无铅软钎料合金、焊膏、电子电路安装基板和电子控制装置的制作方法

本发明涉及无铅软钎料合金、焊膏、电子电路安装基板和电子控制装置。

背景技术：

1、软钎料合金是用于将电子部件接合(钎焊接合)到电子电路基板上的电子电路的接合材料之一。

2、在使用软钎料合金进行钎焊接合时，在电子电路基板与电子部件之间，形成有由该软钎料合金形成的钎焊接合部。

3、该钎焊接合部根据具备其的电子电路安装基板、电子控制装置、电子设备等的使用环境而受到各种负荷。

4、需要说明的是，本说明书中，如以下定义术语。

5、·形成电子电路的基板(是指电子部件安装前的基板、和电子部件安装后的基板(不含电子部件)这两者)：电子电路基板

6、·安装有电子部件的电子电路基板(也包含电子部件)：电子电路安装基板

7、例如，电子设备、电子控制装置的周围温度的变化不仅给电子部件、电子电路基板带来负荷，对钎焊接合部也带来负荷。

8、因此，在温度变化很大的环境下使用的电子设备、电子控制装置、例如安装在汽车引擎室内的电子控制装置内的钎焊接合部会因该温度差(例如-30℃～105℃、-40℃～125℃)而受到非常大的负荷。

9、而且，随着汽车引擎的旋转-停止的重复，重复的负荷被施加到钎焊接合部。该负荷使钎焊接合部塑性变形，因此，在钎焊接合部导致产生裂纹。

10、另外，由上述重复负荷产生的应力集中在该裂纹的前端部。因此，裂纹容易蔓延性地进展至钎焊接合部的深处，最终导致电子部件与电子电路基板上的电子电路之间的电连接发生断路。

11、专利文献1中，作为具有搭载于人工卫星、汽车等的电子设备用所要求的高温特性、也能耐受-55℃～125℃×1000循环的条件的耐热疲劳特性也优异的高温软钎料，公开了一种高温软钎料，其由如下合金组成：具有ag超过3.0％且5.0重量％以下，cu0.5～3.0重量％、和余量sn的组成，且形成耐热疲劳特性优异的软钎焊部。

12、专利文献2中，作为搭载于人工卫星、汽车等的电子设备用高温软钎料、且熔点210～230℃、150℃下的接合强度1～2kgf/mm2的高温特性、和为-55℃～125℃×1000循环以上的耐热疲劳特性也优异的高温软钎料，公开了一种高温软钎料，其由如下合金组成：具有以重量％计、ag：超过3.0％且5.0％以下，bi：超过1.2％且3.0％以下，和余量sn的组成，且形成耐热疲劳特性优异的软钎焊部。

13、专利文献3中，作为不仅能长时间耐受低温为-40℃、高温为125℃这样的严苛的温度循环特性、而且也能长时间耐受触碰路边石、与前面车辆的碰撞等时发生的来自外部的力的软钎料合金，公开了一种无铅软钎料合金，其由ag：1～4质量％、cu：0.6～0.8质量％、sb：1～5质量％、ni：0.01～0.2质量％、余量sn组成。

14、现有技术文献

15、专利文献

16、专利文献1：日本特开平5-050286号公报

17、专利文献2：日本特开平5-228685号公报

18、专利文献3：国际公开号wo2014/163167号小册子

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、专利文献1～3中公开的软钎料合金的冷热循环特性优异。然而，近年来，逐步要求能保持冷热循环特性与其他特性的均衡性的软钎料合金。

3、例如，近年来的民生用电子设备的规格、使用环境发生了各种变化。而且，伴随于此，对搭载于民生用电子设备的电子电路安装基板(以下，称为“民生用电子电路安装基板”)、和该基板上的钎焊接合部施加的冷热负荷有增大的倾向。在施加大的冷热负荷的钎焊接合部中容易发生蔓延性的裂纹，这成为使钎焊接合部的可靠性降低的因素。

4、然而，如上所述，民生用电子电路安装基板有可能置于各种环境下。因此，如专利文献1～3中公开的软钎料合金，仅凭借在软钎料合金中添加sb而实现其固溶强化，有无法充分满足其要求特性的担心。

5、例如，民生用电子设备在其使用时容易受到落下所导致的冲击、对桌子、墙之类的周围物体的碰撞所导致的冲击。因此，与车载用电子电路安装基板相比，对于民生用电子电路安装基板上的钎焊接合部更容易施加瞬间且集中的力。

6、因此，民生用电子电路安装基板中使用的软钎料合金除了要求耐冷热特性之外，还要求具有对瞬间且集中的力的耐性。

7、然而，添加有sb的软钎料合金根据其他合金元素的种类和各合金元素的含量而其韧性降低、脆性上升，因此，有无法耐受瞬间且集中的力的担心。

8、另外，特别是大多数情况下，民生用电子电路安装基板混合搭载有大型的电子部件与小型的电子部件。而且，电子部件根据其大小、原材料而导热率不同，因此，钎焊接合(回流焊)时对各电子部件施加的(传导的)热根据每个电子部件而不同。因此，该情况下，必须考虑各电子部件的耐热性，设定钎焊接合(回流焊)时的加热温度。

9、另外，例如，如铝电解电容器那样的大型的电子部件的导热率大多低于小型的电子部件的导热率。因此，如果根据小型的电子部件来设定钎焊接合(回流焊)时的加热温度(周围温度)，则对大型的电子部件施加的热(大型的电子部件的温度)不会上升太多，另一方面，如果根据大型的电子部件来设定加热温度，则产生小型的电子部件无法耐受该热的问题。

10、因此，在电子电路基板上混合搭载大型的电子部件与小型的电子部件时，其钎焊接合中使用的软钎料合金的液相线温度必须考虑小型的电子部件的耐热温度。

11、然而，由于添加有sb的软钎料合金的液相线温度根据其他合金元素的种类和各合金元素的含量而上升，因此，在小型的电子部件的耐热温度下，有添加有sb的软钎料合金不充分熔融的担心。

12、另外，无论是车载用还是民生用，存在许多装入了自发热的电子部件的电子设备、电子控制装置。在该自发热的电子部件中大多具备被称为散热片的散热部件，另外，在电子电路安装基板上也有时设置用于散热的结构体。

13、而且，因电子部件的自发热而产生的热中，散热片和用于散热的结构体中未充分散热的热、散热前的热会对钎焊接合部施加负荷。

14、近年，车载用电子电路安装基板和民生用电子电路安装基板的高功能化、高性能化均推进，因此，安装在其上的自发电的电子部件的发热量有增加的倾向。伴随于此，大的热负荷直接施加到电子电路安装基板上的钎焊接合部。

15、进而，如上所述，自发热的电子部件所散发的热借助散热片和用于散热的结构体被排到外部，因此，不使用时的电子电路安装基板成为冷却状态。因此，因电子设备等重复开关所导致的冷热负荷也会施加到电子电路安装基板上的钎焊接合部。而且，自发热的电子部件的发热量如果增加，则该冷热负荷(冷热差)进一步变大。

16、如此，需要软钎料合金不仅对使用环境下的周围温度变化所产生的冷热负荷具有耐性，而且对从被钎焊接合材的电子部件直接受到的热负荷和冷热负荷也具有耐性。

17、然而，sb与sn、ag和cu相比，是导热率低的合金元素。因此，与一直以来使用的sn-3ag-0.5cu软钎料合金相比，添加有sb的软钎料合金的导热率有变低的倾向。

18、因此，在使用通过添加sb而降低了导热率的软钎料合金将上述自发热的电子部件钎焊接合于电子电路基板的情况下，在电子设备等运行时，有由自发热的电子部件产生的热向外部排出的效率恶化的担心。而且，该情况下，有存储在电子设备内的热会引起电子设备发生错误动作的担心。

19、如此，根据电子电路安装基板的用途、电子电路安装基板的放置环境，对软钎料合金要求冷热循环特性以外的各种特性。

20、然而，专利文献1～3中，关于这些特性并没有公开，也没有启示或验证。

21、本发明的目的在于，解决上述课题，提供：除具备冷热循环特性之外、还具备对瞬间且集中的力的耐性和良好的导热率、且也能适合用于混合搭载大型的电子部件和小型的电子部件时的钎焊接合的无铅软钎料合金和焊膏、以及具备使用它们而形成的钎焊接合部的电子电路安装基板和电子控制装置。

22、用于解决问题的方案

23、本发明的无铅软钎料合金包含：2.5质量％以上且4质量％以下的ag、超过0质量％且1质量％以下的cu、3质量％以上且7质量％以下的sb、0.01质量％以上的ni、和0.005质量％以上的co，ni和co的总含量为0.05质量％以下，余量由sn和不可避免的杂质组成。

24、优选本发明的无铅软钎料合金的ag的含量为2.8质量％以上且3.8质量％以下。

25、另外，优选本发明的无铅软钎料合金的cu的含量为0.4质量％以上且0.8质量％以下。

26、另外，优选本发明的无铅软钎料合金的sb的含量为3.2质量％以上且4.5质量％以下。

27、优选本发明的无铅软钎料合金的ag的含量(质量％)、cu的含量(质量％)和sb的含量(质量％)满足下述式(1)。

28、14≤58.046+(-4.238×ag的含量)+(-11.371×cu的含量)+(-2.133×sb的含量)≤40……(1)

29、(上述式(1)中，ag的含量、cu的含量和sb的含量的单位均为质量％。)

30、另外，本发明的焊膏具有：上述无铅软钎料合金的粉末；和助焊剂，所述助焊剂包含基础树脂、触变剂、活性剂和溶剂。

31、另外，本发明的电子电路安装基板具备使用上述无铅软钎料合金而形成的钎焊接合部。

32、另外，本发明的电子控制装置具备上述电子电路安装基板。

33、发明的效果

34、本发明的无铅软钎料合金和焊膏除具备冷热循环特性之外、还具备对瞬间且集中的力的耐性和良好的导热率，且可以提供：也能适合用于混合搭载大型的电子部件和小型的电子部件时的钎焊接合、可靠性高的电子电路安装基板和电子控制装置。