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公開番号2025104825
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023222947
出願日2023-12-28
発明の名称高温はんだ接合材及びはんだ接合体
出願人株式会社日本スペリア社
代理人
主分類B23K 35/28 20060101AFI20250703BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】半導体接合に好適な高温で高い接合信頼性を有し、加工性に優れ、低コストで供給可能な高温用鉛フリーはんだ合金を提供する。
【解決手段】Zn-Al-Inを基本組成とし、Alを1質量%以上30質量%以下含有し、Inを0.1質量%以上50質量%以下含有し、残部をZn及び不可避不純物を含有する鉛フリーはんだ合金組成とすることで接合時のはんだ付け温度を低下させ、当該組成にGaを0.001質量%以上1.0質量%以下含有することにより、濡れ性を向上させた。また、前述のZn-Al-Inを基本組成する鉛フリーはんだ合金に、Mn、Li、Sr、Mg、Si、Sn、Ge、Cu、Ag、Sb、及びNiから選ばれる1種又は2種以上を、夫々特定範囲含有させることにより、接合温度を低下させ、接合強度や濡れ性、はんだ付け性、及び接合信頼性等の特性が向上させた。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ａｌ及びＩｎ及びＺｎを基本組成とする鉛フリーはんだ合金であって、当該鉛フリーはんだ合金がＡｌを１質量％以上３０質量％以下含有し、Ｉｎを０．１質量％以上５０質量％以下含有し、Ｚｎを２５質量％以上９９質量％以下含有し、更に不可避不純物を含有することを特徴とするＺｎ－Ａｌ－Ｉｎ系鉛フリーはんだ合金。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記Ｚｎ－Ａｌ－Ｉｎ系鉛フリーはんだ合金に、Ｇａを０．００１質量％以上１．０質量%以下含有することを特徴とする請求項１記載の鉛フリーはんだ合金。
【請求項３】
請求項１及び請求項２記載のＺｎ－Ａｌ－Ｉｎ系鉛フリーはんだ合金に、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｂ、及びＮｉから選ばれる１種又は２種以上を含有することを特徴とするＺｎ－Ａｌ－Ｉｎ系鉛フリーはんだ合金。
【請求項４】
請求項１～請求項３の何れかに記載のＺｎ－Ａｌ－Ｉｎ系鉛フリーはんだ合金を用いて接合した接合部及びはんだ継手、並びに当該電子部品を基板に接合した電気回路並び電子機器。
【請求項５】
請求項１～請求項３の何れかに記載のＺｎ－Ａｌ－Ｉｎ系鉛フリーはんだ合金を用いたアルミニウム材の接合部及びはんだ継手。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉛フリーはんだ合金に関し、特に高温はんだ付けに用いられる鉛フリーはんだ合金、及びこの鉛フリーはんだ合金を用いたはんだ接合体並びに電子回路基板や電子機器に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の実装に於いて、環境負荷回避の観点より約２５０℃以下のはんだ接合にはＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系鉛フリーはんだ合金やＳｎ－Ｃｕ－Ｎｉ系鉛フリーはんだ合金が用いられている。
しかし、２５０℃以上のはんだ接合に用いられる高温用はんだとしてはＰｂ５ＳｎのようにＰｂを高濃度で含有するはんだ合金が多く用いられている。
【０００３】
そして、パワー半導体素子に用いられる組成も従来のシリコンに加え、ＳｉＣやＧａＮよりなるワイドギャップ半導体のニーズが高まり、高温用はんだ接合に用いられる接合材も、Ｐｂフリーのはんだ合金が求められている。
そこで、特許文献１ではＺｎ－Ａｌ共析系合金接合材を用いた技術が、特許文献２ではＺｎ－Ａｌ－Ａｇ系はんだ合金を用いた技術が夫々開示されている。
【０００４】
特許文献１ではＺｎ－Ａｌ共析系合金接合材を２８０℃～４１０℃の温度で３０分～３時間保持後、－４℃～２０℃の水中で急冷し、超塑性状態を発現させる工程を必要とするため、接合材の加工に手間が掛かる。
【０００５】
特許文献２では、融点が３００℃～４００℃程度を有するＺｎ－Ａｌ－Ａｇ系鉛フリーはんだ合金に関する技術が開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１に開示の技術では接合材の加工に手間が掛かり、特許文献２ではＡｇが含まれていることから材料価格が上昇する懸念があり、夫々の技術は実用性に課題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００９－１１３０５０号公報
特開２０１８－６５１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような状況を鑑み、半導体接合に好適な高温で高い接合信頼性を有し、加工性に優れ、低コストで供給可能な高温用鉛フリーはんだ合金を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、Ｚｎ－Ａｌ－Ｉｎを基本組成とし、Ａｌを１質量％以上３０質量％以下含有し、Ｉｎを０．１質量％以上５０質量％以下含有し、残部をとしてＺｎ及び不可避不純物を含有する鉛フリーはんだ合金であり、当該組成にＧａを０．００１質量％以上１．０質量％以下含有することにより、濡れ性を向上させたする。
【００１０】
更に、前述のＺｎ－Ａｌ－Ｉｎを基本組成する鉛フリーはんだ合金に、Ｍｎ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｂ、及びＮｉから選ばれる１種又は２種以上を夫々、
Ｍｎを０．００１質量％以上０．５質量％以下、
Ｌｉを０．０１質量％以上０．５質量％以下、
Ｓｒを０．００１質量％以上０．１質量％以下、
Ｍｇを０．００１質量％以上０．３質量％以下、
Ｓｉを０．０１質量％以上１．０質量％以下、
Ｓｎを０．１質量％以上５．０質量％以下、
Ｇｅを０．００１質量％以上１．０質量％以下、
Ｃｕを０．１質量％以上５．０質量％以下、
Ａｇを０．０１質量％以上４．０質量％以下、
Ｓｂを０．０１質量％以上３．０質量％以下、
Ｎｉを０．００５質量％以上０．５質量％以下含有させることにより、
接合温度を低下させ、接合強度や濡れ性、はんだ付け性、及び接合信頼性等の特性が向上する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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