TW201446389A - 焊膏 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種在2次回焊後之加熱時，金屬不會自接頭流出，在常溫下及高溫下具有高的接合強度，且經時安定性優異、孔洞發生少、凝聚性高之可形成接頭之焊膏，該焊膏係由金屬粉末成分與助焊劑成分構成，該金屬粉末成分係由金屬間化合物粉末與以Sn作為主成分之焊料粉末所成，該金屬間化合物粉末係由Cu及Sn所成之金屬間化合物粉末且表面被覆金屬阻隔層者。由於金屬間化合物粉末中及焊料粉末中不存在Cu單相，故抑制了Cu離子朝助焊劑之溶出。

Description

焊膏

本發明係關於基板接合所用之焊膏。

隨著筆記型個人電腦．電腦或行動電話等民生用行動電子設備之普及，對於該電子設備之小型化、高性能化之要求提高。為了因應該要求，近幾年來，除了印刷配線板之高密度化以外，亦使用層合複數層印刷配線板而成之層合基板。

層合基板係將焊料等接合材料填充於設置於各基板上之通孔中，藉由邊加熱邊加壓而使各基板電性接合之基板。基板之層合數為3層以上時，第1層與第2層之接合(1次回焊)時係由接合材料形成接頭，但在與第3層之接合(2次回焊)時若熔融而流出時，則成為連接短路等不良之原因。

且，於金屬未流出時，若2次回焊時使1次回焊時所形成之接頭熔融，則會使接合部位破損，會發生基板之位置偏移等之不良。因此，要求於2次回焊時不僅 不流出，且能形成具有某種程度之接合強度的接頭之接合材料。因此，1次回焊時形成之接頭係使用於該1次回焊製程中進行高溫化(高熔點化)，於2次回焊時不再熔融之接合材料。

例如1次回焊時之加熱溫度與2次回焊時之加熱溫度同為250℃~270℃時，使第1層與第2層接合之接合材料要求雖在1次回焊時熔融，但藉1次回焊形成之接頭在2次回焊之最高溫度的270℃下亦不熔融。

至於此種熔融溫度高的接合材料，於專利文獻1中揭示在助焊劑中混合Cu球與Sn球而成之焊膏。在Sn之熔點以上之溫度，焊膏由於由Cu球之一部分與Sn球之一部分形成含Cu₆Sn₅之化合物，且Cu球彼此藉由含Cu₆Sn₅之化合物而成為結合之狀態，故再熔融溫度變高。依據本發明，使Sn球熔解時，Sn潤濕擴展到Cu球上，而埋填Cu球之間隙，成為比較均勻地存在於Cu球之間。藉此，於Cu球表面之至少一部分形成顯示熔點為400℃以上之Cu₆Sn₅，Cu球彼此藉Cu₆Sn₅而結合者。

專利文獻2、3中揭示預先將金屬間化合物粉末調配於焊膏中，但同時也必須調配銅微粉末。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利第3558063號公報

專利文獻2：日本特開2011-62736號公報

專利文獻3：日本特表2012-533435號公報

專利文獻4：日本特開平09-122967號公報

專利文獻5：日本特開2002-124533號公報

專利文獻6：WO2007/125861號公報

然而，專利文獻1、2、3中揭示之焊膏在3個月左右之保存期間會引起經時變化使黏度上升。一般，焊膏引起此種經時變化之機制係金屬粉末中之金屬元素因助焊劑中之有機酸或活性劑而以金屬離子被溶出，該金屬離子與助焊劑中之有機酸或活性劑反應，生成各自之金屬鹽。

專利文獻1、2、3之焊膏中，Sn與Cu係以金屬粉末添加，但尤其是經氧化之Cu因助焊劑中之有機酸或活性劑而被還原成為Cu離子，進而與松脂或有機酸反應而成為Cu的金屬鹽。因生成此種金屬鹽，使焊膏脂黏性提高且使意指印刷性或保存性之經時安定性下降，與焊膏之揮發成分一起作為殘渣而殘留於基板上時，有導致配線間之連接短路之虞。

至於用以提高焊膏之經時安定性之對策，針對焊膏中所含之助焊劑中之松脂或添加劑，考慮選擇活性力較弱者。然而，此舉被認為松脂或添加劑之選擇幅度狹窄者，依情況會因活性力降低而引起潤濕性大幅降低。

不過，近年因電子設備之小型化使安裝技術 亦高密度化，使印刷配線板之連接端子之大小亦朝小型化進行。因此，焊膏之印刷區域亦變得微小，鄰接間隔亦變窄，印刷於連接端子之焊膏被要求優異之印刷性。

如前述，此種含有Cu之焊膏在調製後，即使保存在密閉容器中，在3個月左右之保存期間仍會引起經時變化，使黏度上升。此外，開啟收納焊膏之容器，開始使用於焊接作業時，容器內之焊膏在半天左右即經時變化，使黏度增大。

因此，含有Cu球之焊膏無法避免保存中及使用中之經時變化。

以往之一般焊膏認為能賦予6個月之保證期間時，含有Cu球之焊膏亦希望能賦予3個月以上之保證期間。

尤其，保證期間中之該經時變化之問題在如今之微細電路中使用之焊膏脂情況變得更顯著。亦即，金屬遮罩之孔減小至約200μm以下，而需要粒徑25~38μm之比以往細之焊接粒子。因此，焊料粒子整體之表面積變大，認為此對焊膏之經時變化造成較大影響。

因此，近年來之焊膏除調製後即使長時間保存亦不會引起經時變化之保存性以外，對於即使印刷時暴露於氧化環境下，亦不會增黏而可安定地連續使用之優異印刷性，亦即可發揮連續印刷性，可使之長時間維持之經時安定性變得必要。本說明書中亦將該等總稱為「經時安定性」。

本發明之課題係為了對應於近年來之電子設備之小型化，而提供一種焊膏，其具有尤其在層合基板之2次回焊以後之加熱時，不會自藉1次回焊形成之接頭流出，在常溫下(25℃)及高溫下(250℃)亦與含有Cu球之焊膏具有同等以上之高接合強度，且具有與不含有Cu球之一般焊膏同等以上之良好經時安定性。

本發明人等為了不使Cu離子溶出至助焊劑中而形成Cu之金屬鹽，並不著眼於助焊劑成分，而是著眼於焊膏中之金屬粉末。具體而言，作為添加於焊膏中之金屬粉末，並非添加Cu粉末，而是代之著眼於於焊膏中添加預先與Sn反應之金屬間化合物的CuSn金屬間化合物粉末。結果，本發明人等獲得之想法為不於焊膏中添加「Cu粉末」，而是添加預先使Cu與Sn反應之「由Cu及Sn所成之金屬間化合物粉末」，由於Cu不單獨存在於接合材料中，故可抑制Cu離子溶出。

此外，藉由以由Cu以外之1種以上之金屬元素所成之阻隔金屬層被覆該金屬間化合物粉末，可實現焊接性之改善，進而，獲得以下見解：根據作為阻隔金屬層而被覆之金屬種類，可改善金屬間化合物粉末之潤濕性。

亦即，依據本發明，焊料粉末中之Sn在回焊時與金屬間化合物粉末反應而形成新的Cu₆Sn₅之網眼構造，且使接頭高溫化，但該反應在焊料粉末熔融前引起時，推測會導致孔洞發生或凝聚率降低等，使焊接性下降而無法確保充分之接合強度，但藉由預先以阻隔金屬層被 覆金屬間化合物粉末表面，可進一步實現焊接性之改善。

此外，以往，由於金屬間化合物之潤濕性差，故即使將其以粉末調配於焊膏中，並不認為可獲得充分之接合強度。然而，本發明之情況，在2次回焊以後之加熱時不僅在如250~270℃之溫度下進行焊接，且由於以潤濕性良好的金屬被覆金屬間化合物粉末，故進一步改善金屬間化合物粉末之潤濕性。

再者，本發明之情況，以阻隔金屬層被覆金屬間化合物粉末，藉此降低焊膏中Cu離子自金屬間化合物粉末溶出至焊膏中，故進一步改善焊膏之經時安定性。

以往，亦如專利文獻4、5所示，已提案於焊膏中調配少量金屬間化合物，但目的係改善常溫下之強度，而非提高接頭之熔融溫度。關於此點，作為提高接頭之熔融溫度之材料於專利文獻6中雖有揭示，但該材料就於Cu粉末上鍍敷Ni方面與本發明之組成不同。

此處，本發明係如下。

(1)一種焊膏，其特徵係由金屬粉末成分與助焊劑成分構成，該金屬粉末成分係由金屬間化合物粉末與以Sn作為主成分之焊料粉末所成，該金屬間化合物粉末係Cu及Sn所成之金屬間化合物粉末且表面被覆金屬阻隔層者，該金屬粉末成分係由前述金屬間化合物粉末10~70質量%及前述焊料粉末30~90質量%所成。

此處，本發明中，所謂「金屬間化合物」係指Cu與Sn可以特定之整數比結合而成之化合物。

(2)如上述(1)所記載之焊膏，其中前述金屬間化合物粉末係以由Sn及Ni所成之群選出之至少1種金屬被覆表面而成之金屬間化合物粉末。

(3)如上述(1)所記載之焊膏，其中前述金屬粉末成分之平均粒徑為50μm以下。

(4)如上述(1)至(3)中任一項所記載之焊膏，其中前述焊料粉末中之Sn含量為40~100質量%。

(5)如上述(1)至(4)中任一項所記載之焊膏，其中前述焊料粉末為組成不同之2種以上之焊料粉末之混合物。

(6)一種焊接接頭，其特徵係使用如上述(1)至(5)中任一項所記載之焊膏而形成。

本發明之焊膏含有由Cu及Sn所成之金屬間化合物粉末及以Sn作為主成分之焊料粉末所成之金屬粉末成分。該金屬粉末成分中不存在Cu單相之成分。

首先，由Cu及Sn所成之金屬間化合物中不存在形成立方晶之Cu單相。由Cu及Sn所成之金屬間化合物由於以Cu與Sn形成六方晶，故Cu原子在金屬間化合物中較安定地存在。

且，一般已知，為了存在Cu單相，而於金屬間化合物或焊料合金中，在常溫下Cu必須存在90質量%以上。假設，以Sn為主成分之焊料粉末含有Cu時，由於 Cu含量即使最大亦未達60%，故上述焊料粉末中亦不存在Cu單相，而以六方晶的Sn與Cu之金屬間化合物存在。因此，本發明中使用之焊料粉末係比立方晶的Cu單相更安定之組織。

亦即，構成本發明之焊膏之金屬間化合物粉末中及焊料粉末中之Cu比Cu單相中之Cu更安定地存在。因此，本發明之焊膏由於接合材料中Cu離子極少溶出，故幾乎不與助焊劑成分反應形成Cu之金屬鹽，而具有優異之經時安定性。

且，本發明之焊膏與基板之連接端子形成接頭時，由Cu及Sn所成之金屬間化合物粉末與焊料粉末之Sn反應，藉由該反應在金屬間化合物粉末間及金屬間化合物粉末與連接端子之間形成金屬間化合物之網眼構造。亦即，由於焊料粉末中之Sn形成新的Cu₆Sn₅之網眼構造，故高溫下之接合強度提高。因此，使用本發明之焊膏形成之接頭由於所形成之金屬間化合物之熔點高，故2次回焊以後之加熱時，金屬不會自接頭流出，且可形成具有高的接合強度之接頭。

再者，因可使用基於經時安定性之問題以往無法使用之活性力較強之松指或添加劑，故提高焊膏之潤濕性以及因新的金屬間化合物之形成而促進網眼構造之形成，結果，預料接合強度可進而提高。

以下，針對構成本發明之焊膏之金屬間化合物粉末及焊料粉末加以說明。

．金屬間化合物粉末

本發明之焊膏所使用之金屬間化合物由於係由Cu及Sn所成，且Cu與Sn形成金屬間化合物，故不存在Cu單相。藉此，作為焊膏時Cu離子幾乎不溶出於助焊劑中，具有優異之經時安定性。

本發明中，上述金屬間化合物之調配比例，作為相對於金屬粉末成分之比例，為10~70質量%，較好為15~65質量%，更好為20~50質量%。

使用本發明之焊膏形成之接頭係藉由回焊時之加熱而形成金屬間化合物之網眼構造。由於一般金屬間化合物熔點高，故本發明之焊膏使用於第1層之基板與第2層之基板之接合時，在接合第3層以後之基板之溫度的250℃~270℃下，金屬不會自接頭流出，而獲得高的接合強度。

為了使Cu安定地存在於粉末中，金屬間化合物粉末中之Sn與Cu之質量比較好為8：2~1：9之範圍，更好為7：3~2：8之範圍，最好為6：4~3：7，又最好為6：4~4：6。該質量比中形成之金屬間化合物列舉為例如Cu₃Sn及Cu₆Sn₅。該等由於顯示熔點為400℃以上，故以該等金屬間化合物構成接頭時再熔融溫度高，可以進行複數次加熱為前提而使用。

本發明之焊膏較好含有Cu₃Sn作為金屬間化合物。其原因係焊膏中存在Cu₃Sn時，因回焊形成焊料接 頭時，焊料中之Sn與金屬間化合物粉末中之Cu₃Sn反應，使Cu₃Sn之一部分轉化成Cu₆Sn₅，該新形成之Cu₆Sn₅在預先添加之金屬間化合物粉末之間及連接端子與金屬間化合物粉末之間形成Cu₆Sn₅之網眼構造。

且，由本發明之焊膏形成之焊料接頭中之Cu₃Sn與Cu₆Sn₅之含有比例較好為48：1~13：33。為該範圍時，接頭之接合強度顯示高的值。

又，本發明之「Cu₃Sn與Cu₆Sn₅之含有比」係表示金屬間化合物全體之Cu₃Sn與Cu₆Sn₅之含有比。

金屬間化合物粉末之平均粒徑為了使用作為焊膏故較好為50μm以下。然而，本發明如所述，係為了解決阻止以往之焊膏中成為微細粉末時之經時變化之課題而提案者，若考慮用於微細構造用之焊接時，平均粒徑較好為40μm以下，更好為30μm以下。下限並無特別限制。又基於製造上之理由，通常粒徑為0.1μm以上(D=50%之值)。

本發明中，於前述金屬間化合物粉末之表面被覆由Cu以外之1種以上之金屬元素所成之阻隔金屬層。於金屬間化合物粉末之表面被覆阻隔金屬層時，可展現後述之2種效果中之至少1種。

本發明之第1效果係於預加熱時等之不使焊料粉末熔融之溫度下加熱時，防止焊料粉末與金屬間化合物粉末反應生成金屬間化合物之效果。

焊料粉末熔融之前，若在焊接接頭內生成金 屬間化合物，則因生成之金屬間化合物所形成之網目構造會妨礙焊膏中之助焊劑成分逃逸至接頭外部，結果在形成焊接接頭時於殘留助焊劑成分之部位會成為孔洞。且，亦會妨礙接頭內之孔洞之排出本身。再者，網目構造若在焊料熔融前形成，則焊料粉末熔融後網眼構造會妨礙焊料潤濕擴展。例如即使焊料潤濕擴展，仍有因網眼構造阻礙焊料凝聚之力，而無法成為正常之焊料接頭之形狀之可能性。

因此，藉由於金屬間化合物粉末之表面被覆阻隔金屬層，能防止在焊料粉末熔融前之金屬間化合物粉末與焊料粉末反應。結果，可促進孔洞之排出，改善焊料之潤濕性，且提高焊接性。

再者，與含有Cu粉末之焊膏相比雖為極少量，但混練金屬間化合物粉末與焊料粉末而成之焊膏，自金屬間化合物粉末溶出Cu離子在本發明之情況下，可藉由阻隔金屬層被覆金屬間化合物粉末，藉此進一步減低Cu離子自金屬間化合物溶出，結果，進一步改善經時安定性。

針對用以獲得本發明之第1效果而被覆之金屬元素，只要係不易與構成本發明之以Sn作為主成分之焊料粉末反應而生成金屬間化合物，且在與焊料粉末熔融時之溫度相同或相近溫度下熔融之元素則無限制，但最好為Sn。Sn單質體以外，只要以Sn作為主成分，則亦可於金屬間化合物粉末上被覆Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-In、Sn- Ag、Sn-Cu、Sn-Sb、Sn-Ni等之合金。且前述各組成中，為了提高強度或潤濕性，亦可由Ag、Cu、Bi、In、Ni、Co、Sb、Ge、Ga、P、Fe、Zn、Al、Ti中選擇至少1種以上之未被添加之元素，且各元素分別以5質量%以下之量添加。

本發明之第2效果係減緩焊料粉末剛熔融後焊料粉末與金屬間化合物粉末反應生成金屬間化合物之速度之效果。

焊料粉末熔融時，焊料潤濕擴展前在焊接接頭內急速生成金屬間化合物時，會因生成之金屬間化合物所形成之網眼構造阻礙焊膏中之助焊劑成分逃逸至接頭之外部，結果，焊接接頭形成時殘留助焊劑成分之部位會成為孔洞。且亦妨礙接頭內之孔洞之排出本身。再者，焊料潤濕擴展前形成網眼構造時，網眼構造會阻礙焊料粉末熔融後之焊料潤濕擴展。即使例如焊料潤濕擴展，亦因網眼構造而阻礙焊料凝聚之力，而有無法成為正常之焊接接頭形狀之可能性。

因此，藉由於金屬間化合物粉末表面被覆阻隔金屬層，而於焊料粉末熔融時，減緩金屬間化合物粉末與焊料粉末反應之速度，而抑制焊料濡濕擴展前形成金屬間化合物之網眼構造。結果，促進孔洞之排出，可減低孔洞，改善焊料之濡濕性，且提高焊接性。

再者，與含有Cu粉末之膏相比雖為極少量，但混練金屬間化合物粉末與焊料粉末而成之焊膏，自金屬 間化合物粉末溶出Cu離子在本發明之情況下，可藉由阻隔金屬層被覆金屬間化合物粉末，藉此進一步減低焊膏中之Cu離子自金屬間化合物溶出，結果，進一步改善經時安定性。

針對用以獲得本發明第2效果而被覆之金屬元素，若為可減緩構成本發明之以Sn作為主成分之焊料粉末熔融時之金屬間化合物粉末與焊料粉末反應之速度，並且在焊料粉末潤濕擴展後由金屬間化合物形成網眼構造之元素則無特別限制，但最好為Ni。且Ni單質體以外，只要係以Ni作為主成分則亦可使用添加由Sn、Ag、Cu、Bi、In、Co、Sb、Ge、Ga、P、Fe、Zn、Al、Ti中之至少1種以上而成之合金。

本發明只要具有前述第1效果與第2效果中之至少一效果即可，但為了獲得兩種效果，亦可將將金屬間化合物粉末之粒子，亦即於金屬間化合物粉末上以多層狀被覆2層以上之不同的阻隔金屬層。作為具體例為對金屬間化合物粉末進行Ni鍍敷後，可進一步對其表面進行Sn鍍敷。藉此，安裝時，在焊料粉末熔融前之溫度下之加熱時，因Sn鍍敷層而可防止生成焊料粉末與金屬間化合物，焊料粉末熔融時即使Sn鍍敷層熔融，Ni鍍敷層亦可在焊料潤濕擴展前抑制焊料與金屬間化合物粉末反應、抑制形成金屬間化合物之網眼構造，可提高焊接性。

且，即使以溶劑被覆金屬間化合物表面代替阻隔金屬層，亦可獲得與藉由金屬鍍敷設置阻隔金屬層時 相同之效果。

金屬阻隔層之金屬鍍敷可藉由熔融鍍敷法或電解鍍敷法、無電解鍍敷法等之以往習知之方法形成。金屬鍍敷之膜厚並無特別限制，但一般認為係0.01~10μm。較好為0.1~3μm。

．焊料粉末

本發明所使用之焊料粉末係用於基板之連接端子與金屬間化合物粉末之接合或金屬間化合物粉末間之接合。

本發明中，以Sn作為主成分之焊料粉末相對於金屬粉末成分之比例為30~90質量%，較好為40~85質量%，更好為50~80質量%。

本發明中，所謂「以Sn作為主成分」係指焊料粉末中之Sn含量為40~100質量%。將Sn設為主成分之原因係一般基板之連接端子所用之材質為Cu，且與本發明所使用之金屬間化合物粉末與連接端子之間形成金屬間化合物之網眼構造。且，Sn之含量為40~100質量%時，假設焊料粉末之合金組成含有Cu時，亦不存在Cu單相。

此處，本發明中，所謂「焊料」係材料間之接合所用之金屬或合金，且係指在安裝時之最高溫度為270℃以下進行回焊者。

焊料粉末之組成列舉為Sn、Sn-Ag-Cu、Sn-Bi、Sn-In、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Sb、Sn-Ni等。且前述各 組成，為了提高強度或潤濕性，亦可由Ag、Cu、Bi、In、Ni、Co、Sb、Ge、Ga、P、Fe、Zn、Al、Ti中選擇至少1種以上之未被添加之元素，且以5質量%以下添加各元素。

再者焊料粉末之表面亦可被覆1層以上之與焊料粉末組成不同之由Sn、Ag、Cu、Bi、In、Ni、Co、Sb、Ge、Ga、P、Fe、Zn、Al、Ti中之至少1種以上所成之Cu單質體以外之金屬或合金。

因此構成本發明之焊料粉末亦可使用組成或粒徑不同之2種以上之焊料粉末之混合物。

焊料粉末之平均粒徑，於作為焊膏使用者為50μm以下。本發明中焊料粉末之粒徑只要如以往者即可，並無特別限制。又，目前，基於製造上之理由，粒徑之下限為0.1μm(D=50%值)左右。

且，本發明之該金屬間化合物粉末係由Cu₃Sn及Cu₆Sn₅中之一種以上所成，金屬間化合物粉末滿足前述含有比時，本發明之焊膏中存在之Sn含量、與Cu₃Sn之含量及Cu₆Sn₅之含量之含有比，較好滿足下述式。

(Sn含量)/(Cu₃Sn之含量與Cu₆Sn₅之含量之合計量)≧1/10...式

使用滿足其之接合材料形成接頭時，在高溫之接合強度提高。

本發明中，藉由於焊料粉末或金屬間化合物粉末使用低α線材料，而獲得低α線之接合材料。藉由於 記憶體周邊之接合中使用該接合材料，可防止軟錯誤(soft error)。

本發明中使用之助焊劑若為一般焊膏用所用者即無特別限制。因此，只要使用適當調配一般所用之松脂、有機酸、活性劑、以及溶劑者即可。又，本發明之情況下，Cu並非以金屬單質體而含有，由於並無因Cu離子溶出損及經時安定性，故即使比通常更增多助焊劑活性成分，或者即使使用比慣用者更強力之活性劑仍有該優點。

本發明中之金屬粉末成分與助焊劑成分之調配比例並無特別限制，但較好金屬粉末成分：80~90質量%，助焊劑成分：10~20質量%。

如此調製之本發明之焊膏可藉由例如印刷法、藉由使用佈膠器之噴出法、或者藉由轉印針之轉印法，於微細構造之電路基板上附著於焊接部，且進行回焊。該情況下，可實現與不含Cu球及Cu粉末之一般焊膏同等以上之經時安定性。

本發明中焊接溫度，亦即，回焊溫度並無特別限制，但若能在例如250~270℃之溫度進行焊接，則無特別問題。

實施例

調製含有表1所示之組成比例的焊料粉末與於其表面被覆Sn或Ni之金屬間化合物粉末之實施例之焊膏，以及調製適當組合含有該表1所示之焊料粉末、金屬 間化合物粉末以及Cu粉末之比較例之焊膏，且亦針對各者，調查常溫、高溫之接合強度、焊接部之外觀顏色、以及藉由黏度變化而評價之經時安定性、以及藉由孔洞率及凝聚率而評價之焊接性。

本例之金屬粉末成分與助焊劑成分之調配比 例為金屬粉末成分88質量%，助焊劑成分12質量%。本例之阻隔金屬層係藉一般桶槽電解鍍敷法形成。

利用本實施例之焊膏之製作方法、各特性之 評價方法如下。

．焊膏之製作方法

如下述般製作實施例之焊膏。首先，以成為表1所示比例之量準備平均粒徑為20μm的Sn粉末(焊料粉末)及以Sn作為主成分之各焊料粉末，與平均粒徑為20μm的Sn含量相對於Cu為23~68質量%之間適當選擇之由Cu及Sn所成之金屬間化合物粉末，將該等金屬粉末浸漬在千住金屬製SDC5(商品名)之膏狀松脂系助焊劑中，混練5分鐘製作實施例之焊膏。助焊劑之比例調整為相對於焊膏全體之質量為12質量%。

針對比較例之焊膏，與實施例之焊膏同樣地 調製，但Cu粉末係使用平均粒徑為7.5μm的福田金屬箔粉工業製之Cu粉末。

使用如此獲得之焊膏，以下述要領進行回焊 焊接。回焊溫度為250℃。

．接合強度之評價

使用各焊膏，將3216尺寸之晶片電阻以回焊焊接安裝於基板。

使用Rhesca公司製之接頭強度試驗機STR- 1000，在常溫時(25℃)與高溫時(250℃)之2種溫度條件下，測定晶片電阻與基板之接頭部之剪切強度作為接合強度。剪切強度之試驗條件係剪切速度在常溫時：每分鐘6mm，高溫時：每分鐘24mm，試驗高度在常溫時及高溫時均為100μm。接著，針對各焊膏測定10次之剪切強度，算出其平均值。常溫時之試驗假定為具有本發明之接頭之安裝品運轉時，以未因衝擊等而破損般之平均值超過20.0N者設為「合格」。另一方面，高溫時之試驗係假定具有本發明之接頭之電子零件之製造時，2次回焊以後之加熱時未自接頭流出，且搭載之零件未偏移般之平均值超過0.0N者設為「合格」。

．經時安定性之評價

本試驗為了評價經時安定性，而進行靜態試驗與動態試驗。

靜態試驗係評價保存安定性之試驗。具體而 言，於燒杯內加入焊料粉末與Cu粉末或金屬間化合物粉末，與自焊膏用助焊劑去除觸變劑者並混練。隨後，使所製備之各樣品在35℃之狀態放置24小時，藉外觀目視確 認顏色之變化。未自原本之黃色變色者記為「◎(優)」，稍變化且成為黃綠色者記為「○(良)」，接著變成綠色者記為「×(不良)」。該試驗係確認對經時安定性造成影響之Cu離子是否溶出至助焊劑中而引起青綠色之生成者。

且，以MALCOLM公司製之PCU-205裝置測定各焊膏剛製造後之初期黏度，與在0℃~10℃下冷藏保存經過6個月後恢復至常溫之各焊膏之經時後黏度，以{(經時後之黏度一初期黏度)/初期黏度×100}之計算式算出黏度變化率。黏度變化率自初期黏度偏離±15%以內者記為「合格」。

動態試驗係以連續印刷性評價實際使用時之經時安定性之試驗。具體而言，以每8小時測定以印刷機最大24小時於刮漿板上施加所製備之焊膏時之黏度，以與前述靜態試驗相同之手法算出黏度變化率，以黏度變化率超過15%之時間作為連續印刷性進行評價。試驗裝置亦使用與前述靜態試驗相同之裝置。

孔洞之評價係以各焊膏將8mm見方之QFN安裝於基板上，且為了剖面觀察接頭，故評價樣品係使用經過樹脂埋填、研磨步驟者而進行。焊料接合剖面之觀察係使用JEOL製之JSM-7000F拍攝顯微鏡照片，算出於電極間填充焊料之總面積作為100%時之空隙比例作為孔洞率，且20%以下評價為「合格」。

凝聚率之評價係使用於形成直徑1mm之Ag 電極之陶瓷板上，以直徑6.5mm、印刷厚度0.2mm印刷各焊膏，且使其在240~250℃加熱者作為評價樣品而實施。

算出100×[(印刷時之直徑一熔融後之直徑)/(印刷時之直徑一成為球時之理想直徑)]之值作為凝聚率，90%以上評價為「合格」。

該等評價試驗之評價結果示於表1。又，表中所示之各重量比為相對於焊膏之質量%(wt%)。

如表1所示，實施例之各焊膏均未見到助焊劑之變色，故認為是幾乎沒有溶出對經時安定性造成影響之Cu離子者。關於黏度變化，保存安定性、連續印刷性亦均安定，因此，可知實施例之焊膏係經時安定性優異。孔洞率及凝聚率亦均良好。

另一方面，比較例1、2之孔洞率超過30%，凝聚率未達60%，尤其是比較例2之情況，凝聚率低如1.5%。且，比較例2之焊膏由於助焊劑變色成黃綠色，故認為Cu離子大量溶出，可知認經時安定性差。

Claims (10)

1. 一種焊膏，其特徵係由金屬粉末成分與助焊劑成分構成，該金屬粉末成分係由金屬間化合物粉末與以Sn作為主成分之焊料粉末所成，該金屬間化合物粉末係由Cu及Sn所成之金屬間化合物粉末且表面被覆金屬阻隔層之該金屬粉末成分係由前述金屬間化合物粉末10~70質量%及前述焊料粉末30~90質量%所成。
2. 如請求項1之焊膏，其中前述金屬間化合物粉末係以由Sn及Ni所成之群選出之至少1種金屬被覆表面而成之金屬間化合物粉末。
3. 如請求項1之焊膏，其中前述金屬粉末成分之平均粒徑為50μm以下。
4. 如請求項2之焊膏，其中前述金屬粉末成分之平均粒徑為50μm以下。
5. 如請求項1之焊膏，其中前述焊料粉末中之Sn含量為40~100質量%。
6. 如請求項2之焊膏，其中前述焊料粉末中之Sn含量為40~100質量%。
7. 如請求項3之焊膏，其中前述焊料粉末中之Sn含量為40~100質量%。
8. 如請求項4之焊膏，其中前述焊料粉末中之Sn含量為40~100質量%。
9. 如請求項1~8中任一項之焊膏，其中前述焊料粉末為組成不同之2種以上之焊料粉末之混合物。
10. 一種焊接接頭，其特徵係使用如請求項1~8中任一項之焊膏而形成。