導(dǎo)電性材料、使用該導(dǎo)電性材料的連接方法和連接結(jié)構(gòu)物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種導(dǎo)電性材料及使用該導(dǎo)電性材料的連接可靠性高的連接方法和連接結(jié)構(gòu)物。所述導(dǎo)電性材料作為例如焊膏使用時(shí)，焊接工序中的第1金屬和第2金屬的擴(kuò)散性良好，在低溫且短時(shí)間內(nèi)生成高熔點(diǎn)的金屬間化合物，焊接后幾乎不殘留第1金屬，耐熱強(qiáng)度優(yōu)異。上述導(dǎo)電性材料的構(gòu)成具備以下要素：含有由第1金屬和熔點(diǎn)高于該第1金屬的第2金屬構(gòu)成的金屬成分，第1金屬為Sn或含有Sn的合金，第2金屬為會與第1金屬生成顯示310℃以上的熔點(diǎn)的金屬間化合物的Cu-Al合金。作為第1金屬，可以使用Sn單質(zhì)或含有選自Cu、Ni、Ag、Au、Sb、Zn、Bi、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、Si、Sr、Te、P中的至少1種和Sn的合金。
【專利說明】導(dǎo)電性材料、使用該導(dǎo)電性材料的連接方法和連接結(jié)構(gòu)物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)電性材料、使用該導(dǎo)電性材料的連接方法和連接結(jié)構(gòu)物，更具體地，涉及例如在電子部件的安裝、通孔連接等中使用的導(dǎo)電性材料，以及使用該導(dǎo)電性材料的連接方法和連接結(jié)構(gòu)物。
【背景技術(shù)】
[0002]作為安裝電子部件時(shí)使用的導(dǎo)電性材料，焊料得到廣泛使用。
[0003]然而，在迄今廣泛使用的Sn-Pb系焊料中，廣泛使用溫階連接的方法，即，使用例如富含Pb的Pb-5Sn (熔點(diǎn):314~310°C )、Pb_10Sn (熔點(diǎn):302~275°C )等作為高溫系焊料，在330~350°C的溫度下焊接，然后，使用低溫系焊料Sn-37Pb共晶(183°C )等在上述高溫系焊料的熔點(diǎn)以下的溫度下焊接，從而在不使之前的焊接中使用的高溫系焊料熔化的情況下通過焊接進(jìn)行連接。
[0004]這種溫階連接用在例如將芯片焊接的類型的半導(dǎo)體裝置、倒裝芯片連接等的半導(dǎo)體裝置等中，是在通過焊接在半導(dǎo)體裝置內(nèi)部進(jìn)行連接后再通過焊接將該半導(dǎo)體裝置自身連接到基板上的情況下使用的重要技術(shù)。
[0005]作為用于該用途的導(dǎo)電性材料，已提出的方案例如有使用含有(a)由Cu、Al、Au、Ag等第2金屬或含有這些金屬的高熔點(diǎn)合金構(gòu)成的第2金屬(或合金)球與(b)由Sn或In構(gòu)成的第I金屬球的混合體的焊膏(參見專利文獻(xiàn)I)。
[0006]此外，在該專利文獻(xiàn)I中，還公開了使用焊膏的連接方法和電子設(shè)備的制造方法。
[0007]用該專利文獻(xiàn)I的 焊膏進(jìn)行焊接時(shí)，如圖4 (a)所示意性地顯示的那樣，含有低熔點(diǎn)金屬(例如Sn)球51、高熔點(diǎn)金屬(例如Cu)球52和助焊劑53的焊膏被加熱后會反應(yīng)，焊接后，如圖4 (b)所示，多個高熔點(diǎn)金屬球52介由在來自低熔點(diǎn)金屬球的低熔點(diǎn)金屬與來自高熔點(diǎn)金屬球的高熔點(diǎn)金屬之間形成的金屬間化合物54而連接，通過該連接體，連接對象物得以連接/連結(jié)(焊接)。
[0008]然而，使用該專利文獻(xiàn)I的焊膏時(shí)，在焊接工序中加熱焊膏以生成高熔點(diǎn)金屬(例如Cu)與低熔點(diǎn)金屬(例如Sn)的金屬間化合物，但Cu (高熔點(diǎn)金屬)與Sn (低熔點(diǎn)金屬)之組合的擴(kuò)散速度慢，因而低熔點(diǎn)金屬Sn會大量殘留。對殘留有Sn的焊膏而言，高溫下的接合強(qiáng)度大幅降低，視要焊接的產(chǎn)品的種類，有時(shí)會無法使用。此外，在焊接工序中殘留的Sn有在后面的焊接工序中熔化、流出之虞，作為在溫階連接中使用的高溫焊料，存在可靠性低的問題。
[0009]即，例如在半導(dǎo)體裝置的制造工序中，經(jīng)過進(jìn)行焊接的工序而制成半導(dǎo)體裝置后，要用回流焊的方法將該半導(dǎo)體裝置安裝在基板上時(shí)，在半導(dǎo)體裝置制造工序中的焊接工序中殘留的Sn有在回流焊工序中熔化、流出之虞。
[0010]此外，為了不使Sn殘留而使低熔點(diǎn)金屬完全成為金屬間化合物，在焊接工序中，需要高溫且長時(shí)間的加熱，但由于還要考慮生產(chǎn)效率，實(shí)際情況是實(shí)際上無法做到。專利文獻(xiàn):[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-254194號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明是為了解決上述問題而作出的，旨在提供可作為焊膏、通孔填充材料等使用的導(dǎo)電性材料、以及使用該導(dǎo)電性材料的連接可靠性高的連接方法和連接結(jié)構(gòu)物，所述導(dǎo)電性材料例如在作為焊膏使用時(shí)，焊接工序中的第I金屬和第2金屬的擴(kuò)散性良好，在低溫且短時(shí)間下生成高熔點(diǎn)的金屬間化合物，焊接后低熔點(diǎn)成分不易殘留，耐熱強(qiáng)度優(yōu)異。
[0013]為了解決上述課題，本發(fā)明的導(dǎo)電性材料為含有由第I金屬和熔點(diǎn)高于上述第I金屬的第2金屬構(gòu)成的金屬成分的導(dǎo)電性材料，
[0014]其特征在于，上述第I金屬為Sn或含有Sn的合金，
[0015]上述第2金屬為會與上述第I金屬生成顯示310°C以上的熔點(diǎn)的金屬間化合物的Cu-Al合金。
[0016]此外，本發(fā)明的導(dǎo)電性材料優(yōu)選含有助焊劑成分。
[0017]此外,優(yōu)選上述第I金屬為Sn單質(zhì)或含有選自Cu、N1、Ag、Au、Sb、Zn、B1、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、S1、Sr、Te、P 中的至少 I 種和 Sn 的合金。
[0018]此外，本發(fā)明的連接方法使用導(dǎo)電性材料將連接對象物連接，該方法的特征在于，使用權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)記載的導(dǎo)電性材料，加熱，使構(gòu)成上述導(dǎo)電性材料的上述第I金屬與構(gòu)成上述導(dǎo)電性材料的上述第2金屬形成金屬間化合物，從而將連接對象物連接。
[0019]此外，本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)物為使用權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)記載的導(dǎo)電性材料將連接對象物連接而成的連接結(jié)構(gòu)物，
[0020]其特征在于，將連·接對象物連接的連接部以來自上述導(dǎo)電性材料的上述第2金屬以及含有上述第2金屬和Sn的金屬間化合物為主要成分，來自上述導(dǎo)電性材料的上述第I金屬相對于金屬成分整體的比例在50體積％以下。
[0021 ] 此外，在本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)物中，優(yōu)選上述金屬間化合物為在來自上述導(dǎo)電性材料的上述第2金屬即Cu-Al合金、與來自上述導(dǎo)電性材料的上述第I金屬即Sn單質(zhì)或含有選自 Cu、N1、Ag、Au、Sb、Zn、B1、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、S1、Sr、Te、P 中的至少I種和Sn的合金之間形成的金屬間化合物。
[0022]本發(fā)明的導(dǎo)電性材料是含有由第I金屬和熔點(diǎn)高于該第I金屬的第2金屬構(gòu)成的金屬成分的導(dǎo)電性材料，由于其中添加了 Sn或含有Sn的合金作為第I金屬，且添加了與第I金屬會生成顯示310°C以上的熔點(diǎn)的金屬間化合物的Cu-Al合金作為第2金屬，所以，第I金屬和第2金屬的擴(kuò)散迅速進(jìn)行，促進(jìn)向更高熔點(diǎn)的金屬間化合物的變化，從而使低熔點(diǎn)成分不易殘留，因而，能進(jìn)行耐熱強(qiáng)度大的連接(例如在使用本發(fā)明的導(dǎo)電性材料作為焊膏時(shí)焊接)。
[0023]即，通過使用本發(fā)明的導(dǎo)電性材料，例如在半導(dǎo)體裝置的制造工序中，在經(jīng)過進(jìn)行焊接的工序制造了半導(dǎo)體裝置后，即便是在將該半導(dǎo)體裝置用回流焊的方法安裝在基板上之類的情況下，由于之前的焊接工序中的焊接部分的耐熱強(qiáng)度優(yōu)異，因而在回流焊的工序中也不易再次熔化，能進(jìn)行可靠性高的安裝。
[0024]圖1 (a)、圖1 (b)、圖1 (C)是示意性地顯示使用本發(fā)明導(dǎo)電性材料將電極互相連接時(shí)的性狀的圖。[0025]在使用本發(fā)明的導(dǎo)電性材料將一對電極IlaUlb連接時(shí)，如圖1 (a)所示，首先，使含有第I金屬I和第2金屬2的導(dǎo)電性材料10位于一對電極lla、llb之間。
[0026]接著，在該狀態(tài)下加熱連接部，如圖1 (b)所示，當(dāng)導(dǎo)電性材料10的溫度達(dá)到第I金屬(Sn或含有Sn的合金)I的熔點(diǎn)以上時(shí)，導(dǎo)電性材料10中的第I金屬I熔化。
[0027]然后，若進(jìn)一步持續(xù)加熱，則第I金屬I生成與第2金屬2 (Cu-Al合金)的金屬間化合物3 (圖1 (c))，與形成的該金屬間化合物3的那一部分對應(yīng)地，連接部4中的第I金屬的含量減少，連接部4的熔點(diǎn)上升。其結(jié)果，能進(jìn)行耐熱強(qiáng)度大的焊接。
[0028]另外，關(guān)于第I金屬I與第2金屬2 (Cu-Al合金)高效地生成金屬間化合物3 (圖1(C))的機(jī)制并不一定清楚，但可以推測其原因主要如下。
[0029]即，其原因可能是由于,在本發(fā)明的導(dǎo)電性材料10中，第2金屬2為Cu-Al合金，在構(gòu)成Cu-Al合金的Cu中固溶有第I離子化能小于Cu的Al，因此，Al與Cu相比先被氧化，其結(jié)果，促進(jìn)未被氧化的Cu向熔化的第I金屬擴(kuò)散，從而在非常短的時(shí)間內(nèi)與第I金屬
I(圖1 (a)、(b))之間生成金屬間化合物3，相應(yīng)地，連接部4中的第I金屬的含量降低，由此，連接部4的熔點(diǎn)上升，耐熱強(qiáng)度提高。
[0030]但是，對本發(fā)明的導(dǎo)電性材料而言，通常，雖然第I金屬的大部分與第2金屬反應(yīng)而形成金屬間化合物，但第I金屬并未全部形成金屬間化合物，如圖1 (C)所示，有時(shí)會有第I金屬I的一部分未與第2金屬反應(yīng)而殘留的情況，因此，與形成金屬間化合物3的那一部分對應(yīng)地，第I金屬I的含量減少，連接部4的熔點(diǎn)上升，從而能提高耐熱強(qiáng)度。此外，由于第I金屬I的一部分未反應(yīng)而殘留，因而能提高焊接時(shí)的自對準(zhǔn)性(self-alignment)。
[0031]另外，圖1 (a)~圖1 (C)只是為了便于理解和說明本發(fā)明的示意圖，并未準(zhǔn)確地顯示實(shí)際連接部的具體結(jié)構(gòu)。
`[0032]此外,通過使用Sn 單質(zhì)或含有選自 Cu、N1、Ag、Au、Sb、Zn、B1、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、S1、Sr、Te、P中的至少I種和Sn的合金作為第I金屬，從而能夠容易在第I金屬與其他金屬(第2金屬)之間形成金屬間化合物，使本發(fā)明更具有實(shí)際效果。
[0033]此外，在第2金屬中，可以以不妨礙其與第I金屬的反應(yīng)的程度、例如以I重量％以下的比例含有雜質(zhì)。作為雜質(zhì)，可以是Zn、Ge、T1、Sn、Al、Be、Sb、In、Ga、S1、Ag、Mg、La、P、Pr、Th、Zr、B、Pd、Pt、N1、Au 等。
[0034]此外,考慮到連續(xù)性和反應(yīng)性,優(yōu)選第I和第2金屬中的氧濃度在2000ppm以下，尤其優(yōu)選為10~lOOOppm。
[0035]此外，在本發(fā)明的導(dǎo)電性材料中，也可含有助焊劑。
[0036]助焊劑起除去連接對象物、金屬表面的氧化膜的作用。在本發(fā)明的導(dǎo)電性材料中，作為助焊劑，例如可以使用由載色劑、溶劑、觸變劑、活性劑等構(gòu)成的公知的各種助焊劑。
[0037]作為上述載色劑的具體例子，可以列舉由松香和將松香改性后的改性松香等衍生物構(gòu)成的松香系樹脂、合成樹脂或它們的混合體。
[0038]此外，作為上述由松香和將松香改性后的改性松香等衍生物構(gòu)成的松香系樹脂的具體例子，可以列舉脂松香、浮油松香、木松香、聚合松香、氫化松香、甲?；上?、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、其他各種松香衍生物等。
[0039]此外，作為由松香和將松香改性后的改性松香等衍生物構(gòu)成的合成樹脂的具體例子，可以列舉聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、苯氧基樹脂、萜烯樹脂等。[0040]此外，作為上述溶劑，已知的有醇、酮、酯、醚、芳香族系和烴類等，作為具體的例子，可以列舉出芐醇、乙醇、異丙醇、丁醇、二乙二醇、乙二醇、丙三醇、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯甲酸丁酯、己二酸二乙酯、十二烷、十四烯、α 一松油醇、松油醇、
2—甲基一 2，4 一戊二醇、2 —乙基己二醇、甲苯、二甲苯、丙二醇單苯醚、二乙二醇單己醚、乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚、己二酸二異丁酯、己二醇、環(huán)己烷二甲醇、2 —松油基氧基乙醇、2 — 二氫松油基氧基乙醇及它們的混合物等。
[0041]此外，作為上述觸變劑的具體例子，可以列舉出氫化蓖麻油、巴西棕櫚蠟、酰胺類、羥基脂肪酸類、二亞芐基山梨醇、雙(對甲基亞芐基)山梨醇類、蜂蠟、硬脂酸酰胺、亞乙基雙羥基硬脂酸酰胺等。另外，向這些化合物中根據(jù)需要添加辛酸、月桂酸、肉豆蘧酸、棕櫚酸、硬脂酸、山崳酸之類的脂肪酸、1，2 —羥基硬脂酸之類的羥基脂肪酸、抗氧化劑、表面活性劑、胺類等而形成的物質(zhì)也可用作上述觸變劑。
[0042]作為上述活性劑，有胺的氫鹵酸鹽、有機(jī)鹵素化合物、有機(jī)酸、有機(jī)胺、多元醇等，作為上述胺的氫鹵酸鹽的具體例子，可以例示二苯基胍氫溴酸鹽、二苯基胍鹽酸鹽、環(huán)己胺氫溴酸鹽、乙胺鹽酸鹽、乙胺氫溴酸鹽、二乙基苯胺氫溴酸鹽、二乙基苯胺鹽酸鹽、三乙醇胺氫溴酸鹽、單乙醇胺氫溴酸鹽等。
[0043]另外，作為上述有機(jī)鹵素化合物的具體例子，可以列舉出氯化石蠟、四溴乙烷、二溴丙烷、2，3 — 二溴一1，4 —丁二醇、2，3 — 二溴一2 — 丁烯一1，4 —二醇、二(2，3 —二溴
丙基)異氰脲酸酯等。
[0044]此外，作為上述有機(jī)酸的具體例子，有丙二酸、富馬酸、乙醇酸、枸櫞酸、蘋果酸、琥珀酸、苯基琥珀酸、馬來酸、水楊酸、鄰氨基苯甲酸、戊二酸、辛二酸、己二酸、癸二酸、硬脂酸、揪酸、苯甲酸、偏苯三甲酸、均苯四甲酸、十二烷酸等，此外，作為有機(jī)胺的具體例子，可列舉單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三丁基胺、苯胺、二乙基苯胺等。
[0045]此外，作為上述多元醇，可以列示赤蘚糖醇、鄰苯三酚、核糖醇等。
[0046]此外，作為助焊劑，使用含有選自由環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂、有機(jī)硅樹脂或其改性樹脂、丙烯酸樹脂構(gòu)成的熱固性樹脂中的至少I種、或者選自由聚酰胺樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚甲基丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、纖維素系樹脂構(gòu)成的熱塑性樹脂中的至少I種的助焊劑時(shí)，也能更可靠地發(fā)揮上述本發(fā)明的作用效果。
[0047]如上所述，由于助焊劑起除去連接對象物、金屬表面的氧化膜的作用，因此，在本發(fā)明的導(dǎo)電性材料中，優(yōu)選含有助焊劑。另外，優(yōu)選相對于導(dǎo)電性材料整體以7~15重量％的比例含有助焊劑。
[0048]但是，本發(fā)明的導(dǎo)電性材料并不一定需要含助焊劑，也可以用于不需要助焊劑的連接方法，例如，通過加壓的同時(shí)加熱的方法、在強(qiáng)還原氣氛下加熱的方法等也能除去連接對象物、金屬表面的氧化膜，進(jìn)行可靠性高的連接。
[0049]此外，在本發(fā)明的連接方法中使用本發(fā)明的導(dǎo)電性材料，通過加熱使構(gòu)成導(dǎo)電性材料的低熔點(diǎn)金屬形成與構(gòu)成導(dǎo)電性材料的第2金屬的金屬間化合物，從而將連接對象物連接，因此，將連接對象物連接的工序(使用導(dǎo)電性材料作為焊膏時(shí)的焊接工序)中的第I金屬和第2金屬的擴(kuò)散快速進(jìn)行，向更高熔點(diǎn)的金屬間化合物的轉(zhuǎn)變被促進(jìn)，使第I金屬成分相對于金屬成分整體的比例例如在50體積％以下，能進(jìn)行耐熱強(qiáng)度大的焊接。
[0050]進(jìn)而，通過使導(dǎo)電性材料中的金屬配比、加熱條件等最適化，能進(jìn)行完全不殘留第I金屬成分的設(shè)計(jì)。
[0051]即，通過使用本發(fā)明的導(dǎo)電性材料，例如在半導(dǎo)體裝置的制造工序中，在經(jīng)過進(jìn)行焊接的工序制造半導(dǎo)體裝置后，即使在將該半導(dǎo)體裝置用回流焊的方法安裝在基板上之類的情況下，由于之前的焊接工序中的焊接部分的耐熱強(qiáng)度優(yōu)異，因此，在回流焊的工序中不會再次融化，能進(jìn)行可靠性高的安裝。
[0052]在本發(fā)明的連接結(jié)構(gòu)物中，如圖1 (C)所示，在將連接對象物(電極)Ila和Ilb連接的連接部(焊料)4中，第I金屬的大部分形成與第2金屬的金屬間化合物3。其結(jié)果，連接部4由第2金屬2和金屬間化合物3構(gòu)成，第I金屬I (圖1 (a)、(b))的殘留量大幅減少，所以能實(shí)現(xiàn)耐熱強(qiáng)度大的連接結(jié)構(gòu)物。
[0053]此外，金屬間化合物為來自導(dǎo)電性材料的第2金屬即Cu-Al合金與來自導(dǎo)電性材料的第 I 金屬即 Sn 單質(zhì)或含有選自 Cu、N1、Ag、Au、Sb、Zn、B1、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、S1、Sr、Te、P中的至少I種和Sn的合金之間形成的金屬間化合物時(shí),能更切實(shí)地提供幾乎不殘留第I金屬成分且耐熱強(qiáng)度大的連接結(jié)構(gòu)物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1是示意性地顯示使用本發(fā)明的導(dǎo)電性材料進(jìn)行連接時(shí)的性狀的圖，Ca)是顯示加熱前的狀態(tài)的圖，(b)是顯示開始加熱、第I金屬熔化的狀態(tài)的圖，(C)是顯示進(jìn)一步持續(xù)加熱、第I金屬的主要部分形成了與第2金屬的金屬間化合物的狀態(tài)的圖。
[0055]圖2是顯示使用本發(fā)明的導(dǎo)電性材料在無氧Cu板上安裝黃銅端子時(shí)的回流焊溫度曲線的圖。
[0056]圖3 (a)、(b)是示意性地顯示本發(fā)明的導(dǎo)電性材料的變形例的成型焊料的構(gòu)成的圖。
·[0057]圖4是顯示使用以往的焊膏進(jìn)行焊接時(shí)的焊料的性狀的圖，Ca)是顯示加熱前的狀態(tài)的圖，(b)是顯示焊接工序結(jié)束后的狀態(tài)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058]下面，作為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，顯示以下實(shí)施例，并對本發(fā)明的特征進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
[0059]實(shí)施例1
[0060]在該實(shí)施例1中，通過混合粉末狀的第I金屬(第I金屬粉末)、粉末狀的第2金屬(第2金屬粉末)和助焊劑而制得導(dǎo)電性材料。
[0061]作為第I金屬粉末與第2金屬粉末的配比，將第I金屬粉末/第2金屬粉末的體積比調(diào)整為60/40 (即，第2金屬為40體積％)。
[0062]作為第I 金屬粉末，如表 I 所示，使用了 Sn-3Ag-0.5Cu、Sn、Sn_3.5Ag、Sn_0.75Cu、Sn-0.7Cu-0.05N1、Sn-5Sb、Sn-2Ag-0.5Cu-2B1、Sn_3.5Ag-0.5Bi_8In、Sn_9Zn、Sn-8Zn_3Bi。第I金屬粉末的平均粒徑為25 μ m。
[0063]此外，第I金屬的Sn-3Ag_0.5Cu不僅可用作實(shí)施例，還可用作比較例，在用作比較例的情況下，為向其中組合有Cu或Cu-1OZn的合金。
[0064]另外，在上述各材料的標(biāo)記中，例如“Sn-3.5Ag”的數(shù)字3.5表示該成分(此時(shí)為Ag)的重量％的值，上述其他材料和以下記載的情況也相同。
[0065]此外，作為第2金屬粉末，如表1所示，使用了 Cu-10Al、Cu、Cu_10Zn。第2金屬粉末的平均粒徑為30 μ m。
[0066]另外，作為助焊劑，使用了松香:74重量％、二乙二醇單丁醚:22重量％、三乙醇胺:2重量％和氫化蓖麻油2重量％的配比的助焊劑。
[0067]此外，使助焊劑的配比為助焊劑在導(dǎo)電性材料整體中所占的比例為10重量％這樣的配比。
[0068]使用金屬掩模將制好的導(dǎo)電性材料印刷到尺寸為IOmmX 10mm、厚度為0.2mm的無氧Cu板上。金屬掩模的開口徑為1.5mmX 1.5mm,厚度為100 μ m。
[0069]在印刷的導(dǎo)電性材料上安裝實(shí)施了鍍Ni和鍍Au的黃銅端子(尺寸為
1.2mmX 1.0mmX 1.0mm)后,使用回流焊裝置,按圖2所示的回流焊溫度曲線將無氧Cu板和黃銅端子接合，將兩者電連接和機(jī)械連接。
[0070]另外，在該實(shí)施例1中，導(dǎo)電性材料基本上作為焊膏使用。
[0071]〔特性評價(jià)〕
[0072]對通過上述方法制得的試樣用以下方法測定接合強(qiáng)度和導(dǎo)電材料(焊料)的流出不良率，評價(jià)其特性。
[0073]《接合強(qiáng)度》
`[0074]使用接合強(qiáng)度測定儀測定所得接合體的剪切強(qiáng)度，并進(jìn)行了評價(jià)。
[0075]剪切強(qiáng)度的測定在橫推速度:0.1mm.s'室溫和260°C的條件下進(jìn)行。
[0076]然后，將剪切強(qiáng)度在20Nmm 2以上的評價(jià)為〇(優(yōu))，2Nmm 2以下的評價(jià)為X (不合格)。
[0077]表1中示出第I金屬和第2金屬的組成、各接合體的接合強(qiáng)度(室溫、260°C)?！稓埩舫煞衷u價(jià)》
[0078]切取所得反應(yīng)生成物約7mg，在測定溫度30°C~300°C、升溫速度5°C /分鐘、N2氣氛、對照物Al2O3的條件下進(jìn)行差示掃描量熱測定(DSC測定)。由所得DSC圖中第I金屬成分在熔化溫度下的熔融吸熱峰的吸熱量將殘留的第I金屬成分量定量化。然后將第I金屬成分相對于金屬成分整體的比例作為殘留第I金屬成分率進(jìn)行了評價(jià)。將殘留第I金屬成分率在50體積％以下的評價(jià)為〇(優(yōu))，大于50體積％的評價(jià)為X (不合格)。
[0079]表1中一并不出殘留第I金屬成分率和判定結(jié)果。
[0080]《導(dǎo)電性材料的流出不良率的測定和評價(jià)》
[0081]在印刷基板的Cu焊盤(Cu焊盤尺寸:0.7mmX0.4mm)上涂布上述導(dǎo)電性材料(厚100 μ m)，在所得涂布部上安裝長1_、寬0.5_、厚0.5mm大小的芯片型陶瓷電容器。
[0082]在峰值溫度250°C下進(jìn)行回流焊，將Cu焊盤和陶瓷電容器接合后(焊接后)，用環(huán)氧樹脂密封印刷基板，放置在相對濕度85%的環(huán)境下，在峰值溫度260°C的回流焊條件下加熱，調(diào)查導(dǎo)電性材料(焊料)流出的比例，評價(jià)流出不良率。
[0083]將導(dǎo)電性材料的流出不良率在O~50%的評價(jià)為〇(優(yōu))，大于50%的評價(jià)為X(不合格)。
[0084]表1中一并示出導(dǎo)電性材料的流出不良率和判定結(jié)果。
[0085]表1
【權(quán)利要求】
1.導(dǎo)電性材料，含有由第I金屬和熔點(diǎn)高于所述第I金屬的第2金屬構(gòu)成的金屬成分， 其中，所述第I金屬為Sn或含有Sn的合金， 所述第2金屬為與所述第I金屬生成顯示310°C以上的熔點(diǎn)的金屬間化合物的Cu-AlI=1-Wl O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性材料，其特征在于，含有助焊劑成分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導(dǎo)電性材料，其特征在于，所述第I金屬為Sn單質(zhì)或含有選自 Cu、N1、Ag、Au、Sb、Zn、B1、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、S1、Sr、Te、P 中的至少I種和Sn的合金。
4.連接方法，其使用導(dǎo)電性材料將連接對象物連接，在該方法中，使用權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性材料，加熱，使構(gòu)成所述導(dǎo)電性材料的所述第I金屬成分和所述第2金屬成為金屬間化合物、將連接對象物連接。
5.連接結(jié)構(gòu)物，其為連接對象物用權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電性材料連接而成的連接結(jié)構(gòu)物， 其中，將連接對象物連接的連接部的導(dǎo)電性材料以來自所述導(dǎo)電性材料的所述第2金屬以及含有所述第2金屬和Sn的金屬間化合物為主要成分，來自所述導(dǎo)電性材料的所述第I金屬在所有金屬成分中的比例在50體積％以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的連接結(jié)構(gòu)物，其特征在于，所述金屬間化合物為作為來自所述導(dǎo)電性材料的所述第2 金屬的Cu-Al合金與作為來自所述導(dǎo)電性材料的所述第I金屬的Sn 單質(zhì)或含有選自 Cu、N1、Ag、Au、Sb、Zn、B1、In、Ge、Al、Co、Mn、Fe、Cr、Mg、Mn、Pd、S1、Sr、Te、P中的至少I種和Sn的合金之間形成的金屬間化合物。
【文檔編號】B23K35/363GK103797139SQ201280044701
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月16日
【發(fā)明者】中野公介, 高岡英清 申請人:株式會社村田制作所