焊膏制造技术

本发明专利技术提供抑制孔隙的产生、且可靠性优异的焊膏。焊膏含有Sn系粉末、含有Sn及10质量％以上的Sb的SnSb系合金粉末、以及助焊剂，SnSb系合金粉末的液相线温度比Sn系粉末的液相线温度高，Sn系粉末和SnSb系合金粉末的含有比为75：25～95：5。优选Sn系粉末和SnSb系合金粉末的含有比为80：20～90：10。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】焊膏
本专利技术涉及抑制孔隙(void)的产生、且可靠性优异的焊膏。
技术介绍
近年来，机动车通过对仅由机械部件构成的部件进行电动化而谋求高功能化、高性能化。为了实现机动车的高功能化以及高性能化，需要与小型高密度对应的电子安装技术。为了与该安装技术对应，要求连接印刷基板和电子部件的焊料接头有较高的可靠性。例如，要求搭载于发动机附近的印刷基板在显著的温度差中长期使用。在混合动力机动车中搭载有处理大电力的逆变器，要求能够耐受逆变器的驱动温度的焊料接头。这样，在机动车的电子安装技术中，构成焊料接头的焊料合金须具有较高的可靠性。然而，从抑制焊料合金所造成的环境污染的担忧的观点来看，以往使用无铅的Sn系焊料合金。在这些Sn系焊料合金中，Sn-3Ag-0.5Cu焊料合金由于具有良好的润湿性而被广泛使用。作为具有比该焊料合金更高的可靠性的焊料合金，例如如专利文献1所记载的那样，可列举含有Sb的Sn系焊料合金。Sb是能够通过固溶析出强化、形成细微的SnSb金属间化合物而析出分散强化从而提高焊料合金的可靠性的元素。含有Sb的Sn系焊料合金作为将其合金粉末添加到助焊剂中而制成的焊膏而使用。但是，由于含有Sb的焊料合金的液相线温度与Sn-3Ag-0.5Cu焊料合金相比高5～10℃左右，因此需要在安装电子部件时，将回流焊温度设定为高5～10℃。若将回流焊温度设定得较高，则安装于印刷基板的电子部件曝露在高温环境下，从而部件有时会遭受热损伤。作为使用含有Sb的焊料合金粉末的安装技术，例如，在专利文献2中，公开了如下无铅焊料，其含有由Sn系焊料合金构成的第一合金粉末，以及比第一合金粉末熔点高且由含有Ag、Al、Au、Bi、Co、Cr、Cu、Fe、Ge、In、Mg、Mn、Pd、Si、Sr、Te、Zn中的至少一种的Sb合金构成的第二合金粉末。专利文献2所记载的无铅焊料由于熔融时只有第一合金粉末熔融，因此以与不含有Sb的焊料合金相同程度的回流焊温度形成含有Sb的焊料接头。另外，在该文献中，设为能够在维持第一合金相的润湿性等特性的状态下在第一合金相中均匀地分散而含有第二合金相。进一步，在该文献中记载了在接合后，在第二合金粉末的表面形成因第一合金粉末和第二合金粉末的合金化反应所造成的金属间化合物相。在专利文献3中，公开了如下膏剂焊料，其含有由含有10～30wt％的Ag和2～20wt％的Cu的Sn-Ag-Cu系合金构成的第一粉末合金、以及含有8wt％以下的Sb的Sn系的第二粉末合金。另外，在专利文献3中记载了为了抑制Sn-Sb系的液相线上升所造成的粘性增加，将Sb含量设为8wt％以下。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平5-50286号公报专利文献2：日本特开2005-254254号公报专利文献3：日本特许第5142999号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题专利文献2所记载的专利技术，为了在回流焊时使第二合金粉末维持固相，第二合金粉末含有Sb并且不含Sn。另外，在该文献中记载了在维持第一合金相的润湿性等特性的状态下将第二合金粉末均匀地分散于第一合金相。换句话说，在专利文献2中，设为维持投入初期的第二合金粉末的形态，并且第二合金粉末分散于第一合金相。然而，第二合金粉末由于含有Sb，因此容易氧化，第二合金粉末的润湿性差，第二合金粉末不溶入于在回流焊中熔融的第一合金相中，从而孔隙难以排出到外部，因此在焊料接头中产生孔隙。另外，在该文献中，记载了回流焊后，在第二合金粉末的表面形成第一合金粉末和第二合金粉末的金属间化合物相。该文献所记载的专利技术中，只有第二合金粉末的表面与第一合金粉末相溶，第二合金粉末并未溶入于第一合金相中。因此，回流焊后孔隙不排出到外部，焊料接头中产生孔隙。另外，专利文献3所记载的专利技术以通过使Ag以及Cu的含量增多而拓宽固液共存区域的温度区域，提高回流焊时的熔融焊料的粘性为目的。为了实现该目的，在专利文献3所记载的专利技术中，将较多地含有Ag以及Cu而使液相线温度增高并在回流焊时成为半熔融状态的第一粉末合金、和含Sb的粉末合金，以第一粉末合金：含Sb的粉末合金＝3：1的比例混合。这样，在专利文献3中，由于提高了熔融焊料的粘性，因此存在在回流焊后合金粉末间的空隙留在焊料接头的内部并在焊料接头中产生孔隙的问题。若在焊料接头中产生孔隙，则即使构成焊料接头的焊料合金本身的可靠性较高，作为焊料接头的可靠性也会变差。因此，近年来，为了用于要求较高的可靠性的用途，而希望形成抑制孔隙产生的焊料接头。因此，本专利技术的课题是提供抑制孔隙的产生、且可靠性优异的焊膏。用于解决问题的手段如前文所述，在使用了专利文献2、专利文献3所记载的两种粉末的焊膏中孔隙的产生没有得到抑制。本专利技术人等为了确保接合可靠性，利用具有含有Sb的一种焊料粉末的焊膏，提取与孔隙相关的问题点而进行研究。在利用含有Sb的一种焊料粉末的情况下，回流焊温度必须设定为与使用Sn-3Ag-0.5Cu焊料粉末的情况相比而高5～10℃。然而，由于回流焊温度的上升会带给电子部件热负荷，因此希望尽量不要设定为高温。另外，由于含Sb的焊料粉末因氧化而润湿性劣化，因此润湿性因回流焊温度的上升进一步劣化，并产生孔隙。本专利技术人等为了确保焊料接头的较高的可靠性，假定构成焊料接头的焊料合金的Sb含量需为0.5％以上，利用含有Sb的合金粉末和不含Sb的Sn系粉末这两种进行研究。为了抑制孔隙的产生，第一合金粉末和第二合金粉末并不仅是表面相溶，而必须形成为第二合金粉末在回流焊时溶入于第一合金相中。若鉴于以往技术，则考虑可以为了提高润湿性而减少Sb含量，但若减少Sb含量，则不能确保可靠性。因此，本专利技术人等即使为了确保可靠性而增加Sb含量也表现出第一合金粉末和第二合金粉末的较高的润湿性，使用了除Sb以外还同时含有Sn的SnSb系合金粉末。而且，以液相线温度较低且润湿性优异的Sn系粉末的含量变多的方式与SnSb系合金粉末混合。其结果是，意外地发现，并得到如下见解：抑制增加Sb含量而引起的润湿性的劣化，第二合金粉末溶入于第一合金相中而抑制孔隙的产生，焊料接头的可靠性也优异。利用该见解而完成的本专利技术如下。(1)一种焊膏，其特征在于，焊膏含有Sn系粉末、含有Sn及10质量％以上的Sb的SnSb系合金粉末、以及助焊剂，SnSb系合金粉末的液相线温度比Sn系粉末的液相线温度高，Sn系粉末和SnSb系合金粉末的含有比为75：25～95：5。(2)以上述(1)所述的焊膏为基础，其特征在于，Sn系粉末和SnSb系合金粉末的含有比为80：20～90：10。(3)以上述(1)或者上述(2)所述的焊膏为基础，其特征在于，Sn系粉末是Sn粉末、含有4质量％以下的Ag的SnAg系合金粉末、含有2质量％以下的Cu的SnCu系合金粉末、含有0～80质量％的Bi的SnBi系合金粉末、含有0～80质量％的In的SnIn系合金粉末、以及含有4质量％以下的Ag及2质量％以下的Cu的SnAgCu系合金粉末中的至少一种。(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种焊膏，其特征在于，/n所述焊膏含有Sn系粉末、含有Sn以及10质量％以上的Sb的SnSb系合金粉末、以及助焊剂，所述SnSb系合金粉末的液相线温度比所述Sn系粉末的液相线温度高，所述Sn系粉末和所述SnSb系合金粉末的含有比为75：25～95：5。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180413 JP 2018-0780411.一种焊膏，其特征在于，
所述焊膏含有Sn系粉末、含有Sn以及10质量％以上的Sb的SnSb系合金粉末、以及助焊剂，所述SnSb系合金粉末的液相线温度比所述Sn系粉末的液相线温度高，所述Sn系粉末和所述SnSb系合金粉末的含有比为75：25～95：5。


2.根据权利要求1所述的焊膏，其特征在于，
所述Sn系粉末和所述SnSb系合金粉末的含有比为80：20～90：10。


3.根据权利要求1或2所述的焊膏，其特征在于，
所述Sn系粉末是Sn粉末、含有4质量％以下的Ag的SnAg系合金粉末、含有2质量％以下的Cu的SnCu系合金粉末、含有0～80质量％的Bi的SnBi系合金粉末、含有0～80质量％的In的SnIn系合金粉末、以及含有4质量％以下的Ag及2质量％以下的Cu的SnAgCu系合金粉末中的至少一种。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的焊膏，其特征在于，
所述Sn系粉末含有P为0.1质量％以下、Ge为0.1质量％以下、以及Ga为0.1质量％以下、Ni为0.1质量％以下、Fe为0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂本健志，立花芳惠，小贺俊辅，
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