KR102061203B1 - Solder paste and foil with low melting point and heat resistance - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 접합 대상 부품을 저온에서 접합하는 데 우수하게 이용될 수 있는 솔더 페이스트, 포일 및 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to solder pastes, foils, and fabrication methods that can be excellently used to join parts to be joined at low temperatures.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.Here, background art is provided with respect to the present disclosure, and these do not necessarily mean known art.
일반적으로, 솔더는 주석, 납 등의 원소에 첨가 원소를 합금시켜 제조한다. 주석, 비스무트, 인듐 합금으로 제조된 솔더는 저융점 재료로 패키지에 사용 시 발생하는 발열 등 고온에서 기계적 특성이 저하되는 단점이 있다. Generally, solder is manufactured by alloying an additional element with elements, such as tin and lead. Solder made of tin, bismuth, or indium alloy is a low melting point material and has a disadvantage in that mechanical properties are deteriorated at high temperatures such as heat generated when used in a package.
이러한 내열 특성을 개선하기 위해, 천이 액상 접합(TLP, Transition liquid phase bonding)용 페이스트, 포일에서 액상 발생원을 주석, 혹은 주석-은-구리 합금을 이용한다. 여기에 접합부를 지지하는 입자로 주석과 합금화하기 쉬운 구리, 은, 니켈 입자를 첨가하여 TLP 페이스트를 제조한다.In order to improve these heat resistance characteristics, the liquid phase source in the foil for transition liquid phase bonding (TLP), foil, or tin-silver-copper alloy is used. The TLP paste is manufactured by adding copper, silver, and nickel particles, which are easily alloyed with tin, as particles that support the joint.
이러한 방식으로 제조된 페이스트를 이용하여 접합을 할 경우, 접합온도는 주석합금의 솔더링 온도인 250℃ 내외 온도에서 접합을 하게 된다. 내열온도는 구리와 주석의 금속간 화합물의 용융온도인 약 640℃이다. 다만, 접합 후 금속간화합물을 이룰시 결정구조 및 부피의 차이에 의해서 접합부 내부 보이드가 발생하며, 금속간 화합물의 취성으로 인해 파괴가 쉽게 일어난다는 단점이 있다.When bonding using the paste prepared in this manner, the bonding temperature is bonded at a temperature of around 250 ℃, the soldering temperature of the tin alloy. The heat resistance temperature is about 640 DEG C, which is the melting temperature of the intermetallic compound of copper and tin. However, when the intermetallic compound is formed after bonding, voids occur in the joint due to a difference in crystal structure and volume, and breakage occurs easily due to brittleness of the intermetallic compound.
또한 특허 "주석-비스무트 솔더 페이스트 및 고온 특성이 개량된 접속을 형성하는데 페이스트를 사용하는 방법"(제10-1995-0700356호)에서 고온특성을 개량하기 위해 금, 은 금속분말을 이용하고 있다. 상기 특허에서는 금, 은 함량을 1 내지 2.2%까지 함유시켜 융점을 증가시킨다고 보고하고 있다. 그러나 상태도 상에서 주석과 비스무트, 2.2%이하의 금 혹은 은은 고용되지 않고 다른 상으로 존재하며, 용융점을 증가시키는 역할을 하지 않는다.Also, in the patent "Tin-bismuth solder paste and the method of using the paste to form a connection with improved high temperature characteristics" (No. 10-1995-0700356), gold and silver metal powders are used to improve the high temperature characteristics. The patent reports that the melting point is increased by containing 1 to 2.2% of gold and silver. However, tin and bismuth and less than 2.2% of gold or silver in the phase diagram are not employed and are present in other phases and do not serve to increase the melting point.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 저온 접합이 가능하며, 접합력 또한 우수한 천이 액상 접합용 소재, 이의 제조방법 및 이를 이용한 접합방법을 제공하는 것이다.The present invention is to provide a low-temperature bonding, and to provide a transition liquid bonding material, a manufacturing method thereof, and a bonding method using the same, which is capable of low-temperature bonding, to solve the above problems.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 적어도 3종 이상의 금속 분말을 포함하는 접합소재에 있어서, 주석 합금으로 형성되고 입자크기가 서로 다른 제1 금속 및 제2 금속과 비스무트, 인듐 및 갈륨으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 금속을 포함하는 주석 공정조성 합금인 제3 금속을 포함하는 접합소재를 제공한다. The present invention is a bonded material comprising at least three or more metal powders, at least one selected from the group consisting of bismuth, indium and gallium, formed of a tin alloy and having different particle sizes from the first metal and the second metal. Provided is a bonding material comprising a third metal, which is a tin process composition alloy containing the above metals.
또한 상기 제3 금속은 전체 접합소재 부피에 대하여 6.8 내지 20.1 vol% 로 포함되며, 상기 비스무트, 인듐 및 갈륨으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 금속을 1 내지 15 wt% 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the third metal is included in the total bonding material volume of 6.8 to 20.1 vol%, characterized in that it comprises 1 to 15 wt% of at least one metal selected from the group consisting of bismuth, indium and gallium. do.
또한 상기 제1 금속 분말은 주석이 90 중량% 이상 함유된 합금으로서 상대적으로 입자크기가 큰 금속 분말이며, 상기 제2 금속 분말은 주석이 90 중량% 이상 함유된 합금으로서 상대적으로 입자크기가 작은 금속 분말이고, 상기 제3 금속 분말은 주석과 합금 금속이 공정(Eutectic) 조성의 ㅁ10 wt% 범위로 포함되는 합금으로서 크기가 제1 금속 분말보다 입자 크기가 작은 금속 분말인 것을 특징으로 한다.In addition, the first metal powder is an alloy containing tin at least 90% by weight and is a metal powder having a relatively large particle size, and the second metal powder is an alloy containing tin at least 90% by weight and a metal having a relatively small particle size. The third metal powder is an alloy in which tin and an alloy metal are included in the range of 10 wt% of the eutectic composition, and the third metal powder is a metal powder having a smaller particle size than the first metal powder.
또한 상기 제1 금속은 입자크기가 20 내지 45μm 이고, 접합소재 금속 부피의 65 내지 80% 비율로 포함되고, 상기 제2 금속은 입자크기가 0.5 내지 20μm 이고, 접합소재 금속 부피의 5.9 내지 25% 비율로 포함되며, 상기 제3 금속은 저온 가열시 액상으로 존재하고, 입자크기가 상기 제1 금속보다 작으며, 접합소재 금속 부피의 6.8 내지 20.1% 비율로 포함되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first metal has a particle size of 20 to 45μm, 65 to 80% of the volume of the bonding material metal, the second metal has a particle size of 0.5 to 20μm, 5.9 to 25% of the volume of the metal bonding material The third metal is present in the liquid phase at low temperature heating, the particle size is smaller than the first metal, characterized in that it is included in a ratio of 6.8 to 20.1% of the metal volume of the bonding material.
또한 상기 접합소재는 페이스트(Paste) 형태 또는 포일(Foil) 형태로 제조되는 것을 특징으로 한다.In addition, the bonding material is characterized in that it is manufactured in the form of a paste (Paste) or foil (Foil).
또한 상기 접합소재는 1차 가열 시 상기 제3 금속의 용융점에서 용융하고, 2차 가열 시 전체 금속 합금의 용융점에서 용융하는 것을 특징으로 한다.In addition, the bonding material is characterized in that the melting at the melting point of the third metal when the primary heating, and the melting point of the entire metal alloy during the secondary heating.
또한 상기 접합소재는 상기 제3 금속의 용융 온도보다 높고 제1 금속 및 제2 금속의 용융 온도보다 낮은 온도에서 가열할 경우, 접합부 미세구조에서 제1 금속 및 제2 금속의 입자 형태가 나타나는 것을 특징으로 한다.In addition, when the bonding material is heated at a temperature higher than the melting temperature of the third metal and lower than the melting temperature of the first metal and the second metal, particle shapes of the first metal and the second metal appear in the junction microstructure. It is done.
본 발명은 저융점을 가져 접합 대상 부품의 저온 접합이 가능하며, 접합력 및 내열특성 또한 우수한 천이 액상 접합용 소재(페이스트 및 포일), 이의 제조방법 및 이를 이용한 접합방법을 제공할 수 있다. The present invention has a low melting point can be a low temperature bonding of the component to be bonded, it is possible to provide a transition liquid bonding material (paste and foil) excellent in the bonding strength and heat resistance, a method for producing the same and a bonding method using the same.
본 발명은 주석과 비스무트, 인듐, 갈륨의 합금이 첨가되어 저온에서 용융되어 액상을 이룸으로써 종래 기술로 사용되었던 주석 비스무트 합금의 접합온도를 낮추고, 합금이 주석 베타상으로 존재하도록 함으로써 접합 후 내열온도를 증가시킨 천이 액상 접합용 소재를 제공할 수 있다. In the present invention, an alloy of tin, bismuth, indium, and gallium is added to melt at low temperature to form a liquid phase, thereby lowering the bonding temperature of the tin bismuth alloy used in the prior art, and allowing the alloy to exist in the tin beta phase, thereby providing heat resistance after bonding. It is possible to provide a transition liquid bonding material with increased.
본 발명에 따른 소재는 최밀충진이 가능하도록 하여 필요한 액상의 양을 감소시키며, 이는 비스무트, 인듐, 갈륨의 함량을 더욱 감소시킬 수 있어 내열 온도 증가의 효과를 제공한다. The material according to the present invention enables the closest filling to reduce the amount of liquid required, which can further reduce the content of bismuth, indium and gallium, thereby providing an effect of increasing the heat resistance temperature.
상기와 같은 우수한 접합 특성 및 내열 특성을 갖기 때문에 반도체 부품 등의 접합에 우수하게 이용될 수 있다. Because of the excellent bonding characteristics and heat resistance as described above, it can be used for bonding of semiconductor parts and the like.
더욱 구체적으로 낮은 온도에서 제1회 가열하는 경우에도 용융이 일어나기 때문에 저온 접합이 가능하고, 접합 대상 부품과 박막체가 접촉하는 면에서 금속간 화합물(Intermetallic compound)를 형성하도록 하여 우수한 접합력을 제공할 수 있으며, 접합 대상 부품을 접합시킨 이후에 높은 온도에서 제2회, 제3회 가열되더라도 용융이 일어나지 않기 때문에 접합 이후의 공정 등에서 박리되는 현상을 줄일 수 있다. More specifically, since the melting occurs even when the first heating is performed at a low temperature, low-temperature bonding is possible, and excellent bonding strength can be provided by forming an intermetallic compound at the point where the component to be bonded and the thin film are in contact with each other. In addition, since the melting does not occur even after the second and third heating are performed at a high temperature after joining the component to be joined, the peeling phenomenon in a process after joining or the like can be reduced.
도 1은 주석과 비스무트 합금의 상태도를 나타낸 것이다.
도 2는 주석과 인듐 합금의 상태도를 나타낸 것이다.
도 3은 주석과 갈륨 합금의 상태도를 나타낸 것이다.
도 4는 주석과 비스뮤트, 인듐 또는 갈륨의 3원계 합금의 liquidus projection를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 접합소재의 접합 형태 개략도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제1 금속 및 제2 금속의 충진구조 개략도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 페이스트 형태의 접합소재 이미지를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 접합소재를 이용한 접합 시 접합부 단면 이미지를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 포일 형태의 접합소재 이미지를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 접합소재를 이용한 접합 시 접합부 단면 이미지를 나타낸 것이다. Figure 1 shows a state diagram of the tin and bismuth alloy.
Figure 2 shows a state diagram of the tin and indium alloy.
Figure 3 shows a state diagram of the tin and gallium alloy.
Figure 4 shows the liquidus projection of the ternary alloy of tin and bismuth, indium or gallium.
Figure 5 shows a schematic view of the bonding form of the bonding material according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 shows a schematic view of the filling structure of the first metal and the second metal according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows the bonding material image of the paste prepared in accordance with an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows the cross-sectional image of the junction when bonding using a bonding material according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 shows the bonding material image of the foil shape prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 shows a cross-sectional image of the junction when bonding using a bonding material according to an embodiment of the present invention.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Prior to describing the present invention in detail below, it is understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the invention, which is limited only by the scope of the appended claims. shall. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise indicated.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.Throughout this specification and claims, unless otherwise indicated, the termcomprise, constitutes, and configure means to include the referenced article, step, or group of articles, and step, and any other article It is not intended to exclude a stage or group of things or groups of stages.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.On the other hand, various embodiments of the present invention can be combined with any other embodiment unless clearly indicated to the contrary. Any feature indicated as particularly preferred or advantageous may be combined with any other feature and features indicated as preferred or advantageous. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention and the effects thereof.
본 발명의 일실시예에 따른 접합용 소재는 종래 기술로 사용되었던 주석 비스무트 합금의 접합온도를 낮추고 접합 후 내열온도를 증가시키기 위해 천이 액상 접합 방법으로 접합될 수 있는 페이스트 및 포일을 제시한다. Bonding material according to an embodiment of the present invention proposes a paste and foil that can be bonded by a transition liquid bonding method in order to lower the bonding temperature of the tin bismuth alloy used in the prior art and increase the heat resistance temperature after bonding.
본 발명에 따른 천이 액상 접합용 소재는 적어도 3종 이상의 금속입자가 혼합된 소재로서, 제1회 가열 시에는 상기 금속 중 녹는점이 낮은 금속입자의 녹는점(Tms)에서 용융이 일어나고, 냉각 후 제2회 이후의 가열 시에는 상기 금속들의 합금의 용융점(Tma)에서 용융이 일어나는 소재이다.The transition liquid bonding material according to the present invention is a material in which at least three or more kinds of metal particles are mixed, and upon first heating, melting occurs at the melting point (T ms ) of the metal particles having a low melting point among the metals, and after cooling During the second and subsequent heating, the melting occurs at the melting point T ma of the alloy of the metals.
더욱 구체적으로 상기 소재는 입자크기가 큰 제1 금속, 제1 금속간 접촉부에 발생한 빈공간을 채우기 위해 입자크기가 작은 제2 금속 및 제1 금속, 제2 금속 입자의 빈공간을 액상으로 채우기 위해 융점이 낮은 금속으로 형성된 입자인 제3 금속을 포함한다. More specifically, the material is to fill the empty space of the first metal, the first metal, the first metal, the second metal particles having a small particle size in the liquid phase to fill the empty space generated in the contact portion between the first metal, the large particle size. And a third metal, which is a particle formed of a metal having a low melting point.
제1 금속 및 제2 금속은 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 팔라듐(Pd)으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 금속을 포함하는 주석(Sn) 합금이고, 제3 금속은 제1 금속, 제2 금속 보다 융점이 낮은 금속으로써 비스무트(Bi), 인듐(In) 및 갈륨(Ga)으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 1종 이상의 금속을 포함하는 주석(Sn) 합금이다. The first metal and the second metal are tin (Sn) alloys including any one or more metals selected from the group consisting of silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), and palladium (Pd). 3 metal is a metal having a lower melting point than the first metal and the second metal, and includes tin (Sn) alloy including any one or more metals selected from the group consisting of bismuth (Bi), indium (In), and gallium (Ga). to be.
바람직하게는 제1 금속 및 제2 금속은 주석이 90 wt% 이상, 합금 금속이 10 wt% 이하로 포함되는 합금으로써 동일성분이며 입자의 크기가 다른 것을 사용하고, 제3 금속은 주석과 합금 금속이 공정(Eutectic) 조성의 ㅁ10 wt% 범위로 포함되는 합금을 사용한다. 공정(Eutectic)은 2종 이상의 합금 원소가 용융 상태로는 균일하게 서로 융합하지만 이것을 서냉하면 융액이 일정 온도에서 일정한 비율로 동시에 정출(2종 이상의 결정체로 변환)되어 생긴 미세한 결정입자의 혼합물을 의미하는 것으로서, 공정 조성은 각 성분 금속과 그 모든 비율로 되는 합금 중에서 가장 낮는 녹는점을 가지는 조성을 의미한다.Preferably, the first metal and the second metal are alloys containing 90 wt% or more of tin and 10 wt% or less of alloy metal, and use the same components and different particle sizes. Alloys included in the range of 10 wt% of the eutectic composition are used. "Eutectic" refers to a mixture of fine crystal grains formed by simultaneously dissolving two or more alloying elements in a molten state uniformly with each other in a molten state, but when the melt is simultaneously crystallized (converted into two or more crystals) at a constant rate at a predetermined temperature. As used herein, the process composition refers to a composition having the lowest melting point among each component metal and the alloy in all proportions thereof.
제3 금속으로서 주석과 비스무트의 합금은 도 1에 제시된 상태도에 따르면 중량 비율로 주석 내 비스무트 함량이 0% 내지 21%에서 주석 베타상에 고용되어 존재하며, 함량의 감소에 따라 융점은 139℃에서 232℃까지 증가한다. 주석과 비스무트의 공정 조성은 43 wt% Sn 및 57 wt% Bi 이고, 본 발명에서는 52~62 wt%의 Bi 및 잔부의 Sn을 포함하는 합금을 제3 금속으로 사용할 수 있다. The alloy of tin and bismuth as a third metal is present in the weight ratio of the bismuth content in tin in the tin beta phase at 0% to 21% according to the state diagram shown in FIG. 1, and the melting point is 139 DEG C with decreasing content. Increases to 232 ° C. The process composition of tin and bismuth is 43 wt% Sn and 57 wt% Bi, and in the present invention, an alloy including 52 to 62 wt% of Bi and the balance of Sn may be used as the third metal.
제3 금속으로서 주석과 인듐의 합금은 도 2에 제시된 상태도에 따르면 주석 내 인듐 함량이 중량비로 0% 내지 22.4%에서 주석 BCT,GAMMA상에 고용되어 존재하며, 함량의 감소에 따라 융점은 118℃에서 232℃까지 증가한다. 주석과 인듐의 공정 조성은 48 wt% Sn 및 52 wt% In 이고, 본 발명에서는 47~57 wt%의 In 및 잔부의 Sn을 포함하는 합금을 제3 금속으로 사용할 수 있다. According to the state diagram shown in FIG. 2, the alloy of tin and indium as the third metal is present in the tin in solid solution in tin BCT, GAMMA at 0% to 22.4% by weight, and the melting point is 118 ° C according to the decrease of the content. Increase to 232 ° C. The process composition of tin and indium is 48 wt% Sn and 52 wt% In. In the present invention, an alloy including 47 to 57 wt% of In and the balance of Sn may be used as the third metal.
제3 금속으로서 주석과 갈륨의 합금은 도 3에 제시된 상태도에 따르면 몰 비율로 주석 내 갈륨 함량이 0% 내지 3.9%에서 주석 베타상에 고용되어 존재하며, 함량의 감소에 따라 융점은 181.5℃에서 232℃까지 증가한다. 주석과 갈륨의 공정 조성은 8.4 wt% Sn 및 91.6 wt% Ga이고, 본 발명에서는 85~95 wt%의 Ga 및 잔부의 Sn을 포함하는 합금을 제3 금속으로 사용할 수 있다. The alloy of tin and gallium as the third metal is present in solid solution in the tin beta phase in the gallium content of tin from 0% to 3.9% in the molar ratio according to the state diagram shown in FIG. 3, and the melting point is 181.5 ° C with decreasing content. Increases to 232 ° C. The process composition of tin and gallium is 8.4 wt% Sn and 91.6 wt% Ga, and in the present invention, an alloy including 85 to 95 wt% Ga and the balance Sn may be used as the third metal.
또한 제3 금속으로서 3원계 합금을 사용하는 경우, 도 4에 제시된 liquidus projection에 따라 30~35 wt% Bi, 48~55 wt% In 및 잔부의 Sn을 포함하는 합금, 0.1~3 wt% Bi, 87~93 wt% Ga 및 잔부의 Sn을 포함하는 합금 또는 61~67 wt% Ga, 18~24 wt% In 및 잔부의 Sn을 포함하는 합금을 사용할 수 있으며, 4원계 합금을 사용하는 경우, 50~55 wt% Ga, 22~27 wt% In, 8~14 wt% Bi 및 잔부의 Sn을 포함하는 합금을 사용할 수 있다. In addition, when using a tertiary alloy as the third metal, an alloy containing 30 to 35 wt% Bi, 48 to 55 wt% In and the balance of Sn, 0.1 to 3 wt% Bi, depending on the liquidus projection shown in FIG. Alloys containing 87 to 93 wt% Ga and the balance Sn, or alloys containing 61 to 67 wt% Ga, 18 to 24 wt% In and the balance Sn, may be used. Alloys comprising ˜55 wt% Ga, 22-27 wt% In, 8-14 wt% Bi, and the balance Sn may be used.
본 발명은 접합온도를 낮추기 위하여 주석에 비스무트, 인듐, 갈륨 등의 금속이 첨가되어 저온에서 용융되어 액상을 이루며, 합금은 주석 베타상으로 존재하여 내열온도를 증가시킨다.In the present invention, metals such as bismuth, indium, and gallium are added to tin to lower the junction temperature, and are melted at a low temperature to form a liquid phase. The alloy is present in a beta beta phase to increase the heat resistance temperature.
본 발명에 따른 제1 금속, 제2 금속, 제3 금속이 포함된 접합소재의 접합 형태를 도 5의 개략도로 나타내었다. A schematic view of FIG. 5 illustrates a bonding form of a joining material including a first metal, a second metal, and a third metal according to the present invention.
도 5에 나타낸 것과 같이 접합온도인 150 내지 200℃에서는 제1 금속의 입자와 제2 금속의 입자는 용융 되지 않으며, Sn 과 Bi 합금은 약 139℃ 이상, Sn 과 In 합금은 약 117℃ 이상, Sn 과 Ga 합금은 약 20℃ 이상에서 용융되므로 상기 접합온도에서는 제3 금속 입자만 용융되게 된다.As shown in FIG. 5, the particles of the first metal and the particles of the second metal do not melt at the bonding temperature of 150 to 200 ° C., the Sn and Bi alloys are about 139 ° C. or more, and the Sn and In alloys are about 117 ° C. or more. Since Sn and Ga alloy are melted at about 20 ° C. or more, only the third metal particles are melted at the junction temperature.
제1 금속은 입자크기가 가장 크며 바람직하게는 20 내지 45μm 크기의 구형 파우더 입자를 사용하고, 구형입자의 최밀 충진비율인 Sphere Packing Factor에 의해 접합소재 전체 부피의 65 내지 80%(약 74%)를 차지한다.The first metal has the largest particle size, preferably spherical powder particles having a size of 20 to 45 μm, and 65 to 80% (about 74%) of the total volume of the bonding material by the sphere packing factor, which is the closest filling ratio of the spherical particles. Occupies.
제2 금속은 도 5에 나타낸 것과 같이 제1 금속의 최밀충진상태의 빈공간인 사면체 빈 공간(Tetrahedral void), 팔면체 빈 공간(Octahedral void)을 채우게 되며 제1 금속 입자와 성분은 같으나 입자크기가 작다. 바람직하게는 0.5 내지 20μm 크기의 구형 파우더 입자를 사용하고, 제2 금속은 제1 금속의 최밀충진상태의 빈공간인 26% void에서 부피비율로 최대 74%, 즉 전체 부피의 5.9% 내지 25%(약 19.2%)를 차지한다.As shown in FIG. 5, the second metal fills the tetrahedral void and octahedral void, which are the empty spaces of the first metal, and has the same particle size as the first metal particles. small. Preferably, a spherical powder particle size of 0.5 to 20 μm is used, and the second metal is a maximum volume of 74%, that is, 5.9% to 25% of the total volume, at 26% void, which is the most empty space of the first metal. (About 19.2%).
제3 금속은 융점이 낮은 비스무트, 인듐 및 갈륨으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상을 포함하는 주석 합금으로 제조된 입자로 저온 가열시 액상으로 존재하며. 제1 금속의 최밀 충진 비율인 74%와 제2 금속의 최밀충진비율인 19.2%의 빈공간인 6.8%를 모두 채우기 위해 최소 전체 부피의 6.8 내지 20.1%(약 6.8%)를 차지한다.The third metal is a particle made of a tin alloy including at least one selected from the group consisting of bismuth, indium and gallium having a low melting point and is present in the liquid phase at low temperature heating. It occupies 6.8 to 20.1% (about 6.8%) of the minimum total volume to fill both the 74% of the closest filling rate of the first metal and 6.8% of the empty space of the 19.2% of the closest filling rate of the second metal.
더욱 구체적으로 제1 금속의 입자의 크기는 양호한 접합두께를 갖도록 20내지 45μm 크기의 구형 파우더 입자를 사용하고 접합소재 내 금속의 밀도를 계산하여 74% 부피 비율로 첨가한다.More specifically, the size of the particles of the first metal is used to have a spherical powder particles of 20 to 45μm size to have a good bonding thickness and to calculate the density of the metal in the bonding material is added in a 74% volume ratio.
제2 금속의 입자의 크기는 제1 금속의 최밀충진구조에서 빈공간의 크기보다 작아야 하며, 도 6에 나타낸 위치에 존재하는 제2 금속의 입자 크기를 계산해 보면 다음과 같다. The particle size of the second metal should be smaller than the size of the void space in the closest packing structure of the first metal, and the particle size of the second metal present at the position shown in FIG. 6 is calculated as follows.
도 6의 왼쪽의 그림에서 제1 금속의 지름을 2a로 가정할 경우 가능한 최대크기의 제2 금속입자 크기는 
도 6의 오른쪽 그림에서 제1 금속의 지름을 2a로 가정할 경우 가능한 최대크기의 제2 금속입자 크기는 
또한, 계산에 따라 제2 금속이 첨가되는 최소량 및 제3 금속이 첨가되는 최대량을 구하기 위해 제2 금속의 입자크기를 제1 금속의 입자크기의 41.4% 이하 및 15.5% 이하 두 가지로 하여 제2 금속의 입자를 각 4Site/cell-팔면체 빈 공간(Octahedral void), 8Site/cell-사면체 빈 공간(Tetrahedral void)에 하나씩 위치하도록 할 경우로, 도 6의 제1 금속 입자의 지름을 2a로 가정할 경우 하나의 셀의 한변의 길이는 2.828a로 전체 부피는 22.62a3이 되며, 4Site/cell-팔면체 빈 공간(Octahedral void)의 입자부피는 반지름의 크기가 0.414a로 부피는 1.189a3가 되고, 8Site/cell-사면체 빈 공간(Tetrahedral void)의 입자부피는 반지름의 크기가 0.155a로 부피는 0.125a3가 된다.In addition, in order to obtain the minimum amount to which the second metal is added and the maximum amount to which the third metal is added, a second particle size of the second metal is 41.4% or less and 15.5% or less of the particle size of the first metal. When the particles of the metal are to be placed in each of 4Site / cell-octahedral voids and 8Site / cell-tetrahedral voids, the diameter of the first metal particle of FIG. 6 is assumed to be 2a. In this case, the length of one side of a cell is 2.828a and the total volume is 22.62a 3 , and the particle volume of 4Site / cell-octahedral void has a radius of 0.414a and the volume is 1.189a 3 . The particle volume of the 8Site / cell tetrahedral void is 0.155a in volume and 0.125a 3 in volume.
부피비율로 제1 금속 분율은 약 74%이고, 제2 금속 분율은 4Site/cell 입자 5.3%, 8Site/cell 입자 0.6%로 합하여 최소 5.9%가 첨가되며, 남은 빈공간의 비율인 첨가되는 제3 금속 분율은 최대 20.1%로 계산된다. 즉, 제1 금속과 제2 금속이 최밀충진이 가능하도록 할 경우 빈공간이 20.1%가 발생하며, 액상이 빈 공간을 메우도록 제3 금속은 최대 20.1% 부피 비율로 첨가한다. By volume ratio, the first metal fraction is about 74%, the second metal fraction is 5.3% of 4Site / cell particles, 0.6% of 8Site / cell particles, and a minimum of 5.9% is added, and the remaining third empty space is added. The metal fraction is calculated to be up to 20.1%. That is, when the first metal and the second metal can be closest to each other, empty space is generated 20.1%, and the third metal is added at a maximum volume of 20.1% so that the liquid phase fills the empty space.
제2 금속의 첨가량을 증가시키기 위해 4Site/cell-팔면체 빈 공간(Octahedral void), 8Site/cell-사면체 빈 공간(Tetrahedral void)에 여러개의 입자를 위치시키기 위해 입자크기를 감소시켜 약 1μm 이하로 하여 첨가할 경우 제2 금속은 제1 금속의 최밀충진상태의 빈공간인 26% void에서 부피비율로 최대 74%, 즉 전체 부피의 15 내지 25%(약 19.2%)를 차지한다. 제1 금속의 충진율인 74%를 제외하고 제3 금속은 최소 6.8% 부피비 첨가로도 최밀 충진되어, 필요한 액상의 양이 감소하는 효과가 있으며, 이는 비스무트, 인듐, 갈륨의 함량을 더욱 감소시킬 수 있어, 내열온도 증가의 효과가 있다.To increase the addition amount of the second metal, the particle size is reduced to about 1 μm or less to place several particles in 4Site / cell-octahedral void and 8Site / cell-tetrahedral void. When added, the second metal occupies up to 74% by volume, ie 15-25% (about 19.2%) of the total volume, at 26% void, the tightest void of the first metal. Except for 74% of the first metal filling rate, the third metal is closest to the volume by adding at least 6.8% by volume, thereby reducing the amount of liquid required, which can further reduce the content of bismuth, indium and gallium. There is an effect of increasing the heat resistance temperature.
계산에 따라, 제3 금속은 6.8% 내지 20.1% 부피분율로 첨가되며, 접합시 용융되며, 모세관현상에 의해 입자 사이의 빈 공간을 메우게 된다. 제3 금속의 입자크기는 용융이 된 후 제1, 2 금속입자가 재배열 되어야 하므로 제1 금속의 크기보다 작은 크기인 것이 바람직하다. According to the calculation, the third metal is added at a volume fraction of 6.8% to 20.1%, melts at the time of joining, and fills the void space between the particles by capillary action. The particle size of the third metal is preferably smaller than the size of the first metal since the first and second metal particles should be rearranged after melting.
본 발명에 따른 접합소재는 최밀충진된 제1 금속입자 및 제2 금속 입자의 틈을 매우기 위해 액상의 부피만큼 제3 금속으로서 공정조성 합금을 포함하여, 액상의 함량(제3 금속)이 전체 부피의 6.8 내지 20.1% 부피를 차지하며, 접합소재는 비스무트, 인듐 및 갈륨 중 어느 하나 이상의 금속을 1 내지 15 wt% 포함한다. 용융점은 상기 제3 금속의 공정조성의 융점(150℃ 미만)이며, 용융된 후에는 비스무트, 인듐 및 갈륨 등이 주석 내로 고용되어 180℃ 이상의 온도에서 용융된다. 즉 접합소재를 1차 가열 시 제3 금속의 용융점에서 용융하고, 이때 제3 금속이 제1, 2 금속에 고용되며, 2차 가열 시에는 고용된 전체 금속 합금의 용융점에서 용융하는 것을 특징으로 한다. The joining material according to the present invention includes a process composition alloy as the third metal by the volume of the liquid to fill the gap between the first metal particles and the second metal particles that are most closely filled, so that the content of the liquid (the third metal) is total. It occupies 6.8 to 20.1% of the volume, and the bonding material contains 1 to 15 wt% of at least one metal of bismuth, indium and gallium. Melting point is the melting point (less than 150 ℃) of the process composition of the third metal, after melting, bismuth, indium, gallium and the like is dissolved in tin and melted at a temperature of 180 ℃ or more. In other words, the joining material is melted at the melting point of the third metal during the first heating, at which time the third metal is dissolved in the first and second metals, and at the melting point of the entire metal alloy in the second heating. .
본 발명으로 제조된 접합소재의 실시예에서는 최밀충진된 제 1, 2 금속의 불순물이 없는 주석 입자의 틈을 매우기 위해 액상의 부피만큼 제3 금속으로서 주석과 비스무트의 공정조성(43Sn57Bi)이 첨가되는 경우, 액상의 함량이 최소 전체 부피의 6.8%를 차지하며, 밀도를 이용 부피 환산 시 액상 내 주석의 부피함량은 50.4%, 비스무트의 부피 함량은 49.6%이다. 계산하면, 전체조성에서 주석의 부피함량은 96.6%이며, 비스무트의 부피 함량은 3.4%이다. 밀도를 이용 중량 환산 시 주석함량이 95.5%, 비스무트의 함량이 4.5%로 제조된다. Bi 용융점은 공정조성의 융점인 138℃(Tms)이며, 용융 후 비스무트 원자는 주석 내로 고용되어 약 208℃(Tma)의 융점을 갖게 된다. In the embodiment of the bonded material manufactured by the present invention, a process composition (43Sn57Bi) of tin and bismuth is added as the third metal by the volume of the liquid in order to fill the gap of the tin particles free of impurities of the first and second metals most closely filled. In this case, the liquid content occupies 6.8% of the minimum total volume, and the volume content of tin in the liquid phase is 50.4% and the volume content of bismuth is 49.6%. In calculation, the volume content of tin in the total composition is 96.6% and the volume content of bismuth is 3.4%. In terms of weight, the tin content is 95.5% and the bismuth content is 4.5%. The Bi melting point is 138 ° C. (T ms ), which is the melting point of the process composition, and after melting, bismuth atoms are dissolved into tin to have a melting point of about 208 ° C. (T ma ).
또한 본 발명으로 제조된 접합소재의 실시예에서는 최밀충진된 주석 입자의 틈을 매우기 위해 액상의 부피만큼 제3 금속으로서 주석과 인듐의 공정조성(48Sn52In)이 첨가되는 경우, 액상의 함량이 최소 전체부피의 6.8%를 차지하며, 위와 같은 계산으로, 전체조성에서 중량으로 주석함량이 96.5% 인듐의 함량이 3.5%로 제조된다. 용융점은 공정조성의 융점인 117℃(Tms)이며, 용융 후 인듐 원자는 주석 내로 고용되어 약 220℃(Tma)의 융점을 갖게 된다. In addition, in the embodiment of the bonding material prepared according to the present invention, when the process composition (48Sn52In) of tin and indium is added as the third metal by the volume of the liquid in order to close the gap between the tin particles filled with the most, the liquid content is minimal. It accounts for 6.8% of the total volume, and by the above calculation, tin content of 96.5% by weight in the total composition is prepared to 3.5%. The melting point is 117 ° C. (T ms ), which is the melting point of the process composition, and after melting, indium atoms are dissolved into tin to have a melting point of about 220 ° C. (T ma ).
또한 본 발명으로 제조된 접합소재의 실시예에서는 최밀충진된 주석 입자의 틈을 매우기 위해 액상의 부피만큼 제3 금속으로서 주석과 갈륨의 공정조성(10Sn90Ga)이 첨가되는 경우, 액상의 함량이 최소 전체부피의 6.8%를 차지하며, 위와 같은 계산으로, 전체조성에서 중량으로 주석함량이 93.9% 갈륨의 함량이 6.1%로 제조된다. 용융점은 공정조성의 융점인 20℃(Tms)이며, 용융 후 갈륨 원자는 주석 내로 고용되어 약 181.5℃(Tma)의 융점을 갖게 된다. In addition, in the embodiment of the bonded material prepared according to the present invention, when the process composition (10Sn90Ga) of tin and gallium is added as the third metal by the volume of the liquid in order to close the gap between the tin particles filled most, the liquid content is minimal. It accounts for 6.8% of the total volume, and by the same calculation, tin content of 93.9% gallium is 6.1% by weight in the total composition. The melting point is 20 ° C. (T ms ), which is the melting point of the process composition, and after melting, gallium atoms are dissolved into tin to have a melting point of about 181.5 ° C. (T ma ).
본 발명에서 천이 액상 확산 접합 이후 접합부의 미세구조에서 접합소재 제조 시 사용한 구형의 제1, 2 금속 주석 입자 형태를 관찰할 수 있으며, 비스무트, 인듐 및 갈륨 등은 주석 내부로 고용되어 주석-비스무트, 주석-인듐, 주석-갈륨의 공정조직을 관찰할 수 없는 특징이 있다. 또한 접합소재의 열분석시, 1차 가열에서 제 3 금속의 낮은온도의 공정온도에서 용융점이 나타나며, 2차 가열에서 낮은 온도의 공정온도의 용융점이 사라지고 제3 금속이 고용된 주석 합금의 높은 온도의 용융점이 나타나게 된다. 또한 본 발명으로 제조한 페이스트(paste), 포일(foil) 및 접합 후의 접합부는 ICP, EDS 등 금속 성분 분석 시 중량비로 주석을 valence로 하여, 비스무트, 인듐 및 갈륨이 각각 1% 내지 15% 이내로 측정된다.In the present invention, it is possible to observe the spherical shape of the first and second metal tin particles used to prepare the bonding material in the microstructure of the junction after the transition liquid diffusion bonding, and bismuth, indium, and gallium may be dissolved into tin to form tin-bismuth, The process structure of tin-indium and tin-gallium cannot be observed. Also, in the thermal analysis of the bonded material, the melting point of the lower temperature of the third metal in the first heating appears, the melting point of the lower process temperature in the second heating disappears and the high temperature of the tin alloy in which the third metal is dissolved The melting point of appears. In addition, the pastes, foils, and post-bonding joints prepared according to the present invention are tinnce valence in weight ratio when analyzing metal components such as ICP and EDS, and bismuth, indium, and gallium are measured within 1% to 15%, respectively. do.
본 발명에서 개발한 소재를 이용하여 저온에서 접합력이 우수하게 제품을 접합할 수 있으며, 접합 후 내열특성 또한 우수한 효과를 제공할 수 있다.By using the material developed in the present invention it is possible to bond the product with excellent bonding strength at low temperatures, it can also provide an excellent effect of heat resistance properties after bonding.
접착소재로 제조 가능한 형태는 솔더 페이스트 및 솔더 포일이며, 두 제품을 제조하는 방법 및 두 제품을 이용한 부품의 접합방법은 다음과 같다.Solder paste and solder foil can be produced as an adhesive material, the method of manufacturing the two products and the bonding method of the parts using the two products are as follows.
ⅰ) 저융점 솔더 페이스트(paste) 제조 및 접합방법Ⅰ) Low melting solder paste manufacturing and bonding method
본 실시예에서 금속 고형분은 제1 금속으로 Sn96.5%, Ag3.0%, Cu0.5% 합금성분으로 제조된 20 내지 38μm 크기의 구형입자를 사용하였다. 제2 금속으로는 Sn96.5%, Ag3.0%, Cu0.5% 합금성분으로 제조된 3 내지 8μm 크기의 구형입자를 사용하였다. 제3 금속으로는 Sn43%, Bi57% 포함하는 합금 성분으로 제조된 20 내지 38μm 크기의 구형입자를 사용하여 상기 제1 금속 내지 제3 금속을 플럭스 및 첨가물과 혼합하여 페이스트를 제조하였다. 플럭스 및 첨가물은 전체 페이스트 중량의 10% 내외로 하여 첨가하였으며, 플럭스는 알코올 및 글리콜 용매에 산화억제제, 로진 등을 첨가하여 제조하였다. 제조된 페이스트의 이미지를 도 7에 나타내었다. In the present embodiment, as the metal solid, spherical particles having a size of 20 to 38 μm made of Sn96.5%, Ag3.0%, and Cu0.5% alloy components were used as the first metal. As the second metal, spherical particles having a size of 3 to 8 μm made of Sn96.5%, Ag3.0%, and Cu0.5% alloying components were used. As a third metal, a paste was prepared by mixing the first metal to the third metal with flux and additives using spherical particles having a size of 20 to 38 μm made of an alloy component including Sn43% and Bi57%. Flux and additives were added at about 10% of the total paste weight, and the flux was prepared by adding antioxidants, rosin, etc. to alcohol and glycol solvents. An image of the prepared paste is shown in FIG. 7.
면적 1cm2, 하중 0.9g의 구리(Cu) 기판 사이에 상기 제조된 페이스트를 50μm 두께로 프린팅한 후, 상기 구리 기판을 160℃로 가열하고 62초간 유지한 후 냉각시켜 접합된 구리 기판을 얻었다. 접합부 단면 이미지분석 사진을 도 8에 나타내었다. 도 8에 나타난 것과 같이 접합부 두께 약 50μm로 양호한 접합면을 얻었으며 공정조직이 관찰되지 않았다. 접합부내 소결접합의 흔적으로 제1 금속 파우더 입자형태를 관찰할 수 있다.The printed paste was printed to a thickness of 50 μm between a copper (Cu) substrate having an area of 1 cm 2 and a load of 0.9 g, and then the copper substrate was heated to 160 ° C., held for 62 seconds, and cooled to obtain a bonded copper substrate. A joint cross-sectional image analysis photograph is shown in FIG. 8. As shown in FIG. 8, a good joint surface was obtained with a joint thickness of about 50 μm, and no process structure was observed. The shape of the first metal powder particles can be observed as a trace of sintering in the joint.
ⅱ) 저융점 솔더 포일(foil) 제조 및 접합방법Ii) Low melting solder foil manufacturing and bonding method
본 실시예에서 금속 고형분은 제1 금속으로 Sn96.5%, Ag3.0%, Cu0.5% 합금성분으로 제조된 20 내지 38μm 크기의 구형입자를 사용하였다. 제2 금속으로는 Sn96.5%, Ag3.0%, Cu0.5% 합금성분으로 제조된 3 내지 8μm 크기의 구형입자를 사용하였다. 제3 금속으로는 Sn43%, Bi57%를 포함하는 합금 성분으로 제조된 20 내지 38μm 크기의 구형입자를 사용하여 상기 제1 금속 내지 제3 금속을 플럭스 및 첨가물과 혼합하여 페이스트를 제조하였다. 플럭스 및 첨가물은 전체 페이스트 중량의 5 내지 40%로 하여 첨가하였으며, 글리세린, 레진, 지방족 폴리 우레탄, 오일, 고분자 첨가물을 포함한다. 사용된 고분자 첨가물은 질소분위기 90도 내지 150도에서 열분해가 일어나는 소재를 첨가하였으며, 액체 바인더 및 액체 수지형태로 첨가하였다. 혼합된 페이스트를 tape casting 방식으로 제조하였으며, 60 내지 100도에서 건조하여, 400μm foil로 제조하였다. 제조된 포일의 이미지를 도 9에 나타내었다. In the present embodiment, as the metal solid, spherical particles having a size of 20 to 38 μm made of Sn96.5%, Ag3.0%, and Cu0.5% alloy components were used as the first metal. As the second metal, spherical particles having a size of 3 to 8 μm made of Sn96.5%, Ag3.0%, and Cu0.5% alloying components were used. As a third metal, a paste was prepared by mixing the first metal to the third metal with flux and additives using spherical particles having a size of 20 to 38 μm made of an alloy component including Sn43% and Bi57%. Flux and additives were added at 5-40% of the total paste weight and included glycerin, resin, aliphatic polyurethane, oils, polymer additives. The polymer additives used were added with a material that pyrolyzes in a nitrogen atmosphere at 90 to 150 degrees, and was added in the form of a liquid binder and a liquid resin. The mixed paste was prepared by a tape casting method, and dried at 60 to 100 degrees to prepare 400 μm foil. An image of the prepared foil is shown in FIG. 9.
면적 1cm2, 하중 0.9g의 구리(Cu) 기판 사이에 상기 제조된 포일을 면적 1cm2로 절단한 후, 페이스트를 도포하여 위치시켰다. 상기 구리 기판을 160℃로 가열하고 62초간 유지한 후 냉각시켜 접합된 구리 기판을 얻었다. 접합부 단면 이미지분석 사진을 도 10에 나타내었다. 도 10에 나타난 것과 같이 접합부 두께 약 400μm로 양호한 접합면을 얻었으며 공정조직이 관찰되지 않았다. 접합부 내 소결접합의 흔적으로 제1 금속 파우더 입자 형태를 관찰할 수 있다.The foil thus prepared was cut into an area of 1 cm 2 between an area of 1 cm 2 and a load of 0.9 g of copper (Cu) substrate, and then placed by applying a paste. The copper substrate was heated to 160 ° C., held for 62 seconds, and cooled to obtain a bonded copper substrate. A junction cross-sectional image analysis photograph is shown in FIG. 10. As shown in FIG. 10, a good joint surface was obtained with a junction thickness of about 400 μm, and no process structure was observed. The shape of the first metal powder particles can be observed as a trace of sintering in the joint.
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, and the like illustrated in the above-described embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, contents related to such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (9)
주석을 90중량%이상 포함하고, 입자크기가 20μm 내지 45μm이고, 상기 금속분말의 전체부피의 65vol%내지 80vol%인 제1금속분말;
주석을 90중량%이상 포함하고, 입자크기가 0.5μm 내지 20μm이며, 상기 금속분말의 전체부피의 5.9vol% 내지 25vol%인 제2금속분말; 및
주석을 포함하고, 비스무트, 인듐 및 갈륨으로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 금속을 포함하며, 입자크기가 상기 제1금속분말보다 작고, 상기 금속분말 전체부피의 6.8vol% 내지 20.1vol%이며, 상기 제1 및 제2금속분말의 용융점보다 낮은 용융점을 가지는 제3금속분말을 포함하고,
상기 제3금속분말은 주석과 상기 선택되는 적어도 1종 이상의 금속의 합금이 공정(Eutectic) 조성의 ±10 wt% 범위로 이루어지며, 2원계 합금인 경우 주석-(52~62)wt%비스무트, 주석-(47~57)wt%인듐, 주석-(85~95)wt%갈륨, 3원계 합금인 경우 주석-(30~35)wt%비스무트-(48~55)wt%인듐, 주석-(0.1~3)wt%비스무트-(87~93)wt%갈륨, 주석-(18~24)wt%인듐-(61~67)wt%갈륨 또는 4원계 합금인 경우 주석-(8~14)wt%비스무트-(22~27)wt%인듐-(50~55)wt%갈륨으로 이루어지고,
상기 가열 시 상기 제3금속분말은 용융되고, 상기 제1금속분말 및 제2금속분말은 용융되지 않는 상태로 상기 접합대상부품을 접합하는 천이 액상 접합용 소재.
As a transition liquid phase bonding (TLP) material which forms a joint to join the object to be joined after cooling by heating, and includes at least three metal powders,
A first metal powder containing at least 90% by weight of tin, having a particle size of 20 μm to 45 μm, and 65 vol% to 80 vol% of the total volume of the metal powder;
A second metal powder containing at least 90% by weight of tin, having a particle size of 0.5 μm to 20 μm, and 5.9 vol% to 25 vol% of the total volume of the metal powder; And
It contains tin, at least one metal selected from the group consisting of bismuth, indium and gallium, the particle size is smaller than the first metal powder, 6.8vol% to 20.1vol% of the total volume of the metal powder And a third metal powder having a melting point lower than that of the first and second metal powders.
The third metal powder is an alloy of tin and the at least one or more selected metals, and has a range of ± 10 wt% of the eutectic composition, and in the case of a binary alloy, tin- (52 to 62) wt% bismuth, Tin- (47 ~ 57) wt% Indium, Tin- (85 ~ 95) wt% Gallium, tin- (30 ~ 35) wt% Bismuth- (48 ~ 55) wt% Indium, Tin- ( 0.1-3) wt% bismuth- (87-93) wt% gallium, tin- (18-24) wt% indium- (61-67) wt% gallium or tin- (8-14) wt for quaternary alloys Consisting of% bismuth- (22-27) wt% indium- (50-55) wt% gallium,
And the third metal powder is melted when the heating is performed, and the first metal powder and the second metal powder are not melted.
상기 제1금속분말 및 제2금속분말의 용융점 중 낮은 용융점과 상기 제3금속분말의 용융점 사이의 온도로 가열되어 상기 접합대상부품에 접합되는 천이 액상 접합용 소재.
The method of claim 1,
A material for transition liquid joining, wherein the material is heated to a temperature between a melting point of a lower melting point of the first metal powder and the second metal powder and a melting point of the third metal powder and bonded to the component to be joined.
상기 가열 후 형성되는 접합부는 상기 제1금속분말 및 제2금속분말의 용융점 중 낮은 용융점과 상기 제3금속분말의 용융점 사이의 온도보다 높은 용융점을 갖는 합금인 천이 액상 접합용 소재.
The method of claim 3,
And the joint formed after the heating is an alloy having a melting point higher than a temperature between a low melting point of the melting points of the first metal powder and the second metal powder and a melting point of the third metal powder.
상기 접합부 내의 주석은 베타상(phase)을 포함하는 천이 액상 접합용 소재.
The method of claim 4, wherein
Tin in the junction is a transition liquid bonding material comprising a beta (phase).
상기 제3금속분말에 포함되는 상기 선택된 금속은 상기 가열 후 제1 및 제2금속분말에 고용되는 천이 액상 접합용 소재.
The method of claim 5,
The selected metal contained in the third metal powder is a transition liquid bonding material that is dissolved in the first and second metal powder after the heating.
상기 접합부를 전자현미경으로 관찰하는 경우, 제1금속분말 및 제2금속분말의 입자 형태가 나타나는 천이 액상 접합용 소재.
The method of claim 6,
When the bonding portion is observed with an electron microscope, the transition liquid phase bonding material appears in the form of particles of the first metal powder and the second metal powder.
페이스트(Paste)형태 또는 포일(Foil)형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 천이 액상 접합용 소재.
The method according to any one of claims 1 and 3 to 7,
A transition liquid bonding material, characterized in that produced in the form of a paste (Paste) or foil (Foil).
플럭스 및 첨가물을 더 포함하는 천이 액상 접합용 소재.
The method of claim 8,
A transition liquid bonding material further comprising a flux and an additive.
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