高熔点金属粒分散成形焊料的制造方法技术

现有的成形焊料制造方法是在熔融焊料中直接投入规定量的高熔点金属粒，之后使高熔点金属粒分散，因此需要搅拌很长时间。为此在现有的成形焊料制造方法中，高熔点金属粒会熔进熔融焊料中而粒径变小。若是用这种粒径变小的成形焊料进行半导体元件和电路板的软钎焊，则软钎焊部间变窄，得不到充分的接合强度。在本发明专利技术中，首先制作高熔点金属粒的配合量多的混合母合金，将该混合母合金投入熔融焊料中并使高熔点金属粒分散，因此能够在短时间内使高熔点金属粒均一地分散在焊料中。因此，由本发明专利技术的成形焊料制造方法得到的成形焊料，由于能够使软钎焊部间保有规定的间隙，所以接合强度充分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种均一分散有高熔点金属粒的成形焊料(form solder)的制造方法。
技术介绍
一般来说，作为电子设备上使用的印刷电路板和电子设备等的工件的软钎焊，有烙焊法、流动法、回流法。烙焊法是在工件的软钎焊部分配松香心焊丝，从其上用钎焊烙铁加热而使松香心焊丝熔化，从而进行软钎焊。此烙焊法因为要对钎焊部的每一处进行软钎焊，所以无法面向大批生产，但是其适用于由其他软钎焊方法进行钎焊后，对没有耐热性的电子元件进行软钎焊，或矫正因其他的软钎焊法而发生的钎接不良。流动法因为是使搭载有电子元件的印刷电路板与熔融焊料接触，所以是能够一次进行多处钎焊的一种生产率优异的软钎焊法。然而，此流动法因为是使印刷电路板与熔融焊料接触，所以会在不必要的地方附着焊料，或由于电子元件与变成高温的熔融焊料直接接触，因此会有使电子元件热损伤这样的问题。回流法是只在工件的必要处放置焊料，之后由回流炉和红外线照射装置、激光照射装置这样的加热装置加热，由此进行软钎焊，因此所进行的软钎焊不但生产效率优异，而且不会在不必要之处附着焊料这种可靠性也优异。因此，回流法大多在今天要求有高可靠性的工件的软钎焊上被采用。作为用于此回流法的焊料为焊膏和成形焊料。焊膏是将调合粘性的某种助焊剂与粉末焊料混匀，通过印刷和喷吐将其涂布在工件的软钎焊部。用于此焊膏的助焊剂因为是用溶剂溶解松脂、活性剂、触变剂等的助焊剂材料，所以用焊膏进行软钎焊后肯定有助焊剂残渣附着。在使用了焊膏的软钎焊中，钎焊时活性剂、触变剂、溶剂等由于热而大部分挥发，但并不是完全挥发，成为在助焊剂残渣中仍有少量残留的状态。由于助焊剂材料容易吸湿，因此，若助焊剂残渣中的助焊剂材料吸收大气中的水分，则使软钎焊部产生腐蚀生成物而使绝缘阻抗降低。为此焊膏便不适用于要求有高可靠性的工件的软钎焊。因此作为要求有高可靠性的工件的软钎焊，适用的是不用助焊剂来进行软钎焊的成形焊料。所谓成形焊料是指形状适合软钎焊部的小球(pellet)和垫圈(washer)。使用此成形焊料的回流法是在工件上载置成形焊料后，在如氢气这种还原性的某种气氛中加热而进行软钎焊。若在氢气氛中加热载置有成形焊料的工件，则使工件和成形焊料的表面附着有氢的氧化物被还原除去，并使熔化了的焊料润湿。在要求有高可靠性的芯片焊接这样的工件中，因为留有助焊剂残渣的焊膏不能使用，所以要使用成形焊料。所谓芯片焊接是用焊料把电路板和半导体元件接合起来，软钎焊是通过在电路板半导体元素间放置成形焊料，在还原气氛中加热来进行。可是若在电路板上放置成形焊料和半导体元件并加热，则成形焊料在熔化时，熔化了的焊料会因半导体元件的重量从软钎焊部间被挤出，软钎焊部间的焊料的量变少。借助焊料的接合是在软钎焊部间存在有适量的焊料，从而能够发挥出充分的接合强度，但是若如芯片焊接这样，软钎焊部间的焊料因放置在其上的半导体元件的重量而被挤出，则接合强度变弱。因此一直以来，为了使软钎焊部间留有适当的间隙，从而在软钎焊部间保留适量的焊料，故在软钎焊部间夹入多个Ni、Cu、Ag、Fe、Mo、W等比焊料熔点高的高熔点金属粒(以下仅称为金属粒)。软钎焊时，因为要另行将金属粒放置在软钎焊部间，所以非常费事而效率低下，因此使用的方法是预先使金属粒分散在成形焊料中。作为分散有金属粒的成形焊料的制造方法有气体压接法和熔融法。所谓压接法就是在一块板状焊料上放置多个金属粒，使其在一对辊间通过而将金属粒埋入板状焊料中，之后以冲压机穿通(专利文献1)，在两块板状焊料中留有金属粒并呈三明治状后以冲压机穿通(专利文献2)。所述熔融法就是使金属粒分散于熔融焊料中后，将熔融焊料浇注到铸模而成为坯料，通过挤压加工使该坯料成为板状焊料后再穿通的方法(专利文献3)。专利文献3所述的熔融法首先对金属粒的表面实施电解镀或无电解镀。接着将该金属粒和助焊剂的混合物投入熔融焊料中搅拌，其后浇注到铸模中成为坯料。然后将坯料轧制成板状，通过冲压成形为规定成状的成形焊料。专利文献1特开平3-281080号公报专利文献2特开平6-285686号公报专利文献3特开平6-31486号公报可是，通过压接法得到的成形焊料是将金属粒机械性地埋入板状焊料并夹在板状焊料间，因此金属粒不会与焊料润湿。就是说由于金属粒和焊料无法金属性的接合，所以若将该成形焊料夹在软钎焊部间并使成形焊料熔化，则金属粒与软钎焊部接触的部分无法金属性的接合。该状态变成金属粒和和软钎焊部无法接合。因此软钎焊部和焊料的接合面积变小，接合强度不能充分地变强。另一方面，由现有的熔融法得到的成形焊料由于金属粒和焊料无法金属性的接合，所以成为软钎焊部间整体接合的状态。然而在由现有的熔融法得到的成形焊料中，软钎焊部间存在的金属粒的粒径变小，以致完全消失而不能得到规定的间隙。其结果是，电路板和半导体元件间的焊料量仍然很少而有接合强度变弱这样的问题。
技术实现思路
本专利技术者们就由现有的熔融法得到的成形焊料中，金属粒的粒径变小以致消失的原因加以锐意研究，其结果发现，这是由于金属粒熔进了熔融焊料中。即现有的熔融法中，是把金属粒在熔融焊料中润湿，同时将用于与成形焊料混合的、成为最终分配量的少量的金属粒直接投入大容量的熔融焊料中，因此在该熔融焊料中使金属粒均一分散要花费很长时间。在现有的熔融法中，均一分散要花费长时间的结果是，金属粒熔进熔融焊料中从而粒径变小，以致金属粒完全消失。之所以金属粒比焊料熔点高，本该在焊料的熔化温度下不会熔化，但是金属粒却熔进了熔融焊料中是基于如下理由。即，若金属粒的表面被焊料润湿，则在润湿的部分在焊料和金属粒间发生原子的扩散而合金化。若高熔点金属和焊料合金化，则因为那部分的熔点下降，所以金属粒的合金化了的部分熔进熔融焊料中。如此由于金属粒一点点熔进熔融焊料中，金属粒的粒径变小，进而完全消失了。因此本专利技术者们着眼于，在将金属粒投入熔融焊料时如果金属粒短时间内分散到熔融焊料中，则金属粒不会减少，从而完成本专利技术。本专利技术是一种，其特征在于包括制作分散有高熔点金属粒相对于焊料量的混合量为5～30质量％的金属粒的混合母合金的工序；在熔融焊料中投入混合母合金使高熔点熔融焊料相对于熔融焊料的混合量为0.1～3质量％并进行搅拌的工序；将混合有规定的金属粒的熔融焊料铸入铸模而制作坯料的工序；将坯料加工成板状焊料后形成规定形状的成形焊料的工序。可是，本专利技术的混合母合金和一般在使金属合金化时使用的母合金的使用方法相近，但是构成不同。所谓一般的合金中使用的母合金是将添加的金属元素以高浓度添加到熔融金属而完全熔解，在实际配合成规定的组成时使母合金变稀而使用。另一方面，所谓本专利技术的混合母合金是不使高熔点金属粒而以金属粒的形状混合分散到焊料中，在形成实际的配合量时计量混合母合金而投入到熔融焊料中。根据本专利技术，预先制作以高配合混合了金属粒的混合母合金，使金属粒的配合成为规定量的方式计量该混合母合金并投入熔融焊料中，因此将混合母合金投入熔融焊料以后只进行短时间搅拌，金属粒便均一地分散在熔融焊料中。然后将均一分散了金属粒的熔融焊料直接浇注到铸模中而成为坯料。在本专利技术中，制作混合母合金时，将混合母合金投入熔融焊料中搅拌时，因为各自向铸模浇注时的工序在短时间内进行，所以金属粒与熔融焊料接触的时间非常短就行。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高熔点金属粒分散成形焊料的制造方法，其特征在于，包括：　　　　制作分散有高熔点金属粒相对于焊料量的混合量为５～３０质量％的金属粒的混合母合金的工序；　　　　在熔融焊料中投入混合母合金使高熔点金属粒相对于熔融焊料的混合量为０．１～３质量％并进行搅拌的工序；　　　　将混合有规定的金属粒的熔融焊料铸入铸模制作坯料的工序；　　　　将坯料加工成板状焊料后形成规定形状的成形焊料的工序。

【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：上岛稔，石井隆，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]