CN111836695B - 助焊剂、焊膏、焊接制程、焊接制品的制造方法、bga封装件的制造方法 - Google Patents

助焊剂、焊膏、焊接制程、焊接制品的制造方法、bga封装件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种不含还原剂及活性剂，且可使焊接接合部成为无残渣的助焊剂，以及使用该助焊剂的焊膏。本发明的助焊剂含有：第一溶剂，在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度为180℃以上且未满260℃；第二溶剂，在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度为100℃以上且未满220℃；及脂肪酰胺。第一溶剂的含量较第二溶剂的含量少。该助焊剂不含用以还原除去焊料的表面氧化膜的还原剂、及用以提升还原性的活性剂，且该助焊剂与焊料粉末的混合物可成为焊膏。

Description

助焊剂、焊膏、焊接制程、焊接制品的制造方法、BGA封装件的 制造方法
技术领域
本发明涉及一种助焊剂、焊膏、焊接制程、焊接制品的制造方法，特别是关于可构成无残渣焊膏的助焊剂、无残渣焊膏、使用该焊膏的焊接制程、焊接制品的制造方法、及BGA封装件的制造方法。
背景技术
于功率装置的制造中，分别于半导体芯片与DBC(Direct bonded copper；直接覆铜)基板之间、及DBC基板与底板间，需进行大面积焊接接合。焊接材料有使用焊箔或焊膏，前者需要用以固定的冶具，后者于焊接后则需要洗涤助焊剂残渣。
于焊膏通常含有焊料粉末与助焊剂。助焊剂成分有还原剂、活性剂、触变剂(黏结剂)、溶剂、增黏剂树脂等。还原剂于焊接时具有除去焊料粉末表面或焊接对象物表面的氧化膜的功能，活性剂具有提升还原剂以提升焊料的湿润性的功能。
然而，助焊剂会于焊接后以助焊剂残渣的形式残存。在助焊剂成分中，还原剂及活性剂会对焊接的性能、腐蚀、迁移造成大幅影响。若还原效果愈高，焊接性能愈提升。然而，由于这些活性成分容易离子化且与水的亲和性也强，故容易引起腐蚀或离子迁移。
因此，当使用含有还原剂或活性剂的焊膏时，于焊接接合后需要洗涤助焊剂残渣。然而，助焊剂残渣的洗涤会导致工程的成本增加。另外，由于洗涤步骤会产生废液而增加环境负荷，故期盼能减少。
因此，于专利文献1揭示一种无还原剂及活性剂的不需洗涤的焊膏(段落0001)。使用该焊膏时的助焊剂残渣，主要为所含的触变剂，其残渣量为焊接接合体整体的1质量％以下的极少。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：国际公开2017/057651号。
发明内容
[发明欲解决的课题]
然而，即使使用上述焊膏，若焊接接合面积愈大，则助焊剂残渣的总量增加。另外，由于面积大，助焊剂不易挥发，会残存于焊接接合部的内部而造成孔洞产生。另外，由于孔洞产生的部位散热性恶化，故会导致功率装置的性能降低。
本发明有鉴于上述的课题，其目的在于提供一种不含还原剂及活性剂，并且可使焊接接合部成为无残渣且少孔洞的助焊剂、以及使用该助焊剂的焊膏。另外，所谓“无残渣”指焊接接合后的助焊剂残渣不存在的状态或几乎不存在的状态。具体而言，指焊接接合后以目视观察无法确认到助焊剂残渣、或以目视虽可确认助焊剂残渣但以红外分光法(IR)无法检测程度的残渣。所谓“少孔洞”，指以X射线穿透装置观察焊接部分时孔洞未满5％。又。”％”为二维透射影像的面积比率。
[解决课题的手段]
本发明人等发现，为了使脂肪酰胺可与特定的溶剂的蒸发一起蒸发，使用作为触变剂的脂肪酰胺、及在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度不同的两种溶剂，制作不含还原剂、活性剂而含有前述两种溶剂(第一溶剂、第二溶剂)及脂肪酰胺的助焊剂，且使用该助焊剂的焊膏可使助焊剂残渣成为无残渣，因此，助焊剂残渣不会残存于内部而使焊接接合部为少孔洞，而完成本发明。
本发明的第一方案的助焊剂，含有：第一溶剂，在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度为180℃以上且未满260℃；第二溶剂，在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度为100℃以上且未满220℃；及脂肪酰胺；前述第一溶剂的含量较第二溶剂的含量少，该助焊剂不含用以还原除去焊料的表面氧化膜的还原剂、及用以提升还原性的活性剂，且该助焊剂与焊料粉末的混合物可成为焊膏，助焊剂残渣可成为无残渣。
本说明书中的“于热重测定中质量成为0”，指0或接近于0的值，也就是相对于升温TG曲线不再变动的值(或相对于升温TG曲线看不出变动的值)。“脂肪酰胺”发挥触变剂的作用，可防止焊料粉末与其它成分的分离或防止垂流等，“溶剂”可调整黏度等。第二溶剂较优选为会于较焊料粉末熔融的温度低的温度蒸发。第一溶剂较优选为会于蒸发时使脂肪酰胺蒸发。“还原剂”指除去氧化膜的成分，“活性剂”指提升还原性的成分。“不含还原剂”指无还原剂、或即使含有也为不妨害本发明效果的程度的量。也就是，不需洗涤，使助焊剂残渣成为无残渣，且可使焊接接合部成为少孔洞的量。如此，于不妨碍本发明效果的范围内，也可含有还原剂、活性剂、添加物等其它成分。也就是，本发明的助焊剂，可以是实质上由第一溶剂、第二溶剂、脂肪酰胺所构成的助焊剂，焊膏可以是实质上由第一溶剂、第二溶剂、脂肪酰胺所构成的焊膏。另外，本说明书中，记载为“由…所构成”时，意指“实质上由…所构成(essentially consisting of)”。
若为如此的构成，可得到助焊剂残渣成为无残渣且可使焊接接合部成为少孔洞的助焊剂。
本发明的第二方案的助焊剂，于上述本发明的第一方案的助焊剂中，前述第一溶剂的前述温度较前述第二溶剂的前述温度高，第一溶剂的前述温度与前述第二溶剂的前述温度的差为15℃以上。
若为如此的构成，第一溶剂与第二溶剂的组合会变更优选。
本发明的第三方案的助焊剂，于上述本发明的第一方案或第二方案的助焊剂中，含有前述第一溶剂2至15质量％、前述第二溶剂70至86质量％、及前述脂肪酰胺6至24质量％。
若为如此的构成，可使助焊剂成分的比率成为更适当的比率。
本发明的第四方案的助焊剂，于上述本发明的第一方案至第三方案中任一方案的助焊剂中，由前述第一溶剂、前述第二溶剂、及前述脂肪酰胺所构成。
若为如此的构成，可得到能使助焊剂残渣成为无残渣且使焊接接合部成为少孔洞的助焊剂。
本发明的第五方案的焊膏，含有焊料粉末、及上述本发明的第一方案至第四方案中任一方案的助焊剂。
若为如此的构成，可得到焊接接合后的助焊剂残渣为无残渣且可使焊接接合部成为少孔洞的焊膏。
本发明的第六方案的焊膏，由焊料粉末、及上述本发明的第四方案的助焊剂所构成。
若为如此的构成，可得到焊接接合后的助焊剂残渣为无残渣且可使焊接接合部成为少孔洞的焊膏。
本发明的第七方案的焊膏，于上述本发明的第五方案或第六方案的助焊膏中，前述焊料粉末以焊料粉末总量的40质量％以下的比率含有粒径为38μm以下的粉末。
若为如此的构成，焊料粉末的至少60质量％的粒径为超过38μm，于焊料粉末间可维持着更加适合导入还原气体的的间隙，使还原气体更容易侵入。另外，由于若粒径大则粒子间的空隙增大，因此溶剂与脂肪酰胺的蒸发更为容易。尤其于大面积接合的功率装置时，不容易使中心部的溶剂及脂肪酰胺蒸发，因而以上述的粒径较优选。另外，于第7图例示于焊料粉末间所产生的间隙的扫瞄电子显微镜(SEM)影像。
本发明的第八方案的焊接制程，具备下列步骤：提供上述本发明的第五方案至第七方案中任一方案的焊膏的步骤；导入使前述焊料粉末还原的还原气体的步骤；及使前述焊料粉末熔融的步骤。
若为如此的构成，可使助焊剂残渣的量成为无残渣。另外，由于焊膏为无还原剂、无活性剂，因此焊接时的助焊剂的挥发成分为非离子性，不会引起基板或构件的腐蚀。
本发明的第九方案的焊接制品的制造方法，具备下列步骤：涂布步骤，将焊膏涂布于焊接对象物，该焊膏含有第一溶剂，在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中质量成为0时的温度较前述第一溶剂低的第二溶剂，脂肪酰胺，及焊料粉末；蒸发步骤，将涂布有前述焊膏的焊接对象物在前述焊料粉末不熔融的范围进行加热，使前述第二溶剂蒸发；还原步骤，与前述蒸发步骤同时或于之后，将前述焊料粉末与前述焊接对象物以还原气体进行还原；及焊料熔融步骤，于前述还原步骤后，加热前述焊料粉末与前述焊接对象物，使前述焊料粉末熔融；其中，前述第一溶剂与脂肪酰胺于前述蒸发步骤中与前述第二溶剂一起蒸发，或伴随着前述焊料熔融步骤中的加热而蒸发，助焊剂残渣可成为无残渣。
若为如此的构成，于还原时焊料粉末不会熔融，由于焊料粉末间等所产生的间隙，使得焊料粉末及焊接对象物的还原可有效果地进行。另外，可使助焊剂残渣的量成为无残渣，以及由于焊膏为无还原剂、无活性剂，因此焊接时的助焊剂的挥发成分为非离子性，不会引起基板或构件的腐蚀，而成为具有上述优点的焊接制品的制造方法。
本发明的第十方案的焊接制品的制造方法，于上述本发明的第九方案的焊接制品的制造方法中，前述蒸发步骤更具备减压步骤，该减压步骤使配置有前述焊接对象物的空间减压。
若为如此的构成，可使在蒸发步骤中要蒸发的助焊剂成分促进蒸发。
本发明的第十一方案的焊接制品的制造方法，于上述本发明的第九方案或第十方案的焊接制品的制造方法中，前述蒸发步骤在使前述焊接对象物处于真空中的状态下进行加热。所谓“真空”指压力较大气更低(所谓减压)的空间。
若为如此的构成，可促进溶剂的蒸发。另外，即使为常压时的沸点较还原时的温度高的溶剂，也可有效率地使其蒸发，而能增加可使用溶剂的种类。
本发明的第十二方案的焊接制品的制造方法，于上述本发明的第九方案至第十一方案中任一方案的焊接制品的制造方法中，通过前述蒸发步骤而于前述焊料粉末间产生间隙，且前述还原步骤在使前述焊料粉末与前述焊接对象物处于真空中的状态下于前述间隙导入还原气体。
若为如此的构成，可使还原气体容易侵入焊料粉末间等的间隙。
本发明的第十三方案的焊接制品的制造方法，于上述本发明的第九方案至第十二方案中任一方案的焊接制品的制造方法中，前述焊料熔融步骤在使前述焊料粉末与前述焊接对象物处于真空中的状态下进行加热而使焊料粉末熔融，得到一体化的焊接接合部，且该制造方法更具备下列步骤：真空破坏步骤，于前述焊料熔融步骤后，破坏前述真空，压缩前述焊接接合部的内部空洞(孔洞)使其缩小或消失；及冷却步骤，于前述真空破坏步骤后，冷却前述焊接对象物。
若为如此的构成，于真空破坏步骤中，可在焊料熔融的状态下将使孔洞(空洞)溃缩，且可于孔洞溃缩后使焊料固化，因此可抑制因焊料中的孔洞所导致的疲劳寿命的降低。
本发明的第十四方案的焊接制品的制造方法，于上述本发明的第九方案至第十三方案中任一方案的焊接制品的制造方法中，前述还原气体为甲酸气体。
若为如此的构成，会成为与经常作为还原气体使用的气体合适的焊膏。另外，可于较300℃低的温度使焊料粉末及焊接对象物还原。
本发明的第十五方案，使用本发明的第一方案至第四方案中任一方案的助焊剂作为焊球的暂时固定剂，以制造BGA封装件。BGA封装件的制造方法，具备下列步骤：涂布步骤，将助焊剂作为暂时固定剂而涂布于BGA封装件基板，该助焊剂含有第一溶剂，在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中质量成为0时的温度较前述第一溶剂低的第二溶剂，及脂肪酰胺；暂时固定步骤，于经涂布的前述助焊剂暂时固定焊球；蒸发步骤，将涂布有前述助焊剂的BGA封装件基板在前述焊球不熔融的范围进行加热，使前述第二溶剂蒸发；还原步骤，与前述蒸发步骤同时或于之后将前述焊球与前述BGA封装件基板以还原气体进行还原；及形成步骤，于前述还原步骤后，加热前述焊球与前述BGA封装件基板，以使前述焊球接合于前述BGA封装件基板，形成焊料凸块；其中，前述第一溶剂与脂肪酰胺于前述蒸发步骤中与前述第二溶剂一起蒸发，或伴随着前述形成步骤中的加热而蒸发，助焊剂残渣可成为无残渣。
若为如此的构成，可制造助焊剂残渣为无残渣且焊接接合部为少孔洞的BGA封装件。
本发明的第十六方案的焊接制品的制造方法，具备下列步骤：涂布步骤，将焊膏涂布于焊接对象物，该焊膏含有第一溶剂，在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中质量成为0时的温度较前述第一溶剂低的第二溶剂，脂肪酰胺，及焊料粉末；凸块配置步骤，于经涂布的前述焊膏配置BGA封装件基板所具有的焊料凸块；蒸发步骤，对涂布有前述焊膏的焊接对象物在前述焊料粉末与前述焊料凸块不熔融的范围进行加热，使前述第二溶剂蒸发；还原步骤，与前述蒸发步骤同时或之后将前述焊料粉末、前述焊接对象物与前述焊料凸块以还原气体进行还原；及焊料熔融步骤，于前述还原步骤后，加热前述焊料粉末、前述焊接对象物与前述焊料凸块，使前述焊料粉末与前述焊料凸块熔融；其中，前述第一溶剂与前述脂肪酰胺于前述蒸发步骤中与前述第二溶剂一起蒸发，或伴随着前述焊料熔融步骤中的加热而蒸发，助焊剂残渣可成为无残渣。
若为如此的构成，当前述焊接对象物为印刷基板时，可组装BGA封装件，使助焊剂残渣为无残渣，可使焊接接合部成为少孔洞。
[发明的效果]
通过本发明，可得到一种助焊剂，其不含还原剂及活性剂且不需洗涤的助焊剂，而且可使助焊剂残渣的量成为无残渣、焊接接合部的孔洞少。另外，该助焊剂与焊料粉末的混合物，可成为不需洗涤、无残渣且焊接接合部的孔洞少的焊膏。
附图说明
图1显示焊接制品的制造方法的概要的图；图1的方法A为传统方法，图1的方法B为本发明的方法。
图2显示本发明的焊接制品的制造方法的流程图。
图3焊接装置1的概略构成图。
图4例示使用焊接装置1的焊接接合顺序的流程图。
图5例示使用焊接装置1的其它焊接接合顺序的流程图。
图6例示回焊时的温度曲线图的图。
图7显示于焊料粉末间所产生的间隙的扫瞄电子显微镜(SEM)影像。
具体实施方式
本发明是基于2018年3月9日向日本提出申请的日本特愿2018-043396号，并援用其内容形成本发明内容的一部分。
另外，通过以下的详细说明，可进一步完全理解本发明。本发明的进一步的应用范围，可通过以下的详细说明而明了。然而，详细说明及特定的实例为本发明的较优选实施方式，仅用以说明的目的所记载。对所属技术领域技术人员而言，明确了解在本发明的精神与范围内的各种变更、改变。申请人并无意将所记载的所有实施方式贡献给公众，且在改变、替代案中，可能于字面上不包含于权利要求，于等同原则下也为发明的一部分。
以下，参照图示说明本发明的实施方式。另外，于各图中对于彼此相同或相同的部分附以相同或类似的附图标记，以省略重复的说明。另外，本发明并不限制于以下的实施方式。
[助焊剂]
说明本发明的第一实施方式的助焊剂。
本发明的助焊剂，含有作为触变剂的脂肪酰胺、及在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中当质量成为0时的温度不同的第一溶剂与第二溶剂的两种溶剂，但不含还原剂、活性剂。或，即使含有也为不妨碍本发明效果的程度的量以下。
此处，所谓还原剂显示还原作用，将焊接时的焊料粉末表面或焊接对象物表面的氧化膜除去的物质，例如，松脂、松脂衍生物等。
所谓活性剂提升还元性或焊料的湿润性的物质，例如，胺－氢卤酸盐、有机酸等。胺－氢卤酸盐可举例如二乙胺溴氢酸盐、环己胺溴氢酸盐等。有机酸可举例如戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、硬脂酸、苯甲酸等。
另外，本发明的助焊剂除还原剂与活性剂以外，只要可得本发明效果的范围内，也可含有脂肪酰胺与溶剂以外的化合物(添加物等)。
[焊膏]
说明本发明的第二实施方式的焊膏。
本发明的焊膏含有上述助焊剂与焊料粉末。
另外，本发明的焊膏除还原剂与活性剂以外，只要可得本发明效果的范围内，也可含有上述助焊剂与焊料粉末以外的化合物(添加物等)。
当使用本发明的焊膏进行焊接时，使用还原气体于还原，本发明的焊膏所含的焊料粉末，较优选为不会因还原气体而于还原温度及还原时的气压下熔融。也就是，焊料粉末的熔融温度为较还原温度高的任意温度，于本实施方式，较优选为较还原温度高10至50℃的温度。
[溶剂]
第二溶剂较优选为于还原温度以下会蒸发(汽化)。与气压无关，第二溶剂的蒸发结束的最低温度(以下，视为蒸发温度)为较还原温度低或相同的任意温度。即使是常压下的沸点较还原温度高的溶剂，通过调整环境的压力的机制，也可使溶剂的蒸发温度较环原温度低，而能作为第二溶剂使用。如此，第二溶剂只要是于既定的气压下于还原温度以下蒸发即可。
也就是，本发明的助焊剂及焊膏含有于既定的气压下具有以下关系的材料。
·第二溶剂的蒸发温度≤还原温度＜焊料粉末的熔点
上述“熔点”与气压无关，指物质熔融的温度。
如此，当还原气体进行还原时，焊料粉末只要为固体即可，第二溶剂只要为气体即可，配合还原时的温度，适当组合焊料粉末、第二溶剂。
第一溶剂可以是伴随着第二溶剂的蒸发而于较原本沸点低的温度开始蒸发，并于蒸发步骤中与第二溶剂一起蒸发(汽化)，也可与第二溶剂不同，随着自还原时的温度进一步的升温而蒸发。如此，第一溶剂根据其种类的不同，其会因蒸发而消失的时间也可不同。另外，由于必须伴随第一溶剂的蒸发而使脂肪酰胺蒸发，因此第一溶剂较优选为于蒸发时可使脂肪酰胺蒸发的溶剂。
第一溶剂较优选为在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度为180℃以上且未满260℃。
第二溶剂较优选为在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度为100℃以上且未满220℃。
热重测定(TG)是使用热分析装置(TG-DTA)、Rigaku股份有限公司制TG8120，于铝锅置入5mg左右(约5mg)以进行测定。
另外，第一溶剂的前述温度与第二溶剂的前述温度的差，较优选为至少15℃以上。更优选为25℃以上、特优选为35℃以上。
第一溶剂可举例如四乙二醇二甲醚、二乙二醇单苯醚、1-十六醇、2-己基癸醇、1-十八醇、异花生醇、异十八醇、三羟甲基丙烷、三乙二醇、四乙二醇、1,8-辛二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇等。前述溶剂可单独使用，也可混合多种使用。
第二溶剂可举例如二醇系、二醇醚系、醇系等溶剂。具体而言，可举例如三乙二醇单甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇单己醚、乙二醇单苯醚、二乙二醇单丁基乙酸酯、二丙二醇、二乙二醇-2-乙基己醚、α-萜品醇、薄荷醇、苯甲醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、2-甲基戊烷-2,4-二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、苯甲酸丁酯、己二酸二乙酯、十二烷、十四烯、乙二醇、二乙二醇、己二醇、1,5-二羟基戊烷、油醇等。前述溶剂可单独使用也可混合多种使用。
[触变剂]
触变剂可促进焊膏的黏度调整及物质的固着。于触变剂使用脂肪酰胺。
脂肪酰胺可举例如酰胺系触变剂。酰胺系触变剂含有酰胺键(－CONH－)的化合物，可举例如硬脂酰胺、棕榈酰胺、月桂酰胺、二十二酰胺、12-羟基硬脂酰胺等高级脂肪酰胺、蓖麻油酰胺、芥子酰胺、油酰胺等不饱和脂肪单酰胺、N-月桂基月桂酰胺、N-硬脂酰基硬脂酰胺等取代酰胺、羟甲基硬脂酰胺等羟甲基酰胺、脂肪酰胺的环氧乙烷加成物、脂肪酸酯酰胺、脂肪酸乙醇酰胺、N-丁基-N’-硬脂酰基尿素等取代尿素等、伸甲基双硬脂酰胺、乙烯基双月桂酰胺、乙烯基双羟基硬脂酰胺等饱和脂肪双酰胺、伸甲基双油酰胺等不饱和脂肪双酰胺、间苯二甲基双硬脂酰胺等芳香族双酰胺等。这些酰胺系触变剂可单独使用、也可混合多种使用。
另外，形状并无特别限制，可为粒状或片状。另外，也可使用经溶剂膨润后。前述触变剂中，为了容易与第一溶剂一同挥发，较优选为使用高级脂肪酰胺等。特优选为在常压时的熔点为80℃以上110℃以下的高级脂肪酰胺及不饱和脂肪酰胺。
这些触变剂可提升助焊剂及焊膏的黏度、提高焊膏的触变比(印刷性提升)、提升热垂流性、并抑制焊料粉末与助焊剂的分离。这些触变剂会于第一溶剂蒸发时蒸发，故几乎不会残存于焊接接合部内。即使挥发而再附着于基板或零件，由于非为活性物质因此不会腐蚀。
[焊料粉末]
焊料粉末的合金组成并无特别限制，凸块形成或印刷基板的组装，可使用目前所使用的各种焊料合金。可举例如，作为无铅焊料使用的Sn-Ag系焊料、Sn-Ag-Cu系焊料、Sn-Ag-Cu-Bi系焊料、Sn-Cu系焊料、Sn-Zn系焊料、Sn-Bi系焊料等无铅焊料合金的粉末、或熔点变化型合金A-FAP。
焊料粉末的平均粒径可举例如15至53μm或20至53μm的范围。然而，根据印刷开口的尺寸，也可适当变更为更大径或更小径。另外，若考量于焊料粉末间的间隙导入还原气体，以更提升还原性，则焊料粉末更优选含有焊料粉末总量的40质量％以下的比率的粒径为38μm以下的粉末。再更优选为30质量％以下、特优选为20质量％以下。于第7图例示因粒径不同所产生的焊料粉末间的间隙的扫瞄电子显微镜(SEM)影像。
另外，本说明书中，“平均例径”指通过激光绕射/散射法所求得的粒度分布中于累积值50％的粒径。
[还原气体]
与焊膏一起使用的还原气体，可举例如氢、甲酸等羧酸的气体、羧酸以外的有机酸气体、有机酸以外的有机化合物的气体、有机化合物以外的其它还原性气体。
与常压、真空无关，还原时的温度较优选为150至450℃。例如当还原气体为甲酸时，还原时的温度为150至300℃、更优选为160至250℃、特优选为170至230℃。当还原气体为氢时，为250至450℃、更优选为260至400℃、特优选为270至350℃。
作为一例，使用甲酸作为还原气体，并将还原温度设为约200℃时，第二溶剂较优选为于约200℃以下会蒸发。另外，若使用甲酸，由于可在较其它还原气体低的温度还原，因而较优选。
[组成]
本发明的助焊剂的组成中，脂肪酰胺为6至24质量％、第一溶剂为2至15质量％、第二溶剂为70至86质量％，以脂肪酰胺为9至15质量％、第一溶剂为4至12质量％、第二溶剂为76至84质量％为较优选。例如，第一溶剂为4质量％、脂肪酰胺为12质量％、第二溶剂为84质量％。
本发明的焊膏的组成中，焊料粉末为80至99质量％、上述助焊剂为1至20质量％，以焊料粉末为85至95质量％、上述助焊剂为5至15质量％为较优选。
本发明的助焊剂，典型上以上述比率将脂肪酰胺、第一溶剂、第二溶剂混合而成。本发明的焊膏，典型上以上述比率将焊料粉末、脂肪酰胺、第一溶剂、第二溶剂混合，并形成浆状。另外，脂肪酰胺或溶剂的量，可依据黏度调整的程度适当地改变。脂肪酰胺与溶剂只要于加热下搅拌以混合即可。与焊料粉末的混合，只要于常温下使用搅拌机混合即可。
[焊接制品的制造方法]
参照图1，一边与传流方法比较，一边说明本发明的第三实施方式的焊接制品的制造方法的概要。图1的方法A为传统方法，所使用的焊膏含有焊料粉末、与作为助焊剂的还原剂、活性剂、触变剂、溶剂。方法B为本发明的焊接制品的制造方法，所使用的焊膏含有焊料粉末、与作为助焊剂的触变剂(脂肪酰胺)、第一溶剂、第二溶剂，但不含有还原剂、活性剂。
以下，于图1中使用焊接对象物T与焊膏S作为被接合构件来进行说明。
首先，于方法A中，通过网版印刷于焊接对象物T涂布焊膏S’(A1)。若对图1所示的焊接对象物T与焊膏S’进行加热，则溶剂会开始蒸发(A2)。再进行加热，通过含有还原剂、活性剂的已熔融的助焊剂进行还原(A3)。再加热至焊料熔融温度以上，以进行焊接(A4)。由于焊膏中的10质量％左右的助焊剂会作为助焊剂残渣而残留，故需洗涤以除去(A5)。
另一方面，于方法B中，通过网版印刷于焊接对象物T涂布焊膏S(B1)。若对图1所示的焊接对象物T与焊膏S加热，则第二溶剂会开始蒸发(B2)。再加热至还原温度，通过还原气体进行还原(B3)。于还原时(B3)，因第一溶剂的种类及至还原开始前的时间等各种条件，会有作为触变剂的脂肪酰胺与第一溶剂残存的情形。再加热至焊料熔融温度以上，以进行焊接(B4)。当残存有第一溶剂时，在焊接结束的前，第一溶剂会蒸发，且伴随第一溶剂的蒸发，作为触变剂的脂肪酰胺也会蒸发。因此，助焊剂残渣几乎不残留而成为无残渣，自然也不需要洗涤。于方法B中，由于焊料粉末熔融的温度高于还原温度，故于还原时焊料粉末不会熔融，于焊料粉末间产生间隙，使还原气体变得容易侵入、还原。另外，还原可与第二溶剂的蒸发同时进行，也可于蒸发后进行。
参照图2，更详细地说明本发明的第三实施方式的焊接制品的制造方法。图2显示焊接制品的制造方法的流程图。
以下，于图2、图3中，如图3所示，以使用基板W、焊膏S、电子零件P作为被接合构件来进行说明。
(1)焊膏的提供步骤
焊膏的提供步骤为将上述本发明的第二实施方式的焊膏设成可使用状态的步骤。于焊膏的制造中，也可准备已制造完成的焊膏。
(2)焊膏的涂布步骤
使用焊膏印刷机(或网版印刷机)将焊膏涂布于焊接对象物上。使用一般称为金属罩的例如于厚度约30至300μm左右的金属板开孔的罩(模)，并使用印刷机的刮板进行印刷。也可使用以人工移动刮板的手动装置。又也可使用注射器进行涂布。
(3)第二溶剂的蒸发步骤、被接合构件的还原步骤、焊料熔融步骤
关于第二溶剂的蒸发步骤、被接合构件的还原步骤、焊料熔融步骤，使用图3所记载的焊接装置1以详细地说明。
作为涂布有焊膏S的焊接对象物，使用基板W与电子零件P。还原气体使用甲酸气体。
另外，于以下说明中，本发明的第三实施方式的焊接制品的制造方法与图3的焊接装置1的作用一并说明，但也可通过其它的装置进行。
首先，参照图3说明焊接装置1。图3焊接装置1的概略构成图。焊接装置1具备：处理部10，具有腔室11，该腔室11形成被接合构件进行焊接接合的空间的处理空间11s；甲酸供给部20，作为还原气体供给部，将作为还原气体的甲酸气体F供给至腔室11；催化剂单元3，作为还原气体处理部，于排出焊接装置1内的甲酸气体F前使其浓度降低；控制装置50，控制焊接装置1的动作；及框体100，收纳这些。
焊接装置1是将基板W与电子零件P以焊膏S接合的装置。基板W及电子零件P皆于表面具有金属部分，且以通过焊料而导通该金属部分的方式接合。基板W及电子零件P以包夹焊膏S的状态搬入腔室11，于腔室11内因焊料熔融而接合。以下，将基板W、焊膏S、电子零件P堆迭后焊料未熔融的状态称为被接合构件B，将焊料熔融后使基板W与电子零件P接合的状态也就是接合构件，称为焊接制品C。
腔室11构成为可通过以挡门11d阻塞搬运出入口11a而使处理空间11s密闭。腔室11采用即使将处理空间减压至大致10Pa(绝对压力)也可承受的材料或形状。
于腔室11的内部，设置有载置有被接合构件B的托运板12、及加热托运板12的加热器13。
加热器13构成为可将托运板12加热至较焊料的熔融温度高的接合温度。
甲酸供给部20将甲酸气体F导入至腔室11内。另外，于本说明中，虽然使用甲酸气体F作为还原气体，但只要可将基板W及电子零件P的接合面所生成的金属氧化物还原即可，也可为甲酸气体F以外的羧酸的气体、羧酸以外的有机酸的气体、有机酸以外的有机化合物的气体、有机化合物以外的其它还原性的气体。其它还原气体可举例如氢气。于本发明中，从使还原温度低于焊料的熔融温度的观点、及取得容易性的观点，使用甲酸气体F作为还原气体。
催化剂单元33将由焊接装置1所排出的排出气体E中的甲酸的浓度，降低至不会对环境造成影响的浓度的机器。另外，气体G为由腔室11所排出的气体的总称。
真空泵31作为减压泵而配置，其将腔室11内的气体G排出，以使腔室11内的压力可减压至大致为10Pa(绝对压力)。
控制装置50构成为可开关挡门11d。另外，控制装置50构成为可通过改变加热器13的ON-OFF及输出而进行托运板12的加热。另外，控制装置50构成为可将甲酸气体F朝腔室11供给。另外，控制装置50构成为可控制真空泵31的操纵。另外，控制装置50记忆着后述的焊接装置1的动作的顺序。
接合参照图4，说明本发明的实施方式的焊接制品C的制造方法。图4显示焊接制品C的焊接接合顺序的流程图。于以下说明提及焊接装置1的构成时，适当地参考图3。
为了将被接合构件B搬入焊接装置1，按下打开挡门11d的按钮(未图示)，控制装置50会使真空泵31运行，于开始进行腔室11内的气体G的排气后(S1)，开启挡门11d。同时，移动托运板12以使托运板12的大部分露出腔室11的外侧。通过于打开挡门11d的前由腔室11排出腔室11内的气体G，即使打开腔室11，也可防止腔室11内的气体G通过搬运出入口11a流出至焊接装置1外。开启挡门11d，使托运板12的大部分露出腔室11的外侧，于托运板12载置被接合构件B后，随着托运板12朝腔室11内移动，被接合构件B会搬入至腔室11内(S2)。
被接合构件B搬入至腔室11内后，控制装置50会关闭挡门11d，使腔室11密闭。接合，为了除去打开挡门11d时流入腔室11内的大气，作成非活性气体环境，控制装置50进行腔室11内的气体G的排气，随后导入非活性气体N。通过反复进行该步骤，使腔室11内的氧浓度降低(S3)。氧浓度以5ppm以下为优选。非活性气体N例如为氮气。
接合，控制装置50使加热器13成为ON，将托运板12的温度甚至是被接合构件B的温度升温至焊膏S所含的第二溶剂的汽化(蒸发)温度(S4)。随着升温，大部分的第二溶剂蒸发而由焊膏S除去。于本实施方式，为了促进第二溶剂的蒸发，可将腔室11内的压力设为真空(减压)。如此，也可于供给甲酸气体F的前，在不含甲酸气体F的环境下进行加热而使第二溶剂蒸发，于焊料粉末间形成间隙。
于本实施方式中，说明汽化温度较还原温度低的情形，但汽化温度也可与还原温度相同。当相同时，第二溶剂的一部分的蒸发会与被接合构件B的还原同时发生。也就是，存在有(S4)步骤与下一步骤的(S5)步骤及(S6)步骤同时进行的情况。
第二溶剂蒸发，于焊料粉末间形成间隙后，接合，控制装置50会由甲酸供给部20将甲酸气体F供给至腔室11内(S5)，同时将加热器13维持为ON，使托运板12的温度甚至是被接合构件B的温度升温至还原温度(S6)。还原温度为通过甲酸使被接合构件B的氧化物还原的温度。此处，于本实施方式，由于还原温度较焊膏S所含的焊料粉末的熔融温度低，故焊料粉末未熔融，甲酸气体容易侵入所形成的间隙，而可于被接合构件B焊接接合前除去氧化膜。藉于使腔室11内成为真空后进行甲酸气体F的供给，使得甲酸气体F容易侵入焊料粉末的间隙。将甲酸气体F供给至腔室11内的步骤(S5)及使被接合构件B的温度升温至还原温度的步骤(S6)，相当于还原步骤。另外，也可于至还原温度的升温结束后，供给甲酸气体F。
于还原步骤(S5、S6)结束后，于维持腔室11内的甲酸气体F环境的情况下，提升加热器13的输出，使托运板12的温度甚至是被接合构件B的温度升温至接合温度以使焊料粉末熔融，进行被接合构件B的焊接接合(S7)。接合温度为较焊膏S所含的焊料粉末的熔融温度高的任意温度，于本实施方式中，设为较熔融温度高30至50℃的温度。另外，当残存有第一溶剂时，会于还原步骤(S5、S6)至接合步骤(S7)之间蒸发，而伴随第一溶剂的蒸发，脂肪酰胺也会蒸发而消失。
被接合构件B的焊料熔融后，控制装置50会使加热器13成为OFF。如此开始冷却，据此被接合构件B的温度降低而达到未满熔点时，焊料会固化而成为焊接制品C。此时，也可强制地冷却托运板12以加速焊料的固化。接合，使真空泵31的运行及主要排气阀41v开启，以使甲酸气体F由腔室11内排出(S8)，并导入非活性气体，据此使腔室11内成为常压。由腔室11内所排出的甲酸气体F流入催化剂单元33。甲酸气体F通过催化剂单元33使甲酸分解，使甲酸浓度减低至既定浓度以下，而作为排出气体E由焊接装置1排出(S9)。制造焊接制品C时，控制装置50通过旁通排气管42将腔室11内的气体G进行排气(S10)，使挡门11d开启。据此，可由腔室11取出焊接制品C(S11)。
焊接制品C由腔室11搬出后，控制装置50会判断是否进行连续运转(S12)。当进行连续运转时，回到进行腔室11的气体G的排气的步骤(S1)。另一方面，当不进行连续运转时，进行维护运转(S13)。
于以上说明中，将被接合构件B于甲酸气体F的环境下进行升温，以使焊膏S中的焊料粉末熔融，但也可于真空(例如100Pa(绝对压力)左右)中进行升温使焊料粉末熔融。将被接合构件B于真空中进行升温时，处理排出步骤(S8、S9)于还原步骤(S5、S6)刚完成后进行。另外，于打开用以将焊接制品C由腔室11取出(S11)的挡门11d时，若腔室11内几乎不存在甲酸气体F，也可在不将腔室11内设为负压的情况下(不使真空泵31运行)打开挡门11d。本发明所使用的焊膏，可使助焊剂残渣成为无残渣，故即使于真空中接合被接合构件B，也可抑制焊料飞散(或助焊剂飞散)。
作为于真空中接合被接合构件B的例，参照图5，说明本发明的其它实施方式的焊接制品C的制造方法。图5显示焊接制品C的焊接接合顺序的流程图。于以下的说明提及焊接装置1的构成时，适当地参考图3。
(S1)至(S6)与图4的制造方法相同。
(S6)结束后，控制装置50会使真空泵31的运行或主要排气阀41v开启，据此使甲酸气体F由腔室11内排出，将腔室11内减压(S7)。于维持腔室11内的减压(真空)的情况下，提升加热器13的输出，使托运板12的温度甚至是被接合构件B的温度升温至接合温度(S8)，以使焊料粉末熔融，进行被接合构件B的焊接接合。进行被接合构件B的焊接接合后，控制装置50会导入非活性气体N(S9)，据此破坏腔室11内的真空。控制装置50会使加热器13成为OFF而开始冷却(S10)，据此使被接合构件B的温度降低而达到未满熔点，此时焊料会固化，而成为焊接制品C。制造焊接制品C时，控制装置50通过旁通排气管42而将腔室11内的气体G进行排气，开启挡门11d。据此，可由腔室11取出焊接制品C(S11)。
(S12)至(S13)与图4的制造方法相同。
如此于焊料为熔融的状态下导入非活性气体N，则可压缩孔洞(空洞)使其溃缩。于孔洞溃缩后使焊料固化，可抑制因焊料中的孔洞所导致的疲劳寿命的降低。
如以上所说明，通过焊接装置1，由于在框体100中收纳有处理部10、甲酸供给部20、催化剂单元33、控制装置50等在真空中进行焊接接合所需要的机器，因此可于焊接装置1内适当地完成使用甲酸气体F的焊接接合。另外，通过本实施方式相关的焊接制品C的制造方法，可使用焊膏S与甲酸气体F进行适当的真空焊接。
于以上的说明中，使用焊膏S与基板W、电子零件P作为被接合构件进行说明，但被接合构件只要是于表面具有适于焊接接合的金属部分的构件即可，也可为基板W或电子零件P以外的构件。
本申请的焊接制品的制造方法，也可进一步具备对焊接接合结束后的焊接对象物进行涂布的涂布步骤。通过本发明的焊接接合中，由于几乎没有残渣，故与涂布剂的密合性不会产生问题。因此，通过涂布步骤进行涂布，可适当地保护焊接接合部。
本申请的焊接制品的制造方法，也可使用于BGA(Ball Grid Array)封装件的制造方法。也就是，也可于BGA封装件基板上涂布(印刷)作为暂时固定剂的本申请的助焊剂，并将粒径100至350μm左右的焊球载置于助焊剂上，使用本申请的焊接制品的制造方法进行焊球的接合(凸块的形成)。
本申请的焊接制品的制造方法，也可使用于BGA封装件的组装。也就是，也可于印刷基板上涂布(印刷)作为暂时固定剂的本申请的焊膏，并将BGA封装件的焊料凸块载置于焊膏上，使用本申请的焊接制品的制造方法进行焊料凸块的接合。
如以上所述，本发明的助焊剂及焊膏因其组成而变为简单，其可通过装置侧的还原气体的导入及真空来因应传统的还原剂及活性剂具有的氧化金属的还原及还原性的提升、以及熔融性的提升。另外，通过其的组成，可使焊接接合部成为无残渣且少孔洞。另外，虽然通过焊接来说明本发明，但本发明并不局限于“焊接(soldering，又称软焊)”，也可用于“硬焊(brazing)”。
(实施例)
接合，针对本发明的实施例与比较例一并说明。另外，本发明并不限定于下述的实施例来解释。
[材料]
.焊料粉末
焊料粉末(A)：Sn-3Ag-0.5Cu(简称SAC305)、熔点220℃、平均粒径40μm、38μm以下的比率为15％
焊料粉末(B)：Sn-3Ag-0.5Cu(简称SAC305)、熔点220℃、平均粒径33μm、38μm以下的比率为80％
焊料粉末(C)：Sn-3Ag-0.5Cu(简称SAC305)、熔点220℃、平均粒径30μm、38μm以下的比率为90％、20μm以下的比率为5％
焊料粉末(D)：Sn-3Ag-0.5Cu(简称SAC305)、熔点220℃、平均粒径19μm、25μm以下的比率为90％、10μm以下的比率为5％
.脂肪酰胺
脂肪酰胺(A)：硬脂酰胺(花王公司制)
脂肪酰胺(B)：月桂酰胺(日本化成公司制)
聚酰胺：Light AmideWH-255(共荣社化学公司制)
.溶剂
第一溶剂(A)：三羟甲基丙烷(三菱气体化学公司制)
第一溶剂(B)：异十八醇(日产化学工业公司制)
第一溶剂(C)：1-十六醇(东京化成公司制)
第一溶剂(D)：2,4-二甲基-1,5-戊二醇(东京化成公司制)
第二溶剂(A)：2,2-二甲基-1,3-己二醇(KH Neochem公司制)
第二溶剂(B)：2-甲基-1,3-己二醇(东京化成公司制)
第二溶剂(C)：3-甲基-1,5-戊二醇(东京化成公司制)
第二溶剂(D)：3-甲基-1,3-庚二醇(东京化成公司制)
[焊膏的制作1]
[实施例1]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(A)2质量％、第二溶剂(A)86质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[实施例2]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(A)4质量％、第二溶剂(A)84质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[实施例3]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(B)4质量％、第二溶剂(A)84质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[实施例4]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(B)12质量％、第二溶剂(A)76质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[实施例5]
混合脂肪酰胺(A)3质量％、脂肪酰胺(B)3质量％、第一溶剂(B)12质量％、第二溶剂(A)82质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[实施例6]
混合脂肪酰胺(A)12质量％、脂肪酰胺(B)12质量％、第一溶剂(B)6质量％、第二溶剂(A)70质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与无铅焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[实施例7]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(C)4质量％、第二溶剂(A)84质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与无铅焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[实施例8]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(D)4质量％、第二溶剂(A)84质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与无铅焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[比较例1]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(A)88质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[比较例2]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(B)21质量％、第二溶剂(A)67质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[比较例3]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(A)21质量％、第二溶剂(A)67质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[比较例4]
混合聚酰胺5质量％、第二溶剂(A)95质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与无铅焊料合金粉末(B)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[试验片的制作1]
准备镀镍铜基板(70×70mm，厚度1mm)作为试验片，于前述基板的一面，以40×35mm的尺寸涂布厚度600μm(金属罩厚)的实施例及比较例的焊膏。于所涂布的焊膏上搭载镀镍铜基板(40×35mm、厚度1mm)。
[回焊条件1]
回焊条件，如图6的“温度曲线图”所示。
预备加热1(第二溶剂蒸发步骤)：氮环境(大气压)200℃以下
预备加热2(第二溶剂蒸发步骤)：真空环境(200Pa以下)、200℃、120秒
预备加热3(还原步骤)：甲酸+氮环境(大气压、甲酸浓度3％Vol)、200℃、240秒
正式加热(焊料熔融步骤)：真空环境(200Pa)、峰值温度260℃、200℃以上、加热时间90秒
[孔洞判定1]
将焊膏印刷后的基板，以前述回焊条件加热后，确认孔洞的有无。确认方法以X射线穿透装置(YXLON International公司制Cheetah Evo)观察各基板的焊接部分，将孔洞未满5％判定为OK，孔洞为5％以上判定为NG。
[残渣量判定1]
关于以前述回焊条件加热后的助焊剂残渣，若以目视观察，在从焊接接合部的深处起延伸3mm以上内可明确确认到助焊剂残渣、或于远离焊接接合部的部位可明确确认到助焊剂残渣时、或可通过IR法(红外线分光法，PerkinElmer公司制FT-IR Frontier，Spotlight400)检测出时，判定为NG。当以目视无法确认助焊剂残渣、或在从焊接接合部的深处起延伸3mm以内仅确认到些许时，并且无法通过IR法(红外线分光法)确认到时，判定为OK。
[表1]
表1：助焊剂组成(质量％)
Figure BDA0002673385560000221
所谓汽化温度指在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度。
[表2]
表2：助焊剂组成(质量％)
汽化温度 比较例1 比较例2 比较例3 比较例4
第一溶剂(A) 235℃ 0 0 21 0
第一溶剂(B) 225℃ 0 21 0 0
脂肪酰胺(A) 305℃ 6 6 6 0
脂肪酰胺(B) 255℃ 6 6 6 0
聚酰胺 320℃以上 0 0 0 5
第二溶剂(A) 177℃ 88 67 67 95
[表3]
表3：焊膏特性
Figure BDA0002673385560000231
[表4]
表4：焊膏特性
Figure BDA0002673385560000232
Figure BDA0002673385560000241
实施例1至8可减少孔洞、及减少残渣(成为无残渣)。若可使孔洞未满5％，则对进行大面积的焊接接合的功率装置的制造(散热器的焊接接合等)特别有效。另外，如上述，脂肪酰胺较优选为汽化温度为350℃以下。比较例1由于不含第一溶剂，故无法使脂肪酰胺蒸发，而产生孔洞。比较例2至3由于第一溶剂的量过多，第一溶剂残存作为残渣。比较例4由于未使用脂肪酰胺而改使用聚酰胺，故残存助焊剂残渣，于汽化时气体持续排出，结果孔洞也多。
[焊膏的制作2]
[实施例9]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(A)8质量％、第二溶剂(B)80质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[实施例10]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(A)8质量％、第二溶剂(C)80质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[实施例11]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(B)8质量％、第二溶剂(D)80质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[实施例12]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第一溶剂(B)8质量％、第二溶剂(D)80质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[比较例5]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第二溶剂(D)88质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[比较例6]
混合脂肪酰胺(A)6质量％、脂肪酰胺(B)6质量％、第二溶剂(B)88质量％，制作成助焊剂。
将所制作的助焊剂8.5质量％与焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu＝96.5：3.0：0.5(质量比))91.5质量％混合搅拌，制作成焊膏。
[试验片的制作2]
准备镀镍铜基板(44×35mm，厚度1mm)作为试验片，于前述基板的一面，以12.8×9.8mm的尺寸涂布厚度200μm(金属罩厚)的实施例及比较例的焊膏。于所涂布的焊膏的上搭载镀镍铜基板(12.8×9.8mm、厚度1mm)。
[回焊条件2]
回焊条件，如图6的“温度曲线图”所示。
预备加热1(第二溶剂蒸发步骤)：氮环境(大气压)200℃以下、60秒
预备加热2(第二溶剂蒸发步骤)：真空环境(200Pa以下)、200℃、60秒
预备加热3(还原步骤)：甲酸+氮环境(大气压、甲酸浓度3％Vol)、200℃、120秒
正式加热(焊料熔融步骤)：真空环境(200Pa)、峰值温度250℃、220℃以上、加热时间40秒
[孔洞判定2]
将焊膏印刷后的基板，以前述回焊条件加热后，确认孔洞的有无。确认方法以X射线穿透装置(YXLON International公司制Cheetah Evo)观察各基板的焊接部分，将孔洞未满3％判定为OK，孔洞为3％以上判定为NG。
[残渣量判定2]
关于以前述回焊条件加热后的助焊剂残渣，若以目视观察，在从焊接接合部的深处起延伸3mm以上内可明确确认到助焊剂残渣、或于远离焊接接合部的部位可明确确认到助焊剂残渣时、或可通过IR法(红外线分光法，PerkinElmer公司制FT-IR Frontier，Spotlight400)检测出时，判定为NG。当以目视无法确认助焊剂残渣、或在从焊接接合部的深处起延伸3mm以内仅确认到些许时，并且无法通过IR法(红外线分光法)确认到时，判定为OK。
[表5]
表5：助焊剂组成(质量％)
Figure BDA0002673385560000261
所谓汽化温度指在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度。
[表6]
表6：焊膏特性
Figure BDA0002673385560000271
实施例9至12可减少孔洞、及减少残渣(成为无残渣)。若可使孔洞未满3％，则对要求更严苛标准的半导体芯片的焊接接合特别有效。比较例5及比较例6由于不含第一溶剂，故无法使脂肪酰胺蒸发，而产生孔洞。
本说明书中所引用的刊物、包含专利申请及专利的所有文献，各文献皆分别具体地揭示，并通过参照而援用，而且将其所有内容皆以与此处所记述相同的程度通过参照而援用于此。
关于于本发明的说明(特别是关于以下的权利要求)中所使用的名词及同样的指示词，只要于本说明书中未特别地指出、或无明显地与文脉矛盾，皆可解释为包含单数及多个两者。语词“具备”、“具有”、“含有”及“包含”，只要没有特别说明，解释为开放式语句(也就是“包含…但不限于此”的意思)。本说明书中的数值范围的具体陈述，只要于本说明书中未特别指出，其只是为了分别提及符合该范围内的各值而以简记法呈现，各值于本说明书中以各个列举的方式并入说明书。本说明书中所说明的所有方法，只要于本说明书中未特别地指出、或无明显地与文脉矛盾，能以所有适当的顺序进行。本说明书中所使用的所有列举或例示性的记载(例如“等”)，只要未特别说明，其只用以更详细地说明本发明，并非对本发明的范围设限。说明书中的任何记载，并非将未记载于权利要求的要素列示作为本发明的实施所不可或缺而解释。
于本说明书中，包含用以实施本发明的本发明人所知的最优选型态，且针对本发明的较优选实施方式加以说明。对所属技术领域技术人员而言，只要阅读上述说明，可明白这些的较优选实施方式的变形。本发明人预期熟练能应用这些变形，并预料能以本说明书中具体说明的方法以外的方法来实施本发明。因此，本发明如适用法所允许，包含所有的本说明书所附的权利要求书所记载的内容的修正及均等物。另外，只要于本说明书中未特别地指出、或无明显地与文脉矛盾，所有的变形中的上述要素的任何组合皆包含于本发明中。
附图标记说明
1 焊接装置
11 腔室
11s 处理空间
20 甲酸供给部
31 真空泵
33 催化剂单元
41v 主要排气阀
42 旁通排气管
50 控制装置
100 框体
C 焊接制品
B 被接合构件
F 还原气体、甲酸气体
G 气体
M 模具、金属罩
N 非活性气体
P 电子零件
Q 刮板
S’、S 焊膏
T 焊接对象物
W 基板。

Claims (15)

1.一种助焊剂，含有：
第一溶剂，在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度为180℃以上且未满260℃；
第二溶剂，在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度为100℃以上且未满220℃；及
脂肪酰胺，
所述第一溶剂的含量较第二溶剂的含量少，
所述第一溶剂的前述温度较所述第二溶剂的前述温度高，
所述第一溶剂的前述温度与所述第二溶剂的前述温度的差为15℃以上，
该助焊剂不含用以还原除去焊料的表面氧化膜的还原剂、及用以提升还原性的活性剂，
且该助焊剂与焊料粉末的混合物可成为焊膏，
助焊剂残渣实现为无残渣，
所谓无残渣指焊接接合后以目视观察无法确认到助焊剂残渣、或以目视虽可确认助焊剂残渣但以红外分光法无法检测程度的残渣。
2.根据权利要求1所述的助焊剂，含有所述脂肪酰胺6至24质量％、所述第一溶剂2至15质量％、及所述第二溶剂70至86质量％。
3.根据权利要求1或2所述的助焊剂，由所述第一溶剂、所述第二溶剂、及所述脂肪酰胺所构成。
4.一种焊膏，含有焊料粉末、及权利要求1至3中任一项所述的助焊剂。
5.一种焊膏，由焊料粉末、及权利要求3所述的助焊剂所构成。
6.根据权利要求4或5所述的焊膏，其中，所述焊料粉末以焊料粉末总量的40质量％以下的比率含有粒径为38μm以下的粉末。
7.一种焊接制程，具备下列步骤：
提供权利要求4至6中任一项所述的焊膏的步骤；
导入使所述焊料粉末还原的还原气体的步骤；及
使所述焊料粉末熔融的步骤。
8.一种焊接制品的制造方法，具备下列步骤：
涂布步骤，将焊膏涂布于焊接对象物，该焊膏含有在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度为180℃以上且未满260℃的第一溶剂；在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中质量成为0时的温度为100℃以上且未满220℃的第二溶剂；脂肪酰胺，及焊料粉末；
蒸发步骤，将涂布有所述焊膏的焊接对象物在所述焊料粉末不熔融的范围进行加热，使所述第二溶剂蒸发；
还原步骤，与所述蒸发步骤同时或之后将所述焊料粉末与所述焊接对象物以还原气体进行还原；及
焊料熔融步骤，于所述还原步骤之后，加热所述焊料粉末与所述焊接对象物，使所述焊料粉末熔融；
其中，所述第一溶剂的含量较所述第二溶剂的含量少，
所述第一溶剂的所述温度较所述第二溶剂的所述温度高，
所述第一溶剂的所述温度与所述第二溶剂的所述温度的差为15℃以上，
所述第一溶剂与脂肪酰胺于所述蒸发步骤中与所述第二溶剂一起蒸发，或伴随着所述焊料熔融步骤中的加热而蒸发，
助焊剂残渣实现为无残渣，
所谓无残渣指焊接接合后以目视观察无法确认到助焊剂残渣、或以目视虽可确认助焊剂残渣但以红外分光法无法检测程度的残渣。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其中，所述蒸发步骤更具备减压步骤，该减压步骤使配置有所述焊接对象物的空间减压。
10.根据权利要求8或9所述的制造方法，其中，所述蒸发步骤是在使所述焊接对象物处于真空中的状态下进行加热。
11.根据权利要求8或9所述的制造方法，通过所述蒸发步骤而于所述焊料粉末间产生间隙，且所述还原步骤在使所述焊料粉末与所述焊接对象物处于真空中的状态下于所述间隙导入还原气体。
12.根据权利要求8或9所述的制造方法，其中，所述焊料熔融步骤在使所述焊料粉末与所述焊接对象物处于真空中的状态下进行加热而使焊料粉末熔融，得到一体化的焊接接合部，且该制造方法更具备：
真空破坏步骤，于所述焊料熔融步骤后，破坏所述真空，压缩所述焊接接合部的内部空洞使其缩小或消失；及
冷却步骤，于所述真空破坏步骤后，冷却所述焊接对象物。
13.根据权利要求8或9所述的制造方法，其中，所述还原气体为甲酸气体。
14.一种BGA封装件的制造方法，具备下列步骤：
涂布步骤，将助焊剂作为暂时固定剂而涂布于BGA封装件基板，该助焊剂含有在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度为180℃以上且未满260℃的第一溶剂；在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中质量成为0时的温度为100℃以上且未满220℃的第二溶剂；及脂肪酰胺；
暂时固定步骤，于经涂布的所述助焊剂暂时固定焊球；
蒸发步骤，将涂布有所述助焊剂的BGA封装件基板在所述焊球不熔融的范围进行加热，使所述第二溶剂蒸发；及
还原步骤，与所述蒸发步骤同时或之后将所述焊球与所述BGA封装件基板以还原气体进行还原；及
形成步骤，于所述还原步骤后，加热所述焊球与所述BGA封装件基板，以使所述焊球接合于所述BGA封装件基板，形成焊料凸块；
其中，所述第一溶剂的含量较所述第二溶剂的含量少，
所述第一溶剂的所述温度较所述第二溶剂的所述温度高，
所述第一溶剂的所述温度与所述第二溶剂的所述温度的差为15℃以上，
所述第一溶剂与脂肪酰胺于所述蒸发步骤中与所述第二溶剂一起蒸发，或伴随着所述形成步骤中的加热而蒸发，
助焊剂残渣实现为无残渣，
所谓无残渣指焊接接合后以目视观察无法确认到助焊剂残渣、或以目视虽可确认助焊剂残渣但以红外分光法无法检测程度的残渣。
15.一种焊接制品的制造方法，具备下列步骤：
涂布步骤，将焊膏涂布于焊接对象物，该焊膏含有在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中，当质量成为0时的温度为180℃以上且未满260℃的第一溶剂；在氮流量每分钟0.2至0.3L、升温速度每分钟10℃的热重测定中质量成为0时的温度为100℃以上且未满220℃的第二溶剂；脂肪酰胺，及焊料粉末；
凸块配置步骤，于经涂布的所述焊膏配置BGA封装件基板所具有的焊料凸块；
蒸发步骤，对涂布有所述焊膏的焊接对象物在所述焊料粉末与所述焊料凸块不熔融的范围进行加热，使所述第二溶剂蒸发；
还原步骤，与所述蒸发步骤同时或之后将所述焊料粉末、所述焊接对象物与所述焊料凸块以还原气体进行还原；及
焊料熔融步骤，于所述还原步骤后，加热所述焊料粉末、所述焊接对象物与所述焊料凸块，使所述焊料粉末与所述焊料凸块熔融；
其中，所述第一溶剂的含量较所述第二溶剂的含量少，
所述第一溶剂的所述温度较所述第二溶剂的所述温度高，
所述第一溶剂的所述温度与所述第二溶剂的所述温度的差为15℃以上，
所述第一溶剂与所述脂肪酰胺于所述蒸发步骤中与所述第二溶剂一起蒸发，或伴随着所述焊料熔融步骤中的加热而蒸发，
助焊剂残渣实现为无残渣，
所谓无残渣指焊接接合后以目视观察无法确认到助焊剂残渣、或以目视虽可确认助焊剂残渣但以红外分光法无法检测程度的残渣。
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