CN103151092A - 导电接合材料、电子组件和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导电接合材料、电子组件和电子装置。所述导电接合材料包括：涂覆有镓或镓合金的铜微粒；以及锡微粒或锡合金微粒。所述电子组件包括：具有电极焊盘的配线基板；组件，其安装在所述配线基板上并且具有多个电极；覆盖所述组件的密封树脂；以及多个端子，其将配线基板中的配线连接到外部基板，其中，所述多个电极通过导电接合材料连接至所述电极焊盘，其中，所述导电接合材料包含涂覆有镓或镓合金微粒的铜微粒以及锡微粒或锡合金微粒。

Description

导电接合材料、电子组件和电子装置

技术领域

本文所讨论的实施方式涉及导电接合材料、包含导电接合材料的电子组件以及带有电子组件的电子装置。

背景技术

将芯片组件等安装在配线基板上的电子组件有时还被安装在称为主板或系统板的更大尺寸的配线基板上。在这种情况下，针对电子组件，利用焊膏作为导电接合材料将例如芯片组件和半导体组件的组件安装在配线基板上。上述安装被称为一次安装（primary mounting）。通过例如回流加热（一次回流）来执行一次安装。在如上所述将芯片组件等安装在配线基板上之后，有时用密封树脂将带有这些组件的配线基板完全（除了例如电极的某些组件之外）密封。如上所述利用密封树脂密封了的电子组件被称为“树脂模块组件”。

在电子组件中，利用焊膏作为导电接合材料将上述电子组件安装在称为主板或系统板的大尺寸配线基板上。该安装被称为二次安装。通过例如回流加热（二次回流）来执行二次安装。

当树脂模块组件经历上述回流（二次回流）处理时，在二次回流加热期间，导电接合材料有时在树脂模块组件中再次熔化。当导电接合材料在二次回流加热期间再次熔化时，会出现熔化的导电接合材料流入电子组件中的细小空间造成电极之间短路的问题。这种空间的产生是由于例如密封树脂中的裂缝、密封树脂与芯片组件分离等。

接着，为了防止导电接合材料在二次回流加热期间再次熔化，进行了各种检查。

因此，需要提供一种能够确保通过一次回流加热实现安装并且可以防止导电接合材料在二次回流加热期间再次熔化的导电接合材料。

以下是参考文献：

[文献1]日本特开专利公报第10-291087号。

[文献2]国际专利申请第11-514300号日本国家公开。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种导电接合材料包括：涂覆有镓或镓合金的铜微粒；以及锡微粒或锡合金微粒。

本发明的目的和优点将借助在权利要求中具体指出的元素和组合来实现并获得。

应理解的是，以上概述和以下详述都是示例性和说明性的，并且不限制如权利要求所保护的本发明。

附图说明

图1A是例示了在二次回流加热期间在电子组件中形成了空间的状态的示意性截面图；

图1B是例示了熔化的导电接合材料进入电子组件中的空间以导致电极之间的短路的状态的示意性截面图；

图2A至图2D是例示了实施方式的导电接合材料的接合原理的示意图；

图3是例示了一次安装温度曲线和镓或镓合金的熔点之间的关系的图；

图4是例示了实施方式的电子组件和电子装置的制造工艺的示例的流程图；

图5A至图5G是用于说明实施方式的电子组件和电子装置的制造工艺的示例的示意性俯视图；

图6A至图6G是用于说明该实施方式的电子组件和电子装置的制造工艺的示例的示意性截面图；

图7是例示了在实施例18的回流加热之后的Cu微粒周围的金属映射的示意图；

图8例示了镓和铜合金的质量比与熔点之间的关系；

图9例示了金属与电离能之间的关系；

图10A和图10B例示了基于金属成分差异的性能评估结果；

图11例示了回流加热之后的Cu微粒和周围金属的扩散长度。

具体实施方式

导电接合材料

该实施方式的导电接合材料包含涂覆有镓（Ga）或镓（Ga）合金的铜（Cu）微粒、锡（Sn）微粒或锡（Sn）合金微粒以及焊剂成分，并且还可以包括其他成分。

涂覆有Ga或Ga合金的铜微粒

涂覆有Ga或Ga合金的铜微粒具有在铜微粒表面上包含Ga或Ga合金的涂覆膜膜。

铜微粒

铜微粒的形状、大小、结构等不被特别地限制，可以根据需要合适地选择。

例如，提到球形形状、球面形状、橄榄球状等作为铜微粒的形状。铜微粒的结构可以是单层结构或层叠结构。

铜微粒的体积平均微粒直径优选是0.5μm至30μm。当体积平均微粒直径低于0.5μm时，难以产生小直径的铜微粒，并且有时难以用Ga或Ga合金对其电镀。此外，难以将铜微粒的质量比例增大至约30%，并且，导电接合材料对配线基板的适印性有时会减小。

例如可以由激光衍射散射方法利用微粒大小分布仪来测量体积平均微粒直径。

对于铜微粒，优选使用除了铜单质以外还含有镓和铜合金的铜合金微粒。其原因如下。由于Cu的熔点是1,083℃，Ga的熔点是29.78℃，Cu和Ga的熔点的差异是很大的。因此，如图8所例示的，当使用含有镓和铜合金的铜合金微粒时，与含有铜单质的铜微粒相比，铜合金微粒的熔点会进一步降低，从而容易调整铜微粒的熔点。

在含有镓和铜的铜合金微粒中，Ga和Cu的质量比（Ga:Cu）优选是以质量计20%：以质量计80%至以质量计40%：以质量计60%。

不具体限制铜微粒或铜合金微粒，可以合适地使用定制的或商用的微粒。作为用于生成铜微粒或铜合金微粒的方法，提到了例如通过雾化方法等的粒化。雾化方法是包括以下步骤的方法：从喷嘴将熔化的铜或铜合金雾化；使得雾化媒介（气体或液体）彼此碰撞分散以形成液滴；并且将液滴冷却并凝固以形成微粒。

镓或镓合金

对于Ga合金，从通过电镀在铜微粒表面形成涂覆膜的角度来看，优选使用例如电离倾向（电离能：kcal/mol）接近如图9中所例示的Ga的金属膜。在上述金属中，In、Sn、Ni、Cu、Fe等是优选的。

所提到的镓合金例如是镓（Ga）-镍（Ni）合金、镓（Ga）-铜（Cu）合金、镓（Ga）-锡（Sn）合金、镓（Ga）-金（Au）合金、Ga-In合金、Ga-In-Sn合金、Ga-In-Zn合金、Ga-Zn合金等。在以上各项中，Ga-Ni合金、Ga-Cu合金、Ga-Sn合金以及Ga-Au合金是特别优选的。

所提到的Ga-Ni合金例如是Ga-5.0Ni合金，其包括Ga作为主成分并且包括质量比例等为约5.0%的Ni。

所提到的Ga-Cu合金例如是Ga-3.7Cu合金，其包括Ga作为主成分并且包括质量比例等为约3.7%的Cu。

所提到的Ga-Sn合金例如是Ga-7.2Sn合金，其包括Ga作为主成分并且包括质量比例等为约7.2%的Sn。

所提到的Ga-Au合金例如是Ga-3.0Au合金，其包括Ga作为主成分并且包括质量比例等为约3.0%的Au。

所提到的Ga-In合金例如是Ga-24.5In合金，其包括Ga作为主成分并且包括质量比例等为约24.5%的In。

所提到的Ga-In-Sn合金例如是Ga-25In-13Sn合金，其包括Ga作为主成分并且包括质量比例等为约25%的In以及质量比例等为约13%的Sn。

所提到的Ga-In-Zn合金例如是Ga-29In-4Zn合金，其包括Ga作为主成分并且包括质量比例等为约29%的In以及质量比例等为约4%的Zn。

所提到的Ga-Zn合金例如是Ga-4.5Zn合金，其包括Ga作为主成分并且包括质量比例等为约4.5%的Zn。

包含上面提到的镓或镓合金的涂覆膜膜的平均厚度优选是0.5μm至10μm，更加优选地是1μm至5μm。当平均厚度超过10μm时，镓或镓合金在Cu微粒中的含量非常高，这有时会导致形成金属互化物，其中，Cu和Ga具有颗粒形状，不明亮并且坚硬易碎。

涂覆膜膜的平均厚度可以通过荧光X线分析方法来测量，该方法包括例如对涂覆膜膜抛光等步骤。

利用上面提到的镓或镓合金来涂覆铜微粒表面的方法不受具体的限制，可以根据需要合适地进行选择。例如，提到了化学镀（electroless plating）等。

锡（Sn）微粒或锡（Sn）合金微粒

Sn微粒或Sn合金微粒的形状、大小、尺寸等不被具体地限制，可以根据需要合适地选择。

例如，提到球形形状、球面形状、橄榄球状等作为Sn微粒或Sn合金微粒的形状。Sn微粒或Sn合金微粒的结构可以是单层结构或层叠结构。

Sn合金微粒优选是Sn-Bi-X合金微粒或Sn-Cu-X合金微粒（其中，X是Ag、Ni、Zn、Pd或In）。其中，Sn-Bi-Ag合金微粒和Sn-Cu-Ag合金微粒在可焊性方面是特别优选的。

所提到的Sn-Bi-Ag合金例如是Sn-58Bi-1.0Ag合金，其包括Sn作为主成分并且包括质量比例等为约58%的Bi以及质量比例等为约1.0%的Ag。

所提到的Sn-Cu-Ag合金例如是Sn-0.5Cu-3.0Ag合金，其包括Sn作为主成分并且包括质量比例等为约0.5%的Cu以及质量比例等为约3.0%的Ag。

以上提到的Sn或Sn合金微粒的体积平均微粒直径优选是10μm或更大，更优选地是10μm至60μm，最优选地是10μm至40μm。当体积平均微粒直径低于10μm时，表面严重地氧化，并且对焊料的可焊性和湿润度有时会降低。当体积平均微粒直径超过60μm时，适印性和扩散性有时会降低。

例如可以由激光衍射散射方法利用微粒大小分布仪来测量体积平均微粒直径。

以上提到的Sn或Sn合金微粒的熔点优选是230℃或更低，更优选地是139℃至230℃。当熔点超过230℃时，有时无法通过避免二次安装中焊料的再次熔化来确保接合质量。

例如可以利用DSC（差示扫描量热法）来测量熔点。

不具体限制Sn微粒或Sn合金微粒，可以合适地使用定制的或商用的微粒。作为生成Sn微粒或Sn合金微粒的方法，提到了例如通过雾化方法等的粒化。雾化方法是包括以下步骤的方法：从喷嘴将熔化的铜或铜合金雾化；使得雾化媒介（气体或液体）彼此碰撞分散以形成液滴；并且将液滴冷却并凝固以形成微粒。

用镓或镓合金涂覆的铜微粒A与Sn微粒或Sn合金微粒B在质量比（A:B）方面的混合比例优选是20:80至50:50，更优选地是30:70至50:50。

当铜微粒的质量混合比例低于20%时，导电接合材料的适应性有时会降低。当铜微粒的质量混合比例超过50%时，Sn或Sn合金微粒的量减少，导致接合强度有时会降低。铜微粒在上述优选范围内的混合比例的优点在于不会出现差的连接，并且适应性不会减小。

焊剂成分

焊剂成分不被特别地限制，可以根据需要适当地进行选择，并且至少优选是环氧焊剂材料和松香焊剂材料中的任意一种。在以上各项中，当使用了环氧焊剂材料时，通过将环氧树脂固化可以进一步增强接合强度。因此，使用环氧焊剂材料是特别优选的。

环氧焊剂材料

环氧焊剂材料包括环氧树脂、羟酸以及溶剂，还可以包含其他成分。环氧树脂不被特别地限制，可以根据需要适当地进行选择。例如，热固性环氧树脂，例如，提到了双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛树脂型环氧树脂及其改良的环氧树脂等。这些物质可以单独使用或者以其两种或更多种组合来使用。

羟酸不被特别地限制，可以根据需要适当地进行选择。例如，提到了饱和脂肪族二羧酸、不饱和脂肪族二羧酸、脂环族的二羧酸、包含羟酸的氨基、包含羟酸的羟基、杂环二羧酸或者其混合物。在以上各项中，特别优选的是琥珀酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、十二烷二酸、衣康酸、中康酸、环丁烷二羧酸、谷氨酸、柠檬酸、苹果酸、巯基丙酸、硫代二丁基酸以及二硫代乙醇酸。

所提到的溶剂是例如醇类，例如，甲醇、乙醇和丙醇，乙二醇溶剂、二乙二醇单己醚、辛二醇等。

作为其它成分，可以添加例如触变剂、螯合剂、表面活性剂以及抗氧化剂的添加剂。

不具体限制环氧焊剂材料，可以合适地使用定制的或商用的材料。

松香焊剂材料

松香焊剂材料包括松香树脂、活性剂和溶剂，并且还可以包括其它成分。

所提到的松香树脂是包含天然松香树脂或改良的松香树脂作为主要成分的松香树脂。所提到的改良的松香树脂是聚合松香、氢化松香、酚醛树脂改良性松香、顺丁烯二酸改性松香等。

活性剂不被特别地限制，根据需要在它是可以减少出现在金属的表面上的氧化物、硫化物、羟化物、氯化物、硫酸盐以及碳酸盐的成分以清洁金属的情况下适当地进行选择。例如，提到了二乙胺盐酸盐、草酸二乙胺等。

所提到的溶剂是例如乙二醇溶剂、二乙二醇单己醚、辛二醇等。

所提到的其它成分是例如触变剂、螯合剂、表面活性剂、抗氧化剂等。

松香焊剂材料不被特别地限制，可以适当地使用合成的或商用的材料。

焊剂成分在导电接合材料中的含量不被特别地限制，可以根据需要合适地进行选择，优选地质量含量是8%至14%。

其它成分

除了金属成分和焊剂成分以外，导电接合材料还可以包含其它成分。所提到的其它成分是例如金属吸附成分、分散剂、抗氧化剂等。

金属吸附成分不被特别限制，可以根据需要适当地进行选择。例如，提到了咪唑、苯并咪唑、烷基苯并咪唑、苯并三唑、巯基苯并三唑等。

通过将涂覆有上述镓或镓合金的铜微粒、含有上述锡微粒或锡合金微粒的金属成分、焊剂成分以及其它可能的成分混合来制备该实施方式的导电接合材料。混合方法和混合条件不被特别地限制，可以根据需要适当地选择。可以利用已知的混合装置、搅拌装置等来执行混合。优选在无氧化气氛中均匀地搅拌这些成分。

通过在电子组件中以印刷等方式被施加在位于配线基板上的电极焊盘来使用导电接合材料，在该电子组件中，例如芯片组件和半导体组件的组件被密封树脂所密封。

当例如芯片组件和半导体组件的组件被安装在施加在电极焊盘上的导电接合材料上并接着执行一次回流加热时，电极焊盘和组件（例如，芯片组件和半导体组件）的电极被连接起来。接着，用密封树脂将配线基板上的例如芯片组件和半导体组件的组件密封起来。

接下来，将密封的电子组件连接至外部印刷电路板等。此时，通过二次回流加热将电子组件的端子和印刷电路板的引线端子连接起来。在二次回流加热期间，电子组件中的导电接合材料有时会再次熔化。在这种情况下，熔化的导电接合材料进入电子组件中的空间，导致电极之间的短路。参照图1A和图1B描述了这种状态。图1A是例示了在二次回流加热期间形成在电子组件中的空间的状态的示意性截面图。图1B是例示了熔化的导电接合材料进入电子组件中的空间造成电极之间短路的状态的示意性截面图。

当之前的导电接合材料用于安装电子组件中的芯片组件、半导体组件等时，在如图1A所例示的具有配线基板1、配线基板1上的电极焊盘2、导电接合材料3、通过导电接合材料3连接至配线基板1的组件（例如，芯片组件）5、组件5的电极4以及将组件5密封起来的密封树脂6的电子组件100中，由于在用于将电子元件100焊接至外部印刷电路板期间由导电接合材料3的熔化导致体积的改变（膨胀），引起了密封树脂6的变形等，在密封树脂6中出现裂缝或者在组件5和密封树脂6之间形成了小空间7。由于熔化的导电接合材料3因毛细现象等流进了小空间7，组件5的电极4被电连接，导致如图1B所例示的短路（以下也称为“闪烁现象”）。

该实施方式的导电接合材料包括涂覆有Ga或Ga合金的铜微粒以及Sn微粒或Sn合金微粒，其中，作为低熔点金属的Ga或Ga合金充当扩散催化剂，使得Cu微粒确定地扩散到Sn微粒或Sn合金微粒中，接着Cu微粒和Sn微粒或者Sn合金微粒形成Cu-Sn金属间化合物，由此熔点增高。结果，可以防止导电接合材料在二次回流加热期间再次熔化，可以保持高接合强度，并且可以确定地防止由于熔化的导电接合材料的流动所引起的组件的电极之间的短路。

这里，参照图2A至图2D来描述该实施方式的通过导电接合材料进行接合的原理。

如图2A所示，Sn微粒或Sn合金微粒51、涂覆有Ga或Ga合金53的Cu微粒52以及焊剂（未示出）被捏制，从而生成作为导电接合材料的焊膏。

如图2B所示，当进行一次回流加热时，当温度到达在如图3所例示的一次回流加热的温度曲线X中的低温区域（90℃或更低）时作为低熔点金属的Ga或Ga合金53被液化。

接着，Cu微粒被液化的Ga所扩散，接着形成了Cu-Ga合金54（图2C）。

接着，Sn微粒或Sn合金微粒51与Cu-Ga合金54的接触面积增大，接着，Cu成分通过Ga的扩散促进行为在Sn微粒或Sn合金微粒中迅速地扩散。然后，Ga被Sn取代，接着，广泛地形成了Cu-Sn合金55（图2D）。在Ga与Cu-Sn合金分离开的状态下，出现了Ca。结果，导电接合材料的熔点会移向高温侧，使得导电接合材料不会在二次回流加热期间再次熔化。因此，可以避免由于熔化的导电接合材料的流动而引起的组件电极之间的短路。

由于该实施方式的导电接合材料在用于将电子组件安装在外部印刷电路板等上的二次回流加热期间没有再次熔化，所以可以保持高接合强度，并且可以防止电极之间出现短路，该实施方式的导电接合材料可以用于使用导电接合材料的多种领域，并且优选地可以用于下面描述的该实施方式的电子组件以及该实施方式的电子设备。

电子组件

该实施方式的电子组件至少具有配线基板、组件、密封树脂以及端子，并且还包括其它组件。配线基板具有电极焊盘。组件具有多个电极，其中，这多个电极通过该实施方式的导电接合材料连接至电极焊盘。

配线基板

配线基板的形状、结构和大小不被具体地限制，可以根据需要合适地选择。作为形状，提到了板形等。结构可以是单层结构或层叠结构。可以根据电极层的大小等适当地选择大小。

在配线基板中所提到基板例如是玻璃基板、石英基板、硅基板、SiO₂覆膜硅基板；聚合物基板，例如环氧树脂、酚树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯基板、聚碳酸酯基板、聚苯乙烯基板以及聚甲基丙烯酸甲酯基板等。

这些物质可以单独使用或将其两种或更多种结合使用。在以上各项中，最好从玻璃基板、石英基板、硅基板和SiO₂覆膜硅基板中选择基板，特别优选地是硅基板和SiO₂覆膜硅基板。基板视情况可以是合成的或商用的基板。

基板的厚度不被具体地限制，可以视情况根据需要来进行选择，优选地是100μm或更大，更优选地是500μm或更大。

配线基板的尺寸不被具体地限制，可以视情况根据需要来进行选择。例如，基板等具有长度为10mm至200mm、宽度为10mm至200mm以及厚度为0.5mm至5mm的范围内的尺寸。

上面安装有这些组件的配线基板的表面的形状不被具体地限制，可以视情况根据需要来进行选择。例如，提到了正方形、矩形、圆形等。

对于配线基板，使用上面形成有线路图案的布线电路板。电路板可以是单层电路板（单层印刷电路板）或者可以是多层电路板（多层印刷电路板）。

所提到的组成电路板的电极的金属是例如Cu、Ag、Au、Ni、Sn、Al、Ti、Pd和Si的金属。在以上各项中，Cu、Ag和Au是特别优选的。可以通过例如电镀和粘合的各种处理将这些金属形成为配线基板上的电极金属的表面部。当将导电接合材料施加在配线基板上的电极金属时，配线基板上的电极金属通常经历表面涂覆处理，以在导电接合材料与配线基板上的接合电极金属之间实现良好的连接。例如在铜电极的情况下，在电极上通过电镀形成Sn、Au、Ni等的膜。具体地，以上所提到的除Au以外的金属，金属表面易被氧化。因此，最好在施加焊膏之前利用焊剂等对这种金属进行表面处理，或者用焊剂进行预涂覆，用多种金属电镀或涂覆焊料。

组件

组件不被特别地限制，在组件具有多个电极的范围内可以视情况根据需要进行选择。例如，提到了芯片组件、半导体组件等。组件被安装在配线基板上。

芯片组件不被特别地限制，可以视情况根据需要进行选择。例如，提到了电容器、电阻器等。

半导体组件不被特别地限制，且可以视情况根据需要进行选择。例如，提到了集成电路、大规模集成电路、晶体管、晶闸管、二极管等。这些组件可以单独使用或将其两种或更多种组件结合使用。

组件的尺寸不被特别地限制，可以视情况根据需要进行选择。例如，提到了1608型（1.6mm x0.8mm x0.8mm）、1005型（1mm x0.5mm x0.5mm）、0603型（0.6mmx0.3mm x0.3mm）等。

在电子组件中，通常将多种组件安装在配线基板上。

在电子组件中，有时并不将所有组件焊接。至少某些组件可以焊接并且某些组件可以进行引线框连接。

导电接合材料提供方法

用于提供导电接合材料的方法不被特别地限制，在可以以固定的厚度或固定的施用量施加导电接合材料的范围内可以视情况根据需要进行选择。例如，提到了丝网印刷、转印、分配器排出（dispenser discharge）、喷墨方法等。

在丝网印刷方法中，可以使用利用了掩模版的印刷机。印刷机通常具有用于固定配线基板或电子组件的机制、用于将金属掩模和基板的电极或电子组件的端子定位的机制以及用于将掩模板压焊至配线基板或电子组件并接着接合利用要从掩模的顶部到掩模之下的配线基板的电极或电子组件的端子应用的压滚（squeegee）从开口印刷所述导电接合材料的机制。

针对掩模板，可以用例如网型和金属型的多种材料。金属掩模型适用于宽范围的微粒尺寸，并且通常广泛地使用在处理中容易清洁的掩模板。

转印是这样的方法，即，该方法用于通过利用压滚等具有固定空隙的装置形成具有固定的涂覆膜厚度的导电接合材料的平坦的涂覆膜，由压模擦拭涂覆膜并接着将涂覆膜压到配线基板的电极或电子组件的端子，接合并且使用该方法独有的转印装置。

转印装置具有用于施加平坦涂覆膜的应用机制、用于固定配线基板并定位配线基板的电极位置的机制以及用于以三维的方式驱动压模以执行擦拭和转印的机制。在转印中，施用量与丝网印刷相比更容易变化，并且要谨慎地进行连续操作（例如，压模的清洁管理）。因此，作为印刷方法，主要使用丝网印刷。

分配器排出是这样的一种方法，即，其包括向配线基板上的电极电子组件的端子排出固定数量的导电接合材料，并且使用分配器装置。分配器是这样的装置，即，其通过向用于释放存储在喷洒器中的导电接合材料施加压力从位于喷洒器（syringe）顶部的针状物挤出固定量的导电接合材料，并且是用于通过以三维的方式驱动喷洒器本身将适当量的导电接合材料释放并施加到电极上，并且确定电极部分在配线基板上的位置的装置。

缺点在于，由于该方法包括从针状物释放，所以与丝网印刷相比，难以减小导电接合材料自身的厚度。然而，导电接合材料在工艺中的损耗很小，并且可以由程序来改变释放位置和释放量。因此，导电接合材料可以应用于配线基板以及具有高差和不规则的难以向其压焊印刷掩模版的电子组件。

喷墨方法是一种包括从细小的喷嘴释放导电接合材料，并且将其施加至配线基板上的电极或电子组件的端子的方法。

在电子组件或配线基板布置在施加至电路板的电极或电子组件的端子的导电接合材料上的状态下，施加用于接合的固定温度。

针对接合，使用例如具有适合于进行焊料热处理、高温浴等的熔炉的回流装置。

例如，利用回流装置的热处理优选地在100℃至170℃的温度下执行10分钟至120分钟。

密封树脂

密封树脂不被特别地限制并且可以在树脂是覆盖组件的树脂的范围内视情况根据需要进行选择。

密封树脂的材料不被特别地限制并且可以视情况根据需要进行选择。例如，提到了热固树脂，例如酚树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂以及聚酯树脂等。

用于密封组件的方法不被特别地限制并且可以视情况根据需要进行选择。例如，提到了以将组件包裹的方式来密封组件的铸封（potting）、利用热固树脂进行转印成型（transfer molding）等。

在电子组件中用密封树脂进行密封可以仅对组件执行或者可以对配线基板的整个表面执行。

端子

端子不被具体地限制，可以在端子是用于将配线基板中的线路连接至外部基板的端子的范围内视情况根据需要进行选择。例如，提到了引线等。电子组件具有多个端子。

端子的形状不被具体地限制，可以视情况根据需要进行选择。例如，提到了线形等。

引线的材料不被具体地限制，可以视情况根据需要进行选择。例如，提到了金、银、铜等。

电子装置

该实施方式的电子装置至少具有电子组件，并且还可以包含其它组件。所述电子组件是该实施方式的电子组件。

通过将电子组件的端子焊接至电子装置，电子组件被安装在电子装置上。

该实施方式的电子装置不被具体地限制，可以视情况根据需要进行选择。例如，处理单元，例如提到了个人计算机和服务器；通信装置，例如蜂窝电话和无线电；办公设备，例如打印机和复印机；AV设备，例如电视机和音频组件；家用电器，例如空调和冰箱等。

这里，图4的流程图例示了该实施方式的电子组件和电子装置的制造工艺的实施例。图4的电子组件和电子装置的制造工艺包括电子组件制造工艺和电子装置制造工艺。在电子组件制造工艺中产生电子组件。在电子装置制造工艺中产生电子装置。

电子组件制造工艺

电子组件制造工艺包括基板制备工艺、作为导电接合材料的焊膏的印刷工艺、芯片组件安装工艺、一次回流加热处理、引线安装和成型工艺以及树脂密封工艺。

在基板制备工艺中，制备了具有电极焊盘的配线基板。

在焊膏的印刷工艺中，将作为该实施方式的导电接合材料的焊膏印刷至配线基板，接着将导电接合材料置于电极焊盘上。

在芯片组件安装工艺中，将组件（例如，芯片组件）布置在电极焊盘上。

在一次回流加热处理中，执行一次回流加热来焊接组件。

在引线安装和成型工艺中，安装了引线，并接着成型。

在树脂密封工艺中，通过用密封树脂执行密封来安装组件（一次安装）。因而，产生了电子组件。

电子装置制造工艺

电子装置制造工艺包括印刷电路板制备工艺、作为导电接合材料的焊膏的印刷工艺、生成的电子组件的安装工艺以及二次回流加热工艺。

在印刷电路板制备工艺中，制备了具有引线端子的印刷电路板。

在焊膏的印刷工艺中，通过丝网印刷将作为导电接合材料的焊膏施加到印刷电路板上，并且将导电接合材料置于引线端子上。

在电子组件的安装工艺中，将电子组件的引线布置在印刷电路板上的引线端子上。

在二次回流加热工艺中，通过执行二次回流加热将电子组件焊接至印刷电路板（二次安装）。因而，产生了电子装置。

这里，图5A至图5G是用于说明该实施方式的电子组件和电子装置的制造工艺的实施例的示意性俯视图。图6A至图6G是用于说明该实施方式的电子组件和电子装置的制造工艺的实施例的示意性截面图。

下面将参照图5A至图5G以及图6A至图6G来描述该实施方式的电子组件的制造方法和该实施方式的电子装置的制造方法。

首先，如图5A和图6A所例示的，制备了具有电极焊盘21的配线基板20。

接着，如图5B和图6B所例示的，将作为该实施方式的导电接合材料22的焊膏印刷至配线基板20，并且将导电接合材料22置于电极焊盘21上。印刷方法不被具体地限制，可以视情况根据需要进行选择。例如，提到了丝网印刷等。

接着，如图5C和图6C所示，通过导电接合材料22将多个组件23布置在电极焊盘21上。

接着，如图5D和图6D所示，执行一次回流加热以焊接组件23。例如，优选在160℃的峰值温度下执行一次回流加热10分钟。

接着，如图5E和图6E所示，可以安装另一组件23a，安装引线24，并接着可以执行成型。

接着，如图5F和图6F所示，通过用密封树脂25执行密封来安装组件23（一次安装）。因此，产生了电子组件。

密封树脂不被具体地限制，可以在树脂是能够覆盖组件的树脂的范围内视情况根据需要进行选择。例如，热固树脂，如提到了酚树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂和聚酯树脂等。

接着，如图5G和图6G所示，制备了具有引线端子27的印刷电路板26，通过丝网印刷将作为导电接合材料的焊膏施加到印刷电路板26上，并接着将导电接合材料28安装在引线端子27上。接着，将电子组件的引线24布置在印刷电路板26上的引线端子27上，并接着执行二次回流加热以将电子组件焊接至印刷电路板26（二次安装）。例如，优选在235℃的峰值温度下执行二次回流加热5分钟。因而，产生了电子装置。

实施例

下面将参照实施例来更具体地描述实施方式，但是实施方式不限于这些实施例。

在以下实施例中，按照以下方法测量Ga或Ga合金涂覆膜的平均厚度以及Cu或Cu合金微粒的体积平均微粒直径。

测量Ga或Ga合金涂覆膜的平均厚度的方法

通过利用下面描述的装置的荧光X射线分析方法来测量Ga或Ga合金涂覆膜的平均厚度。

-测量装置名称：荧光X射线镀层厚度测量仪

-制造公司名称：Alex Corporation

荧光X射线分析方法是利用通过用X射线照射物质所获得的生成的独特X射线（荧光X射线）的方法。荧光X射线是当发射的X射线将物质成分原子的内壳电子排斥到外壳、然后外壳电子落到空位置（空穴）中并且剩余能量作为电磁场放出时所获得的射线。由于荧光X射线具有元素特有的能量，所以可以根据Mosley规则之下的能量实现定性分析，并且可以根据能量的X射线强度（光子数）来实现定量。

Cu或Cu合金微粒的体积平均微粒直径

通过利用下面描述的装置测量各测量群体的微粒直径来测量Cu或Cu合金微粒的体积平均微粒直径，并接着根据微粒尺寸分布测量结果来确定体积平均微粒直径。

-测量装置名称：激光散射衍射型微粒尺寸分布仪CILAS1090

-制造公司名称：Nippon Selas Co.,Ltd。

在激光散射衍射型（夫琅和费衍射、米氏散射方法）中，根据光强度分布模式来指定微粒直径。为此，预先确定微粒直径和光强度分布模式之间的对应关系。为了确定这种对应关系，使用夫琅和费衍射理论和米氏散射理论。更具体地，这些理论用于确定由各种尺寸的微粒产生的光强度分布模式，并且被预先以大量参数表（数学表）的形式存储在计算机中。

制造例1-产生涂覆有Ga或Ga合金的Cu微粒

首先，通过雾化方法将熔化的Cu粒化，冷却，并接着收集。用筛子将所获得的Cu微粒分类为任意微粒直径范围。

接着，将Cu微粒浸入包含Ga化学镀液的电镀槽中。形成Ga电镀涂覆膜，清洗并接着干燥。这样，产生了涂覆有Ga的Cu微粒。涂覆有Ga合金的Cu微粒的产生方法与上述方法类似。

制造例2-产生Sn合金微粒

通过雾化方法将熔化的Sn合金（Sn-3Ag-0.5Cu）粒化，冷却，并接着收集。用筛子将所获得的Sn合金微粒分类为任意微粒直径范围，以产生Sn合金（Sn-3Ag-0.5Cu）微粒。Sn合金（Sn-58Bi-1.0Ag）微粒的产生方法与上述方法类似。

实施例1-产生导电接合材料

含有涂覆有Ga的Cu微粒（其中，具有20μm的体积平均微粒直径的Cu微粒经历1μm平均厚度的Ga化学镀）和具有20μm体积平均微粒直径的Sn合金微粒的金属成分和焊剂成分根据以下公式揉合，从而产生作为导电接合材料的焊膏。

公式：

<焊剂成分>：质量10%

·聚合松香（松木树脂）…质量48%

·二苯胍HBr（活性剂）…质量2%

·硬化蓖麻油（触变剂）…质量5%

·二溴己烷（脂族化合物）…质量5%

·α松油醇（溶剂）…质量40%

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga的Cu微粒…质量30%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量70%

实施例2-产生导电接合材料

除使用涂覆有Ga的Cu微粒（其中，具有20μm的体积平均微粒直径的Cu微粒经历了实施例1中的3μm平均厚度的Ga化学镀）以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

实施例3–产生导电接合材料

除使用涂覆有Ga的Cu微粒（其中，具有20μm的体积平均微粒直径的Cu微粒经历了实施例1中的10μm平均厚度的Ga化学镀）以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

实施例4–产生导电接合材料

除使用涂覆有Ga的Cu微粒（其中，具有0.5μm的体积平均微粒直径的Cu微粒经历了实施例1中的1μm平均厚度的Ga化学镀）以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

实施例5–产生导电接合材料

除使用涂覆有Ga的Cu微粒（其中，具有10μm的体积平均微粒直径的Cu微粒经历了实施例1中的1μm平均厚度的Ga化学镀）以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

实施例6-产生导电接合材料

除使用涂覆有Ga的Cu微粒（其中，具有30μm的体积平均微粒直径的Cu微粒经历了实施例1中的1μm平均厚度的Ga化学镀）以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

实施例7–产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分的混合比以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga的Cu微粒…质量20%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量80%

实施例8-产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分的混合比以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga的Cu微粒…质量40%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量60%

实施例9–产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分的混合比以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga的Cu微粒…质量50%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量50%

实施例10–产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga的Cu微粒…质量30%

·Sn合金微粒（Sn-58Bi-1.0Ag）…质量70%

实施例11–产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga的GaCu合金微粒（Ga:Cu=质量30%:质量70%，熔点：约800℃）…质量30%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量70%

实施例12-产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga-3.7Cu合金的Cu微粒…质量30%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量70%

实施例13-导电接合材料的生成

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga-7.2Sn合金的Cu微粒…质量30%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量70%

实施例14–产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga-5.0Ni合金的Cu微粒…质量30%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量70%

实施例15–产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga-3.0Au合金的Cu微粒…质量30%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量70%

实施例16–产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga-4.0Ag合金的Cu微粒…质量30%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量70%

实施例17-产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga-4.0Al合金的Cu微粒…质量30%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量70%

比较例1–产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·Cu微粒（20μm的体积平均微粒直径）…质量15%

·Ga微粒（20μm的体积平均微粒直径）…质量15%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量70%

对于比较例1，当将Cu单质微粒、Ga单质微粒和Sn合金微粒（焊料）混合并加热时，优先发生Ga和Sn的扩散反应，造成Sn在Ga浓度高的部分进入晶粒边界从而导致脆化，由此使得焊料合金的接合可靠性显著降低。

在该实施方式中，通过调整Cu微粒的Ga涂覆膜厚度，实现了抑制Ga浓度明显高的部分的形成。

比较例2–产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·Sn合金微粒（Sn-3Ag-0.5Cu）…质量100%

比较例3–产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·涂覆有Ga的Cu微粒…质量100%

比较例4-产生导电接合材料

除按照以下方式改变实施例1中的金属成分以外，按照与实施例1相同的方式来产生作为导电接合材料的焊膏。

<金属成分>：质量90%

·通过再现日本特开公报第10-291087号的实施例2而得到的91.1Sn-3.9Cu-1.0Ga-4.0In合金…质量100%

接着，下面将对各个所产生的导电接合材料的性能进行评估。在图10A和图10B中例示了结果。

出现焊剂熔化的评估方法

各个产生的导电接合材料被丝网印刷到上面形成有预定铜图案的配线基板上。接着，将芯片组件置于丝网印刷的导电接合材料上，接着，在无氧化气氛下在160℃的峰值温度下执行一次回流加热10分钟，使得芯片组件被一次安装在配线基板上。

接着清洗配线基板，将密封树脂（环氧粘合剂）施加在配线基板上，通过在150℃下加热1小时将树脂固化，并接着允许具有树脂的配线基板在高温和高湿度（85℃/85%RH）下停留24小时，从而产生了电子组件。

所产生的电子组件经历在235℃的峰值温度下持续5分钟的二次回流加热（二次安装）。

视觉地观察二次安装之后的电子组件以确定在芯片组件之间以及在同一组件中是否出现了焊料熔化。接着，以如下方法来评估焊料熔化。观察过的芯片组件的数目是400。

评估标准

○:没有出现焊料熔化

×:出现了焊料熔化

接合强度的评估方法

所产生的电子组件以与在出现焊料熔化的评估方法中相同的方式经历在235℃峰值温度下持续5分钟的二次回流加热（二次安装）。利用剪切强度测试机器（Dageseries4000Multi-Function Bondtester）测量二次安装之后的电子组件的焊料接合部分的接合强度，接着根据下面的评估标准进行评估。

评估标准

○:接合强度是400g/芯片或更大。

△:接合强度是200g/芯片或更大且低于400g/芯片。

×:接合强度低于200g/芯片。

电可靠性的评估方法

所产生的电子组件以与在出现焊料熔化的评估方法中相同的方式经历在235℃峰值温度下持续5分钟的二次回流加热（二次安装）。利用电阻计（FLUKE77DigitalMultimeter）测量二次安装之后的电子组件的焊料接合部分的电阻，并且根据以下评估标准来评估电可靠性。

评估标准

○:电阻值未增大

△:电阻值增大

×:出现开路故障

焊料接合部分外观的评估方法

所产生的电子组件以与在出现焊料熔化的评估方法中相同的方式经历在235℃峰值温度下持续5分钟的二次回流加热（二次安装）。视觉地观察二次安装之后的电子组件的焊料接合部分的外观，并接着根据以下评估标准进行评估。

评估标准

○:良好

△:容许的水平

×:焊料湿润度差

实施例18

利用实施例1的导电接合材料，测量回流加热（235℃的峰值温度）之后在Cu微粒周围的金属映射（由JEOL Co.,Ltd.,JSA6390LA所生产的能量分散类型X射线微量分析仪（EDS）），并且评估Cu的扩散度（扩散长度）。扩散长度是通过任意测量十个位置所得到的平均值。结果例示在了图7中。在图7中，A表示Cu微粒，B表示由Cu的扩散所形成的Cu3Sn层，W表示Cu3Sn层的宽度（扩散长度）。

比较例5

除使用上面没有以实施例1的导电接合材料形成Ga涂覆膜的Cu单质微粒以外，按照与实施例18相同的方式来评估Cu的扩散度（扩散长度）。结果例示在了图11中。

图11的结果指示出与比较例5的Cu单质微粒相比，在涂覆有实施例18的Ga的Cu微粒中的铜扩散量（熔化量）急剧增大，并且形成了Cu和Sn合金。

实施例19-电子组件的产生以及电子装置的产生

利用在实施例1中产生的导电接合材料按照如下方法产生电子组件和电子装置。

-电子组件的产生-

首先，在配线基板（尺寸：110mm x110mm x1.0mm（厚度））上形成铜图案（焊盘尺寸：0.3mm x0.3mm，焊盘间距离：0.2mm（节距））。利用金属筛板和金属压滚将实施例1的导电接合材料印刷到配线基板上。对于金属筛板，使用了具有100%的焊盘开口和150μm厚度的板。将芯片组件（0603芯片组件，Sn电极）置于印刷的导电接合材料上，并接着经历在无氧化气氛（氧气浓度低于100ppm）中以160℃的峰值温度持续10分钟的一次回流加热，从而将芯片组件一次安装在基板上。

接着，清洗配线基板，将密封树脂（环氧粘合剂）施加到配线基板上，通过在150℃下加热1小时将树脂固化，并接着允许具有树脂的配线基板在高温高湿度（85℃/85%RH）下停留24小时，从而产生电子组件。引线的连接被省略。

产生电子装置

接着，通过丝网印刷将焊膏施加到具有引线端子的印刷电路板上，并将焊料置于引线端子上。接着，将产生的电子组件的引线置于印刷电路板上的引线端子上，接着在235℃峰值温度下执行5分钟的二次回流加热，从而将电子组件焊接到印刷电路板。由此产生了电子装置。

-评估-

以与实施例1相同的方式评估所得到的电子装置。接着，没有观察到芯片组件之间以及一个组件中出现焊料熔化，电子组件的焊料接合部分的接合强度是400g/芯片或更高，并且没有观察到电子组件的焊料接合部分的电阻值的增大。焊料接合的外观也是良好的。

本文所列举的所有示例和条件性语言旨在教导的目的，以帮助读者理解本发明和由发明人所贡献的概念，以促进本领域，并且应被理解为不限于这些明确列举的示例和条件，并且在说明书中的这些示例的组织也不与示出本发明的优劣相关。尽管具体地描述了本发明的具体实施方式，但应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可以对本发明进行各种变化、替换和改变。

Claims (15)

1.一种导电接合材料，所述导电接合材料包括：

涂覆有镓或镓合金的铜微粒；以及

锡微粒或锡合金微粒。

2.根据权利要求1所述的导电接合材料，其中

所述镓合金是Ga-Ni合金、Ga-Cu合金、Ga-Sn合金和Ga-Au合金中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的导电接合材料，其中

所述铜微粒的体积平均微粒直径是0.5μm以上30μm以下。

4.根据权利要求1所述的导电接合材料，其中

含有所述镓或所述镓合金的涂覆膜的平均厚度是0.5μm以上10μm以下。

5.根据权利要求1所述的导电接合材料，其中

所述铜微粒包含镓和铜的合金。

6.根据权利要求1所述的导电接合材料，其中

所述涂敷有镓或镓合金的铜微粒与所述锡微粒或锡合金微粒的混合比就质量比而言为20:80至50:50。

7.根据权利要求1所述的导电接合材料，其中

所述锡合金微粒是Sn-Bi-X合金微粒或Sn-Cu-X合金微粒，其中，X是Ag、Ni、Zn、Pd和In中的任意一种。

8.根据权利要求7所述的导电接合材料，其中

所述锡合金微粒是Sn-58Bi-1.0Ag合金微粒或Sn-0.5Cu-3.0Ag合金微粒。

9.根据权利要求1所述的导电接合材料，其中

金属成分的含量相对于所述导电接合材料是50%质量百分比以上95%质量百分比以下。

10.根据权利要求1所述的导电接合材料，所述导电接合材料包括焊剂成分，所述焊剂成分包括环氧焊剂材料和松香焊剂材料中的至少任意一种。

11.根据权利要求10所述的导电接合材料，其中

所述焊剂成分的含量相对于所述导电接合材料是5%质量百分比以上50%质量百分比以下。

12.一种电子组件，所述电子组件包括：

具有电极焊盘的配线基板；

组件，其安装在所述配线基板上并且具有多个电极；

覆盖所述组件的密封树脂；以及

多个端子，其将所述配线基板中的配线连接至外部基板，其中

所述多个电极通过导电接合材料连接至所述电极焊盘，其中，所述导电接合材料包含涂覆有镓或镓合金微粒的铜微粒以及锡微粒或锡合金微粒。

13.根据权利要求12所述的电子组件，其中

所述密封树脂是酚树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂和聚酯树脂中的至少任意一种。

14.一种电子装置，所述电子装置包括：

电子组件，所述电子组件包括：

具有电极焊盘的配线基板；

组件，其安装在所述配线基板上并且具有多个电极；

覆盖所述组件的密封树脂；以及

多个端子，其将所述配线基板中的配线连接至外部基板，其中

所述多个电极通过导电接合材料连接至所述电极焊盘，其中，所述导电接合材料包含涂覆有镓或镓合金微粒的铜微粒以及锡微粒或锡合金微粒。

15.根据权利要求14所述的电子装置，所述电子装置是处理单元、通信装置、办公设备、音频视频设备和家用电器中的任何一种。

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