专利名称：焊锡合金及使用该焊锡合金的焊锡接合体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊锡合金及使用该焊锡合金的焊锡接合体，特别是涉及一种适用 于接合玻璃(glass)或陶瓷(ceramic)等氧化物或者具有铝(Al)等的氧化表面的构件或 者湿润性差的Mo等的焊锡合金及使用该焊锡合金的焊锡接合体。
背景技术：
在现有的玻璃等氧化物的接合技术中，于380°C附近的接合和密封(sealing)中 使用的方法的主流是使用铅的焊锡或铅玻璃料(glass frit)。然而，由于环境问题而变得 无法使用铅，从而必须确立代替技术。因此，本发明者等人提出了以Sn为主成分并添加了 Ag、Al的焊锡合金作为在玻璃等的接合中使用的氧化物接合用焊锡合金(W02007/7840号 公报)。而且，本发明者等人为了抑制焊锡熔融时的空隙(void)而提出了在W02007/7840号 公报中的在氧化物接合用焊锡合金中添加了 Y和Ge的焊锡合金(美国专利2008/0241552 号公报)。在所述W02007/7840号公报和美国专利2008/0241552号公报中公开的Sn-Ag-Al 系焊锡合金不含形成Zn等的氧化物(浮渣(dross))的元素，因此有使焊锡接合时的操作 (handling)容易的效果。然而，根据本发明者等人的研究，确认存在如下新的问题若将在 W02007/7840号公报等中提出的焊锡合金在存在水分的大气中长时间保持，则焊锡与被接 合材料的界面逐渐变色为白浊(white turbidity)。而且，如果进行详细地研究，则还可确 认如下现象焊锡合金本身随时间变化而在组织中产生空隙(空洞)。这种焊锡合金的改 质可能会使接合可靠性变差。由此可见，上述现有的焊锡合金在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟 待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道， 但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问 题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的焊锡合金及使用该焊 锡合金的焊锡接合体，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的焊锡合金存在的缺陷，而提供一种新型的焊锡合 金，所要解决的技术问题是使其维持可接合玻璃及陶瓷等氧化物或者湿润性差的Mo等这 些难接合材料的Sn-Ag-Al系焊锡合金的特性，并且可抑制焊锡合金随时间变化，非常适于 实用。本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为达到上述目 的，本发明者对形成接合体的焊锡随时间变化的问题进行研究，发现通过采用在Sn-Ag-Al 系焊锡合金中适量添加了 Sb的合金，能够大幅改善焊锡随时间变化，从而完成了本发明。依据本发明的焊锡合金及使用该焊锡合金的焊锡接合体，本发明是一种焊锡合 金，以重量百分比表示，所述焊锡合金包含0. 9 % 10. 0 %的Ag、0. 01 % 0. 50 %的Al、0. 04% 3. 00%的Sb，所述Al/Sb的比满足小于等于0. 25的关系(不包括0)，剩余部分包 含Sn和不可避免的杂质。而且，所述Al/Sb的比优选为小于等于0. 18 (不包括0)。而且本发明的焊锡合金以重量百分比表示，优选包含小于等于1.0%的Y、小于等 于1. 0%的Ge中的任一种或两种。而且，本发明的焊锡合金优选Ag为1.0% 8.5%。而且，本发明的焊锡合金优选Al为0.01% 0.40%。而且，本发明的焊锡合金优选Al为0. 12% 0.35%。而且，本发明的焊锡合金优选Sb为0. 50% 3. 00%。而且，本发明的焊锡合金优选Sb为1.00% 2. 50%。而且，本发明的焊锡合金适用于接合氧化物或具有氧化表面的构件。本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。为达到上述目 的，依据本发明的焊锡合金及使用该焊锡合金的焊锡接合体，利用本发明的焊锡合金，可牢 固地接合氧化物或具有氧化表面的构件，可提供一种便宜的焊锡接合体。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明 焊锡合金及使用该焊锡合金的焊锡接合体至少具有下列优点及有益效果作为适用于将金 属导体连线固定在使用玻璃的双层玻璃(pair glass)或显示器(display)等气密容器、或 者玻璃基板上等的焊锡合金，可飞跃性地改善它的接合可靠性，因此其工业价值极大。综上所述，本发明是有关于一种焊锡合金及使用该焊锡合金的焊锡接合体，是一 种新颖的焊锡合金，该焊锡合金维持可接合玻璃或陶瓷等氧化物或者湿润性差的Mo等难 接合材料的Sn-Ag-Al系焊锡合金的特性，并且可抑制焊锡合金随时间变化。本发明是一 种焊锡合金，以重量百分比表示，包含0. 9 % 10. 0 %的Ag、0. 01 % 0. 50 %的Al、以及 0. 04% 3. 00%的Sb，所述Al/Sb的比满足小于等于0. 25的关系(不包括0)，剩余部分包 含Sn和不可避免的杂质。而且，还可以包含小于等于1.0%的Y、小于等于1.0%的Ge中的 任一种或两种。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够 更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图1是表示本发明的焊锡合金的加速环境试验后的微组织的一例的照片。图2是表示比较例的焊锡合金的加速环境试验后的微组织的一例的照片。
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本发明提出的焊锡合金及使用该焊锡合金的焊锡接合体其具体 实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。如上所述，本发明的重要特征在于采用在Sn-Ag-Al系焊锡合金中适量添加了 Sb 的合金。
以下，对限定本发明的焊锡合金的成分组成(重量百分比)的理由加以说明。Sb :0· 04% 3. 00%Sb是用于抑制本发明的焊锡合金随时间变化的最重要的元素。关于所述效果，虽 然不能进行正确的验证，但认为其原因如下Sb与Sn-Ag-Al系焊锡合金中所存在的Al形 成化合物，结果抑制Ag-Al金属间化合物的形成，该Ag-Al金属间化合物正是发生氧化而产 生白浊或空隙的原因。Sb的含量也依赖于Al量，如果过少则无法充分发挥抑制随时间变化的效果，因此 必须大于等于0. 04%。而且，通过将Sb固溶于Sn中，可使拉伸强度等焊锡合金的机械特 性和热疲劳(thermal fatigue)特性得到提高。因此，为了不仅获得抑制随时间变化的效 果，而且充分获得机械特性和热疲劳特性，本发明的焊锡合金中Sb的含量优选为大于等于 0.5%。而且，更优选含有1.00%以上。另一方面，过度添加Sb也会导致使Al-Sb化合物的偏析增大的结果，从而无法充 分获得通过添加Sb而得到的抑制随时间变化的效果。而且，考虑到当焊锡中过量存在又硬 又脆的Al-Sb化合物时，不仅会使初期的机械特性降低，而且还会由于Al-Sb化合物自身的 氧化而对抑制焊锡合金随时间变化的效果造成不良影响。另外，Sb的含量的增加除了会使 焊锡合金的熔点上升以外，还会使湿润性恶化，并且使焊接性降低。因此，在本发明中，Sb的含量最大为小于等于3. 00%。优选为小于等于2. 50%。Ag :0· 9% 10. 0%本发明的焊锡合金的基础(base)合金即Sn-Ag基焊锡合金除了决定通过共晶反 应而使融点降低的效果外，还决定焊锡的蠕变(ere印)强度和延展性等基本特性。特别是 Ag的含量对蠕变强度有较大的影响。考虑到若在本发明的焊锡合金中Ag过少，则会使蠕变 强度极其低下。因此，为了确保接合所需的强度，本发明的焊锡合金的Ag的含量必须大于 等于0. 9%。另一方面，若Ag的含量过多，则除了使融点上升外，还会在焊锡合金中生成又硬 又脆又粗大的Sn-Ag金属间化合物，成为使抗跌落冲击特性降低的原因。因此，本发明的焊 锡合金的Ag的含量小于等于10.0%，更优选为小于等于8.5%。而且，对于像手机这样的 严格要求抗跌落冲击特性的物品而言，Ag的含量优选为小于等于5. 0%。而且，Ag在形成与Al的金属间化合物时，可改善焊锡合金的热疲劳特性和机械特 性。因此，本发明的焊锡合金的Ag的含量为0.9% 10.0%，更优选为1. 0 % 8. 5%。Al :0· 01% 0. 50%对于本发明的Sn-Ag基焊锡合金而言，Al是为了实现与玻璃等难接合材料接合所 不可缺少的必需金属。即，在Sn-Ag基的焊锡合金中，即使变化Sn和Ag的混合比，也难以接 合难接合材料，通过添加Al来提高与难接合材料的湿润性，从而可与难接合材料密接。这 是因为Al成为氧化物的倾向较强，容易与被接合材料的氧化物结合，因此结果使对于难接 合材料的湿润性提高。然而，若Al的含量过多，则担心会有如下的问题:A1过度地形成氧化物，反而使接 合性降低，或者形成容易进行氧化的Ag-Al金属间化合物，因此容易产生被认为是由于氧化等而从接合后的焊锡、被接合材料的界面所产生的焊锡接合部白浊。因此，本发明的Al量在与所述Sb含量的关系中为0.01% 0.50%。优选为 0. 01% 0. 40%，更优选为 0. 12% 0. 35%。Al/Sb含有比例小于等于0. 25 (不包括0)本发明的重要特征是使焊锡合金中所含的Al与Sb的含有比例最合适。以下对其 理由加以详细地说明。如上所述，未添加Sb的Sn-Ag-Al系焊锡合金中的Al与Ag形成金属间化合物即 Ag-Al金属间化合物。该Ag-Al金属间化合物成为被认为是由于氧化等而从焊锡合金和焊 锡合金、被接合材料的界面所产生的焊锡接合部白浊的主要原因，因此必须抑制Ag-Al金 属间化合物的析出。因而，本发明的焊锡合金是通过在Sn-Ag-Al系焊锡合金中添加Sb，积 极地使Al-Sb化合物析出，从而抑制容易氧化的Ag-Al金属间化合物的析出，由此获得抑制 焊锡接合部的白浊的效果。然而，仅仅添加所述Al和Sb是无法充分抑制焊锡合金氧化的。其原因是当焊锡 合金中的Al的含量过多或Sb的含量过少时，Ag-Al金属间化合物在焊锡合金中过度析出。 在这种状态下，变得难以抑制焊锡接合部的白浊。因此，在本发明中，为了获得充分的抑制氧化的效果，而将焊锡合金中所含的Al/ Sb的比例设为小于等于0.25(不包括0)。另外，为了充分抑制随时间变化，优选为小于等 于 0. 08。剩余部分Sn和不可避免的杂质Sn发挥缓和与玻璃等被接合材料的热膨胀系数和降低熔融温度的作用，是构成本 发明的焊锡合金的基体元素。特别是在热膨胀系数的调整中，较理想的是在85% 95%的 范围内混合Sn。更优选为90% 95%。作为不可避免的杂质，Fe、Ni、Co、Cr、V、Mn抑制了焊锡的湿润性，因此优选将这些 元素限制为合计小于等于1%。更优选将这些元素限制为合计小于等于500ppm。而且，Ga、P、B成为焊锡熔融时产生空隙的原因，因此优选将这些元素限制为小于 等于500ppm。更优选将这些元素限制为小于等于lOOppm。而且，关于Zn，在Sn基焊锡中，由于焊锡表面附近的Zn氧化，而使焊锡中微小 的龟裂不断发展，内部的Zn也逐渐氧化，从而使焊锡变脆。而且，Zn的蒸汽压高，在真空 下熔融而进行焊锡接合时，产生Zn金属熏烟(fume)，污染被接合材料或者成为真空炉内 污染(contamination)的原因。而且，由于Zn的添加，使焊接时的浮渣生成量增加，有变 得妨碍焊锡接合的倾向。特别是在焊锡接合时所用的超声波焊接法中，因带来空洞现象 (cavitation)而成为显着的倾向。因此，在本发明的焊锡合金中，优选极力排除Zn，较理想 的是小于等于lOOppm。焊锡合金中的氧会使焊接中的氧化物(浮渣)的产生量增加，另外会成为Al-Sb 化合物氧化的原因，从而使焊锡变脆。因此，本发明的焊锡合金的含氧量优选为小于等于 500ppm，更优选为小于等于50ppm。Y:小于等于1.0%在本发明的焊锡合金中也可含有Y。Y最适合减少焊锡熔融时的空隙的产生，对包 括使焊锡接合体再熔融的步骤的情况有效。Y的具体的抑制焊锡熔融时的空隙的作用并不明确，但预计会使熔融金属的表面张力降低，减少气体(gas)的卷入。然而，若较多地含有Y，则会在焊锡熔融时产生空隙。考虑到这是由于通过与Al形 成金属间化合物而使焊锡本身的粘性增加，但其机制并不明确。因此，优选本发明的焊锡合 金的Y的含量停留在最小限。因此，在本发明中，Y量以重量百分比表示为小于等于1.0%， 优选为小于等于0.1 %。为了明确地获得添加Y的效果，优选为大于等于0. 01 %。Ge:小于等于 1.0%本发明的焊锡合金还可以含有Ge。Ge可抑制熔融时的氧化物(浮渣)的生成量， 因此可防止焊锡氧化物的卷入等，从而可进行可靠性更高的接合。然而，若较多地含有Ge，则比起抑制表面氧化的效果，随着Ge自身的氧化物量增 大，由于在焊锡表层部所生成的Ge氧化物，也会影响与被接合材料的密接性。因此，在本发 明中，Ge量以重量百分比表示优选为小于等于0.50%。更优选为小于等于0.05%。为了 明确地获得添加Ge的效果，优选为大于等于0. 01%。关于本发明的焊锡合金，即使是难接合材料，也可进行接合而不用在接合面涂布 助焊剂(flux)，可抑制在将接合对象接合后焊锡随时间变化。而且，且不用说对氧化铝 (alumina)等的陶瓷、碱石灰(soda lime)系等的玻璃这些的氧化物，对于具有Al等的氧化 表面的构件也可发挥优异的接合能力，可抑制随时间变化。而且，即使是对于像氮化铝这样 的氮化物，也可以抑制随时间变化。另外，本发明的焊锡合金不仅适用于所述氧化物、氮化物之间，也适用于在玻璃上 形成了 Mo或Al等的薄膜的物体。此外，本发明的焊锡合金并不限于所述接合，例如，本发明的焊锡合金对于各种不 锈钢(stainless steel)、铜、Fe-Ni系合金之类的金属来说，也具有不用在接合面涂布助焊 剂的接合能力，即使是接合能力差的对象材料，也可实施用于赋予接合能力的表面处理后 使用。而且，本发明的焊锡合金可通过涂布于氧化物、氮化物表面而使用，以代替焊接的
基底处理。关于与使用了本发明的焊锡合金的氧化物或氮化物等难接合材料的接合，例如可 通过涂布已在常温的玻璃基板上熔融的焊锡来将金属导体连线固定在玻璃基板上。而且， 可通过将被接合构件加热至大于等于焊锡合金的液相线温度的温度，或者考虑被接合材的 热容量而使用已充分加热的烙铁头(soldering bit)，将被接合材预备加热至焊锡合金的 液相线温度以下，来进行双层玻璃或显示器等的气密容器的密封。另外，若对焊锡合金施加 超声波振动，则对所述难接合材料的接合有效，将氧取入熔融焊锡中，促进对被接合材的湿 润，从而有助于接合。[实例1]称量Sn、Ag、Al、Sb、Y和Ge以使其成为表1的组成后，进行熔解，使成对获得的合 金熔液流入到铸模中而制作焊锡合金，进行以下的评估试验。(评估试验1)将切割成30mm见方、3mm厚的硼硅玻璃(borosilicate glass)板(产品名为 TEMPAX)作为被接合材料而设置于加热至350°C的热板(hotp late)上，进行预先加温。 其后，使用施加了超声波振动的烙铁头(黑田技术公司制造的超声波焊接装置SUNBUNDERUSM-111)，以使焊锡合金的厚度成为100 μ m的方式涂布在玻璃板的一个面上，在大气中缓 缓冷却。接着，利用切割器(cutter)进行切割以使冷却至室温的试样的焊锡表面成为5mm 见方的格子状的5X5的网格，制作剥离(peel)试片。为了确认焊锡的接合强度变化，加速环境试验是将试片在85°C 85冊％的高温高 湿试验机(楠本化成公司制造的HIFLEX)内放置1000小时。接着，进行加速环境试验前后的试片的焊锡、玻璃板的连接界面的剥离试验。试验 是将胶带(adhesive tape) (Nichiban公司制造的CT-405AP-24)粘贴在试片的一个面，进 行3次剥离试验，对焊锡产生剥落的区域进行计数。另外，关于剥离试验，在5 X 5的网格中， 为了忽略边缘(edge)部分的影响，利用中央部分的3X3的网格进行试验。如表1所示，可确认在加速环境试验前，本发明例和比较例的焊锡合金均具有不 会产生剥落的充分的强度。而且，在加速环境试验后也相同，在作为对象的9格内，本发明 例和比较例的焊锡合金均仅在小于等于1格的区域产生焊锡的剥落。由此可确认本发明例 的焊锡合金即使在加速环境试验后也具有充分的接合强度。(评估试验2)将切割成30mm见方、3mm厚的硼硅玻璃板(产品名为TEMPAX)作为被接合材料而 设置于加热至350°C的热板上，进行预先加温。其后，使用施加了超声波振动的烙铁头(黑 田技术公司制造的超声波焊接装置SUNBUNDERUSM-III)，以使焊锡合金的厚度成为100 μ m 的方式涂布在玻璃板的一个面上，在大气中缓缓冷却。为了确认抑制被认为是由于氧化等而从焊锡合金、玻璃板的接合界面所产生的焊 锡接合部白浊的效果，加速环境试验是将试片在85°C 85RH%的高温高湿试验机(楠本化成 公司制造的HIFLEX)内放置1000小时。对加速环境试验后的试片的焊锡接合部的白浊区域进行评估。关于焊锡接合部的 白浊区域，从玻璃侧观察试片的焊锡、玻璃板的接合界面，测定相对于30mm见方的玻璃板 的一个面的白浊的面积，用面积率进行评估。如表1所示，本发明例的焊锡接合部的白浊面积率小于等于8%，相对于此，比较 例的白浊面积率是超过80%的值。由此可确认通过将Al/Sb的含有比例设为小于等于 0.25，可使本发明的焊锡合金在加速环境试验后也可以抑制焊锡接合部的白浊。(评估试验3)试样使用下述焊锡线材，该焊锡线材是将以成为表1的组成的方式而制作的焊 锡合金加工为cMmm的线材。为了评估焊锡合金的抗氧化性，加速环境试验是将试样在 850C 85RH%的高温高湿试验机(楠本化成公司制造的HIFLEX)内放置1000小时。关于焊锡合金的含氧量，当焊锡合金的含氧量小于等于IOOOppm时，利用堀场制 作所制造的EMGA-620W来进行测定，当焊锡合金的含氧量超过IOOOppm时，利用堀场制作所 制造的EMGA-550来进行测定。如表1所示，在加速环境试验后，本发明例的焊锡合金的含氧量小于等于300ppm， 相对于此，比较例的焊锡合金的含氧量为超过IOOOppm的值。由此可确认通过将本发明例 的焊锡合金的Al/Sb的含有比例设为小于等于0. 25，可抑制焊锡合金氧化的效果。(评估试验4)试样使用下述焊锡线材，该焊锡线材是将与评估试验3同样地制作而成的焊锡合金加工为Φ Imm的线材。为了评估焊锡合金随时间变化所引起的劣化，加速环境试验是将 试样在85°C 85RH%的高温高湿试验机(楠本化成公司制造的HIFLEX)内放置1000小时为了调查焊锡合金随时间变化而产生的劣化，进行加速环境试验后的焊锡线材的 90°弯折试验。如表1所示，关于本发明例的焊锡合金，即使进行9次以上90°弯折试验，焊锡线 材也不会折损，但关于比较例的焊锡合金，弯折90° 1次就会使焊锡线材折损。由此可确认 通过将本发明例的焊锡合金的Al/Sb的含有比例设为小于等于0. 25，可抑制焊锡合金随时 间变化所产生的劣化。[表1]
〔0082〕〔將室巴0. 35%, Sb = 2. 0%, Y = 0. 075%, Ge = 0. 03%、剩余部分为 Sn 的组成(Al/Sb = 0. 18)， 在Ar气环境中进行熔解，接着使所得的合金熔液流入至铸模中而制作本发明的焊锡合金。 同样地，比较例是不添加Sb，以同样的方式制作以重量百分比表示为Ag = 8. 5%、Al = 0. 35%,Y = 0. 075%,Ge = 0. 03%、剩余部分为Sn的焊锡合金。对所制作的焊锡合金进行 以下的评估试验。(评估试验1)首先，将切割成50mm见方、3mm厚的硼硅玻璃板(产品名为TEMPAX)作为被接合材 料而设置于加热至350°C的热板上，进行预先加温。其后，使用施加了超声波振动的烙铁头 (黑田技术公司制造的超声波焊接装置SUNBUNDER USM-111)，以使本发明的焊锡合金和比 较例的焊锡合金的厚度成为50μπι的方式涂布在玻璃板的一个面上，在大气中缓缓冷却。 利用切割器进行切割以使在冷却至室温后涂布的焊锡表面成为5mm见方的格子状的5X5 的网格，制作试片。为了确认抑制焊锡氧化的效果，加速环境试验是将试片在85°C 85冊％的高温高 湿试验机(楠本化成公司制造的HIFLEX)内放置168小时。从玻璃侧观察加速环境试验前后的试片的焊锡、玻璃板的接合界面。另外，在5 X 5 的网格中，为了忽略边缘部分的影响而使用中央部分的3X3的网格。其结果，可确认本发明的焊锡合金和比较例的焊锡合金均在涂布后与玻璃密接， 获得镜面，但在加速环境试验后，在本发明的焊锡合金中，残留极少一部分(相当于作为对 象的9格内的3格的极少一部分)的白浊，相对于此，在比较例的焊锡合金中，在9格的整 个区域中观察到白浊。由该结果可确认，添加了 Sb的本发明的焊锡合金有抑制在高温高湿 环境中产生白浊的效果。(评估试验2)准备与评估试验1同样地涂布了本发明的焊锡合金和比较例的焊锡合金的试片。 接着，进行加速环境试验前后的试片的焊锡、玻璃板的连接界面的剥离试验。另外，剥离试 验是将胶带(Nichiban公司制造的CT-405AP-24)粘贴于试片的一个面，重复剥离3次，对 焊锡剥落的区域进行计数。在涂布焊锡后，本发明的焊锡合金、比较例的焊锡合金均未确认到剥落。在加速环境试验后，在作为对象的9格内，本发明例仅在1格的区域内产生焊锡剥 落，相对于此，比较例在5格的区域内产生焊锡剥落。由该结果可确认，添加了 Sb的本发明 的焊锡合金有防止在高温高湿环境中产生接合强度随时间劣化的效果。(评估试验3)在与试验评估1相同地制作本发明的焊锡合金和比较例的焊锡合金后，将其压延 成厚度为0.35mm的焊锡薄片(sheet)，实施与(评估试验1)相同的加速环境试验，观察焊 锡的内部组织的变化。将本发明的焊锡合金的加速环境试验后的微组织表示在图1中，将比较例的焊锡 合金的加速环境试验后的微组织表示在图2中。对图1和图2进行比较可知在本发明的 焊锡合金中并未确认到焊锡合金内部的空隙，而在比较例的焊锡合金中则确认到了焊锡合 金内部的空隙。该焊锡合金内部的空隙的产生对要求接合部分的气密性的用途来说是较大的问
11题，可确认添加了 Sb的本发明的焊锡合金有效地抑制该问题的产生。[实例3]称量Ag、Al、Sb、Sn,以使其成为以重量百分比表示为Ag = 3. 5%、Al = 0. 10%、 Sb = 1. 5%、剩余部分为Sn的组成(Al/Sb = 0. 07)后，在Ar气环境中进行熔解，接着使所 得的合金熔液流入至铸模中，制作本发明的焊锡合金。对所制作的焊锡合金进行以下的评 估试验。(评估试验1)将切割成25mm见方、2. 5mm厚的氧化铝板(ΝΙΚΚΑΤ0股份有限公司制造，产品名为 SSA-S)作为被接合材料而设置于加热至270°C的热板上，进行预先加温。其后，使用施加了 超声波振动的烙铁头(黑田技术公司制造的超声波焊接装置SUNBUNDER USM-III)，以使本 发明的焊锡合金的厚度成为130μπι的方式涂布在氧化铝板的一个面上，在大气中缓缓冷 却。利用切割器进行切割以使在冷却至室温后涂布的焊锡表面成为5mm见方的格子状的 5X5网格，制作剥离试片。关于试片，在5 X 5的网格中，为了忽略边缘部分的影响而利用中央部分的3 X 3的 网格。剥离试验的结果是并未确认到涂布在氧化铝基板上的本发明的焊锡合金剥离。由 该结果可确认，添加了 Sb的本发明的焊锡合金对于具有氧化表面的氧化铝构件也可获得 充分的接合强度。(评估试验2)将成膜了厚度为0. 3 μ m的Mo膜的25mm见方、0. 7mm厚的玻璃基板作为被接合材 料而设置于加热至280°C的热板上，进行预先加温。其后，使用施加了超声波振动的烙铁头 (黑田技术公司制造的超声波焊接装置SUNBUNDER USM-111)，以使本发明的焊锡合金的厚 度成为130 μ m的方式涂布于玻璃基板的形成了 Mo膜侧的一个面上，在大气中缓缓冷却。利 用进行切割以使在冷却至室温后涂布的焊锡表面成为5mm见方的格子状的5 X 5的网格，制 作剥离试片。关于试片，在5X5的格子中，为了忽略边缘部分的影响而利用中央部分的3X3的格子。剥离试验的结果是并未确认到对Mo膜涂布的本发明的焊锡合金剥离。由该结果 可确认，添加了 Sb的本发明的焊锡合金对于像Mo这样的难接合材料也可获得充分的接合 强度。(评估试验3)将切割成30mm见方、1. Omm厚的Al板作为被接合材料而设置于加热至240°C的热 板上，进行预先加温。其后，使用施加了超声波振动的烙铁头(黑田技术公司制造的超声波 焊接装置SUNBUNDER USM-111)，以使本发明的焊锡合金的厚度成为100 μ m的方式涂布于 Al板的一个面上，在大气中缓缓冷却。利用进行切割以使在冷却至室温后涂布的焊锡表面 成为5mm见方的格子状的5X5的网格，制作剥离试样。关于试样，在5X5的格子中，为了忽略边缘部分的影响而利用中央部分的3X3的格子。剥离试验的结果是并未确认到对Al板涂布的本发明的焊锡合金的剥离。由该结果可确认，添加了 Sb的本发明的焊锡合金对具有氧化表面的Al构件也可获得充分的接合强度。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰 为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质 对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
一种焊锡合金，其特征在于以重量百分比表示，所述焊锡合金包含0.9％～10.0％的Ag、0.01％～0.50％的Al、以及0.04％～3.00％的Sb，所述Al/Sb的比满足小于等于0.25的关系但不包括0，剩余部分包含Sn和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的焊锡合金，其特征在于其中所述的Al/Sb的比小于等于0.18 但不包括0。
3.根据权利要求1或2所述的焊锡合金，其特征在于以重量百分比表示，Ag为1.0% 8. 5%。
4.根据权利要求1所述的焊锡合金，其特征在于以重量百分比表示，Al为0.01% 0. 40%。
5.根据权利要求1所述的焊锡合金，其特征在于以重量百分比表示，Al为0.12% 0. 35%。
6.根据权利要求1所述的焊锡合金，其特征在于以重量百分比表示，Sb为0.50% 3. 00%。
7.根据权利要求1所述的焊锡合金，其特征在于以重量百分比表示，Sb为1.00% 2. 50%。
8.根据权利要求1所述的焊锡合金，其特征在于以重量百分比表示，包含小于等于 1.0%的Y、小于等于1.0%的Ge中的任一种或两种。
9.根据权利要求1所述的焊锡合金，其特征在于其中所述的焊锡合金是接合氧化物或 具有氧化表面的构件的焊锡合金。
10.一种焊锡接合体，其特征在于所述焊锡接合体是利用根据权利要求1至8中任一 项所述的焊锡合金来接合氧化物或具有氧化表面的构件而成的。
全文摘要
本发明是有关于一种焊锡合金及使用该焊锡合金的焊锡接合体，是一种新颖的焊锡合金，该焊锡合金维持可接合玻璃或陶瓷等氧化物或者湿润性差的Mo等难接合材料的Sn-Ag-Al系焊锡合金的特性，并且可抑制焊锡合金随时间变化。本发明是一种焊锡合金，以重量百分比表示，包含0.9％～10.0％的Ag、0.01％～0.50％的Al、以及0.04％～3.00％的Sb，所述Al/Sb的比满足小于等于0.25的关系(不包括0)，剩余部分包含Sn和不可避免的杂质。而且，还可以包含小于等于1.0％的Y、小于等于1.0％的Ge中的任一种或两种。
文档编号C22C13/00GK101899589SQ20101017080
公开日2010年12月1日 申请日期2010年4月29日 优先权日2009年5月25日
发明者千绵伸彦, 森胁隆行 申请人:日立金属株式会社