本发明专利技术提供一种具有优良的润湿性，且热疲劳性优良的低银类的无铅焊料合金、耐疲劳性优良的焊膏接合材料及松脂芯软焊料接合材料以及使用该接合材料的接合体，其特征在于，使含有０．１～１．５重量％的Ｃｕ、０．０１重量％以上且不足０．０５重量％的Ｃｏ、０．０５～０．２５重量％的Ａｇ、０．００１～０．００８重量％的Ｇｅ，剩余部分为Ｓｎ的低银类的无铅焊料合金和膏状的焊剂混合，或者以固态或者膏状的焊剂作为芯成形为线状。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电气·电子设备的金属结合等使用的无铅焊料合金及含有该焊料合金 的耐疲劳性优良的焊料接合材料以及焊料接合体。更详细而言，涉及回流钎焊、波峰钎焊及 手工钎焊等使用的低银类的无铅焊料合金及含有该无铅焊料合金的耐疲劳性优良的焊膏 接合材料及松脂芯软焊料接合材料以及使用该接合材料的接合体。
技术介绍
目前，作为电气·电子设备的金属接合使用的焊料合金，一般使用Sn为63重量％， Pb为37重量％等含有铅的焊料合金。含有铅的焊料被指出从进行过钎焊的基板等的废弃物溶出的铅向地下水浸透时， 因饮用这种水而对神经系统造成严重的障碍。因此，正在研究不含有铅的许多无铅焊料合^^ ο作为不含有铅的无铅焊料合金，正在研究向SnCu类合金、SnAgCu类合金、SnBi类 合金、SnZn类合金及SnAgCu类合金中添加了 Bi，In等的焊料合金等。其中SnCu类合金即使是SnO. 7Cu的共晶合金，与其它的无铅焊料合金相比，熔点 也高，为227°C，由于不像SnBi类合金那样脆，另外，不像SnZn类合金那样耐腐食性差，因此 作为润湿性比较优良，且低价格的材料，是在润湿性和强度的平衡方面优良的SnAgCu类之 后正在推进实用化的材料。但是，考虑部件的耐热性进行钎焊时，该SnO. 7Cu的共晶合金的熔点和作业温度 之间的差不得不变小，因此容易产生钎焊不良，即，润湿性差、耐疲劳性比Sn3Ag 0. 5Cu等 SnAgCu类的焊料差，成为对于SnCu类合金的实用化进展的阻碍。为了改善SnCu类合金的润湿性、耐疲劳性，提出在SnO. 7Cu共晶合金中添加了微 量的Ag、Bi、Ni、Si、Co等的合金。虽然通过添加微量的Ag润湿性提高，但为了使耐疲劳性得到提高，微量的添加效 果不明显，需要添加如SnAgCu类合金一样的接近1重量％的Ag。Ni、Co等微小的金属间化 合物在焊料中或在晶界单独析出而强化焊料，但Ag强化焊料的机构与此不同，在Sn中排列 作为针状的金属间化合物的Ag3Sn，通过制作三维的网络来强化焊料。因此，由于如果Ag的 量不接近1重量％则不能形成该网络，从而不能实现焊料的强化。通过添加Bi润湿性提高，蠕变性能也提高，但由于拉伸量减少，从而韧性降低，耐 疲劳性降低。通过添加Ni，虽耐疲劳性提高，但不充分，另外，润湿性降低。通过添加Si，虽然可看到耐疲劳性少许提高，但完全不充分，另外润湿性降低。另外最近，公开了虽然为SnAgCu类，但和本专利相同构成元素的专利(参照专利 文献1)。该专利通过微量添加Co和Ge，兼备耐Cu腐蚀性和耐氧化性。由于该SnAgCu类 是含有1. 0 5. 0重量％的Ag的焊料，虽然润湿性优良耐疲劳性也较良好，但存在高价的3Ag的含有量多的难点。因此，更期待低Ag且具有SnAgCu类那样的润湿性和耐疲劳性的焊 料。专利文献1 特许第3761182号进而，公开了添加0. 1 1. 5重量％的Cu、0. 01重量％以上且不足0. 05重量％的 Co、0. 05 0. 5重量％的Ag、0. 01 0. 1重量％的Sb、还有0. 001 0. 008重量％的Ge的 专利(参照专利文献2)。上述专利文献2的专利技术是在SnCuC0Ag中预先添加Sb，再添加Ge的焊料。该专利技术 中Ge的添加以抑制氧化为目的，在该组成范围中Sb的添加抑制浮渣状物质的产生。该浮 渣是在流动的工序中使焊料喷流时生成的，不仅像焊膏及松脂芯软焊料那样，在钎焊工序 中不使其喷流时没有必要，而且发现相反地对钎焊性及耐疲劳性起到消极的作用这样令人 惊奇的事实。另外，上述专利文献2的专利技术，由于成为6元素这样的多元合金，因此，有在接 合材料制造中不易进行成分管理的问题。专利文献2 特许第4076182号因此，在现有的SnCu类焊料合金中加入微量的添加元素，进行润湿性和以耐疲劳 性为代表的长期可靠性的改善，促进实用化的尝试，现在还完全不能令人满意。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术中的第一方面所述的专利技术是鉴于这些问题点而完成的，目的在于提供润湿 性优良、以耐疲劳性为代表的长期可靠性优良的、弥补了 SnCu类焊料合金的缺点的低银类 的无铅焊料合金。另外，本专利技术的第二及第三方面所述的专利技术，目的在于提供耐疲劳性优良的焊膏 接合材料及松脂芯软焊料接合材料。再有，本专利技术的第四及第五方面所述的专利技术，目的在于提供使用焊膏接合材料及 松脂芯软焊料接合材料的耐疲劳性优良的焊料接合体。解决课题的手段为了实现所述目的，本专利技术人等专心研究的结果发现，含有0. 1 1.5重量％的 Cu、0. 01重量％以上且不足0. 05重量％的Co、0. 05 0. 25重量％的Ag、0. 001 0. 008重 量％的Ge，剩余部分为Sn的焊料，是可具有成为所述SnCu类的焊料合金的实用化促进障碍 的、优良的润湿性和以优良的热循环性能为代表的长期可靠性的低银类无铅焊料合金，并 且，在作为焊膏接合材料及松脂芯软焊料接合材料时，具有这种现有的焊料合金中完全看 不到的显著的耐疲劳性，从而实现了本专利技术。即本专利技术中的第一方面所述的无铅焊料合金，其特征在于，含有0. 1 1. 5重量％ 的Cu、0. 05 0. 25重量％的Ag、0. 01重量％以上且不足0. 05重量％的Co、0. 001 0. 008 重量％的Ge，剩余部分为Sn。另外，本专利技术的第二方面所述的耐疲劳性焊膏接合材料，其特征在于，是将第一方 面所述的无铅焊料合金粉末化，并将该粉末与液态或者膏状的焊剂混合而成。另外，本专利技术的第三方面所述的耐疲劳性松脂芯软焊料接合材料，其特征在于，以 固态或者膏状的焊剂作为芯，将第一方面所述的焊料合金成形为线状。另外，本专利技术的第四方面所述的耐疲劳性焊料接合体，其特征在于，使用第二方面 所述的耐疲劳性焊膏接合材料，使安装物和被安装物接合。另外，本专利技术第五方面所述的耐疲劳性焊料接合体，其特征在于，使用第三方面所 述的耐疲劳性松脂芯软焊料接合材料，使安装物和被安装物接合。如上所述，Sn基无铅焊料合金，通过添加0.01重量％以上且不足0.05重量％的 Co，例如在基板电路的Cu和焊料的界面形成Sn-Cu、Sn-Co、Sn-Cu-Co的均勻的、且不易因热 负荷而成长的金属间化合物层，在焊料中，作为高强度的微小的金属间化合物而分散生成， 由此，焊料的耐疲劳性提高。另外，通过使其含有Co，焊料的表面张力降低，焊料的润湿性提尚ο但是，若Co的含有量增多则由于在熔融焊料中Sn-Cu、Sn-Co, Sn-Cu-Co的金属间 化合物的析出变得容易而形成浮渣，如果使Co的含有量减少为不易形成浮渣的程度，则蠕 变性能及耐疲劳性变得不足。通过使其含Ag，润湿性提高，能够抑制钎焊不良的发生，另外，对于耐疲劳性也有 利。本专利技术最显著的特征为在含有该微量的Co和Ag的SnCu类的焊料合金中还添加 微量的Ge，通过Co和Ge共存，焊料的拉伸量显著增加，由于耐受由热应力负荷所引起的变 形，作为其结果能够使耐疲劳性提高。该效果在SnCuAg焊料中单独地添加Co或者Ge时 没有显现，另外，不仅在添加了 Bi、Ni、In等其它元素时也没有显现，在Ag的含有量多的 SnAgCu类中Co和Ge共存时也没有显现。特许第3761182号的专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
无铅焊料合金，其特征在于，含有０．１～１．５重量％的Ｃｕ、０．０１重量％以上且不足０．０５重量％的Ｃｏ、０．０５～０．２５重量％的Ａｇ、０．００１～０．００８重量％的Ｇｅ，剩余部分由Ｓｎ构成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2009-1-27 2009-0150871.无铅焊料合金，其特征在于，含有0.1 1.5重量％的01、0.01重量％以上且不足 0. 05重量％的Co、0. 05 0. 25重量％的Ag、0. 001 0. 008重量％的Ge，剩余部分由Sn 构成。2.耐疲劳性焊膏接合材料，其特征在于，将权利要求1所述的无...
【专利技术属性】
技术研发人员：杉森健一，山田清二，川久保聪，入泽淳，
申请(专利权)人：株式会社日本菲拉美达陆兹，株式会社弘辉，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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