか、コストが高くなる欠点があった。
Ｉ、Ａ＋Ｉｔ、Ｎｉ等をメッキしてバリヤーを形成する
方法が用いられているが、基材の製造工程が複雑なばか
りか、コストが高くなる欠点があった。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明はこれ
に鑑み稲々検討の結果、はんだ接合面の接合強度に有害
な金属間化合物Ｃｕ３３ ｎの生成を抑制して接合強度
を向上すると共に、はんだの流動性を向上してリボン状
はんだの成形が容易な５ｎ−８ｂ系合金はんだを開発し
たもので、Ｓｂ ５〜１０ｗｔ％（以下ｗｔ％を単に
％と略記）、Ｎｉｏ、４〜０．５％。
に鑑み稲々検討の結果、はんだ接合面の接合強度に有害
な金属間化合物Ｃｕ３３ ｎの生成を抑制して接合強度
を向上すると共に、はんだの流動性を向上してリボン状
はんだの成形が容易な５ｎ−８ｂ系合金はんだを開発し
たもので、Ｓｂ ５〜１０ｗｔ％（以下ｗｔ％を単に
％と略記）、Ｎｉｏ、４〜０．５％。
Ｐ ０９００５〜０．５％、残部Ｓｎからなることを特
徴とするものである。
徴とするものである。
即ち本発明は従来のｓｂを５〜１０％含有する５ｎ−８
ｂ系合金はんだについて、ＣＬＩ基材との接合面におけ
る金属間化合物Ｃｕ ３ Ｓｎの生成を抑制するため、
種々の添加元素について検討した結果、ＮｉとＰの添加
が有効であることを知見し、更に倹約の結果、高温にお
ける接合強度が優れ、かつリボン状はんだに成形容易な
５ｎ−５ｂ系合金を得たものである。
ｂ系合金はんだについて、ＣＬＩ基材との接合面におけ
る金属間化合物Ｃｕ ３ Ｓｎの生成を抑制するため、
種々の添加元素について検討した結果、ＮｉとＰの添加
が有効であることを知見し、更に倹約の結果、高温にお
ける接合強度が優れ、かつリボン状はんだに成形容易な
５ｎ−５ｂ系合金を得たものである。
しかして本発明Ｓｎ−８ｂ系合金はんだの組成を上記の
如く限定したのは下記の理由によるものである。
如く限定したのは下記の理由によるものである。
Ｎ１の添加は主としてＣｕ系基材との接合面における金
属間化合物ＣＬＩ ｓ Ｓｎの生成を抑制し、Ｐの添加
は主としてはんだの流動性を高めてはんだリボンの成形
を容易にし、Ｎ１とＰの相剰効果により高温における接
合強度を向上せしめたもので、Ｎｉ含有量を０．１〜０
．５％と限定したのは、０．１％未満ではＣｕ系基板と
の接合面における金属間化合物ＣＵ ３Ｓｎの生成抑制
効果が不十分となり、５％を越えるとはんだの粘度が高
くなってはんだの広がり性を損なうためであり、更には
はんだの製造が困難になるためである。即ちＳｎ−８ｂ
系合金はんだの製造においてＮｉの添加にはＳｎ−Ｎｉ
母合金が用いられるが、Ｎｉｌを多くすると融点の高い
母合金となり、母合金の溶製ばかりか、合金はんだの溶
製も困難となる。
属間化合物ＣＬＩ ｓ Ｓｎの生成を抑制し、Ｐの添加
は主としてはんだの流動性を高めてはんだリボンの成形
を容易にし、Ｎ１とＰの相剰効果により高温における接
合強度を向上せしめたもので、Ｎｉ含有量を０．１〜０
．５％と限定したのは、０．１％未満ではＣｕ系基板と
の接合面における金属間化合物ＣＵ ３Ｓｎの生成抑制
効果が不十分となり、５％を越えるとはんだの粘度が高
くなってはんだの広がり性を損なうためであり、更には
はんだの製造が困難になるためである。即ちＳｎ−８ｂ
系合金はんだの製造においてＮｉの添加にはＳｎ−Ｎｉ
母合金が用いられるが、Ｎｉｌを多くすると融点の高い
母合金となり、母合金の溶製ばかりか、合金はんだの溶
製も困難となる。
Ｐ含有量を０．００５〜０．５％と限定したのは、Ｐ含
有量が０．００５％未満でははんだの流動性が不十分で
あり、０．５％を越えるとはんだがやや脆くなるばかり
か、Ｃｕを腐食するようになるためである。
有量が０．００５％未満でははんだの流動性が不十分で
あり、０．５％を越えるとはんだがやや脆くなるばかり
か、Ｃｕを腐食するようになるためである。
本発明はんだは、予じめ不活性ガス雰囲気中で溶製した
５ｎ−Ｎｉ母合金又は５ｂ−Ｎｉ母合金を用い、これに
Ｓｎとｓｂを所望の組成に配合して大気中で溶解し、該
溶湯中にＰ又は５ｎ−Ｐ母合金を添加して造られる。こ
れより線、テープ等所望形状に成形するためには通常の
押出加工、圧延加工、伸線加工等を加えればよい。また
、プリフォーム材を成形する薄いリボンを造るには、第
２図に示すように矢印方向に回転する冷ｕ１０−ル（５
）上に、下端にノズル（７）を設けたルツボ（６）を配
置し、該ルツボ（６）内で上記合金を溶製するが又は溶
湯（８）を装入し、ルツボ（６）内の溶湯面を加圧して
ノズル（７）よりロール（５）上に溶湯を噴出させ、溶
湯（８）がら直接リボン（９）条に凝固させることによ
り極めて容易に得られる。
５ｎ−Ｎｉ母合金又は５ｂ−Ｎｉ母合金を用い、これに
Ｓｎとｓｂを所望の組成に配合して大気中で溶解し、該
溶湯中にＰ又は５ｎ−Ｐ母合金を添加して造られる。こ
れより線、テープ等所望形状に成形するためには通常の
押出加工、圧延加工、伸線加工等を加えればよい。また
、プリフォーム材を成形する薄いリボンを造るには、第
２図に示すように矢印方向に回転する冷ｕ１０−ル（５
）上に、下端にノズル（７）を設けたルツボ（６）を配
置し、該ルツボ（６）内で上記合金を溶製するが又は溶
湯（８）を装入し、ルツボ（６）内の溶湯面を加圧して
ノズル（７）よりロール（５）上に溶湯を噴出させ、溶
湯（８）がら直接リボン（９）条に凝固させることによ
り極めて容易に得られる。
実施例（１）
予じめＡｒ雰囲気中で溶製した５ｎ−Ｎｉ母合金、５ｎ
−ｐ母合金、Ｓｎ及びｓｂを用いて第１表に示す組成に
配合し、大気中でカーボンルツボを用い、エレマ炉によ
り溶解した。これを第３図に示すように溶湯（１ｏ）を
２８０ 〜３００℃の温度に保持して、はんだ溶湯（１
ｏ〉中に直径１ＭのＣｕｌ！（１１）を０．２＃ｌ＃＋
（７）間隙でヘアピン状に折り曲げて挿入し、１０秒間
浸漬してはんだ付けした。これについて毎秒２ｍｍの速
度ｒ引きさき試験を行なうと共に、接合面の金属間化合
物Ｃｕ３Ｓｎの生成状況を調べた。
−ｐ母合金、Ｓｎ及びｓｂを用いて第１表に示す組成に
配合し、大気中でカーボンルツボを用い、エレマ炉によ
り溶解した。これを第３図に示すように溶湯（１ｏ）を
２８０ 〜３００℃の温度に保持して、はんだ溶湯（１
ｏ〉中に直径１ＭのＣｕｌ！（１１）を０．２＃ｌ＃＋
（７）間隙でヘアピン状に折り曲げて挿入し、１０秒間
浸漬してはんだ付けした。これについて毎秒２ｍｍの速
度ｒ引きさき試験を行なうと共に、接合面の金属間化合
物Ｃｕ３Ｓｎの生成状況を調べた。
また上記はんだ付は後、１５０’Ｑの温度に１１０時間
保持した後、接合面にお４フる金属間化合物Ｃｕ ｓ
Ｓｎの生成状況を調べた。これ等の結果を第１表に併記
した。
保持した後、接合面にお４フる金属間化合物Ｃｕ ｓ
Ｓｎの生成状況を調べた。これ等の結果を第１表に併記
した。
Ｘ印は接合界面のＣｕ ３Ｓｎ発生厚さ０．２μ以上実
施例（２） 実施例（１）の第１表に示す各はんだを第２図に示すル
ツボ内に装入し回転する冷却ロール上に噴射して、巾１
２ｍ、厚さ約５０７ＦＬのリボンに成形し、その表面状
況を調べた後、該リボンから １＃角の試験片を打抜き
、これを５００℃に熱した８４５Ｃからなるブロック上
に裁せた厚ざ０．３ＩＷＲのＣｕ板上に起き、Ｎ２８０
％、Ｈｚ２０％の混合ガスを１０λ／１０の８！動ぐ吹
き付けながらはんだ付けし、はんだの流動性を調べた。
施例（２） 実施例（１）の第１表に示す各はんだを第２図に示すル
ツボ内に装入し回転する冷却ロール上に噴射して、巾１
２ｍ、厚さ約５０７ＦＬのリボンに成形し、その表面状
況を調べた後、該リボンから １＃角の試験片を打抜き
、これを５００℃に熱した８４５Ｃからなるブロック上
に裁せた厚ざ０．３ＩＷＲのＣｕ板上に起き、Ｎ２８０
％、Ｈｚ２０％の混合ガスを１０λ／１０の８！動ぐ吹
き付けながらはんだ付けし、はんだの流動性を調べた。
その結果を第２表に示す。
第２表
〔注〕 ○印は流動性が極めて良いものΔ印は流動性が
良いもの Ｘ印は流動性が悪いもの 第１表及び第２表から明らかなように従来はんだＮ１１
１３〜１４は接合界面に金属間化合物Ｃｕ ｓ ｓｎを
発生し、接合強度が０ 、５ Ｋ９前後であるのに対゛
し、これにＮｉ及びＰを添加した本発明はんだＮα１〜
９では何れも接合界面における金属間化合物ＣＤ ３
Ｓｎの発生及び成長が極めて少なく、接合強度も０．９
６Ｋｇ以上と優れ、流動性も良好であることが判る。ま
た本発明はんだはリボンの成形が容易で、得られたリボ
ンは何れも銀白色を呈し、リボンの自由面が平滑である
ことが判る。
良いもの Ｘ印は流動性が悪いもの 第１表及び第２表から明らかなように従来はんだＮ１１
１３〜１４は接合界面に金属間化合物Ｃｕ ｓ ｓｎを
発生し、接合強度が０ 、５ Ｋ９前後であるのに対゛
し、これにＮｉ及びＰを添加した本発明はんだＮα１〜
９では何れも接合界面における金属間化合物ＣＤ ３
Ｓｎの発生及び成長が極めて少なく、接合強度も０．９
６Ｋｇ以上と優れ、流動性も良好であることが判る。ま
た本発明はんだはリボンの成形が容易で、得られたリボ
ンは何れも銀白色を呈し、リボンの自由面が平滑である
ことが判る。
これに対し、Ｎｉ含有量が少なく、しかもＰを含まない
比較合金ＮＱ１０では接合界面に金属間化合物Ｃｕ ３
Ｓｎを発生し、接合強度も低く、流動性も劣り、またＮ
ｉ含有量が多く、しかもＰを含まない比較合金Ｎｃｉ１
１では、接合界面における金ｍＩ！Ｉ化合物Ｑ ｕ３３
ｕの発生は少なくある程度の接合強度は得られるも流
動性が劣る。更に、ｓｂ及びＮｉ含有堡が本発明の範囲
内であってもＰ含有量が多い比較合金に１２では流動性
が優れ、リボンの成形は容易なるも接合強度が著しく劣
ることが判る。
比較合金ＮＱ１０では接合界面に金属間化合物Ｃｕ ３
Ｓｎを発生し、接合強度も低く、流動性も劣り、またＮ
ｉ含有量が多く、しかもＰを含まない比較合金Ｎｃｉ１
１では、接合界面における金ｍＩ！Ｉ化合物Ｑ ｕ３３
ｕの発生は少なくある程度の接合強度は得られるも流
動性が劣る。更に、ｓｂ及びＮｉ含有堡が本発明の範囲
内であってもＰ含有量が多い比較合金に１２では流動性
が優れ、リボンの成形は容易なるも接合強度が著しく劣
ることが判る。
このように本発明はんだによればＣＬＩ系基材を用いた
はんだ接合において、接合界面の金属間化合物Ｃｕ３Ｓ
ｎの生成を抑制し、基材に対するＡＵ 、Ａ！＋ 、Ｎ
ｉ等のメッキを省略するも、信頼性の優れたはんだ接合
を得ることができる。
はんだ接合において、接合界面の金属間化合物Ｃｕ３Ｓ
ｎの生成を抑制し、基材に対するＡＵ 、Ａ！＋ 、Ｎ
ｉ等のメッキを省略するも、信頼性の優れたはんだ接合
を得ることができる。
特にリボンの製造においても表面状態の良好なリボンを
切断等のトラブルを起すことなく、半連続的に製造する
ことができる等工業上顕著な効果を奏するものである。
切断等のトラブルを起すことなく、半連続的に製造する
ことができる等工業上顕著な効果を奏するものである。
第１図はＣＬＩ系基材のはんだ付けにおける接合界面の
金属間化合物Ｃｕ ３Ｓｎの生成状態を示す説明図、第
２図は本発明はんだのリボン製造の一例を示す説明図、
第３図ははんだ付けの引きさぎ強さ測定方法を示す説明
図である。 １、ＣＬＩ系基材 ２、はんだ ３、金属間化合物 ＣＬＩ３Ｓｎ ４、金属間化合物 Ｃｕ６３ ｎ４ ５、冷却ロール ６、ルツボ ７、ノズル ８、溶湯 ９、リボン １０、溶湯 １１、Ｑｕｌｉ
金属間化合物Ｃｕ ３Ｓｎの生成状態を示す説明図、第
２図は本発明はんだのリボン製造の一例を示す説明図、
第３図ははんだ付けの引きさぎ強さ測定方法を示す説明
図である。 １、ＣＬＩ系基材 ２、はんだ ３、金属間化合物 ＣＬＩ３Ｓｎ ４、金属間化合物 Ｃｕ６３ ｎ４ ５、冷却ロール ６、ルツボ ７、ノズル ８、溶湯 ９、リボン １０、溶湯 １１、Ｑｕｌｉ
Claims (1)
- Ｓｂ５〜１０ｗｔ％、Ｎｉ０．１〜０．５％ｗｔ％、Ｐ
０．００５〜０．５ｗｔ％、残部Ｓｎからなることを特
徴とするＳｎ−Ｓｂ系合金はんだ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20776284A JPS6186091A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | Ｓｎ−Ｓｂ系合金はんだ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20776284A JPS6186091A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | Ｓｎ−Ｓｂ系合金はんだ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6186091A true JPS6186091A (ja) | 1986-05-01 |
Family
ID=16545124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20776284A Pending JPS6186091A (ja) | 1984-10-03 | 1984-10-03 | Ｓｎ−Ｓｂ系合金はんだ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6186091A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001003878A1 (en) * | 1999-07-07 | 2001-01-18 | Multicore Solders Limited | Solder alloy |
| KR100320545B1 (ko) * | 1995-12-11 | 2002-04-22 | 후꾸다 긴조꾸하꾸훈 고오교 가부시끼가이샤 | Sn계저융점땜납재 |
| JP2008221330A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-09-25 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | はんだ合金 |
| JPWO2015125855A1 (ja) * | 2014-02-24 | 2017-03-30 | 株式会社弘輝 | 鉛フリーはんだ合金、はんだ材料及び接合構造体 |
| CN119304425A (zh) * | 2024-11-14 | 2025-01-14 | 广州汉源微电子封装材料有限公司 | 一种SnSb合金预成形软钎料及其制备方法 |
-
1984
- 1984-10-03 JP JP20776284A patent/JPS6186091A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100320545B1 (ko) * | 1995-12-11 | 2002-04-22 | 후꾸다 긴조꾸하꾸훈 고오교 가부시끼가이샤 | Sn계저융점땜납재 |
| WO2001003878A1 (en) * | 1999-07-07 | 2001-01-18 | Multicore Solders Limited | Solder alloy |
| GB2367834A (en) * | 1999-07-07 | 2002-04-17 | Multicore Solders Ltd | Solder alloy |
| GB2367834B (en) * | 1999-07-07 | 2003-07-23 | Multicore Solders Ltd | Solder alloy |
| JP2008221330A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-09-25 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | はんだ合金 |
| JPWO2015125855A1 (ja) * | 2014-02-24 | 2017-03-30 | 株式会社弘輝 | 鉛フリーはんだ合金、はんだ材料及び接合構造体 |
| CN119304425A (zh) * | 2024-11-14 | 2025-01-14 | 广州汉源微电子封装材料有限公司 | 一种SnSb合金预成形软钎料及其制备方法 |
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