(57)【要約】  鉛フリー且つ銀フリーのはんだ合金は、０．００１重量％〜０．８００重量％の銅；０．０８０重量％〜０．１２０重量％のビスマス；０．０３０重量％〜０．０５０重量％のニッケル；０．００８重量％〜０．０１２重量％のリン；及び残部であるスズを、不可避の不純物と共に含有する。はんだ合金は、棒、スティック、ソリッドワイヤ又はフラックスコアードワイヤ、箔又は片、粉末又はペースト、ボールグリッドアレイ又はチップスケールパッケージに使用するためのはんだ球、及び他の予め形成されたはんだ部品のいずれか１つの形態とすることができる。合金は、電子部品と電子基板のパッドとの間のはんだ接合部を形成するために使用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．００１重量％〜０．８００重量％の銅；
０．０８０重量％〜０．１２０重量％のビスマス；
０．０３０重量％〜０．０５０重量％のニッケル；
０．００８重量％〜０．０１２重量％のリン；及び
残部であるスズを、不可避の不純物と共に含むことを特徴とする鉛フリー且つ銀フリーのはんだ合金。
【請求項２】
最大０．１０重量％の銀；最大０．０５重量％の鉛；最大０．０５重量％のアンチモン；最大０．０３０重量％のヒ素；最大０．００１重量％のカドミウム；最大０．００１重量％の亜鉛；最大０．０２０重量％の鉄；最大０．００１重量％のアルミニウム；最大０．０５０重量％のインジウム；最大０．０５０重量％の金；最大０．１０重量％のクロム；及び最大０．１０重量％の水銀の一以上を更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項３】
最大０．０５重量％の鉛を更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項４】
最大０．０５重量％のアンチモンを更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項５】
最大０．０３０重量％のヒ素を更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項６】
最大０．００１重量％のカドミウムを更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項７】
最大０．００１重量％の亜鉛を更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項８】
最大０．０２０重量％の鉄を更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項９】
最大０．００１重量％のアルミニウムを更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項１０】
最大０．０５０重量％のインジウムを更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項１１】
最大０．０５０重量％の金を更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項１２】
最大０．１０重量％のクロムを更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項１３】
最大０．１０重量％の水銀を更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項１４】
最大０．１０重量％の銀を更に含む請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項１５】
棒、スティック、ソリッドワイヤ又はフラックスコアードワイヤ、箔又は片、粉末又はペースト、ボールグリッドアレイ又はチップスケールパッケージに使用するためのはんだ球、及び他の予め形成されたはんだ部品のいずれか１つの形態である請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項１６】
銅が、前記はんだ合金の０．６００重量％〜０．８００重量％である請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項１７】
請求項１に記載のはんだ合金により形成されていることを特徴とするはんだ接合部。
【請求項１８】
請求項１に記載のはんだ合金によるはんだ接合部の形成方法。
【請求項１９】
０．００１重量％〜０．８００重量％の銅；
０．００１重量％〜０．０５０重量％のニッケル；
０．００１重量％〜０．０１２重量％のリン；
０．００１重量％〜０．００８重量％のガリウム；
残部であるスズ；及び
不可避の不純物からなることを特徴とする鉛フリー且つ銀フリーのはんだ合金。
【請求項２０】
銅が、前記はんだ合金の０．６００重量％〜０．８００重量％である請求項１９に記載のはんだ合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気部品又は機械部品を接合する方法に関し、より詳細には、回路基板及び他の電子基板上に電子部品及び関連するデバイスを取付ける方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２００６年、電子組立業者は鉛フリーのはんだ合金を採用するよう義務付けられた。既存の鉛フリーのはんだ合金の一例は、全ての目的でその主題の全体が参照することにより本明細書中に援用される特許文献１に見出すことができる。しかしながら、この文献に開示されたはんだ合金は銀を含有している。最も一般的な鉛フリーの合金は、最大４重量％の銀を含有している。銀の市場価格はここ数年徐々に上昇しており、多くの電子組立業者に対して大幅なはんだ費用の増加をもたらしている。特定の種類の電子アセンブリに対して、低銀含有量（１重量％未満）の合金、及び銀フリーの合金の容認性について多くの研究が行われてきた。また、ここ数年、多くの組立業者が銀フリーの合金の使用に成功しているため、産業界で受け入れられてきた。含銀合金の高コスト、及び銀フリー合金の使用における産業界の成長経験の結果、市場においてこれらの種類の合金の需要が高まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２９２４９２Ａ１号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様は、０．００１重量％〜０．８００重量％の銅、０．０８０重量％〜０．１２０重量％のビスマス、０．０３０重量％〜０．０５０重量％のニッケル、０．００８重量％〜０．０１２重量％のリン、及び残部であるスズを、不可避の不純物と共に含む鉛フリーかつ銀フリーのはんだ合金に関する。はんだ合金の実施形態は、最大０．１０重量％の銀；最大０．０５重量％の鉛；最大０．０５重量％のアンチモン；最大０．０３０重量％のヒ素；最大０．００１重量％のカドミウム；  最大０．００１重量％の亜鉛；最大０．０２０重量％の鉄；最大０．００１重量％のアルミニウム；最大０．０５０重量％のインジウム；最大０．０５０重量％の金；最大０．１０重量％のクロム；及び最大０．１０重量％の水銀の一以上を更に含んでいてもよい。別の実施形態では、銅は、はんだ合金の０．６００重量％〜０．８００重量％である。
【０００５】
はんだ合金は、棒（ｂａｒ）、スティック、ソリッドワイヤ又はフラックスコアードワイヤ、箔又は片（ｓｔｒｉｐ）、粉末又はペースト、ボールグリッドアレイ又はチップスケールパッケージに使用するためのはんだ球（ｓｏｌｄｅｒ  ｓｐｈｅｒｅ）、及び他の予め形成されたはんだ部品のいずれか１つの形態であってもよい。
【０００６】
はんだ合金は、はんだ接合部を組立てるために使用されてもよい。はんだ接合部を形成する方法もまた開示される。
【０００７】
本開示の別の態様は、０．００１重量％〜０．８００重量％の銅、０．００１重量％〜０．０５０重量％のニッケル、０．００１重量％〜０．０１２重量％のリン、０．００１重量％〜０．００８重量％のガリウム、残部であるスズ、及び不可避の不純物からなる鉛フリーかつ銀フリーのはんだ合金に関する。一実施形態では、銅は、はんだ合金の０．６００重量％〜０．８００重量％である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ウェーブはんだ付け、リフローはんだ付け、ホットエアレベリングプロセス、ボールグリッドアレイ、及び他の組立工程における使用に適するためには、はんだ合金に多くの要件が存在する。例えば、合金は、銅、ニッケル、ニッケル−リン（「無電解ニッケル」）等の種々の基材材料に対して良好な濡れ特性を示さなければならない。このような基材は、例えば、スズ合金、金、又は有機コーティング（ＯＳＰ）を用いることにより、コーティングして濡れを改善することができる。良好な濡れはまた、毛細間隙に流入し、プリント配線基板のめっき貫通穴の壁面を上昇する溶融はんだの性能を向上させ、それによって良好な穴埋めを実現する。
【０００９】
はんだ合金は、基材を溶解して基材との界面に金属間化合物を形成する傾向がある。例えば、はんだ合金中のスズは、界面で基材と反応して金属間化合物層を形成することがある。基材が銅である場合、Ｃｕ６Ｓｎ５の層が形成される。このような層は、一般的に僅か１μｍ〜数μｍの厚さを有する。この層と銅基材との間の界面において、Ｃｕ３Ｓｎの金属間化合物が存在することがある。界面の金属間層は、特に使用が高温下である場合、経年の間に成長する傾向があり、厚い金属間層は、成長した何等かのボイドと共に、圧力を受けた接合部の早期破壊に更に寄与することがある。
【００１０】
他の要因は、
（ｉ）機械的性質の改善をもたらす合金中の金属間化合物自体の存在；
（ｉｉ）貯蔵中又は繰返しのリフロー中の劣化によって理想に満たないはんだ付け性能が生じ得る、はんだ球において重要な耐酸化性；
（ｉｉｉ）ドロッシング率；及び
（ｉｖ）合金の安定性である。
これらの後者の考慮事項は、合金がタンク又は浴中に長期間保持される用途において重要となることがある。
【００１１】
上記のように、多くの鉛フリーのはんだ合金は、はんだ合金に対して追加費用を生む銀を含む。本開示は、従来技術に関連した課題の少なくとも一部に対処し、銀を低下又は排除する改善されたはんだ合金を提供することを目的とする。従って、本開示は、ウェーブはんだ付けプロセス、リフローはんだ付けプロセス、ホットエアレベリングプロセス、ボールグリッドアレイ又はチップスケールパッケージにおける使用に好適な、０．００１重量％〜０．８００重量％の銅と、０．０８０重量％〜０．１２０重量％のビスマスと、０．０３０重量％〜０．０５０重量％のニッケルと、０．００８重量％〜０．０１２重量％のリンと、残部であるスズとを含む合金を提供する。下記の実施例１に提供する表に示すように、はんだ合金は、微量の銀（最大０．１０重量％）、鉛（最大０．０５重量％）、アンチモン（最大０．０５重量％）、ヒ素（最大０．０３０重量％）、カドミウム（最大０．００１重量％）、亜鉛（最大０．００１重量％）、鉄（最大０．０２０重量％）、アルミニウム（最大０．００１重量％）、インジウム（最大０．０５０重量％）、金（最大０．０５０重量％）、クロム（最大０．１０重量％）、及び水銀（最大０．１０重量％）を更に含有していてもよい。
【００１２】
はんだ合金は、好ましくは、０．００１重量％〜０．８００重量％の銅を含む。銅は、スズと共晶を形成し、融点を低下させて合金の強度を増大させる。過共晶範囲の銅の含有量は、液相温度を上昇させるが、合金の強度を更に高める。銅は、更に融点を低下させ、銅及び他の基材に対するはんだの濡れ性を向上させる。
【００１３】
はんだ合金は、好ましくは、０．０８０重量％〜０．１２０重量％のビスマスを含む。ビスマスの存在は、低濃度レベルで、かつビスマスに富む粒子又は高レベルでのビスマス含有金属間化合物として固溶体中に存在することにより、合金の強化に寄与する。ビスマスは、融点を低下させ、問題となっている適用、即ち、ウェーブはんだ付け、リフローはんだ付け、ホットエアレベリング、ボールグリッドアレイ、及びチップスケールパッケージに対して、はんだ合金の機械的特性を向上させる。ビスマスの含有量はまた、界面における銅−スズ金属間化合物の成長速度の低減に寄与し、これによって、合金を用いて作製するはんだ接合部の機械的性質が改善する。このため、本開示の合金は、好ましくは、０．０８０重量％〜０．１２０重量％のビスマスを含む。
【００１４】
ニッケルは、金属間化合物の成長調整剤及び結晶成長抑制剤として作用することができる。例えば、理論に束縛されるものではないが、スズ及び銅の代替物と金属間化合物を形成してＣｕＮｉＳｎの金属間化合物を形成すると考えられている。ニッケルはまた、ビスマスと金属間化合物を形成することができる。合金中のニッケルの存在は、プリント回路基板上の薄い銅層の溶解速度を低下させる有利な効果を有することが見出されている。場合によっては、はんだによって濡れた大面積の裸銅が存在すると、この特性は、はんだ組成物の安定性を維持して銅レベルの過度の蓄積を防止するために有用である。これは、はんだ槽の組成変化（例えば、銅レベルの増加）により問題が生じる可能性が低減されるため、例えば、ホットエアはんだレベリングにおいて特に価値がある。これらの理由から、本開示の合金は、好ましくは、少なくとも０．０３０重量％のニッケル、例えば０．０３０重量％〜０．０５０重量％のニッケルを含む。
【００１５】
リンは、はんだの開放タンクの上部に形成されるドロス（うきかす）の量を低減させるように作用するので、例えば、ウェーブはんだ槽に添加する価値がある。幾つかの実施形態では、リンをゲルマニウム（Ｇｅ）で置換してもよい。一実施形態では、はんだ合金は、０．００８重量％〜０．０１２重量％のリンを含有する。
【００１６】
合金は、一般的に、少なくとも９０重量％のスズを含み、好ましくは９４重量％〜９９．６重量％のスズを含み、より好ましくは９５重量％〜９９重量％のスズを含み、更に好ましくは９７重量％〜９９重量％のスズを含む。従って、本開示は、ウェーブはんだプロセス、リフローはんだ付けプロセス、ホットエアレベリングプロセス、ボールグリッドアレイ、又はチップスケールパッケージに使用される合金を更に提供する。一実施形態では、はんだ合金は、特にウェーブはんだプロセスに適している。
【００１７】
別の実施形態では、はんだ合金は、０．００１重量％〜０．８００重量％の銅と、０．００１重量％〜０．０５０重量％のニッケルと、０．００１重量％〜０．０１２重量％のリンと、０．００１重量％〜０．００８重量％のガリウムと、残部であるスズとを含有する。前記の実施形態で述べたように、はんだ合金は、微量の銀（最大０．１０重量％）、鉛（最大０．０７重量％）、アンチモン（最大０．１０重量％）、ヒ素（最大０．０３０重量％）、カドミウム（最大０．００２重量％）、亜鉛（最大０．００１重量％）、鉄（最大０．０２０重量％）、アルミニウム（最大０．００１重量％）、インジウム（最大０．０５０重量％）、及び金（最大０．０５０重量％）を更に含有していてもよい。
【００１８】
はんだ合金は、好ましくは、０．００１重量％〜０．８００重量％の銅を含む。上記のように、銅は、スズと共晶を形成し、融点を低下させて合金の強度を増大させる。銅は、更に融点を低下させ、銅及び他の基材に対するはんだの濡れ性を向上させる。
【００１９】
はんだ合金は、好ましくはリンを含み、リンは、はんだの開放タンクの上部に形成されるドロスの量を低減するよう作用するため、例えば、ウェーブはんだ槽に添加する価値がある。幾つかの実施形態では、リンをゲルマニウム（Ｇｅ）で置換してもよい。一実施形態では、はんだ合金は、０．００１重量％〜０．００２重量％のリンを含有する。
【００２０】
はんだ合金は、更にガリウムを含有し、ガリウムは、はんだ合金を適用して得られるはんだ接合部の全体的な外観を改善することができる。ガリウムは、比較的融点が低く、例えば約３０℃であり、銅よりも半径が僅かに小さい。はんだ接合部を作製する際に、はんだ合金の濡れ性の広がる速度が増し、接合部の強度が向上する。また、はんだ合金でのウェーブはんだ付けの際に、ガリウムが酸化物の量を減少させる。一実施形態では、はんだ合金は、０．００１重量％〜００８重量％のガリウムを含有し、より好ましくは０．００５重量％〜０．００８重量％のガリウムを含有する。
【００２１】
合金は、一般的に、少なくとも９０重量％のスズを含み、好ましくは９４重量％〜９９．６重量％のスズを含み、より好ましくは９５重量％〜９９重量％のスズを含み、更に好ましくは９７重量％〜９９重量％のスズを含む。従って、本開示は、ウェーブはんだプロセス、リフローはんだ付けプロセス、ホットエアレベリングプロセス、ボールグリッドアレイ、又はチップスケールパッケージに使用される合金を更に提供する。
【００２２】
本開示の合金は、列挙した元素から本質的に構成することができる。従って、提供される組成物中には、必須の元素（即ち、スズ、銅、ビスマス、ニッケル、及びリン）に加え、他の不特定の元素が存在していても、組成物の本質的な特徴は、それらの存在によって影響を受けないことが理解されよう。従って、本開示は、ウェーブはんだプロセス、リフローはんだ付けプロセス、ホットエアレベリングプロセス、ボールグリッドアレイ、チップスケールパッケージ、又は電子アセンブリの他のプロセスに使用される合金を更に提供する。
【００２３】
本開示はまた、ボールグリッドアレイ又はチップスケールパッケージにおけるはんだ合金組成物の使用を提供する。
【００２４】
本開示はまた、上記のはんだ合金組成物を含むボールグリッドアレイ接合部を提供する。
【００２５】
本開示の合金は、鉛フリーであるか、又は実質的に鉛フリーである。合金は、従来の鉛含有はんだ合金を上回る環境上の利点を付与する。
【００２６】
本開示の合金は、一般的に、棒、スティック、又はインゴットとして、必要に応じてフラックスと共に供給されるであろう。合金はまた、例えば、ワイヤ、例えばフラックスを組み込んだコアードワイヤ、球体、又は、必須ではないものの、はんだの片からの切断又はスタンピングによって一般的に作製される他のプリフォームの形態で提供されてもよい。これらは、合金のみであるか、又ははんだ付けプロセスで要求されるように適切なフラックスを塗布してもよい。合金はまた、粉末として、又ははんだペーストを製造するためにフラックスと混合した粉末として供給されてもよい。
【００２７】
本開示の合金は、２つ以上の基材と共にはんだ付けする手段として、又は基材をコーティングするために、若しくはその両方の目的で、溶融はんだ槽中で使用してもよい。
【００２８】
本開示の合金は、電子部品を、プリント回路基板のパッド上に機械的且つ電気的に取り付けるために使用することができる。
【００２９】
本開示の合金は、合計して組成物の１重量％を超えそうにない、不可避の不純物を含有していてもよいことが理解されよう。好ましくは、合金は、組成物の０．５重量％以下、より好ましくは組成物の０．３重量％以下、更に好ましくは組成物の０．１重量％以下の量の不可避の不純物を含有する。
【００３０】
本開示の合金は、特に、ウェーブはんだ付け、リフローはんだ付け、ホットエアレベリング又はボールグリッドアレイ、及びチップスケールパッケージングを包含する用途に適する。本開示の合金はまた、例えば、配管、及び自動車用ラジエータ等の非電子的用途に適用することができる。
【００３１】
これらのはんだ合金は、実験室での試験、及び様々な分野の試験において、許容可能なはんだ付け性能及び信頼性を提供することが示されている。はんだ合金は、粒子、粉末、プリフォーム、ペースト、ソリッドワイヤ、コアードワイヤ、固形棒、ペレット、又はインゴット等の様々な形態で販売することができるが、これらに限定されるものではない。はんだ合金は、リフローはんだ付け、ウェーブはんだ付け、めっき、手はんだ付け等の様々な電子アセンブリのはんだ付けプロセスにおいて使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
一実施形態では、はんだ合金は、以下の合金特性を有する。
液相温度（℃）：２２９
固相温度（℃）：２２７
ＣＴＥ  ３０℃〜１００℃（μｍ／ｍ℃）：２３．８
ＣＴＥ  １００℃〜１８０℃（μｍ／ｍ℃）：２４．３
密度（ｇ／ｃｍ３）：７．３
衝撃エネルギー（ジュール）：５１．２
硬度（ＨＶ０．２）：９．４
【００３３】
一実施形態では、はんだ合金は、鋳造物として以下の機械的特性を有する。
引張強度（ＭＰａ）：４２．０
引張強度（ＭＰａ）：７．６
降伏応力（ＭＰａ）：３３．４
伸び率（％）：３３．１
【００３４】
本開示の実施形態の鉛フリー且つ銀フリーのはんだ合金は、ウェーブはんだ付け、選択的はんだ付け、鉛のスズめっき、及び再加工プロセスにおける、鉛系はんだ、スズ−銀−銅（「ＳＡＣ」）はんだ合金、及び他の低銀ＳＡＣ合金の代替としての使用に好適であることが観察されるはずである。はんだ合金は、含銀合金と比較して銅の溶解を最小化し、更に所有者の総コストを改善するように設計されている。はんだ合金の変形例は、高銅レベルのはんだ槽中で補充合金として使用してもよい。
【００３５】
はんだ合金は、信頼性、収率、銅溶食、ドロス生成、及びはんだフィレット面等の性能特性を改善するために採用してもよい。その結果、はんだ合金は、低材料費、高収率、及び低ドロス生成による所有者の総コスト低減、優れた機械的信頼性、高速の濡れ速度による改善されたはんだ濡れ性、組立の信頼性を向上させる再加工時の銅めっき溶食の低減、含銀合金と比較してはんだポットに対して調和性が高く非侵食的である点、及び別のはんだ付けプロセスにまで及ぶ良好な性能等の、性能上の利点を達成することができる。本開示のはんだ合金を組込んだプロセスは、はんだからの酸化物の除去を向上させ、はんだブリッジ等の欠陥を低減することができる。
【００３６】
幾つかの実施形態では、本明細書に記載の用途に加えて、はんだ合金は、ワイヤの接合、リボンの接合、気密シーリング、ＬＬＤシーリング、金属と金属との接合、金属とガラスとの接合、一般的な接合、及び様々な高分子材料との接合等の他の接合用途に使用することができる。
【００３７】
別の実施形態では、本明細書に開示するはんだ合金は、電気、家電、電気通信、ハイブリッド電気自動車、風力発電及び太陽電池等の太陽光発電、輸送、並びに工業用途等の様々な用途を見出すことができる。
【００３８】
本明細書に開示する材料及び方法についての、これら及び他の実施形態の機能及び利点は、以下の実施例からより十分に理解されよう。以下の実施例は、開示する材料及び方法の利点を説明することを意図するものであるが、それらの全範囲を例示するものではない。
【実施例】
【００３９】
実施例１
一実施形態では、鉛フリー且つ銀フリーのはんだ合金は、以下の成分を含有する。
元素：詳述
スズ（Ｓｎ）：残部
銅（Ｃｕ）：０．７０±０．１０％
ビスマス（Ｂｉ）：０．１０±０．０２％
ニッケル（Ｎｉ）：０．０４±０．０１％
リン（Ｐ）：０．００８％〜０．０１２％
銀（Ａｇ）：最大０．１０％
鉛（Ｐｂ）：最大０．０５％
アンチモン（Ｓｂ）：最大０．０５０％
ヒ素（Ａｓ）：最大０．０３０％
カドミウム（Ｃｄ）：最大０．００１％
亜鉛（Ｚｎ）：最大０．００１％
鉄（Ｆｅ）：最大０．０２０％
アルミニウム（Ａｌ）：最大０．００１％
インジウム（Ｉｎ）：最大０．０５０％
金（Ａｕ）：最大０．０５０％
クロム（Ｃｒ）：最大０．１０％
水銀（Ｈｇ）：最大０．１０％
【００４０】
示す通り、はんだ合金の構成要素は、銅（０．６０重量％〜０．８０重量％）、ビスマス（０．０８重量％〜０．１２重量％）、ニッケル（０．３重量％〜０．５重量％）、及び残部であるスズである。はんだ合金はまた、リン（０．００８重量％〜０．０１２重量％）を含有していてもよい。
【００４１】
実施例２
別の実施形態では、以下の成分を含有する鉛フリー且つ銀フリーのはんだ合金を試験した。
元素：詳述
スズ（Ｓｎ）：残部
銅（Ｃｕ）：０．７４３％
ビスマス（Ｂｉ）：０．０８８１％
ニッケル（Ｎｉ）：０．０３８４％
リン（Ｐ）：０．０１１０％
銀（Ａｇ）：＜０．０００１％
鉛（Ｐｂ）：０．０３２０％
アンチモン（Ｓｂ）：０．０１１０％
ヒ素（Ａｓ）：０．０１５６％
カドミウム（Ｃｄ）：０．０００３％
亜鉛（Ｚｎ）：０．００１０％
鉄（Ｆｅ）：０．００４０％
アルミニウム（Ａｌ）：０．０００６％
インジウム（Ｉｎ）：０．００２３％
金（Ａｕ）：０．０００２％
【００４２】
示す通り、はんだ合金の構成要素は、銅（０．７４３重量％）、ビスマス（０．０８８１重量％）、ニッケル（０．０３８４重量％）、及び残部であるスズである。はんだ合金はまた、０．０１１０重量％の量のリンを含有していてもよい。
【００４３】
本実施例のはんだ合金の実施形態は、はんだ槽の初期充填に対して特に有用である。本実施例では、はんだ合金は、０．７４３重量％の量の銅を含有する。
【００４４】
実施例３
別の実施形態では、以下の成分を含有する鉛フリー且つ銀フリーのはんだ合金を試験した。
元素：詳述
スズ（Ｓｎ）：残部
銅（Ｃｕ）：０．０２６７％
ビスマス（Ｂｉ）：０．１１９％
ニッケル（Ｎｉ）：０．０３７９％
リン（Ｐ）：０．００９２％
銀（Ａｇ）：０．０００８３％
鉛（Ｐｂ）：０．０３２９％
アンチモン（Ｓｂ）：０．０１２６％
ヒ素（Ａｓ）：０．０１１２％
カドミウム（Ｃｄ）：０．０００１５％
亜鉛（Ｚｎ）：０．０００５７％
鉄（Ｆｅ）：０．００４２９％
アルミニウム（Ａｌ）：＜０．００００５％
インジウム（Ｉｎ）：０．００１９％
金（Ａｕ）：０．０００１２％
酸化防止剤：０．００９２％
【００４５】
示す通り、はんだ合金の構成要素は、銅（０．０２６７重量％）、ビスマス（０．１１９重量％）、ニッケル（０．０３７９重量％）、及び残部であるスズである。はんだ合金はまた、０．００９２重量％の量のリンを含有していてもよい。
【００４６】
本実施例のはんだ合金の実施形態は、銅の溶食又は溶解に供したはんだ槽の補充に対して特に有用である。はんだ合金は、０．０２６７重量％の量の銅を含有する。本実施例では、はんだ合金に銅を添加していない。
【００４７】
実施例４
別の実施形態では、鉛フリー且つ銀フリーのはんだ合金は、以下の成分を含有する。
元素：詳述
スズ（Ｓｎ）：残部
銅（Ｃｕ）：０．７０±０．１０％
ニッケル（Ｎｉ）：０．０４±０．０１％
リン（Ｐ）：０．００２％〜０．００４％
ガリウム（Ｇａ）：０．００５％〜０．００８％
銀（Ａｇ）：最大０．１０％
ビスマス（Ｂｉ）：最大０．１０％
鉛（Ｐｂ）：最大０．０５％
アンチモン（Ｓｂ）：最大０．０５０％
ヒ素（Ａｓ）：最大０．０３０％
カドミウム（Ｃｄ）：最大０．００１％
亜鉛（Ｚｎ）：最大０．００１％
鉄（Ｆｅ）：最大０．０２０％
アルミニウム（Ａｌ）：最大０．００１％
インジウム（Ｉｎ）：最大０．０５０％
金（Ａｕ）：最大０．０５０％
クロム（Ｃｒ）：最大０．１０％
水銀（Ｈｇ）：最大０．１０％
【００４８】
示す通り、はんだ合金の構成要素は、銅（０．６０重量％〜０．８０重量％）、ニッケル（０．３重量％〜０．５重量％）、ガリウム（０．００５重量％〜０．００８重量％）、及び残部であるスズである。はんだ合金はまた、リン（０．００２重量％〜０．０４重量％）を含有していてもよい。
【００４９】
この合金組成物は、特に動作温度が３６０℃を超える場合の高温用途に好適である。この合金組成物は、例えば、ホットエアレベリング、スズめっき、及びウェーブはんだ付け等のはんだ付けプロセスに適用可能である。
【００５０】
本明細書に記載する組成物及び方法の実施形態は、本明細書に記載する構造及び配置の細部に対する適用に限定されるものではないことを理解されたい。組成物及び方法は、他の実施形態において実装可能であり、様々な方法で実施又は実行することが可能である。例示目的のみのために具体的な実装の例を本明細書に提供したが、限定することを意図するものではない。特に、任意の１以上の実施形態に関連して説明した行為、要素、及び特徴は、任意の他の実施形態において同様の役割から除外されることを意図するものではない。
【００５１】
また、本明細書で使用する表現及び用語は、説明目的のためであり、限定するものとしてみなされるべきではない。本明細書における、「含有する（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「包含する（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、及びこれらの変形の使用は、その後に列挙する項目及びそれらの均等物だけでなく、追加の項目を包含することを意味する。
【００５２】
少なくとも１つの実施形態の幾つかの側面を上記に説明したが、種々の変更、修正、及び改良が当業者に想起されることを理解されたい。このような変更、修正、及び改良は、本開示の一部であることが意図され、本開示の範囲内であることが意図される。従って、前述の説明及び図面は、ほんの一例である。
【国際調査報告】
2016537206.tif 000002