无铅焊料合金的制作方法_2

文档序号:9582844阅读:来源:国知局
上。
[0048] 并且,在具有本发明的效果的范围内,可在以本发明的Sn-Cu-Ni-Bi作为基本成 分的无铅焊料合金中能够任意添加 P、Co、Al、Ti、Ag等元素。
[0049] 通过在以上述Sn-Cu-Ni-Bi为基本成分的焊料合金中添加 Sb,能够期待具有本发 明的效果的同时,提高接合部的机械强度。
[0050] 另外,在添加了 In的情况下,即使在该焊料合金中添加含量超过1质量%的Cu以 及Sb的情况下,也具有本发明的效果,同时具有降低固相线温度的效果,能够期待与电子 设备接合的电子部件等以及焊接作业的负荷降低的效果。
[0051] 并且,在添加了 Ge以及Ga的情况下,能够具有本发明的效果的同时,抑制焊料接 合部的氧化,并且能够提高润湿性,能够期待提高焊料接合部的长期可靠性,相辅相成提高 焊料接合特性。
[0052] 接着,关于本发明的效果,通过实施例进行说明。
[0053] 关于本发明的无铅焊料合金,进行以下所说明的老化试验并评价。
[0054] (老化试验)
[0055] (方法)
[0056] 1)制备表1所示成分的焊料合金,使其熔化后,铸入到具有10mmX 10mm的截面的 狗骨头(dog-bone)形状的模具中,并制备测定用样品。
[0057] 2)将测定样品150°C下放置500小时,进行老化处理。
[0058] 3)使用岛津制作所制造的试验机AG-IS,在室温(20°C~25°C ) 10mm/分的条件 下,分别拉伸未进行老化处理和已进行老化处理的样品至断裂为止,并测定样品的拉伸强 度。
[0059] (结果)
[0060] 结果示于图1。
[0063] 在图1所示的图表中,左侧表示未进行老化处理的样品的测定结果,右侧表示已 进行老化处理的样品的测定结果。
[0064] 本发明的样品是No. 2~5,已知在已进行老化处理的情况下,与未处理样品相比, 拉伸强度的降低较少。
[0065] 与此相对,关于作为对比样品的样品No. 1以及样品No. 6~9,相对于老化未处理 样品,老化处理品的拉伸强度的降低较明显。
[0066] 从该结果中清楚地知道以Sn-Cu-Ni-Bi为基本成分的本发明的无铅焊料合金在 150°C高温下暴露500小时时,与其他无铅焊料合金相比更能抑制拉伸强度的降低。
[0067] 以下,对Sn-Cu-Ni-Bi的基本成分中的、随着Bi添加量变化的拉伸强度的变化进 行详细说明。更详细地讲,在这样的成分中添加了 0质量%至6质量%的扮,根据这样的样 品的拉伸强度变化的测定结果,进行说明。
[0068] 表2是示出用于所述拉伸强度的测定的样品成分的成分表。
[0069] 作为比较例(样品i :样品名为SN2),也包括未添加 Bi的Sn-Cu-Ni成分。另外,将 含有Bi的样品称为样品ii "样品名:+0.1 Bi*"、样品iii "样品名:+0. 5Bi*"、样品iv "样 品名:+1. 〇Bi*"、样品v "样品名:+1. 5Bi*"、样品vi "样品名:+2. OBi*"、样品vii "样品名: +3. OBi*"、样品viii "样品名:+4. OBi*"、样品ix "样品名:+5. OBi*"以及样品X "样品名: +6. OBi*"。样品i~X中含有的Bi含量分别为0. 1质量%、0. 5质量%、1. 0质量%、1. 5质 量%、2.0质量%、3.0质量%、4.0质量%、5.0质量%以及6.0质量%。
[0070] 具有如表2的成分的样品i~X通过前述的方法制备。此后,在150°C下实施了 0 小时以及500小时的老化处理之后,测定了拉伸强度。

[0075] 表3是示出样品i~x中的测定结果的表。表3的"A"是0小时老化之后的拉伸 强度的测定结果,表3的"C"是500小时老化之后的拉伸强度的测定结果,强度变化率是以 百分比表示相对于"A"(0小时)老化之后的拉伸强度的、500小时老化之后的拉伸强度的 变化结果。另外,图2是总结了样品i~X的拉伸强度的测定结果的图表。
[0076] 已知对于0小时以及500小时的老化处理时间,添加了 Bi的样品ii~X比未添 加 Bi的样品i显示了高的拉伸强度。
[0077] 另外,在500小时的老化处理的情况下,Bi添加量为0. 1质量%以上的样品ii~ X与未添加 Bi的样品i相比,表现出了样品i以上的高的拉伸强度。而且,已知在Bi添加 量为1.0质量%至3.0质量%的样品iv~vii中,强度变化率是98%以上,500小时老化 之后的拉伸强度的变化率极小,尤其在样品v~vii中500小时老化之后的拉伸强度比未 老化的拉伸强度高。
[0078] 另一方面,至于Bi添加量为6质量%的样品X的拉伸强度的变化率为71. 8%,其 小于未添加 Bi的样品i的拉伸强度的变化率85. 2%,因此不能说是优选的添加量。
[0079] 并且,在Sn-Cu-Ni-Bi的基本成分中添加了 Ge的情况下,对随着Bi添加量变化的 拉伸强度的变化进行详细的说明。更详细地讲,测定了在这样的成分中添加了 〇质量%至 6质量%的Bi的样品的拉伸强度的变化。
[0080] 表4是示出用于所述拉伸强度的测定的样品成分的成分表。如图3所示,样品 1"SAC305"以及样品 2"SN1"未含有 Bi,样品 3"+0.1 Bi"、样品 4"+0. 5Bi"、样品 5"+l. OBi"、 样品 6 "+L 5Bi"、样品 7 "+2· OBi"、样品 8 "+3· OBi"、样品 9 "+4· OBi"、样品 10 "+5· OBi" 以及样品11 "+6. OBi"分别含有0. 1质量%、0. 5质量%、1质量%、1.5质量%、2质量%、3 质量%、4质量%、5质量%以及6质量%的Bi。
[0081] 并且,在除了样品"SAC305"的其他所有样品中,Cu、Ni以及Ge的含量分别为0. 7 质量%、0. 05质量%以及0. 006质量%的,剩余的部分是Sn。另外,样品1 "SAC305"中Ag 以及Cu的含量分别为3质量%以及0. 5质量%的,剩余的部分是Sn。
[0082] 以下,为了便于说明,将样品1 "SAC305"、样品2 "SN1"、样品3 "+10.1 Bi"、样品 4 "+0· 5Bi"、样品 5 "+1. OBi"、样品 6 "+1. 5Bi"、样品 7 "+2· OBi"、样品 8 "+3· OBi"、样品 9 "+4. OBi质量%"、样品10 "+5. OBi"、样品11 "+6. OBi"分别称为"样品1"、"样品2"、"样 品3"、"样品4"、"样品5"、"样品6"、"样品7"、"样品8"、"样品9"、"样品10"、"样品11"。
[0083] [表 4]
[0084]
[0085] 具有表4所述成分的样品1~11通过上述的方法而制备。在150°C时,对于被制 备的样品1~11进行〇小时以及500小时的老化处理之后,通过上述的方法而测定了拉伸 强度。
[0086] [表 5]
[0087]
[0088] 表5是示出样品1~11中的测定结果的表。表5的"A"是0小时老化之后的拉 伸强度的测定结果,表5的"C"是500小时老化之后的拉伸强度的测定结果,强度变化率是 以百分比表示500小时老化之后的拉伸强度的变化的结果。另外,图3是总结了样品1~ 11的拉伸强度的测定结果的图表。
[0089] 已知对于0小时以及500小时的老化处理时间,添加了 Bi的样品3~11比未添 加 Bi的样品2显示了高的拉伸强度。
[0090] 另外,在500小时的老化处理的情况下,Bi添加量为0. 5质量%以上的样品4~ 11与未添加 Bi但添加 Ag的样品1相比,表现出了该样品1以上的拉伸强度。并且,已知 在Bi添加量为1. 0质量%至3. 0质量%的样品5~8中,强度变化率为98%以上,500小 时老化之后的拉伸强度的变化率极小。
[0091] 因此,在样品4~11中,由于不使用Ag,因此能够实现成本的降低,并且具有拉伸 强度的提高的效果。
[0092] 此外,已知在样品3~9中,即,随着Bi添加量从0. 1质量%增加至4质量%,拉 伸强度会变高。并且,在这样的Bi添加量的范围内,未进行老化处理的情况和进行500小 时的老化处理的情
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