[发明专利]无Pb焊料、焊料被覆导体以及使用该无Pb焊料的电气部件

说明书

技术领域

本发明涉及用于将一方的导体与另一方的导体进行焊料接合的以Sn为主成分的无Pb焊料、焊料被覆导体以及使用该无Pb焊料的电气部件。

背景技术

在汽车、工业机械等中，使用为了进行焊接而实施了镀银的电容器、引线，印刷有银膏的基板等电气部件。

该焊接中以往经常使用Sn-Pb系焊料，但是随着Pb控制，现在多数使用纯Sn系、Sn-Ag系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Cu系等的无Pb焊料。

已知，在将以Ag为主成分的导体与其它导体通过以Sn为主成分的无Pb焊料进行连接的情况下，沿着以Ag为主成分的导体与焊料之间的接合界面形成作为金属间化合物的Ag₃Sn。

如果Ag与无Pb焊料的接合部为车载用或保持于直射日光下等高温环境中，则即使保持温度为焊料的熔点以下，也会因为焊料中的Sn与Ag的相互扩散而在接合界面以层状形成作为金属间化合物的Ag₃Sn。此时保持温度越高，相互扩散越进展，金属间化合物层生长越厚。

由于金属间化合物一般较脆，因此在无Pb焊料与导体之间的金属间化合物层较厚地生长的情况下，在该金属间化合物层中或在金属间化合物与焊料和导体界面容易发生断裂，焊料连接部的强度显著降低成为问题。

因此，在这样的焊料接合的用途中，寻求即使在60～150℃的高温环境中长期使用，银镀层、银膏与无Pb焊料的接合界面也具有充分的接合强度，且耐疲劳、耐冲击性优异的连接可靠性高的无Pb焊料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-169160号公报

专利文献2：日本特开平2-18989号公报

专利文献3：日本特开平4-3490号公报

专利文献4：日本特开2008-182126号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1报告了通过使用Sn-3.5重量％Ag焊料，即使在高温环境(150℃)中也可抑制与Ag之间的接合界面的Ag₃Sn的生长。相对于有铅焊料，在Sn-3.5重量％Ag焊料的情况下，由于高温环境中的接合界面处的Sn的扩散被抑制，因此Ag₃Sn的生长被抑制。然而，实际上，Sn的扩散抑制不充分，在长时间保持为高温的情况下，该Ag₃Sn继续生长，因此连接可靠性被视为问题。

专利文献2、3和4中报告了在焊料与Ag之间的接合界面形成由其它金属形成的中间层、Ni层，能够抑制Ag与焊料之间的相互扩散、Ag₃Sn化合物的生长。

特别是在专利文献4中，由于与Sn与Ag之间相比，Sn与Ni之间不易发生相互扩散，因此通过在Sn与Ag之间形成Ni层而成为扩散的阻挡层，从而具有抑制金属间化合物生成的效果。

关于导体表面上的Ni层形成，一般已知接合界面的扩散抑制效果，但是Ni在大气中容易氧化，从而担心焊料润湿性降低。而且，由于质地坚硬，因而容易破裂，从而还有因为破裂而使Ag与焊料直接接触，扩散抑制效果消失的担心。

因此，本发明的目的在于提供相对于以往的无Pb焊料可以进一步抑制保持高温时Ag与焊料之间的界面的金属间化合物层的生长，且具备焊料接合部的良好的焊料润湿性的以Sn为主成分的无Pb焊料、焊料被覆导体以及使用该无Pb焊料的电气部件。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题而首创的本发明涉及一种无Pb焊料，其为用于将一方的导体与另一方的导体进行焊料接合的以Sn为主成分的无Pb焊料，其特征在于，所述一方的导体和所述另一方的导体中的至少任意一方在其表面具备以Ag为主成分的层，所述以Sn为主成分的无Pb焊料中包含Zn。

优选Zn含量为0.05质量％以上1.0质量％以下。

此外，本发明涉及一种焊料被覆导体，其为具备用于与导体进行焊料接合的无Pb焊料层的焊料被覆导体，其特征在于，所述导体至少在其表面具备以Ag为主成分的层，所述无Pb焊料层以Sn为主成分，并且包含Zn。

优选所述无Pb焊料层的Zn含量为0.05质量％以上1.0质量％以下。

此外，本发明涉及一种电气部件，其为一方的导体与另一方的导体通过以Sn为主成分的无Pb焊料被接合而形成的电气部件，其特征在于，在所述一方的导体与所述另一方的导体之间形成有接合部，所述一方的导体和所述另一方的导体中的至少任意一方在其表面具备以Ag为主成分的层，所述接合部含有Zn，剩余部分中含有Sn。