表1に示した組成を有するはんだ合金を作 製し、以下に述べるようにして試験を行った 。測定結果も表1に併せて示す。

 [試験方法]
 1)DSCによる融点の測定
 試料を10~40mg採取し、示差走査熱量測定装置 (DSC)により、昇温速度5℃/minで、固相線温度� �液相線温度を測定した。

 2)温度サイクル後の接合強度
 厚さ1.6mmの6層プリント基板に所定パターン� ��配置された各はんだ付け部(1.6×1.2mm)に3.2×1. 6×0.6mmのチップ抵抗をはんだ付けした。はん� ��付けは、各はんだ合金の粉末とロジン系フ� ��ックスとから作製したソルダペーストをは� ��だ付け部に150μmの厚さで印刷塗布し、ピー� ��温度が245℃のリフロー炉で加熱するリフロ� ��法により行った。

 こうして各はんだ付け部に同じチップ抵� ��が実装されたプリント基板を、-55℃と+125℃ にそれぞれ30分ずつの温度サイクルに1000サイ クル曝して試験試料(温度サイクルにさらし� �チップ抵抗)を得た。この試験試料を、接合� ��度試験機で横方向に力をかけることによっ� ��剥がし取り、そのときの強度(N:ニュートン) を測定して、接合強度とした。測定したチッ プ抵抗(試験試料)の数は各はんだ合金につい� ��20個ずつとし、得られた接合強度の平均値� �よび最小値を表1に示す。

 3)ボイド発生
 上記温度サイクル試験を行った基板におい� ��、残留するチップ抵抗のはんだフィレット� ��10個所を、透過X線装置により倍率15倍で観� �して、径が300μm以上のボイドの総数を数え� �。但し、部品下のボイドは考慮しなかった� �

 4)引け巣
 14×18×0.3mmの銅板を、中央の直径10mmのCu露出 部を除いてソルダーレジストで被覆した。こ の銅板のCu露出部に、はんだ合金1gを載せ、� �にロジン系フラックスを塗布した。この銅� �を270℃に保持されているはんだ槽に浮かべ� �20×20×0.3mmの銅基板の上に載せて、30秒間放� �し、はんだ合金を溶融させた。その後、銅� �を取り出して、空冷した。

 凝固したはんだ中央部の表面を、50倍の実� �顕微鏡で25mm ² の範囲を観察し、幅20μm×長さ200μm以上の引� �巣の総延長距離を各3回測定し、その平均値� ��引け巣長さとした。本試験により求めた引� ��巣長さが1mm以下で有れば、実使用上問題な� ��。

 [測定結果]
 1)融点
 本発明に係るはんだ合金の液相線温度はす� ��て230℃以下であり、固相線温度は170℃以上� ��あった。電子部品やプリント基板への熱影� ��を考慮すると、液相線温度は230℃以下が好� ��しい。また高温時における接合強度を弱め� ��いためには、固相線温度は170℃以上が好ま� ��い。従って、本発明に係るはんだ合金は、� ��子部品のプリント基板へのはんだ付けに適� ��た溶融特性を有する。

 2)温度サイクル後の接合強度
 本発明に係る鉛フリーはんだ合金は、温度� ��イクル(ヒートサイクル)試験後の接合強度� �平均で30N以上、最小値が20N以上であった。

 温度サイクル試験では主にクラックの発� ��により接合強度は低下し、クラック進展が� ��しいほど接合強度は低くなる。この温度サ� ��クル試験ではクラックが完全に貫通すると� ��接合強度は10N以下となる。つまり、1000サイ クル後に平均で20N以上、且つ最小値で15N以上 であれば、十分な接合状態を維持していると 考えられる。しかし、一般の実装基板には更 に耐熱疲労特性が要求させるものもある。Sn- 3Ag-0.5Cu合金における1000サイクルの温度サイ� �ル試験後の接合強度の平均値と最小値が各� �27N,18N(表1の比較例10)であることを考慮して� �それと同等以上の耐熱疲労性を有するよう� �、温度サイクル後の接合強度は、平均で30N� �且つ最小値が20N以上を合格とする。実施例� �はんだ合金はすべて合格であった。

 3)ボイド発生
 Sn-3Ag-0.5Cu合金ではボイドが45個である。ボ� �ド低減を目的として開発されたSn-1Ag-0.7Cu合� �やSn-0.3Ag-0.7Cu合金ではボイドが30前後である� ��従って、ボイドが25個以内であれば、ボイ� �低減効果は十分である。本発明に係る鉛フ� �ーはんだ合金はボイド発生に関しても十分� �満足できる結果を示した。

 4)引け巣試験
 図1は、引け巣試験における本発明に係るは んだ合金の表面を、図2は、引け巣長さが大� �かった比較例のはんだ合金の表面を示す。� �1のはんだ合金では、表面がほぼなだらかで� ��引け巣もごく幅が小さい。一方、図2の比較 例のはんだ合金では、表面がより荒く、大き な割れ目にみえる窪みが発生している。これ が引け巣である。上述したように、引け巣長 さが1mm以下であれば、実使用上問題なく、本 発明に係るはんだ合金はいずれもこの条件を 満足した。即ち、引け巣や表面の微細凹凸に 関して、従来のSn-Sg-Cuはんだに比べて著しい� ��善が達成された。

 本発明のSn-Bi-Ag-Cu系鉛フリーはんだは、� �相線温度と液相線温度の差が少なく、現在� �般的に使用されているSn-3.0%Ag-0.5%Cuのリフロ� ��条件(ピーク温度218℃)を用いても、220℃で� �溶解量が50%を超えることから、代用が可能� �ある。現在の鉛フリー用の電子部品は、Sn-3. 0%Ag-0.5%Cuを基に耐熱性が設計されているので� ��本発明のはんだ合金は、現在使用されてい� ��電子部品を、設計変更をせずにそのままは� ��だ付けに使用できる。

 さらに、引け巣、耐温度サイクルおよび� ��イド発生の結果も良好で、本発明の鉛フリ� ��はんだ合金は高い信頼性を有していること� ��分かる。