CN116833616A - 无铅软钎料合金、焊膏、电子电路安装基板和电子控制装置 - Google Patents

Abstract

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。提供：除了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、焊膏、电子电路安装基板和电子控制装置。一种无铅软钎料合金，其包含：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。

Description

无铅软钎料合金、焊膏、电子电路安装基板和电子控制装置

技术领域

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

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。

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。

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。

需要说明的是，本说明书中，如以下定义术语。

·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

·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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-050286号公报

专利文献2：日本特开平5-228685号公报

专利文献3：国际公开号WO2014/163167号小册子

发明内容

发明要解决的问题

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

用于解决问题的方案

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。

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。

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。

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。

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)。

14≤58.046+(-4.238×Ag的含量)+(-11.371×Cu的含量)+(-2.133×Sb的含量)≤40……(1)

(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％。)

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。

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。

另外，本发明的电子控制装置具备上述电子电路安装基板。

发明的效果

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。

具体实施方式

以下，对本发明的无铅软钎料合金、焊膏、电子电路安装基板和电子控制装置的一实施方式详细地进行说明。需要说明的是，本发明当然不限定于该实施方式。

1.无铅软钎料合金

本实施方式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。

本实施方式的无铅软钎料合金中所含的Ag的含量优选为2.5质量％以上且4质量％以下。

本实施方式的无铅软钎料合金通过使Ag的含量为上述范围，从而可以使Ag₃Sn金属间化合物在要形成的钎焊接合部中析出，可以减少钎焊接合部的残余应力。而且，由此，可以改善钎焊接合部的机械强度、耐热冲击性和耐热疲劳特性。

Ag的更优选的含量为2.8质量％以上且3.8质量％以下。

通过使Ag的含量为该范围，从而可以进一步良好地保持无铅软钎料合金的强度与延性的均衡性，因此，可以进一步改善钎焊接合部的机械强度、耐热冲击性和耐热疲劳特性。

本实施方式的无铅软钎料合金中所含的Cu的含量优选为超过0质量％且1质量％以下。

本实施方式的无铅软钎料合金通过使Cu的含量为上述范围，从而可以保持良好的接合可靠性，且使Cu₆Sn₅金属间化合物等在要形成的钎焊接合部中析出，可以改善钎焊接合部的耐热疲劳特性。

Cu的更优选的含量为0.4质量％以上且0.8质量％以下。

通过使Cu的含量为该范围，从而可以进一步良好地保持无铅软钎料合金的耐热疲劳特性与延性的均衡性，因此，可以保持良好的接合可靠性，且可以进一步改善钎焊接合部的耐热疲劳特性。

本实施方式的无铅软钎料合金中所含的Sb的含量优选为3质量％以上且7质量％以下。

Sb是一种合金元素，其可以使无铅软钎料合金固溶强化，改善机械强度和耐热疲劳特性，可以抑制在钎焊接合部中发生的裂纹和其进展，另一方面，其对无铅软钎料合金的延性产生影响。

然而，本实施方式的无铅软钎料合金通过使Sb的含量为上述范围，从而可以保持良好的延性，且可以抑制在钎焊接合部中发生的裂纹和其进展。

即，本实施方式的无铅软钎料合金通过使Sb的含量为该范围，从而可以良好地保持其延性，且可以实现通过添加Sb所带来的固溶强化，因此，可以均衡性良好地改善其强度与延性，可以改善韧性。

而且，由此，对于本实施方式的无铅软钎料合金而言，即使在钎焊接合部受到冷热负荷的情况下，也可以抑制钎焊接合部中发生的裂纹和其进展，且例如由于电子设备等的落下导致对钎焊接合部施加瞬间且集中的力的情况下，也可以充分发挥对该冲击的耐久性。

进而，本实施方式的无铅软钎料合金通过使Sb的含量为该范围，从而可以抑制无铅软钎料合金的液相线温度的上升。

因此，例如，即使在电子电路基板上混合搭载大的电子部件和小的电子部件的情况下，也可以根据小的电子部件的耐热性而设定其钎焊接合条件(回流焊峰温度)，例如可以设定为240℃左右。

进而，本实施方式的无铅软钎料合金通过使Sb的含量为该范围，从而可以发挥上述特性而不妨碍钎焊接合部的导热率。因此，也可以适合用于自发热的电子部件的钎焊接合，可以有效地排出来自于该电子部件的热。

而且，由此，可以进一步改善电子电路安装基板、和装入了其的电子控制装置、电子设备的可靠性。

Sb的更优选的含量为3.2质量％以上且4.5质量％以下。

通过使Sb的含量为该范围，从而可以进一步良好地保持上述无铅软钎料合金的强度与延性的均衡性、以及韧性，因此，可以进一步抑制钎焊接合部中发生的裂纹和其进展，且可以进一步改善对瞬间且集中的力的耐久性。

另外，通过使Sb的含量为该范围，从而可以发挥上述特性，且可以进一步改善钎焊接合部的导热率，因此，可以提供可靠性进一步高的电子电路安装基板、和装入了其的电子控制装置、电子设备。

需要说明的是，本发明人对Ag、Cu和Sb的各合金元素的含量(均为质量％)与无铅软钎料合金的延性的关系进行了统计解析，求出回归公式。

结果发现，如果由下述式(1)所示的回归公式算出的值为14以上且40以下，则可以更进一步兼顾在冷热差急剧的环境下抑制钎焊接合部中发生的裂纹和其进展的效果、与对瞬间且集中的力的耐久性。

14≤58.046+(-4.238×Ag的含量)+(-11.371×Cu的含量)+(-2.133×Sb的含量)≤40……(1)

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％。

本实施方式的无铅软钎料合金中所含的Ni的含量优选为0.01质量％以上。

另外，本实施方式的无铅软钎料合金中所含的Co的含量优选为0.005质量％以上。

而且，本实施方式的无铅软钎料合金中所含的Ni和Co的总含量优选为0.05质量％以下。

本申请的无铅软钎料合金通过使Ni和Co的各自的含量、以及Ni和Co的总含量为上述范围，从而在钎焊接合时，使微细的(Cu,Ni,Co)₆Sn₅金属间化合物在钎焊接合部内析出。而且，该微细的金属间化合物在钎焊接合时分散于钎焊接合部内。因此，本实施方式的无铅软钎料合金可以抑制钎焊接合部中发生的裂纹和其进展，可以改善其耐热疲劳特性。

需要说明的是，含有Ni和Co的无铅软钎料合金有时在软钎料合金带中形成由Ni、Co、Sn和Cu构成的针状物质。如果使用雾化装置等将包含这种针状物质的软钎料合金带粉末化，则针状物质有可能析出在粉末上。因此，如果将这种合金粉末用于焊膏，则有会降低其印刷透印性的担心。

另一方面，本申请的无铅软钎料合金通过使Ni和Co的各自的含量以及Ni和Co的总含量为上述范围，从而可以抑制上述针状物质的析出，且可以对钎焊接合部赋予良好的耐热疲劳特性。

Ni的更优选的含量为0.01质量％以上且0.04质量％以下，进一步优选的含量为0.02质量％以上且0.04质量％以下。

另外，Co的更优选的含量为0.005质量％以上且0.02质量％以下，进一步优选的含量为0.005质量％以上且0.01质量％以下。

通过使Ni和Co的各自的含量为该范围、且使它们的总含量为0.05质量％以下，从而可以进一步抑制上述的钎焊接合部中发生的裂纹和其进展，因此，可以对钎焊接合部赋予进一步良好的耐热疲劳特性。

本实施方式的无铅软钎料合金其余量由Sn和不可避免的杂质组成。

本实施方式的无铅软钎料合金通过使Ag、Cu、Sb、Ni和Co的含量为上述范围，从而在施加重复冷热的环境下可以抑制钎焊接合部中发生的裂纹和其进展，且即使在施加瞬间且集中的力的情况下也可以发挥对该力的良好的耐久性。

另外，本实施方式的无铅软钎料合金可以抑制钎焊接合部中发生的裂纹和其进展，且可以良好地保持钎焊接合部的导热率。由此，可以使来自于自发热的电子部件的热有效地散热。

进而，本实施方式的无铅软钎料合金可以抑制液相线温度的上升，因此，可以形成符合耐热性低的电子部件的钎焊接合(回流焊)条件，由此，可以改善钎焊接合条件的自由度。

如此，通过使用本实施方式的无铅软钎料合金，从而可以提供可靠性高的钎焊接合部、电子电路安装基板、和装入了其的电子控制装置。

此处，如上所述，近年来，对于民生用电子电路安装基板来说，钎焊接合部被暴露于严苛的冷热循环的情况增加。

在例如QFP(方形扁平封装(Quad Flat Package))那样的具备引线的电子部件中，引线缓和了负荷到钎焊接合部的热应力。因此，具备这种电子部件的民生用电子电路安装基板中，不易产生钎焊接合部的断路。

然而，受到近年来的数字化的潮流，对于搭载于民生用电子设备的电子部件、例如微型计算机那样的半导体器件，也要求进一步的高性能化、多功能化。

因此，民生用电子设备中使用的电子部件的形态逐年多样化，除QFP以外，例如也使用了BGA(球栅阵列(Ball Grid Array))、QFN((方形扁平无引脚封装)Quad Flat Non-leaded package)等电子部件。

BGA、QFN那样的不具有引线的电子部件中，源自使用环境下产生的热的应力直接集中到钎焊接合部，因此，与QFP相比，容易产生电子电路基板与电子部件的电短路。

另外，如上所述，搭载自发热的电子部件的民生用电子电路安装基板中，源自该电子部件的发热、和基于散热的冷却的热负荷、冷热负荷直接施加于钎焊接合部。

而且，在民生用电子电路安装基板和车载用电子电路安装基板中，已经开始研究电子电路安装基板的小型化，以实现基板成本的削减、重量的减轻、布局的自由化。而且，作为小型化的方法之一，正在研究减小在电子部件与电子电路基板的钎焊接合时的钎焊接合部的面积和体积的方法。

即，以往是将钎焊接合部形成填角形状，并将电子部件的侧表面和下表面电极与电子电路基板上的电极进行钎焊接合。然而，利用上述方法，钎焊接合部形成为仅跟电子部件的下表面电极与电子电路基板上的电极接触的形状、所谓无填角形状，并且进行钎焊接合。

如果使钎焊接合部形成为无填角形状，则可以以高密度安装电子部件，因此，可以实现电子电路安装基板的小型化，同时可以保持电子设备等的性能。另一方面，无填角形状的钎焊接合部的面积和体积小(少)，对源自上述使用环境下产生的热的应力、热负荷和冷热负荷的耐久性低，因此，容易产生由此引起的裂纹。

出于这种理由，对于民生用电子电路安装基板中使用的无铅软钎料合金，也要求可以抑制钎焊接合部中发生的裂纹和其进展。

而且，本实施方式的无铅软钎料合金通过具有上述构成，从而也可以适合用于这种民生用电子电路安装基板。

另外，本实施方式的无铅软钎料合金中，上述Ni和Co在钎焊接合时容易在电子部件与钎焊接合部的界面附近移动，容易使微细的(Cu,Ni,Co)₆Sn₅金属间化合物在该界面附近处析出。因此，可以抑制上述界面附近处的Cu₃Sn层的生长。

因此，在不具有引线的电子部件的钎焊接合、对其电极未进行Ni、Au等的镀敷的电子部件的钎焊接合、以及使钎焊接合部形成无填角形状的钎焊接合的情况下，也可以抑制上述界面附近处的裂纹的发生和其进展，可以进一步改善钎焊接合部的可靠性。

2.焊膏

本实施方式的焊膏例如可以通过将形成粉末状的上述无铅软钎料合金(合金粉末)与助焊剂进行混炼形成糊状，从而制作。

＜助焊剂＞

前述助焊剂例如包含基础树脂、触变剂、活性剂和溶剂。

基础树脂

作为前述基础树脂，例如可以举出：松香系树脂；使丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸的各种酯、甲基丙烯酸的各种酯、巴豆酸、衣康酸、马来酸、马来酸酐、马来酸的酯、马来酸酐的酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、氯乙烯、乙酸乙烯酯等中的至少1种单体聚合而成的丙烯酸类树脂；环氧树脂；酚醛树脂等。它们可以单独使用或组合多种而使用。

这些之中，可以优选使用松香系树脂、特别是对经酸改性的松香进行了氢化而得到的氢化酸改性松香。而且，也可以将氢化酸改性松香与丙烯酸类树脂并用。

作为前述松香系树脂，例如可以举出妥尔油松香、脂松香、木松香等松香类；氢化松香(部分氢化、完全氢化)、聚合松香、歧化松香、丙烯酸改性松香、马来酸改性松香、甲酰化松香等松香系改性树脂；以及它们的衍生物等。它们可以单独使用或组合多种而使用。

前述基础树脂的酸值例如可以设为10mgKOH/g以上且250mgKOH/g以下。另外，前述基础树脂的配混量例如相对于助焊剂总量，可以设为10质量％以上且90质量％以下。

触变剂

作为前述触变剂，例如可以举出硬化蓖麻油、氢化蓖麻油、双酰胺系触变剂(饱和脂肪酸双酰胺、不饱和脂肪酸双酰胺、芳香族双酰胺等)、含氧脂肪酸类、二甲基二苄叉基山梨糖醇等。它们可以单独使用或组合多种而使用。

前述触变剂的配混量例如相对于助焊剂总量，可以设为3质量％以上且15质量％以下。

活性剂

作为前述活性剂，例如可以举出有机酸、包含卤素的化合物、胺系活性剂等。它们可以单独使用或组合多种而使用。

作为有机酸，例如可以举出一元羧酸、二羧酸、其他有机酸。

作为一元羧酸，例如可以举出丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、十七烷酸、硬脂酸、结核硬脂酸、花生酸、山萮酸、二十四烷酸、乙醇酸等。

作为二羧酸，例如可以举出草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、二十烷二酸、富马酸、马来酸、酒石酸、二乙醇酸、1,4-环己烷二羧酸等。

作为其他有机酸，例如可以举出二聚酸、乙酰丙酸、乳酸、丙烯酸、苯甲酸、水杨酸、茴香酸、柠檬酸、吡啶甲酸、邻氨基苯甲酸等。

作为包含卤素的化合物，例如可以举出非解离性的卤代合物(非解离型活性剂)和解离性的卤代合物(解离型活性剂)。

作为非解离型活性剂，可以举出卤素原子通过共价键而键合的非盐系的有机化合物。该有机化合物例如可以如氯化物、溴化物、碘化物、氟化物那样，氯、溴、碘、氟的各单独元素经共价键键合而成的化合物，而且也可以为2种以上的不同的卤素原子以共价键键合而成的化合物。而且，该有机化合物为了改善对水性溶剂的溶解性，例如如卤代醇那样，优选具有羟基等极性基团。

作为胺系活性剂，例如可以举出胺类、胺盐类、氨基酸类、酰胺系化合物等。

前述活性剂的配混量相对于助焊剂总量，可以设为5质量％以上且15质量％以下。另外，可以将其配混量相对于助焊剂总量设为5质量％以上且15质量％以下。

溶剂

作为前述溶剂，例如可以举出醇系、丁基溶纤剂系、二醇醚系、酯系等溶剂。它们可以单独使用或组合多种而使用。

前述溶剂的配混量相对于助焊剂总量，可以设为20质量％以上且40质量％以下。

其他

另外，前述助焊剂中，可以配混抗氧化剂。作为该抗氧化剂，例如可以举出受阻酚系抗氧化剂、酚系抗氧化剂、双酚系抗氧化剂、聚合物型抗氧化剂等。这些之中，可以特别优选使用受阻酚系抗氧化剂。

前述抗氧化剂的种类不限定于这些，而且，其配混量也没有特别限定。其一般的配混量相对于助焊剂总量，为0.5质量％～5质量％左右。

另外，前述助焊剂中，可以进一步加入消光剂、消泡剂等添加剂。该添加剂的配混量相对于助焊剂总量，可以设为10质量％以下，另外，也可以设为5质量％以下。

制作本实施方式的焊膏时的、前述合金粉末与助焊剂的配混比(质量％)以合金粉末：助焊剂之比计、可以设为65：35～95：5。另外，例如也可以将其配混比设为85：15～93：7、87：13～92：8。

需要说明的是，前述合金粉末的粒径可以设为1μm以上且40μm以下。另外，也可以将其粒径设为5μm以上且35μm以下，10μm以上且30μm以下。

3.电子电路安装基板

本实施方式的电子电路安装基板是使用上述无铅软钎料合金而制作的。

作为该电子电路安装基板的制作方法，可以举出以下的方法。

即，在电子电路基板上的规定位置形成规定的图案的电极和绝缘层。然后，根据该图案，印刷本实施方式的焊膏。接着，在前述电子电路基板上的规定位置搭载电子部件，对其在规定的温度条件(例如峰温度：240℃)下进行回流焊，从而制作具有钎焊接合部的电子电路安装基板。

该钎焊接合部使设置于前述电子部件的电极(端子)与形成于前述电子电路基板上的电极电接合。

作为前述电子电路基板，例如可以举出印刷电路板、硅晶圆、陶瓷封装基板等。但只要用于电子部件的搭载、安装就不限定于这些。

如此，本实施方式的电子电路安装基板具有使用上述无铅软钎料合金而形成的钎焊接合部。

而且，前述钎焊接合部可以抑制由于重复的冷热负荷而产生的裂纹和其进展，另外，即使在施加瞬间且集中的力的情况下也具有对该力的充分的耐久性。另外，该钎焊接合部可以效率良好地散热源自发热的电子部件的热。

因此，具备这种钎焊接合部的电子电路安装基板无论其用途(例如车载用、民生用)均可以确保高的可靠性。

另外，前述无铅软钎料合金可以抑制液相线温度的上升，因此，制作本实施方式的电子电路安装基板时，可以提高钎焊接合时的温度条件的自由度。

需要说明的是，本实施方式的电子电路安装基板的制作中，当然也可以适合用于焊膏以外的钎焊接合材、例如球状、盘状、棒状等的钎焊接合材。

3.电子控制装置

本实施方式的电子控制装置通过装入规定的部件和上述电子电路安装基板而制作。

如上所述，上述电子电路安装基板无论其用途，均可以确保高的可靠性，因此，装入其的本实施方式的电子控制装置也可以确保高的可靠性。

实施例

以下，列举实施例和比较例对本发明进行详述。需要说明的是，本发明不限定于这些实施例。

助焊剂的制作

将以下的各成分混炼，得到实施例和比较例的助焊剂。

氢化酸改性松香(制品名：KE-604、荒川化学工业株式会社制)49质量％

戊二酸0.3质量％

辛二酸2质量％

丙二酸0.5质量％

十二烷二酸2质量％

二溴丁二醇2质量％

脂肪酸酰胺(制品名：Slipacks ZHH、日本化成株式会社制)6质量％

二乙二醇单己醚35.2质量％

受阻酚系抗氧化剂(制品名：Irganox 245、BASF Japan Co.,Ltd.制)3质量％

焊膏的制作

通过雾化法制作表1所示的各无铅软钎料合金的粉末。然后，将各无铅软钎料合金的粉末(粉末粒径20μm～38μm)与前述助焊剂以以下的配混比(质量％)分别混炼，制作实施例和比较例的焊膏。

无铅软钎料合金的粉末：助焊剂＝89：11

[表1]

(1)裂纹耐性确认试验(QFN)

准备以下的用具。

·QFN：0.5mm间距(纵7mm×横7mm×厚0.9mm、端子数：44针)

·玻璃环氧基板：在用Cu-OSP进行了表面处理的玻璃环氧基板上形成有能搭载前述QFN的图案者。厚度为1.6mm。

·金属掩模：对应于上述图案者。厚度为150μm。

对于每个焊膏，使用前述玻璃环氧基板1个、和10个QFN。

然后，使用上述用具和各焊膏，按照以下的步骤制作各安装基板。

首先，使用金属掩模，在玻璃环氧基板上印刷焊膏。然后，在印刷后的焊膏上的规定位置载置10个QFN。需要说明的是，焊膏的印刷膜厚根据金属掩模而调整。

然后，使用回流焊炉(制品名：TNV30-508EM2-X、TAMURA CORPORATION制作所制)将载置有QFN的玻璃环氧基板进行回流焊，制作具有QFN、玻璃环氧基板和接合它们的钎焊接合部的安装基板。需要说明的是，对于每1个QFN，形成钎焊接合部2处。

需要说明的是，上述回流焊如下进行：将预热从170℃至190℃进行110秒，在将峰温度设为245℃、220℃以上的时间设为45秒、峰温度至200℃的冷却速度设为1℃～8℃/秒的回流焊条件下进行。另外，氧浓度设定为1500±500ppm。

接着，使用冷热冲击试验装置(制品名：ES-76LMS、Hitachi Appliances Co.,Ltd.制)，在将从-40℃(30分钟)至125℃(30分钟)作为1个循环的设定条件下，将各安装基板暴露于重复该冷热冲击循环1000个循环的环境下，得到各试验基板。

切出各试验基板的对象部分，将其用环氧树脂(制品名：Epomount(主剂和固化剂)、Refine Tech Co.,Ltd.制)封固。

然后，使用湿式研磨机(制品名：TegraPol-25、Marumoto Struas Corporation制)，形成可知安装于各试验基板的各QFN的中央截面的状态，使用扫描电子显微镜(制品名：TM-1000、Hitachi High Technologies Co.,Ltd.制)，观察各试验基板上的各钎焊接合部中的裂纹的发生的有无和产生的裂纹的状态。

由该观察结果，对于每个钎焊接合部，算出裂纹的长度的总和和假想线裂纹总长，基于以下式子求出裂纹率(％)。

裂纹率(％)＝(裂纹长度的总和)/(假想线裂纹总长)×100

需要说明的是，裂纹的长度的总和完全满足钎焊接合部中产生的裂纹的长度。

另外，假想线裂纹总长是由钎焊接合部中产生的裂纹假想的、使钎焊接合部完全断裂的裂纹的通路的长度。

然后，对于每个试验基板，对于裂纹率(％)的值成为最大的钎焊接合部的、其最大值，基于以下的基准进行评价。将其结果示于表2。

〇：裂纹率的最大值为40％以下

△：裂纹率的最大值超过40％且为60％以下

×：裂纹率的最大值超过60％

(2)针状物质发生确认试验

制成由各无铅软钎料合金形成的软钎料合金带。

然后，对于各软钎料合金带，基于以下的条件，制成软钎料合金粉末。

首先，在2L的不锈钢烧杯中，放入50g的软钎料合金带、890g的蓖麻油、和10g的氢化酸改性松香(制品名：KE-604、荒川化学工业株式会社制)。然后，使用有罩加热器将其持续加热。

在不锈钢烧杯内的收纳物的温度达到160℃的时刻，使用均化器(SMT Co.,Ltd.制)，将转速设定为2000rpm，开始不锈钢烧杯内的收纳物的搅拌。需要说明的是，搅拌中，持续利用有罩加热器进行的加热。

然后，在不锈钢烧杯内的收纳物的温度达到270℃的时刻，停止加热，将均化器的旋转变更为10000rpm，之后，搅拌不锈钢烧杯内的收纳物5分钟。搅拌结束后，不锈钢烧杯内的收纳物的温度冷却至室温。

然后，从不锈钢烧杯内取出蓖麻油中沉降的软钎料合金粉末，将其用乙酸乙酯清洗，去除附着物后，用数字显微镜，以200倍观察软钎料合金粉末的状态。基于以下的基准评价其观察结果。将其结果示于表2。

○：软钎料合金粉末中未产生针状物质

×：软钎料合金粉末中产生了针状物质

(3)夏比冲击试验

依据JIS标准Z2242中规定的条件，基于以下的条件进行试验。

试验片：U切口试验片

试验温度：25℃

然后，将破坏各试验片所需的冲击能量除以试验片截面积而得到的值作为冲击值，基于以下的基准进行评价。将其结果示于表2。

◎：冲击值为55.0J/cm²以上

〇：冲击值为50.0J/cm²以上且低于55.0J/cm²

×：冲击值低于50.0J/cm²

(4)液相线温度测定

对于各无铅软钎料合金，使用差示扫描量热测定装置，测定其液相线温度。将其结果示于表2。

需要说明的是，液相线温度的测定条件(升温速度)设为以下所述。另外，测定中使用的样品量设为10mg。

·室温至150℃：10℃/分钟

·150℃至250℃：2℃/分钟

(5)导热率测定试验

依据JIS标准R1611中确定的条件，基于以下的条件进行试验。

试验片：直径10mm、厚度2mm、圆盘状

试验温度：25℃

对于各试验片，针对测定和算出的导热率(W/m·K)，基于以下的基准进行评价。将其结果示于表2。

〇：导热率为45W/m·K以上

△：导热率为40W/m·K以上且低于45W/m·K

×：导热率低于40W/m·K

[表2]

如以上所述，可知，对于实施例的无铅软钎料合金，即使将不具有引线的QFN钎焊接合于电子电路基板上的情况下，也可以抑制钎焊接合部中发生的裂纹和其进展。

另外，可知，对于实施例的无铅软钎料合金，即使对钎焊接合部施加瞬间且集中的力的情况下，也发挥良好的耐久性。

如此可知，实施例的无铅软钎料合金可以均衡性良好地改善其延性与强度。

另外，在实施例的无铅软钎料合金内也不生成针状物质，因此，即使用于焊膏的情况下，也可以确保良好的印刷性。

另外，可知，实施例的无铅软钎料合金可以改善其强度而不妨碍钎焊接合部的导热性。

另外，实施例的无铅软钎料合金可以将其液相线温度调整为235℃以下，特别是230℃以下。因此，例如，在电子电路基板上混合搭载大的电子部件和小的电子部件的情况下，也可以根据小的电子部件的耐热性而设定其钎焊接合条件(回流焊峰温度)，例如可以设定为240℃左右。如此，如果使用实施例的无铅软钎料合金，则可以改善钎焊接合时的温度条件的自由度。

特别是，可知，Sb的含量为3.2质量％以上且4.5质量％以下的实施例的无铅软钎料合金可以充分抑制钎焊接合部中发生的裂纹和其进展，且即使对钎焊接合部施加瞬间且集中的力的情况下，也可以发挥优异的耐久性，另外，可以较高地保持钎焊接合部的导热率。

因此，使用这种无铅软钎料合金而制作的电子电路安装基板、以及装入了其的电子控制装置无论其用途均可以确保进一步更高的可靠性。

Claims (10)

1.一种无铅软钎料合金，其包含：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。

2.根据权利要求1所述的无铅软钎料合金，其中，Ag的含量为2.8质量％以上且3.8质量％以下。

3.根据权利要求1所述的无铅软钎料合金，其中，Cu的含量为0.4质量％以上且0.8质量％以下。

4.根据权利要求2所述的无铅软钎料合金，其中，Cu的含量为0.4质量％以上且0.8质量％以下。

5.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的无铅软钎料合金，其中，Sb的含量为3.2质量％以上且4.5质量％以下。

6.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的无铅软钎料合金，其中，Ag的含量、Cu的含量和Sb的含量满足下述式(1)，

14≤58.046+(-4.238×Ag的含量)+(-11.371×Cu的含量)+(-2.133×Sb的含量)≤40……(1)

所述式(1)中，Ag的含量、Cu的含量和Sb的含量的单位均为质量％。

7.根据权利要求5所述的无铅软钎料合金，其中，Ag的含量、Cu的含量和Sb的含量满足下述式(1)，

14≤58.046+(-4.238×Ag的含量)+(-11.371×Cu的含量)+(-2.133×Sb的含量)≤40……(1)

所述式(1)中，Ag的含量、Cu的含量和Sb的含量的单位均为质量％。

8.一种焊膏，其具有：权利要求1～权利要求7中任一项所述的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。

9.一种电子电路安装基板，其具备使用权利要求1～权利要求7中任一项所述的无铅软钎料合金而形成的钎焊接合部。

10.一种电子控制装置，其具备权利要求9所述的电子电路安装基板。