软钎料合金、软钎料粉末、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头制造技术

本发明专利技术采用一种软钎料合金，其具有如下合金组成：U：低于5质量ppb、Th：低于5质量ppb、Pb：低于5质量ppm、As：低于5质量ppm、Bi：0质量％以上且0.9质量％以下、和Sb：0质量％以上且0.3质量％以下、且余量由Sn组成，满足(1)式，并且α射线量为0.02cph/cm2以下。0.005≤Bi+Sb≤1.2(1)(1)式中，Bi和Sb表示其各自在前述合金组成中的含量(质量％)。根据本发明专利技术的软钎料合金，可以抑制焊膏的经时的粘度增加，液相线温度与固相线温度的温度差(

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】软钎料合金、软钎料粉末、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头


[0001]本专利技术涉及软钎料合金、软钎料粉末、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头。
[0002]本申请基于2020年4月10日于日本申请的特愿2020
‑
071024号要求优先权，将其内容引入至此。

技术介绍

[0003]在搭载于印刷电路板的电子部件中，越来越要求小型化、高性能化。作为上述电子部件，例如可以举出半导体封装体。在半导体封装体中，具有电极的半导体元件被树脂成分封固。在该电极上形成有由软钎焊材料得到的焊料凸块。另外，软钎焊材料将半导体元件与印刷电路板连接。
[0004]在软钎焊材料中，α射线对软错误的影响成为问题。为了减轻这种对半导体元件的工作的不良影响，进行了包含软钎焊材料的低α射线量材料的开发。
[0005]成为α射线源的主要原因例如是软钎焊材料中的软钎料合金、特别是成为基础的锡(Sn)基体金属中所含的微量的辐射性元素。软钎料合金可以将原料金属进行熔融混合而制造。所述软钎料合金中，为了设计低α射线量材料，从合金组成中去掉铀(U)、钍(Th)、钋(Po)之类的成为上游的辐射性元素是重要的。
[0006]针对于此，在Sn基体金属的精炼中去掉U、Th、Po在技术上并不难(例如参照专利文献1)。
[0007]通常，Sn中包含铅(Pb)、铋(Bi)作为杂质。Pb和Bi中的辐射性同位素
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Pb和
210
Bi发生β衰变而成为
210
Po，
210
Po发生α衰变而生成
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Pb时产生α射线。该一系列衰变(铀系列)被认为是来自软钎焊材料的α射线产生的主要原因。
[0008]需要说明的是，在来自材料产生的α射线量的评价中，单位经常使用“cph/cm
2”。“cph/cm
2”是“counts per hours/cm
2”的简称，是指每1cm2中、每1小时的α射线的计数。
[0009]关于Pb和Bi的半衰期，如下所述。
[0010]关于Bi，
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Bi的半衰期为约5天。关于Pb，
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Pb的半衰期为约22.3年。而且，据说它们的影响度(存在比)可以用下式表示(参照非专利文献1)。即，Bi对α射线产生的影响与Pb相比非常低。
[0011][
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Bi]≒[
210
Pb]/1.6
×
103[0012]式中，[
210
Bi]表示
210
Bi的摩尔浓度。[
210
Pb]表示
210
Pb的摩尔浓度。
[0013]如上所述，以往，在低α射线量材料的设计中，通常去掉U、Th，进一步彻底去除Pb。
[0014]另外，已知由软钎焊材料产生的α射线量由于经时变化而α射线量基本上增加。据说其原因在于，软钎料合金中的辐射性Pb和辐射性Bi发生β衰变，Po量增加，然后Po发生α衰变而产生α射线。
[0015]在极低α射线量的材料中，虽然几乎不含有这些辐射性元素，但由于
210
Po的偏析，会使α射线量有时因经时变化而增加。
210
Po原本辐射α射线，但在软钎料合金凝固时偏析于
软钎料合金中心部分，因此，辐射的α射线会被软钎料合金遮蔽。而且，随着时间经过，
210
Po均匀地分散于合金中，也存在于检测到α射线的表面，因此，α射线量因经时变化而增加(参照非专利文献2)。
[0016]如上所述，由于软钎料合金中所含的极微量的杂质的影响，产生的α射线量会增加。因此，低α射线量材料的设计中，难以如软钎料合金的现有制造方法那样仅添加各种元素。
[0017]例如为了抑制焊膏的经时的粘度增加的增稠抑制，已知有在软钎料合金中添加砷(As)的方法(例如参照专利文献2)。
[0018]现有技术文献
[0019]专利文献
[0020]专利文献1：日本特开2010
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156052号公报
[0021]专利文献2：日本特开2015
‑
98052号公报
[0022]非专利文献
[0023]非专利文献1：Radioactive Nuclei Induced Soft Errors at Ground Level；IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE，DECEMBER 2009，VOL.56，NO.6，p.3437
‑
3441
[0024]非专利文献2：Energy Dependent Efficiency in Low Background Alpha Measurements and Impacts on Accurate Alpha Characterization；IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE，DECEMBER 2015，VOL.62，NO.6，p.3034
‑
3039

技术实现思路

[0025]专利技术要解决的问题
[0026]为了抑制焊膏的经时的增稠，例如如专利文献2中记载的方法那样，在软钎料合金中添加As的方法中，通过添加As，合金中也包含杂质。在该情况下，由于在该杂质中存在辐射性元素，从而由软钎焊材料产生的α射线量会增加。
[0027]另外，近年来，CPU(Central Processing Unit)等具有钎焊接头的电子器件要求小型化、高性能化。伴随于此，需要印刷电路板和电子器件的电极的小型化。电子器件借助电极与印刷电路板连接，因此，随着电极的小型化，连接两者的钎焊接头也变小。
[0028]而且，进而，为了接合微细的电极，需要提高钎焊接头的机械特性等。然而，根据元素不同，若其含量变多，则液相线温度上升，液相线温度与固相线温度的温度差(
△
T)变大，凝固时发生偏析而形成不均匀的合金组织。软钎料合金如果具有这种合金组织，则钎焊接头的拉伸强度等机械特性差，由于来自外部的应力而容易断裂。该问题随着近年来的电极的小型化而逐渐变得显著。
[0029]本专利技术是鉴于上述情况而作出的，其目的在于，提供软钎料合金、由该软钎料合金组成的软钎料粉末、含有该软钎料粉末和助焊剂的焊膏、由该软钎料合金组成的焊料球、预成型软钎料和钎焊接头，所述软钎料合金能够抑制焊膏的经时的粘度增加、液相线温度与固相线温度的温度差(
△
T)小、提高机械强度、且抑制软错误的发生。
[0030]用于解决问题的方案
[0031]本专利技术人等以在不添加伴有包含辐射性元素的杂质的As的情况下能抑制焊膏的经时的增稠的、低α射线量的软钎料合金的设计为目的进行了研究。根据上述研究发现：通
过制成含有作为主成分的Sn、以及规定量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种软钎料合金，其具有如下合金组成：U：低于5质量ppb、Th：低于5质量ppb、Pb：低于5质量ppm、As：低于5质量ppm、Bi：0质量％以上且0.9质量％以下、和Sb：0质量％以上且0.3质量％以下、且余量由Sn组成，满足下述(1)式，并且α射线量为0.02cph/cm2以下，0.005≤Bi+Sb≤1.2
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(1)(1)式中，Bi和Sb表示其各自在所述合金组成中的含量(质量％)。2.一种软钎料合金，其具有如下合金组成：U：低于5质量ppb、Th：低于5质量ppb、Pb：低于5质量ppm、As：低于5质量ppm、Bi：超过0质量％且为0.9质量％以下、和Sb：0质量％以上且0.3质量％以下、且余量由Sn组成，满足下述(1)式，并且α射线量为0.02cph/cm2以下，0.005≤Bi+Sb≤1.2
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(1)(1)式中，Bi和Sb表示其各自在所述合金组成中的含量(质量％)。3.一种软钎料合金，其具有如下合金组成：U：低于5质量ppb、Th：低于5质量ppb、Pb：低于5质量ppm、As：低于5质量ppm、Bi：0质量％以上且0.9质量％以下、和Sb：0质量％以上且低于0.1质量％、且余量由Sn组成，满足下述(1)式，并且α射线量为0.02cph/cm2以下，0.005≤Bi+Sb≤1.2
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(1)(1)式中，Bi和Sb表示其各自在所述合金组成中的含量(质量％)。4.根据权利要求1～3中任一项所述的软钎料合金，其中，所述合金组成进一步满足下述(1
’
)式，0.03≤Bi+Sb≤0.1(1
’
)(1
’
)式中，Bi和Sb表示其各自在所述合金组成中的含量(质量％)。5.根据权利要求1～4中任一项所述的软钎料合金，其中，Pb低于2质量ppm。6.根据权利要求1～5中任一项所述的软钎料合金，其中，As低于2质量ppm。7.根据权利要求1～6中任一项所述的软钎料合金，其中，所述合金组成还含有Ag：0质量％以上且4质量％以下和Cu：0质量％以上且0.9质量％以下中的至少一种。8.一种软钎料合金，其具有如下合金组成：U：低于5质量ppb、Th：低于5质量ppb、Pb：低于5质量ppm、As：低于5质量ppm、Bi：超过0质量％且为0.9质量％以下、和Sb：超过0质量％且为0.3质量％以下；Ag：超过0质量％且为4质量％以下和Cu：超过0质量％且为0.9质量％以下中的至少一种；且余量为Sn，满足下述(1)式，并且α射线量为0.02cph/cm2以下，0.005≤Bi+Sb≤1.2
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(1)(1)式中，Bi和Sb表示其各自在所述合金组成中的含量(质量％)。
9.一种软钎料合金，其具有如下合金组成：U：低于5质量ppb、Th：低于5质量ppb、Pb：低于5质量ppm、As：低于5质量ppm、Bi：超过0质量％且为0.9质量％以下、和Sb：0质量％以上且0.3质量％以下；Cu：超过0质量％且为0.9质量％以下；且余量为Sn，满足下述(1)式，Cu与Bi的比率以Cu/Bi所示的质量比计为0.5以上且280以...

【专利技术属性】
技术研发人员：川崎浩由，白鸟正人，川又勇司，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：