金属接合方法技术

混合了有机过氧化物的碳氢化合物（３０）置于铜电极（１２）和涂覆有焊料的电极（２２）之间，在约３００℃的温度下加热。有机过氧化物暴露于热能并热分解成氧－氧键打开的有机过氧化物自由基。由于有机过氧化物自由基是活泼的，它从碳氢化合物中夺取氢。有机过氧化物促进了碳氢化合物自由基的形成，因此甚至于在相对低的加热温度下，也能形成足够量的碳氢化合物自由基。结果，甚至于在相对低的加热温度下通过碳氢化合物自由基引起的还原反应可以从金属表面去除氧化膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，例如，对两个电路基片(电路板)上布线的金属接头进行接合的方法。
技术介绍
正如JP-2001-185843中描述的(对应US6,598,780，US6,601,754，US6,719,187，US6,769,598)，当接合两个电路基片上布线的两个金属接头时，电路基片的接头相互面对，并在其中插入具有950kJ/mol或更小的C-H键离解能的碳氢化合物。然后，加热接头至热分解碳氢化合物成为从中分离出氢的碳氢化合物自由基。所得到的碳氢化合物自由基还原并从而去除了形成于构成接头的金属表面上的氧化膜。不同于使用焊剂(flux)的方法，氧化膜能不用形成金属离子而被去除。已被去除氧化膜的金属通过加热熔化或扩散，从而可以接合。既然这样，不损坏绝缘性能就可以获得足够的接合强度。如上所述，形成于金属表面的氧化膜的还原反应由碳氢化合物自由基引起。因此，形成足够量的用于氧化膜去除的碳氢化合物自由基是必要的。在上述方法中，通过加热接头从而热分解碳氢化合物来形成碳氢化合物自由基。上述方法的问题在于为了形成足够量的碳氢化合物自由基，接头必须加热至相对高的温度。既然这样，作为具有安装其上的金属接头的电路基片的绝缘材料必须使用高耐热材料。如果不提高加热温度至如约400℃并持续加热约1-10秒就不能获得足够的接合强度。专利技术概述鉴于前述问题，本专利技术的一个专利技术目的是提供一种在低温下维持加热温度时能促进碳氢化合物自由基(radical)生成的。首先，为了降低加热温度，本专利技术人研究了是否选择了具有尽可能小C-H键离解能的物质就能在维持低的加热温度下增加碳氢化合物自由基的生成量。特别地，正如附图说明图11所述，CH-键离解能ΔH是碳氢化合物分解成碳氢化合物自由基(R·)和氢自由基(H·)所需的能量。当该C-H键离解能ΔH较小时(见图11中的箭头)易于形成碳氢化合物自由基(R·)。本专利技术人认为二氢蒽可以有效地作为具有尽可能小的CH键离解能并同时具有以碳氢化合物自由基的形式存在的易于稳定结构的物质。二氢蒽具有894kJ/mol的C-H键离解能。在通过PM3法几何优化同时用分子轨道计算软件“WinMOPAC 3.0”计算该C-H键离解能(在下文中将同样会被用于对C-H键离解能的计算)。通过下述方法研究两个金属电极之间的接合状态，该方法在金属电极间放置二氢蒽并加热其达到约300℃，该温度低于常用温度，结果没有获得满意的接合强度。接合面积比(用于评价随后描述的接合强度的指标)仅为约15％。因此，本专利技术人注意到，在低的温度下自由基能解离的物质作为能参与碳氢化合物自由基解离的备选物。按照这一想法，当在较低温度下被解离成自由基并以自由基形式存在时从碳氢化合物中夺取出氢的物质和碳氢化合物混合时，甚至在低于常用温度的加热温度下促进了碳氢化合物的自由基离解反应。选择有机过氧化物和偶氮化合物作为在低温下被解离成自由基并从碳氢化合物中夺取氢的物质。已经证实了将混合有有机过氧化物或偶氮化合物的碳氢化合物放置于金属电极之间并加热到约300℃，接合面积比表现出明显地增长。按照本专利技术，有机过氧化物或偶氮化合物通过暴露于热能来热分解。有机过氧化物被分解为氧-氧键打开的有机过氧化物自由基，而偶氮化合物被分解为碳-氮键打开的自由基。有机过氧化物或偶氮化合物形成的自由基是活泼的并随时可与氢反应。由有机过氧化物或偶氮化合物形成的自由基从碳氢化合物夺取出氢，和氢结合并成为氢加合物而稳定。另一方面，碳氢化合物被热分解为碳氢化合物自由基。因为有机过氧化物自由基或由偶氮化合物形成的自由基从化合物中夺取氢，碳氢化合物也变成碳氢化合物自由基。因此有机过氧化物或偶氮化合物促进了碳氢化合物自由基的形成，以致在甚至低于常规的采用的加热温度下就能形成足够量的碳氢化合物自由基。结果，甚至于在降低的加热温度下就能从金属表面去除氧化膜，这促使显示接合强度的接合面积比明显增长。附图简述参照附图并通过随后的优选实施例的详细描述本专利技术的上述和其它目的，特征及优点将变得更加明了，其中图1是说明第二电路基片被安装在第一电路基片上以及它们的布线互相连接的状态，即，这些基片的金属电极接合后的状态的截面图；图2是解释第一电路基片和第二电路基片的接合过程的截面图；图3是解释第一电路基片和第二电路基片的接合过程的截面图；图4是说明C-H键离解能和还原速率常数之间的关系曲线图；图5A是解释通过有机过氧化物添加到碳氢化合物来证实还原氧化膜的性能变化的方法的示意图，图5B是说明图5A的结果的示意图；图6是用来解释当实际分别形成于电路基片上的金属电极在插入碳氢化合物和有机过氧化物的混合物时接合的方法以及证实接合强度的示意图；图7是说明当使用了碳氢化合物和有机过氧化物的混合物时接合面积比与10-小时半衰期温度之间的关系曲线图；图8解释了通过改变作为碳氢化合物的二氢蒽和作为有机过氧化物的过氧化甲乙酮的添加量(重量比)来准备的样品，每个的量为0-10％，以及使用每个样品时的接合面积比；图9是解释当与有机过氧化物混合时通过碳氢化合物进行氧化膜的还原反应的示意图；图10是说明还原速率常数logK和以有机过氧化物自由基(R·)的形式和以通过用从碳氢化合物(RH)中夺取出的氢接合有机过氧化物自由基(R·)获得的氢加合物(ROH)的形式之间的每个有机过氧化物的能量差ΔH之间的关系曲线图；以及图11是用来解释碳氢化合物的C-H键离解能ΔH的示意图。优选实施方案的详述在该实施方案中，一般用于充当由绝缘板材料如混有玻璃纤维的环氧树脂制成的电路基片上的接头的金属电极和另一个电路基片上的金属电极、连接器的连接端、或电子部件的连接端接合。在该实施方案中，将描述两个电路基片的金属电极的接合实施例。图1说明了第二电路基片20安装于第一电路基片10上且它们的布线互相连接的状态，即，这些基片10和20的金属电极接合后的状态。在该实施方案中，使用印刷线路板(PWB)作为第一电路基片10。在该电路基片10中，金属布线的接头C1形成于绝缘板11的表面上，该接头C1由铜(Cu)制成的金属电极12构成。使用软性印刷电路(FPC)作为电路基片20。在该电路基片20中，金属布线的接头C2形成于绝缘板21的表面上。该接头C2由铜(Cu)制成的金属电极22和粘附在金属电极22上的焊料(solder)23构成。在该实施方案中，第一和第二电路基片10上的布线接头C1和C2分别包括金属电极12和22，且它们中至少一个还包括置于金属电极上的焊料。作为焊料23，使用主要由银(Ag)和锡(Sn)组成的无铅焊料。如图1所示，焊接第一电路基片10上的接头C1和第二电路基片20上的接头C2。换句话说，第一电路基片10上的金属电极12和在电路基片20上的涂布有焊料的金属电极22接合。下一步，如图1所示的第一电路基片10和第二电路基片20的接合方法将参考图2和3描述。首先，制备第一电路基片10和第二电路基片20。这时，由于空气氧化，第一电路基片10上的金属布线的接头C1的表面具有形成其上的氧化膜12a，而由于空气氧化，第二电路基片20上的金属布线的接头C2上的焊料23的表面具有形成其上的氧化膜。将和有机过氧化物混合并具有850-950kJ/mol的C-H键离解能的碳氢化合物30应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属接合方法，用于接合第一接头（１２）和第二接头（２２），每个接头都由金属制得，该方法包括：将第一接头和第二接头互相面对，同时在其间插入碳氢化合物和有机过氧化物的混合物（３０）；加热碳氢化合物和有机过氧化物的混合物来热分 解碳氢化合物成为氢被分离出来的碳氢化合物自由基，并热分解有机过氧化物成为氧－氧键打开的有机过氧化物自由基，其中用有机过氧化物自由基从碳氢化合物夺取氢，从而促进碳氢化合物自由基的形成；以及在通过碳氢化合物自由基还原形成于金属表面的氧化 膜的同时，通过金属的接触、扩散或熔化来接合构成接头的金属时。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：三宅敏广，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]