專利名稱：焊膏及電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊膏及電子裝置，更詳細(xì)地說是涉及不含Pb的無Pb的焊膏及用其制造的電子裝置。
背景技術(shù)：
作為電子元件的安裝所使用的焊料材料，近年來在環(huán)境方面有所考慮，從現(xiàn)有的Sn-Pb系到Sn-Cu共晶系和Sn-Ag共晶系等的不含Pb的無Pb的焊料材料的開發(fā)盛行。
例如，在專利文獻(xiàn)1中提出一種具有Cu焊球和Sn焊球的焊料，在該Sn的熔點以上，通過Cu焊球的一部分和Sn焊球形成含有Cu6Sn5的化合物，Cu焊球之間成為被含有Cu6Sn5的化合物結(jié)合的狀態(tài)。
專利文獻(xiàn)1公開了一種焊膏，如圖6所示，其是在Cu焊球(Cu粉末)102的表面鍍敷形成有Sn皮膜103的第一金屬粉末104，和Sn焊球(Sn粉末)105分散于助焊劑106中的Sn-Cu共晶系焊膏。
在專利文獻(xiàn)1中，如圖7所示，將焊膏101涂布于印刷電路板107的導(dǎo)電部后，搭載疊層型陶瓷電容器等的芯片型電子元件108，其后若以250℃以上的溫度實施回流處理，則Sn成分(鍍敷皮膜及Sn粉末)熔化。而且，熔化了的Sn成分中有Cu焊球102潤濕擴(kuò)展，從而Cu焊球102在助焊劑106中均一地擴(kuò)散，如圖8所示形成由Cu6Sn5構(gòu)成的金屬化合物109，印刷電路板107和電子元件108通過焊料110被電接合。
專利文獻(xiàn)1專利第3558063號說明書可是在專利文獻(xiàn)1中，為了使Cu焊球105均一地擴(kuò)散到助焊劑106中，需要在熔融的Sn成分中使Cu焊球105濡濕擴(kuò)展，為此有效的方法是增厚Sn皮膜103的膜厚，通過使Sn焊球105增量而增加Sn成分的含量。
然而，如果增加Sn成分的含量，如圖9所示，即使Sn成分的一部分進(jìn)行熱處理(回流處理)也不會形成金屬化合物109，作為未反應(yīng)Sn111有可能殘留在焊料110中。
另一方面，印刷電路板107和芯片型電子元件108通過回流處理由焊料接合時，回流處理要屢次被反復(fù)進(jìn)行多次。例如有如下情況，首先，將特定的芯片型電子元件108搭載于印刷電路板107上而進(jìn)第一次的回流處理，其后，在該特定的芯片型電子元件108的旁邊搭載其他的芯片型電子元件而進(jìn)行第二次回流處理。
用Sn-Cu共晶系焊膏，雖然通過加熱處理金屬化合物形成，但是該金屬化合物主要是以Cu6Sn5為代表的化合物構(gòu)成，在Cu焊球(Cu粉末)的旁邊形成以Cu3Sn為代表的化合物。而且，Cu6Sn5的熔點約400℃，而Cu3Sn的熔點是約670℃的較高溫度，相對于此，Sn的熔點很低約250℃。
因此，經(jīng)第一次回流處理，在殘留了大量的未反應(yīng)Sn成分的狀態(tài)下，若以作為Sn成分的熔點的250℃以上的溫度進(jìn)行第二次回流處理，則通過第一次回流處理而接合的焊料中的未反應(yīng)Sn111再次熔化，其結(jié)果是，由第一次回流處理接合的印刷電路板107和芯片型電子元件108的接合強(qiáng)度降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這樣的情況，其目的在于提供一種能夠抑制未反應(yīng)成分在加熱處理后殘留，即使反復(fù)多次進(jìn)行回流處理也能夠避免由此招致的焊料接合的接合強(qiáng)度降低的焊膏，及使用該焊膏制造的電子裝置。
本發(fā)明者為了達(dá)成上述目的而銳意研究時得出如下結(jié)論除了在金屬母材的表面形成有比金屬母材熔點低的鍍敷皮膜的第一金屬粉末，以及比金屬母材熔點低的第二金屬粉末以外，使焊膏中含有比母材平均粒徑小，且與所述鍍敷皮膜和第二金屬粉末能夠形成化合物的第三金屬粉末，由此即使進(jìn)行加熱處理，也能夠抑制特定成分殘留到焊料中并形成理想的金屬化合物，據(jù)此即使多次反復(fù)進(jìn)行回流處理也能夠避免焊料接合的接合強(qiáng)度降低。
本發(fā)明基于這樣的結(jié)論而做，本發(fā)明的焊膏其中含有以第一金屬材料為母材，并使比該第一金屬材料熔點低的第二金屬材附著于所述第一金屬材料的表面而成的第一金屬粉末；由比所述第一金屬材料熔點低的金屬材料構(gòu)成的第二金屬粉末；平均粒徑比所述第一金屬材料小，且能夠與所述第二金屬材料及所述第二金屬粉末形成化合物的第三金屬粉末。
另外本發(fā)明的焊膏，其中，所述第一金屬材料及所述第三金屬粉末含有從Cu、Ag、Au及Pd之中選擇的至少1種元素，所述第二金屬材料及所述第二金屬粉末含有Sn及In之中的至少1種元素。
另外，第三金屬粉末其平均粒徑越小表面積越大，會與更大量的第二金屬材料和第二金屬粉末接觸，因此在反應(yīng)促進(jìn)上有效，為此第三金屬粉末的平均粒徑優(yōu)選為0.01～0.3μm。
即，本發(fā)明的焊膏，其中所述第三金屬粉末的平均粒徑為0.01～0.3μm。
另外，本發(fā)明的焊膏，其中所述第一金屬材料和所述第三金屬粉末由同一材料形成。
此外，本發(fā)明的焊膏，其中所述第二金屬材料和所述第二金屬粉末由同一材料形成。
另外，本發(fā)明的焊膏，其中所述第一～第三金屬粉末被分散于助焊劑中。
另外，根據(jù)本發(fā)明者們的進(jìn)一步銳意研究可知，通過使用熱固性樹脂來取代所述助焊劑，由于焊料接合部其焊料層被樹脂皮膜被覆，因此空隙等的發(fā)生被進(jìn)一步抑制，其結(jié)果是，即使不另行對焊料接合部進(jìn)行樹脂密封，也能夠使物理性的接合強(qiáng)度提高。
即，其發(fā)明的的焊膏，其中所述第一～第三金屬粉末被分散在熱固性樹脂中。
另外，本發(fā)明的電子裝置，其中，第一電子元件和第二電子元件，經(jīng)由上述的焊膏被加熱而成的焊料接合部被電性連接。
根據(jù)上述焊膏，因為其含有以Cu(熔點1083℃)、Ag(熔點961℃)、Au(熔點1064℃)、及Pb(熔點1554℃)等的第一金屬材料為母材，使比該第一金屬材料熔點低的Sn(熔點231℃)和In(熔點156℃)等的第二金屬材料附著于所述第一金屬材料的表面而成的第一金屬粉末；由比所述第一金屬材料熔點低的Sn和In等的金屬材料構(gòu)成的第二金屬粉末；平均粒徑比所述第一金屬材料小，且能夠與所述第二金屬材料及所述第二金屬粉末形成化合物的Cu、Ag、Au、及Pb等的第三金屬粉末，所以，即使使金屬母材濡濕擴(kuò)展，在加熱時使熔融的第二金屬材料和第二金屬粉末的金屬成分的含量增加的情況下，通過比第一金屬材料平均粒徑小的第三金屬粉末與所述第二金屬材料和第二金屬粉末接觸，第二金屬材料和第二金屬粉末與第三金屬粉末的反應(yīng)被促進(jìn)，由此能夠抑制未反應(yīng)金屬成分殘留到焊料中，能夠使焊料接合強(qiáng)度提高。
另外，上述焊膏因為其第三金屬粉末是平均粒徑為0.01～0.3μm這樣小的顆粒，所以該第三金屬粉末整體的表面積大，其會有效地與更多的第二金屬材料及第二金屬粉末接觸而促進(jìn)反應(yīng)，由此接合強(qiáng)度進(jìn)一步提高。
另外，本發(fā)明的焊膏，因為所述第一～第三金屬粉末被分散在助焊劑中，所以能夠起到上述希望的作用效果。
另外，本發(fā)明的焊膏，因為所述第一～第三金屬粉末被分散在熱固性樹脂中，所以焊料接合部被熱固性樹脂被覆，由此空隙等的發(fā)生被進(jìn)一步抑制，即使不另行對焊料接合部進(jìn)行樹脂密封，也能夠使物理性的接合強(qiáng)度提高，能夠?qū)崿F(xiàn)在量產(chǎn)性良好、可靠性優(yōu)異的電子裝置的制造中優(yōu)選的焊膏。
另外，本發(fā)明的電子裝置，因為其第一電子元件和第二電子元件經(jīng)由上述焊膏被加熱而成的焊料接合部被電性連接，所以在焊料中未反應(yīng)金屬成分的殘留受到抑制，即使多次重復(fù)回流處理，也不會招致焊料接合的接合強(qiáng)度降低。特別是使用將所述第一～第三金屬粉末分散于熱固性樹脂中的焊膏時，焊料接合部其焊料層被樹脂皮膜被覆，因此即使不另行對焊料接合部進(jìn)行樹脂密封，也能夠使物理性的接合強(qiáng)度提高，能夠得到量產(chǎn)性良好、可靠性優(yōu)異的電子裝置。


圖1是模式化地顯示本發(fā)明的焊膏的實施方式(第一實施方式)的俯視圖。
圖2是表示使用上述第一實施方式的焊膏所制造的電子裝置的一實施方式的剖面圖。
圖3是表示在第一電子元件上涂布焊膏，在焊膏上搭載第二電子元件的狀態(tài)的剖面圖。
圖4是模式化地表示本發(fā)明的焊膏的第二實施方式的俯視圖。
圖5是表示使用上述第二實施方式的焊膏所制造的電子裝置的一實施方式的剖面圖。是模式化地表示本發(fā)明的焊膏的第二實施方式的俯視圖。
圖6是模式化地表示現(xiàn)有的焊膏的俯視圖。
圖7是表示使用現(xiàn)有的焊膏，并在第一電子元件上涂布焊膏，在該焊膏上搭載第二電子元件的狀態(tài)的剖面圖。
圖8是使用現(xiàn)有的焊膏所制造的電子裝置的剖面圖。
圖9是用于說明使用現(xiàn)有的焊膏，在使用電子裝置時產(chǎn)生的課題的圖。
符號說明2第一金屬材料3第二金屬材料4第一金屬粉末5第二金屬粉末6第三金屬粉末7助焊劑8第一電子元件9第二電子元件10焊料接合部12熱固性樹脂15焊料接合部具體實施方式
接下來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。
圖1是模式化地表示本發(fā)明的焊膏的實施方式(第一實施方式)的俯視圖，該焊膏1含有以第一金屬材料2為母材，并使比該第一金屬材料2熔點低的第二金屬材料3附著于所述第一金屬材料2的表面而成的第一金屬粉末4；由比所述第一金屬材料2熔點低的金屬材料構(gòu)成的第二金屬粉末5；平均粒徑比所述第一金屬材料2小，且能夠與所述第二金屬材料3及所述第二金屬粉末5形成化合物的第三金屬粉末6，第一～第三金屬粉末4～6分散在助焊劑7中。
而且，若對上述焊膏實施加熱處理，則第一金屬材料2和第二金屬材料3化合，而形成比起第一金屬材料2有著更高熔點的金屬化合物，另外，第二金屬粉末5和第一金屬材料2化合而形成熔點比第二金屬粉末5高的金屬化合物，此外第三金屬粉末6與第二金屬材料3和第二金屬粉末5化合，形成比起第二金屬粉末5有著更高熔點的金屬化合物。
即一直以來，在只含有上述第一金屬粉末4及第二金屬粉末5的焊膏中，若進(jìn)行加熱處理，則第一金屬材料2和第二金屬材料3化合而形成比起第一金屬材料2有著更高熔點的金屬化合物，另外，第二金屬粉末5與第二金屬材料化合而形成比起第二金屬粉末5有著更高熔點的金屬化合物。
而且，為了使熔融的金屬成分濡濕擴(kuò)展，如(發(fā)明解決的課題)的項目所闡述的，有效的方法是增厚第二金屬材料3的膜厚，或使第二金屬粉末5增量，但是這種情況下，第二金屬材料3和第二金屬粉末5的一部分成為未反應(yīng)金屬成分，并有可能殘留在焊料中。
然而，由于第二金屬材料3和第二金屬粉末5的熔點比所形成的金屬化合物低，所以在進(jìn)行電子元件的安裝時進(jìn)行多次的回流加熱的情況下，由于再加熱，作為未反應(yīng)金屬成分而殘留在焊料中的第二金屬材料3和第二金屬粉末5再度熔融，有可能招致安裝元件的接合強(qiáng)度的降低。
因此，在本實施的方式中，使焊膏1中含有平均粒徑比所述第一金屬材料2小，且能夠與所述第二金屬材料3及所述第二金屬粉末5形成化合物的第三金屬粉末6，由此抑制未反應(yīng)金屬成分的殘留。
即，通過添加平均粒徑比第一金屬材料2小的第三金屬粉末6，使第三金屬粉末6與第二金屬材料3和第二金屬粉末5接觸而有效地促進(jìn)反應(yīng)，據(jù)此，即使第二金屬材料3和第二金屬粉末5的含量增加，也能夠抑制未反應(yīng)成分的殘留，因此即使進(jìn)行多次的回流處理，也能夠避免由先前的回流處理帶來的接合部位的接合強(qiáng)度降低。
還有，第三金屬粉末6越是微粒表面積越增大，與第二金屬材料3和第二金屬粉末5相接觸的概率越增加，從而促進(jìn)化合物反應(yīng)，因此優(yōu)選第三金屬粉末6為極微粒。具體地說，第三金屬粉末6的平均粒徑優(yōu)選為0.01～0.3μm。
另外，作為成為母材的第一金屬材料2，能夠使用含有適于無Pb焊料材料的Cu、Ag、Au、及Pd之中的至少1種元素的單體金屬或Cu-Ni合金等的合金金屬。
另外，作為第二金屬材料3，能夠使用比第一金屬材料2熔點低的金屬材料，例如含有Sn及In之中的至少任意1種的單體金屬或合金金屬。
作為第二金屬粉末5，與第二金屬材料3一樣，能夠使用比第一金屬材料2熔點低的金屬材料，如含有Sn及In之中的至少任意1種的單體金屬或合金金屬。
另外，可以使用Sn作為第二金屬材料3，使用In作為第二金屬粉末5，顛倒過來也可以，不過若考慮與安裝元件的接合部對于熱沖擊的強(qiáng)度，則優(yōu)選第二金屬粉末5與第二金屬材料3使用同種金屬，例如使用Sn作為第二金屬材料3時，優(yōu)選也使用Sn作為第二金屬粉末5，另外使用In作為第二金屬材料3時，優(yōu)選也使用In作為第二金屬粉末5。
對于第三金屬粉末6來說，能夠使用與第二金屬材料3和第二金屬粉末5可以形成化合物的金屬材料，例如Cu、Ag、Au及Pd或者含有這些單體金屬的合金金屬，而未必要與第一金屬材料2為同一材料。然而，與上述同樣，若考慮與安裝元件的接合部對于熱沖擊的強(qiáng)度，則優(yōu)選第三金屬粉末6與第一金屬材料2使用同種金屬，例如作為第一金屬材料2使用Cu時，也優(yōu)選使用Cu作為第三金屬粉末6，另外作為第一金屬材料2使用Ag時，也優(yōu)選使用Ag作為第三金屬粉末6。
圖2是模式化地表示使用上述焊膏所安裝的電子裝置的一實施方式的剖面圖，印刷電路板等的第一電子元件8和疊層型陶瓷電容器等的第二電子元件9經(jīng)由焊料接合部10被電性連接。
該電子裝置以如下方式制造。
即，如圖3所示，在第一電子元件8上涂布焊膏1后，在該焊膏1上搭載第二電子元件9，其后若以規(guī)定溫度進(jìn)行加熱處理，則上述第一金屬材料2與第二金屬材料3和第二金屬粉末5化合，并且第三金屬粉末6與第二金屬材料3和第二金屬粉末5化合，如圖2所示，由金屬化合物構(gòu)成的焊料接合部10形成。即，第一電子元件8和第二電子元件9經(jīng)由焊料接合部10被接合而電性連接，由此制造出電子裝置。
以這一方式制造的電子裝置，因為在焊膏中含有平均粒徑比第一金屬材料2小，能夠與第二金屬材料3和第二金屬粉末5形成化合物的第三金屬粉末，所以即使使第二金屬材料3和第二金屬粉末5的含量增加，也會通過回流處理(加熱處理)與第三金屬粉末6化合而形成金屬化合物，故能夠抑制未反應(yīng)金屬成分的殘留，因此即使反復(fù)多次進(jìn)行回流處理，接合強(qiáng)度也不會降低。
圖4是模式化地表示本發(fā)明的焊膏的第二實施方式的俯視圖，該焊膏11是在熱固性樹脂12中分散所述第一～第三金屬粉末4～6來取代助焊劑。
而且，與上述第一實施方式一樣，在第一電子元件8上涂布焊膏11后，在該焊膏11上搭載第二電子元件9，其后，若以規(guī)定溫度進(jìn)行加熱處理，則第一金屬材料2與第二金屬材料3和第二金屬粉末5化合，并且第三金屬粉末6與第二金屬材料3和第二金屬粉末5化合，如圖5所示形成焊料層13，此外，焊料層13的表面被熱固性樹脂被覆而形成樹脂皮膜14，由焊料層13和樹脂皮膜14形成焊料接合部15。
如此在本第二實施的方式中，通過使用在熱固性樹脂12中分散了第一～第三金屬粉末4～6的焊膏，因為焊料接合部15在焊料層13的表面形成有樹脂皮膜14，所以即使反復(fù)進(jìn)行多次回流處理，接合強(qiáng)度也不會降低，在確保希望的耐熱性的基礎(chǔ)上，空隙等的發(fā)生也得到抑制，能夠使物理性的粘接強(qiáng)度、特別是水平方向的粘接強(qiáng)度進(jìn)一步提高，也沒必要另行對焊料層13進(jìn)行樹脂密封，能夠使電子裝置的制造工序簡略化，量產(chǎn)性也佳。
還有，本發(fā)明不受上述實施的方式限定，當(dāng)然可以在不脫離要旨的范圍內(nèi)進(jìn)行變更。另外，關(guān)于第二金屬材料3附著到第一金屬材料2的方法，也能夠采用利用鍍敷的皮膜形成法和其他的析出方法，使第二金屬材料3附著于第一金屬材料2的表面。
接下來，具體地說明本發(fā)明的實施例。
第一實施例作為成為金屬母材的第一金屬材料，準(zhǔn)備平均粒徑為1μm的Cu粉末(以下稱為“母材Cu”)(熔點1083℃)，對母材Cu實施非電解鍍Sn或非電解鍍In。然后通過該非電解鍍Sn或非電解鍍In，在母材Cu的表面形成膜厚0.5μm的Sn皮膜或In皮膜(第二金屬材料)，由此制作第一金屬粉末。
其次，作為第二金屬粉末，準(zhǔn)備平均粒徑為1μm的Sn粉末(熔點231℃)及In粉末(熔點156℃)，另外，作為第三金屬粉末，準(zhǔn)備平均粒徑為0.01μm的Cu粉末。
此外，準(zhǔn)備具有如下調(diào)配比率的助焊劑松香76重量％、二乙二醇二乙醚(diethylene glycol diethyl ether)22重量％、及三乙醇胺(triethanolamine)2重量％。
接著，稱量規(guī)定量的第一金屬粉末、第二金屬粉末(Sn粉末或In粉末)、第三金屬粉末(Cu粉末)，使用三本滾磨機(jī)(roll mill)使這些粉末分散在助焊劑中，制作實施例1～6的焊膏。
另外，稱量規(guī)定量的上述第一金屬粉末及上述第二金屬粉末(Sn粉末或In粉末)，與上述實施例1～6一樣，使之分散在助焊劑中，制作不含Cu粉末(第三金屬粉末)的比較例1、2的焊膏。還有，第一金屬粉末在比較例中使用在母材Cu的表面形成有Sn皮膜的，在比較例2中使用在Cu的表面形成有In皮膜的。
接著，使用實施例1～6的焊膏及比較例1、2的焊膏，經(jīng)由金屬掩模(metal mask)印刷到縱30mm、橫30mm的銅板上，其次將長1.0mm、寬0.5mm、厚0.5mm的疊層陶瓷電容器搭載在所述銅板上，其后在大氣氣氛下，以最高溫度為280℃的方式進(jìn)行5分鐘回流處理，由焊料接合銅板和疊層陶瓷電容器。
接下來，對接合部的焊料取樣30mg，使用差示掃描量熱儀(DSC)測定熔解舉動，調(diào)查Sn吸熱峰值(Sn熔點231℃)存在與否，確認(rèn)未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In的有無。
表1顯示實施例1～6及比較例1、2的焊膏的成分組成及未反應(yīng)Sn的有無。


由該表1所表明的可知，比較例1及比較例2因為不含Cu粉末(第三金屬粉末)，所以在回流處理后有未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In殘留。
相對于此，實施例1～6因為在焊膏中含有比母材Cu的平均粒徑(1μm)小的Cu粉末(平均粒徑0.01μm)作為第三金屬粉末，所以在回流處理后確認(rèn)沒有未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In殘留。
第二實施例作為成為金屬母材的第一金屬材料，準(zhǔn)備平均粒徑為1μm的母材Cu、及平均粒徑為1μm的Ag粉末(以下稱為“母材Ag”)(熔點961℃)。其次，對母材Cu或母材Ag實施非電解鍍Sn(實施例11～13及實施例17～19)或非電解鍍In(實施例14～16及實施例20～22)。然后通過該非電解鍍Sn或非電解鍍In，在母材Cu或母材Ag的表面形成膜厚0.5μm的Sn皮膜或In皮膜(第二金屬材料)，由此制作第一金屬粉末。
其次，與(第一實施例)同樣，準(zhǔn)備平均粒徑為1μm的第二金屬粉末(Cu粉末或In粉末)及平均粒徑分別為0.01μm、0.30μm、1.00μm的Cu粉末。然后，按照與表1的實施例1同樣的調(diào)配比率，調(diào)制第一金屬粉末、第二金屬粉末、Cu粉末(第三金屬粉末)及助焊劑，上此得到實施例11～22的焊膏。
另外，使用與母材Cu同樣的具有平均粒徑(1μm)的Cu粉末作為第三金屬粉末，其他均按照與實施例11～22同樣的方法、步驟制作比較例11～22的焊膏。
接著，根據(jù)與(第一實施例)同樣的方法、步驟，在銅板上焊料接合疊層陶瓷電容器，對接合部的焊料進(jìn)行取樣，確認(rèn)未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In的有無。
表2顯示實施例12～22及比較例11～22的母材(第一金屬材料)、第二金屬粉末、及第三金屬粉末的平均粒徑及未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In的有無。


由該表2所表明的可知，比較例11～16作為第三金屬粉末的Cu粉末的平均粒徑為1μm，因為與母材Cu為同等粒徑，所以在回流處理后有未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In殘留。
相對于此，實施例11～22因為使用比母材Cu或母材Ag的平均粒徑(1μm)小的、平均粒徑為0.01～0.30μm的Cu粉末作為第三金屬粉末，所以在回流處理后確認(rèn)不存在未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In的殘留。
第三實施例作為第一金屬材料，使用平均粒徑均為1μm的Ag粉末(熔點961℃)、Au粉末(以下稱為“母材Au”)(熔點1064℃)、Pd粉末(以下稱為“母材Pd”)(熔點1554℃)，作為第三金屬粉末，使用平均粒徑為0.01μm的Ag粉末、Au粉末、Pd，按照與(第一實施例)同樣的步驟制作具有表3的實施例31～48所示的調(diào)配比率的焊膏。
另外，稱量規(guī)定量的上述第一金屬粉末及上述第二金屬粉末，使該第一金屬粉末及第二金屬粉末分散在助焊劑中，制作不含第三金屬粉末的比較例31～36的焊膏。
接著，按照與(第一實施例)同樣的方法、步驟，在銅板上焊料接合疊層陶瓷電容器，對接合部的焊料進(jìn)行取樣，確認(rèn)未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In的有無。
表3顯示實施例31～48及比較例31～36的焊膏的成分組成及未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In的有無。


由該表3所表明的可知，比較例31～36因為不含第三金屬粉末，所以在回流處理后有未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In殘留。
相對于此，實施例31～48作為金屬母材及第三金屬粉末在分別使用規(guī)定粒徑的Ag、Au或Pd時，均與使用Cu作為金屬母材及第三金屬粉末的情況相同，確認(rèn)為在回流處理后沒有未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In殘留。
第四實施例作為第一金屬材料，使用平均粒徑均為1μm的Cu-Ni合金(Ni70重量％)、Ag-Cu合金(Cu10重量％)、Ag-Pd合金(Pd30重量％)(以下總稱其為“母材合金”。)，使母材合金的含量為58.6重量％，Sn皮膜或In皮膜的含量為6.4重量％、平均粒徑為1μm的第二金屬粉末(Sn粉末或In粉末)的含量為5.0重量％、作為第三金屬粉末的平均粒徑0.01μm的Cu粉末的含量為10重量％，按照與(第一實施例)同樣的步驟、方法制作實施例51～56的焊膏。
接著，按照與(第一實施例)同樣的方法、步驟，在銅板上焊料接合疊層陶瓷電容器，對接合部的焊料進(jìn)行取樣，確認(rèn)未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In的有無。
表4顯示實施例51～56的焊膏的成分組成及未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In的有無。


由實施例51～56所表明的可知，作為第一金屬材料合作母材合金時，也與使用Cu和Ag等的單體金屬的情況一樣，確認(rèn)為在回流處理后沒有未反應(yīng)Sn或未反應(yīng)In殘留。
第五實施例稱量規(guī)定量的與“第一實施例”同一規(guī)格的第一～第三金屬粉末，使用三臺滾磨機(jī)使這些粉末分散在作為熱固性樹脂的熔融環(huán)氧樹脂中，制作實施例61～66的焊膏。還有，所述第一～第三金屬粉末的調(diào)配比率與實施例1～6相同。
其次，與(第一實施例同樣)，使用所述焊膏在銅板上實施印刷處理后，搭載疊層陶瓷電容器(長1.0mm、寬0.5mm、厚0.5mm)，其后在大氣氣氛下，以最高溫度為280℃的方式進(jìn)行5分鐘回流處理，由焊料接合銅板和疊層陶瓷電容器。
接著，另行準(zhǔn)備在(第一實施例)中使用的實施例1～6的試料，針對該實施例1～6及實施例61～66的各20個試料，用顯微鏡對其安裝狀態(tài)進(jìn)行外觀觀察。其結(jié)果是，在實施例1～6中，焊料接合部有焊料露出表面(參照圖2)，相對于此，在實施例61～66中，可確認(rèn)焊料接合部其焊料層由樹脂皮膜被覆(參照圖5)。
接著，針對該實施例61～66及實施例1～6的各20個試料，依據(jù)EIAJET7403，以0.05mm/s的速度在水平方向上擠壓疊層陶瓷電容器而進(jìn)行橫壓強(qiáng)度試驗，測定接合強(qiáng)度。
此外，針對該實施例61～66及實施例1～6的各20個試料，在-55℃～150℃的溫度間進(jìn)行熱循環(huán)試驗，其后用掃瞄型電子顯微鏡(SEM)對各試料進(jìn)行剖面觀察，觀察有無空隙和裂紋等的缺陷發(fā)生。還有，熱循環(huán)試驗的上限溫度(-55℃)及下限溫度(150℃)的保持時間為30分鐘，熱循環(huán)數(shù)為500次。
表5顯示實施例61～66及實施例1～6的成分組成、接合強(qiáng)度及缺陷發(fā)生率。還有，表中，接合強(qiáng)度表示各實施例的平均值。


如該表5所表明的可知，實施例1～6因為其焊膏是將第一～三金屬粉末分散在助焊劑中，所以接合強(qiáng)度為6.9～7.5N/mm2，另外是確認(rèn)有空隙等的缺陷發(fā)生的試料，相對于此，實施例61～66因為其焊膏是將第一～三金屬粉末分散在熔融環(huán)氧樹脂中，所以銅板和疊層陶瓷電容器的接合部的外皮由樹脂皮膜形成，因此接合強(qiáng)度大幅接高到27.0～28.5N/mm2，另外也未確認(rèn)到空隙等的發(fā)生。即，通過使用使第一～三金屬粉末分散在熔融環(huán)氧樹脂中的焊膏，接合強(qiáng)度被大幅改善，而且還能夠避免空隙等的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種焊膏，其特征在于，含有以第一金屬材料為母材，并使比該第一金屬材料熔點低的第二金屬材料附著于所述第一金屬材料的表面而成的第一金屬粉末；由比所述第一金屬材料熔點低的金屬材料構(gòu)成的第二金屬粉末；平均粒徑比所述第一金屬材料小，且能夠與所述第二金屬材料及所述第二金屬粉末形成化合物的第三金屬粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊膏，其特征在于，所述第一金屬材料及所述第三金屬粉末含有從Cu、Ag、Au及Pd之中選擇的至少1種元素，所述第二金屬材料及所述第二金屬粉末含有Sn及In之中的至少1種元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焊膏，其特征在于，所述第三金屬粉末的平均粒徑為0.01～0.3μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項所述的焊膏，其特征在于，所述第一金屬材料和所述第三金屬粉末由同一材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項所述的焊膏，其特征在于，所述第二金屬材料和所述第二金屬粉末由同一材料形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項所述的焊膏，其特征在于，所述第一～第三金屬粉末被分散于助焊劑中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項所述的焊膏，其特征在于，所述第一～第三金屬粉末被分散在熱固性樹脂中。
8.一種電子裝置，其特征在于，第一電子元件和第二電子元件，經(jīng)由權(quán)利要求1～7中任一項所述的焊膏被加熱而成的焊料接合部而電性連接。
全文摘要
本發(fā)明的焊膏，使如下金屬粉末分散在助焊劑中或熱固性樹脂中以Cu、Ag、Au及Pb等的第一金屬材料為母材，將比第一金屬材料熔點低的Sn和In等的金屬材料附著在第一金屬材料的表面而成的第一金屬粉末；由比第一金屬材料熔點低的Sn和In等的金屬材料構(gòu)成的第二金屬粉末；平均粒徑比第一金屬材料小，且與第二金屬材料及第二金屬粉末能夠化合的Cu、Ag、Au及Pd等的第三金屬粉末。由此，在加熱處理后能夠抑制未反應(yīng)成分殘留，即使反復(fù)進(jìn)行多次回流處理，也能夠避免由此招致的焊料接合的接合強(qiáng)度的降低。
文檔編號H05K3/34GK101087673SQ20058004421
公開日2007年12月12日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日
發(fā)明者高岡英清, 中野公介 申請人:株式會社村田制作所