[发明专利]无铅焊料合金

说明书

技术领域

本发明涉及不含铅的焊料合金，特别是涉及适用于表面安装基板所使用的焊膏、修正用的松脂芯软焊料（flux-cored solder）的无铅焊料合金。

背景技术

作为电子设备的焊接方法，有烙铁法、流动法、回流法等。

回流法为如下方法：仅在印刷电路板上的必要部位利用印刷法、喷出法涂布由焊料粉末和助焊剂形成的焊膏，将电子部件搭载在该涂布部之后利用回流焊炉这样的加热装置使焊膏熔融从而将电子部件焊接在印刷电路板上。该回流法能够进行以下这样的生产率、可靠性优异的焊接：不仅能够利用一次作业进行多个部位的焊接，而且即使焊接间距窄的电子部件也不会发生桥接，还不会在不需要的部位附着焊料。

然而，一直以来，焊料使用Pb-Sn合金。该Pb-Sn合金由于在共晶组成（Pb-63Sn）时熔点为183℃，且对不耐热的电子部件的热影响小，另外焊接性优异，因此具有发生无焊料、缩锡（dewetting）等焊接不良少的特点。

但是，近年来，由于Pb的毒性的问题，电子设备业界正在强烈要求不含Pb的所谓“无铅焊料”。

现在大多使用的无铅焊料为如日本特开平5-050286号公报所公开的那样的含有3质量%～5质量%的Ag、0.5质量%～3质量%的Cu的Sn-Ag-Cu组成的无铅焊料。该无铅焊料与以往的Sn-Pb焊料相比温度循环特性优异且蠕变特性优异，因此得到普及。特别是温度循环特性在评价电子设备的寿命、或进行品质保证的方面是重要的因素。

然而，现在使用的Sn-Ag-Cu组成的无铅焊料合金比以往使用的Sn-Pb焊料硬，因此，在用于移动电话等的小型设备时，若误将移动设备掉落，则会存在容易发生部件与焊接了的部分之间的界面破裂的所谓“界面剥离”的问题。该界面剥离虽然在使用了接合部的焊料量相对较多的流动焊接的基板上不易发生，但在接合部的焊料量较少、接合部通过微细的回流焊接来焊接的基板上容易发生。

另外，对于利用回流焊接进行焊接的基板，使用焊膏、焊料球、焊料预成型体等。另外，在焊接部的修正中，使用松脂芯软焊料。在使用了这些焊料材料的印刷电路板上特别容易产生界面剥离的问题。

本申请人公开了一种焊料合金（WO2006/129713A1），该焊料合金作为用于Cu焊盘的焊接、耐落下冲击的焊料合金，焊料的Ag含量为0.8质量%～2.0质量%，Cu含量为0.05质量%～0.3质量%，且添加了In、Ni、Pt、Sb、Bi、Fe、Al、P。

另外，作为温度循环特性优异的焊料合金，公开了一种Sn-Ag-Cu-Bi系无铅焊料（WO2009/011341A1），该Sn-Ag-Cu-Bi系无铅焊料为含有固溶元素的Sn-Ag-Cu系焊料合金，并且由具有以下的合金组织的合金构成：在室温下，由饱和固溶体、或有固溶元素析出的固溶体构成；在热循环环境的高温下，由在低温析出的固溶元素再次固溶到Sn基质中的固溶体构成。

进而，还公开了一种焊料合金（日本特开平9-327790号公报），该焊料合金向Sn-Ag-Cu焊料组成中添加Bi和/或Sb而利用Bi和/或Sb与Sn形成固溶体，另外，Ag、Cu与Sn形成金属间化合物，利用该固溶体、金属间化合物的微组织来保持机械强度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2006/129713A1

专利文献2：WO2009/011341A1

专利文献3：日本特开平9-327790号公报

发明内容

发明要解决的问题

对于无铅焊料而言，其耐落下冲击性、特别是焊接面积小的焊接部的耐落下冲击性不能说强。由于最近的电子设备开始高性能化、小型化，因此，安装于该电子设备的电子部件也逐渐小型化且高功能化，近年来的电子设备尽管电极数量正在增加，但电子设备整体的尺寸反而变小。在这种变小的电子设备的电极上形成的焊接部也变小，但如果小的无铅焊料焊接部的焊料在耐落下冲击性方面弱，则在电子设备受到落下这样的冲击时，焊接部轻易地剥离，而无法发挥作为电子设备的功能。

在移动设备中，像远程控制器这样电子设备的印刷电路板的尺寸相对较大、利用附着较多焊料的流动焊接来进行焊接的电子设备不易成为问题，而像移动电话、移动个人计算机这样小型且高密集度的产品仅能进行使用焊膏、焊料球等的回流焊接的焊接，焊料接合所使用的焊料量也变成微小量。