[发明专利]无铅软钎料合金、焊膏及电子电路基板

说明书

本发明的目的在于，提供无铅软钎料合金、焊膏及电子电路基板，其在温差剧烈的环境下(特别是自‑40℃至150℃以上)，通过抑制因Sb的添加而在钎焊接合部内容易产生的热迁移现象，从而确保钎焊接合部与电子部件的连接可靠性，此外还通过能够发挥龟裂发展抑制效果，从而实现钎焊接合部的长时间耐久性，进而可以实现良好的绝缘特性。为了达成该目的，本发明的无铅软钎料合金的特征在于，包含1质量％以上且4质量％以下的Ag、0.1质量％以上且1质量％以下的Cu、1.5质量％以上且5质量％以下的Sb、1质量％以上且6质量％以下的In，并且余量由Sn组成。

技术领域

本发明涉及无铅软钎料合金、焊膏及电子电路基板。

背景技术

作为将电子部件接合于在印刷电路板、硅晶圆等基板上形成的电子电路上的方法，一般采用使用软钎料合金的钎焊接合法。以往，在该软钎料合金中使用铅是常规的。然而从环境负担的观点来看，RoHS指令等限制铅的使用，因此近些年使用不含铅的、所谓的无铅软钎料合金的钎焊接合法逐渐常规化。

作为这样的无铅软钎料合金，例如Sn-Cu系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Bi系、Sn-Zn系软钎料合金等广为人知。其中，在用于电视机、移动电话等的民生用电子设备、搭载于汽车的车载用电子设备中，多使用Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金。该Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金与含铅软钎料合金相比，其钎焊性虽稍差，但是通过改良助焊剂组合物、软钎焊装置，可解决该钎焊性问题。因此，即使是例如车载用电子电路基板，在放置于像汽车的车厢内那样虽有温差但相对稳定的环境中的情况下，使用Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金形成的钎焊接合部也不会产生较大问题。

然而近些年，对于例如像用于电子控制装置的电子电路基板那样配置于发动机舱、直接装载于发动机、或与马达机电一体化之类的环境下，即温差特别剧烈(例如自-30℃至110℃、自-40℃至125℃、自-40℃至150℃之类的温差)、并且承受振动负荷的严酷环境下的电子电路基板的配置，进行了研究及实用化。

在像这样的温差非常剧烈的环境下，安装的电子部件与基板的线膨胀系数的差导致易于发生钎焊接合部的热位移及与之相伴的应力。并且温差导致的塑性变形的重复易于引起钎焊接合部的龟裂，进而随着时间的经过而被重复施加的应力集中于上述龟裂的前端附近，因此该龟裂变得易于横贯地向钎焊接合部的深处发展。这样显著地发展了的龟裂会引起电子部件与在基板上形成的电子电路之间的电连接的切断。特别是在除了剧烈的温差之外还使电子电路基板负荷振动的环境下，更容易发生上述龟裂及其发展。

另外，在上述的钎焊接合法中，例如在使用混合有软钎料合金的粉末与助焊剂组合物而成的焊膏的情况下，存在：在钎焊接合之后，对在基板上形成的助焊剂残留物进行清洗的清洗方式和不对该助焊剂残留物进行清洗的无清洗方式等。在可以省略清洗工序的方面，优选该无清洗方式。然而，在上述助焊剂组合物中配混有卤系活性剂的情况下，卤素等阴离子成分易于残存在助焊剂残留物中。因此，在长期使用安装有具有这样的助焊剂残留物的基板的电子设备的情况下，加速导体金属中离子迁移的发生而引起该基板布线间的绝缘不良的危险性会变高。

特别是在需要高可靠性的车载用电子设备中，可预想到今后对助焊剂残留物的优异绝缘特性的需求会变得越来越大。

为了抑制钎焊接合部中的龟裂发展，公开了一些在Sn-Ag-Cu系软钎料合金中添加Bi、Sb从而使钎焊接合部的强度和与之相伴的热疲劳特性提高的方法(参照专利文献1及专利文献2)。

另外，为了改善助焊剂残留物的绝缘特性，提出了在助焊剂组合物中配混卤系活性剂和无机离子交换体的助焊剂、软钎料组合物(例如，参照专利文献3及专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平5-228685号公报

专利文献2:日本特开2012-81521号公报