(57)【要約】  Ｓｎ  ８８〜９８．５質量％、Ｉｎ  １〜１０質量％、Ａｇ  ０．５〜３．５質量％、Ｃｕ  ０〜１質量％及び結晶化改質剤、特にネオジム最大１００ppmでのドープ、並びにＧａ、Ｓｂ、Ｂｉ  ０〜３％を有するＳｎ−Ｉｎ−Ａｇはんだ合金をベースとする鉛フリーはんだ。前記はんだは、２１０℃を上回る溶融温度、高温での高い疲れ抵抗性、及び金属間相の僅かな成長を有する。前記合金は、電子部品のはんだ付けの際のウェーハバンピング技術において使用されることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
・Ｓｎ  ８８〜９８．５質量％、
・Ｉｎ  １〜１０質量％、
・Ａｇ  ０．５〜３．５質量％、
・Ｃｕ  ０〜１質量％、
・及び凝固されたはんだ中の金属間相の成長を抑制する結晶化改質剤でのドープ
を有する、Ｓｎ−Ｉｎ−Ａｇはんだ合金をベースとする鉛フリーはんだ。
【請求項２】
・Ｓｎ  ８８〜９８．５質量％、
・Ｉｎ  １〜８質量％、
・Ａｇ  ０．５〜３．５質量％、
・Ｃｕ  ０〜１質量％、
・Ｇａ、Ｓｂ、Ｂｉ全部で０〜３質量％、
・添加剤又は不純物  １質量％まで、
・及び結晶化改質剤でのドープ
からなる、請求項１記載のＳｎ−Ｉｎ−Ａｇはんだ合金をベースとする鉛フリーはんだ。
【請求項３】
結晶化改質剤がネオジムであり、かつ最大１００ppmの濃度を有する、請求項１又は２記載のはんだ。
【請求項４】
インジウム１．５〜５質量％を有する、請求項１又は２又は３記載のはんだ。
【請求項５】
銀１〜３質量％を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のはんだ。
【請求項６】
２１０℃を上回る溶融温度を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載のはんだ。
【請求項７】
Ａｇ3Ｓｎ相の形成が、温度負荷下に星状で起こる、請求項１から６までのいずれか１項記載のはんだ。
【請求項８】
結晶化改質剤がマトリックス中に溶解されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のはんだ。
【請求項９】
Ｎｄが、母合金としてのＳｎ−Ｉｎ−Ａｇはんだの成分の１つと共に製造され、前記母合金は残りの成分中で希釈される、請求項１から８までのいずれか１項記載のはんだの製造方法。
【請求項１０】
ウェーハバンピング技術における、請求項１から１０までのいずれか１項記載の合金の使用。
【請求項１１】
１４０〜２００℃、特に１５０〜１９０℃の使用温度での、請求項１から５までのいずれか１項により製造されたはんだからなるはんだ箇所の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用範囲が２００℃まで、特に１５０〜１９０℃である物品用のはんだに関する。
【０００２】
これらの高い温度では、スズ−銀−銅（ＳＡＣ）はんだ付部は、金属間相の成長により特に迅速に老化する。引張強さは、高温の場合により低く、かつ降伏強さ(Dehngrenze)は、金属間相の成長に付随して起こる材料疲れにより悪化する。
【０００３】
ＥＵガイドライン2002/96/EG "Waste Electrical and Electronic Equipment" = WEEE及び2002/95/EG "Restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment" = RoHS(http://ec.europa.eu/environment/waste/weee_index.htm)によれば、鉛含有はんだの使用は著しく制限されており、かつ実質的に鉛フリーはんだの使用が定められている。それによれば、鉛フリーには、０．１質量％までの鉛含量を有するはんだが当てはまる。
【０００４】
米国特許(US)第5,938,862号明細書には、Ａｇ  ２．３質量％及び銅１質量％の場合にインジウム８〜１０質量％を含有するＳＡＣはんだが開示されている。高いインジウム含量は、前記はんだ合金を極めて軟らかくし、かつ変形（穴(Loecher)）を生じるので、これらのインジウム合金は、チップ製造用のはんだ球の製造に適していていない。
【０００５】
独国特許(DE-A1)第10 2004 050 441号明細書には、熱の影響による材料の粗大化(Materialvergroeberungen)を遅延させるために、鉄系金属と組み合わせたランタニドの使用が開示されている。好ましくは鉄系金属母合金として導入されるネオジムが、前記母合金により相応する金属間相として限定されると想定される、それというのも、そこで使用される混合金属(Mischmetall)は、酸素に対するその高い親和性に基づいて、通常合金にすることはできないであろうからである。
【０００６】
欧州特許出願公開(EP-A2)第1 623 791号明細書には、例えばネオジムの導入により起こるようなスラグの形成の問題点について、それらのスラグの分離方法が記載されている。それに関して、例えばはんだは、国際公開(WO)第03/051572号に従い精製されることができる。国際公開(WO)第03/051572号には、インジウムを含有し、場合によりネオジムと合金にされているＳＡＣはんだが記載されている。５〜２０質量％を用いて、ほぼ共融合金が生成される。このことは、前記合金がほぼ急激に凝固し、かつその際に滑らかな表面を形成するという利点を有する。高い銀含量は、高い割合のＡｇ3Ｓｎ相をまねき、この相は温度負荷下にさらに成長し、かつ前記構造は粗大化されうる。
【０００７】
国際公開(WO-A1)第03/051572号には、インジウム０．８〜１．２質量％及びネオジム０．０１〜０．２質量％を含有するＳＡＣ合金をベースとする鉛フリーはんだが開示されている。このはんだは、粗大なスズデンドライトの形成を回避し、かつ溶融結着した後に、前記はんだの滑らかで均質な表面を保証するものである。さらに、前記はんだは、可能な限り高い衝撃強度(Wechselfestigkeit)を有するものであるので、このはんだを用いて、もちろん、極めて多様な熱膨張係数を有する材料が互いに接合されることができる。
【０００８】
国際公開(WO)第97/43456号には、自動車分野における熱衝撃(Temperaturwechsel)による材料疲れの問題点が指摘されている。スズ６８．２〜９１．８質量％、銀３．２〜３．８質量％及びインジウム５〜５．５質量％からなり、場合によりビスマス３質量％まで及び銅１．５質量％までを含有する鉛フリーはんだが記載されている。例として、スズ８９．８質量％、銀３．７質量％、インジウム５質量％及び銅１．５質量％を含有する合金が記載されている。
【０００９】
本発明の課題は、２００℃まで、特に１５０〜１９０℃の範囲内の温度で生じる材料疲れに対処することにある。
【００１０】
このはんだの融点は、最大使用温度を少なくとも１０℃、より良好には２０℃上回るべきである。
【００１１】
前記課題の解決手段は、独立請求項の特徴を用いて行われる。従属請求項には、好ましい態様が記載されている。
【００１２】
本発明にとって決定的であるのは、スズ−インジウム−銀合金をベースとするはんだが、金属間相の形成及び成長を抑制することである。本発明によれば、成分スズ、インジウム、銀及び場合により銅の質量割合は、既にこの組成に基づいて、金属間相を形成し、かつ成長する傾向が低くあるように選択される。さらにまた、金属間Ａｇ3Ｓｎ相の形成、特に材料の粗大化をまねく優先方向でのそれらの相の成長は抑制される。
【００１３】
本発明によれば、技術水準において結晶細粒化(Kornverfeinerung)のためとされるランタニドは、確かにはんだの凝固の場合に使用可能であるが、しかし、前記はんだ特性は、ランタニド濃度、特に１００ppmを上回るＮｄ濃度の場合に、巻き添えになることがわかった。この使用された量は、スズへのランタニド、特にネオジムの溶解限度を常に上回るので、ランタニド、特にネオジムは常に金属間相中に存在する。しかしながら、金属間相は、特に高い使用温度で、酸化感受性であり、故に高い使用温度ではさまざまな問題をまねきうるので、この種の相は、１５０℃を上回る温度に暴露されるはんだには回避されるべきである。
【００１４】
本発明によれば、一方では金属相の形成は低く保持され、かつ他方では金属間相の結晶化が改質される(modifiziert)。より高い銅割合又は銀割合は、金属間相の形成を高める。その場合に決定的であるのは、インジウム１〜８質量％、特にインジウム１．５〜５質量％で、Ｃｕ表面上にこのはんだを適用する際のＣｕ3Ｓｎ相の形成が明らかに限定されることである。さらに決定的であるのは、結晶化成長が改質することである。双方の効果は、高温での材料疲れを遅らせ；特に、銀含量が最大３．５質量％、特に３質量％に限定される場合に。Ａｇ3Ｓｎ相の結晶成長を改質するために、本発明によれば、結晶化改質剤(Kristallisations-Modifikator)、特にネオジムが、使用される。ネオジムは、改質剤として３０ppmのＩＣＰ検出限界を下回る量で、結晶成長を持続的に改質することができる。ネオジムは、故に１００ppm未満、特に３０ppm未満の量でのみ、はんだ中にドープされている必要がある。ネオジムが、低い濃度に基づいてマトリックス中に溶解されている場合には、このネオジムは金属間相の形成を抑制するので、これらは、大体において星形で形成される場合である。
【００１５】
マトリックス中に溶解されるネオジムが、１００ppmを上回るネオジム濃度の場合に、生じるネオジム金属間相により吸い込まれ、故により高い濃度の場合には、金属間ネオジム相の近くではもはやマトリックス中に溶解されていないことが推測される。故に、金属間相の形成は、１００ppmを上回るネオジム濃度の場合に、ネオジム濃度が増加するにつれ、低下される代わりに高められると思われる。
【００１６】
特にネオジムによる、結晶成長の改質は、凝固されたはんだ中で１５０℃を上回る温度で、すなわちその融点未満で、粗大な板状結晶又は針状結晶の代わりに微細樹枝状結晶が生じることにある。
【００１７】
この効果は、はんだ付化合物のいっそうの小型化の場合に、例えばチップ製造の場合、特にウェーハバンピングの場合に、大きく重要である。特に１５０℃を上回る温度での操作条件下で、界面中のＣｕ3Ｓｎ相もしくはＣｕ6Ｓｎ5相の相成長により、はんだ付化合物からのＳｎのいっそうの割合が結合される。それにより必然的に高められる、残っていたはんだ中のＡｇ割合は、３．０質量％の前記の閾値を超える際に、Ａｇ3Ｓｎ相の著しい結晶成長をまねく。
【００１８】
Ａｇ3Ｓｎ相の板状もしくは針状の形成により、前記相は、はんだ付化合物から成長し、かつ短絡をまねくことが考えられる。Ｎｄドープにより、これは防止される。
【００１９】
Ａｇ3Ｓｎ相の微細樹枝状結晶の成長は、故に、３０ppmの検出限界未満の極小量で存在が十分であるネオジムへの指摘を与える。しかし、決定的であるのは、本発明によるはんだが、改質剤、特にネオジムで、ドープされていることである。天然の不純物は十分ではない。ネオジムは、約１００ppmまででのみ相溶性である。スズへのネオジムの溶解限度は、１００ppm未満である。それを上回ると、金属間スズ−ネオジム相中のネオジムが析出される。より大量のネオジムは、酸化されたＳｎＮｄ相の析出により合金を劣悪にする。ネオジム０．０５〜０．２質量％は、大気条件下でのネオジムの酸化に制約されて、はんだ表面上に酸化物皮膜をまねく。ネオジムを溶融物中で０．０１質量％の濃度で保持するために、還元性条件又は真空の適用が必要でありうる。ネオジム０．２質量％を含有する合金は、常用の製造方法を用いては、はんだ粉末に加工可能ではなく、かつはんだ付箇所の界面中での酸化された含有物により、割れの発生を促進する。
【００２０】
同様に極めて決定的であるのは、インジウムの用量である。インジウムは決定的に、Ｃｕ3Ｓｎ相の成長を抑制するように思われる。このためには、インジウム１〜２質量％が、Ｃｕ3Ｓｎ相の形成を関連して抑制するために必要である。インジウム１％及びそれをなおいっそう下回る場合に、Ｃｕ3Ｓｎ相の相成長は、純粋なＳＡＣはんだ（Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ）の相成長に似ている。１．７５質量％の場合に、Ｃｕ3Ｓｎ相の明らかにより低い相成長及びそれに付随したより長期の耐熱性が見出されている。インジウムは、全ての成分のうち最も高価であり、かつ既にこの理由からできるだけ節約して使用される。例えば、５〜８質量％の範囲内でインジウムをより高い値段で購入された効果は、相対的に低い。インジウム８％を超えると、はんだの融点は、本発明によるはんだを用いて目的とされる高温使用にとって低くなりすぎる。引張強さは、インジウム含量に依存して上昇し、そのために、この観点では、インジウム含量４〜１０質量％、特に４〜８質量％が適切な根拠でありうる。
【００２１】
本発明によるはんだは、１５０℃以上の温度での使用において抜群の熱衝撃抵抗性を有する。
【００２２】
好ましくは、本発明によるはんだの融点は、２１０℃を上回り、特に２１５℃を上回る。
【００２３】
本発明によるはんだ合金の期待されうる機械的強さは、次の相関関係を用いて十分正確に記載される：
最大引張強さ：Ｒｍ［単位：MPa］
Ｒｍ＝１６MPa＋４．３MPa Ａｇ［質量％］＋４．４MPa Ｉｎ［質量％］＋１０MPa Ｃｕ［質量％］
降伏強さ(Dehngrenze) Ｒｐ0.2［単位：Mpa］
Ｒｐ０．２＝７Mpa＋２．２MPa Ａｇ［質量％］＋４．８MPa Ｉｎ［質量％］。
【００２４】
はんだ合金の強さを、３．２mmの試料直径及び１５mmの測定長さを有する鋳造された引張試験体を用いて測定した。前記試験体を、試験の前に室温で６週間貯蔵した。
【００２５】
銀の含量は、はんだの融点が高くなりすぎず、かつインジウムが融点低下のために多く必要とされすぎないように、０．５質量％を上回り、好ましくは１質量％を上回るべきである。銀３．５質量％を上回ると、Ａｇ3Ｓｎ相の割合は望まれず高くなる。銀は、故に、０．５〜３．５質量％、特に１〜３質量％の量で使用されるべきである。場合により、銅は、１質量％まで含まれていてよい。１質量％を上回る割合の場合に、Ｃｕは、望ましくないＣｕ6Ｓｎ5相をますます形成し、前記相は高温で望まれず迅速に成長する。
【００２６】
スズの含量は８８〜９８．５質量％であるべきである。８８質量％を下回ると、融点は、高温使用には低くなりすぎる。さらに、Ａｇ相及びＣｕ相の割合は、高められるか又は不必要に多くインジウムが消費される。９８．５質量％を上回ると、融点は高くなりすぎ、かつ引張強さは低くなりすぎる。
【００２７】
本発明によるはんだは、１％までの添加剤、特にＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ又はＧｅ及び通常の不純物を許容する。１％をはるかに下回る痕跡量で、Ｎｄは、費用のかからない希土類金属混合物として（例えばＣｅ、Ｌａ又はＰｒとの組合せで）も添加されることができる。はんだの融点及び強さの場合により必要な適合は、高価なＩｎを節約するために、３％までのＳｂ又はＢｉ又はＧａの添加により可能である。全部で、元素Ｓｂ、Ｂｉ及びＧａの総和は、３質量％を超えるべきではない。ビスマスに関して、鉛使用から知られた問題が生じうるので、ビスマスを回避し、少なくともその含量を０．１質量％未満にしておくことが推奨される。
【００２８】
本発明によるはんだは、１４０〜２００℃、特に１５０〜１９０℃の範囲内のエレクトロニクスの使用温度又は高い熱衝撃条件で、より信頼できるエレクトロニクスを可能にする。本発明によるはんだは、パワーエレクトロニクス及び高温使用、特に高温使用におけるパワーエレクトロニクスの信頼性を高める。パワーエレクトロニクスの例として、次のものを挙げることができる：ＤＣＢ（ダイレクトカッパーボンディング; direct copper bonding）、ＣＯＢ（チップオンボード）、ハイブリッド回路、半導体、ウェーハバンピング、ＳＩＰ（システムインパッケージ）及びＭＣＭ（マルチチップモジュール）、特にスタックパッケージ(stack-package)。ウェーハバンピングの場合のように近い間隔のはんだ結合の場合のＡｇ3Ｓｎ相の成長に基づく電気短絡の危険は、本発明によるはんだを用いてかなり減少される。
【００２９】
１４０〜２００℃、特に１５０〜１９０℃の温度範囲は、機械組立、特に車両組立におけるエレクトロニクスはんだ結合にとってかなり重要であり、そのために、本発明によるはんだを用いて機械組立及び車両組立においてエレクトロニクスに関する高められた安全性がもたされる。特に、この分野において、熱応力に加えて、熱衝撃抵抗性も重要であり、かつ本発明によるはんだを用いて改善されている。高温範囲内の本発明によるはんだを用いて改善される安全性は、自動車、工業エレクトロニクス、鉄道車両及び宇宙航空学技術の分野にとって特に重要である。殊に、発動機、駆動装置又は制動機の分野におけるエレクトロニクスは、既に外部熱応力に暴露されており、かつそれにも関わらず、最大の信頼性を有するべきであり、その際、パワーエレクトロニクスの場合にはエレクトロニクスにより発生される熱がさらに信頼性を妨害する。本発明によるはんだは、これらの技術分野における問題点の軽減に決定的に寄与する。さらに、本発明によるはんだが、太陽光線に暴露されたエレクトロニクス、特に直射日光に暴露されたエレクトロニクス、しかしまた間接的な太陽光線によっても負荷されたエレクトロニクスの信頼性の助けとなり高められた安全性が得られる。
【００３０】
以下に、本発明は、第１表に記載の実施例及び図面に基づいて説明される。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明によりＩｎを有しかつＮｄでドープされたＳＡＣはんだ付箇所と比較した、銅下地上のＳＡＣはんだ付箇所のＡｇ3Ｓｎ相の形成に関する略示的構造を示す図。
【図２】これまで形成されたＡｇ3Ｓｎ相と比較した、本発明によるはんだを用いて形成されたＡｇ3Ｓｎ相の写真。
【図３】インジウム含量への引張強さの依存を示すグラフ。
【図４】インジウム含量への溶融区間の依存を示すグラフ。
【図５】短絡をまねく金属間相の形成を伴う比較例を示す図。
【図６】ネオジムを含有する金属間相の酸化感受性を示す図。
【００３４】
製造方法の実施例
本発明によるはんだ合金の製造のために、Ｎｄドープを母合金を介して行うことは有利である。
【００３５】
＜５００℃のはんだ粉末製造の際の通常かなり低い溶融温度により、使用される元素Ｎｄが純粋な金属又は希土類金属混合物として低い密度により、予め溶融されたはんだ上に浮き出し(aufschwimmt)、かつ直ちに酸化されるという危険がある。酸化ネオジムの形では、もはや有効でなく、かつスラグ中に豊富化される。
【００３６】
これを抑制するために、ネオジムは、はんだ合金の１つ又はそれ以上の成分を含有する母合金を介してドープ添加される。これにより、既にもう合金にされたネオジムの酸化が回避され、かつ結晶改質剤の均一な分布が達成される。
【００３７】
母合金として、例えば：
・ＳｎＮｄ２〜１０
・ＣｕＮｄ１０〜２０
・ＡｇＮｄ１０〜２０
・ＡｇＣｕ１０〜４０  Ｎｄ５〜１５
が適している（濃度範囲の記載の単位：質量％）。
【００３８】
これらの母合金は、適した溶融法を用いて容易に製造されることができる。８００℃を上回る温度で合金にすること、ネオジムを、均質な分布を達成するために、及び完成した母合金が、１０００℃未満、好ましくは９００℃未満の融点を有することが有利であることが判明している。このことは、＜５００℃でのはんだ溶融物中の母合金の問題のない溶解を保証する。
【００３９】
比較例１
Ｓｎ９６．５、Ａｇ３．５は、１９MPaの降伏強さRp 0.2及び３２MPaの引張強さを有する。この合金は著しくＡｇ3Ｓｎ相が成長する傾向にあり、故に１５０℃以上の温度で著しい材料疲れを示す。銀含量が増加するにつれ、Ａｇ3Ｓｎ相の形成が促進される。
【００４０】
比較例２
Ｓｎ９６．５、Ａｇ３、Ｃｕ０．５は、１８MPaの降伏強さ及び３５MPaの引張強さを有する。このはんだは、比較例１のはんだのように、はんだ付けプロセスの際に著しいＣｕ3Ｓｎ層を銅基表面上に形成する。金属間Ｃｕ3Ｓｎ相は、成長し、かつ１５０℃を上回る温度で銅との界面を脆化させ、かつはんだ化合物の材料疲れをまねく。
【００４１】
比較例３
Ｓｎ９６．９９、Ａｇ２．５、Ｃｕ０．５、Ｎｄ０．０１は、１８．３MPaの降伏強さ及び３２．５の引張強さを有する。銅配線(Kupferbahn)上にこの合金が溶融結着する際に、１５０℃を上回る温度で成長するＣｕ3Ｓｎが同様に形成される。
【００４２】
比較例４によれば、インジウム１質量％の添加は、比較例３に比較して、１９．９への降伏強さの上昇及び３７．０への引張強さの上昇を引き起こす。しかしながら、Ｃｕ3Ｓｎ相の形成及び１５０℃を上回る温度でのこの相に付随する材料疲れに関して、比較例３に比較して決定的な差異は存在しない。
【００４３】
比較例４
金属間相を形成するネオジム含量を含有するはんだは、迅速に老化する。図６は、ネオジムを含有する金属間相を示し、この相は、１７５℃で１２０時間の期間にわたる貯蔵の結果、それらの界面で完全に酸化され、かつこのようにして決定的な材料疲れが生成され、これはさらなる材料劣悪化の出発点である。
【００４４】
例１
Ｓｎ９５．４９、Ａｇ２、Ｃｕ０．５、Ｉｎ２、Ｎｄ０．０１は、はるかに改善された機械的性質に加えて、比較例４に比較して、Ｃｕ3Ｓｎ相の抑制された形成及び１５０℃を上回る温度でのそのより低い成長を示す。この本発明による例を用いて、それゆえ卓越した機械的性質の場合に材料疲れは、劇的に遅くなる。
【００４５】
例１のネオジムでのドープが行われない比較例５による場合に、確かにＣｕ3Ｓｎ相の形成は始めは僅かであるが、しかしながら、Ａｇ3Ｓｎ相は、１５０℃を上回る温度で、粗大な板又は針を成長及び形成する傾向にあり、故にＡｇ3Ｓｎの結晶成長による甘受できない材料疲れ及び短絡形成の危険をまねく。
【００４６】
例１に比較してインジウム濃度の１％増大を伴う例２は、さらに改善された機械的性質を引き起こす。銅配線上にはんだ付けする際のＣｕ3Ｓｎ相の形成は、例１に比較してさらに減少しており、かつ１５０℃を上回る温度での材料疲れは再度低下されている。
【００４７】
例３によるインジウム１質量％のさらなる増大は、再度改善された機械的性質以外に、例２に比べてＣｕ3Ｓｎ相の形成の際の関連した低下を引き起こさない。１５０℃を上回る温度での材料疲れは、例２に比べて減少している。
【００４８】
例３に比較してインジウム３質量％のさらなる増大と共に、例３に比較してさらに明らかに改善された機械的性質が達成される。しかしながら、例２及び例３に比較して、銅配線上へのはんだ付けの際のＣｕ3Ｓｎ相の形成の際に有意な低下は生じない。例３に比較して１５０℃を上回る温度での材料疲れに関して僅かな改善は確かになお生じている。しかし、そのために、溶融区間の固相線は既に２００．４℃に低下している。
【００４９】
図３は、スズをベースとし、銀２．５質量％及び銅０．５質量％を含有するはんだのインジウム含量への溶融区間の依存を示す。
【００５０】
図４は、引張強さの相応する上昇を示す。
【００５１】
第２表に基づいて、以下に、どのようにＣｕ3Ｓｎ相の成長がＩｎで抑制されるかが、説明される。改善された耐熱性は、Ｃｕ3Ｓｎ相の抑制された相成長により説明することができる。
【００５２】
Ｉｎなしでは、１７５℃／１２０hの熱間貯蔵後のＣｕ3Ｓｎ／Ｃｕ6Ｓｎ5相の比は、約１／２である。Ｉｎ ２％では、前記比は１／３に減少し、その際に界面中のＣｕＳｎ相の全厚は約４５％減少される。
【００５３】
第２表：１７５℃／１２０hの貯蔵後のＣｕＳｎ相の層厚
【表３】
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【００５４】
改善された耐熱性を、ＣｕＳｎ相の性質が説明する。Ｃｕ3Ｓｎの硬さは、３２０ HV10であり、かつ相は極めて脆く、かつ割れ感受性であるのに対し、Ｃｕ6Ｓｎ5の硬さは１０５ HV10に"過ぎず"、かつ明らかにより低いもろさを有する。生じるＣｕ3Ｓｎ相及びＣｕ6Ｓｎ5相のより良好なキャラクタリゼーションのために、硬さを、溶融冶金学的に製造された相で測定した。この手法が選択されたのは、はんだ付けされた試料の界面中の金属組織学的切断面の硬さ測定は、数μmの僅かな層厚に制約されて、不正確な結果のみが提供されるからである。
【００５５】
それゆえ、どの程度脆いＣｕ3Ｓｎ相が熱応力下に形成されるかが、高温信頼性にとって決定的である。相成長がゆっくりであればあるほど、かつ脆いＣｕ3Ｓｎ相の層厚が薄ければ薄いほど、より良好に、界面中の応力を減じてなくすことができ、かつそれにより、高温信頼性が上昇されることができる。
【００５６】
さらなる利点は、減少された相成長によりＣｕ導体配線が高められた操作温度で明らかに遅れて、溶解作用(Ablegieren)とも呼ばれる、ＣｕＳｎ相へ変換されることにある。前記導体配線のろう付けされた面のＣｕ層厚が低くなりすぎる場合に、これらは、担体材料から剥がれ、かつこの構造部材の電気的故障となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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