焊錫材料及電子部件接合體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種顯示高耐熱疲勞性，能有效地降低導(dǎo)致制品功能停止的連接不良發(fā)生的無鉛焊錫材料。一種焊錫材料，其含有1.0～4.0重量％Ag、4.0～6.0重量％In、0.1～1.0重量％Bi、總計1重量％以下(其中不包括0重量％)的選自Cu、Ni、Co、Fe及Sb中的1種以上元素，余量為Sn。使用該焊錫材料在基板(1)的含銅的電極焊盤(1a)上接合電子部件(3)的含銅的電極部(3a)時，可以在焊錫接合部形成應(yīng)力緩和性優(yōu)異的部分(5b)，使Cu-Sn金屬間化合物(5a)從電極焊盤(1a)與電極部(3a)迅速地生長，可以形成牢固的封閉結(jié)構(gòu)。由此，即使在嚴(yán)酷的溫度環(huán)境下，也可以防止龜裂的發(fā)生及伸長，可以實現(xiàn)高耐熱疲勞特性，從而可以降低連接不良的發(fā)生。
【專利說明】焊錫材料及電子部件接合體
[0001]本申請是申請?zhí)?201080001875.3,申請日:2010.04.19，發(fā)明名稱:“焊錫材料及
電子部件接合體”的申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及無鉛的焊錫材料、使用該焊錫材料的電子部件接合體及電子部件接合體的制造方法。
[0003]另外，本說明書中，為了說明焊錫材料的金屬組成，有時在Sn以外的金屬元素前表示數(shù)值或數(shù)值范圍，這像在該【技術(shù)領(lǐng)域】中通常所使用的那樣，用數(shù)值或數(shù)值范圍表示各元素在金屬組成中所占的重量％，平衡部分由Sn構(gòu)成。
【背景技術(shù)】
[0004]將電子部件安裝于基板時，通常利用電連接性優(yōu)異且生產(chǎn)性與作業(yè)性高的錫焊進行接合。
[0005]作為焊錫材料，目前開始使用含鉛的Sn-Pb共晶焊錫，但作為代替Sn-Pb共晶焊錫的材料，引入研究了各種無鉛焊錫并開始應(yīng)用于實際。
[0006]現(xiàn)在，作為無鉛焊錫，通常使用Sn-0.7Cu、Sn_3.0Ag-0.5Cu、Sn-3.5Ag-0.5Β?-8.0In等(例如參見專利文獻I)。上述無鉛焊錫具有與Sn-Pb共晶焊錫同等程度的連接可靠性，例如即使實施1000次在-40°C與85°C之間的溫度循環(huán)試驗，也可以得到不發(fā)生導(dǎo)致產(chǎn)品功能停止的連接不良的接合品質(zhì)。
[0007]另外,提出了在Sn-Ag-1n-Bi系焊錫中添加選自Sb、Zn、N1、Ga、Ge及Cu中的至少I種而成的無鉛焊錫(參見專利文獻2)。更詳細(xì)而言，專利文獻2公開了含有0.5~5重量％ Ag,0.5~20重量％ In,0.1~3重量％ Bi,3重量％以下選自Sb、Zn、N1、Ga、Ge及Cu中的至少一種以及余量為Sn的無鉛焊錫，其實施例中記載了即使實施1000~2000次在-40°C與125°C之間的溫度循環(huán)試驗，焊錫合金也未見變形。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本專利3040929號公報
[0011]專利文獻2:日本特開2004-188453號公報
[0012]對于暴露于汽車發(fā)動機室等嚴(yán)酷的溫度環(huán)境中的用途，要求焊錫接合部具有更高的耐久性，更詳細(xì)而言，要求耐熱疲勞特性。作為與汽車的發(fā)動機室相當(dāng)?shù)目煽啃詶l件，要求進行在_40°C與150°C之間的溫度循環(huán)試驗，即使實施3000次上述試驗，也不發(fā)生導(dǎo)致產(chǎn)品功能停止的連接不良(以下，本說明書中簡單稱為“連接不良”)。
[0013]但是，上述現(xiàn)有的無鉛焊錫不具有能夠滿足被暴露于上述嚴(yán)酷的溫度環(huán)境下的用途的耐熱疲勞特性。
[0014]例如，將使用Sn-3.5Ag-0.5Bi_8.0In (專利文獻I)的焊錫材料得到的電子部件接合體實施_40°C與150°C之間的溫度循環(huán)試驗時，至1000個循環(huán)時發(fā)生連接不良。[0015]進而，即使是使用Sn-3.5Ag-0.5Bi_8.0In-0.5Sb (專利文獻2)的焊錫材料由回流焊(reflow soldering)得到的電子部件接合體,也能發(fā)生圖8所示的龜裂67 (圖8中，龜裂67表示龜裂的假想路徑)。
[0016]本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)是在電子部件與基板之間的焊錫接合部產(chǎn)生龜裂(或裂縫)，而該龜裂最終導(dǎo)致了斷開，從而發(fā)生了連接不良，并探明了其原因。在圖8所示的電子部件接合體70中，電子部件63的由銅構(gòu)成的電極部63a通過使用Sn_3.5Ag-0.5Β?-8.0In-0.5Sb而被接合于基板61的由銅構(gòu)成的電極焊盤61a(未被抗蝕劑61b覆蓋)。隨著加熱或時間的經(jīng)過，Cu-Sn金屬間化合物65a分別在電極部63a及電極焊盤61a的表面生長，但焊錫母相65b在上述Cu-Sn金屬間化合物65a之間連續(xù)地殘留。Cu-Sn金屬間化合物65a具有硬且脆的性質(zhì)，在Cu-Sn金屬間化合物65a與焊錫母相65b之間形成脆弱的接合界面，龜裂67通過焊錫母相65的連續(xù)相傳播，最終導(dǎo)致斷開，發(fā)生連接不良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的在于提供一種無鉛的焊錫材料，其即使在汽車發(fā)動機室等嚴(yán)酷的溫度環(huán)境下，也顯示高耐熱疲勞特性，能有效地降低導(dǎo)致制品功能停止的連接不良的發(fā)生。另外，本發(fā)明 的目的在于提供使用上述焊錫材料的電子部件接合體及電子部件接合體的制造方法。
[0018]發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)利用In相對于Sn的含量可以控制焊錫接合部的應(yīng)力緩和性，并且通過添加選自Cu、N1、Co、Fe及Sb中的I種以上元素，從而該添加元素熔解到焊錫材料與被接合金屬之間形成的金屬間化合物層中，能促進其形成及生長，從而完成了本發(fā)明。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個主旨，提供一種焊錫材料，其含有1.0~4.0重量％ Ag、4.0~
6.0重量％ Ιη、0.1~1.0重量％ B1、總計I重量％以下(其中不包括O重量％ )選自Cu、N1、Co、Fe及Sb中的I種以上元素,余量為Sn。
[0020]上述本發(fā)明的焊錫材料通過將In的含量設(shè)定為4.0~6.0重量％，從而在焊錫接合部可以形成應(yīng)力緩和性優(yōu)異的部分(焊錫母相)，從而可以有效地防止龜裂發(fā)生。另外，本發(fā)明的焊錫材料通過添加總計I重量％以下(其中不包括O重量％)選自Cu、N1、Co、Fe及Sb中的I種以上的元素，從而可以促進在與被接合金屬(優(yōu)選銅)之間形成的較硬的金屬間化合物(優(yōu)選Cu-Sn金屬間化合物)生長，因此可以在焊錫接合部形成熱穩(wěn)定且機械穩(wěn)定的部分(由金屬間化合物的生長相、優(yōu)選由金屬間化合物得到的封閉結(jié)構(gòu))，從而可以防止龜裂發(fā)生及伸長。如果使用上述本發(fā)明的焊錫材料，則即使在汽車發(fā)動機室等嚴(yán)酷的溫度環(huán)境下，也可以顯示高耐熱疲勞特性，從而可以有效地降低導(dǎo)致制品功能停止的連接不良的發(fā)生。
[0021]需要說明的是，本發(fā)明中，所謂“焊錫材料”是指，其金屬組成限于實質(zhì)上由所列舉的金屬構(gòu)成，也可以含有不可避免地混入的微量金屬，及/或也可以含有金屬以外的其他成分(例如助焊劑等)。另外，所謂“Cu-Sn金屬間化合物”是指以Cu與Sn為主要成分的合金，所謂由金屬間化合物得到的“封閉結(jié)構(gòu)”是指焊錫材料所要接合的部件之間被金屬間化合物相連，要注意的是，并不需要部件之間的整個空間全被金屬間化合物封閉。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個主旨，提供一種電子部件接合體，電子部件的含銅的電極部通過使用焊錫材料而形成的接合部(本說明書中簡單稱為“焊錫接合部”或“接合部”)接合于基板的含銅的電極焊盤，該焊錫材料含有1.0?4.0重量％ Ag,4.0?6.0重量％ In、
0.1?1.0重量％ B1、總計I重量％以下(其中不包括O重量％ )選自Cu、N1、Co、Fe及Sb中的I種以上的元素，余量為Sn。
[0023]上述本發(fā)明的電子部件接合體中，本發(fā)明的焊錫材料發(fā)揮與上述材料相同的作用及效果。上述電子部件接合體可以為電路板，可以實現(xiàn)耐久性(特別是耐熱疲勞特性)比目前優(yōu)異的電路板。
[0024]本發(fā)明的電子部件接合體中，在使用焊錫材料形成的接合部中，電子部件的電極部與基板的電極焊盤之間可以被Cu-Sn金屬間化合物至少部分地封閉。但是，本發(fā)明的電子部件接合體無需已然具有上述封閉結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)使用者在實際使用時的情況形成上述封閉結(jié)構(gòu)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個主旨，提供一種電子部件接合體的制造方法，其中，所述電子部件接合體是電子部件的含銅的電極部被使用焊錫材料形成的接合部接合在基板的含銅的電極焊盤而得到的電子部件接合體，
[0026]所述方法包括:
[0027]將電子部件的含銅的電極部利用下述焊錫材料接合于基板的含銅的電極焊盤上，所述焊錫材料含有1.0?4.0重量％ Ag、4.0?6.0重量％ In,0.1?1.0重量％ B1、總和I重量％以下(其中不包括O重量％ )選自Cu、N1、Co、Fe及Sb中的I種以上的元素,余量為Sn ;以及
[0028]在使用該焊錫材料而形成的接合部，通過熱處理使Cu-Sn金屬間化合物從電子部件的電極部及基板的電極焊盤這雙方開始生長，直至電子部件的電極部與基板的電極焊盤之間被Cu-Sn金屬間化合物至少部分地封閉。
[0029]上述本發(fā)明的制造方法可以用極其簡便的方法來制造已然具有上述封閉結(jié)構(gòu)的電子部件接合體。
[0030]根據(jù)本發(fā)明，提供一種焊錫材料，其是無鉛的焊錫材料，可以由應(yīng)力緩和性優(yōu)異的部分(焊錫母相)和熱穩(wěn)定且機械穩(wěn)定的部分(由金屬間化合物的生長相、優(yōu)選由金屬間化合物得到的封閉結(jié)構(gòu))構(gòu)成其焊錫接合部，由此，即使在汽車發(fā)動機室等嚴(yán)酷的溫度環(huán)境下，也可以顯示高耐熱疲勞特性，能有效地降低因制品的功能停止導(dǎo)致的連接不良的發(fā)生。
[0031]另外，根據(jù)本發(fā)明，也提供能發(fā)揮與上述相同的作用及效果的電子部件接合體。上述電子部件接合體可以是電路板，可以實現(xiàn)耐久性(特別是耐熱疲勞特性)比目前優(yōu)異的電路板。
[0032]進而，根據(jù)本發(fā)明，可以制造已然具有由有助于提高耐熱疲勞特性的金屬間化合物得到的封閉結(jié)構(gòu)的電子部件接合體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是使用本發(fā)明一個實施方案的焊錫材料，將電子部件接合于基板的電子部件接合體的部分截面簡圖(同時示出電子部件的右側(cè)半部分與其下面的基板)。
[0034]圖2是從上面觀察圖1的實施方案的電子部件接合體的圖，是將電子部件的電極部投影于基板面上的圖。[0035]圖3是表示Sn-Ag中的Ag含量與液相線溫度的關(guān)系的圖表。
[0036]圖4是表示Sn-1n中的In含量與Sn的變態(tài)溫度(實線)及焊錫接合部的剪切強度(虛線)的關(guān)系的圖。
[0037]圖5是表示Sn-3.5Ag_Bi中的Bi含量與斷裂伸長的關(guān)系的圖表。
[0038]圖6是說明本發(fā)明的電子部件接合體的制造方法的2種工序流程圖，(a)是制造圖1的實施方案的電子部件接合體的工序流程圖，(b)是其他的工序流程圖。
[0039]圖7是電子部件接合體的焊錫接合部的SEM照片，(a)是實施例2的情況，(b)是比較例2的情況。
[0040]圖8是使用現(xiàn)有的焊錫材料，將電子部件接合于基板得到的電子部件接合體的部分截面簡圖。
[0041]符號說明
[0042]I 基板
[0043]Ia電極焊盤
[0044]Ib抗蝕劑
[0045]3 電子部件
[0046]3a電極部
[0047]5 接合部(或焊錫接合部)
[0048]5a Cu-Sn金屬間化合物
[0049]5b焊錫母相
[0050]10電子部件接合體
[0051]A 電子部件的電極部與基板的電極焊盤彼此對置之間的部分
[0052]B 角部分
[0053]61 基板
[0054]61a電極焊盤
[0055]61b抗蝕劑
[0056]63電子部件
[0057]63a電極部
[0058]65接合部
[0059]65a Cu-Sn金屬間化合物
[0060]65b焊錫母相
[0061]67 龜裂
[0062]70電子部件接合體
【具體實施方式】
[0063]以下，參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的實施方案。
[0064](電子部件接合體)
[0065]如圖1所示，本實施方案的電子部件接合體10中，電子部件3的含銅的電極部3a被使用焊錫材料而形成的接合部(焊錫接合部)5接合在基板I的含銅的電極焊盤Ia (未被抗蝕劑Ib覆蓋)。[0066]焊錫材料使用無鉛的焊錫材料，所述無鉛的焊錫材料含有1.0?4.0重量％ Ag、
4.0?6.0重量％ Ιη、0.I?1.0重量％ B1、總計I重量％以下(其中不包括O重量％ )選自Cu、N1、Co、Fe及Sb的I種以上元素，余量為Sn。
[0067]在使用該焊錫材料形成的接合部5中，電子部件3的電極部3a與基板I的電極焊盤Ia之間被Cu-Sn金屬間化合物5a至少部分地封閉(或相連)。Cu-Sn金屬間化合物5a由焊錫材料中的Sn與構(gòu)成電極部3a及電極焊盤Ia的Cu形成，分別從電極部3a及電極焊盤Ia開始生長，不久就會相互接觸或結(jié)合，封閉電極部3a與電極焊盤Ia之間(參見圖1)。接合部5中，Cn-Sn金屬間化合物5a以外的部分由焊錫母相(或來自焊錫材料、且形成Cn-Sn金屬間化合物后的焊錫體相)5b。電極部3a與電極焊盤Ia之間，由于被Cn-Sn金屬間化合物5a至少部分地封閉，因此并不妨礙焊錫母相5b作為遍布它們之間的整個區(qū)域的連續(xù)相而存在。
[0068]圖示的方案中，接合部5的外形通常能具有下述形狀，即是從以電極焊盤Ia為底面，以電極部3a的上邊緣部(圖1中電極部3a的標(biāo)記了引出線的上端部)為上面的四角錐中除去電子部件3及電極部3a的形狀。簡單而言，接合部5整體由電極焊盤Ia與電極部3a彼此之間對置的部分(圖1中，用符號“A”表示其投影范圍，在圖2中為電極部3a所覆蓋的區(qū)域)，以及下述的角部分(fillet)(圖1中，將其投影范圍用符號“B”表示，圖2中是可見電極焊盤Ia的區(qū)域)構(gòu)成，所述角部分由電極焊盤Ia的剩余的非對置區(qū)域、電極部3a的與包括剩余區(qū)域的基板面大致垂直的面以及連接它們的邊緣部的傾斜面所包圍的角部分。電極部3a與電極焊盤Ia對置的部分A的至少一部分、優(yōu)選大部分、更優(yōu)選基本整個區(qū)域被Cu-Sn金屬間化合物5a封閉，從而不妨礙焊錫母相5b以部分A作為連續(xù)相的方式存在，而存在于該角部分B。需要說明的是，圖1及圖2中示出使用列舉的芯片部件作為電子部件3(圖2中，用虛線包圍的區(qū)域是電子部件3的投影區(qū)域)。
[0069]由于使用的焊錫材料含有4.0?6.0重量％ In，所以焊錫母相5b比較柔軟。利用上述焊錫母相5b，電極部3a與電極焊盤Ia在上述封閉結(jié)構(gòu)以外的部分(圖示的方案中為角部分B)接合，所以在該部分可以緩和應(yīng)力，由此可以有效地防止龜裂(或裂縫)發(fā)生。
[0070]另一方面,Cn-Sn金屬間化合物5a較硬,熱穩(wěn)定且機械穩(wěn)定,所以由Cn-Sn金屬間化合物5a得到的牢固的封閉結(jié)構(gòu)形成于電極部3a與電極焊盤Ia之間(圖示的方案中位于電子部件3下方的部分A)，由此可以將電子部件高強度地接合于基板。在使用的焊錫材料中添加了總計I重量％以下(其中不包括O重量％ )的選自Cu、N1、Co、Fe及Sb中的I種以上元素，所以添加元素熔解到Cn-Sn金屬間化合物5a的層中促進其生長，從而可以在電極部3a與電極焊盤Ia之間迅速地形成牢固的封閉結(jié)構(gòu)，由此可以有效地防止龜裂發(fā)生及伸長。通過添加規(guī)定量的Cu、N1、Co、Fe及Sb中的I種以上元素，可以穩(wěn)定且確實地形成上述封閉結(jié)構(gòu)。
[0071]上述電子部件接合體10即使在汽車發(fā)動機室等嚴(yán)酷的溫度環(huán)境下，也可以顯示高耐熱疲勞特性，可以有效地降低導(dǎo)致制品功能停止的連接不良的發(fā)生。例如，即使實施3000次-40°C與150°C之間的溫度循環(huán)試驗，也可以得到不發(fā)生導(dǎo)致制品功能停止的連接不良的接合品質(zhì)。
[0072](焊錫材料)
[0073]然后，詳細(xì)說明本發(fā)明的焊錫材料的組成。如上所述，使用無鉛的焊錫材料，其含有1.0?4.0重量％八8、4.0?6.0重量％ In,0.1?1.0重量％ B1、總計I重量％以下(其中不包括O重量％ )選自Cu、N1、Co、Fe及Sb中的I種以上的元素,余量為Sn。
[0074].Ag 含量
[0075]在Sn-Ag系焊錫中，Ag在β Sn相的周邊以Ag3Sn化合物的形式結(jié)晶析出，能實現(xiàn)降低因熱或機械外力導(dǎo)致焊錫變形的作用。為了得到高耐熱疲勞特性，必須含有一定程度的Ag，為了使其在-40°C至150°C的溫度循環(huán)試驗中合格，優(yōu)選Ag含量為1.0重量％以上。
[0076]另外，Ag含量嚴(yán)重影響焊錫熔點。圖3是針對Sn-Ag焊錫調(diào)查Sn-Ag中的Ag含量與液相線溫度之間的關(guān)系的圖表。Ag含量為O重量％時，顯示Sn的熔點為232°C。隨著使Ag含量從O重量％增加，液相線溫度降低，Ag含量為3.5重量％時，減少到Sn-Ag共晶溫度221°C。使Ag含量進一步增加到3.5重量％時，液相線溫度急劇增加。
[0077]通常，為了通過回流焊使焊錫均勻熔融，優(yōu)選設(shè)定為焊錫的液相線溫度+10°C以上的回流峰值溫度。另外，從電子部件的耐熱溫度考慮，優(yōu)選回流峰值溫度為240°C以下。因此，作為焊錫的液相線溫度，優(yōu)選為230°C以下。由圖3確認(rèn)液相線溫度為230°C以下的情況是Sn中的Ag含量為1.0?4.0重量％。
[0078]由以上可知，本發(fā)明的焊錫材料中，其金屬組成的Ag含量為1.0?4.0重量％。
[0079].In 含量
[0080]在Sn-Ag-B1-1n系焊錫中，In熔解到Ag-Sn化合物相或β Sn相中，或者以YSn(In)相的形式存在。焊錫中的Y Sn相的比例根據(jù)In含量及溫度而變化。特別是在Sn-Ag-B1-1n系焊錫的情況下，加熱時，在一定溫度以上，發(fā)生β Sn相向YSn相變化的變態(tài)行為，焊錫自身發(fā)生變形，角的形狀也嚴(yán)重破壞。因此，溫度循環(huán)試驗或根據(jù)使用者進行的實際使用中，優(yōu)選不發(fā)生變態(tài)行為的溫度(變態(tài)溫度)。
[0081 ] 與Y Sn相的比例相同，β Sn相及Y Sn相間的變態(tài)溫度(有時簡單稱為Sn的變態(tài)溫度)也因In的含量而變化。圖4中，用實線表示的圖表是調(diào)查Sn的變態(tài)溫度相對于Sn-1n中的In含量的圖表。隨著In含量的增加，Sn的變態(tài)溫度降低。In含量為4重量％時，Sn的變態(tài)溫度為200°C左右，但使In含量增加至6.0重量％時，Sn的變態(tài)溫度降低至150°C。使In含量進一步增加至8.0重量％時，Sn的變態(tài)溫度降低至100°C。
[0082]因此，為了使焊錫接合部的耐熱性確保至150°C，In含量優(yōu)選為6.0重量％以下。
[0083]另外，In含量也影響焊錫接合部的強度，更詳細(xì)而言，In含量增加時，YSn(In)相增加，錫接合部的強度提高。圖4中，用虛線表示的圖表是調(diào)查剪切強度相對于Sn-1n中的In含量的圖表。In含量在O?小于4.0重量％的范圍內(nèi)時,未確認(rèn)因添加In導(dǎo)致的接合強度上升的效果。In含量為4.0重量％以上的范圍內(nèi)時，確認(rèn)到接合強度的上升趨勢顯著。
[0084]就該剪切強度而言，測定在以下的條件下制作的圖1所示的電子部件接合體。
[0085]基板1:高Tg型高耐熱基板R-1755T、兩面覆銅、厚度1.2mm(松下電工株式會社制)
[0086]電極焊盤Ia:Cu焊盤、厚度為35 μ m、用預(yù)助焊處理劑(Tough_Ace(夕7工一 7 )、四國化成工業(yè)株式會社制)實施了表面處理
[0087]抗蝕劑Ib:高耐熱抗蝕劑(太陽油墨制造株式會社制)
[0088]電子部件3:片狀電容器1005尺寸(TDK株式會社制C1005)
[0089]電極部3a: Cu電極(TDK株式會社制C1005)[0090]安裝方法:回流焊(240°C )
[0091]因此，為了在焊錫接合部得到高接合強度，In含量優(yōu)選為4.0重量％以上。
[0092]由以上可知，本發(fā)明的焊錫材料中，其金屬組成中的In含量為4.0?6.0重量％。
[0093].Bi 含量
[0094]將Bi添加到Sn-Ag-1n系焊錫中時，焊錫接合部的楊氏模量增加，機械強度提高。為了得到提高機械強度的效果，必須含有一定程度的Bi，優(yōu)選Bi含量為0.1重量％以上。
[0095]但是，Bi含量增加時，由于Bi發(fā)生偏析，因此有斷裂伸長降低的傾向。圖5是調(diào)查在Sn-3.5Ag焊錫中添加Bi時的斷裂伸長相對于Sn_3.5Ag_Bi中的Bi含量之間的關(guān)系的圖表。Bi含量在O?1.0重量％以下的范圍內(nèi)時，斷裂伸長基本不依賴于Bi含量，為41.5%左右。Bi含量為1.0重量％以上的范圍內(nèi)時，焊錫急劇變硬，Bi含量為2.0重量％時，斷裂伸長降低至22%。為了確保焊錫接合部的可靠性，優(yōu)選焊錫的延展性(斷裂伸長)不降低。由此，為了不實質(zhì)上導(dǎo)致斷裂伸長降低，優(yōu)選Bi含量為1.0重量％以下。
[0096]由以上可知，本發(fā)明的焊錫材料中，其金屬組成中的Bi含量為0.1?1.0重量％。
[0097].Cu、N1、Co、Fe 及 Sb 的添加量
[0098]在以上的Sn-(1.0 ?4.0)Ag-(4.0 ?6.0) In-(0.1 ?1.0)Bi 中添加選自 Cu,Ni,Co、Fe及Sb中的I種以上元素時，上述添加元素熔入表面反應(yīng)層，可以促進Cu-Sn金屬間化合物的形成及生長。
[0099]但是，過量添加上述元素時，不僅僅界面反應(yīng)層，而且由于所添加的元素在焊錫母相固溶或析出，所以焊錫接合部也變硬且變脆。
[0100]表I 表示在 Sn-(1.0 ?4.0)Ag-(4.0 ?6.0) In-(0.1 ?1.0)Bi 中分別添加上述元素時的落下強度試驗的結(jié)果，示出了不合格的樣品數(shù)。在此，作為Sn-(1.0?4.0)Ag-(4.0?6.0) In-(0.1?1.0)Bi，在本發(fā)明的焊錫材料的金屬組成范圍內(nèi)，選擇能變得最硬的焊錫組成Sn-4.0Ag-1.0B1-6.0In和能變得最軟的焊錫組成Sn_l.0Ag-0.lB1-4.0In0添加元素的“添加量”是用添加元素代替了 Sn得到的量，由此，添加元素的“添加量”等于焊錫材料金屬組成中的該添加元素的含量，Ag、In及Bi的各含量在添加前及添加后不發(fā)生變化。
[0101]該落下強度試驗使用具有表I所示的各種金屬組成的焊錫材料，按照以下的條件制作圖1所示的電子部件接合體，并在基板的里面粘貼Cu制作總重量為150g的TEG(TestElement Group)。從150cm的高度使其自由落體50次后,用電導(dǎo)通評價的合格與否進行評價。樣品數(shù)(N數(shù))是每個金屬組成各5個。
[0102]基板1:FR_4基板、兩面覆銅、厚度1.2mm (松下電工株式會社制)
[0103]電極焊盤la:Cu焊盤、厚度35 μ m、用預(yù)助焊劑處理劑(Tough-Ace、四國化成工業(yè)株式會社制)實施了表面處理
[0104]抗蝕劑Ib:高耐熱抗蝕劑(太陽油墨制造株式會社制)
[0105]電子部件3:芯片部件5750尺寸(日本貴彌功株式會社制C5750)
[0106]電極部3a: Cu電極(日本貴彌功株式會社制C5750)
[0107]安裝方法:回流焊(240°C )
[0108][表 I]
[0109]落下強度試驗結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種電子部件接合體，其中，電子部件的含銅的電極部通過使用下述的焊錫材料而形成的接合部接合于基板的含銅的電極焊盤，所述焊錫材料含有1.0?4.0重量％的Ag、4.0?6.0重量％的Ιη、0.I?1.0重量％的扮、0.05?1.0重量％的Cu，余量由Sn構(gòu)成， 其中，在使用焊錫材料而形成的接合部中，電子部件的電極部與基板的電極焊盤之間被Cu-Sn金屬間化合物至少部分地封閉。
2.一種電子部件接合體的制造方法，其中，所述電子部件接合體是電子部件的含銅的電極部通過使用焊錫材料而形成的接合部接合于基板的含銅的電極焊盤的電子部件接合體， 所述方法包括: 將電子部件的含銅的電極部利用下述焊錫材料接合于基板的含銅的電極焊盤，所述焊錫材料含有1.0?4.0重量％的Ag、4.0?6.0重量％的In、0.1?1.0重量％的B1、0.05?1.0重量％的Cu,余量由Sn構(gòu)成；以及 在使用該焊錫材料而形成的接合部，通過熱處理使Cu-Sn金屬間化合物從電子部件的電極部及基板的電極焊盤這兩者開始生長，直至電子部件的電極部與基板的電極焊盤之間被Cu-Sn金屬間化合物至少部分地封閉。
【文檔編號】B23K1/19GK103962744SQ201410196746
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2010年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2009年4月20日
【發(fā)明者】酒谷茂昭, 古澤彰男, 末次憲一郎, 中村太一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社