软钎料合金、焊料球、小片软钎料、焊膏和钎焊接头制造技术

本发明专利技术的目的在于提供在高温高湿环境中可抑制变色、而且可抑制氧化膜生长的软钎料合金、焊料球、小片软钎料、焊膏及钎焊接头。一种软钎料合金，其包含0.005质量％以上且0.1质量％以下的Mn、0.001质量％以上且0.1质量％以下的Ge、超过0质量％且4质量％以下的Ag，余量的主要成分为Sn。在以Sn为主要成分的软钎料合金中，通过包含0.005质量％以上且0.1质量％以下的Mn、0.001质量％以上且0.1质量％以下的Ge，对于包含Sn氧化物、Mn氧化物及Ge氧化物的氧化膜而言，Ge氧化物大多分布在氧化膜的最外表面侧，即使在高湿环境下也可以得到防变色效果。另外，Mn与O2反应可抑制Sn与O2的反应，且可抑制Sn氧化物的生成，因此，可抑制氧化膜厚的增加，提高融合性。

Soft solder alloys, solder balls, small pieces of soft solder, solder paste and brazing joints

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】软钎料合金、焊料球、小片软钎料、焊膏和钎焊接头
本专利技术涉及可抑制变色、且可抑制润湿性降低的软钎料合金、使用了该软钎料合金的焊料球、小片软钎料(ChipSolder)、焊膏及钎焊接头。
技术介绍
用于将电子部件接合在印刷基板上的软钎料通常以Sn为主要成分，因此，根据使用前的保存状况，在软钎料表面Sn与空气中的O2反应而形成由Sn氧化物构成的氧化膜。对于该倾向，在高温高湿的环境下保存时，形成于其表面的氧化膜的膜厚有增厚的倾向，有时表面也变得没有光泽、发生黄变。如果软钎料表面残留有氧化膜，则在软钎焊时难以用焊剂去除，润湿性变差，因此，其结果融合性变差，成为发生软钎焊不良的原因。另一方面，近年来，由于信息设备的小型化，搭载于信息设备的电子部件也正在迅速薄型化。电子部件根据薄型化的要求，为了应对连接端子的窄小化、安装面积的缩小化，正在应用在背面设置有电极的球栅阵列(以下称为“BGA”)。利用BGA的电子部件中，例如有半导体封装体。半导体封装体的电极上形成有焊料凸块。该焊料凸块通过使将软钎料合金制成球状所得的焊料球接合于半导体封装体的电极而形成。对于利用BGA的半导体封装体，在涂布有焊膏的基板的电极上，可对准位置而载置各焊料凸块，通过加热而熔融了的焊膏与焊料凸块及基板的电极接合，由此半导体封装体搭载于基板。在以Sn为主要成分的焊料球中，如上所述在球表面Sn与空气中的O2反应而形成由Sn氧化物构成的氧化膜。如果在焊料球的表面形成氧化膜，则会出现如下现象：焊料球变得没有光泽、或变成黄色。作为焊料球的外观检査，有时利用焊料球表面的变色，如果不能抑制焊料球表面的变色，则很有可能会判断出焊料球不适用。另外，为了去除保存时等生成的氧化膜，接合时通常使用焊剂，但如果氧化膜未被充分去除而残留在焊料球的表面，则润湿性变差，因此融合性变差。融合性变差的结果，成为出现软钎焊不良现象的原因。也可以考虑通过严格管理保存状态来抑制焊料球表面的氧化膜的生长，但保存状态各种各样，一直困扰的是氧化膜生长及与其相伴的融合性恶化这样的问题。因此，需要设想各种各样的保存状态以能够抑制焊料球表面的氧化膜的生长。虽然以焊料球为例进行了说明，但该问题不只是焊料球，而是以Sn为主要成分的软钎料全体共同的问题。为了解决该问题，通常在以Sn为主要成分的软钎料合金中添加Ge(例如专利文献1)。该专利文献1中公开的技术是，为了提高通过软钎焊带来的接合性，在包含Sn、Ag、Cu的软钎料合金中，以合计为0.006～0.1质量％的量添加Ge、Ni、P、Mn、Au、Pd、Pt、S、Bi、Sb、In中的1种或2种以上，公开了Ge会使耐氧化性提高，及Ni、P、Mn、Au、Pd、Pt、S、Bi、Sb、In具有使熔点降低的效果、提高接合强度的效果。另外，作为基于软钎焊的接合所需求的品质，除了可靠地进行接合以外，外观性也很重要。在以Sn为主要成分的软钎料合金中，Sn与空气中的O2反应而生成Sn氧化物，成为氧化膜而覆盖在软钎料合金的表面。由于Sn氧化物变成黄色，因此，软钎料合金的表面变成黄色，外观检査时有时会被判断为不良。因此，提出了如下技术：为了改变氧化膜表面的光学特性，在以Sn为主要成分的软钎料合金中，添加合计为1质量ppm以上且0.1质量％以下的选自Li、Na、K、Ca、Be、Mg、Sc、Y、镧系元素、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、Zn、Al、Ga、In、Si、Mn中的1种或2种以上(例如，参见专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-103645号公报专利文献2：日本特开2010-247167号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题如专利文献1记载的那样，认为在以Sn为主要成分的软钎料合金中添加Ge时，可以抑制高温环境下软钎料表面的变色。然而，通过添加Ge也并不能抑制高温高湿环境下的软钎料表面的变色。另外，由于以Sn为主要成分且添加有Mn的软钎料合金的润湿性降低，因此，专利文献1中也没有记载组合添加Ge和Mn时的各自的添加量，并未设想同时添加Ge和Mn。另外，专利文献2中记载了，在以Sn为主要成分的软钎料合金中添加Mn时，氧化膜表面的光学特性发生变化，即使表面被氧化至相同厚度，色调发生变化也达不到黄变。然而，对于以Sn为主要成分且添加有Mn的软钎料合金，不能抑制高温环境下及高温高湿环境下的变色，润湿性也降低。如上所述，专利文献1及专利文献2中都没有记载公开的元素中得到抑制变色、且抑制润湿性降低这样的作用效果的特定元素(Ge、Mn)的组合，尤其是在高温高湿环境中无法得到这样的作用效果。本专利技术是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于，提供可抑制变色、且可抑制润湿性降低的软钎料合金、使用了该软钎料合金的焊料球、小片软钎料、焊膏及钎焊接头。用于解决问题的方案本专利技术通过以规定量复合添加Mn和Ge作为特定的元素，能够抑制润湿性的降低及防止变色。发现：Mn与Sn相比容易生成氧化物，通过生成Mn氧化物可以抑制因Sn氧化物的经时变化而导致的氧化膜的生长，Ge氧化物具有防变色效果。因此，权利要求1中记载的专利技术为一种软钎料合金，其包含0.005质量％以上且0.1质量％以下的Mn、0.001质量％以上且0.1质量％以下的Ge、超过0质量％且4质量％以下的Ag，余量为Sn。权利要求2中记载的专利技术为引用了权利要求1中记载的专利技术的专利技术，其中，使Mn的量为Ge的量以下。权利要求3中记载的专利技术为引用了权利要求1或2中记载的专利技术的专利技术，其进一步包含合计为0.002质量％以上且0.1质量％以下的选自由P、Ga组成的组中的至少1种。权利要求4中记载的专利技术为引用了权利要求1～3中任一项所述的专利技术的专利技术，其进一步包含合计为0.005质量％以上且0.3质量％以下的选自由Ni、Co、Fe组成的组中的至少1种。权利要求5中记载的专利技术为引用了权利要求1～4中任一项所述的专利技术的专利技术，其进一步包含合计为0.1质量％以上且10质量％以下的选自由Bi、In、Sb组成的组中的至少1种。权利要求6中记载的专利技术为一种焊料球，其是使用权利要求1～5中任一项所述的软钎料合金而得到的。权利要求7中记载的专利技术为一种小片软钎料，其是使用权利要求1～5中任一项所述的软钎料合金而得到的。权利要求8中记载的专利技术为一种焊膏，其是使用权利要求1～5中任一项所述的软钎料合金而得到的。权利要求9中记载的专利技术为一种钎焊接头，其是使用权利要求1～5中任一项所述的软钎料合金而得到的。权利要求10中记载的专利技术为一种钎焊接头，其是使用权利要求6中记载的焊料球而得到的。权利要求11中记载的专利技术为一种钎焊接头，其是使用权利要求7中记载的小片软钎料而得到的。权利要求12中记载的专利技术为一种钎焊接头，其是使用权利要求8中记载的焊膏而得到的。专利技术的效果本专利技术中，以Sn为主要成分的软钎料合金中，通过包含0.005质量％以上且0.1质量％以下的Mn、0.001质量％以上且0.1质量％以下的Ge、超过0质量％且4质量％以下的Ag，从而在包含Sn氧化物、Mn氧化物和Ge氧化物的氧化膜中，Ge氧化物大多分布于氧化膜的最外表面侧，即使在高温高湿环境下也可以得到防变色效果。另外，通过包含Mn，可以抑制Sn氧化物的生成，因此，可以抑制氧化膜厚的增加，可以提高融合性。另外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软钎料合金，其特征在于，包含0.005质量％以上且0.1质量％以下的Mn、0.001质量％以上且0.1质量％以下的Ge、超过0质量％且4质量％以下的Ag，余量为Sn。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.08 JP 2016-0447791.一种软钎料合金，其特征在于，包含0.005质量％以上且0.1质量％以下的Mn、0.001质量％以上且0.1质量％以下的Ge、超过0质量％且4质量％以下的Ag，余量为Sn。2.根据权利要求1所述的软钎料合金，其特征在于，使Mn的量为Ge的量以下。3.根据权利要求1或2所述的软钎料合金，其特征在于，其进一步包含合计为0.002质量％以上且0.1质量％以下的选自由P、Ga组成的组中的至少1种。4.根据权利要求1或2所述的软钎料合金，其特征在于，其进一步包含合计为0.005质量％以上且0.3质量％以下的选自由Ni、Co、Fe组成的组中的至少1种。5.根据权利要求3所述的软钎料合金，其特征在于，其进一步包含合计为0.005质量％以上且0.3质量％以下的选自由Ni、Co、Fe组成的组中的至少1种。6.根据权利要求1、2或5所述的软钎料合金，其特征在于，其进一步包含合计为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：立花贤，服部贵洋，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP