[发明专利]车载电子电路用In掺入无铅焊料

说明书

技术领域

本发明涉及一种在温度变化大的严酷的条件下使用的无铅焊料、例如 在汽车的发动机附近那样使用时和停止时温度差变大的环境中使用的车 载电子电路用无铅焊料及使用其的车载电子电路。

背景技术

由于铅给人体带来恶劣影响，因此，开始限制铅掺入焊料，使用Sn 主要成分的无铅焊料。目前，电视机、录像机、手机、笔记本电脑等所谓 的“民用电子设备”中较多使用的无铅焊料为Sn-3Ag-0.5Cu焊料。该无 铅焊料与现有的Pb-Sn焊料相比，软钎焊性稍微差，以焊剂或钎焊装置的 改良没有问题地使用，在民用电子设备的耐用年数期间中的通常的使用时 没有产生剥离的问题。

在民用电子设备中，采用热循环试验作为钎焊部的耐久试验。在民用 电子设备中较多采用的热循环试验将3.2×1.6×0.6(mm)的大小的芯片电 阻部件钎焊在印刷基板上，进行500循环将钎焊部在-40℃、+85℃的各 高温度及低温度保持30分钟的加热、冷却的重复。其后，进行钎焊接头 部的通电状态的测定，如果通电，则为合格的程度。

但是，在汽车上也装载在印刷基板上钎焊有电子部件的、即安装的电 子电路(以下称为车载电子电路)，在车载电子电路中也进行热循环试验。 车载电子电路中采用的热循环试验进行后述，民用电子设备中的热循环试 验在难以想象地非常严酷的试验条件下进行。

目前，提出了许多耐热循环性优异的无铅焊料。参照专利文献1～3。

但是，在车载电子电路的钎焊接头部进行目前要求的热循环试验时， 没有显示充分的耐热循环性。

专利文献1：日本特开平5-228685号公报

专利文献2：日本特开平9-326554号公报

专利文献3：日本特开2000-349433号公报

发明内容

实际上，关于专利文献1～3的实施例所公开的具体组成例，基于今日 民用电子设备中所要求的基准，进行了进行500循环由上述-40℃至+85 ℃的热循环的热循环试验及进行1000循环由-55℃至+150℃的热循环的 热循环试验，结果都没有得到满意的结果。

例如，关于焊料的耐热循环性，目前，在本体的特性值、例如拉伸强 度试验、蠕变试验、疲劳试验中不能评价。为了评价钎焊接头部的耐热循 环性，认为需要进行实际上安装有部件的印刷基板的热循环试验。特别是 车载电子电路的热循环试验比民用电子设备中的热循环试验(在重复500 循环-40℃～+85℃的加热、冷却后测定钎焊接头部是否通电)严格，在- 55℃～+150℃下、至少1000循环、进一步优选2000循环的非常严酷的热 循环试验中，要求具有规定的接合强度。但是，在现有的无铅焊料中，没 有可以满足该基准的无铅焊料。

而且，如上所述的专利文献1～3中所公开的使现有的耐热循环性提高 的无铅焊料中有在温度变化大的环境中使用时进行自变形的无铅焊料，经 过长时间后，有时在相邻的导体间产生桥，成为电子设备的误操作的原因。

但是，车载电子电路用于电气地控制发动机、动力转向装置、制动器 等的设备，就汽车的行驶而言，成为非常重要的保安部件，因此，必须是 可以在长期间没有故障并稳定的条件下工作的车载电子电路。特别是发动 机控制用的车载电子电路也有设置在发动机附近的车载电子电路，作为使 用环境，相当严峻。实际上，设置这种车载电子电路的发动机附近在发动 机的旋转时成为100℃以上的高温，在停止发动机的旋转时，外界气体温 度、例如如果为北美或西伯利亚等寒冷地，则在冬季成为-30℃以下的低 温。因此，车载电子电路重复发动机运转和发动机停止而暴露于-30℃以 下～+100℃以上的热循环。

车载电子电路长期间置于这样温度变化很大的环境(以下，称为热循 环环境)时，焊料和印刷基板分别引起热膨胀、收缩。但是，在金属的焊料 和树脂制的印刷基板(例如：玻璃环氧基板)中，热膨胀率不同，因此，两 者受到应力。此时，由于树脂制的印刷基板伸缩，因此没有问题，金属制 的焊料因长期间的膨胀、收缩而引起金属疲劳，在经过长期间后，有时出 现裂缝而破裂。

即，金属疲劳因长期间的应力而发生，因此也认为，在车载电子电路 中，即使在新车的使用开始之后暂时没有问题，长期间行驶时，钎焊接头 部的焊料剥离。该原因是，钎焊部在热循环环境中、在不破裂的程度接合 强度变弱时，在车的行驶时接受从路面受到的大的冲击或从发动机受到的 连续的小的振动。