金属间化合物的生成方法技术

准备含有金属成分和焊剂的金属糊料。金属成分由第1金属粉末和第2金属粉末构成。第1金属粉末为Sn。第2金属粉末为CuNi合金。接着，将金属糊料按照温度曲线使用回流焊装置加热。通过加热而金属糊料达到温度T1时，第1金属粉末熔融。温度T1为第1金属Sn的熔点以上的峰值温度。接着，将金属糊料以低于温度T1的温度T2加热长于时间t1的时间t2。由此，促进第1金属Sn与第2金属CuNi合金的金属间化合物的生成反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过加热含有第1金属和第2金属的混合物而生成的金属间化合物的生成方法。
技术介绍
以往，已知将含有第1金属和能够与第1金属反应而生成金属间化合物的第2金属的混合物加热的金属间化合物的生成方法。例如专利文献1中公开了通过加热焊膏(混合物)而生成的金属间化合物的接合结构和接合方法。焊膏包含含有Sn粉末和CuNi合金粉末的金属成分、以及含有松香和活化剂的焊剂成分。专利文献1的接合方法中，在设置于印刷配线基板上的焊盘(land)上设置焊膏，将层叠陶瓷电容器介由焊膏固定于焊盘上后，使用回流焊装置，以图6所示的温度曲线进行加热。在图6所示的温度曲线中，在以Sn粉末的熔点以下的温度长时间预热后，以Sn粉末的熔点(231.9℃)以上的温度进行主加热。若焊膏中所含的Sn粉末和CuNi合金粉末被加热，则随着液相扩散接合(以下，“TLP接合：TransientLiquidPhaseDiffusionBonding”)而生成CuNiSn系的金属间化合物。由此，以金属间化合物为主相的接合构件将设置于印刷配线基板上的焊盘与设置于层叠陶瓷电容器的外部电极接合。CuNiSn系的金属间化合物具有高的熔点(例如400℃以上)。如此，含有Sn粉末和CuNi合金粉末的焊膏随着TLP接合成为以耐热性高的金属间化合物为主相的接合构件。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2011/027659号小册子
技术实现思路
然而，若将专利文献1的焊膏如图6所示地长时间加热，则焊膏中的焊剂成分发生热分解，产生大量的气体。其结果，存在以金属间化合物为主相的接合构件中容易产生大量的空隙(气泡)，接合强度下降的趋势。此外，在形成金属间化合物时，由于Sn与CuNi合金的相互扩散的不均衡，有时在金属间化合物附近产生空隙。另一方面，焊膏的加热时间短时，存在金属间化合物的生成反应未充分进行，大量残留耐热性低的未反应的Sn的趋势。本专利技术的目的是提供一种可生成致密且耐热性高的金属间化合物的金属间化合物的生成方法。本专利技术的金属间化合物的生成方法具有第1加热工序和第2加热工序。第1加热工序中，将含有第1金属的粉末和能够与第1金属反应而生成金属间化合物的第2金属的粉末的混合物加热时间t1至第1金属的熔点以上的温度T1，使第1金属的粉末熔融。第2加热工序中，将第1加热工序中第1金属的粉末熔融了的混合物以低于温度T1的温度T2加热长于时间t1的时间t2，促进第1金属与第2金属的金属间化合物的生成反应。该生成方法中，第1金属例如为Sn。Sn优选为纯金属，但只要以Sn为主成分即可。第2金属例如为CuNi合金。金属间化合物例如为含有选自Cu、Ni和Sn中的至少2种的合金。在第1金属为Sn、第2金属为CuNi合金时，温度T1优选为250℃～300℃的范围内。在第2金属为CuNi合金时，温度T2优选为180℃～230℃的范围内。此外，时间t1优选为60秒以上且小于120秒的范围内，时间t2优选为120秒以上且小于400秒的范围内。该生成方法通过第1加热工序以短时间一次性地加热至第1金属的熔点以上的温度使第1金属熔融，使第1金属的熔融物湿润扩展至第2金属的粉末的周围。其后，通过第2加热工序以低温长时间促进第1金属与第2金属的金属间化合物的生成反应。因焊剂成分所致的气体产生在240℃以上的高温下容易产生，因此气体产生主要在第1加热工序中产生。此时，Sn的大部分熔融且可流动，因此能够使气体从接合构件排出。进而，第2加热工序中为低温加热，因此可以抑制因焊剂成分所致的气体产生，生成金属间化合物。此外，通过稳定地进行合金化反应，可以减少随着金属间化合物的形成而产生空隙。因此，通过该生成方法生成的金属间化合物构件具有空隙少的致密的结构。此外，该生成方法可以减少第1金属与第2金属的未接触部位，因此金属间化合物的生成反应能够充分地进行，其结果，几乎不残留耐热性低的未反应的第1金属。因此，根据该生成方法，可以生成致密且耐热性高的金属间化合物。此外，混合物优选进一步包含含有松香和活化剂的焊剂成分。该生成方法中，焊剂成分起到除去接合对象物、金属粉末的表面的氧化被膜的功能。根据本专利技术，可以生成致密且耐热性高的金属间化合物。附图说明图1是示意性地表示以本专利技术的实施方式所涉及的金属间化合物的生成方法生成的金属间化合物的生成过程的截面图。图2是表示以本专利技术的实施方式所涉及的金属间化合物的生成方法进行的加热工序的温度曲线的图。图3是表示在实验中介由金属糊料固定在基板上的电容器的截面图。图4是表示按照图2所示的温度曲线经过加热工序后的、电容器与基板的接合部分的放大截面图。图5是表示按照本专利技术的实施方式的比较例所涉及的温度曲线经过加热工序后的、电容器与基板的接合部分的放大截面图。图6是表示以专利文献1的接合方法进行的回流焊的温度曲线的图。具体实施方式以下，对本专利技术的实施方式所涉及的金属间化合物的生成方法进行说明。图1是示意性地表示以本专利技术的实施方式所涉及的金属间化合物的生成方法生成的金属间化合物的生成过程的截面图。图2是表示以本专利技术的实施方式所涉及的金属间化合物的生成方法进行的加热工序的温度曲线的图。首先，准备金属糊料105。如图1(A)所示，金属糊料105例如用于接合第1接合对象物101与第2接合对象物102。这里，金属糊料105相当于本专利技术的混合物。第1接合对象物101例如为配管、螺母和层叠陶瓷电容器等电子部件。第2接合对象物102例如为构成贴附于配管的修补用片、嵌入螺母的螺栓、以及安装电子部件的印刷配线基板。金属组合物105含有金属成分110和焊剂108。金属成分110均匀地分散于焊剂108中。金属成分110包含由Sn系金属构成的第1金属粉末106和由熔点比Sn系金属高的Cu系金属构成的第2金属粉末107。第1金属粉末106的材料为Sn。第2金属粉末107的材料是能够与通过金属组合物105的加热而熔融的第1金属粉末106反应而生成金属间化合物的材料。本实施方式中，第2金属粉末107的材料为CuNi合金。此外，金属间化合物是含有选自Cu、Ni和Sn中的至少2种的合金。金属间化合物例如为CuNiSn合金。通过Sn与CuNi合金反应而生成的金属间化合物具体而言例如为(Cu，Ni)6Sn5、Cu4Ni2Sn5、Cu5NiSn5、(Cu，Ni)3Sn、Cu2NiSn、CuNi2Sn等。接着，焊剂108含有松香、溶剂、触变剂、活化剂等。焊剂108起到除去接合对象物、金属粉末的表面的氧化被膜的功能。松香例如为由将松香改性的改性松香和松香等的衍生物构成的松香系树脂、由其衍生物构成的合成树脂，或它们的混合物等。溶剂例如为醇、酮、酯、醚、芳香族系、烃类等。触变剂例如为氢化蓖麻油、巴西棕榈蜡、酰胺类、羟基脂肪酸类、二亚苄基山梨糖醇、双(对甲基苯亚甲基)山梨糖醇类、蜜蜡、硬脂酸酰胺、羟基硬脂酸亚乙基双酰胺等。此外，活化剂例如为胺的氢卤酸盐、有机卤素化合物、有机酸、有机胺、多元醇等。接着，为了得到图1(C)所示的接合结构100，如图1(A)所示，在第1接合对象物101与第2接合对象物102之间赋予金属糊料105。接着，将图1(A)所示的常温的金属糊料105按照图2所示的温度曲线例如使用回流焊装置加热。通过加热而金属糊料1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属间化合物的生成方法，具有如下工序：第1加热工序，将含有第1金属的粉末和能够与所述第1金属反应而生成金属间化合物的第2金属的粉末的混合物加热时间t1至所述第1金属的熔点以上的温度T1，使所述第1金属的粉末熔融；以及第2加热工序，以低于所述第1金属的熔点的温度T2加热长于所述时间t1的时间t2，促进所述第1金属与所述第2金属的金属间化合物的生成反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.10 JP 2014-1840521.一种金属间化合物的生成方法，具有如下工序：第1加热工序，将含有第1金属的粉末和能够与所述第1金属反应而生成金属间化合物的第2金属的粉末的混合物加热时间t1至所述第1金属的熔点以上的温度T1，使所述第1金属的粉末熔融；以及第2加热工序，以低于所述第1金属的熔点的温度T2加热长于所述时间t1的时间t2，促进所述第1金属与所述第2金属的金属间化合物的生成反应。2.一种金属间化合物的生成方法，具有如下工序：第1加热工序，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：鹫塚清多郎，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP