CN107877029A - 焊料粉末的制造方法、焊料用浆料及电子部件的安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供焊料粉末的制造方法、焊料用浆料及电子部件的安装方法。溶剂中添加含铜化合物和含锡化合物及分散剂来制备溶解液,调整pH后加入还原剂的水溶液来还原铜离子和锡离子,制出液体中分散有金属粉末的分散液,静置后,舍弃上清液并加水搅拌,将金属粉末洗涤和固液分离,在回收的固体成分中加入高沸点溶剂在惰性气体气氛下加热,再次静置,舍弃上清液并加水搅拌,由此将金属粉末洗涤,回收固体成分,干燥固体成分,制出以Cu和金属间化合物Cu3Sn、Cu6Sn5为中心核、以Sn为包覆层的焊料粉末,含铜化合物/含锡化合物以0.00844/0.0256或0.0120/0.0256的比例添加到溶剂中搅拌而制出溶解液,焊料粉末的平均粒径为30μm以下,铜的含有比例为15质量%或20质量%。
Description
本申请是针对申请日为2014年3月7日、申请号为201410081801.5、发明名称为“焊料粉末、使用该粉末的焊料用浆料和电子部件安装方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于电子部件等的安装中的焊料粉末和使用该粉末的焊料用浆料。更详细而言,涉及回流后难以发生再熔融和接合强度下降、适合于特别在高温气氛中暴露的电子部件等的安装中的焊料粉末和使用该粉末的焊料用浆料。
背景技术
用于电子部件等的接合中的焊料,从环境方面出发向无铅化发展,目前采用着以锡为主成分的焊料粉末。作为获得焊料粉末这样的微细金属粉末的方法,除了气体喷散法或旋转圆盘法等喷散法以外,已知有熔体纺丝法、旋转电极法、机械性工艺、化学性工艺等。气体喷散法已知有在感应炉或气体炉中对金属进行熔融后,使熔融金属从中间罐底部的喷嘴流下,从其周围吹入高压气体而进行粉末化的方法等。另外,旋转圆盘法也被称为离心喷散法,是使熔融的金属掉落在高速旋转的圆盘上,以切线方向施加剪切力而进行断裂来制作微细粉末的方法。
对于焊料,除了上述环境方面中的特性以外,根据被安装的电子部件的用途等要求各种特性。例如,移动手机或个人计算机等信息电子设备中,要求重视了便携性的薄型化、轻量化,从而进行着用于制造这些电子设备的电子部件的小型化或接合部件的细间距化,要求更加微细粒径的焊料粉末。
另一方面,车载用途等在高温下所使用的电子部件中,需要防止安装后的焊料因在高温气氛中暴露而导致的再熔融、接合强度下降,因此要求回流后的高耐热性。在最一般的Sn-Pb系的共晶焊料(组成比Sn:Pb=63:37质量%)时,熔点约为187℃,并且一般的Sn-Ag-Cu系焊料时约为217℃左右。与此相对,作为具有耐热性的高温焊料众所周知的Au-Sn系的高温焊料(组成比Sn:Au=20:80质量%)时,熔点约为280℃,Sn-Pb系的高温焊料(组成比Sn:Pb=5:95质量%)时,示出约310~315℃左右的高熔点。
但是,在上述Au-Sn系焊料中,使用非常昂贵的Au,因此存在制造成本上升的问题。另外,Sn-Pb系的高温焊料示出非常高的耐热性,但由于使用铅,因此具有上述环境方面的问题。已知为了消除这种问题,在不含铅或金的低熔点且低成本的材料粉末中混合熔点高的其他材料粉末来提高耐热性或接合强度等的技术(例如,参见专利文献1~6)。
专利文献1中公开有一种在陶瓷部件和金属部件的抵接上使用混合了金属Cu粉末、金属Sn粉末和Ag-Cu-Ti合金粉末的金属材料的接合方法。另外,专利文献2中公开有一种不含铅而含有与以往的锡铅共晶合金相比熔点低的Sn-Bi等合金粉末中混合了与以往锡铅共晶合金相比熔点高的Sn-Ag等合金粉末的混合粉末的焊料浆料。另外,专利文献3中公开有除了共晶焊料以外混合了与该共晶焊料相比熔点高的Ag、Sn、Cu等金属粒子的膏状焊料。另外,专利文献4中公开有一种不含铅而在Sn等第一金属成分中混合了具有400℃以上的熔点的Ag、Cu等第二金属成分的焊接用组合物。另外,专利文献5中公开有一种高温膏状焊料用组合物,所述高温膏状焊料用组合物含有呈粉末状的第1金属成分和第2金属成分,第1金属成分为Sn-Cu系合金、Sn-Cu-Sb系合金的任一种或者在这些中任意地添加Ag、In、Bi、Zn或Ni中的一种以上的物质,第2金属成分为Cu、Sn、Sb、Ag、Zn、Ni中的一种以上的金属或者这些金属中的两种以上的合金。另外,专利文献6中公开有一种不含铅而含有以锡为主成分含有的第一金属粉、和具有与第一金属粉相比高的熔点且以铜为主含有的第二金属粉的焊料用组合物。
专利文献1:日本特开平5-24943号公报(权利要求2、[0015]段)
专利文献2:日本特开平11-186712号公报(权利要求2、[0018]段、[0023]段)
专利文献3:日本特开2000-176678号公报(权利要求1、3、[0010]段)
专利文献4:日本特开2002-254195号公报(权利要求1~5、[0011]段~[0013]段)
专利文献5:日本特开2003-154485号公报(权利要求1、[0009]段)
专利文献6:日本专利第3782743号公报(权利要求1~4、[0005]段)
上述以往的专利文献1~6中,均使用对不含铅和金等的低熔点的金属粉末、和具有高熔点的金属粉末进行混合而得到的焊料粉末等,但这样熔点和组成等不同的两种或其以上的粉末之间相混合而得到的焊料粉末中,在粉末的混合情况中容易产生不均匀性。若产生不均匀性,则在回流时产生部分熔融不均或组成偏差,从而产生在接合部位中得不到充分的强度的问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供回流后难以发生再熔融和接合强度下降、适合于特别在高温气氛中暴露的电子部件等的安装中的焊料粉末和使用该粉末的焊料用浆料。
如图1所示,本发明的第1方式涉及焊料粉末10,该焊料粉末10由中心核11和包覆中心核11的包覆层12构成,中心核11由铜、和铜与锡的金属间化合物构成,包覆层12由锡构成,其特征在于,焊料粉末10的平均粒径为30μm以下,相对于焊料粉末10的总量100质量%,铜的含有比例超过2.0质量%且40质量%以下。
本发明的第2方式为基于第1方式的发明,其特征在于,进一步地,铜与锡的金属间化合物选自Cu3Sn、Cu6Sn5、Cu10Sn3和Cu41Sn11中的一种或两种以上的化合物。
本发明的第3方式为一种焊料用浆料,其中,所述焊料用浆料是通过混合第1或第2方式的焊料粉末和焊料用助熔剂并使之浆料化而得到。
本发明的第4方式为一种电子部件的安装方法,其使用第3方式的焊料用浆料。
本发明的第1、2方式的焊料粉末,在由中心核和包覆中心核的包覆层构成,中心核由铜、和铜与锡的金属间化合物构成,包覆层由锡构成的焊料粉末中,焊料粉末的平均粒径为30μm以下,相对于焊料粉末的总量100质量%,铜的含有比例超过2.0质量%且40质量%以下。这样,本发明的焊料粉末中,通过粉末表面由熔点低的锡构成而回流时的熔融性等优异,另一方面回流后通过以上述预定的比例含有的铜的存在,并且通过已存在的金属间化合物,形成熔点高的金属间化合物。例如,ε相(Cu3Sn)的熔点为676℃、η相(Cn6Sn5)的熔点为415℃,是非常高的,因此通过凝固开始温度提升至300~640℃左右,难以发生再熔融。因此,本发明的焊料粉末能够适合用作一种用于特别在高温气氛中暴露的电子部件等的安装中的高温焊料。另外,在构成粉末的一个金属粒子内含有铜和锡,因此能够防止因回流时的熔融不均或组成偏差而导致的接合强度的下降。
本发明的第3方式的焊料用浆料使用上述本发明的焊料粉末而得到。因此,该焊料用浆料回流时的熔融快,熔融性优异,另一方面由于形成回流后熔融的焊料粉末的熔点高的金属间化合物,耐热性上升,因此难以发生因热导致的再熔融。因此,本发明的焊料用浆料能够适合用于特别在高温气氛中暴露的电子部件等的安装中。
本发明的第4方式的电子部件的安装方法中,由于使用上述本发明的焊料用浆料,因此通过回流时焊料用浆料的熔融的速度、优异的熔融性,能够简便且以高精度安装的同时在安装后赋予高耐热性。
附图说明
图1是示意性地表示本发明实施方式的焊料粉末的截面结构的一例的图。
符号说明
10 焊料粉末
11 中心核
11a 铜
11b 铜和锡的金属间化合物
12 包覆层
具体实施方式
接着,基于附图对本具体实施方式进行说明。
如图1所示,本发明的焊料粉末是由中心核11和包覆中心核11的包覆层12构成,中心核11由铜、和铜与锡的金属间化合物构成,包覆层12由锡构成的焊料粉末。这样本发明的焊料粉末由于成为由铜、和铜与锡的金属间化合物构成的中心核被由熔点低的锡构成的包覆层包覆的结构,因此回流时的熔融性优异。另外,不是像上述以往的焊料粉末那样混合了熔点等不同的两种以上的金属粉末的粉末,而是在构成粉末的一个金属粒子内含有铜和锡,因此难以发生回流时的熔融不均或组成偏差,得到高的接合强度。而且,中心核的一部分在回流前已形成铜与锡的金属间化合物,因此例如与以锡包覆由铜构成的中心核的结构的粉末相比,回流时的熔融扩散性良好,焊料凸起形成时的组成控制容易,润湿性优异。
并且,本发明的焊料粉末10的平均粒径为30μm以下。将焊料粉末的平均粒径限定在30μm以下,这是因为,若超过30μm则形成凸起时产生凸起的共面性(co-planarity)下降的不良情况,并且利用焊料涂布图案表面时产生涂布不均,产生无法均匀地涂布图案的整个面的不良情况。此外,若小于1μm,则比表面积变高,因粉末的表面氧化层的影响而表现出焊料的熔融性下降的趋势,因此焊料粉末的平均粒径优选设为1~30μm的范围,特别优选设为3~20μm的范围。此外,在本说明书中,粉末的平均粒径是指,通过利用激光衍射散射法的粒度分布测定装置(堀场制作所社制,激光衍射/散射式粒径分布测定装置LA-950)测定的体积累计中位径(Median径、D50)。
另外,本发明的焊料粉末10,相对于粉末的总量100质量%,铜的含有比例为超过2.0质量%且40质量%以下。以往的焊料粉末中,因用作Sn-Pb系共晶焊料(组成比Sn:Pb=63:37质量%)的替代品,而基于熔点接近、要求共晶组成的理由,使铜的比例以比较少的方式含有为0.7质量%左右。另一方面,本发明的焊料粉末中,使铜的比例以比较多的上述范围含有,由此回流后形成具有300~640℃左右的高凝固开始温度的Sn-Cu合金。此外,即使铜的含有比例少,回流后也会形成与锡相比凝固开始温度高的Sn-Cu合金,但通过使铜较多地含有来进一步提升凝固开始温度是因为,在合金中具有高熔点的金属间化合物的比例变高的理由。从而,通过含有该焊料粉末的焊料用浆料的回流来形成的焊料凸起中,耐热性会显著地上升,能够防止再熔融和接合强度下降。因此,能够适合用作一种用于特别在高温气氛中暴露的电子部件等的安装中的高温焊料。若铜的含有比例小于下限值,则凝固开始温度变低,因此回流后形成的焊料凸起中得不到充分的耐热性,在高温气氛中使用时发生再熔融,无法用作高温焊料。另一方面,若超过上限值则凝固开始温度变得过高,焊料不会充分熔融,因此产生发生接合不良这样的不良情况。其中,粉末的总量100质量%中所占的铜的含有比例优选设为2~40质量%。
另外,焊料粉末中的锡的含有比例、即粉末中的上述铜以外的剩余部分,相对于焊料粉末的总量100质量%为60~98.0质量%,优选为80~98质量%。这是因为,若锡的含有比例小于下限值,则回流时不会示出焊料粉末所需的低熔点。另外,若超过上限值,则在结果上铜的含有比例变少,在回流后形成的焊料凸起的耐热性会下降。
作为构成中心核的一部分的铜与锡的金属间化合物,可以举出选自Cu3Sn、Cu6Sn5、Cu10Sn3和Cu41Sn11中的一种或两种以上的化合物,但实际上根据铜与锡的组成比,主要是Cu3Sn、Cu6Sn5形成中心核。
接着,对制造上述本发明的焊料粉末的方法进行说明。首先,溶剂中分别添加含有构成中心核、包覆层的金属元素的化合物,即含铜化合物和含锡化合物以及分散剂并混合,由此制备溶解液。溶解液中的含锡化合物、含铜化合物的比例进行调整,使得在焊料粉末制造后各金属元素的含有比例成为上述范围。
另外,关于上述溶解液也可以使用如下溶解液,即,代替上述含铜化合物使用铜粉末,在溶剂中添加混合该铜粉末和分散剂而制备铜粉末的分散液,在此直接添加混合上述含锡化合物并溶解而得到的分散有铜粉末的溶解液。此时所使用的铜粉末、含锡化合物的比例调整为在焊料粉末制造后各金属元素的含有比例成为上述范围。
作为用于制备溶解液的铜化合物,可以举出氯化铜(II)、硫酸铜(II)或乙酸铜等,作为锡化合物,氯化锡(II)、硫酸锡(II)、乙酸锡(II)、草酸锡(II)等。其中,含铜化合物、含锡化合物均特别优选使用盐酸盐的氯化铜(II)、氯化锡(II)。
作为溶剂,可以举出水、醇、醚、酮、酯等。另外,作为分散剂,可以举出纤维素系、乙烯系、多元醇等,除此以外可以使用明胶、酪蛋白等。对制备的溶解液进行pH调整。对于pH,考虑到生成的焊料粉末的再溶解等,优选调整在0~2.0的范围。此外,也可以在溶剂中分别添加并溶解上述金属化合物后,加入络合剂而使各金属元素络合化后,添加分散剂。通过加入络合剂,即使pH为碱性也不使金属离子沉淀,能够进行宽范围下的合成。作为络合剂,可以举出琥珀酸、酒石酸、羟基乙酸、乳酸、邻苯二甲酸、苹果酸、柠檬酸、草酸、乙二胺四乙酸、亚氨基二乙酸、氨三乙酸或其盐等。
接着,制备溶解有还原剂的水溶液,将该水溶液的pH调整为与上述制备的溶解液相同的程度。作为还原剂,可以举出硼氢化钠、二甲胺硼烷等硼氢化物;肼等氮化合物;三价钛离子或二价铬离子等金属离子等。
接着,通过在上述溶解液中添加并混合还原剂水溶液,溶解液中的各金属离子被还原,得到液体中分散有金属粉末的分散液。在该还原反应中,使用溶解有上述含铜化合物、含锡化合物的溶解液时,首先与锡相比昂贵的铜被还原,最后锡被还原。从而,形成由中心核和包覆该中心核的包覆层构成的平均粒径30μm以下的金属粉末,所述中心核由铜构成,所述包覆层由锡构成。作为混合溶解液和还原剂水溶液的方法,可以举出在容器内的溶解液中以预定的添加速度滴加还原剂水溶液并利用搅拌器等进行搅拌的方法,或使用具有预定的直径的反应管,在该反应管内以预定的流量注入两种溶液并进行混合的方法等。
接着,对该分散液,通过倾析等进行固液分离,将回收的固体成分利用水或将pH调整为0.5~2的盐酸水溶液、硝酸水溶液、硫酸水溶液、或者甲醇、乙醇、丙酮等进行洗涤。洗涤后,再次进行固液分离并回收固体成分。将从洗涤至固液分离的工序优选重复2~5次。
接着,在回收的固体成分中加入沸点为100℃以上的高沸点溶剂并分散,在惰性气体气氛下以预定的温度进行加热。通过实施该加热处理,使上述还原反应中形成的金属粉末的由铜构成的中心核、包覆中心核的由锡构成的包覆层的一部分进行反应,形成其一部分由铜与锡的金属间化合物构成的中心核。
作为所使用的高沸点溶剂,可以举出乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、蓖麻油等。
上述加热处理优选在100~130℃的温度进行20分钟~1小时。若处理温度或保持时间小于下限值,则有时在中心核中不形成金属间化合物。另外,若处理温度超过上限值,则产生包覆层的锡被氧化而熔融性下降的不良情况。此外,即使将保持时间设为上限值以上,其效果也不改变。其中,特别优选在115~125℃的温度进行30~40分钟。
加热后,再次将从上述洗涤至固液分离的工序优选重复2~5次后,对回收的固体成分进行真空干燥,由此得到本发明的焊料粉末。
通过以上的工序,能够得到本发明的焊料粉末。该焊料粉末适合用作一种与焊料用助熔剂混合并使之浆料化而得到的焊料用浆料的材料。焊料用浆料的制备是通过将焊料粉末和焊料用助熔剂以预定的比例混合并使之浆料化来进行的。焊料用浆料的制备中所使用的焊料用助熔剂无特别限定,但可以使用将溶剂、松香、触变剂(チキソ剤)和活性剂等各成分进行混合而制备的助熔剂。
作为适合于上述焊料用助熔剂的制备中的溶剂,可以举出二乙二醇单己醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚乙酸酯、四乙二醇、2-乙基-1,3-己二醇、α-松油醇等的沸点为180℃以上的有机溶剂。另外,作为松香,可以举出脂松香、加氢松香、聚合松香、酯松香等。
另外,作为触变剂,可以举出固化蓖麻油、脂肪酸酰胺、天然油脂、合成油脂、N,N’-亚乙基双-12-羟基硬脂酰胺、12-羟基硬脂酸、1,2,3,4-二亚苄基-D-山梨糖醇及其衍生物等。
另外,作为活性剂,优选为卤化氢酸胺盐,具体而言,可以举出三乙醇胺、二苯胍、乙醇胺、氨基丙醇、聚氧乙烯油胺、聚氧乙烯月桂胺、聚氧乙烯硬脂酸胺、二乙胺、三乙胺、甲氧基丙基胺、二甲氨基丙基胺、二丁基氨基丙基胺、乙基己基胺、乙氧基丙基胺、乙基己基氧基丙基胺、双丙基胺、二异丙基胺、哌啶、2,6-二甲基哌啶、苯胺、甲基胺、乙胺、丁胺、3-氨基-1-丙烯、异丙基胺、二甲基己基胺、环己胺等胺的氯氢酸盐或溴氢酸盐。
焊料用助熔剂是通过将上述各成分以预定的比例混合而得到的。优选设为助熔剂总量100质量%中所占的溶剂的比例为30~60质量%,触变剂的比例为1~10质量%,活性剂的比例为0.1~10质量%。若溶剂的比例小于下限值,则助熔剂的粘度变得过高,因此使用该助溶剂的焊料用浆料的粘度也相应地变高,有时会产生焊料的填充性下降或涂布不均较多发生等印刷性下降的不良情况。另一方面,若超过上限值则助熔剂的粘度变得过低,因此使用该助溶剂的焊料用浆料的粘度也相应地变低,从而有时会产生焊料粉末和助熔剂成分沉降分离的不良情况。另外,若触变剂的比例小于下限值,则焊料用浆料的粘度变得过低,因此有时会产生焊料粉末和助熔剂成分沉降分离的不良情况。另一方面,若超过上限值则焊料用浆料的粘度变得过高,因此有时会产生焊料填充性或涂布不均等印刷性下降的不良情况。另外,若活性剂的比例小于下限值,则有时会产生焊料粉末不熔融、得不到充分的接合强度的不良情况,另一方面,若超过上限值则在保管中活性剂容易与焊料粉末反应,因此有时会产生焊料用浆料的保存稳定性下降的不良情况。此外,在焊料用助熔剂中,可以添加粘度稳定剂。作为粘度稳定剂,可以举出能够在溶剂中溶解的聚苯酚类、磷酸系化合物、硫系化合物、生育酚、生育酚的衍生物、抗坏血酸、抗坏血酸的衍生物等。关于粘度稳定剂,如果过多则有时会产生焊料粉末的熔融性下降等的不良情况,因此优选设为10质量%以下。
关于制备焊料用浆料时的焊料用助熔剂的混合量,优选设为制备后的浆料100质量%中所占的该助熔剂的比例成为5~30质量%的量。这是因为,若小于下限值则因助熔剂不足而浆料化变得困难,另一方面,若超过上限值则浆料中的助熔剂的含有比例过多而导致金属的含有比例变少,焊料熔融时难以得到所期望尺寸的焊料凸起。
关于该焊料用浆料,由于将上述本发明的焊料粉末用作材料,因此回流时的熔融快,熔融性优异,另一方面,回流后熔融的焊料粉末形成熔点高的金属间化合物,耐热性上升,因此难以发生因热导致的再熔融。因此,本发明的焊料用浆料能够适合用于特别在高温气氛中暴露的电子部件等的安装中。
[实施例]
接着,与比较例一同对本发明的实施例进行详细说明。
<实施例1>
首先,水50mL中加入氯化铜(II)2.52×10-3mol、氯化锡(II)2.56×10-2mol,利用搅拌器以转速300rpm搅拌5分钟,制备了溶解液。对该溶解液利用盐酸将pH调整为0.5后,加入聚乙烯醇500(平均分子量为500的聚乙烯醇)0.5g作为分散剂,进一步以转速300rpm搅拌10分钟。接着,在该溶解液中以添加速度50mL/sec加入将pH调整为0.5的1.58mol/L的二价铬离子水溶液50mL,以转速500rpm搅拌10分钟而还原各金属离子,得到了液体中分散有金属粉末的分散液。将该分散液放置60分钟而使生成的金属粉末沉降后,舍弃上清液,向其加入水100mL并以转速300rpm搅拌10分钟,重复4次上述操作,从而进行了洗涤。其后,加入乙二醇100mL并分散,以转速300rpm搅拌的同时在120℃加热30分钟。加热后,再次将分散液放置60分钟而使加热的金属粉末沉降后,舍弃上清液,向其加入水100mL并以转速300rpm搅拌10分钟,重复4次上述操作,从而进行了洗涤。最后利用真空干燥机对其进行干燥,由此得到了以Cu和金属间化合物Cu3Sn、Cu6Sn5为中心核、以Sn为包覆层的焊料粉末。
<实施例2~5、比较例1、2>
如以下的表1所示,通过调整氯化铜(II)的添加量来改变焊料粉末100质量%中所含有的铜的比例,将焊料粉末的平均粒径控制为预定的粒径,除此以外与实施例1同样地得到了焊料粉末。
<比较试验和评价>
对于实施例1~5和比较例1、2中得到的焊料粉末,通过以下所述的方法,进行了构成粉末的金属粒子的结构、粉末的平均粒径、组成的分析或测定。另外,使用这些焊料粉末分别制备了焊料用浆料,评价了接合强度。将这些结果示于以下的表1。
(1)结构分析:利用粉末X射线衍射装置(Rigaku社制:RINT Ultima+/PC)进行了结构分析。
(2)平均粒径:通过利用激光衍射散射法的粒度分布测定装置(堀场制作所社制,激光衍射/散射式粒径分布测定装置LA-950)测定粒径分布,将其体积累计中位径(Median径、D50)设为焊料粉末的平均粒径。
(3)组成:通过电感耦合等离子体发射光谱分析(岛津制作所社制ICP发光分析装置:ICPS-7510)测定了金属元素含量。
(4)接合强度:混合50质量%的二乙二醇单己醚作为溶剂、46质量%的聚合松香(软化点95℃)作为松香、环己胺溴氢酸盐1.0质量%作为活性剂、固化蓖麻油3.0质量%作为触变剂而制备了助熔剂。接着,以助熔剂为88质量%、焊料粉末为12质量%的比例混合该助熔剂和实施例1~5和比较例1~2中得到的焊料粉末而分别制备了焊料用浆料。
通过针式转印法使用前端部的直径100μm的针头在0.5mm厚度的科瓦铁镍钴合金(コバール)(Fe-Ni-Co系合金)基板的预定位置转印上述制备的浆料。此外,在科瓦铁镍钴合金基板上进行了Ni镀覆,进一步在其上进行了Au闪镀。接着,在转印的浆料上安装了0.9mm×0.9mm的LED芯片。进一步,在回流炉(SIKAMA社制Falcon8500),在氮气气氛中、预定的最大保持温度进行回流,使LED芯片和科瓦铁镍钴合金基板接合,由此得到了接合样品。此外,将上述回流时的最大保持温度设定为250℃、300℃、350℃的不同的温度,除了比较例1,实施例或比较例中分别得到了三个接合样品。
对于上述接合的科瓦铁镍钴合金基板和LED芯片的接合强度,按照JIS Z3198-7中记载的无铅焊料试验方法-第7部的“チップ部品におけるハンダ接合のシェア強度測定方法(芯片部件中的焊料接合的剪切强度测定方法)”,在室温和250℃的条件下分别测定接合剪切强度,求得了将室温中的剪切强度设为100时的250℃中的相对剪切强度。表中,“优”表示相对剪切强度为95以上的情况,“良”表示小于95至80以上的情况,“可”表示小于80至60以上的情况,“不可”表示小于60的情况。
[表1]
由表1可知,对实施例1~5和比较例1、2进行比较时,铜的含有比例不足2质量%的比较例1中,凝固开始温度过低,因此焊料会再熔融,相对剪切强度变低,从而对接合强度的评价判定均成为“不可”。另一方面,铜的含有比例超过40质量%的比较例2中,凝固开始温度过高,因此回流时焊料粉末不熔融,得不到充分的接合,从而无法测定接合剪切强度,对接合强度的评价判定均成为“不可”。与此相对,实施例1~5中,得到了随着铜的含有比例的增加,相对剪切强度上升,对于在高温气氛中的接合强度的评价判定均为“可”以上的良好的结果。
产业上的可利用性
本发明能够适合利用于电子部件的安装、特别在高温气氛中暴露的电子部件的安装中。
Claims (3)
1.一种焊料粉末的制造方法,溶剂中添加含铜化合物和含锡化合物以及分散剂来制备溶解液,将该溶解液的pH调整为0~2.0,在pH调整后的溶解液中加入还原剂的水溶液来还原铜离子和锡离子,由此制备出液体中分散有金属粉末的分散液,静置该分散液使生成的所述金属粉末沉降后,舍弃上清液并加入水进行搅拌,由此将所述金属粉末洗涤和固液分离,在回收的固体成分中加入沸点为100℃以上的高沸点溶剂在惰性气体气氛下进行加热,再次静置使生成的所述金属粉末沉降后,舍弃上清液并加入水进行搅拌,由此将所述金属粉末洗涤,并回收固体成分,对该固体成分进行干燥,由此制造出以Cu和金属间化合物Cu3Sn、Cu6Sn5为中心核、以Sn为包覆层的焊料粉末,其中,
所述含铜化合物和含锡化合物以含铜化合物相对于含锡化合物的摩尔比、即含铜化合物/含锡化合物以0.00844/0.0256或0.0120/0.0256的比例添加到溶剂中并搅拌而制备出溶解液,
所述焊料粉末的平均粒径为30μm以下,
所述焊料粉末中,铜的含有比例为15质量%或20质量%。
2.一种焊料用浆料,通过混合由权利要求1所述的方法制造出的焊料粉末和焊料用助熔剂并使之浆料化而得到。
3.一种电子部件的安装方法,其中,该方法使用权利要求2所述的焊料用浆料。
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