專利名稱：接合材料、接合部及電路基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釬焊材料，該釬焊材料用于電子電路基板上的零件安裝或布線形成。
背景技術(shù)：
目前，用于安裝電子零件的接合材料通 常使用Sn-Pb類釬焊材料，尤其是具有63Sn-37Pb共晶組成(Sn63重量％及Pb37重量％的組成)的Sn-Pb共晶釬焊材料。圖I為表示使用Sn-Pb類釬焊材料的接合結(jié)構(gòu)的構(gòu)成的概要圖。圖I中，電子零件電極2和電子電路基板的焊盤3通過Sn-Pb類釬焊材料I被接合。焊盤3的構(gòu)成成分為Cu。在Sn-Pb類釬焊材料I和焊盤3的接合界面形成有Cu-Sn化合物層4，從而將電子零件電極2向電子電路基板安裝。但是，近年來，在電子零件安裝中，對提高釬焊部的機械強度或提高撞擊強度等可靠性特性的要求越來越高。另一方面，隨著對地球環(huán)境保護的關(guān)注，對電子電路基板等產(chǎn)業(yè)廢棄物的處理的法規(guī)也正在進行，鉛也正在成為世界范圍的限制對象。于是，接合材料也正在謀求從Sn-Pb類釬焊材料向不含鉛的釬焊材料、所謂的無鉛焊料過渡。在以兩種金屬為主要成分的無鉛焊料的例子中，作為共晶型合金材料的材料，有Sn-Ag類釬料(專利文獻I、專利文獻2)。但是，Sn-Ag類釬料的融點與Sn-Pb類釬焊材料的融點(約183°C )相比大約高30 40°C，隨之，釬焊溫度也比使用Sn-Pb類釬焊材料高。因此，當使用Sn-Ag類釬料時，往往發(fā)生安裝電子零件時的安裝溫度達到電子零件的耐熱高度以上的現(xiàn)象，在這種情況下，存在對電子零件可造成損傷的問題。于是，為了減輕或防止電子零件的熱損傷，作為替代這種釬焊材料的材料，固化溫度與無鉛焊料的融點相比較低的導電性粘接劑備受關(guān)注(專利文獻3)。專利文獻I :(日本)特許第3027441號說明書專利文獻2 :(美國)特許第5520752號說明書專利文獻3 :(日本)特開平10-163605號公報一般的導電性粘接劑在熱固化性樹脂中分散含有作為導電性填料的Ag填料粒子。在使用這種導電性粘接劑接合電子零件或形成布線的情況下，導電性粘接劑固化形成的接合部或布線部分具有體積電阻率產(chǎn)生偏差的傾向。另外，其體積電阻率具有比體金屬或Sn-Pb類釬焊材料的體積電阻率高的傾向。有關(guān)這種體積電阻率的偏差或上升，可考慮是由于在固化后的導電性粘接劑中形成導通路徑的Ag填料粒子的形狀及方向引起的。Ag填料粒子通常具有小尺寸的片狀或棒狀的形狀。對一個填料的三維的形狀來說，當設(shè)具有最大尺寸的長度(以下，也稱作“最大長度”)的方向為長軸方向(例如，假設(shè)為Z軸方向)時，在相對該長軸方向正交的任一個的方向(與所述Z軸正交的χ-y平面內(nèi)的任一個方向)上，具有比所述最大長度小很多的尺寸,例如為最大長度的I重量％以下、O. I重量％以下或O. Ol重量％以下的尺寸的長度(以下，也稱作“最小長度”)，即具有非常大的縱橫比。圖2示意性表示顯微鏡觀察的通過現(xiàn)有的導電性粘接劑接合電子零件的電極2和電子電路基板的焊盤3接合時的接合部的剖面圖。在固化后的導電性粘接劑中，Ag填料粒子被分散成基本上其長軸方向朝向三維的所有方向。電極2和焊盤3之間的導通路徑通過鄰接的Ag填料粒子彼此接觸,且該相接觸的Ag填料粒子通過進一步延長接觸點，并在電極2和焊盤之間架橋且電聯(lián)絡(luò)而形成。該情況下，由于Ag填料粒子彼此以點或比較小的面積的面接觸，難以確保穩(wěn)定的接觸面積，所以Ag填料粒子彼此的電導通與通過Sn-Ag類釬料或體金屬形成接合部時的電導通相比，不太好。另外，形成接合部的導電性粘接劑的Ag填料粒子整體中，在有助于導通路徑的形成小，但比例相對大的情況下，其接合部的體積電阻率與使用體金屬或Sn-Pb類釬料時的體積電阻率相比更高。為此，被認為是通過導電性粘接劑形成的接合部或布線部的體積電阻率產(chǎn)生偏差或體積電阻率上升。如上所述，由于存在接合部或布線部的體積電阻率偏差或上升的傾向，所以導電性粘接劑的用途受到限定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以提供解決了這種課題的釬焊材料及導電性粘接劑為目的。作為本發(fā)明的第一方面發(fā)明，提供一種釬焊材料，該釬焊材料的特征在于具有由Sn、Bi及In組成的基本組成。該發(fā)明的釬焊材料可以顯示120°C或其以下、優(yōu)選110°C以下、特別優(yōu)選100°C以下的低融點。尤其是，由于釬焊材料不含Ag，所以尤其能夠?qū)崿F(xiàn)低的融點。作為本發(fā)明的第二方面發(fā)明，提供一種焊膏，該焊膏除具有由Sn、Bi及In組成的基本組成的釬焊材料外，還含有助焊劑成分。該發(fā)明的焊膏如上所述由于含有顯示120°C或其以下的低的融點釬焊材料，所以能夠?qū)崿F(xiàn)120°C或其以下的低的接合溫度。作為本發(fā)明的第三方面發(fā)明，提供一種導電性粘接劑，該導電性粘接劑除具有由Sn、Bi及In組成的基本組成的釬焊材料外，還含有助焊劑成分及樹脂成分。該發(fā)明的導電性粘接劑如上所述由于含有顯示100°C以下的低的融點的釬焊材料，所以能夠?qū)崿F(xiàn)120°C或其以下的低的接合溫度。通過適宜選擇所使用的樹脂，導電性粘接劑的接合溫度也能夠設(shè)定在120°C或其以下的低的溫度。有關(guān)本發(fā)明的各方面發(fā)明，釬焊材料作為基本組成具有Sn-Bi-In的三元類合金。這是基于發(fā)現(xiàn)除Sn之外，與單獨含有Bi或In的情況相比，分別以規(guī)定的比例含有Bi及In兩者時，在使用該釬焊材料形成接合部后，同時達到更高的可靠性和低融點化，故優(yōu)選。因此，通過以Sn-Bi-In三元類合金為基本組成，上述合金作為釬焊材料能夠?qū)崿F(xiàn)低融點化及提高延伸特性。當釬焊材料以規(guī)定比例含有Bi時，尤其能夠提高在釬焊材料固化后得到的合金的韌性。當合金的韌性提高時，該合金的接合部的延伸特性(或延展性)提高，接合部得到高的可靠性。因此，通過使用本發(fā)明的釬焊材料，能夠同時實現(xiàn)接合部的高的可靠性和低融點化。Bi含量的下限為50重量％以上，優(yōu)選52重量％以上，更優(yōu)選55重量％以上，更優(yōu)選58重量％以上，特別優(yōu)選58. 5重量％以上。另外，Bi含量的上限為70重量％以下，優(yōu)選65重量％以下，更優(yōu)選55重量％以下。之所以設(shè)Bi含量的下限值為50重量％，是因為當Bi含量小于50重量％時，低融點化的效果不能夠充分得到。另外，之所以設(shè)Bi含量的上限值為70重量％，是因為當Bi含量超過70重量％時，提高延伸特性的程度下降。當釬焊材料以規(guī)定的比例含有In時，尤其能夠提高釬焊材料在固化后得到的合金的韌性。當合金的韌性提高時，該合金的接合部的延伸特性(或延展性)提高，接合部得到高的可靠性。因此，通過使用本發(fā)明的釬焊材料，能夠同時實現(xiàn)接合部的高的可靠性和低融點化。In含量的下限為10重量％以上,優(yōu)選15重量％以上,更優(yōu)選17. 5重量％以上。另外，In含量的上限為25重量％以下，優(yōu)選24.5重量％以下，更優(yōu)選24重量％以下。另夕卜，根據(jù)情況，也可以設(shè)In含量的上限為15. 5重量％，設(shè)下限為比該值更小的數(shù)值，例如10
重量％。之所以設(shè)In含量的下限值為10重量％,是因為當In含量小于10重量％時,低融點化的效果不能夠充分得到。另外，之所以設(shè)In含量的上限值為25重量％，是因為當In含量超過25重量％時，提高延伸特性的程度下降。有關(guān)本發(fā)明釬焊材料的基本組成，發(fā)現(xiàn)了與單獨含有Bi或In的情況相比，分別以規(guī)定的比例含有Bi及In兩者的情況，由于在接合部同時得到高的可靠性和低融點化，故優(yōu)選。具體而言，當設(shè)基本組成中的In含量的重量％值為[In]，設(shè)Bi含量的重量％值為[Bi]，Sn含量的重量％值為[Sn]時，本發(fā)明的釬焊材料最理想的是具有50. O ( [Bi] ( 70. O、及 10. O ( [In] ( 24. 5、以及余量為[Sn]的組成。作為本發(fā)明釬焊材料優(yōu)選的一個方式，關(guān)注基本組成中In含量[In]及Bi含量[Bi]，在取[In]為縱軸、取[Bi]為橫軸，描繪以[In]為[Bi]的函數(shù)的曲線的情況下，在10. O ( [In]彡 24. 5 及 50. O ( [Bi] ( 70. O 的區(qū)域(A)、和式(I)5[Bi]+3[In]彡 291 …(I)所示的區(qū)域⑶重合的區(qū)域中，含有In含量[In]及Bi含量[Bi]的情況下，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了作為本發(fā)明的釬焊材料最合適。該情況下，余量也為[Sn]。圖5表示該考慮方法的曲線。在圖5所示的曲線上，由長方形的框圍住的區(qū)域為上述的區(qū)域(A)。另外，圖5所示曲線表示的直線為式⑵5 [Bi]+3 [In] = 291... (2)表示的、以[In]為[Bi]的函數(shù)表示的曲線。該式(2)所示的直線如上所述，在以下的實施例的部分通過試驗得到。發(fā)明者發(fā)現(xiàn)將[In]及[Bi]含于式⑵所示的直線右上側(cè)的區(qū)域的例子(本發(fā)明的實施例)與含于式⑵所示的直線左下側(cè)的區(qū)域的例子(本發(fā)明的比較例)相對比時，顯示更好的特性。因此，作為一種方式的本發(fā)明釬焊材料的基本組成的理想的區(qū)域在圖5所示的曲線上，也可以表現(xiàn)為在由長方形的框包圍的區(qū)域(A)和式(I)5[Bi]+3[In]彡 291 …(I)
所示的區(qū)域(B)重合的區(qū)域中，有時含有[In]及[Bi]。如上所述，在釬焊材料具有Sn-Bi-In三元類合金的組成的情況下，在將其組成的Bi及In的含量規(guī)定為特定的數(shù)值時，注意到其余量實質(zhì)上成為Sn含量。在此，所謂表現(xiàn)為“實質(zhì)上”，是指用于釬焊材料的實際使用的材料可分別以規(guī)定的程度含雜質(zhì)，因此有時三成分含量的總和不一定達到100%的情況的意思。本發(fā)明的釬焊材料除上述的基本組成外，還可以含有選自CiuGe及Ni族的至少一種金屬。添加Cu、Ge及Ni的目的在于提高合金的機械特性。釬焊材料中的Cu含量優(yōu)選O. I I. O重量％的范圍，更優(yōu)選O. 5 O. 7重量％的Cu含量。之所以設(shè)釬焊材料中的Cu含量為O. I I. O重量％，是因為如果為少于O. I重量％的少量，則不認為對其機械特性有好的效果，當超過I. O重量％時，則合金顯示進一步變脆的傾向，不利于機械特性。釬焊材料中的Ge含量優(yōu)選O. 001 O. I重量％的范圍，更優(yōu)選O. 001 O. 01重量％的66含量。之所以設(shè)釬焊材料中的Ge含量為O. 001 O. I重量％，是因為如果為少于O. 001重量％的少量，則不認為對其機械特性有好的效果，當超過O. I重量％時，則合金的融點急劇上升。向釬焊材料中添加Ni的目的在于抑制Sn氧化。釬焊材料中的Ni含量優(yōu)選O. 001 O. I重量％的范圍，更優(yōu)選O. 005重量％以上，更優(yōu)選O. 01重量％以上，特別優(yōu)選O. 05重量％以上，即優(yōu)選O. I重量％以下的范圍。之所以設(shè)釬焊材料中的Ni含量為
O.001 O. I重量％，是因為如果為少于O. 01重量％的少量，則不認為對其抑制Sn氧化有好的效果，當超過I. O重量％時，則由于生成Ni氧化膜而導致融點上升，對抑制Sn氧化來說得不到好的效果。這些釬焊材料可以使用具有各種粒子狀形態(tài)的釬焊材料。例如，可以具有三維方向的尺寸相同大小的粒狀或塊狀的形態(tài)、二維方向的尺寸具有比剩余的一維方向的尺寸大的尺寸的板狀或盤狀或片狀的形態(tài)、一維方向的尺寸具有比其他二維方向的尺寸大的尺寸的棒狀或針狀或線狀的形態(tài)。像這些各種粒子狀形態(tài)的釬焊材料也分散在焊膏組成物或?qū)щ娦哉辰觿┙M成物中被使用。釬焊材料的平均粒徑為5 30 μ m。有關(guān)本發(fā)明第二及第三方面的發(fā)明，作為助焊劑成分，以JIS Z3283記載的松香或變性松香為主劑，根據(jù)希望作為活性化成分可以使用含有胺的鹵鹽、有機酸或胺有機酸鹽的活性化成分。另外，助焊劑成分作為溶媒有時也含有C2 C3程度的醇類。焊膏中的釬焊材料和助焊劑成分的比例能夠根據(jù)焊膏的用途、釬焊材料的組成、助焊劑成分的種類等從適宜的范圍進行選擇，通常相對于焊膏整體的重量，優(yōu)選釬焊材料為85 95重量％，特別優(yōu)選88 93重量％。這是由于釬焊材料的比例不足85重量％的話，則浸濕性變差，接合可靠性也變差，當超過95重量％時，則在助焊劑成分中不能充分進行混合。有關(guān)本發(fā)明第三方面的發(fā)明，作為樹脂成分可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種固化性樹脂，例如熱固化性樹脂、光固化性樹脂、各種波長的電磁波的固化性樹脂等。尤其是，由于使釬焊材料溶融，所以優(yōu)選熱固化性樹脂。在本發(fā)明中，作為熱固化性樹脂，可以使用環(huán)氧類樹脂、丙烯類樹脂、石炭酸類樹脂、聚(酰)亞胺類樹脂、熱固化性聚氨基甲酸酯類樹脂、不飽和聚酯樹脂等，但優(yōu)選的熱固化性樹脂為環(huán)氧類樹脂。環(huán)氧類樹脂可以使用一液固化型、二液固化型等各種環(huán)氧樹脂，但優(yōu)選一液固化型的環(huán)氧樹脂。另外，用于本發(fā)明的第一方面發(fā)明中的樹脂成分為固化性樹脂時，基本上在樹脂成分中含有本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的固化性樹脂類(以需要量含有特定的固化性樹脂及其固化所需的特定種類的固化劑等類)而被使用。釬焊材料相對于導電性粘接劑組成物整體的重量比例，能夠根據(jù)導電性粘接劑的用途、釬焊材料的種類、樹脂成分的種類等從適宜的范圍進行選擇。但是，相對于導電性粘接劑組成物整體，優(yōu)選釬焊材料為70 90重量％，特別優(yōu)選80 85重量％。這是由于釬焊材料的比例不足70重量％的話，則固化后得不到充分的導電性，當超過90重量％時，則不能通過樹脂充分包圍導通路徑的周圍。在利用第三方面發(fā)明的導電性粘接 劑進行電子零件的接合或布線形成時，由于所使用的釬焊材料中不含在安裝溫度下不溶融的Ag填料粒子等金屬材料，所以能夠從根本上排除因不溶融的金屬成分的粒子尺寸、形狀及方向不同而導致接合部的體積電阻率發(fā)生變化的可能性。另外，該釬焊材料可溶融的合金顯示比現(xiàn)有的無鉛焊料或Sn-Pb類釬焊材料低的融點，因此能夠?qū)崿F(xiàn)更低的安裝溫度。圖3示意性地表示顯微鏡觀察的使用本發(fā)明第三方面發(fā)明的導電性粘接劑接合電極2和焊盤3時的接合部的剖面圖。固化了的導電性粘接劑中的釬焊材料不殘留使用前粒子狀的形態(tài)，而在電極2和焊盤3之間，例如從焊盤3側(cè)向電極2直到達到電極2形成導通路徑，該導通路徑連絡(luò)延伸成將塊狀的塊不規(guī)則地進行重疊。該導通路徑被認為是分散在樹脂中的釬焊材料的粒子因熱溶融而成為液狀，液狀化了的釬焊材料彼此融合一體及相互連絡(luò)，保持著流體可流通的流路的形狀凝固，由此在樹脂媒體中釬焊材料形成基于該流路形狀的三維網(wǎng)絡(luò)。因此，在該導通路徑中，由于塊狀的塊彼此不是以點或比較小的面積的面接觸，而是通過基于液化了的釬焊材料的流路形狀的三維網(wǎng)絡(luò)形成，所以在電極2和焊盤3之間形成多個釬焊材料的充填密度非常高的導通路徑。如上所示，本發(fā)明的導電性粘接劑作為釬焊材料由于使用低融點合金，所以在導電性粘接劑的加熱固化過程中，能夠在比較低的溫度下使釬焊材料自身溶融。該發(fā)明請導電性粘接劑，例如圖3所示，在規(guī)定的焊盤3和電極2之間使用規(guī)定量時，以分散于樹脂中的狀態(tài)溶融了的釬焊材料彼此聚集成一體化，由此，實質(zhì)上金屬接合或形成金屬結(jié)合，從而能夠?qū)⒑副P3和電極2之間連絡(luò)。其后，當使粘接劑固化時，能夠得到通過由釬焊材料形成的合金的金屬塊(鋼錠)形成的該導通路徑。如上所示，導通路徑實質(zhì)上通過沒有裂縫的金屬塊在焊盤3和電極2之間形成，因此通過使用本發(fā)明的導電性粘接劑，能夠提供體金屬排列且穩(wěn)定的體積電阻率。另外，在使用本發(fā)明的導電性粘接劑形成電子電路基板的布線時，圖3中的電極2不存在，但通過將未固化的導電性粘接劑組成物以規(guī)定的式樣涂覆于基板上并使之加熱固化，由此溶融了的狀態(tài)的釬焊材料按照其式樣融為一體及相互連絡(luò)，且保持著該形狀固化，因此，與圖3所示的例子相同，實質(zhì)上在基板上形成沒有裂縫的金屬塊的布線式樣。因此，在該情況下，通過使用本發(fā)明的導電性粘接劑，也能夠提供體金屬排列且穩(wěn)定的體積電阻率。本發(fā)明還提供導電性粘接劑方面的發(fā)明，該導電性粘接劑其樹脂成分作為第一成分含有固化性樹脂，作為第二成分含有具有還原性的樹脂。另外，作為該發(fā)明的導電性粘接齊U，在樹脂成分為具有還原性的樹脂的情況，根據(jù)情況，樹脂成分只具有還原性的樹脂的方式。固化性樹脂及釬焊材料可以使用與上述本發(fā)明的第一方面發(fā)明相同的材料。例如，在使用導電性粘接劑安裝電子零件的情況下，當在加熱固化過程中加熱釬焊材料的金屬粒子時，根據(jù)情況，在釬焊材料粒子溶融之前，釬焊材料粒子表面就已經(jīng)被氧化了，其結(jié)果是，在釬焊材料粒子的表面形成氧化膜。形成于釬焊材料粒子表面的氧化膜成為妨礙釬焊材料粒子溶融的一種保護膜，可妨礙釬焊材料在導電性粘接劑的加熱固化過程中的規(guī)定的溫度溶融。其結(jié)果是，經(jīng)過加熱固化過程后，可以剩下沒有充分溶融的釬焊材料粒子。這種情況下，當使用本發(fā)明的導電性粘接劑時，由于在導電性粘接劑中存在具有還原性的樹脂成分，所以在加熱固化過程中也能夠?qū)щ娦哉辰觿┙M成物內(nèi)保持在一定程度還原性氛圍氣中。因此，實質(zhì)上能夠防止在在加熱固化過程中在釬焊材料粒子的表面生成氧化膜。通過防止加熱固化過程中的釬焊材料粒子表面的氧化，從而能夠防止加熱固化過程中的釬焊材料的溶融不良。在一種實施方式中，具有還原性的樹脂優(yōu)選具有羧基的化合物，例如含有羧酸的化合物。通過在樹脂中添加這樣的化合物，除去低溶點金屬的氧化膜(所以防止在低溶點金屬的表面生成氧化膜)且容易溶融，因此可以發(fā)揮作為還原劑的作用。另外，這種化合物可以使用脂肪族羧酸、芳香族羧酸、脂環(huán)式羧酸等各種羧酸。作為這種化合物的例子，可以舉出己二酸、烯酸、抗壞血酸、丙烯酸、檸檬酸、聚丙烯酸、蘋果酸、庚二酸、軟脂酸、十四(烷)酸、月桂酸、癸二酸、辛二酸、馬來酸、琥珀酸、壬二酸、富馬酸、戊二酸、丙二酸等。另夕卜，羧酸優(yōu)選Na、Ag、Cu、K等金屬鹽的方式。在另一種實施方式中，作為第三樹脂成分，有時優(yōu)選含有有機化合物的樹脂成分，該有機化合物含有金屬。在常溫下，金屬不游離而穩(wěn)定地與有機化合物化合或結(jié)合，但是一旦被加熱，金屬就從有機化合物成為游離或游離過程，游離出來的金屬將促進樹脂的固化反應(yīng)。其結(jié)果是，能夠在短時間內(nèi)起到作為同時具有固化及保持穩(wěn)定性的作用。另外，這樣的金屬優(yōu)選Na、Ag、Cu及K族的至少一種。在另外又一種實施方式中，含有金屬的有機化合物有時優(yōu)選含有羧基或氨基的有機化合物。在該情況下，在加熱固化過程中作為源于羧基或氨基的還原劑的作用和作為源于含有金屬的有機化合物的固化劑的作用相乘發(fā)揮，從而能夠作為良好的還原劑起作用。有關(guān)本發(fā)明的第三方面的發(fā)明，釬焊材料相對于導電性粘接劑組成物整體重量的重量比例可以與第二方面的發(fā)明的情況相同。在樹脂成分中，第一樹脂成分與第二樹脂成分的重量比例優(yōu)選90 : 10 10 : 90的范圍，特別優(yōu)選50 50 80 20的范圍。另夕卜，樹脂成分相對于釬焊材料的比例優(yōu)選20重量％以下。這是由于當超過20重量％時，作為還原劑及/或固化劑的作用其以上的變化不被認可。另外，為了上述的效果被認可，樹脂成分的比例優(yōu)選10重量％以上。另外，在第二樹脂成分作為固化劑起作用的情況下，也能夠減小用于第一樹脂成分的固化劑的使用量。本發(fā)明的釬焊材料的第一方面的發(fā)明通過采用具有由Sn、Bi及In組成的基本組成的釬焊材料，能夠顯示120°C或其以下的低的融點。而且，該釬焊材料在固化后能夠顯示至少80%或其以上，優(yōu)選85%或其以上，更優(yōu)選90%或其以上，特別優(yōu)選95%或其以上的范圍的非常大的延伸特性。因此，當使用本發(fā)明的釬焊材料時，實質(zhì)上能夠?qū)崿F(xiàn)120°C或其以下的接合溫度，從而實現(xiàn)安裝溫度。另外，由于在固化后顯示大的延伸特性，所以能夠形成應(yīng)力大且可靠性高的接合部。本發(fā)明的焊膏的第二方面的發(fā)明由于在上述第一方面發(fā)明的釬焊材料中添加助焊劑成分，所以能夠?qū)崿F(xiàn)120°C或其以下的接合溫度，從而實現(xiàn)安裝溫度。另外，由于在固化后釬焊材料顯示大的延伸特性，所以能夠形成應(yīng)力大且可靠性高的接合部。 本發(fā)明的導電性粘接劑的第三方面的發(fā)明由于在上述第一方面發(fā)明的釬焊材料中添加適量的樹脂成分，所以能夠?qū)崿F(xiàn)120°C或其以下的接合溫度及120°C左右的固化溫度，從而實現(xiàn)120°C左右的安裝溫度。另外，由于在固化后釬焊材料顯示大的延伸特性，所以能夠形成應(yīng)力大且可靠性高的接合部。另外，釬焊材料由于在加熱過程中充分溶融后固化，所以實質(zhì)上能夠通過沒有裂縫的金屬塊形成導通路徑。因此，使用本發(fā)明的釬焊材料的接合部含有本發(fā)明的焊膏及導電性粘接劑，能夠?qū)崿F(xiàn)體金屬排列且穩(wěn)定的體積電阻率。本發(fā)明的導電性粘接劑通過在導電性粘接劑中配合具有還原性的樹脂或固化劑成分(第二樹脂成分)，能夠防止在加熱固化過程中氧化低融點金屬的溶融不良。另外，由于通過添加第二樹脂成分，能夠使低融點的合金在其融點充分溶融，所以該導電性粘接劑能夠在比較低的安裝溫度下使用。


圖I是表示現(xiàn)有的電子零件電極構(gòu)成的概要圖；圖2是表示現(xiàn)有的導電性粘接劑固化后的Ag填料結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是表示本發(fā)明的導電性粘接劑固化后的釬料結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是重復彎曲強度試驗的說明圖；圖5是取In含量[In]為縱軸、Bi含量[Bi]為橫軸，基于[In]及[Bi]表示實施例及比較例的組成的曲線。附圖標記說明I Sn-Pb 類釬料2零件電極3電子電路基板的焊盤4 CuSn化合物層5 Ag 填料6溶融及凝固后的釬焊材料
具體實施例方式(第一實施方式)在本發(fā)明的第一方式中，對分別具有與表I的實施例I 20及比較例I 6對應(yīng)的組成的釬焊材料測定了釬料的融點及延伸率。對融點通過示差熱分析裝置進行了測定。對延伸率依據(jù)JIS Z2241 (金屬材料拉伸試驗方法)進行了測定。延伸率(％ )的值為JIS Z2241中的截斷延伸率)的測定值。
另外，利用與上述各實施例對應(yīng)的組成的釬料制作成焊膏。另外，釬焊材料可以使用在工業(yè)上通常能夠得到的粉末或片狀的金屬粒子。制備了在釬焊材料90%重量中配合了10%重量的助焊劑(松香類助焊劑)的焊膏。(重復彎曲強度的測定)另外，對重復彎曲強度如下所示進行了測定。如圖4的左圖所示，準備具有相互對應(yīng)的接點的二枚撓性基板(厚O. 08mm、長30mm、寬20mm)，設(shè)撓性基板的重合量(接合部的長度)為5mm，在一方的撓性基板的接點部分適量刷上本發(fā)明的焊膏。然后，在使對應(yīng)的接點彼此對置并重合后，將釬焊峰值溫度設(shè)為融點+10°C，隨著確保融點以上20秒的加熱過程進行加熱處理，將兩枚撓性基板進行接合。在兩枚撓性基板的接合部之上設(shè)置R(半徑)=I. Omm的不銹鋼棒，從上方擠壓接合部固定后，如圖4左圖所示，反復進行將上側(cè)的基板從向延長下側(cè)基板的端部的方向延
伸的水平方向的姿勢向?qū)⒂稍摪魯D壓著的部分為支點大致垂直向上的方向的姿勢(圖4右圖)彎曲后，再次向水平的姿勢返回的彎曲拉伸。將彎曲拉伸的一個往復的動作計為一次。反復進行彎曲拉伸直到接合部發(fā)生斷裂，表I表示直到被確認斷裂的次數(shù)。另外，還對每種釬料成分的延伸率進行了研究。由表I可知，通過在Sn中添加Bi及In，與現(xiàn)有的Sn-Bi或Sn-In相比，重復彎曲強度提高。另外，通過添加Cu、Ge、Ni，溶融溫度稍有降低，機械強度也提高。如上所示，之所以重復彎曲強度提高，是因為在本發(fā)明的范圍內(nèi)，合金的延伸率顯著提高。這是被稱為超塑性的現(xiàn)象。不發(fā)生超塑性的現(xiàn)象的低溫釬料機械強度比較低，在實用化方面，強度提高是課題，但低溫釬料通過選擇延伸率顯著提高的組成范圍，也能夠使機械特性飛躍提高。因此，能夠形成應(yīng)力強且可靠性高的接合部。(表I)釬料成分和接合特性(釬料助焊劑=90wt% IOwt % )[表 I]
權(quán)利要求
1.一種釬焊材料，其特征在于，具有由Sn、Bi以及In構(gòu)成的基本組成，含有50 70重量％的Bi、20 24重量％的In及余量的Sn， 或者含有52. 5 70重量％的Bi、17. 5 20重量％的In及余量的Sn， 或者含有55 70重量％的Bi、10 17. 5重量％的In及余量的Sn， 且相對于所述基本組成100份，還含有O. 001 O. I重量份的Ni。
2.如權(quán)利要求I所述的釬焊材料，其特征在干，由Sn、Bi以及In構(gòu)成的基本組成為65 70重量％的Bi、15 24重量％的In及余量的Sn。
3.如權(quán)利要求I或2所述的釬焊材料，其特征在于，相對于所述基本組成100份，還含有O. 001 O. I重量份的Ge。
4.一種焊膏，其特征在于，在權(quán)利要求I 3中任一項所述的釬焊材料的基礎(chǔ)上，還含有助焊劑成分。
5.ー種導電性粘接劑，其特征在于，在權(quán)利要求I 3中任一項所述的釬焊材料的基礎(chǔ)上，還含有助焊劑成分及樹脂成分。
6.如權(quán)利要求5所述的導電性粘接劑，其特征在于，樹脂成分作為第一成分含有固化性樹脂。
7.如權(quán)利要求6所述的導電性粘接劑，其特征在干，樹脂成分作為第二成分含有具有還原性的樹脂。
8.如權(quán)利要求7所述的導電性粘接劑，其特征在于，樹脂成分的第二成分具有羧基。
9.一種零件接合部，其特征在于，將權(quán)利要求I 3中任一項所述的釬焊材料、權(quán)利要求4所述的焊膏及權(quán)利要求5 8中任一項所述的導電性粘接劑的任一種作為接合材料使用。
10.一種電路基板，其特征在于，具有權(quán)利要求9所述的零件接合部。
全文摘要
本發(fā)明提供釬焊材料、焊膏及導電性粘接劑，該釬焊材料能夠在安裝電子零件時實現(xiàn)更低的安裝溫度。釬焊材料含有具有由Sn、Bi及In組成的基本組成的釬焊材料而成。釬焊材料還可以含有選自Cu、Ge及Ni組的至少一種金屬。通過對該發(fā)明的釬焊材料配合助焊劑成分，得到能夠低溫安裝的焊膏。通過對該發(fā)明的釬焊材料配合樹脂成分，得到能夠低溫安裝的導電性粘接劑。
文檔編號H05K3/34GK102848095SQ20121030105
公開日2013年1月2日 申請日期2007年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月4日
發(fā)明者山口敦史, 西川和宏, 宮川秀規(guī) 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社