SnAgCu系焊料粉末及使用該粉末的焊料用漿料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種細(xì)間距（fine pitch)用無鉛焊料粉末及使用該粉末的焊料用漿 料。更具體而言，涉及一種平均粒徑為5 μ m以下的微細(xì)的SnAgCu系焊料粉末及使用該粉末 的焊料用漿料。另外，本國際申請主張基于2013年1月28日申請的日本專利申請第012970 號（日本專利申請2013-012970)的優(yōu)先權(quán)，將日本專利申請2013-012970的全部內(nèi)容援用 于本國際申請中。
【背景技術(shù)】
[0002] 從環(huán)境方面考慮，用于接合電子部件的焊料正在推進(jìn)無鉛化，目前采用以錫為主 成分的焊料粉末。作為獲得如焊料粉末那樣微細(xì)的金屬粉末的方法，除了氣體噴散法或旋 轉(zhuǎn)圓盤法等噴散法之外，還已知有熔融紡絲法、旋轉(zhuǎn)電極法、機(jī)械工藝、化學(xué)工藝等。氣體噴 散法為利用感應(yīng)爐或煤氣爐來熔融金屬之后，使熔融金屬從中間罐（tundish)底部的噴嘴 流下，并從其周圍噴吹高壓氣體而進(jìn)行粉體化的方法。并且，旋轉(zhuǎn)圓盤法也稱作離心力噴散 法，是使熔融的金屬落到高速旋轉(zhuǎn)的圓盤上，在切線方向上施加剪切力以使其斷裂而制作 微細(xì)粉的方法。
[0003] 另一方面，隨著電子部件的微細(xì)化，接合部件的細(xì)間距化也得到進(jìn)展，由于要求更 加微細(xì)粒徑的焊料粉末，因此也盛行著面向這種細(xì)間距化的技術(shù)改良。例如，作為改良?xì)怏w 噴散法的技術(shù)，公開有使卷入有氣體的狀態(tài)的金屬熔融液從噴嘴噴出，并從該噴嘴的周圍 噴吹高壓氣體的金屬微粉末的制造方法（例如，參考專利文獻(xiàn)1)。在該專利文獻(xiàn)1中所記 載的方法中，使熔融液通過噴嘴時(shí)卷入有氣體，從而在熔融液從噴嘴噴出的時(shí)刻熔融液已 被分割，能夠制造出更小的粉末。
[0004] 并且，作為改良旋轉(zhuǎn)圓盤法的技術(shù)，公開有在旋轉(zhuǎn)體上配置作為金屬微粉末尺寸 調(diào)整機(jī)構(gòu)的網(wǎng)眼，通過該網(wǎng)眼使熔融金屬飛散的金屬微粉末的制造方法（例如，參考專利 文獻(xiàn)2)。在該專利文獻(xiàn)2中記載的方法中，能夠比以往的旋轉(zhuǎn)圓盤法更有效地生成微細(xì)的 金屬微粉末。
[0005] 另外，公開有通過濕式還原法而獲得的焊料粉末，其為平均粒徑5 μπι以下的成品 率非常高的焊料粉末（例如，參考專利文獻(xiàn)3)。該焊料粉末是為了改善焊料用漿料的潤濕 性和對焊料凸塊要求的強(qiáng)度，由中心核、包覆中心核的包覆層、及包覆包覆層的最外層的金 屬粒子構(gòu)成的三元系焊料粉末。該焊料粉末由三種金屬全部包含在一個(gè)粒子內(nèi)的金屬粒子 構(gòu)成，因此與單純地混合單一的不同種類金屬粉末時(shí)相比，組成變得更均勻。并且，依賴于 形成各層的金屬元素的離子化傾向而構(gòu)成以中心核、包覆層、及最外層的順序包覆的結(jié)構(gòu)， 因此還原金屬離子、使粉末析出的工序并不復(fù)雜，批量生產(chǎn)性也優(yōu)異。
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利公開2004-018956號公報(bào)（權(quán)利要求1、[0014]段）
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利公開平06-264116號公報(bào)（權(quán)利要求1、[0013]段、圖3)
[0008] 專利文獻(xiàn)3 :日本專利公開2008-149366號公報(bào)（權(quán)利要求1、[0014]段~[0016] 段）
[0009] 然而，為了通過上述以往的專利文獻(xiàn)1、2所示的所謂噴散法來獲得更微細(xì)的粉 末，需要對通過該方法來獲得的金屬粉末進(jìn)一步分級，選取與細(xì)間距化對應(yīng)的5 μ m以下的 微細(xì)粉末。因此，成品率變得非常差。另一方面，若是7 μπι左右的粉末，則即使利用該方法， 成品率也變得良好，但是以該程度的粒徑的粉末無法充分地應(yīng)對近年來的細(xì)間距化。
[0010] 并且，在上述專利文獻(xiàn)3所示的焊料粉末中，由于粒徑極小為5 μπι以下，而且，最 外層由容易氧化的錫所構(gòu)成，因此易引起粉末表面的氧化。如果被氧化，則形成焊料凸塊時(shí) 的熔融時(shí)需花費(fèi)時(shí)間，且產(chǎn)生潤濕性差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種SnAgCu系焊料粉末及使用該粉末的焊料用漿料，該 焊料粉末為適合于實(shí)現(xiàn)細(xì)間距化的焊料用漿料的微細(xì)的焊料粉末，且在回焊時(shí)的熔融性及 潤濕性優(yōu)異。
[0012] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種漿料化時(shí)與焊料用助焊劑中的活性劑具有同等 活性效果的焊料粉末。
[0013] 本發(fā)明的第1觀點(diǎn)為一種SnAgCu系焊料粉末，其為平均粒徑5 μπι以下的焊料粉 末，且通過在所述焊料粉末表面附著有熔點(diǎn)為250°C以下的羥基苯甲酸或其酯的溶液的干 燥物作為添加劑而成。此外，本說明書中的"附著"并非僅混合添加劑粉末與焊料粉末而得 的狀態(tài)，而是指將添加劑的粉末與水等混合并攪拌的添加劑溶液添加混合于金屬成分的化 合物的焊料粉末中并攪拌后，不使固液分離下經(jīng)干燥而得的狀態(tài)。
[0014] 本發(fā)明的第2觀點(diǎn)是基于第1觀點(diǎn)的發(fā)明，其中，上述添加劑為水楊酸、3, 4-二羥 基苯甲酸乙酯或3, 5-二羥基苯甲酸乙酯。
[0015] 本發(fā)明的第3觀點(diǎn)是基于第1觀點(diǎn)的發(fā)明，其中，上述添加劑的附著量相對于焊料 粉末中含有的錫、銀、銅的成分總量的100質(zhì)量份為〇. 01~1. 〇質(zhì)量份，銀的含有比例在將 錫、銀、銅的成分總量設(shè)為100質(zhì)量％時(shí)為0. 1~10質(zhì)量％，銅的含有比例在將錫、銀、銅的 成分總量設(shè)為100質(zhì)量％時(shí)為〇. 1~2. 0質(zhì)量％，其余部分由錫所組成。
[0016] 本發(fā)明的第4觀點(diǎn)是基于第1觀點(diǎn)的發(fā)明，其中，在將焊料粉末總量設(shè)為100質(zhì) 量％時(shí)，以1. 0質(zhì)量％以下的比例含有鉍、鍺、鎳或銦的至少一種。
[0017] 本發(fā)明的第5觀點(diǎn)是一種焊料用漿料，其為通過混合第1觀點(diǎn)的SnAgCu系焊料粉 末和焊料用助焊劑并進(jìn)行漿料化而獲得。
[0018] 本發(fā)明的第6觀點(diǎn)是用于安裝電子部件的第5觀點(diǎn)的焊料用漿料。
[0019] 本發(fā)明的第1觀點(diǎn)的SnAgCu系焊料粉末由于在其焊料粉末表面附著熔點(diǎn)為250°C 以下的羥基苯甲酸或其酯作為添加劑而成，因此盡管粒徑非常微細(xì)為5 μm以下，也難以引 起粉末表面的氧化。因此，回焊時(shí)熔融性及潤濕性優(yōu)異。并且，制備漿料時(shí)，與另外添加抗 氧化劑所得的焊料漿料相比，由于具有有效的抗氧化效果的功能，因此即使所添加的抗氧 化劑為少量，也能夠制備出回焊時(shí)的潤濕性或熔融擴(kuò)散性優(yōu)異的漿料。并且，若使用該焊料 粉末，則上述添加劑展現(xiàn)與活性劑同等的活性效果（具體而言為去除焊料粉末表面的氧化 皮膜的效果），因此能夠制備出回焊時(shí)的潤濕性或熔融擴(kuò)散性優(yōu)異的漿料。并且，該焊料粉 末由于是平均粒徑5 μπι以下的微細(xì)粉末，因此將以該焊料粉末作為原料的焊料用漿料印 刷于基板等時(shí)，能夠以細(xì)間距圖案進(jìn)行印刷。并且，添加劑由于熔點(diǎn)為250°c以下，因此在焊 料粉末熔融前，添加劑就已經(jīng)熱分解、蒸發(fā)，因此焊接工序中不會受添加劑的影響而較佳。
[0020] 作為本發(fā)明的第2觀點(diǎn)的SnAgCu系焊料粉末的上述添加劑，通過采用水楊酸、 3, 4-二羥基苯甲酸乙酯或3, 5-二羥基苯甲酸乙酯，能夠制備出回焊時(shí)的潤濕性或熔融擴(kuò) 散性優(yōu)異的漿料。
[0021] 本發(fā)明的第3觀點(diǎn)的SnAgCu系焊料粉末的上述添加劑的附著量相對于焊料粉末 中含有的錫、銀、銅的成分總量的100質(zhì)量份為〇. 01~1. 〇質(zhì)量份，銀的含有比例在將錫、 銀、銅的成分總量設(shè)為100質(zhì)量％時(shí)為0. 1~10質(zhì)量％，銅的含有比例在將錫、銀、銅的成 分總量設(shè)為100質(zhì)量％時(shí)為〇. 1~2. 0質(zhì)量％，其余部分由錫所組成。如此，本發(fā)明的焊料 粉末中，由于以規(guī)定的附著量使上述添加劑附著于焊料粉末表面，因此焊料粉末的抗氧化 效果非常高。并且，錫、銀、銅的含有比例分別為上述范圍的理由是可防止組成偏離共晶點(diǎn) 并使焊料粉末的熔點(diǎn)降低，同時(shí)抑制所形成的焊料凸塊中的焊料合金的電阻增加，并可提 高機(jī)械強(qiáng)度。
[0022] 本發(fā)明的第4觀點(diǎn)的焊料粉末除上述錫、銀、銅以外，還可以在將焊料粉末總量設(shè) 為100質(zhì)量％時(shí)以1. 0質(zhì)量％以下的比例含有祕、鍺、鎳或銦的至少一種。通過添加上述元 素，可獲得焊料粉末的低熔點(diǎn)化、強(qiáng)度提高等的效果。
[0023] 本發(fā)明的第5觀點(diǎn)的焊料用漿料是使用上述本發(fā)明的焊料粉末所得。因此，該焊 料用漿料由于回焊時(shí)的熔融迅速，潤濕性非常良好，因此能夠大幅抑制焊料凸塊形成時(shí)熔 融的漿料成為微細(xì)球狀而飛散的所謂焊料球的發(fā)生。
[0024] 本發(fā)明的第6觀點(diǎn)的焊料用漿料由于回焊時(shí)的熔融迅速、潤濕性非常良好，且能 夠在基板等上以細(xì)間距圖案進(jìn)行印刷，因此可適用于安裝電子部件。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 接著對用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說明。本發(fā)明的SnAgCu系焊料粉末的平均粒 徑為5 μπι以下，優(yōu)選為1~5 μπι的焊料粉末。也可由中心核、包覆該中心核的包覆層及包 覆該包覆層的最外層來構(gòu)成該焊料粉末。焊料粉末的平均粒徑限制在5 μπι以下是因?yàn)?，?過5 μπι時(shí)無法以細(xì)間距圖案將焊料用漿料印刷于基板等上，且無法利用焊料用漿料安裝 微細(xì)的電子部件。另外，本說