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はんだ合金、はんだペースト、プリフォームはんだ

国内特許コード P190016055
整理番号 IP2018-015,S2019-0088-N0
掲載日 2019年5月22日
出願番号 特願2018-219012
公開番号 特開2020-082122
出願日 平成30年11月22日(2018.11.22)
公開日 令和2年6月4日(2020.6.4)
発明者
  • 荘司 郁夫
  • 小林 竜也
出願人
  • 国立大学法人群馬大学
発明の名称 はんだ合金、はんだペースト、プリフォームはんだ
発明の概要 【課題】機械的特性や疲労特性の向上を図ることができ、十分な耐熱性や信頼性を有する、はんだ合金を提供する。
【解決手段】Sbを5~10質量%、Niを0.05~0.25質量%、それぞれ含有し、残部はSnから成る合金組成を有するはんだ合金を構成する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

電力の変換や制御を行うパワーモジュールは、電気自動車や電車といった輸送機器、工作機械やエレベータといった産業機器、エアコンや洗濯機といった民生機器など、あらゆる分野で利用されている。

パワーモジュールの内部には、SiやSiCのウエハを使用した、MOSFET(Metal oxide semiconductor field effect transistor)やIGBT(Insulated gate bipolar transistor)のパワー半導体が、電力変換装置のスイッチングデバイスとして搭載されている。

ここで、パワー半導体の動作温度は高温であり、Siパワー半導体の動作温度は最大175℃、SiCパワー半導体の動作温度は200℃以上とされており、パワー半導体と絶縁基板を接合するダイアタッチ材は、熱の影響を大きく受ける。このため、ダイアタッチ材には、高耐熱性や高信頼性が要求される。

パワー半導体用ダイアタッチ材には、RoHS指令の適用対象外となっている、鉛含有率85質量%以上のPb-Sn系高温はんだが、主として用いられている。
しかしながら、今後、Pb-Sn系高温はんだも規制対象となりうるため、Pb-Sn系高温はんだの代替となる高温鉛フリー接合材の実用化が望まれている。

現状、高温鉛フリー接合材として、Sn-Sb系はんだやAg焼結体が、候補として挙げられ、開発が進められている。

また、鉛フリーはんだの特性を改良するために、Sbの他に、Ag,Cu,Ge,Ni等の元素を添加した構成のはんだ合金が提案されている(例えば、特許文献1~特許文献4を参照。)。

産業上の利用分野

本発明は、高温鉛フリー接合材に用いて好適な、はんだ合金に関する。また、このはんだ合金を含有する、はんだペースト、プリフォームはんだに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
Sbを5~10質量%、Niを0.05~0.25質量%、それぞれ含有し、残部はSnから成る合金組成を有するはんだ合金。

【請求項2】
Niを0.05~0.10質量%含有する、請求項1に記載のはんだ合金。

【請求項3】
溶融温度領域(液相線温度-固相線温度)が5℃以内である、請求項1又は請求項2に記載のはんだ合金。

【請求項4】
請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のはんだ合金を含有するはんだペースト。

【請求項5】
請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のはんだ合金を含有するプリフォームはんだ。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2018219012thum.jpg
出願権利状態 公開
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