[发明专利]Sn-Cu系无铅焊料合金

说明书

技术领域

本发明涉及无铅焊料合金，尤其涉及Sn-Cu系无铅焊料合金。

背景技术

焊料合金例如用于电子设备的电极与其它部位的连接，或者用于将IC器件接合到屏蔽壳体进而散热器上。利用与构成电极等的金属的润湿性，将电极与电路基板或IC器件与屏蔽壳体等以金属的方式进行接合。

在电极等焊料接合面使用Cu镀覆的情况居多。但是，也有时使用Ni镀覆。因此，对于焊接而言，不仅在镀Cu面常见，在镀Ni面进行焊接的情况也是常见的。因此，需要对Ni、Cu的焊接性均优异的焊料合金。

一直以来，通常镀Ni面难以进行焊接，因此，会预先在镀Ni面上薄层地镀覆Au等，在其上进行焊接。

关于向镀Ni面的焊接，一直以来，作为芯片接合用途，提出了Pb-Sn系焊料合金(专利文献1：日本特开昭60-166192)、Bi-Ag系焊料合金(专利文献2：日本特公表2005-503926)、还有Sn-Zn系焊料合金(专利文献3：日本特开2005-52869)等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭60-166192号公报

专利文献2：日本特公表2005-503926号公报

专利文献3：日本特开2005-52869号公报

发明内容

发明要解决的问题

如前所述的现有技术的焊料合金存在若干问题。专利文献1的含Pb焊料合金会担心对人体的影响，从环境相容性的问题考虑使用受到限制。另外，较大量地配混了昂贵的贵金属Ag成分的专利文献2的焊料合金存在成本升高的问题。

进而，包含像Zn那样非常不稳定而容易氧化的成分的焊料合金(参见专利文献3)由于会在电极处发生腐蚀、经时变化，因此存在避免使用的倾向。

由此，需要无铅，不含Ag、Zn，换言之环境负担低且经济性优异，而且对Cu、Ni均显示出优异的焊接性的焊料合金，而现有技术的焊料合金并非一定令人满意的材料。

这里，本发明的目的在于提供消除了这种问题的新型的焊料合金。

用于解决问题的方案

本发明人等发现，Sn-Cu-Al系焊料合金会发挥出对镀Ni面的优异的润湿性。

即，在Sn-Cu系焊料合金中配混了Al：0.01～0.1质量％时，发现不仅对镀Ni面的润湿性大为改善，而且对镀Cu面的焊接性也良好，从而完成了本发明。另外，确认到对于作为Ni系合金的镍黄铜、白铜也显示出良好的润湿。

进而，在上述Sn-Cu-Al焊料合金中添加了0.02～0.1质量％的Ti和/或0.01～0.05质量％的Co时，对Ni表面的润湿性显著改善。另外，还判明了对Cu表面的焊接性也良好。

如前所述，通常向Ni金属构件表面以及镀Ni面上的焊接困难，对镀Ni面而言会在其上实施镀Au(称为Au闪镀)来确保润湿性。但是，本发明的焊料能够在未进行镀Au的镀Ni面上容易地焊接，焊料中也不含贵金属，因此能够以工业级进行廉价的焊接。当然，通过对镀Ni面进行Au闪镀，会进一步改善焊接性。

这里，本发明为一种无铅焊料合金，其具有包含Cu：0.6～0.9质量％、Al：0.01～0.1质量％、余量Sn的合金组成。

上述合金组成可以进一步含有Ti：0.02～0.1质量％、Co：0.01～0.05质量％中的至少1种。

即，本发明的焊料合金具有如下的合金组成：包含Cu：0.6～0.9质量％、Al：0.01～0.1质量％，作为任意成分的Ti：0.02～0.1质量％和Co：0.01～0.05质量％中的至少1种，且余量为Sn。

因此，本发明为一种无铅焊料合金，其具有包含Cu：0.6～0.9质量％、Al：0.01～0.1质量％、余量Sn的合金组成。

本发明为一种无铅焊料合金，其具有包含Cu：0.6～0.9质量％、Al：0.01～0.1质量％、Ti：0.02～0.1质量％、余量Sn的合金组成。

本发明为一种无铅焊料合金，其具有包含Cu：0.6～0.9质量％、Al：0.01～0.1质量％、Co：0.01～0.05质量％、余量Sn的合金组成。

本发明为一种无铅焊料合金，其具有包含Cu：0.6～0.9质量％、Al：0.01～0.1质量％、Ti：0.02～0.1质量％、Co：0.01～0.05质量％、余量Sn的合金组成。

这些焊料合金统称为本发明的焊料合金。