KR20070039477A - 무연 땜납 합금 - Google Patents

Abstract

(과제) 모바일 전자 기기는 사용 중이나 반송 중에 떨어뜨리는 경우가 많고, 전자 부품의 납땜부가 낙하의 충격으로 박리되는 경우가 있었다. 또한 전자 기기는 사용시에 내부의 코일이나 저항 등이 발열하여 납땜부가 승온하고, 사용하지 않을 때에는 차가워지는 히트 사이클을 받는다. 종래의 Sn-Ag 계 무연 땜납은, 땜납 범프와 같은 미소 부분에 대하여 내충격성이나 내히트 사이클성이 충분하지 않았다. 본 발명은 범프의 내충격성과 내히트 사이클성이 우수한 무연 땜납 합금을 제공하는 것에 있다.

(해결 수단) 본 발명은, Ag 0.1 ∼ 2.0질량％ 미만, Cu 0.01 ∼ 0.1질량%, Zn 0.005 ∼ 0.1질량%, 잔부 Sn 으로 이루어지는 무연 땜납 합금이고, 또한 그 합금에 Ga, Ge, P 를 첨가하거나, 추가로 그 합금에 Ni, Co 를 첨가하기도 한 무연 땜납이다.

Description

무연 땜납 합금{LEAD-FREE SOLDER ALLOY}

본 발명은, 납을 포함하지 않는 땜납 합금, 특히 땜납 범프와 같이 미소한 납땜부를 형성하는 데에 적합한 무연 땜납 합금에 관한 것이다.

일반적으로 BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package) 등의 다기능 부품 (이하, BGA 등이라고 한다) 의 프린트 기판 위에 대한 실장은 땜납 범프를 사용하여 이루어지고 있다. 즉, BGA 등에서는 미리 전극에 땜납 범프를 형성해 두고, 프린트 기판으로의 실장시, 그 땜납 범프를 프린트 기판의 납땜부에 접촉시킨 후 리플로우 노(reflow furnace)와 같은 가열 장치에서 가열하여 땜납 범프를 용융시킨다. 이렇게 하면, BGA 등에 형성된 땜납 범프가 BGA 등의 전극과 프린트 기판 납땜부의 양자 사이를 납땜하여 도통시키게 된다.

또한, QFP, SOIC 등의 웨이퍼를 탑재한 전자 부품에서는 웨이퍼의 전극과 웨이퍼를 탑재하는 워크의 전극간을 극히 미세한 금선으로 접속하는 와이어 본딩을 행하고 있다. 현재의 와이어 본딩 기술은 접속 작업이 매우 고속이고, 1 개소의 접속이 0.1초 이하라는 단시간으로 행할 수 있게 되어 있다. 그러나 와이어 본딩은 아무리 고속 작업을 행할 수 있다고 해도, 전극 1 개소마다 금선의 접속을 행하기 때문에, 전극이 다수 설치된 전자 부품에서는 모든 전극을 접속하는 데에 시간을 필요로 하였다. 또한, 금선은 귀금속이기 때문에 재료 자체가 비쌀 뿐만 아니라, 수 10㎛ 의 극세선으로 가공하는 점에서, 그 가공에 많은 공정 수가 필요해져, 더욱 비싸진다. 또한, 와이어 본딩은, 전극이 워크의 중앙부에 다수 설치된 것에 대해서는 금선끼리 접촉해 버리기 때문에 접속이 불가능했다.

그래서 근래에는, 웨이퍼와 워크의 도통을 금선을 사용하지 않고 서로의 전극 끼리를 직접 접속하는 DCA (Direct Chip Attachment) 방식이 채용되어왔다. 이 DCA 방식이란, 웨이퍼의 전극에 미리 땜납 범프를 형성해 두고, 웨이퍼를 워크에 실장할 때에 워크 전극에 땜납 범프를 접촉시켜, 그 땜납 범프를 용융시킴으로써 양자간에서 도통을 취하도록 한 것이다. DCA 방식은, 금선을 사용하지 않기 때문에 저렴하게 제조할 수 있고, 게다가 한 번의 작업으로 모든 전극을 접속시킬 수 있기 때문에 생산성도 우수하다. 따라서, 최근에는 DCA 방식에서의 전극의 접속에, 땜납 범프에 의한 접속이 많이 채용되어 왔다. 이 땜납 범프에 의한 접속은, 전극이 워크의 중앙부에 다수 설치되어 있더라도, 워크와 탑재물의 전극을 마주하게하고, 이 사이를 땜납 범프에 의해 접속하기 때문에, 와이어 본딩과 같이 와이어끼리 접촉하는 일은 일어나지 않는다.

BGA 등이나 웨이퍼에, 땜납 범프를 형성하는 방법으로서는, 땜납 볼이나 솔더 페이스트를 사용하는 것이 일반적이다.

그런데 종래의 범프 형성용 땜납 합금은, Pb-Sn 계의 땜납 합금이었고, Pb-Sn 계 땜납 합금은 상기 기술한 BGA 등이나 웨이퍼의 땜납 범프를 형성하기 위한 땜납 볼, 또는 솔더 페이스트에 많이 사용되고 있었다. 이 Pb-Sn 계 땜납 합금 은, 납땜성이 우수하기 때문에 워크와 프린트 기판의 납땜을 Pb-Sn 계 땜납 합금으로 행한다면, 납땜 불량의 발생이 거의 없이 신뢰성이 우수한 납땜을 행할 수 있다.

그런데 Pb-Sn 계 땜납 합금으로 납땜된 전자 기기가 노후화되거나, 고장이 발생한 경우, 성능 향상이나 수리 등을 하지 않고, 거의 폐기 처분되고 있었다. 폐기 처분되는 전자 기기의 구성 재료 중 프레임의 금속, 케이스의 플라스틱, 디스플레이의 유리 등은 회수하여 재사용되지만, 프린트 기판은 재사용할 수 없기 때문에 매립 처분되고 있었다. 왜냐하면 프린트 기판은, 수지와 동박이 접착되어 있고, 또한 동박에는 땜납이 금속적으로 접합되어 있어, 각각을 분리할 수 없기 때문이다. 땅속으로 스며든 산성비가 이 매립 처분된 프린트 기판에 접촉하면, 땜납 중의 Pb 가 산성비에 의해 용출되고, 이 Pb 성분을 함유한 산성비가 더욱 땅속으로 스며들어 지하수에 혼입된다. 이 Pb 성분을 함유한 지하수를 사람이나 가축이 장기간에 걸쳐 음용하면 체내에 Pb 가 축적되어, 결국은 Pb 중독을 일으킨다고 알려져 있다. 그 때문에 Pb 의 사용을 전 세계적 규모로 규제하게 되어, Pb 를 함유하지 않는 이른바 「무연 땜납」 이 사용되게 되었다.

무연 땜납이란, Sn 을 주성분으로 하여, 이것에 Ag, Bi, Cu, Sb, In, Ni, Zn 등을 적절히 첨가한 것이다.

종래부터 무연 땜납으로서는 Sn 주성분의 Sn-Cu, Sn-Sb, Sn-Bi, Sn-Zn, Sn-Ag 등의 이원 합금이나 이 이원 합금에 다른 원소를 첨가한 다원계의 무연 땜납이 있다. 일반적으로 Sn 주성분의 무연 땜납은, 납땜성이 종래의 Pb-Sn 땜납에 비 하여 떨어지는데, 특히 이원 및 다원계의 Sn-Cu 계와 Sn-Sb 계는, 더욱 떨어진다. 또한, Sn-Bi 계는, 땜납이 취성(brittleness)을 가지게 되어, 납땜부에 충격이 가해지면 파괴되기 쉬워질 뿐만 아니라, 리드의 도금으로부터 소량의 Pb 가 혼입되면 리프트 오프(lift-off)가 발생하는 경우가 있다. 그리고 Sn-Zn 계는 Zn 이 비금속 (卑金屬) 인 점에서 솔더 페이스트로 하였을 때에 경시 변화가 일어나 인쇄 도포가 불가능하게 되거나, 납땜 후에 납땜부와의 사이에서 전기적인 부식을 일으키거나 하는 문제가 있다. Sn 주성분의 무연 땜납으로서는 Sn-Ag 계가 다른 이원계 무연 땜납에 비하여, 납땜성, 취성, 경시 변화 등에 우수하다.

전자 기기는, 그 사용을 중지하기 위해서 통전을 끊으면, 부품으로부터의 발열이 없어져 케이스 내는 실온으로 되돌아간다. 이와 같이 전자 기기의 사용·비사용을 행할 때마다, 케이스 내가 승온과 강온을 반복하게 되는 히트 사이클이 일어난다. 이 히트 사이클은, 땜납과 전자 부품 및 프린트 기판의 열팽창·수축을 야기한다. 프린트 기판과 전자 부품에서는 열팽창률에 차이가 있기 때문에, 히트 사이클에 노출된 경우, 납땜부에 열응력이 발생한다. 이 때문에, 납땜부가 피로를 일으켜, 결국은 파괴된다. 이 때문에, 전자 기기에 사용하는 땜납은, 내히트 사이클성도 가지고 있지 않으면 안된다. 무연 땜납은, Pb-Sn 계의 땜납 합금에 비교해서도 내히트 사이클성이 손색이 없으며, 내히트 사이클성이 우수한 땜납 합금으로는 Sn-Ag-Cu 계 땜납 합금이 있다 (일본 공개특허공보 평5-050286호).

그런데 휴대전화, 노트형 PC, 디지털 카메라 등의 이른바 모바일 전자 기기 에서는, 전자 기기 내부의 전자 부품을 접합한 납땜부에 우수한 내충격성이 요구되어 왔다. 요컨대 모바일 전자 기기는, 충격을 받는 경우가 많고, 이 충격으로 납땜부의 전자 기기가 박리되어, 전자 기기로서의 기능을 다하지 못하게 되어 버린다. 예를 들어 휴대전화에서는, 와이셔츠의 포켓에 넣어 두었던 휴대전화가, 앞으로 숙일 때 포켓으로부터 미끄러져 떨어져 버리거나, 최근의 메일 기능이 갖춰진 휴대전화에서는, 한쪽 손으로 조작 중에 떨어뜨리기도 한다. 또한, 노트형 PC는, 가방 속에 넣고 다닐 때 그 가방을 떨어뜨리는 경우가 많고, 디지털 카메라는 사용 중에 떨어뜨리는 경우가 잦다. 이 때문에 모바일 전자 기기에 사용하는 땜납은, 우수한 내충격성을 갖는 것이 요구되어 왔다. 무연 땜납 합금은, Pb-Sn 계의 땜납 합금에 비교하여 낙하 충격에 약한 경향이 있다. 낙하 충격에 강한 무연 땜납 합금으로서, Ag 0.5 ∼ 5질량%, Cu 0.01 ∼ 0.1질량%, P 0.001 ∼ 0.05질량%, 잔부 Sn 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무연 땜납도 있다 (일본 특허출원 2003-000788호).

또한, Sn-Ag-Cu-Zn 계 무연 땜납 합금의 발명은, 플로우 솔더링할 때에 찌꺼기(dross), 브릿지의 발생이 적은 것 (일본 공개특허공보 2003-326386호) 이나, 전극 확산 억제 효과가 높은 것 (일본 공개특허공보 2002-185130호) 이 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 평5-050286호

특허문헌 2: 일본 특허출원 2003-000788호

특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2003-326386호

특허문헌 4: 일본 공개특허공보 2002-185130호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

내히트 사이클성이 우수한 Sn-Ag-Cu 계 무연 땜납 합금은, 내충격성, 특히 납땜 면적이 작은 납땜부에서의 내충격성이 충분히 강하다고는 할 수 없었다. 요컨대 최근의 전자 기기는 고성능·소형화되어 있기 때문에, 그에 장착되는 전자 부품도 소형화이며 고기능화되고 있고, BGA 등은 전극수의 증가에도 불구하고, 전체의 크기는 반대로 작아지고 있다. 이와 같이 작아진 전자 부품의 전극에 형성하는 땜납 범프도 작아지고 있지만, 작은 무연 땜납 납땜부의 땜납이 내충격성에 약하면, 전자 기기가 낙하와 같은 충격을 받았을 때에 납땜부가 쉽게 박리되어 전자 기기로서의 기능을 다하지 못하게 되어 버린다.

또한, 전자 기기에서는, 사용시에 회로를 통전시키면, 부품으로부터 열이 발생하여, 전자 기기의 케이스 내 온도가 올라간다. 이러한 사용 상황이 계속되면, 납땜부도 장시간 열에 노출되게 되어, 땜납이나 접합부 계면은 그 금속 조직 형태가 변화하여 열화한다. 이 경우에도 상기 기술한 내충격성은 저하한다. 따라서, 열시효에 노출된 후의 내충격성도 중요해진다. 특허문헌 2 의 무연 땜납은 낙하 충격에 강한 땜납 합금이지만, 보다 더 열시효에 노출된 후의 내충격성에 강하고, 미세한 납땜부의 전자 기기에서도 낙하로 파손되지 않는, 충분한 내충격성과 충분한 내히트 사이클성을 공유한 무연 땜납 합금이 요구되고 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은, 미소한 납땜부에 대하여, Sn 주성분의 무연 땜납에 내충격과 내히트 사이클을 향상시키는 것에 관해서 예의 연구를 거듭한 결과, Sn 과 Ag 와 Cu 의 무연 땜납 합금 조성에 Zn 을 미량 첨가함으로써, 열시효에 노출된 후에도 충분한 내충격성이 있고, 충분한 내히트 사이클성을 공유한 무연 땜납 합금을 얻을 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.

본 발명은, Ag 0.1 ∼ 2.0질량% 미만, Cu 0.01 ∼ 0.2질량%, Zn 0.005 ∼ 0.1질량%, 잔부 Sn 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무연 땜납 합금이다.

본 발명의 무연 땜납 합금에 있어서 Ag 는 내히트 사이클성에 효과가 있지만, 그 첨가량이 0.1질량% 미만이면, 내히트 사이클성 향상의 효과가 나타나지 않으며, 2.0질량% 를 초과하면 내충격성이 저하해 버린다.

본 발명의 무연 땜납 합금에 있어서, Cu 는 내충격성을 보다 향상시킬 수 있다. 첨가하는 Cu 의 양이 0.01질량% 미만이면 내충격성 개선의 효과가 나타나지 않고, 0.2질량% 를 초과하여 함유되면 납땜부에 보이드(void)가 많이 발생하게 된다.

Zn 의 첨가는, 열시효 후의 내충격성에 효과가 있고, 그 첨가량이 0.005질량% 미만이면, 내충격성 개선의 효과는 나타나지 않고, 0.1질량% 를 초과하여 첨가되면 땜납 합금의 젖음성을 현저히 저하시켜 보이드 발생 빈도가 증가한다.

본 발명의 Sn-Ag-Cu-Zn 계 무연 땜납 합금에 있어서, 추가로 Ga, Ge, P 에서 선택된 적어도 1 종을 0.0005 ∼ 0.1질량% 첨가할 수도 있다. 이들의 원소는, 무연 땜납의 황변 방지에 효과가 있다. 이 황변은, 무연 땜납을 사용한 BGA 등의 전자 부품에 대하여 고온 방치 시험을 행했을 때에 확인된다. 이 고온 방치 시험은, 전자 부품 메이커나 전자 기기 메이커에 따라서 조건이 다르지만, 125℃ 의 고온 분위기 중에 200 시간 방치하면 현저히 확인된다. 고온 방치 시험에서, 땜납 범프 표면이 황변하면, 땜납 범프의 검사를 화상 처리에 의해서 검사할 때에 정확한 검사를 할 수 없어, 에러의 원인이 된다. Ga, Ge, P 는 황변 방지에 효과가 있고, 황변 방지에는 이들의 적어도 1 종을 0.0005질량% 첨가할 필요가 있다. Ga, Ge, P 는, 0.1질량% 를 초과하여 첨가하면 납땜성을 나쁘게 한다.

본 발명의 Sn-Ag-Cu-Zn 계 무연 땜납 합금은, Ag-Cu-Zn 계 무연 땜납에 Ga, Ge, P 에서 선택된 적어도 1 종을 첨가한 것에, 추가로 Ni 또는 Co 를 0.01 ∼ 0.1질량% 첨가할 수도 있다. 이들의 원소는, 무연 땜납의 내히트 사이클성에 효과가 있다. BGA 와 같이 납땜부가 미소한 것에서는, 전자 기기를 사용·비사용을 반복함으로써, 장기간에 걸쳐 히트 사이클에 노출되면, 납땜부가 파괴되는 경우가 있다. 본 발명에서는, Sn-Ag-Cu-Zn 계 무연 땜납, Sn-Ag-Cu-Zn 계 무연 땜납에 Ga, Ge, P 에서 선택된 적어도 1 종을 첨가한 것에, 추가로 Ni 또는 Co 를 1 종 이상으로 미량 첨가하면, 내히트 사이클성을 향상시키는 효과가 있다. Ni 나 Co 는, 합계로 0.01질량% 이상 첨가하면 효과가 있고, 0.1질량% 를 초과하여 첨가하면, 땜납 융점을 상승시켜 미용융의 문제가 발생한다.

또한, 본 발명은, 미소 납땜부에서의 내충격성의 향상과 내히트 사이클성의 향상을 목적으로 한 것으로, 이 목적에 적합한 용도로서는 땜납 범프이지만, 일반적인 납땜에 사용하더라도 내충격성과 내히트 사이클성 향상에 효과를 발휘한다. 땜납 범프 형성에는, 땜납 볼이나 솔더 페이스트로서 사용하는 것이 많다. 즉 BGA 등에는, 땜납 볼을 BGA 등의 기판에 탑재하고, 이 땜납 볼을 용융시킴으로써 땜납 범프를 형성하며, 웨이퍼에는 솔더 페이스트를 웨이퍼 상에 도포하고, 그 솔더 페이스트를 용융시킴으로써 땜납 범프를 형성하는 것이다.

발명의 효과

본 발명의 무연 땜납 합금은, 범프 형성 후의 내충격성이나 내히트 사이클성이 종래의 무연 땜납 합금보다도 우수하기 때문에, 전자 기기의 사용 중이나 반송 중에 잘못하여 떨어뜨리더라도 납땜부가 박리되기 어렵고, 또한 장기간에 걸쳐 전자 기기의 사용·비사용을 반복하더라도, 히트 사이클에서 납땜부가 박리되기 어려운 신뢰성이 높은 것이다. 또한 본 발명의 무연 땜납 합금은, 땜납 범프 형성 후, 고온 시험을 행하더라도 황변하지 않는 점에서, 땜납 범프의 화상 검사시에 에러가 발생하지 않고, 검사성에 있어서도 우수한 효과를 나타내는 것이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 무연 땜납 합금을 표 1 의 배합으로 제작하여, 비교예의 땜납 합금과 함께 낙하 내충격 시험과 내히트 사이클 시험, 변색 시험을 행하였다. 또한, 표 2 의 배합으로 본 발명의 무연 땜납 합금 및 비교예의 땜납 합금을 제작하여, 보이드의 발생을 비교하였다.

실시예 1

무연 땜납 합금의 실시예와 비교예를 표 1 에 나타낸다.

		조성 (질량%)					낙하 충격 (회)		히트 사이클 (회)	변색 (황변)
		Sn	Ag	Cu	Zn	그 외	상온	열처리
실 시 예	1	Bal	0.1	0.01	0.005		170	46	1505	유
	2	Bal	1	0.1	0.1		128	46	1560	유
	3	Bal	2	0.1	0.1		106	43	2040	유
	4	Bal	1	0.1	0.005	Ge0.03	100	49	1621	무
	5	Bal	1	0.1	0.05	Ga0.01	113	50	1555	무
	6	Bal	1	0.1	0.03	P0.01	114	56	1680	무
	7	Bal	1	0.1	0.03	P0.01 Ni0.04	131	50	1994	무
	8	Bal	1	0.1	0.03	P0.01 Co0.08	155	46	2002	무
비 교 예	1	Bal	1	0.5			87	34	1669	유
	2	Bal	3	0.5			62	32	2367	유	일본공개특허공보평5-050286
	3	Bal	4	0.5			46	33	2478	유
	4	Bal	3	0.5	0.1		65	38	2230	유
	5	Bal	1	0.1		P0.01	122	23	2075	무	일본특허출원 2003-000788
	6	Bal				Pb37	208	49	1472	유

표 1 의 설명

낙하 내충격: 땜납 범프로 납땜한 CSP 와 프린트 기판 간에, 낙하에 의한 충격을 가하여, 납땜부에 균열이 발생하기까지의 낙하 횟수를 측정한다. 납땜 후의 상온에서 보관한 것과, 125℃ 의 열처리를 100 시간 가한 것의 두 종류에 관해서 측정하였다.

(낙하 내충격 시험 방법)

1. 크기 10 × 10㎜, 전극 150개의 CSP 에 솔더 페이스트를 인쇄하고, 직경0.3㎜ 의 땜납 볼을 탑재한다.

2. 땜납 볼이 탑재된 CSP 를 리플로우 노에서 가열하여 전극에 땜납 범프를 형성한다.

3. 땜납 범프가 형성된 CSP 를 30 × 120㎜ 의 글라스 에폭시의 프린트 기판의 중앙에 탑재하고, 리플로우 노에서 가열하여 CSP 를 프린트 기판에 납땜한다.

4. CSP 가 납땜된 프린트 기판의 양단을 알루미늄제의 낙하 지그 상에 지그와 간격을 두어 고정한다.

5. 낙하 지그를 500㎜ 의 높이에서 낙하시켜 프린트 기판에 충격을 준다. 이때 양단이 지그에 고정된 프린트 기판은 중앙부가 진동하고, 프린트 기판과 CSP 의 납땜부는 이 진동에 의한 충격을 받는다. 이 낙하 시험으로 CSP 의 납땜부에 균열이 생기기까지의 낙하 횟수를 측정한다. 초기에 100회 이상, 열처리 후에 40회 이상을 양호한 것으로 판단한다.

내히트 사이클: 전자 부품을 실장한 프린트 기판에 히트 사이클을 걸어, 납땜부의 파괴가 발생하기까지의 횟수를 측정한다.

(내히트 사이클 시험 방법)

1. 크기 10 × 10㎜, 전극 150개의 CSP 에 솔더 페이스트를 인쇄하고,

직경 0.3㎜ 의 땜납 볼을 탑재한다.

2. 땜납 볼이 탑재된 CSP 를 리플로우 노에서 가열하여 전극에 땜납 범프를 형성한다.

3. 땜납 범프가 형성된 CSP 를 120 × 140㎜ 의 글라스 에폭시의 프린트 기판에 탑재하고, 리플로우 노에서 가열하여 CSP 를 프린트 기판에 납땜한다.

4. CSP 가 납땜된 프린트 기판을 히트 사이클 시험기에 넣어, -40℃ 에 10분간, +125℃ 에 10분간 각각 노출시키는 조건으로 히트 사이클을 걸어, 납땜부에 파괴가 발생하기까지의 횟수를 측정한다. 1500 사이클 이상을 양호한 것으로 한다.

변색 시험 (황변): 고온 가열 후의 땜납 표면의 황변을 육안으로 관찰한다.

(황변 시험 방법)

1. CSP 에 직경 0.3㎜ 의 땜납 볼을 탑재한다.

2. CSP 에 탑재한 땜납 볼을 리플로우 노에서 용융시켜 땜납 범프를 형성한다.

3. 땜납 범프가 형성된 CSP 를 150℃ 의 항온조 중에 24 시간 방치 후, 육안으로 황변 상태를 관찰한다. 황변이 거의 없는 것을 무, 황변이 현저한 것을 유로 한다.

		조성 (질량%)					보이드 (범프수)		보이드 발생률
		Sn	Ag	Cu	Zn	그 외	발생	관찰	(%)
실 시 예	1	Bal	0.1	0.01	0.01		6	900	0.7
	2	Bal	1	0.1	0.03		55	900	6.1
	3	Bal	1	0.1	0.05		178	900	19.8
	4	Bal	1	0.2	0.1		252	900	28.0
비 교 예	1	Bal	1	0.1	0.3		450	450	100.0
	2	Bal	1	0.3	0.1		450	450	100.0
	3	Bal	3	0.5			101	1350	7.5
	4	Bal				Pb37	9	1350	0.7

표 2 의 설명

CSP 의 땜납 범프에 있는 보이드를 X 선 투과 장치를 사용하여 관찰하고 그 발생률을 산출한다.

(보이드의 발생수의 산출 방법은 이하와 같다)

1. CSP 에 직경 0.3㎜ 의 땜납 볼을 탑재한다.

2. CSP 에 탑재한 땜납 볼을 리플로우 노에서 용융시켜 땜납 범프를 형성한다.

3. 땜납 범프가 형성된 CSP 를 X 선 투과 장치에 넣어, 범프 내의 보이드를 검출할 수 있는 강도, 콘트라스트로 한다.

4. 직경이 약 30㎛ 이상의 보이드가 발생되어 있는 범프를 카운트한다.

5. 보이드 발생 범프수를 관찰한 범프수로 나누어, 보이드 발생률로 한다. 보이드 발생률이 30% 이하인 것을 양호하다고 판단한다.

본 발명의 무연 땜납 합금은, 열시효에 노출된 후의 내충격성, 내히트 사이클성이 우수하며, 땜납의 변색이나 보이드의 발생이 적은 우수한 것이다.

본 발명의 무연 땜납 합금은, 휴대전화, 노트형 PC, 디지털 카메라 등의 모바일 기기 이외에도, 리모트 컨트롤, 수동 공구용의 프린트 기판 등, 소형이고 낙하 가능성이 있는 전자 기기 전부에 응용 가능하다.

Claims (3)

1. Ag 0.1 ∼ 2.0질량% 미만, Cu 0.01 ∼ 0.2질량%, Zn 0.005 ∼ 0.1질량%, 잔부 Sn 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무연 땜납 합금.
2. 제 1 항에 있어서,

   또한, Ga, Ge, P 에서 선택된 적어도 1 종, 또는 2 종 이상이, 0.0005 ∼ 0.1질량% 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 무연 땜납 합금.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   또한, Ni 또는 Co 가, 합계로 0.01 ∼ 0.1질량% 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 무연 땜납 합금.