JP2014065065A - 無鉛はんだ合金、ソルダーペースト組成物及びプリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】ソルダーペースト組成物に用いた場合であってもリフロー時のソルダーボール及び未融解の発生を抑制しつつ、優れた延伸性、引張強さ及び耐熱衝撃性を有する無鉛はんだ合金、ソルダーペースト組成物、及びこれらを用いて形成するはんだ接合部を有するプリント配線板を提供すること。
【解決手段】３重量％以上５重量％以下のＢｉと、１重量％以上３重量％以下のＩｎと、０．３重量％以上１重量％以下のＣｕと、２．５重量％以上４．５重量％以下のＡｇとを含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなることを特徴とする無鉛はんだ合金。
【選択図】なし

Description

本発明は、自動車のエンジンルーム内のように寒暖の差が激しい環境下に置かれる車載用基板にも使用可能な無鉛はんだ合金、ソルダーペースト組成物及びこれらを用いて形成するはんだ接合部を有するプリント配線板に関する。

従来、電子部品を基板に実装する際には鉛を含むはんだを使用するのが一般的であった。しかしＲｏＨＳ指令等により鉛の使用が制限されたことを受け、近年では鉛を含まない、いわゆる無鉛はんだへの使用に切り替わっている。このような無鉛はんだとしては、溶融温度が鉛はんだに近いＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ合金が最も広く使用されている。

しかし、車載用電子機器のように寒暖の差が非常に激しい使用環境下に置かれる車載用基板の場合、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ合金を使用して形成したはんだ接合部は、繰り返される冷熱サイクルによって熱膨張及び収縮を起こし、金属疲労によるクラックを発生させる。特に近年では車載用電子機器が車室内からエンジンルーム内に搭載されることが増えており、エンジンルーム内のような過酷な冷熱サイクル環境下（例えば−４０℃から１２５℃）での長時間の使用に耐え、長期の信頼性を保持できるはんだ合金が求められている。

ここで、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系合金は溶融温度が比較的高い。そこで溶融温度を下げる目的でこれにＢｉを添加することがある。しかし、はんだ合金に占めるＢｉの含有量が多いと、はんだ合金の延伸性、強度、耐熱衝撃性（長期の冷熱サイクル下での耐クラック性）は低下してしまう。そのため、はんだ合金の延伸性や強度等を低下させることなく、その溶融温度を低下させる目的で、はんだ合金にＩｎを添加することがある（特許文献１乃至特許文献４参照）。

特開２００８−２８４１３号公報 国際公開２００９／０１１３４１号 特許第４９６２５７０号公報 特開２００４−１８８４５３号公報

はんだ合金にＩｎを添加すれば、その機械的特性は向上する。しかし、Ｉｎは他の合金組成に比べてコストが高いため、その含有量の増加に伴いはんだ合金のコストも増加する。
またＩｎを含むはんだ合金をソルダーペースト組成物に用いる場合、リフロー時のソルダーボールの発生やはんだ未融解が起こり易くなり、電子部品と基板の接合不良といったオープン不良やショートを引き起こす虞がある。特に近年では車載用基板においても実装部品の小型化、高密度化が進んでおり、これに伴いソルダーペースト組成物による印刷パターンも微細化している。しかし、印刷パターンが微細化すればソルダーペーストの未融解率は高くなる。
このように、特に高信頼性が要求される車載用基板においては、ソルダーボールの発生やはんだの未融解は回避すべき問題の１つとなっている。
更には、Ｉｎを多く含有するはんだ合金を用いて形成するはんだ接合部は、低温下でも相変態及び体積変化が起こり易くなる。そのため、このようなはんだ接合部は変形し易くなり、長時間の使用により強度及び耐熱衝撃性が低下する虞がある。

本発明は上記課題を解決するものであり、ソルダーペースト組成物に用いた場合であってもリフロー時のソルダーボール及びはんだ未融解の発生を抑制しつつ、優れた延伸性、引張強さ及び耐熱衝撃性を有する無鉛はんだ合金、ソルダーペースト組成物、及びこれらを用いて形成するはんだ接合部を有するプリント配線板を提供することをその目的とする。

本発明の無鉛はんだ合金、ソルダーペースト組成物及びプリント配線板は、以下の構成であることをその特徴とする。

（１）本発明の無鉛はんだ合金は、３重量％以上５重量％以下のＢｉと、１重量％以上３重量％以下のＩｎと、０．３重量％以上１重量％以下のＣｕと、２．５重量％以上４．５重量％以下のＡｇとを含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなることをその特徴とする。

（２）また本発明の無鉛はんだ合金は、３重量％以上４重量％以下のＢｉと、２重量％以上２．５重量％以下のＩｎと、０．５重量％以上０．７重量％以下のＣｕと、３重量％以上４重量％以下のＡｇとを含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなることをその特徴とする。

（３）上記（１）又は（２）の構成にあって、本発明の無鉛はんだ合金は、Ｓｎに代えてＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＭｏのいずれか１種以上を合計で０．００５重量％以上０．０５重量％以下含むことをその特徴とする。

（４）上記（１）、（２）又は（３）の構成にあって、本発明の無鉛はんだ合金は、Ｓｎに代えてＰ、Ｇａ、Ｇｅ及びＳｂのいずれか１種以上を合計で３重量％以下含むことをその特徴とする。

（５）上記（１）、（２）、（３）又は（４）の構成にあって、本発明の無鉛はんだ合金は、室温下での引張強さが７０Ｍｐａであり、１５０℃下での引張強さが２０Ｍｐａ以上であることをその特徴とする。

（６）本発明のソルダーペースト組成物は、上記（１）、（２）、（３）、（４）又は（５）の無鉛はんだ合金と、フラックス組成物とを含むことをその特徴とする。

（７）本発明のプリント配線板は、上記（６）に記載のソルダーペースト組成物を用いて形成するはんだ接合部を備えることをその特徴とする。

（８）上記（７）の構成にあって、前記はんだ接合部は、冷熱サイクル履歴を与える前後において該はんだ接合部に含まれるＳｎマトリックスにＩｎが固溶することをその特徴とする。尚、本明細書において「冷熱サイクル履歴」とは、はんだ接合部を−４０℃下で３０分間及び１２５℃下で３０分間保持するサイクルを３，０００回繰り返すことを言う。

（８）本発明のソルダーペースト組成物は、上記（６）の構成にあって、これを用いて形成するはんだ接合部の変態点が１５０℃以上であることをその特徴とする。

本発明の無鉛はんだ合金は、３重量％以上５重量％以下のＢｉと、１重量％以上３重量％以下のＩｎと、０．３重量％以上１重量％以下のＣｕと、２．５重量％以上４．５重量％以下のＡｇとを含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなることにより、その延伸性、引張強さ及び耐熱衝撃性といった機械的特性を向上することができる。
特に、本発明の無鉛はんだ合金は、１５０℃といった高熱下における引張強さに優れている。そのため、−４０℃から１２５℃の冷熱サイクル下で発生する熱膨張及び収縮といった熱応力にも耐えることができる、優れた熱衝撃性を有するはんだ接合部を提供することができる。

本発明の無鉛はんだ合金は上記組成からなることにより、Ｉｎの含有量を抑えつつ、その機械的特性を向上させることができる。これにより無鉛はんだ合金のコストを抑えることができ、更にはこのような無鉛はんだ合金をソルダーペースト組成物に用いる場合、リフロー時のソルダーボールやはんだ未融解の発生を抑えることができる。そのため、本発明の無鉛はんだ合金を用いるソルダーペースト組成物は、オープン不良やショートの発生を防ぐことができ、微小なチップを搭載したり、微細なパターンを印刷形成するような実装密度の高い車載用基板にもより好適に用いることができる。

また本発明の無鉛はんだ合金は、３重量％以上４重量％以下のＢｉと、２重量％以上２．５重量％以下のＩｎと、０．５重量％以上０．７重量％以下のＣｕと、３重量％以上４重量％以下のＡｇとを含み、残部がＳｎと不可避不純物からなることにより、その機械的特性、特に室温下での引張強さ及び耐熱衝撃性の向上とソルダーペースト組成物に用いる場合のリフロー時のソルダーボールの発生抑制効果を高めることができる。
更に本発明の無鉛はんだ合金は上記組成からなることにより、これを用いて形成するはんだ接合部の高温環境下でのγ−ＳｎＩｎへの変態量を少なくし、はんだ接合部の自己変形をより抑制することができる。

本発明の無鉛はんだ合金は、室温下での引張強さが７０Ｍｐａ以上であり、１５０℃下での引張強さが２０Ｍｐａ以上であり、従来のＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ合金に比べて高い強度を有している。そのため、本発明の無鉛はんだ合金は塑性変形が起きにくく、力を加えた場合に生じる歪みを小さくすることができる。これにより、−４０℃から１２５℃の冷熱サイクル下で発生する熱応力にも耐えることができる、優れた熱衝撃性を有するはんだ接合部を提供できる。尚、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ合金の引張強さは、室温下で３３Ｍｐａ、１５０℃下で１５Ｍｐａである。

このように、本発明の無鉛はんだ合金は延伸性、引張強さ、耐熱衝撃性といった優れた機械的特性を有する。これにより、本発明の無鉛はんだ合金を用いて形成するはんだ接合部は、−４０℃から１２５℃の冷熱サイクル下に長時間曝された場合であっても優れた耐熱衝撃性を保ち、車載用基板として長期に渡って使用した場合であってもクラックの発生を抑制することができる。

またこのような無鉛はんだ合金を用いる本発明のソルダーペースト組成物は、上記特性を保ちつつ、リフロー時のソルダーボール、はんだ未融解の発生を防ぐことができる。更には、このような無鉛はんだ合金及びソルダーペースト組成物を用いて形成するはんだ接合部を備える本発明のプリント配線板は、特に車載用基板に好適に用いることができる。

更には、本発明のソルダーペースト組成物は、これを用いて形成するはんだ接合部の変態点を１５０℃以上とすることにより、−４０℃から１２５℃の冷熱サイクル下であっても相変態が起こり難く、その体積変化を抑制することができる。これによりはんだ接合部の変形や強度の低下を抑制し、長期の過酷な冷熱サイクルに曝された場合であっても優れた耐熱衝撃性を保つことができる。

本発明の無鉛はんだ合金、ソルダーペースト組成物及びプリント配線板の一実施形態を以下に詳述する。

本発明の無鉛はんだ合金は、Ａｇを２．５重量％以上４．５重量％以下含有する。Ａｇの含有量が２．５重量％よりも少ないとその引張強さ及び耐熱衝撃性が低下するので好ましくない。またＡｇの含有量が４．５重量％よりも多いと無鉛はんだ合金の延伸性を阻害するので好ましくない。
更に、無鉛はんだ合金のＡｇの含有量を３重量％以上４重量％以下とした場合、その延伸性を更に向上することができる。

本発明の無鉛はんだ合金は、Ｃｕを０．３重量％以上１重量％以下含有する。Ｃｕの含有量が０．３重量％よりも少ないと無鉛はんだ合金の延伸性が阻害され、また引張強さ及び耐熱衝撃性も低下するので好ましくない。またＣｕの含有量が１重量％よりも多いと無鉛はんだ合金の延伸性が阻害されるので好ましくない。
更に、無鉛はんだ合金のＣｕの含有量を０．５重量％以上０．７重量％以下とした場合、その耐熱衝撃性を更に向上することができる。

本発明の無鉛はんだ合金は、Ｂｉを３重量％以上５重量％以下含有する。Ｂｉの含有量が３重量％よりも少ないと無鉛はんだ合金の機械的特性が低下するので好ましくない。またＢｉの含有量が５重量％よりも多いと無鉛はんだ合金の延伸性が阻害され、また耐熱衝撃性が低下するので好ましくない。
更に、無鉛はんだ合金のＢｉの含有量を３重量％以上４重量％以下とした場合、その延伸性と耐熱衝撃性を更に向上することができる。

本発明の無鉛はんだ合金は、Ｉｎを１重量％以上３重量％以下含有する。これにより無鉛はんだ合金の溶融温度を低下させると共に、機械的特性及び耐熱衝撃性の向上効果を奏する。Ｉｎの含有量が１重量％よりも少ないと無鉛はんだ合金の耐熱衝撃性が阻害されるので好ましくない。またＩｎの含有量が３重量％よりも多いとソルダーペースト組成物に使用した場合のソルダーボールの発生率が高くなり、また引張強さが低下するので好ましくない。
更に、無鉛はんだ合金のＩｎの含有量を２重量％以上２．５重量％以下とした場合、ソルダーボールの発生率を抑制すると共に、その機械的特性を更に向上することができる。

本発明の無鉛はんだ合金には、その機械的特性及び耐熱衝撃性を更に向上する目的で、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＭｏのいずれか１種以上をＳｎに代えて含有させることができる。これらの含有量は合計で０．００５重量％以上０．０５重量％以下であることが好ましい。この含有量が０．０５重量％よりも多いと無鉛はんだ合金の溶融温度が上昇し、ソルダーペースト組成物にした場合に一般的なリフロー温度でのリフローが難しくなるため好ましくない。

本発明の無鉛はんだ合金には、その酸化を防止する目的で、Ｐ、Ｇａ、Ｇｅ及びＳｂのいずれか１種以上をＳｎに代えて含有させることができる。これらの含有量は合計で３重量％以下であることが好ましい。この含有量が３重量％よりも多いと無鉛はんだ合金の溶融温度が上昇し、ソルダーペースト組成物にした場合に一般的なリフロー温度でのリフローが難しくなるため好ましくない。

本発明の無鉛はんだ合金は、室温下での引張強さが７０Ｍｐａ以上であり、１５０℃下での引張強さが２０Ｍｐａ以上であることが好ましい。このような引張強さを有するはんだ合金は塑性変形が起きにくく、力を加えた場合に生じる歪みを小さくすることができる。そのため−４０℃から１２５℃の冷熱サイクル下で発生する熱応力に十分耐えることができ、優れた耐熱衝撃性を有するはんだ接合部を提供することができる。尚、この引張強さの測定は、ＪＩＳ規格Ｚ２２４１に定める条件に準じて測定する。また室温下での引張強さの「室温」とは、ＪＩＳ規格Ｚ２２４１に定める温度を指す。

本発明の無鉛はんだ合金は、その溶融温度範囲が１９０℃（固相線温度）〜２２０℃（液相線温度）であることが好ましい。無鉛はんだ合金の液相線温度が高すぎると、これを用いたソルダーペースト組成物をリフローする際の温度を高くせざるを得ず、この熱により実装に用いる電子部品や基板が損傷する虞がある。また無鉛はんだ合金の固相線温度が低すぎると、これを用いて形成したはんだ接合部は高温下で脆くなり易くなるため、−４０℃〜１２５℃の冷熱サイクル下に長時間曝された場合にはその強度が低下し、クラックが発生し易くなる虞がある。また上記溶融温度範囲が例えば１０℃以内と狭い場合、これを用いたソルダーペースト組成物をリフローする際にチップ立ちが発生し易くなる傾向にある。尚、上記溶融温度範囲はＪＩＳ規格Ｚ３１９８−１に定める条件に準じて測定する。

本発明のソルダーペースト組成物は、例えば上記無鉛はんだ合金と、フラックス組成物とを混練しペースト状にすることにより作製される。

このようなフラックス組成物としては、ロジン系樹脂、アクリル系樹脂といった樹脂成分と、有機酸、アミン類又はこれらのハロゲン化物といった活性剤と、溶剤とを含むものが一般的に用いられる。またこれらに酸化防止剤、チキソ剤を添加したフラックス組成物も好ましく用いられる。
特に本発明に用いられるフラックス組成物としては、樹脂成分として無水マレイン酸骨格を構造に含む水添ロジンを含み、更に活性剤として炭素数が５〜２０の有機酸と炭素数が３以下の有機酸を併用したものがより好ましく用いられる。

また本発明のプリント配線板は、例えば銅箔による所定の配線パターンが形成された基板上に上記ソルダーペースト組成物を印刷し、この上に電子部品を実装し、その後２２０℃から２６０℃の温度でリフローを行うことにより作製される。そしてこのプリント配線板は、上記ソルダーペースト組成物により形成された、電子部品と配線パターンとを接合するはんだ接合部を備えている。

このようなはんだ接合部は、Ｓｎ粒界における繊細なＡｇ_３Ｓｎの分散強化だけでなく、Ｓｎマトリックス中の一部にＩｎが固溶した組成を有する。それにより結晶格子に歪みが発生し、結晶中の転移の移動に必要なエネルギーを増加させることにより、はんだ接合部の強化を図ることができる。また該はんだ接合部は冷熱サイクル履歴を与える前後においてＳｎマトリックス中の一部にＩｎが変わらず固溶している。そのため、該はんだ接合部は高い接合信頼性を確保することができる。

ここで、冷熱サイクル下で起きるはんだ接合部の相変態及び体積変化は、はんだ接合部の強度の低下を招く。そのため、時間の経過と共にはんだ接合部の耐熱衝撃性は低下し、クラックが発生し易い状態となる。しかし本発明のソルダーペースト組成物は、これを用いて形成するはんだ接合部の変態点が１５０℃以上であることから、冷熱サイクル下でのはんだ接合部の相変態及び体積変化を抑制することができ、強度及び耐熱衝撃性の低下を防ぐことができる。尚、上記変態点の測定は、昇温速度を５℃／ｍｉｎとして示差走査熱量計を用いて行う。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳述するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜フラックス組成物＞
以下の組成を混練し、フラックス組成物を得た。
無水マレイン酸骨格を構造に含む水添ロジン ５０重量％
硬化ヒマシ油（ケイエフ・トレーディング（株））
５重量％
アジピン酸（関東電化工業（株）製） ３重量％
マロン酸（十全化学（株）製） ０．２重量％
ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩 １重量％
ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル ４０．８重量％

尚、上記フラックス組成物に用いる無水マレイン酸骨格を構造に含む水添ロジンは、以下の手順により生成した。

（ア）水蒸気蒸留法を用いて精製したガムロジン７００ｇと無水マレイン酸１５４ｇとを反応容器に仕込み、これを温度２２０℃、反応時間４時間の反応条件にて、窒素気流下で撹拌しながら反応させた。その後、これを減圧下において未反応物を除去することにより付加反応生成物を得た。
（イ）上記アで得られた付加反応生成物５００ｇと５％パラジウムカーボン（含水率５０％）６．０ｇとを１リットル回転式オートクレーブに仕込んで系内の酸素を除去し、水素を用いて系内を１００ＭＰａに加圧して２２０℃まで昇温させた。その後、２２０℃の温度で水素化反応を３時間行い、無水マレイン酸骨格を構造に含む水添ロジンを得た。尚、本実施例においては、得た無水マレイン酸骨格を構造に含む水添ロジンを更に以下の条件で精製する。
（ウ）無水マレイン酸骨格を構造に含む水添ロジン４００ｇとキシレン２００ｇとを反応容器に仕込みこれを加熱して溶解させた。その後、溶解物からキシレン１５０ｇを留去した。次に、シクロヘキサン１５０ｇを反応容器に加え、これを室温まで冷却した後に、結晶の収量が約４０ｇに達したところでその上澄み液を別の反応容器に移動させ、室温下で再結晶させた。その後、更にこれの上澄み液を除去し、シクロヘキサン２０ｇで洗浄した後、このシクロヘキサンを留去した。

実施例１〜１２
表１に記載の組成となるように、本発明に係る各はんだ合金を調整した。
更にこの各はんだ合金８９重量％と、上記フラックス組成物１１重量％とを混合し、本発明に係るソルダーペースト組成物を作製した。尚、表１に記載の数値の単位は、特に断り書きがない限り重量％である。

比較例１〜９
表２に記載の組成となるように、比較例となる各はんだ合金を調整した。
更にこの各はんだ合金８９重量％と、上記フラックス組成物１１重量％とを混合し、比較例となるソルダーペースト組成物を作製した。尚、表２に記載の数値の単位は、特に断り書きがない限り重量％である。

実施例１〜１２、及び比較例１〜９の各はんだ合金及び各ソルダーペースト組成物について、以下通り測定及び評価を行った。その結果を表３及び表４にそれぞれ示す。

＜溶融温度範囲＞
各はんだ合金について、示差走査熱量測定装置（製品名：ＥＸＳＴＡＲ ＤＳＣ６２００、セイコーインスツル（株）製）を用いて固相線温度と液相線温度を測定した。尚、測定条件は、昇温速度を常温〜１５０℃までは１０℃／ｍｉｎ、１５０℃〜２５０℃までは２℃／ｍｉｎとし、サンプル量と１０ｍｇとした。

＜ソルダーボール試験＞
各ソルダーペースト組成物について、ＪＩＳ規格Ｚ３２８４附属書１１で定める条件に準じて各試験片を作製及びソルダーボール試験を実施し、試験後の各試験片の外観全体について以下の通り評価した。尚、作製した各試験片は１８０℃のホットプレートを用いて６０秒間プリヒート処理した後に２７０℃のソルダバスにて溶融させた。
◎ 溶融したはんだが１つの大きな球となり、その周囲にはソルダーボールが発生していない。
○ 溶融したはんだが１つの大きな球となり、その周囲に発生した直径７５μｍ以下のソルダーボールは３つ以下である。
△ 溶融したはんだが１つの大きな球となり、その周囲に発生した直径７５μｍ以下のソルダーボールは３つ以上であるが、半連続の環状には並んでいない。
× 溶融したはんだが１つの大きな球となり、その周囲に多数の細かい球が半連続の環状に並んでいる。

＜伸び率（延伸性）＞
各はんだ合金について、ＪＩＳ規格Ｚ２２４１で定める条件に準じて各試験片を作製及び伸び率を測定し、これについて以下の通り評価した。尚、各試験片のサイズはＪＩＳ４号とした。
○ ３０％超５０％以下
△ １０％超３０％以下
× １０％以下

＜引張強さ＞
各はんだ合金について、ＪＩＳ規格Ｚ２２４１で定める条件に準じて各試験片を作製及び引張強さを測定し、これについて以下の通り評価した。尚、引張強さは常温下と１５０℃下とそれぞれの温度条件下で測定した。
〔室温〕
◎ ７０Ｍｐａ超
〇 ６０Ｍｐａ超７０Ｍｐａ以下
△ ５０Ｍｐａ超６０Ｍｐａ以下
× ５０Ｍｐａ以下
〔１５０℃〕
◎ ２０Ｍｐａ超
〇 １８Ｍｐａ超２０Ｍｐａ以下
△ １６Ｍｐａ超１８Ｍｐａ以下
× １６Ｍｐａ以下

＜耐熱衝撃性＞
ＦＲ−４ガラスエポキシ基板：サイズ １００ｍｍ×８０ｍｍ×１．６ｍｍ
はんだ付けパターン：面積 １．６ｍｍ×０．５ｍｍ
チップ抵抗部品： サイズ ３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×０．６ｍｍ
上記ガラスエポキシ基板上に設けたはんだ付けパターン上に、各ソルダーペースト組成物を用いて上記チップ抵抗部品をはんだ付けすることにより、はんだ接合部を有する各プリント配線板を作製した。はんだ付けは、厚さ１５０μｍのメタルマスクを用いてはんだ付けパターンの電極部分に各ソルダーペースト組成物を印刷し、ピーク温度を２４０℃に設定したリフロー炉（製品名：ＴＮＰ２５−５３８ＥＭ、タムラ製作所（株）製）にてこれを加熱することにより行った。
その後、−４０℃（３０分間）〜１２５℃（３０分間）の条件に設定したヒートショック試験装置（製品名：ＥＳ−７６ＬＭＳ、日立アプライアンス（株）製）を用い、上記冷熱サイクルを３，０００回繰り返す環境下に上記プリント配線板を曝すことで、各試験用プリント配線板を作製した。
そして各試験用プリント配線板の対象部分を切り出し、これをエポキシ樹脂（製品名：エポマウント（主剤及び硬化剤）、リファインテック（株）製）を用いて封止した。更に湿式研磨機（製品名：ＴｅｇｒａＰｏｌ−２５、丸本ストルアス（株）製）を用いて各試験用プリント配線板に実装されたチップ抵抗部品の中央断面が分かるような状態とし、そのはんだ接合部の組織内部に進行したクラックの長さを測定顕微鏡（製品名：ＳＴＭ６、オリンパス（株）製）を用いて測定した。
各試験用プリント配線板のクラックの長さについて、以下の通り評価した。
◎ ５ｍｍ以下
○ ５ｍｍ超６ｍｍ未満
△ ６ｍｍ以上７ｍｍ未満
× ７ｍｍ以上

実施例に示す通り、本発明のはんだ合金は優れた伸び率及び引張強さ（常温下及び１５０℃下）を有していることから、−４０℃から１２５℃の冷熱サイクル下で発生する熱膨張及び収縮といった熱応力にも耐えることのできるはんだ接合部を提供することができる。特に、このようなはんだ接合部は冷熱サイクルが３，０００サイクルという過酷な環境に曝された場合であっても優れた耐熱衝撃性を発揮することが分かる。尚、その組成が３重量％以上４重量％以下のＢｉと、２重量％以上２．５重量％以下のＩｎと、０．５重量％以上０．７重量％以下のＣｕと、３重量％以上４重量％以下のＡｇとを含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなるはんだ合金を用いたはんだ接合部の場合、より優れた伸び率、引張強さ及び耐熱衝撃性を有する。
また本発明のはんだ合金を用いたソルダーペースト組成物は、優れた機械的強度や耐熱衝撃性を有すると共に、リフロー時のソルダーボールの発生を抑制できることが分かる。
そして、本発明のはんだ合金及びソルダーペースト組成物を用いて形成したはんだ接合部を有するプリント配線板は、過酷な環境下で長期に渡って使用される車載用基板に好適に用いることができる。

Claims (9)

1. ３重量％以上５重量％以下のＢｉと、１重量％以上３重量％以下のＩｎと、０．３重量％以上１重量％以下のＣｕと、２．５重量％以上４．５重量％以下のＡｇとを含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなることを特徴とする無鉛はんだ合金。
2. ３重量％以上４重量％以下のＢｉと、２重量％以上２．５重量％以下のＩｎと、０．５重量％以上０．７重量％以下のＣｕと、３重量％以上４重量％以下のＡｇとを含み、残部がＳｎと不可避不純物とからなることを特徴とする無鉛はんだ合金。
3. Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ及びＭｏのいずれか１種以上を合計で０．００５重量％以上０．０５重量％以下含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無鉛はんだ合金。
4. Ｐ、Ｇａ、Ｇｅ及びＳｂのいずれか１種以上を合計で３重量％以下含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無鉛はんだ合金。
5. 室温下での引張強さは７０Ｍｐａ以上であり、１５０℃下での引張強さは２０Ｍｐａ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の無鉛はんだ合金。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の無鉛はんだ合金と、フラックス組成物とを含むことを特徴とするソルダーペースト組成物。
7. 請求項６に記載のソルダーペースト組成物を用いて形成するはんだ接合部を備えることを特徴とするプリント配線板。
8. 冷熱サイクル履歴を与える前後において前記はんだ接合部に含まれるＳｎマトリックスにＩｎが固溶することを特徴とする請求項７に記載のプリント配線板。
9. 請求項６に記載のソルダーペースト組成物であって、これを用いて形成するはんだ接合部の変態点が１５０℃以上であることを特徴とするソルダーペースト組成物。