專利名稱：焊接接合結(jié)構(gòu)及釬焊用焊劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如向在冷熱差別大的環(huán)境下使用的電路基板上焊接電子部件等時 有用的焊接接合結(jié)構(gòu)及釬焊用焊劑等。
背景技術(shù)：
以往，在向電路基板上安裝電子部件時，常用的是如下的釬焊方法，S卩，將含有焊 接合金粉末和焊劑的焊膏組合物印刷在基板上，在搭載電子部件后加熱接合。此時，焊劑起 到的作用是，將釬料及基板表面的金屬氧化物除去，并且防止釬焊時的金屬的再氧化、降低 釬料的表面張力，因而對于良好地進行釬焊來說是不可缺少的。但是，當(dāng)使用焊劑在電路基 板上釬焊電子部件時，在釬焊結(jié)束后焊劑的一部分或大部分會殘留于基板上。一般將其稱 作“焊劑殘渣”。例如，在想要在具備電極部及絕緣膜的基板的主面上搭載電子部件而將該 電極部與電子部件焊接的情況下，會從連接兩者的焊接部中浸出焊劑成分，從而在電子部 件與絕緣膜之間夾雜焊劑殘渣。但是，在此種焊劑殘渣中容易產(chǎn)生龜裂。由此，在釬焊后在基板上或電子部件與絕 緣膜之間等處殘存有焊劑殘渣的焊接接合結(jié)構(gòu)中，水從龜裂部浸入而導(dǎo)致部件引線間的短 路故障，存在損害焊接的接合可靠性的問題。所以，作為防止焊劑殘渣的龜裂的方法，迄今為止提出過如下所示的對策。艮口，
a)像在以松香作為基質(zhì)樹脂的焊膏中，添加作為高沸點增塑劑的偏苯三酸的酯的方法 (參照專利文獻1)那樣，添加高沸點的增塑劑而在釬焊后的殘渣中殘留增塑劑的對策；
b)除了像使用乙烯-丙烯酸共聚物的釬焊用焊劑(參照專利文獻2)、或使用玻璃化溫度 為-50 -35°C的范圍的丙烯酸樹脂的釬焊用焊劑(參照專利文獻3)以外，還像使用乙烯 或丙烯的聚合物等的焊劑那樣，以按照具有柔軟性的方式設(shè)計的合成樹脂作為基質(zhì)樹脂的 對策；c)在釬焊后進行清洗，去掉焊劑殘渣的對策。專利文獻1 日本特開平9-234588號公報專利文獻2 日本特開平9-1222975號公報專利文獻3 日本特開2001-150184號公報但是，近年來，安裝基板所被配置的環(huán)境逐漸多樣化，例如就車載基板而言，增加 了在像發(fā)動機室內(nèi)的發(fā)動機附近那樣冷熱差別非常大而且受到劇烈的振動的更為嚴(yán)酷的 環(huán)境中的安裝基板的配置。此種狀況中，即使是用采取防止焊劑殘渣的龜裂的對策的以往 的方法進行釬焊的安裝基板，也會有無法確保充分的接合可靠性的情況。該接合可靠性惡 化的問題特別是在如下的安裝基板中會明顯地顯現(xiàn)，即，在具備電極部及絕緣膜的基板的 主面上搭載電子部件而將該電極部與電子部件焊接接合，從而在電子部件與絕緣膜之間夾 雜焊劑殘渣。對此可以如下考慮，即，在冷熱差別非常大的嚴(yán)酷的環(huán)境中，在所形成的焊接 部的金屬中產(chǎn)生龜裂的伸展，其結(jié)果是，產(chǎn)生接合強度明顯地降低這樣的與焊劑殘渣的龜 裂不同的問題，由此引起接合可靠性的惡化?？梢灶A(yù)想，配置于冷熱差別非常大而且還被施 加振動的嚴(yán)酷的環(huán)境中的安裝基板今后將會逐漸增加，因此現(xiàn)實狀況是，希望開發(fā)出一種焊接接合結(jié)構(gòu)，即使在此種嚴(yán)酷的環(huán)境中也可以保持充分的接合強度，可以發(fā)揮優(yōu)異的接
合可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的在于，提供即使在冷熱差別非常大的嚴(yán)酷的環(huán)境中也可以保 持充分的焊接接合強度、確保高接合可靠性的焊接接合結(jié)構(gòu)；和能夠?qū)崿F(xiàn)它的釬焊用焊劑寸。本發(fā)明人等為了解決上述問題進行了反復(fù)研究。其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)例如在90°C以 上的溫度和-30°C以下的溫度之間反復(fù)進行冷熱循環(huán)的嚴(yán)酷的載荷條件下，為了不僅抑制 焊劑殘渣，還要抑制在焊接部的金屬中產(chǎn)生的龜裂，保持焊接的接合強度，重要的是，將回 流后的焊劑殘渣在規(guī)定溫度范圍中的線膨脹系數(shù)的最大值、和作為焊劑成分的丙烯酸樹脂 的玻璃化溫度分別設(shè)定為處于特定范圍，為此作為焊劑成分來說具有羥基的觸變劑是必需 的，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明的焊接接合結(jié)構(gòu)在具備電極部及絕緣膜的基板的主面上搭載電子部 件，上述電極部與上述電子部件借助焊接部電連接，在電子部件與絕緣膜之間夾雜有從上 述焊錫部中浸出的焊劑的殘渣，其特征在于，上述焊劑含有丙烯酸樹脂、活性劑及具有羥基 的觸變劑，并且上述丙烯酸樹脂的玻璃化溫度為-40°C以下或上述焊劑殘渣的軟化溫度以 上，而且上述焊劑殘渣在從-40°C到該焊劑殘渣的軟化溫度的溫度范圍中的線膨脹系數(shù)的 最大值為300X10_6/K以下。本發(fā)明的釬焊用焊劑是通過與焊接合金混合并回流而用于釬焊中的釬焊用焊 劑，其特征在于，含有丙烯酸樹脂、活性劑及具有羥基的觸變劑，并且上述丙烯酸樹脂的玻 璃化溫度為-40°C以下或回流后的焊劑殘渣的軟化溫度以上，而且回流后的焊劑殘渣在 從-40°C到該焊劑殘渣的軟化溫度的溫度范圍中的線膨脹系數(shù)的最大值為300X10_6/K以 下。本發(fā)明的焊膏組合物的特征在于，含有焊接合金粉末和上述本發(fā)明的釬焊用焊 劑。本發(fā)明的防止焊接接合強度降低的方法是防止在90°C以上的溫度與-30°C以下 的溫度之間反復(fù)進行冷熱循環(huán)的溫度載荷條件下的焊接部的接合強度的降低的方法，其特 征在于，使用焊接合金粉末和上述本發(fā)明的釬焊用焊劑來形成上述焊接部。根據(jù)本發(fā)明，可以得到如下的效果，即，即使在冷熱差別非常大的嚴(yán)酷的環(huán)境中， 也可以保持充分的焊接接合強度，確保高的接合可靠性。具體來說，根據(jù)本發(fā)明，即使在 90°C以上的溫度與-30°C以下的溫度之間反復(fù)進行冷熱循環(huán)的溫度載荷條件下，也可以防 止焊接的接合強度的降低。


圖1是局部地表示本發(fā)明的焊接結(jié)構(gòu)的一個實施方式的放大剖面圖。
具體實施例方式首先，對本發(fā)明的釬焊用焊劑及焊膏組合物的一個實施方式進行詳細說明。
本發(fā)明的釬焊用焊劑是通過與焊接合金粉末混合并回流而用于釬焊中的。具體來 說，通過將本發(fā)明的焊劑與焊接合金粉末混合而回流，來形成焊料，此時，本發(fā)明的焊劑會 成為焊劑殘渣。本發(fā)明中，十分重要的是，該回流后的焊劑殘渣在-40°C到該焊劑殘渣的軟 化溫度的溫度范圍中的線膨脹系數(shù)的最大值(以下稱作“最大線膨脹系數(shù))為300X10_6/ K以下。優(yōu)選上述最大線膨脹系數(shù)為200X10_6/K以下。這樣，即使在被施加嚴(yán)酷的冷熱循 環(huán)的情況下，也可以抑制接合強度的降低，其結(jié)果是，即使在冷熱差別大的環(huán)境中使用時， 也可以確保高的接合可靠性。本發(fā)明中，回流后的焊劑殘渣的軟化溫度既可以是對僅將焊 劑在規(guī)定的溫度下加熱而除去溶劑等時產(chǎn)生的固化物(殘渣)測定出的軟化溫度，也可以 是將焊劑設(shè)為與焊接合金粉末混合的狀態(tài)(即，制成后述的本發(fā)明的焊膏組合物的狀態(tài))， 對將其在規(guī)定的溫度下加熱而使焊料熔融并且除去溶劑等時在焊料的周圍產(chǎn)生的固化物 (殘渣)測定出的軟化溫度。而且，最大線膨脹系數(shù)例如可以用后述的實施例中記載的方法 來求出。本發(fā)明的焊劑作為必需成分含有丙烯酸樹脂。作為丙烯酸樹脂，例如優(yōu)選舉出將 選自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸的各種酯、甲基丙烯酸的各種酯、巴豆酸、衣康酸、馬來酸、 馬來酸酐、馬來酸的酯、馬來酸酐的酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、氯乙 烯及乙酸乙烯酯中的至少一種含有聚合性不飽和基團的單體聚合而成的。而且，對于這些 含有聚合性不飽和基團的單體的聚合，例如可以使用過氧化物等催化劑，利用本體聚合法、 溶液聚合法、懸浮聚合法、乳液聚合法等自由基聚合來進行。本發(fā)明中重要的是，丙烯酸樹脂的玻璃化溫度為-40°C以下或回流后的焊劑殘渣 的軟化溫度以上。在丙烯酸樹脂的玻璃化溫度超過-40°C，并且小于回流后的焊劑殘渣的 軟化溫度的情況下，例如在施加了從90°C以上的溫度到-30°C以下的溫度的嚴(yán)酷的冷熱循 環(huán)載荷時，接合強度明顯地降低。這里，回流后的焊劑殘渣的軟化溫度如上所述，既可以是 對僅將焊劑加熱而產(chǎn)生的固化物(殘渣)測定出的軟化溫度，也可以是對在將焊劑與焊接 合金粉末混合的狀態(tài)下加熱而在焊料的周圍產(chǎn)生的固化物(殘渣)測定出的軟化溫度。而 且，本發(fā)明中，以該回流后的焊劑殘渣的軟化溫度高于-40°C為前提。而且，本發(fā)明中，玻璃化溫度(Tg)是使用各種均聚物的Tg利用下述計算式算出 的。[數(shù)1]I(wXi)Tg:共聚物的 Tg(K)Tgi 共聚單體的均聚物的Tg(K)Wi 共聚單體的重量百分率對于丙烯酸樹脂的酸值，沒有特別限制，然而例如從進一步促進活性作用的方面 考慮，優(yōu)選為10mgK0H/g以上。但是，例如在作為上述含有聚合性不飽和基團的單體僅使用 了酯類等情況下，丙烯酸樹脂的酸值也可以是0mgK0H/g。丙烯酸樹脂的分子量優(yōu)選為3萬以下，更優(yōu)選為2萬以下。如果丙烯酸樹脂的分 子量為上述范圍，則即使因回流時的加熱使樹脂在一定程度上高分子化，也可以抑制由此 造成的特性劣化等影響，因此在冷熱差別大的環(huán)境中，可以防止焊接部的龜裂，并且還可以
5防止在焊劑殘渣中產(chǎn)生的龜裂。其結(jié)果是，可以避免水分浸入龜裂部而導(dǎo)致部件引線間的 短路故障的問題。而且，本發(fā)明中，丙烯酸樹脂的分子量是指重均分子量。對于上述丙烯酸樹脂的含量，相對于焊劑總量，優(yōu)選為10 80重量％，更優(yōu)選為 20 70重量％。如果丙烯酸樹脂比上述范圍少，則在釬焊時不容易將活性劑均勻地涂布在 金屬上，因此有可能產(chǎn)生釬焊不良。另外，釬焊后的皮膜性降低，從而還有可能使高溫耐久 性降低。另一方面，如果丙烯酸樹脂比上述范圍多，則焊劑自身的粘度升高，有可能產(chǎn)生由 焊劑的厚膜化造成的釬焊性的降低的問題。本發(fā)明的焊劑將活性劑作為必需成分含有。利用活性劑，在釬焊時將金屬表面的 氧化膜除去，確保良好的釬焊性。作為活性劑，例如可以舉出乙胺、丙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、苯胺等的鹵化氫 酸鹽、乳酸、檸檬酸、硬脂酸、己二酸、二苯基乙酸等有機羧酸等。這些活性劑既可以僅為1 種，也可以是2種以上。對于活性劑的含量，相對于焊劑總量，優(yōu)選為0. 1 30重量％，更優(yōu)選為1 20重 量％。如果活性劑比上述范圍少，則活性力不足，釬焊性有可能降低。另一方面，如果活性 劑比上述范圍多，則焊劑的皮膜性降低，親水性變高，因此耐腐蝕性及絕緣性有可能降低。本發(fā)明的焊劑將具有羥基的觸變劑作為必需成分含有。例如在含有不具有羥基的 觸變劑、不含有具有羥基的觸變劑的情況下，上述的最大線膨脹率就會脫離上述范圍，其結(jié) 果是，施加嚴(yán)酷的冷熱循環(huán)載荷后的接合強度明顯地降低。作為具有羥基的觸變劑，例如可以舉出硬化蓖麻油、羥甲基山崳酸酰胺、12-羥基 硬脂酸亞乙基雙酰胺、芥酸單乙醇酰胺、12-羥基硬脂酸六亞甲基雙酰胺、氧化石蠟等。這些 具有羥基的觸變劑既可以僅為1種，也可以是2種以上。對于具有羥基的觸變劑的含量，相對于焊劑總量，優(yōu)選為0. 5 10重量％，更優(yōu)選 為2 8重量％。如果具有羥基的觸變劑比上述范圍少，則無法獲得充分的觸變性，印刷等 的操作性有可能降低。另一方面，如果具有羥基的觸變劑比上述范圍多，則焊劑的粘度變 高，有可能損害操作性。而且，作為不具有羥基的觸變劑，例如可以舉出石蠟、聚乙烯石蠟、聚丙烯石蠟、硬 脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、月桂酸亞乙基雙酰胺、硬脂酸亞丁基雙酰胺、硬脂酸亞二甲 苯基雙酰胺、N，N’ - 二硬脂基己二酸酰胺、N，N’ - 二油基癸二酸酰胺、N，N’ - 二硬脂基間苯 二甲酸酰胺、亞二甲苯基雙硬脂基尿素等。雖然這些不具有羥基的觸變劑并非本發(fā)明的必 需成分，然而只要是不損害本發(fā)明的效果的范圍，則也可以含有。本發(fā)明的焊劑優(yōu)選還含有抗氧化劑。通過還含有抗氧化劑，就可以防止由回流時 的加熱造成的焊劑殘渣的氧化，在冷熱差別大的環(huán)境中，可以防止焊接部的龜裂，并且還可 以防止在焊劑殘渣中產(chǎn)生的龜裂。其結(jié)果是，還可以避免水分浸入龜裂部而導(dǎo)致部件引線 間的短路故障的問題。作為抗氧化劑，沒有特別限制，例如可以舉出酚系、磷系、胺系、硫系這些公知的抗 氧化劑。這些抗氧化劑既可以僅為1種，也可以是2種以上。作為酚系的抗氧化劑，例如可以舉出2，6-二-叔丁基-4-[4，6-雙(辛硫基)_1， 3，5-三嗪-2-基氨基]苯酚、2，6- 二-叔丁基-對甲酚、2，4- 二甲基-6-叔丁基苯酚、苯乙烯酚(7 f ^本一卜7 - 二一> )、2，4-雙[(辛硫基)甲基]-鄰甲酚等。作為磷系的抗 氧化劑，例如可以舉出亞磷酸三苯酯、亞磷酸三乙酯、三硫代亞磷酸三月桂基酯、三(十三 烷基)亞磷酸酯等。作為胺系的抗氧化劑，例如可以舉出α-萘胺、三乙胺、N，N’ - 二異丁 基_對苯二胺、苯基_萘胺等。作為硫系的抗氧化劑，例如可以舉出硫代二丙酸二月桂 酯、二月桂基硫醚、2-巰基苯并咪唑、硫代二丙酸月桂十八酯等。對于抗氧化劑的含量，沒有特別限制，然而例如相對于焊劑總量，優(yōu)選為0.05 10重量％，更優(yōu)選為0. 1 5重量％。本發(fā)明的焊劑優(yōu)選還含有松香系樹脂。如果含有松香系樹脂，則它就會作為用于 使上述活性劑均勻地附著于金屬上的粘合劑發(fā)揮作用，可以更為有效地進行金屬表面的氧 化膜的除去。松香系樹脂只要是以往普遍用于焊劑中的即可，沒有特別限定，然而例如可以除 了通常的脂松香、浮油松香、木松香以外，還可以舉出它們的衍生物(例如不均勻化松香、 熱處理過的樹脂、聚合松香、丙烯酰化松香、加氫松香、甲酰化松香、松香酯、松香改性馬來 酸樹脂、松香改性酚醛樹脂、松香改性醇酸樹脂等)等。這些松香系樹脂既可以僅為1種， 也可以是2種以上。在含有松香系樹脂的情況下，由于在焊劑中增多了丙烯酸樹脂以外的新的樹脂成 分，因此其含量最好設(shè)定為，使根據(jù)丙烯酸樹脂及松香系樹脂的各自的玻璃化溫度和含量 算出的丙烯酸樹脂與該松香系樹脂的混合物的平均玻璃化溫度進入上述的丙烯酸樹脂的 玻璃化溫度的范圍。通常來說，例如相對于焊劑總量，優(yōu)選為1 20重量％，更優(yōu)選為5
10重量％。本發(fā)明的焊劑還可以根據(jù)需要，含有有機溶劑。作為有機溶劑，優(yōu)選將上述的含有 成分溶解而形成溶液的極性溶劑，通常來說，例如優(yōu)選使用乙醇、異丙醇、乙基溶纖劑、丁基 卡必醇、己基卡必醇等醇系溶劑。另外，例如乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯系溶劑、或甲苯、松節(jié) 油等烴系溶劑等也可以作為有機溶劑使用。它們當(dāng)中，從揮發(fā)性或活性劑的溶解性的方面 考慮，優(yōu)選己基卡必醇。這些有機溶劑既可以僅為1種，也可以是2種以上。對于有機溶劑的含量，沒有特別限制，例如相對于焊劑總量，優(yōu)選為15 70重 量％。如果有機溶劑比上述范圍少，則焊劑的粘性變高，焊劑的涂布性有可能惡化。另一方 面，如果有機溶劑比上述范圍多，則作為焊劑的有效成分(上述的必需成分)就會相對地變 少，因此釬焊性有可能降低。此外，本發(fā)明的焊劑除了上述的各成分以外，也可以在不損害本發(fā)明的效果的范 圍中，含有一般作為焊劑的基質(zhì)樹脂使用的以往公知的合成樹脂(例如苯乙烯_馬來酸樹 脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂、苯氧基樹脂、萜烯樹脂等)、防霉劑、消光劑等添加劑。本發(fā)明的焊膏組合物是含有焊接合金粉末和上述的本發(fā)明的釬焊用焊劑的組合 物。作為上述焊接合金粉末，沒有特別限制，可以使用普遍使用的錫-鉛合金；還添 加有銀、鉍或銦等的錫_鉛合金等。另外，也可以使用錫_銀系、錫_銅系、錫-銀-銅系、 錫-鉍系等無鉛合金。而且，焊接合金粉末的粒徑優(yōu)選為5 50 μ m左右。對于本發(fā)明的焊膏組合物中的焊劑與焊接合金粉末的重量比(焊劑焊接合金 粉末)，只要根據(jù)所需的焊膏的用途或功能適當(dāng)?shù)卦O(shè)定即可，沒有特別限制，然而優(yōu)選為5 95 20 80 左右。本發(fā)明的焊膏組合物是通過進行回流而用于釬焊中的?；亓骼缰灰?30 200°C左右進行預(yù)熱后，在最高溫度170 250°C左右進行即可，然而并不限定于此。而且， 在釬焊時，焊膏組合物通常來說是利用分配器或絲網(wǎng)印刷等涂布于基板上的。下面，使用附圖對本發(fā)明的焊接接合結(jié)構(gòu)的一個實施方式進行說明。圖1是局部地表示本發(fā)明的焊接結(jié)構(gòu)的一個實施方式的放大剖面圖。該焊接接合 結(jié)構(gòu)將電子部件4搭載于在主面Ia中具備電極部2及絕緣膜3的基板1上(主面Ia上)， 上述電極部2與上述電子部件4借助焊接部5電連接。在該焊接接合結(jié)構(gòu)中，在電子部件 4與絕緣膜3之間夾雜有從上述焊接部5中浸出的焊劑的殘渣6。在本發(fā)明的焊接接合結(jié)構(gòu)中，上述焊接部5是通過使混合了焊接合金粉末和焊劑 的焊膏組合物回流而形成的。這里，所用的焊劑是含有丙烯酸樹脂、活性劑及具有羥基的觸 變劑并且上述丙烯酸樹脂的玻璃化溫度為-40°C以下或上述焊劑殘渣的軟化溫度以上的本 發(fā)明的焊劑，該焊劑的殘渣6的最大線膨脹系數(shù)(即從-40°C到該焊劑殘渣的軟化溫度的溫 度范圍中的線膨脹系數(shù)的最大值)為300X10_6/K以下。這樣，即使在被施加嚴(yán)酷的冷熱循 環(huán)的情況下，也可以抑制接合強度的降低，其結(jié)果是，在冷熱差別大的環(huán)境中使用時也可以 確保高的接合可靠性。像這樣，將如圖1所示的焊接接合結(jié)構(gòu)的焊接部5使用焊接合金粉末和本發(fā)明 的焊劑來形成，作為防止在90°C以上的溫度與-30°C以下的溫度之間(具體來說，例如 為-40°C 125°C )反復(fù)進行冷熱循環(huán)的溫度載荷條件下的焊接的接合強度的降低的方 法來說十分有用。即，本發(fā)明的防止焊接接合強度降低的方法是防止在90°C以上的溫度 與-30°C以下的溫度之間反復(fù)進行冷熱循環(huán)的溫度載荷條件下的焊接部的接合強度的降低 的方法，使用焊接合金粉末和上述本發(fā)明的釬焊用焊劑來形成上述焊錫部。而且，對于本發(fā)明的焊接接合結(jié)構(gòu)中的“焊劑殘渣”，只要應(yīng)用本發(fā)明的焊劑的說 明中所述的有關(guān)“回流后的焊劑殘渣”的記載即可，對于本發(fā)明的焊接接合結(jié)構(gòu)中的“焊劑 殘渣的軟化溫度”，只要應(yīng)用本發(fā)明的焊劑的說明中所述的有關(guān)“回流后的焊劑殘渣的軟化 溫度”的記載即可。實施例下面，通過舉出實施例及比較例而對本發(fā)明進行更具體的說明，然而本發(fā)明并不 限定于以下的實施例。而且，以下的各制造例或表中所示的丙烯酸樹脂的平均分子量都是重均分子量。實施例及比較例中的各種測定及評價是利用下述的方法進行的。<焊劑殘渣的最大線膨脹系數(shù)及焊劑殘渣的軟化溫度>將焊膏組合物約0. 5g載放于銅板(50mmX 50mmX0. 5mm)上，通過在設(shè)定為250°C 的加熱平板上加熱30秒而使焊料熔融后，冷卻到常溫，刮取回收所產(chǎn)生的焊劑殘渣。將該 操作進行5次，在將所回收的所有的殘渣均勻地熔融、混合后，以寬3mm、厚3mm、長IOmm的 形狀成形，將其作為試樣。然后，使用熱機械分析裝置(Seiko Instruments制“TMA/SS120”)測定該成形了 的試樣的膨脹、收縮，求出線膨脹系數(shù)。在測定時，將試樣在氬氣氣氛下以每分鐘5°C的升 溫速度從-40°C起加熱。當(dāng)將試樣逐漸加熱時，就會開始試樣的軟化，與此同時引起試樣的表觀長度的急劇的收縮，最終試樣長度幾乎變?yōu)榱?，因此將開始引起試樣的表觀長度的急 劇的收縮的溫度設(shè)為焊劑殘渣的軟化溫度。此后，從該軟化溫度起繼續(xù)加熱直至達到增加 30°C的溫度，求出線膨脹系數(shù)。將如此求出的從-40°C到軟化溫度的線膨脹系數(shù)當(dāng)中的最大 值設(shè)為最大線膨脹系數(shù)。而且，在從軟化溫度起加熱到達到增加30°C的溫度的期間，試樣完 全地熔化，確認試樣長度幾乎為零。<接合強度試驗>向2片具備具有可以安裝120個3. 2mmX 1.6mm的尺寸的芯片部件(電子部件) 的圖案的絕緣膜和連接芯片部件的電極的玻璃環(huán)氧基板上，分別使用具有相同圖案的厚 150 μ m的金屬掩模印刷焊膏組合物，搭載120個芯片部件。通過在搭載芯片部件后10分鐘 以內(nèi)，在氧濃度為1500ppm的氮氣氣氛下，在160士5°C進行80士5秒的預(yù)熱，接下來，在最高 溫度240士5°C進行回流，而實施了釬焊。在如此得到的焊接接合結(jié)構(gòu)中，電極與芯片部件被借助焊接部電連接，并且在芯 片部件與玻璃環(huán)氧基板表面的絕緣膜之間夾雜有焊劑殘渣。然后，對釬焊后的2片基板中的1片，以-40°C X30分鐘一125°C X30分鐘作為 1個循環(huán)，在1000個循環(huán)的條件下施加冷熱循環(huán)載荷。其后，對施加了冷熱循環(huán)載荷的基 板和未施加冷熱循環(huán)載荷的基板，分別使用加壓剪切試驗機，依照Jis Z-3198-7測定出基 板上的120個芯片部件的接合強度(剪切強度)。在剪切強度的測定時，夾具采用具有直 徑0. 5mm的壓頭的剪切夾具，在按照使剪切夾具相對于芯片部件垂直并且位于部件的中央 部的方式，將基板安放于試驗裝置中后，使剪切夾具以15mm/分鐘的速度移動而施加負載。此后，求出殘存強度率(％)，它是將施加了冷熱循環(huán)載荷的基板的剪切強度相對 于未施加冷熱循環(huán)載荷的基板的剪切強度的比例以百分率表示的值，利用該殘存強度率， 評價接合部的由焊接龜裂的產(chǎn)生所致的強度降低。具體來說，對于殘存強度率，從基板的接 合可靠性的觀點考慮，將70%以上設(shè)為“合格”。(制造例1)將由甲基丙烯酸乙酯34. 2重量份、丙烯酸月桂酯24. 0重量份、甲基丙烯酸芐酯 35. 2重量份及甲基丙烯酸6. 6重量份構(gòu)成的單體成分利用溶液聚合法聚合，得到熱塑性丙 烯酸樹脂A。該熱塑性丙烯酸樹脂A的玻璃化溫度(Tg)為51°C，酸值為43mgK0H/g，平均分子 量約為6000。(制造例2)將由甲基丙烯酸叔丁酯25. 4重量份、丙烯酸十六烷基酯53. 1重量份、丙烯酸環(huán)己 酯13. 8重量份及甲基丙烯酸7. 7重量份構(gòu)成的單體成分利用溶液聚合法聚合，得到熱塑性 丙烯酸樹脂B。該熱塑性丙烯酸樹脂B的玻璃化溫度(Tg)為54°C，酸值為50mgK0H/g，平均分子 量約為23500。(制造例3)將由丙烯酸月桂酯24重量份、丙烯酸十六烷基酯29. 7重量份、丙烯酸正丁酯25. 6 重量份及甲基丙烯酸20. 7重量份構(gòu)成的單體成分利用溶液聚合法聚合，得到熱塑性丙烯 酸樹脂C。
該熱塑性丙烯酸樹脂C的玻璃化溫度(Tg)為14°C，酸值為135mgK0H/g，平均分子 量約為12000。(制造例4)將由丙烯酸2-乙基己酯63. 2重量份、丙烯酸正丁酯22. 0重量份及甲基丙烯酸 14. 8重量份構(gòu)成的單體成分利用溶液聚合法聚合，得到熱塑性丙烯酸樹脂D。該熱塑性丙烯酸樹脂D的玻璃化溫度(Tg)為_62°C，酸值為97mgK0H/g，平均分子 量約為27000。(制造例5)將由甲基丙烯酸月桂酯28. 9重量份、丙烯酸2-乙基己酯41. 9重量份及丙烯酸正 丁酯29. 2重量份構(gòu)成的單體成分利用溶液聚合法聚合，得到熱塑性丙烯酸樹脂E。該熱塑性丙烯酸樹脂E的玻璃化溫度(Tg)為-71V，酸值為0mgK0H/g，平均分子 量約為9500。(制造例6)將由丙烯酸異冰片酯26. 0重量份、丙烯酸環(huán)己酯19. 2重量份、甲基丙烯酸芐酯 44. 0重量份及甲基丙烯酸10. 8重量份構(gòu)成的單體成分利用溶液聚合法聚合，得到熱塑性 丙烯酸樹脂F(xiàn)。該熱塑性丙烯酸樹脂F(xiàn)的玻璃化溫度(Tg)為62°C，酸值為70mgK0H/g，平均分子 量約為7500。(制造例7)將由丙烯酸苯氧基乙酯36. 3重量份、丙烯酸環(huán)己酯29. 1重量份、丙烯酸芐酯30. 5 重量份及甲基丙烯酸4. 1重量份構(gòu)成的單體成分利用溶液聚合法聚合，得到熱塑性丙烯酸 樹脂G。該熱塑性丙烯酸樹脂G的玻璃化溫度(Tg)為1°C，酸值為27mgK0H/g，平均分子量 約為17500。(實施例1 4及比較例1、2)將作為基質(zhì)樹脂的在上述各制造例中得到的丙烯酸樹脂A、B、C及不均勻化松香 (玻璃化溫度(Tg)40°C)中的1種以上、作為活性劑的二苯基乙酸、己二酸及苯胺溴化氫 酸鹽、作為具有羥基的觸變劑的12-羥基硬脂酸亞乙基雙酰胺、作為酚系抗氧化劑的Ciba Specialty Chemicals制的“Irganox 565”、作為溶劑的己基卡必醇分別以表1所示的配合 組成混合，充分進行加熱使之溶解、擴散，以使變得均勻，分別得到焊劑。然后，將所得的各焊劑、由Sn-Pb合金(Sn Pb = 63. 0 37. 0(重量比))構(gòu)成 的焊接合金粉末(粒徑38 25μπι)以焊劑焊接合金粉末=10 90(重量比)的比率 混合，分別得到焊膏組合物。使用所得的各焊膏組合物，進行了接合強度試驗。將結(jié)果表示于表1中。[表 1]
權(quán)利要求
一種焊接接合結(jié)構(gòu)，該焊接接合結(jié)構(gòu)在具備電極部及絕緣膜的基板的主面上搭載有電子部件，并且所述電極部與所述電子部件借助焊接部電連接，在電子部件與絕緣膜之間夾設(shè)有從所述焊接部中浸出的焊劑的殘渣，其特征在于，所述焊劑含有丙烯酸樹脂、活性劑及具有羥基的觸變劑，并且所述丙烯酸樹脂的玻璃化溫度為 40℃以下或所述焊劑殘渣的軟化溫度以上，而且所述焊劑殘渣在從 40℃到該焊劑殘渣的軟化溫度的溫度范圍中的線膨脹系數(shù)的最大值為300×10 6/K以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接接合結(jié)構(gòu)，其中，所述焊接部是通過使混合了焊接合金 粉末和所述焊劑的焊膏組合物回流而形成的。
3.一種釬焊用焊劑，是通過與焊接合金粉末混合并回流而用于釬焊中的釬焊用焊劑， 其特征在于，所述焊劑含有丙烯酸樹脂、活性劑及具有羥基的觸變劑，并且所述丙烯酸樹脂的玻璃 化溫度為-40°C以下或回流后的焊劑殘渣的軟化溫度以上，而且回流后的焊劑殘渣在從-40°C到該焊劑殘渣的軟化溫度的溫度范圍中的線膨脹系 數(shù)的最大值為300X10_6/K以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的釬焊用焊劑，其中，還含有抗氧化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的釬焊用焊劑，其中，所述丙烯酸樹脂是將選自丙烯酸、甲 基丙烯酸、丙烯酸的各種酯、甲基丙烯酸的各種酯、巴豆酸、衣康酸、馬來酸、馬來酸酐、馬來 酸的酯、馬來酸酐的酯、丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、氯乙烯及乙酸乙烯 酯中的至少一種含有聚合性不飽和基團的單體聚合而成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3 5中任意一項所述的釬焊用焊劑，其中，所述丙烯酸樹脂的分子量 為3萬以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求3 6中任意一項所述的釬焊用焊劑，其中，所述丙烯酸樹脂的含量是 相對于焊劑總量為10 80重量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求3 7中任意一項所述的釬焊用焊劑，其中，還含有松香系樹脂。
9.一種焊膏組合物，其特征在于，含有焊接合金粉末和權(quán)利要求3 8中任意一項所述 的釬焊用焊劑。
10.一種防止焊接強度降低的方法，是防止在90°C以上的溫度與-30°C以下的溫度之 間反復(fù)進行冷熱循環(huán)的溫度載荷條件下的焊接部的接合強度的降低的方法，其特征在于，使用焊接合金粉末和權(quán)利要求3 8中任意一項所述的釬焊用焊劑來形成所述焊接部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種焊接接合結(jié)構(gòu)，即使在冷熱差別非常大的嚴(yán)酷的環(huán)境中，也可以保持充分的焊接強度，確保高接合可靠性。該焊接接合結(jié)構(gòu)中電子部件(4)搭載于在主面(1a)中具備電極部(2)及絕緣膜(3)的基板的主面(1a)上，上述電極部(2)與上述電子部件(4)借助焊接部(5)電連接，在電子部件(4)與絕緣膜(3)之間夾雜有從上述焊接部(5)中浸出的焊劑的殘渣(6)，上述焊劑含有丙烯酸樹脂、活性劑及具有羥基的觸變劑，并且上述丙烯酸樹脂的玻璃化溫度為-40℃以下或上述焊劑殘渣的軟化溫度以上，而且上述焊劑殘渣在從-40℃到該焊劑殘渣的軟化溫度的溫度范圍中的線膨脹系數(shù)的最大值為300×10-6/K以下。
文檔編號B23K3/00GK101939130SQ20098010443
公開日2011年1月5日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者相原正巳 申請人:播磨化成株式會社