面安装部件的软钎焊方法以及面安装部件技术

本发明专利技术提供面安装部件的软钎焊方法以及面安装部件。即使在使用安装用软钎料将使用小片焊接用软钎料而形成的面安装部件软钎焊到印刷电路板上时，小片焊接用软钎料也不会发生熔化。作为芯片焊盘用软钎料（30），使用Cu的含有量为规定值以下的、以Sn为主要成分的（Sn—Sb）系高熔点软钎料，作为涂布在电路基板的基板端子部上的安装用软钎料（70），使用（Sn—Ag—Cu—Bi）系软钎料，使用上述安装用软钎料（70）来软钎焊使用上述芯片焊盘用软钎料（30）而形成的面安装部件。由于小片焊接用软钎料（30）的固相线温度是243℃，安装用软钎料（70）的液相线温度是215℃～220℃左右，因此小片焊接用软钎料（30）也不会因回流炉的加热温度（240℃以下）而熔化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用安装用软钎料将面安装部件软钎焊到电路板基等上的面安装部件的软钎焊方法以及面安装部件，该面安装部件是使用小片焊接(夕'' ^> 7)用软钎料将半导体元件(Si晶粒/ SiC晶粒)等电路元件接合固定于芯片焊盘电极部而获得的面安装部件。
技术介绍
通常，半导体的封装是在将电路元件小片焊接而接合(钎焊)于引线框的芯片焊盘(日文夕八、y F )电极部(岛部，7 4 7 y F部)之后进行树脂成形而制成的。在产生热量较大的半导体元件等电路元件的情况下，作为钎焊材料，小片焊接使用钎焊材料(以下称为软钎料)。作为该软钎料，至今为止使用以(Sn — Pb)系为基础的软钎料。其中，也使用邻近(Pb—5质量％ Sn)(对于表示合金的表述，在下述中省略质量％地表示)且熔点为300°C左右的温度较高的软钎料。其理由在于，由于将面安装部件安装到印刷电路板上时的软钎料(安装用软钎料)的加热条件是240°C 260°C，并且要进行几秒 100秒的加热处理，因此需要使小片焊接用软钎料不会产生洗提(日文溶K出SP )。由于当电路元件动作时温度上升，当电路元件处于非动作状态时为常温，因此软钎料的接合部承受较大的温度变化。另一方面，由于电路元件与引线框的芯片焊盘电极部之间的热膨胀系数不同，因此以该热膨胀系数的差异为起因，软钎料的接合部承受伴随温度变化的重复应变，通过因重复的该应变而造成的疲劳，有时软钎料接合部会产生裂缝。因而，伴随该裂缝的扩展，有时使软钎料接合部的电连接的可靠性降低。 根据这样的理由，近年来，提出有在邻近(Pb — 5Sn)的成分中，微量地含有Ag、In、Bi、Cu等金属的软钎料。但是，在即使将上述软钎料用作小片焊接用软钎料而接合了热膨胀系数的差异较大的构件的情况下，也存在如下问题施加在软钎焊接合部上的应变也过大，对热循环性能无明显的改善效果。此外，最近，(Pb — Sn)系软钎料所含有的Pb对人体的影响备受关注，使得通过废弃含有Pb的产品来降低对地球环境的污染以及对生物的影响成为了课题。为了降低环境污染等，谋求无铅软钎料。因此，作为在将面安装部件面安装到印刷电路板等电路基板上时所使用的安装用软钎料，近年来使用无铅软钎料(无Pb软钎料)另外，直到最近为止，作为在将半导体元件接合在引线框的芯片焊盘电极部上时所使用的小片焊接用软钎料，使用含铅软钎料(含有85质量％以上的Pb的(Pb — Sn)系软钎料等)，但是该小片焊接用软钎料也要求使用无Pb软钎料。在此，在含有85质量％以上的Pb的含铅软钎料的情况下，由于该含铅软钎料的固相线温度多为260°C以上，温度比较高，因此认为对半导体元件等电路元件会产生不良影响。其原因在于，在该情况下，回流炉中所使用的加热温度为固相线温度(260°C)以上，因此会在软钎料接合部、芯片焊盘电极部产生裂缝、或在引线框和模型之间的界面处产生剥离等的状态下进行软钎焊处理。从这样的观点出发进行了如下研究，即，即便是作为接合电路元件与引线框所使用的小片焊接用软钎料，也能够使用低熔融温度并且无Pb的软钎料。作为固相线温度比含铅软钎料的固相线温度低的无铅软钎料，公知有(Sn — Ag)系软钎料、(Sn — Cu)系软钎料、(Sn — Sb)系软钎料等，其中，作为固相线温度比回流炉内的加热温度高的高熔点软钎料，公知有(Sn — Sb)系高熔点软钎料(专利文献I)。为了使即便是在将面安装构件(IC封装)安装到印刷电路板上时的加热温度下也不会在小片焊接时所使用的高熔点的软钎料接合部产生有空隙(void)等，而对专利文献I中所公开的(Sn — Sb)系高熔点软钎料的组成比进行了研究。 现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2001— 284792号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，在上述的技术文献I中所公开的高熔点软钎料中，Sb的含有量特别地多。根据各种实验，确认了如下内容，即，若Sb的含有量较多，则固相线温度具有上升的倾向，但是反而易于引起裂纹等，且存在软钎料的机械可靠性下降的倾向。S卩，当将面安装部件软钎焊于电路基板时，由于热量作为内部潜热而被小片焊接用软钎料等吸收，因此热量无法充分地向面安装部件、安装用软钎料传递，易于引起加热不足这样的现象。其结果，安装用钎料的湿润性变差，引起空隙的产生，也动摇了在将面安装部件安装于电路基板的情况下的可靠性。上述的(Sn — Sb)系软钎料虽然其固相线温度确实比含铅软钎料的固相线温度低，但是由于该固相线温度与回流炉中所使用的处理温度(加热温度)之间的温度差甚小，因此作为安装用软钎料，需要尽可能地使用其固相线温度较低的软钎料。与此同时，在使用(Sn一Sb)系软钎料时,也会引起如下这样的问题。若在(Sn — Sb)系软钎料成分中含有Cu等杂质，则软钎料的固相线温度降低10°C 20°C左右。例如，在(Sn — IOSb)系软钎料中，其固相线温度是243°C，与此相对，在含有Cu的(Sn-IOSb)系软钎料中，其固相线温度存在降低大约10°C的倾向。作为软钎料的主要成分的Sn，即使是使用了 99. 9%纯度的Sn，也会残留有0. 1%的杂质。因而，在含有的杂质是Cu时，理所当然的，有时会导致固相线温度的降低。虽然表示Cu的含有量的JIS标准是0. 02%，但是公知即使含有0. 02%左右的Cu，固相线温度也会极端地降低。同样地，在将半导体元件软钎焊到引线框的芯片焊盘电极部(软钎焊接合部)的工序中，由于是处于Cu从引线框中洗提(日文溶出)后易于混入到接合软钎料中的环境下，因此也会使软钎料的固相线温度降低。例如，当引线框是以Cu为主要成分的构件时，由于引线框在回流软钎焊时被加热，因此作为主要成分的Cu洗提(0. I质量％ 2质量％左右)，且该洗提的Cu混入到小片焊接用软钎料中。当在熔化了的小片焊接用软钎料中洗提有Cu等时，由于与使用了含有Cu的软钎料的结果相同，因此其固相线温度降低。固相线温度降低会造成如下问题，即，当如上所述那样将面安装部件软钎焊于电路基板时，小片焊接用软钎料吸收热量，热量无法充分地向面安装部件、安装用软钎料传递，从而安装用软钎料的湿润性变差，引起空隙的产生。因此，在将面安装部件安装于电路基板的情况下的可靠性降低，因此从与回流炉的加热温度之间的关系出发，并不优选上述使固相线温度降低的做法。因此，本专利技术解决了这样的以往的问题，将尽可能不含有使固相线温度降低的成分的、或即使含有使固相线温度降低的成分也将该成分在预定值以下的软钎料用作小片焊接用软钎料，并且使得在软钎料接合工序中不会洗提有使固相线温度降低的成分。 进而，本专利技术通过使用小片焊接用软钎料与安装用软钎料之间的固相线温度差增大那样的小片焊接用软钎料与安装用软钎料来软钎焊面安装部件，从而能够防止小片焊接用软钎料的熔化。用于解决问题的手段为了解决上述的问题，技术方案I所述的本专利技术的面安装部件的软钎焊方法，其特征在于，将涂布于电路基板的基板端子部的(Sn —Ag一Cu一Bi)系软钎料或(Sn —Ag一Cu — Bi — In)系软钎料用作安装用软钎料来软钎焊面安装部件，该面安装部件是使用Cu的含有量为规定值以下的、以Sn为主要成分的(Sn — Sb)系软钎料、将具有电极面的电路元件软钎本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.28 JP 2009-2989321.一种面安装部件的软钎焊方法，其特征在于， 将涂布于电路基板的基板端子部的(Sn — Ag — Cu — Bi)系软钎料用作安装用软钎料来软钎焊面安装部件，该面安装部件是使用Cu的含有量为规定值以下的、以Sn为主要成分的(Sn — Sb)系软钎料、将具有电极面的电路元件软钎焊于形成有Ni镀层的引线框的芯片焊盘电极面而形成的面安装部件，该电极面形成有Ni镀层。2.根据权利要求I所述的面安装部件的软钎焊方法，其特征在于， 上述(Sn — Sb)系软钎料中的Sb是10质量％ 13质量％，优选是10质量％ 11质量％，上述Cu是0. 01质量％以下,优选是0. 005质量％以下。3.根据权利要求I或2所述的面安装部件的软钎焊方法，其特征在于， 在上述(Sn — Sb)系软钎料中还添加有由P或/和Ni、Co、Fe中的I种以上构成的机械强度改善成分。4.根据权利要求3所述的面安装部件的软钎焊方法，其特征在于， 所添加的上述P是0. 0001质量％ 0. 01质量％，上述Ni、Co、Fe是0. 01质量％ 0. I质量％。5.根据权利要求I所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：上岛稔，丰田实，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：