[发明专利]无铅软钎料合金、助焊剂组合物、焊膏组合物、电子电路基板和电子控制装置

说明书

本发明的目的在于提供：在寒暖温差较大、负荷振动那样苛刻的环境下也可抑制钎焊接合部的龟裂扩展且即使使用未镀Ni/Pd/Au等的电子部件也可抑制界面附近处的龟裂扩展的无铅软钎料合金、焊膏组合物、具有钎焊接合部的电子电路基板、以及具有该电子电路基板的电子控制装置，该焊膏组合物即使使用包含氧化性高的合金元素的软钎料合金粉末也可以抑制钎焊接合部的空隙的产生并进一步抑制钎焊接合部的龟裂扩展且可以抑制焊料球的产生以及发挥良好的印刷性。为了实现该目的，本发明无铅软钎料合金的特征在于，含有：2质量％以上且3.1质量％以下的Ag、1质量％以下的Cu、1质量％以上且5质量％以下的Sb、3.1质量％以上且4.5质量％以下的Bi、和0.01质量％以上且0.25质量％以下的Ni，余量由Sn构成。

技术领域

本发明涉及无铅软钎料合金、助焊剂组合物、焊膏组合物、具有使用该无铅软钎料合金和焊膏组合物而形成的钎焊接合部的电子电路基板、以及电子控制装置。

背景技术

一直以来，将电子部件与在印刷电路板、有机硅晶圆之类的基板上形成的电子电路接合时，采用使用了软钎料合金的钎焊接合方法。该软钎料合金中通常使用铅。然而，从环境负荷的观点出发，根据RoHS指令等而铅的使用受到限制，因此，近年来，普遍逐渐变成利用不含有铅的、所谓无铅软钎料合金的钎焊接合方法。

作为该无铅软钎料合金，熟知有例如Sn-Cu系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Bi系、Sn-Zn系软钎料合金等。其中，电视、手机等中使用的民用电子设备、搭载于汽车的车载用电子设备中大多使用有Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金。

无铅软钎料合金与含铅软钎料合金相比，钎焊性稍差，但是由于助焊剂、钎焊装置的改良克服了该钎焊性的问题。因此，例如即使为车载用电子电路基板，虽然如汽车的车室内那样有寒暖温差但置于比较稳定的环境下时，在使用Sn-3Ag-0.5Cu软钎料合金形成的钎焊接合部也不会产生较大的问题。

然而，近年来，例如如电子控制装置中使用的电子电路基板那样，发动机室、发动机直载、或与马达的机电一体化之类的寒暖温差特别大(例如-30℃～110℃，-40℃～125℃，-40℃～150℃这样的寒暖温差)，以及受到振动负荷那样苛刻的环境下的电子电路基板的配置的研究和实用化正在进行。

在这样的寒暖温差非常大的环境下，由于安装的电子部件与基板的线膨胀系数之差而容易产生钎焊接合部的热位移以及伴随其的应力。而且，基于寒暖温差的塑性变形的重复容易在钎焊接合部引起龟裂，进而随着时间的经过而重复赋予的应力集中在上述龟裂的前端附近，因此，该龟裂容易以横断的方式扩展至钎焊接合部的深部。如此显著扩展的龟裂会引起电子部件与在基板上形成的电子电路的电连接的切断。特别是在较大的寒暖温差的基础上处于对电子电路基板负荷振动的环境下，上述龟裂和其扩展更容易产生。

因此，可以预期，在置于上述苛刻的环境下的车载用电子电路基板和电子控制装置增加过程中，对能够发挥充分的龟裂扩展抑制效果的Sn-Ag-Cu系软钎料合金、使用其的焊膏组合物的期望在今后逐渐变大。

另外，在车载用电子电路基板上搭载的QFP(四面扁平封装(Quad FlatPackage))、SOP(小引出线封装(Small Outline Package))之类的电子部件的引线部分中以往大多使用了镀Ni/Pd/Au、镀Ni/Au的部件。然而，伴随着近年来的电子部件的低成本化、基板的小型化，将引线部分替换为Sn镀层的电子部件、具有镀Sn的下面电极的电子部件的研究和实用化正在进行。