焊料粉末、使用該粉末的焊料用漿料和電子部件安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供回流后難以發(fā)生再熔融和接合強(qiáng)度下降、適合于特別在高溫氣氛中暴露的電子部件等的安裝中的焊料粉末和使用該粉末的焊料用漿料以及電子部件的安裝方法。本發(fā)明的焊料粉末(10)由中心核(11)和包覆中心核(11)的包覆層(12)構(gòu)成，中心核(11)由銅、和銅與錫的金屬間化合物構(gòu)成，包覆層(12)由錫構(gòu)成，其特征在于，焊料粉末(10)的平均粒徑為30μm以下，相對(duì)于焊料粉末(10)的總量100質(zhì)量%，銅的含有比例超過(guò)2.0質(zhì)量%且40質(zhì)量%以下。
【專利說(shuō)明】焊料粉末、使用該粉末的焊料用漿料和電子部件安裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于電子部件等的安裝中的焊料粉末和使用該粉末的焊料用漿料。更詳細(xì)而言，涉及回流后難以發(fā)生再熔融和接合強(qiáng)度下降、適合于特別在高溫氣氛中暴露的電子部件等的安裝中的焊料粉末和使用該粉末的焊料用漿料。

【背景技術(shù)】
[0002]用于電子部件等的接合中的焊料，從環(huán)境方面出發(fā)向無(wú)鉛化發(fā)展，目前采用著以錫為主成分的焊料粉末。作為獲得焊料粉末這樣的微細(xì)金屬粉末的方法，除了氣體噴散法或旋轉(zhuǎn)圓盤法等噴散法以外，已知有熔體紡絲法、旋轉(zhuǎn)電極法、機(jī)械性工藝、化學(xué)性工藝等。氣體噴散法已知有在感應(yīng)爐或氣體爐中對(duì)金屬進(jìn)行熔融后，使熔融金屬?gòu)闹虚g罐底部的噴嘴流下，從其周圍吹入高壓氣體而進(jìn)行粉末化的方法等。另外，旋轉(zhuǎn)圓盤法也被稱為離心噴散法，是使熔融的金屬掉落在高速旋轉(zhuǎn)的圓盤上，以切線方向施加剪切力而進(jìn)行斷裂來(lái)制作微細(xì)粉末的方法。
[0003]對(duì)于焊料，除了上述環(huán)境方面中的特性以外，根據(jù)被安裝的電子部件的用途等要求各種特性。例如，移動(dòng)手機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)等信息電子設(shè)備中，要求重視了便攜性的薄型化、輕量化，從而進(jìn)行著用于制造這些電子設(shè)備的電子部件的小型化或接合部件的細(xì)間距化，要求更加微細(xì)粒徑的焊料粉末。
[0004]另一方面，車載用途等在高溫下所使用的電子部件中，需要防止安裝后的焊料因在高溫氣氛中暴露而導(dǎo)致的再熔融、接合強(qiáng)度下降，因此要求回流后的高耐熱性。在最一般的Sn-Pb系的共晶焊料(組成比Sn: Pb=63:37質(zhì)量％)時(shí)，熔點(diǎn)約為187 V，并且一般的Sn-Ag-Cu系焊料時(shí)約為217°C左右。與此相對(duì)，作為具有耐熱性的高溫焊料眾所周知的Au-Sn系的高溫焊料(組成比Sn:Au=20:80質(zhì)量％)時(shí)，熔點(diǎn)約為280°C，Sn-Pb系的高溫焊料(組成比Sn:Pb=5:95質(zhì)量％)時(shí)，示出約310?315°C左右的高熔點(diǎn)。
[0005]但是，在上述Au-Sn系焊料中，使用非常昂貴的Au，因此存在制造成本上升的問(wèn)題。另外，Sn-Pb系的高溫焊料示出非常高的耐熱性，但由于使用鉛，因此具有上述環(huán)境方面的問(wèn)題。已知為了消除這種問(wèn)題，在不含鉛或金的低熔點(diǎn)且低成本的材料粉末中混合熔點(diǎn)高的其他材料粉末來(lái)提高耐熱性或接合強(qiáng)度等的技術(shù)(例如，參見(jiàn)專利文獻(xiàn)I?6)。
[0006]專利文獻(xiàn)I中公開有一種在陶瓷部件和金屬部件的抵接上使用混合了金屬Cu粉末、金屬Sn粉末和Ag-Cu-Ti合金粉末的金屬材料的接合方法。另外，專利文獻(xiàn)2中公開有一種不含鉛而含有與以往的錫鉛共晶合金相比熔點(diǎn)低的Sn-Bi等合金粉末中混合了與以往錫鉛共晶合金相比熔點(diǎn)高的Sn-Ag等合金粉末的混合粉末的焊料漿料。另外，專利文獻(xiàn)3中公開有除了共晶焊料以外混合了與該共晶焊料相比熔點(diǎn)高的Ag、Sn、Cu等金屬粒子的膏狀焊料。另外，專利文獻(xiàn)4中公開有一種不含鉛而在Sn等第一金屬成分中混合了具有400°C以上的熔點(diǎn)的Ag、Cu等第二金屬成分的焊接用組合物。另外，專利文獻(xiàn)5中公開有一種高溫膏狀焊料用組合物，所述高溫膏狀焊料用組合物含有呈粉末狀的第I金屬成分和第2金屬成分,第I金屬成分為Sn-Cu系合金、Sn-Cu-Sb系合金的任一種或者在這些中任意地添加Ag、In、B1、Zn或Ni中的一種以上的物質(zhì),第2金屬成分為Cu、Sn、Sb、Ag、Zn、Ni中的一種以上的金屬或者這些金屬中的兩種以上的合金。另外，專利文獻(xiàn)6中公開有一種不含鉛而含有以錫為主成分含有的第一金屬粉、和具有與第一金屬粉相比高的熔點(diǎn)且以銅為主含有的第二金屬粉的焊料用組合物。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開平5-24943號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求2、
[0015]段)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開平11-186712號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求2、
[0018]段、
[0023]段)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開2000-176678號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1、3、
[0010]段)
[0010]專利文獻(xiàn)4:日本特開2002-254195號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1?5、
[0011]段?
[0013]段)
[0011]專利文獻(xiàn)5:日本特開2003-154485號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1、
[0009]段)
[0012]專利文獻(xiàn)6:日本專利第3782743號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1?4、
[0005]段)
[0013]上述以往的專利文獻(xiàn)I?6中，均使用對(duì)不含鉛和金等的低熔點(diǎn)的金屬粉末、和具有高熔點(diǎn)的金屬粉末進(jìn)行混合而得到的焊料粉末等，但這樣熔點(diǎn)和組成等不同的兩種或其以上的粉末之間相混合而得到的焊料粉末中，在粉末的混合情況中容易產(chǎn)生不均勻性。若產(chǎn)生不均勻性，則在回流時(shí)產(chǎn)生部分熔融不均或組成偏差，從而產(chǎn)生在接合部位中得不到充分的強(qiáng)度的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的在于，提供回流后難以發(fā)生再熔融和接合強(qiáng)度下降、適合于特別在高溫氣氛中暴露的電子部件等的安裝中的焊料粉末和使用該粉末的焊料用漿料。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明的第I方式涉及焊料粉末10，該焊料粉末10由中心核11和包覆中心核11的包覆層12構(gòu)成，中心核11由銅、和銅與錫的金屬間化合物構(gòu)成，包覆層12由錫構(gòu)成，其特征在于，焊料粉末10的平均粒徑為30 μ m以下，相對(duì)于焊料粉末10的總量100質(zhì)量％，銅的含有比例超過(guò)2.0質(zhì)量％且40質(zhì)量％以下。
[0016]本發(fā)明的第2方式為基于第I方式的發(fā)明，其特征在于，進(jìn)一步地，銅與錫的金屬間化合物選自Cu3Sru Cu6Sn5、CultlSn3和Cu41Sn11中的一種或兩種以上的化合物。
[0017]本發(fā)明的第3方式為一種焊料用漿料，其中，所述焊料用漿料是通過(guò)混合第I或第2方式的焊料粉末和焊料用助熔劑并使之漿料化而得到。
[0018]本發(fā)明的第4方式為一種電子部件的安裝方法，其使用第3方式的焊料用漿料。
[0019]本發(fā)明的第1、2方式的焊料粉末，在由中心核和包覆中心核的包覆層構(gòu)成，中心核由銅、和銅與錫的金屬間化合物構(gòu)成，包覆層由錫構(gòu)成的焊料粉末中，焊料粉末的平均粒徑為30 μ m以下，相對(duì)于焊料粉末的總量100質(zhì)量％，銅的含有比例超過(guò)2.0質(zhì)量％且40質(zhì)量％以下。這樣，本發(fā)明的焊料粉末中，通過(guò)粉末表面由熔點(diǎn)低的錫構(gòu)成而回流時(shí)的熔融性等優(yōu)異，另一方面回流后通過(guò)以上述預(yù)定的比例含有的銅的存在，并且通過(guò)已存在的金屬間化合物，形成熔點(diǎn)高的金屬間化合物。例如，ε相(Cu3Sn)的熔點(diǎn)為676°C、η相(Cn6Sn5)的熔點(diǎn)為415°C，是非常高的，因此通過(guò)凝固開始溫度提升至300?640°C左右，難以發(fā)生再熔融。因此，本發(fā)明的焊料粉末能夠適合用作一種用于特別在高溫氣氛中暴露的電子部件等的安裝中的高溫焊料。另外，在構(gòu)成粉末的一個(gè)金屬粒子內(nèi)含有銅和錫，因此能夠防止因回流時(shí)的熔融不均或組成偏差而導(dǎo)致的接合強(qiáng)度的下降。
[0020]本發(fā)明的第3方式的焊料用漿料使用上述本發(fā)明的焊料粉末而得到。因此，該焊料用漿料回流時(shí)的熔融快，熔融性優(yōu)異，另一方面由于形成回流后熔融的焊料粉末的熔點(diǎn)高的金屬間化合物，耐熱性上升，因此難以發(fā)生因熱導(dǎo)致的再熔融。因此，本發(fā)明的焊料用漿料能夠適合用于特別在高溫氣氛中暴露的電子部件等的安裝中。
[0021]本發(fā)明的第4方式的電子部件的安裝方法中，由于使用上述本發(fā)明的焊料用漿料，因此通過(guò)回流時(shí)焊料用漿料的熔融的速度、優(yōu)異的熔融性，能夠簡(jiǎn)便且以高精度安裝的同時(shí)在安裝后賦予高耐熱性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是示意性地表示本發(fā)明實(shí)施方式的焊料粉末的截面結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0023]符號(hào)說(shuō)明
[0024]10 焊料粉末
[0025]11 中心核
[0026]Ila 銅
[0027]Ilb銅和錫的金屬間化合物
[0028]12 包覆層

【具體實(shí)施方式】
[0029]接著，基于附圖對(duì)本【具體實(shí)施方式】進(jìn)行說(shuō)明。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的焊料粉末是由中心核11和包覆中心核11的包覆層12構(gòu)成，中心核11由銅、和銅與錫的金屬間化合物構(gòu)成，包覆層12由錫構(gòu)成的焊料粉末。這樣本發(fā)明的焊料粉末由于成為由銅、和銅與錫的金屬間化合物構(gòu)成的中心核被由熔點(diǎn)低的錫構(gòu)成的包覆層包覆的結(jié)構(gòu)，因此回流時(shí)的熔融性優(yōu)異。另外，不是像上述以往的焊料粉末那樣混合了熔點(diǎn)等不同的兩種以上的金屬粉末的粉末，而是在構(gòu)成粉末的一個(gè)金屬粒子內(nèi)含有銅和錫，因此難以發(fā)生回流時(shí)的熔融不均或組成偏差，得到高的接合強(qiáng)度。而且，中心核的一部分在回流前已形成銅與錫的金屬間化合物，因此例如與以錫包覆由銅構(gòu)成的中心核的結(jié)構(gòu)的粉末相比，回流時(shí)的熔融擴(kuò)散性良好，焊料凸起形成時(shí)的組成控制容易，潤(rùn)濕性優(yōu)異。
[0031]并且，本發(fā)明的焊料粉末10的平均粒徑為30μπι以下。將焊料粉末的平均粒徑限定在30 μ m以下,這是因?yàn)?若超過(guò)30 μ m則形成凸起時(shí)產(chǎn)生凸起的共面性(co-planarity)下降的不良情況，并且利用焊料涂布圖案表面時(shí)產(chǎn)生涂布不均，產(chǎn)生無(wú)法均勻地涂布圖案的整個(gè)面的不良情況。此外，若小于Ιμπι，則比表面積變高，因粉末的表面氧化層的影響而表現(xiàn)出焊料的熔融性下降的趨勢(shì)，因此焊料粉末的平均粒徑優(yōu)選設(shè)為I?30 μ m的范圍，特別優(yōu)選設(shè)為3?20μπι的范圍。此外，在本說(shuō)明書中，粉末的平均粒徑是指，通過(guò)利用激光衍射散射法的粒度分布測(cè)定裝置(堀場(chǎng)制作所社制，激光衍射/散射式粒徑分布測(cè)定裝置LA-950)測(cè)定的體積累計(jì)中位徑(Median徑、D5(l)。
[0032]另外，本發(fā)明的焊料粉末10，相對(duì)于粉末的總量100質(zhì)量％，銅的含有比例為超過(guò)2.0質(zhì)量％且40質(zhì)量％以下。以往的焊料粉末中，因用作Sn-Pb系共晶焊料(組成比Sn:Pb=63:37質(zhì)量％)的替代品，而基于熔點(diǎn)接近、要求共晶組成的理由，使銅的比例以比較少的方式含有為0.7質(zhì)量％左右。另一方面，本發(fā)明的焊料粉末中，使銅的比例以比較多的上述范圍含有，由此回流后形成具有300?640°C左右的高凝固開始溫度的Sn-Cu合金。此夕卜，即使銅的含有比例少，回流后也會(huì)形成與錫相比凝固開始溫度高的Sn-Cu合金，但通過(guò)使銅較多地含有來(lái)進(jìn)一步提升凝固開始溫度是因?yàn)?，在合金中具有高熔點(diǎn)的金屬間化合物的比例變高的理由。從而，通過(guò)含有該焊料粉末的焊料用漿料的回流來(lái)形成的焊料凸起中，耐熱性會(huì)顯著地上升，能夠防止再熔融和接合強(qiáng)度下降。因此，能夠適合用作一種用于特別在高溫氣氛中暴露的電子部件等的安裝中的高溫焊料。若銅的含有比例小于下限值，則凝固開始溫度變低，因此回流后形成的焊料凸起中得不到充分的耐熱性，在高溫氣氛中使用時(shí)發(fā)生再熔融，無(wú)法用作高溫焊料。另一方面，若超過(guò)上限值則凝固開始溫度變得過(guò)高，焊料不會(huì)充分熔融，因此產(chǎn)生發(fā)生接合不良這樣的不良情況。其中，粉末的總量100質(zhì)量％中所占的銅的含有比例優(yōu)選設(shè)為2?40質(zhì)量％。
[0033]另外，焊料粉末中的錫的含有比例、即粉末中的上述銅以外的剩余部分，相對(duì)于焊料粉末的總量100質(zhì)量％為60?98.0質(zhì)量％，優(yōu)選為80?98質(zhì)量％。這是因?yàn)椋翦a的含有比例小于下限值，則回流時(shí)不會(huì)示出焊料粉末所需的低熔點(diǎn)。另外，若超過(guò)上限值，則在結(jié)果上銅的含有比例變少，在回流后形成的焊料凸起的耐熱性會(huì)下降。
[0034]作為構(gòu)成中心核的一部分的銅與錫的金屬間化合物，可以舉出選自Cu3Sru Cu6Sn5、Cu10Sn3和Cu41Sn11中的一種或兩種以上的化合物，但實(shí)際上根據(jù)銅與錫的組成比，主要是Cu3Sn> Cu6Sn5形成中心核。
[0035]接著，對(duì)制造上述本發(fā)明的焊料粉末的方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，溶劑中分別添加含有構(gòu)成中心核、包覆層的金屬元素的化合物，即含銅化合物和含錫化合物以及分散劑并混合，由此制備溶解液。溶解液中的含錫化合物、含銅化合物的比例進(jìn)行調(diào)整，使得在焊料粉末制造后各金屬元素的含有比例成為上述范圍。
[0036]另外，關(guān)于上述溶解液也可以使用如下溶解液，S卩，代替上述含銅化合物使用銅粉末，在溶劑中添加混合該銅粉末和分散劑而制備銅粉末的分散液，在此直接添加混合上述含錫化合物并溶解而得到的分散有銅粉末的溶解液。此時(shí)所使用的銅粉末、含錫化合物的比例調(diào)整為在焊料粉末制造后各金屬元素的含有比例成為上述范圍。
[0037]作為用于制備溶解液的銅化合物，可以舉出氯化銅(II)、硫酸銅(II)或乙酸銅等，作為錫化合物，氯化錫(II)、硫酸錫(II)、乙酸錫(II)、草酸錫(II)等。其中，含銅化合物、含錫化合物均特別優(yōu)選使用鹽酸鹽的氯化銅(II)、氯化錫(II)。
[0038]作為溶劑，可以舉出水、醇、醚、酮、酯等。另外，作為分散劑，可以舉出纖維素系、乙烯系、多元醇等，除此以外可以使用明膠、酪蛋白等。對(duì)制備的溶解液進(jìn)行pH調(diào)整。對(duì)于pH，考慮到生成的焊料粉末的再溶解等，優(yōu)選調(diào)整在O?2.0的范圍。此外，也可以在溶劑中分別添加并溶解上述金屬化合物后，加入絡(luò)合劑而使各金屬元素絡(luò)合化后，添加分散劑。通過(guò)加入絡(luò)合劑，即使PH為堿性也不使金屬離子沉淀，能夠進(jìn)行寬范圍下的合成。作為絡(luò)合劑，可以舉出琥珀酸、酒石酸、羥基乙酸、乳酸、鄰苯二甲酸、蘋果酸、檸檬酸、草酸、乙二胺四乙酸、亞氨基二乙酸、氨三乙酸或其鹽等。
[0039]接著，制備溶解有還原劑的水溶液，將該水溶液的pH調(diào)整為與上述制備的溶解液相同的程度。作為還原劑，可以舉出硼氫化鈉、二甲胺硼烷等硼氫化物；肼等氮化合物；三價(jià)鈦離子或二價(jià)鉻離子等金屬離子等。
[0040]接著，通過(guò)在上述溶解液中添加并混合還原劑水溶液，溶解液中的各金屬離子被還原，得到液體中分散有金屬粉末的分散液。在該還原反應(yīng)中，使用溶解有上述含銅化合物、含錫化合物的溶解液時(shí)，首先與錫相比昂貴的銅被還原，最后錫被還原。從而，形成由中心核和包覆該中心核的包覆層構(gòu)成的平均粒徑30 μ m以下的金屬粉末，所述中心核由銅構(gòu)成，所述包覆層由錫構(gòu)成。作為混合溶解液和還原劑水溶液的方法，可以舉出在容器內(nèi)的溶解液中以預(yù)定的添加速度滴加還原劑水溶液并利用攪拌器等進(jìn)行攪拌的方法，或使用具有預(yù)定的直徑的反應(yīng)管，在該反應(yīng)管內(nèi)以預(yù)定的流量注入兩種溶液并進(jìn)行混合的方法等。
[0041]接著，對(duì)該分散液，通過(guò)傾析等進(jìn)行固液分離，將回收的固體成分利用水或?qū)H調(diào)整為0.5~2的鹽酸水溶液、硝酸水溶液、硫酸水溶液、或者甲醇、乙醇、丙酮等進(jìn)行洗滌。洗滌后，再次進(jìn)行固液分離并回收固體成分。將從洗滌至固液分離的工序優(yōu)選重復(fù)2~5次。
[0042]接著，在回收的固體成分中加入沸點(diǎn)為100°C以上的高沸點(diǎn)溶劑并分散，在惰性氣體氣氛下以預(yù)定的溫度進(jìn)行加熱。通過(guò)實(shí)施該加熱處理，使上述還原反應(yīng)中形成的金屬粉末的由銅構(gòu)成的中心核、包覆中心核的由錫構(gòu)成的包覆層的一部分進(jìn)行反應(yīng)，形成其一部分由銅與錫的金屬間化合物構(gòu)成的中心核。
[0043]作為所使用的高沸點(diǎn)溶劑，可以舉出乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、蓖麻油等。
[0044]上述加熱處理優(yōu)選在100~130°C的溫度進(jìn)行20分鐘~I小時(shí)。若處理溫度或保持時(shí)間小于下限值，則有時(shí)在中心核中不形成金屬間化合物。另外，若處理溫度超過(guò)上限值，則產(chǎn)生包覆層的錫被氧化而熔融性下降的不良情況。此外，即使將保持時(shí)間設(shè)為上限值以上，其效果也不改變。其中，特別優(yōu)選在115~125°C的溫度進(jìn)行30~40分鐘。
[0045]加熱后，再次將從上述洗滌至固液分離的工序優(yōu)選重復(fù)2~5次后，對(duì)回收的固體成分進(jìn)行真空干燥，由此得到本發(fā)明的焊料粉末。
[0046]通過(guò)以上的工序，能夠得到本發(fā)明的焊料粉末。該焊料粉末適合用作一種與焊料用助熔劑混合并使之漿料化而得到的焊料用漿料的材料。焊料用漿料的制備是通過(guò)將焊料粉末和焊料用助熔劑以預(yù)定的比例混合并使之漿料化來(lái)進(jìn)行的。焊料用漿料的制備中所使用的焊料用助熔劑無(wú)特別限定，但可以使用將溶劑、松香、觸變劑(★ ^ 〃剤)和活性劑等各成分進(jìn)行混合而制備的助熔劑。
[0047]作為適合于上述焊料用助熔劑的制備中的溶劑，可以舉出二乙二醇單己醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚乙酸酯、四乙二醇、2-乙基-1，3-己二醇、α -松油醇等的沸點(diǎn)為180°C以上的有機(jī)溶劑。另外,作為松香,可以舉出脂松香、加氫松香、聚合松香、酯松香坐寸ο
[0048]另外，作為觸變劑，可以舉出固化蓖麻油、脂肪酸酰胺、天然油脂、合成油脂、N, N’ -亞乙基雙-12-羥基硬脂酰胺、12-羥基硬脂酸、I, 2，3，4- 二亞芐基-D-山梨糖醇及其衍生物等。
[0049]另外，作為活性劑，優(yōu)選為鹵化氫酸胺鹽，具體而言，可以舉出三乙醇胺、二苯胍、乙醇胺、氨基丙醇、聚氧乙烯油胺、聚氧乙烯月桂胺、聚氧乙烯硬脂酸胺、二乙胺、三乙胺、甲氧基丙基胺、二甲氨基丙基胺、二丁基氨基丙基胺、乙基己基胺、乙氧基丙基胺、乙基己基氧基丙基胺、雙丙基胺、二異丙基胺、哌啶、2，6- 二甲基哌啶、苯胺、甲基胺、乙胺、丁胺、3-氨基-1-丙烯、異丙基胺、二甲基己基胺、環(huán)己胺等胺的氯氫酸鹽或溴氫酸鹽。
[0050]焊料用助熔劑是通過(guò)將上述各成分以預(yù)定的比例混合而得到的。優(yōu)選設(shè)為助熔劑總量100質(zhì)量％中所占的溶劑的比例為30~60質(zhì)量％，觸變劑的比例為I~10質(zhì)量％，活性劑的比例為0.1~10質(zhì)量％。若溶劑的比例小于下限值，則助熔劑的粘度變得過(guò)高，因此使用該助溶劑的焊料用漿料的粘度也相應(yīng)地變高，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生焊料的填充性下降或涂布不均較多發(fā)生等印刷性下降的不良情況。另一方面，若超過(guò)上限值則助熔劑的粘度變得過(guò)低，因此使用該助溶劑的焊料用漿料的粘度也相應(yīng)地變低，從而有時(shí)會(huì)產(chǎn)生焊料粉末和助熔劑成分沉降分離的不良情況。另外，若觸變劑的比例小于下限值，則焊料用漿料的粘度變得過(guò)低，因此有時(shí)會(huì)產(chǎn)生焊料粉末和助熔劑成分沉降分離的不良情況。另一方面，若超過(guò)上限值則焊料用漿料的粘度變得過(guò)高，因此有時(shí)會(huì)產(chǎn)生焊料填充性或涂布不均等印刷性下降的不良情況。另外，若活性劑的比例小于下限值，則有時(shí)會(huì)產(chǎn)生焊料粉末不熔融、得不到充分的接合強(qiáng)度的不良情況，另一方面，若超過(guò)上限值則在保管中活性劑容易與焊料粉末反應(yīng)，因此有時(shí)會(huì)產(chǎn)生焊料用漿料的保存穩(wěn)定性下降的不良情況。此外，在焊料用助熔劑中，可以添加粘度穩(wěn)定劑。作為粘度穩(wěn)定劑，可以舉出能夠在溶劑中溶解的聚本酌類、憐Ife系化合物、硫系化合物、生育酚、生育酚的衍生物、抗壞血酸、抗壞血酸的衍生物等。關(guān)于粘度穩(wěn)定劑，如果過(guò)多則有時(shí)會(huì)產(chǎn)生焊料粉末的熔融性下降等的不良情況，因此優(yōu)選設(shè)為10質(zhì)量％以下。
[0051]關(guān)于制備焊料用漿料時(shí)的焊料用助熔劑的混合量，優(yōu)選設(shè)為制備后的漿料100質(zhì)量％中所占的該助熔劑的比例成為5~30質(zhì)量％的量。這是因?yàn)椋粜∮谙孪拗祫t因助熔劑不足而漿料化變得困難，另一方面，若超過(guò)上限值則漿料中的助熔劑的含有比例過(guò)多而導(dǎo)致金屬的含有比例變少，焊料熔融時(shí)難以得到所期望尺寸的焊料凸起。
[0052]關(guān)于該焊料用漿料，由于將上述本發(fā)明的焊料粉末用作材料，因此回流時(shí)的熔融快，熔融性優(yōu)異，另一方面，回流后熔融的焊料粉末形成熔點(diǎn)高的金屬間化合物，耐熱性上升，因此難以發(fā)生因熱導(dǎo)致的再熔融。因此，本發(fā)明的焊料用漿料能夠適合用于特別在高溫氣氛中暴露的電子部件等的安裝中。
[0053][實(shí)施例]
[0054]接著，與比較例一同對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0055]〈實(shí)施例1>
[0056]首先，水50mL 中加入氯化銅(11)2.52X 10_3mol、氯化錫(11)2.56X 10_2mOl，利用攪拌器以轉(zhuǎn)速300rpm攪拌5分鐘，制備了溶解液。對(duì)該溶解液利用鹽酸將pH調(diào)整為0.5后，加入聚乙烯醇500 (平均分子量為500的聚乙烯醇)0.5g作為分散劑，進(jìn)一步以轉(zhuǎn)速300rpm攪拌10分鐘。接著，在該溶解液中以添加速度50mL/sec加入將pH調(diào)整為0.5的1.58mol/L的二價(jià)鉻離子水溶液50mL，以轉(zhuǎn)速500rpm攪拌10分鐘而還原各金屬離子，得到了液體中分散有金屬粉末的分散液。將該分散液放置60分鐘而使生成的金屬粉末沉降后，舍棄上清液，向其加入水10mL并以轉(zhuǎn)速300rpm攪拌10分鐘，重復(fù)4次上述操作，從而進(jìn)行了洗滌。其后，加入乙二醇10mL并分散，以轉(zhuǎn)速300rpm攪拌的同時(shí)在120°C加熱30分鐘。加熱后，再次將分散液放置60分鐘而使加熱的金屬粉末沉降后,舍棄上清液，向其加入水10mL并以轉(zhuǎn)速300rpm攪拌10分鐘，重復(fù)4次上述操作，從而進(jìn)行了洗滌。最后利用真空干燥機(jī)對(duì)其進(jìn)行干燥，由此得到了以Cu和金屬間化合物Cu3SruCu6Sn5為中心核、以Sn為包覆層的焊料粉末。
[0057]<實(shí)施例2?5、比較例1、2 >
[0058]如以下的表I所示,通過(guò)調(diào)整氯化銅(II)的添加量來(lái)改變焊料粉末100質(zhì)量％中所含有的銅的比例，將焊料粉末的平均粒徑控制為預(yù)定的粒徑，除此以外與實(shí)施例1同樣地得到了焊料粉末。
[0059]<比較試驗(yàn)和評(píng)價(jià)>
[0060]對(duì)于實(shí)施例1?5和比較例1、2中得到的焊料粉末，通過(guò)以下所述的方法，進(jìn)行了構(gòu)成粉末的金屬粒子的結(jié)構(gòu)、粉末的平均粒徑、組成的分析或測(cè)定。另外，使用這些焊料粉末分別制備了焊料用漿料，評(píng)價(jià)了接合強(qiáng)度。將這些結(jié)果示于以下的表I。
[0061](I)結(jié)構(gòu)分析:利用粉末X射線衍射裝置(Rigaku社制:RINT Ultima+/PC)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析。
[0062](2)平均粒徑:通過(guò)利用激光衍射散射法的粒度分布測(cè)定裝置(堀場(chǎng)制作所社制，激光衍射/散射式粒徑分布測(cè)定裝置LA-950)測(cè)定粒徑分布，將其體積累計(jì)中位徑(Median徑、D5tl)設(shè)為焊料粉末的平均粒徑。
[0063](3)組成:通過(guò)電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析(島津制作所社制ICP發(fā)光分析裝置:ICPS-7510)測(cè)定了金屬元素含量。
[0064](4)接合強(qiáng)度:混合50質(zhì)量％的二乙二醇單己醚作為溶劑、46質(zhì)量％的聚合松香(軟化點(diǎn)95°C )作為松香、環(huán)己胺溴氫酸鹽1.0質(zhì)量％作為活性劑、固化蓖麻油3.0質(zhì)量％作為觸變劑而制備了助熔劑。接著，以助熔劑為88質(zhì)量％、焊料粉末為12質(zhì)量％的比例混合該助熔劑和實(shí)施例1?5和比較例I?2中得到的焊料粉末而分別制備了焊料用漿料。
[0065]通過(guò)針式轉(zhuǎn)印法使用前端部的直徑100 μ m的針頭在0.5mm厚度的科瓦鐵鎳鈷合金' —(Fe-N1-Co系合金)基板的預(yù)定位置轉(zhuǎn)印上述制備的衆(zhòng)料。此外,在科瓦鐵鎳鈷合金基板上進(jìn)行了 Ni鍍覆，進(jìn)一步在其上進(jìn)行了 Au閃鍍。接著，在轉(zhuǎn)印的漿料上安裝了 0.9mmX0.9mm的LED芯片。進(jìn)一步，在回流爐(SIKAMA社制Falcon8500)，在氮?dú)鈿夥罩?、預(yù)定的最大保持溫度進(jìn)行回流，使LED芯片和科瓦鐵鎳鈷合金基板接合，由此得到了接合樣品。此外，將上述回流時(shí)的最大保持溫度設(shè)定為250°C、300°C、350°C的不同的溫度，除了比較例1，實(shí)施例或比較例中分別得到了三個(gè)接合樣品。
[0066]對(duì)于上述接合的科瓦鐵鎳鈷合金基板和LED芯片的接合強(qiáng)度，按照J(rèn)IS Z3198-7中記載的無(wú)鉛焊料試驗(yàn)方法-第7部的“ f 部品(二杉it y夕'接合Θ 二 7強(qiáng)度測(cè)定方法(芯片部件中的焊料接合的剪切強(qiáng)度測(cè)定方法)”，在室溫和250°c的條件下分別測(cè)定接合剪切強(qiáng)度，求得了將室溫中的剪切強(qiáng)度設(shè)為100時(shí)的250°C中的相對(duì)剪切強(qiáng)度。表中，“優(yōu)”表示相對(duì)剪切強(qiáng)度為95以上的情況，“良”表示小于95至80以上的情況，“可”表示小于80至60以上的情況，“不可”表示小于60的情況。
[0067][表 I]
[0068]

【權(quán)利要求】
1.一種焊料粉末，其由中心核和包覆所述中心核的包覆層構(gòu)成，所述中心核由銅、和銅與錫的金屬間化合物構(gòu)成，所述包覆層由錫構(gòu)成，其特征在于， 所述焊料粉末的平均粒徑為30 μ m以下， 相對(duì)于所述焊料粉末的總量100質(zhì)量％,銅的含有比例超過(guò)2.0質(zhì)量％且40質(zhì)量％以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊料粉末，其中，所述銅與錫的金屬間化合物為選自Cu3SruCu6Sn5、CultlSn3和Cu41Sn11中的一種或兩種以上的化合物。
3.一種焊料用漿料，通過(guò)混合權(quán)利要求1或2所述的焊料粉末和焊料用助熔劑并使之漿料化而得到。
4.一種電子部件的安裝方法，其中，該方法使用權(quán)利要求3所述的焊料用漿料。
【文檔編號(hào)】B23K35/26GK104070296SQ201410081801
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】植杉隆二, 久芳完治 申請(qǐng)人:三菱綜合材料株式會(huì)社