接合用组合物制造技术

本发明专利技术提供一种接合用组合物(12)，其含有0.01～1重量％的Ge和0.01～1重量％的Si，剩余部分由Sn或Sn合金构成。该接合用组合物(12)具有优异的接合强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及接合强度和接合的可靠性优异的接合用组合物。
技术介绍
接合用组合物承担着将例如电力控制计算机的基板、家电制品、个人电脑等的在 伴随热循环、机械撞击、机械振动等的严酷环境下使用的多个单元部件进行机械且电连接 的重要作用。对于使用这种接合用组合物接合而成的单元部件，要求接合强度或热疲劳强 度等机械强度的提高、以及润湿性等物理性质的提高。作为接合用组合物的软钎料由于主要在熔融后使用，因此有时会与空气中或熔融 软钎料中所含的氧反应而产生大量的氧化物。因而会产生机械强度降低等问题。为了解决 该问题，例如在日本特开平11-226776号公报及日本特开2000-343273公报中公开了添加 锗(Ge)来防止氧化的技术(例如参照专利文献1、2)。另外，根据文献(例如“各种无铅软钎料的对铜和不锈钢的熔蚀性比较末 永将一等、微接合研究委员会、MATE2004 Program4-5”、“Dissolutionof electroless Ni-metallization by lead free solder alloys Ahmed Sharif 等，Journal of alloys and compounds, 388 (2005)，，)，使用以往的Sn合金系的接合用组合物将铁系材料、Ni系材 料、Fe-Ni系材料、或经镀镍的其他金属材料例如Cu系材料、Al系材料、Mg系材料等进行接 合时，由于Sn和铁与Ni的反应速度快，因此有时在初期阶段会在接合界面上形成各自粗大 的金属间化合物(又称金属互化物)Sn (Fe)、Sn (Ni)、Sn (Fe, Ni)等。如上所述，由于使用以往的Sn合金系接合用组合物进行接合时会在接合界面上 形成粗大的金属间化合物，因此存在脆化所导致的接合强度降低或冷却时产生裂纹等问 题。另外还存在下述问题在使用了该接合用组合物的各种生产设备中，由于熔融后的Sn 系合金组合物与铁系的机器的接触反应，铁会溶出，从而机器的寿命会有所降低，或者合金 组合物的组成发生变化等。专利文献1 日本特开平11-226776号公报专利文献2 日本特开2000-343273公报非专利文献1 “各种无铅软钎料的对铜和不锈钢的熔蚀性比较”、末永将一等、微 接合研究委员会、MATE2004 Program4-5# # ^lJ i K 2 :Dissolution of electroless Ni-metallization by lead freesolder alloys, Ahmed Sharif Journal of alloys and compounds, 388 (2005)
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种接合强度优异且具有高可靠性的接合用组合 物。根据本专利技术的一个形态，可以提供一种接合用组合物，其特征在于，含有0.01 1 重量％的Ge和0.01 1重量％的Si，剩余部分由Sn或Sn合金构成。另外，根据本专利技术的一个形态，可以提供一种接合用组合物，其特征在于，在上述 接合用组合中进一步含有0. 01 1重量％的Co。另外，根据本专利技术的一个形态，可以提供一种接合用组合物，其特征在于，在上述 接合用组合中进一步含有0. 01 1重量％的Ti。附图说明图1为表示使用本专利技术的接合用组合物接合了被接合部件的状态的立体图。图2为表示对实施例1的剪切试验片中被接合部件与接合用组合物的接合界面进 行观察和分析的结果的示意图。图3为表示对比较例1的剪切试验片中被接合部件与接合用组合物的接合界面进 行观察和分析的结果的示意图。图4为表示对实施例2的剪切试验片中被接合部件与接合用组合物的接合界面进 行观察和分析的结果的示意图。图5为表示对比较例2的剪切试验片中被接合部件与接合用组合物的接合界面进 行观察和分析的结果的示意图。图6A为表示一个被接合部件一侧的发生了侧脆性破坏的剪切试验片的剖面的 图。图6B为表示另一个被接合部件一侧的发生了脆性破坏的剪切试验片的剖面的 图。图7为表示对比较例3的剪切试验片中被接合部件与接合用组合物的接合界面进 行观察和分析的结果的示意图。符号说明10,11...被接合部件；12...接合用组合物；20...第1反应层；21...第2反应层。具体实施例方式以下说明本专利技术一个实施方式的接合用组合物。本专利技术一个实施方式的接合用组合物含有0.01 1重量％的Ge(锗)和0.01 1重量％的Si (硅)，剩余部分由Sn(锡)或Sn合金构成。由于Ge和Si全部固溶，因此通过含有Ge和Si，在预接合的被接合部件由铁系材 料、Ni系材料、Fe-Ni系材料或者经镀镍的金属材料形成时，Ge和Si在被接合部件和接合 用组合物的接合界面上形成Sn (Fe，Ge，Si)、Sn (Ni，Ge，Si)、Sn (Fe，Ni，Ge，Si)等金属间化 合物。通过形成这些金属间化合物，可以抑制成为脆化所导致的接合强度降低或冷却时产 生裂纹等的原因的Sn(Fe)、Sn(Ni)、Sn(Fe, Ni)等金属间化合物的成长。另外，当不含Ge而仅含有Si时，由于Si与Sn、Fe、Ni难以形成金属间化合物，因 此无法获得抑制Sn(Fe)、Sn(Ni)、Sn(Fe, Ni)等金属间化合物的成长的效果。这里，使Ge的含有率为0. 01 1重量％的原因在于，当Ge的含有率小于0. 01重 量％时，抑制Sn(Fe)、Sn(Ni)、Sn(Fe，Ni)等金属间化合物的成长的效果降低；另一方面，当 Ge的含有率大于1重量％时，有时会与接合用组合物所含的金属元素键合，形成粗大的金属间化合物，会降低接合用组合物的强度。另外，使Si的含有率为0. 01 1重量％的原因在于，当Si的含有率小于0. 01重 量％时，抑制Sn(Fe)、Sn(Ni)、Sn(Fe，Ni)等金属间化合物的成长的效果降低；另一方面，当 Si的含有率大于1重量％时，有时会与接合用组合物所含的金属元素键合，形成粗大的金 属间化合物，会降低接合用组合物的强度。Sn合金由含有Sn的公知的合金构成，根据利用接合用组合物接合部件时的温度 条件等来适当选择。作为所使用的Sn合金，例如可以举出Sn-Cu系、Sn-^Vg系、Sn-Ag-Cu系、 Sn-Ag-Cu-Bi 系、Sn-Ag-Bi-In 系、Sn-Zn 系、Sn-Bi 系、Sn-Sb 系、Sn-In 系、Sn-Pb 等 Sn 合 金。这里，通过在Sn中含有Cu (铜)或Ag (银)，对于使用该接合用组合物接合而成的被接 合部件，接合强度或热疲劳强度等机械强度有所提高。另外，通过在Sn合金中含有Bi (铋)、 In (铟)、Sb (锑)，可以调整接合用组合物的熔点，并且对于使用该接合用组合物接合而成 的被接合部件，接合强度或热疲劳强度等机械强度以及润湿性等的物理性质有所提高。以 下对这些Sn合金进行说明。另外，以下所示的Sn合金为代表性的示例，并非限定于这些。 另外，以下所示组成的含有率除了特别说明的情况之外均以重量％来表示。(I)Sn-Cu 系关于Sn-Cu系，例如使用Sn_0. 75Cu等Sn合金。通过该0. 75Cu，形成Sn和Sn-Cu 金属间化合物的共晶(共晶温度227°C)。该Sn合金例如在构成高熔点的接合用组本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种接合用组合物，其特征在于，含有０．０１～１重量％的Ｇｅ和０．０１～１重量％的Ｓｉ，剩余部分由Ｓｎ或Ｓｎ合金构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2007.08.24 JP 2007-2188971.一种接合用组合物，其特征在于，含有0.01 1重量％的Ge和0.01 1重量％的 Si，剩余部分由Sn或Sn合金构成。2.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙坦桐，久里裕二，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP