焊膏和焊料接头制造技术

提供一种焊膏，固相线温度为２５５℃以上，还有，改善Ｂｉ与Ｃｕ、Ａｇ电极的湿润性，即使是低温焊接时也能达到与含有Ｐｂ的高温焊料近似的湿润性。是由从Ｂｉ或Ｂｉ合金、对于Ｂｉ固相线温度降低的金属、该固相线降低的金属和形成金属间化合物的固相金属中组成的金属粉末，与助焊剂而构成的焊膏。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及焊膏，特别是回流焊用焊膏和焊料接头。更具体地说，本 专利技术涉及用于形成由无铅焊料构成的焊料接头的回流焊用焊膏和使用其 而得到的焊料接头。
技术介绍
在本说明书中，为方便起见区别高温焊料和普通焊料而对本专利技术进行 说明。在此，高温焊料通常指比一般的焊料熔点高的焊料的总称，在本说明书中，特别是无铅高温焊料，固相线温度在255t:以上。高温焊料与通常的焊料同样用于例如焊接晶体管电极时焊料接头在 高温状态下使用的用途。还有，高温焊料也有别的用途。S卩，在电子设备 领域的钎焊中，首先对最初作为目的的构件进行钎焊，其次在其附近再次 进行钎焊。在如此第二次钎焊时重要的是不使最初的焊料接头熔融，因此 在最初的钎焊中使用熔融温度高的高温焊料。现有的高温焊料为如Pb-5Sn (固相线温度30(TC、液相线温度314 °C)、 Pb-10Sn (固相线温度268°C、液相线温度301°C)、 Pb-2.5Ag (固 相线温度304°C、液相线温度304°C)这种以Pb为主成分的焊料。以 Pb为主成分的高温焊料对于由Cu和Ag等构成的电极的钎焊性优异，近 来从Pb公害的问题出发，限制了其的使用。为此现在不使用Pb的无铅高 温焊料得到了开发，在以Sn为主要成分的无铅焊料中具有作为高温焊料 必要的高的固相线温度和液相线温度两方面的焊料还不存在。例如对使用作为现在无铅焊料的主流的Sn-Ag-Cu合金 (Sn-3Ag-0.5Cu)的电子元件的基板等的钎焊在约24(TC进行。因此，在 将通过使用无铅高温焊料的钎焊制造的电子元件封装在基板等上时，由无 铅高温焊料进行的最初的焊料接头，因为在如上所述无铅焊料进行的第二次钎焊时不能再熔融，所以实际上无铅焊料的的固相线温度需要为255°C 以上。历来，也提出了 255t:左右半熔融状态的高温焊料，即使这些，也 没有代替现有的含Pb的高温焊料的通用的无铅高温焊料，因此不过是作 为替代品使用255t:时不完全熔融的焊料。另一方面，作为具有255。C以上的合金，公知有Bi、 Bi-Ag、 Bi-Cu、 Bi-Sb等(专利文献1 3)几种Bi合金，他们都很难与作为一般的钎焊对 象的Cu、 Ag等的电极反应，很难得到良好的焊料接头。作为促进与作为 焊料对象的CU、 Ag等的电极的反应的方法，添加与各种电极形成金属间 化合物的Sn、 In是有效的。然而，仅添加这些元素，如果Sn为0.2质量 %以上，即使In为极微量的添加，固相线温度分别为139°C、 109.5°C，固 相线温度变为255'C以下。专利文献1:特开2001-205477号公报专利文献2:特开2005-72173号公报专利文献3:特开2001-353590号公报
技术实现思路
本专利技术的课题在于提供一种焊膏，其固相线温度在255。C以上，还改 善与作为一般的钎焊对象的Cu、 Ag电极的湿润性，即使是低温的钎焊也 能达到与含有Pb的高温焊料近似的湿润性。本专利技术者们，为了解决上述课题，着眼于Bi或Bi合金，进行反复讨 论，得到了如下的发现。(i) 将构成焊料合金的各金属成分按性能分为固相线温度降低的成 分和固相线温度确保成分，作为其各自粉末配合而构成焊膏，由此，即使 是Bi或Bi合金的高温焊料，也能确保充分的湿润性。(ii) 如果规定固相线温度降低的成分相对于Bi或Bi合金的配合比 率还不如作为湿润性改善成分而有效利用。(iii) 如此即使改善湿润性考虑到熔融后的合金整体的组成比率时 不能避免固相线温度降低，因此使第三金属成分在钎焊温度呈固相的成分 存在，由此，抵消作为固相线温度确保成分发挥功能的上述固相线降低作 用，而且(iv)将这时的第三金属的至少一部分作为粉末成分配，并且选择第 二金属和第三金属形成金属间化合物的材料，由此，能够促进第二金属和 第三金属的金属间化合物的形成，也有效地确保作为高温焊料必要的固相 线温度。在此，本发最广义地提出一种焊膏，是由三种金属的粉末成分和助焊 剂成分构成的混合物，在三种金属内，至少一种金属为固相线温度在255 °C以上的Bi或Bi合金，剩余的两种金属分别为固相线温度降低的成分和 固相线温度确保的成分。另外，本专利技术为一种焊膏，其混炼金属粉末成分和助焊剂成分而成， 其中，所述金属粉末成分是由第一金属和第二金属和第三金属构成的金属 粉末成分，在所述金属粉末成分中，第三金属的至少一部分作为第三金属 的粉末而含有，该焊膏的特征在于，所述第一金属为从Bi或Bi合金中选 出的至少一种，所述第二金属为具有使所述第一金属所具有的固相线温度 降低的特性和在与所述第三金属间形成金属间化合物的特性的金属，在将 所述金属粉末成分定为100质量％时，以下述比率进行配合所述第二金 属的粉末为0.7 6质量％，所述第三金属的粉末为1.3 10质量％，余量为 第一金属的粉末。根据本专利技术，通过在第一金属中添加第二金属，例如在比较低的温度 的255。C附近的温度下可以进行钎焊。另外通过添加第二金属，而改善与 Cu、 Ag电极的湿润性，可以进行与含有Pb的高温焊料近似的湿润性的钎 焊。与此同时低熔点的第二金属与第三金属形成高熔点的金属间化合物， 因此得到的焊料接头的固相线温度为255"以上，例如，在此之后，即使 使用一般的无铅焊料进行第2次钎焊最初的焊料接头也不会熔融。附图说明图1 (a) (b)是Bi-Sn-Cu3元合金相图，表示本专利技术的焊料的组成范围。具体实施例方式对本专利技术的实施方式进行说明，本专利技术中上述3种类的金属分别具有以下特征。还有，在以下的说明中，为方便起见，将Bi或Bi合金、相对 于Bi的固相线温度降低的金属、固相线温度确保金属分别称为第一金属、 第二金属、第三金属。另外表示组成比率的"％"如果没有特别的限制， 则在本说明书中是相对于这些金属的合计量的"质量％"。还有，在本专利技术 中称作"金属"时，如果没有特别的限制，也包含"合金"的意思。 第一金属第一金属是Bi或Bi合金，固相线温度为255"C以上。该金属在钎焊 后成为焊料接头的主要构成成分。第一金属具体地说为固相线温度在255。C以上的Bi或其合金，作为 Bi合金的具体例有Bi-Ag、 Bi-Cu、 Bi-Sb、 Bi-Ni、 Bi-Co、 Bi-Mg、 Bi-Pd、 Bi-Rh、 Bi-Si、 Bi画Te等。第一金属的粉末成分的配合量为在将下述的第二金属和第三金属的 粉末成分的合计量定为100%时的成为余量的比率的量，具体地说为84 98. 1%。第二金属为向第一金属中添加时，使第一金属的固相线温度降低的金属，并且是与下述的第三金属(例如Ag、 CU等)形成金属间化合物的金属。第二金属是改善相对于构成电极的Ag和Cu的第一金属的湿润性的 金属，而且是含有Sn、 In这些的合金。第二金属以提高第一金属与电极 的湿润性为目的，优选为在第一金属开始熔融阶段第二金属及其合金的大 部分已经熔融。作为第二金属合金的例子有Sn-In、 Sn-Ag、 Sn-Cu、 Sn-Ag隱Cu、 Sn醫Ag-Cu-In、 Sn-Bi、 Sn-Co、 Sn-Ni、 Sn-Sb、 Sn画Au合金等。第二金属也可以至少一部分预先与第一金属合金化。例如可以作为 Bi-Sn或Bi-In合金而配合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊膏，其混炼金属粉末成分和助焊剂成分而成，其中，所述金属粉末成分是由第一金属和第二金属和第三金属构成的金属粉末成分，在所述金属粉末成分中，第三金属的至少一部分作为第三金属的粉末而含有，该焊膏的特征在于，　所述第一金属为从Ｂｉ或Ｂｉ合金中选出的至少一种，　所述第二金属为具有使所述第一金属所具有的固相线温度降低的特性和在与所述第三金属间形成金属间化合物的特性的金属，　在将所述金属粉末成分定为１００质量％时，以下述比率进行配合：所述第二金属的粉末为０．７～６质量％，所述第三金属的粉末为１．３～１０质量％，余量为第一金属的粉末。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中野公介，高冈英清，上岛稔，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]