TW201919811A

TW201919811A - 焊膏用助焊劑、焊膏、使用焊膏之焊料凸塊的形成方法及接合體的製造方法

Info

Publication number: TW201919811A
Application number: TW107125969A
Authority: TW
Inventors: 八十嶋司; 石川雅之
Original assignee: 日商三菱綜合材料股份有限公司
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2019-06-01
Also published as: KR102122166B1; JP6566095B2; CN110603120B; CN110603120A; JP2019025546A; KR20190126438A; TWI686259B

Abstract

本發明之焊膏用助焊劑係包含黏稠劑、溶劑及觸變劑的焊膏用助焊劑，酸價值為100mgKOH/g以下，於熱重量測定中在300℃之減少率為80質量%以上，黏度為0.5Pa･s以上，且，黏合力(tacking force)為1.0N以上。

Description

焊膏用助焊劑、焊膏、使用焊膏之焊料凸塊的形成方法及接合體的製造方法

本發明係關於一種可得到在將電子零件接合於基板之時等所使用的焊料之焊膏用助焊劑、焊膏、使用焊膏之焊料凸塊的形成方法及接合體的製造方法。　　本案係根據在2017年7月28日，於日本已申請的日本特願2017-147084號以及在2018年7月17日，於日本已申請的日本特願2018-133872號而主張優先權，在此援用該內容。

先前，於軟焊係使用藉由包含松香、溶劑、觸變劑及活性劑的助焊劑與焊料粉末而構成的焊膏。在使用如此的焊膏而形成焊料凸塊的情況，若將焊膏塗布於基板之上而進行回焊處理，則於焊料之上面殘留基於松香等所致的殘渣，所以有將此殘渣藉由藥品等而洗淨的必要而為煩雜。　　為了節省洗淨如此的殘渣的工作量，所以已知有於軟焊後不產生殘渣的助焊劑，及含有此助焊劑的焊膏(參照專利文獻1)。　　記載於此專利文獻1之助焊劑因為含有甲酸銨、與在常溫為液體，在大氣壓的沸點為150℃以上之脂肪族多元醇，所以具有還原性，以效率佳地還原氧化被膜，除去已產生於基板等的氧化被膜。在此專利文獻1之構成係抑制將電子零件等軟焊於基板後之助焊劑之殘渣。

然而，記載於專利文獻1之助焊劑及含有該助焊劑的焊膏因為在低溫被分解，所以焊料表面成為因助焊劑而不被被覆而露出的狀態。因此，有焊料之表面被再氧化的疑慮。　　對於此，提案有可抑制焊料之表面之再氧化的焊料凸塊之形成方法(參照專利文獻2)。

此專利文獻2所記載之焊料凸塊之形成方法，係將具有開口部的遮罩配置於基板上，於此開口部內以填充包含助焊劑和焊料粉末的焊膏之方式而印刷焊膏，在剝離遮罩後，將基板上之凸塊前驅物進行回焊處理而形成焊料凸塊的方法，且助焊劑係含有松香、溶劑及觸變劑，助焊劑之酸價值為100mg KOH/g以下，助焊劑之鹵素含量為0.03質量%以下，設為在甲酸氣體環境下及／或在藉由熱而分解甲酸的氣體之環境下進行回焊處理的構成。　　在此焊料凸塊之形成方法，係藉由在甲酸氣體環境下及／或在藉由熱而分解甲酸的氣體之環境下進行回焊處理，還原焊料粉末等之氧化被膜而使焊料熔融圓滑化。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本國特開2011-83809號公報(A) 　　[專利文獻2] 日本國特開2016-78095號公報(A)

[發明所欲解決之課題]

然而，在專利文獻2所記載之焊料凸塊之形成方法係因為使用將松香設為主成分的助焊劑，所以若回焊包含使用於此形成方法的助焊劑的焊膏，則產生基於松香的殘渣，所以有洗淨焊料的必要。又，即使洗淨焊料，亦有無法完全除去殘渣的情況，在此情況，有電子零件與基板之接合性低下的疑慮。

本發明係鑑於如此的事情所為者，其目的為提供一種可得到可抑制殘渣之產生的焊料之焊膏用助焊劑、焊膏、使用焊膏之焊料凸塊的形成方法及接合體的製造方法。 [用以解決課題之手段]

本發明之一態樣之焊膏用助焊劑(以下，稱為「本發明之焊膏用助焊劑」)係包含黏稠劑、溶劑及觸變劑的焊膏用助焊劑，酸價值為100mg KOH/g以下，在熱重量測定中在300℃之減少率為80質量%以上，黏度為0.5Pa･s以上，且，黏合力(tacking force)為1.0N以上。　　尚，所謂黏合力係意味著將焊料用助焊劑塗布於基板等時之對於基板的黏著強度，根據JISZ 3284而測定。

在本發明係焊膏用助焊劑為於熱重量測定，在300℃之減少率為80質量%以上，所以在包含焊膏用助焊劑的焊膏被回焊時，因為作為助焊劑之揮發份多，所以在上述包含焊膏用助焊劑的焊膏被回焊而形成焊料凸塊的情況，亦可抑制殘渣產生。　　又，若焊膏用助焊劑之黏度為未達0.5Pa･s，則此助焊劑之黏度過小，無法構成焊膏，有無法塗布於基板等的疑慮。進而，若焊膏用助焊劑之黏合力為未達1.0N，則因為黏著強度低，所以在將包含此助焊劑的焊膏塗布於基板等時，有已塗布的焊膏由基板等脫落的疑慮。對於此，在本發明係助焊劑之黏度為0.5Pa･s以上，且，因為黏合力被設定為1.0N以上，所以可確保由焊膏用助焊劑及焊料粉末所構成的焊膏之形狀保持性。

又，透過將焊膏用助焊劑之酸價值設定為100mg KOH/g以下，可抑制略會殘留的助焊劑殘渣與周圍之金屬部分，例如配線之銅等之反應，可抑制腐蝕，可確保接合體之長期信賴性。除此之外，抑制設為焊膏時之焊料粉末與助焊劑進行反應，因為作為焊膏之黏度變化變少，所以可將通常係需要冷藏保管的焊膏在室溫長期間(例如，6個月以上)保存，可提昇長期保管性。　　又，若此酸價值超過100mg KOH/g，則焊膏用助焊劑與焊料粉末之氧化物之還原反應所產生的還原水之產生變多，因為焊料凸塊內之孔隙變多，所以將上述酸價值設定為100mg KOH/g以下。　　尚，於本發明之焊膏用助焊劑係不包含通常之助焊劑所包含的松香類或活性劑為較佳，但如為滿足上述熱重量測定及酸價值之要件的範圍則亦可稍微含有。

作為本發明之焊膏用助焊劑之較佳的態樣係松香類之含量為10質量%以下為佳。　　即使於焊膏用助焊劑內含有松香類，該量如為10質量%以下，則可使焊膏用助焊劑之酸價值呈現為100mg KOH/g以下。亦即，焊膏用助焊劑係如在10質量%以下之範圍內包含松香類則無妨。

本發明之其他態樣之焊膏(以下，稱為「本發明之焊膏」)係混合上述焊膏用助焊劑與焊料粉末而成。　　本發明之焊膏係因為包含上述焊膏用助焊劑，所以即使在焊膏被回焊的情況，亦可抑制殘渣之產生，可抑制因殘渣殘留所生的接合性低下。

作為本發明之焊膏之較佳的態樣係前述焊膏用助焊劑之含有率為30體積%以上、90體積%以下為佳。　　在焊膏用助焊劑之含有率為未達30體積%之情況，無法構成膏體、或是，成為乾的膏體，有無法將焊膏塗布於基板等的疑慮。另一方面，焊膏用助焊劑之含有率若超過90體積%，則有焊膏之黏度變得過低而塗布性能惡化、助焊劑和焊料粉末變得容易分離的疑慮。　　相對於此，在上述態樣係因為焊膏用助焊劑之含有率為30體積%以上、90體積%以下，所以可構成適切的黏度之焊膏，可抑制塗布性能之惡化、或助焊劑與焊料粉末之分離。

作為本發明之焊膏之較佳的態樣係前述焊料粉末為Sn-Ag-Cu焊料粉末、Sn-Cu焊料粉末、Sn-Ag焊料粉末、Pb-Sn焊料粉末、Au-Sn焊料粉末、Au-Ge焊料粉末、Au-Si焊料粉末之任一者為佳。　　如為上述態樣，則可將上述各種粉末之任一者作為焊料粉末使用。特別是，在焊料粉末為Au-Sn焊料粉末之情況，包含Au-Sn焊料粉末的焊膏係因為是高融點之焊膏，所以於回焊時容易產生殘渣之飛散，但因為以使用上述焊膏用助焊劑抑制殘渣之產生，所以可防止回焊時之殘渣之飛散。

本發明之其他態樣之使用焊膏之焊料凸塊的形成方法(以下，稱為「使用本發明之焊膏的焊料凸塊之形成方法」)係將具有開口部的遮罩配置於基板上，於前述開口部內以填充上述焊膏之方式印刷前述焊膏，在剝離前述遮罩後，將前述基板上之凸塊前驅物在甲酸氣體環境下進行回焊處理而形成焊料凸塊。　　如藉由如此的構成，則以抑制上述殘渣產生，而可省去焊料凸塊之洗淨步驟，此外因為在甲酸氣體環境下進行回焊處理，所以即使未包含進行還原除去氧化物的松香類等，亦還原基板上之氧化被膜及焊料之表面之氧化被膜而可使焊料熔融圓滑化。

本發明之其他態樣之使用焊膏的接合體之製造方法(以下，稱為「使用本發明之焊膏的接合體之製造方法」)係使用焊膏的接合體之製造方法，且在接合物與被接合物之間配置上述焊膏，藉由在甲酸氣體環境下加熱而焊接前述接合物與前述被接合物。　　如藉由如此的構成，則以抑制上述殘渣產生，可省去接合部之洗淨步驟，此外因為在甲酸氣體環境下進行回焊處理，所以即使未包含進行還原除去氧化物的松香類等，亦還原接合物及被接合物上之氧化被膜及焊料之表面之氧化被膜而可使焊料熔融圓滑化，可將接合物及被接合物更強固地接合。　　尚，作為配置焊膏的方法係無特別限定，例如可以印刷法或藉由分配器所為的塗布、針轉印等配置。又，作為接合物係例如為基板等，作為被接合物係例如為LED元件等之半導體元件等。 [發明的效果]

在本發明之焊膏用助焊劑、焊膏、使用焊膏之焊料凸塊的形成方法及接合體的製造方法係可抑制殘渣之產生及焊料之表面之再氧化。

以下，說明關於有關本發明的焊膏用助焊劑、焊膏、使用焊膏之焊料凸塊的形成方法。　　本實施形態之焊膏用助焊劑(以下，有僅稱為助焊劑的情況)係包含黏稠劑、溶劑及觸變劑的助焊劑，且酸價值為100mg KOH/g以下，在熱重量測定中在300℃之減少率為80質量%以上，黏度為0.5Pa･s以上，且，黏合力為1.0N以上。　　以下，將助焊劑之構成、酸價值、在熱重量測定的300℃之減少率、黏度及黏合力，關於以上述之方式規定的理由而說明。

[助焊劑之構成] 　　助焊劑係包含黏稠劑、溶劑及觸變劑而構成。尚，在本實施形態，助焊劑係僅由黏稠劑、溶劑及觸變劑構成。　　助焊劑之酸價值係被設為100mg KOH/g以下。因為藉由將此酸價值設定為100mg KOH/g以下，抑制設為焊膏時之焊料粉末與助焊劑進行反應，作為焊膏之黏度變化變少。又，因為若酸價值超過上述值，則在助焊劑與焊料粉末之氧化物之還原反應所產生的還原水之產生變多，所形成的焊料凸塊內之孔隙變多。尚，助焊劑之酸價值係50mg KOH/g以下為較佳，10mg KOH/g以下為更佳。於酸價值之下限無特別限制，亦可為測定之偵測下限值以下，例如為0.01mg KOH/g。　　進而，助焊劑係在熱重量測定中於300℃之減少率為80質量%以上。此係因為若在熱重量測定於300℃之減少率為未達80質量%，則包含助焊劑的焊膏被回焊時，殘渣之量變多。尚，助焊劑係在熱重量測定中於300℃之減少率為85質量%以上為較佳，90質量%以上為更佳。減少量之上限係無特別限制，但作為使用一般上可利用的黏稠劑的情況之數值，例如為99.5質量%。

作為包含於助焊劑的溶劑係可使用醇、酮、酯、醚、芳香族系、烴類、萜烯系及萜系等之溶劑。具體而言係可將苄醇，乙醇，乙基醇，異丙醇，丁醇，二乙二醇，乙二醇，乙基溶纖劑，丁基溶纖劑，丁基卡必醇，異丙醇，乙酸乙酯，乙酸丁酯，苯甲酸丁酯，己二酸二乙酯，十二烷，十四烯，α-萜品醇，2-甲基-2,4-戊二醇，2-乙基-1,3-己二醇，甲苯，二甲苯，丙二醇單苯基醚，二乙二醇單己醚，乙二醇單丁醚，二乙二醇單丁醚，己二酸二異丁酯，己二醇，環己烷二甲醇，2-萜品基氧基乙醇、2-二氫萜品基氧基乙醇，檸檬醛，沉香醇，檸檬烯，香芹酚，蒎烯，法呢烯等單獨或混合此等而使用。

又，作為被包含於助焊劑的觸變劑係可將硬化蓖麻油、氫化蓖麻油、巴西棕櫚蠟、醯胺、羥基脂肪酸類、二亞苄基山梨醇、雙(p-甲基亞苄基)山梨醇、蜂蠟、硬脂酸醯胺、羥基硬脂酸伸乙基雙醯胺單獨或混合此等而使用。進而於此等按照必要而添加如辛酸、月桂酸、肉荳蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、山萮酸般的脂肪酸、如1,2-羥基硬脂酸般的羥基脂肪酸、抗氧化劑、界面活性劑、胺類等而使用。

助焊劑之黏度為0.5Pa･s以上。若助焊劑之黏度為未達0.5Pa･s，則此助焊劑之黏度過小，無法構成焊膏，有無法塗布於基板等的疑慮。尚，助焊劑之黏度係1.0Pa･s以上為較佳。尚，黏度為室溫(25℃)之時之黏度。黏度之上限無特別限制，但由塗布性等之觀點視之，例如為100Pa･s。　　又，助焊劑之黏合力為1.0N以上。若助焊劑之黏合力未達1.0N，則因為黏著強度低，所以在將包含此助焊劑的焊膏塗布於基板等時，有已塗布的焊膏由基板等脫落的疑慮。尚，助焊劑之黏合力係1.2N以上為較佳。尚，黏合力為室溫(25℃)之時之數值。黏合力之上限無特別限制，但由遮罩之脫版性等之觀點視之，例如為100N。

[黏稠劑之構成] 　　黏稠劑係在常溫(25℃)為固體或黏度為1Pa･s以上之液體為最佳。此係因為若黏稠劑為在常溫下黏度為未達1 Pa･s之液體，則助焊劑之黏度過小，無法構成焊膏，有無法塗布於基板等的疑慮。如此的黏稠劑為在常溫下具有1Pa･s以上之黏度，或是在常溫下為固體，所以由包含此黏稠劑的助焊劑及焊料粉末所構成的焊膏具有形狀保持性。黏度之上限無特別限制，但由塗布性等之觀點視之，例如為400Pa･s。　　又，黏稠劑係在熱重量測定中於300℃之減少量為90質量%以上。此係因為助焊劑成分之中多數為黏稠劑，所以若在熱重量測定中於300℃之減少率為未達90質量%，則無法將在助焊劑之熱重量測定中於300℃之減少率作為80%以上。於減少率之上限無特別限制，亦可使用減少100質量%的黏稠劑。　　此黏稠劑之黏合力被設定為1.1N以上。如上述，因為助焊劑成分之中多數為黏稠劑，所以若黏稠劑之黏合力為未達1.1N，則無法將助焊劑之黏合力作為1.0N以上。黏合力之上限無特別限制，但由遮罩之脫版性等之觀點視之，例如為200N。

作為被包含於助焊劑的黏稠劑係分解溫度低，具有黏稠性者為較佳。例如，作為黏稠劑係除了異冰片基環己醇、異冰片基酚及此等之衍生物以外，可使用數量平均分子量為700以上、1500以下之聚丁烯等。尚，聚丁烯之數量平均分子量設為700以上、1500以下係因為若數量平均分子量為未達700則黏度成為未達1Pa･s而黏稠效果低，焊膏之印刷性為低下，因為若數量平均分子量超過1500則耐熱性變高而成為容易殘留作為殘渣。　　如此在本實施形態係因為未將黏稠劑藉由松香類、二聚酸及數量平均分子量為超過1500的聚丁烯等而構成，所以在熱重量測定於300℃之減少率成為90質量%以上，一邊抑制殘留殘渣於焊料凸塊、一邊確保黏稠性。　　尚，本實施形態之助焊劑係因為如上述之方式，作為主成分未包含松香類等，所以還原除去氧化物而浸潤於底層，缺乏被覆焊料凸塊而防止再氧化的效果。如此的松香類之機能係藉由後述的甲酸氣體而填補。

如此的助焊劑之調配組成係例如溶劑為19質量%~60質量%，黏稠劑為30質量%~80質量%，觸變劑為1.0質量%~10質量%。在溶劑為未達19質量%係焊膏為難以成為膏狀，若溶劑超過60質量%，則被印刷塗布於基板上的狀態之焊膏(以下，有稱為凸塊前驅物的情況)之形狀保持性成為不良。在觸變劑為未達1.0質量%係焊膏之形狀保持性成為不良，若超過10質量%，則焊膏變得過硬。又，黏稠劑為未達30質量%之情況，無法構成膏體、或是，成為乾的膏體，有無法將焊膏塗布於基板等的疑慮。　　另一方面，若黏稠劑超過80質量%，則有焊膏之黏度變得過高，或是，黏著力變得過高，印刷時之刮除性惡化，或是以分配器所致的塗布時或針轉印時之形狀惡化的疑慮。較佳的助焊劑之調配組成係黏稠劑為35質量%以上、80質量%以下，觸變劑為2質量%以上、6質量%以下，剩餘部分為溶劑。又，進而佳的助焊劑之調配組成係黏稠劑為35質量%以上、70質量%以下，觸變劑為2.5質量%以上、5.5質量%以下，剩餘部分為溶劑。　　尚，若於焊膏用助焊劑內大量包含活性劑，則作為焊膏時之焊料粉末與助焊劑進行反應，因為黏度變化變大，所以即使冷藏保存亦只能保存幾個月。因此，在本實施形態，於焊膏用助焊劑係作為不包含活性劑。

[焊膏之構成] 　　焊膏係混合上述助焊劑、與焊料粉末而成的混合體，助焊劑之含有率設定為30體積%以上、90體積%以下。在焊膏用助焊劑之含有率為未達30體積%之情況，無法構成膏體，或是，成為乾的膏體，有無法將焊膏印刷塗布於基板等的疑慮。另一方面，若焊膏用助焊劑之含有率超過90體積%，則有焊膏之黏度變得過高，或是，黏著力變得過高，印刷時之刮除性惡化，或是以分配器所致的塗布時或針轉印時之形狀惡化的疑慮。因此，在本實施形態係助焊劑之含有率被設定為30體積%以上、90體積%以下。尚，助焊劑之含有率係40體積%以上、90體積%以下為較佳。　　由此，焊膏之黏度係成為0.4Pa･s以上，焊膏之黏合力成為0.8N以上。

又，作為焊料粉末係可例示Sn-Ag-Cu焊料粉末、Sn-Cu焊料粉末、Sn-Ag焊料粉末、Pb-Sn焊料粉末、Au-Sn焊料粉末、Au-Ge焊料粉末。又，焊料粉末之平均粒徑係例如在0.1~30.0μm之範圍內，藉由此而可提昇向遮罩開口部之膏體填充性及凸塊前驅物之形狀保持性。　　尚，為了將凸塊形成作為窄間距，較佳為焊料粉末之平均粒徑係處於0.1~10.0μm之範圍內。

[焊料凸塊之形成方法] 　　接著，說明使用焊膏之焊料凸塊的形成方法。　　此形成方法係具備印刷焊膏的印刷步驟，將焊膏在甲酸氣體環境下加熱的回焊步驟。以下，依序詳細地說明印刷步驟、回焊步驟。

(印刷步驟) 　　在印刷步驟係於矽晶圓、玻璃環氧樹脂基板等之基板上配置具有開口部的遮罩，以於此開口部內填充焊膏之方式印刷塗布焊膏。此印刷塗布後，將遮罩由基板剝離，於基板上形成凸塊前驅物。尚，焊膏係作為印刷塗布，但亦可藉由分配器等所致的吐出供給，且亦可藉由針轉印裝置等所致的針轉印。　　在此情況，因為黏稠劑為在常溫為固體或黏度為 1Pa･s以上之液體，所以可確保由包含黏稠劑的焊膏用助焊劑及焊料粉末所構成的焊膏之形狀保持性。又，因為焊膏用助焊劑之含有率為30體積%以上、90體積%以下，所以可構成適切的黏度及黏著力之焊膏，可抑制印刷時之刮除性惡化等。

(回焊步驟) 　　在回焊步驟係首先作為預備加熱，在甲酸氣體環境下，將已形成於基板上的凸塊前驅物以低於焊料粉末之融點的溫度加熱30秒~2分鐘(預熱步驟)，使在助焊劑中之孔隙源的溶劑揮發。在此甲酸氣體環境下之各加熱步驟係藉由在常溫將N₂ 通氣至純度99%之甲酸而產生將甲酸溶入N₂ 氣體內的氣體，將此已溶入甲酸的N₂ 氣體供給至爐內而實行。此已溶入甲酸的N₂ 氣體(甲酸氣體)之甲酸濃度係例如設定為大約3體積%。尚，亦可藉由於爐內置入甲酸而產生甲酸氣體環境。　　之後，以高於焊料粉末之融點的溫度，例如，以焊料粉末之融點+30℃之溫度加熱10秒~1分鐘(正式加熱步驟)，溶融焊料粉末。此時，甲酸係與被包含在焊料粉末的Sn等之金屬氧化物反應而產生甲酸鹽後，進而被置於高溫化而甲酸鹽為藉由甲酸而還原。以如此之方式在甲酸氣體環境下，若實行各加熱步驟，則藉由甲酸之還原力而還原焊料粉末等之氧化被膜。而且，若冷卻已熔融的焊料，則藉由表面張力而形成略半球狀之焊料凸塊。

在此情況，在本實施形態係焊膏用助焊劑為於熱重量測定，在300℃之減少率為80質量%以上，其中尤其在黏稠劑為於熱重量測定，在300℃之減少量為90質量%以上，所以在包含焊膏用助焊劑的焊膏被回焊時，因為作為助焊劑之揮發份多，凸塊前驅物被回焊而形成焊料凸塊的情況，亦可抑制殘渣產生，可省去焊料凸塊之洗淨步驟。　　又，因為在甲酸氣體環境下進行回焊處理，所以即使於構成焊膏的助焊劑內未包含還原除去氧化物的松香類，亦可藉由甲酸氣體之還原力而還原焊料粉末或基板上之氧化被膜而使焊料熔融圓滑化。

又，因為藉由使用本實施形態之焊膏用助焊劑而抑制殘渣之產生，所以即使焊料粉末為高融點之Au-Sn焊料粉末亦可防止回焊時之殘渣之飛散。　　更進一步，因為焊膏用助焊劑之酸價值被設定為100 mg KOH/g以下，所以除了可抑制在焊料凸塊內的孔隙之產生以外，可長期間保存焊膏(例如，6個月以上)，可提昇長期保管性。

尚，本發明係不限定於上述實施形態，在不逸脫本發明之旨趣的範圍內可加以各式各樣的變更。　　在上述實施形態係助焊劑設為僅由黏稠劑、溶劑及觸變劑所構成，但不限於此，如為酸價值為100mg KOH/g以下，於熱重量測定在300℃之減少率為80質量%以上之範圍內，黏度為0.5Pa･s以上，且黏合力為1.0N以上，則助焊劑亦可微量地包含松香類及活性劑。例如，如在松香類之情況係10質量%以下，在活性劑之情況為0.1質量%以下之範圍，則亦可包含此等於助焊劑。　　又，在上述實施形態係以在回焊步驟實行預熱步驟及正式加熱步驟，使加熱溫度以兩階段階段性地上昇，但不限於此，亦可僅實行正式加熱步驟。又，亦可使加熱溫度以三階段以上，階段性地上昇。　　更進一步，在上述實施形態係說明關於使用焊膏之焊料凸塊之製造方法，但不限於此，本發明之焊膏係亦可被使用於接合體之製造方法，其係被配置於接合物與被接合物之間，藉由在甲酸氣體環境下進行加熱而焊接接合物與被接合物。 [實施例]

變更諸條件，同時製造焊膏，進行關於由此焊膏而得到的焊料凸塊之回焊後之殘渣之量、焊膏之長期保管性及形狀保持性的實驗。關於已得到的實施例1~9以及比較例1~6之樣本，在參照表1及表2的同時進行說明。

尚，在表1中關於在個別助焊劑及黏稠劑的熱重量測定的於300℃之減少率(以下，在表1係稱為300℃TG減少)，係使用一般之熱重量測定裝置而測定。例如，在助焊劑之熱重量測定係將10mg之助焊劑在N₂ 環境下，藉由測定以昇溫10℃/min、使溫度由室溫(25℃)上昇至300℃時之重量變化，求出上述減少率。黏稠劑亦相同。　　又，關於助焊劑及黏稠劑之黏度係依據JIS Z 8803而測定。尚，在表1係關於在常溫(25℃)為液狀者係表示依據上述JIS Z 8803而測定的黏度，關於在常溫為固體者係於表1表示為固體。　　進而，關於助焊劑之酸價值係依據JIS Z 3197而測定。尚，關於酸價值過小而超出偵測界限者係表示為偵測界限以下。

藉由將如此的表示於表1的焊料粉末及助焊劑，以表1所示的比例混合，製造焊膏。又，助焊劑係藉由混合黏稠劑、觸變劑、溶劑、活性劑而製作，黏稠劑、觸變劑、溶劑及活性劑係設為依照表1所記載，觸變劑係設為5質量%，將剩餘部分設為溶劑。　　關於回焊後之殘渣之有無、焊膏之長期保管性及形狀保持性之評估，藉由下述手法而進行。

(回焊後之殘渣之有無) 　　於銅板之表面使用厚度200μm之印刷用模板遮罩，將各實施例1~9以及比較例1~6之焊膏各自印刷塗布為直徑6.5mm之圓形，由銅板除去印刷用模板遮罩。以如此的方式進行，關於各試料，將圓形之凸塊前驅物形成於銅板上，設為評估用基板。　　接著，以在甲酸氣體環境下，加熱此評估用基板，使凸塊前驅物進行回焊處理。此時，波峰溫度係設為各焊料粉末之融點+30℃，加熱時間係設為1分鐘。在此甲酸氣體環境下之加熱係藉由在常溫將N₂ 通氣而產生將甲酸溶入N₂ 氣體內的氣體，將此已溶入甲酸的N₂ 氣體供給至爐內而實行。此已溶入甲酸的N₂ 氣體(甲酸氣體)之甲酸濃度係設為大約3體積%。　　之後，使用電子顯微鏡(SEM)，觀察已被回焊處理的凸塊前驅物(焊料凸塊)，將殘渣之面積為未達焊膏之塗布面積之3成之情況判定為良好，殘渣覆蓋焊膏之塗布面積之3成以上的情況判定為不良。

(焊膏之長期保管性) 　　將膏體以室溫保管6個月後，使用此膏體而與上述同樣地作成評估用基板，於此進行上述回焊處理而形成焊料凸塊。　　之後，以光學顯微鏡觀察，將焊料粉末之未熔融粉之產生量與焊膏製作之後不久為相同的情況判定為良好，焊料粉末之未熔融粉之產生量為較焊膏製作之後不久更增加的情況判定為不良。

(形狀保持性) 　　於評估基板上以間距200μm、開口徑120μm、厚度25μm之遮罩塗布焊膏，形成100個凸塊前驅物。以目視形成100個凸塊前驅物的評估基板、或以光學顯微鏡觀察，在100個焊料凸塊前驅物之中，遺漏為5處所以下、印刷塌邊所致的橋部為5處所以下、凸塊前驅物之缺損為5處所以下之情況判定為良好，遺漏、橋部及缺損之任一者為多於5處所地產生的情況判定為不良。

如由表1及表2可了解，比較例1、3及6係於助焊劑之熱重量測定在300℃之減少量為低至60質量%以下，所以回焊之殘渣產生的區域超過焊膏之塗布面積之3成，回焊後之殘渣多。另一方面，在實施例1~9，助焊劑係於熱重量測定中在300℃之減少率為80質量%以上，所以回焊後之殘渣少。又，在比較例2、4及5，亦於助焊劑之熱重量測定中在300℃之減少率為80質量%以上，所以回焊後之殘渣少。因此，可了解在助焊劑之熱重量測定，在300℃之減少量均為80質量%以上為有效的範圍。

又，比較例1、2及5係因為助焊劑之酸價值高達200～1500mg KOH/g，所以長期保管性差。另一方面，在實施例1~9係因為助焊劑之酸價值為100mg KOH/g以下，所以焊膏之長期保管性優異。又，在比較例3、4及6，因為助焊劑之酸價值均為偵測界限以下，所以焊膏之長期保管性優異。因此，可了解助焊劑之酸價值為100mg KOH/g以下為有效的範圍。　　尚，在實施例2，助焊劑係包含0.1質量%之活性劑，但因為助焊劑之酸價值為100mg KOH/g以下，所以長期保管性優異。另一方面，在比較例2，助焊劑為包含0.2質量%之活性劑，所以助焊劑之酸價值成為高達200mg KOH/g，長期保管性差。因此，可了解助焊劑之酸價值如為上述範圍內，則亦可包含0.1質量%以下之活性劑。

在比較例5係助焊劑包含40質量%之聚合松香，所以助焊劑之酸價值成為高達800mg KOH/g，長期保管性差。另一方面，在實施例8，助焊劑係雖然包含5質量%聚合松香，但是長期保管性優異。　　又，在比較例6，因為助焊劑包含40質量%之松香酯，所以於熱重量測定中在300℃之減少量成為低至60質量%以下，回焊後之殘渣多。另一方面，在實施例9，助焊劑係雖然包含10質量%松香酯，但是回焊後之殘差少。　　由此等之情事，可了解如助焊劑之酸價值、於熱重量測定中在300℃之減少量為上述範圍內，則亦可包含10質量%以下之松香類。

進而，比較例4係助焊劑之黏度為低至0.3 Pa･s，黏合力亦小至0.8N，所以印刷塌邊等產生，形狀保持性差。另一方面，實施例1~9係助焊劑之黏度為1Pa･s以上，黏合力亦為1.0N以上，所以形狀保持性優異。另一方面，比較例1～3及5係助焊劑之黏度為0.5Pa･s以上，黏合力亦為1.0N以上，所以形狀保持性優異。因此，可了解助焊劑之黏度為0.5Pa･s以上，且，黏合力為1.0N以上為有效的範圍。 [產業上之可利用性]

可有效率地提昇電子零件之向基板接合之信賴性。

Claims

一種焊膏用助焊劑，其係包含黏稠劑、溶劑及觸變劑的焊膏用助焊劑，其特徵為：酸價值為100mg KOH/g以下，於熱重量測定中在300℃之減少率為80質量%以上，黏度為0.5Pa･s以上，且，黏合力(tacking force)為1.0N以上。
如請求項1之焊膏用助焊劑，其中，松香類之含量為10質量%以下。
一種焊膏，其特徵為：混合如請求項1或2之焊膏用助焊劑、與焊料粉末而成。
如請求項3之焊膏，其中，前述焊膏用助焊劑之含有率為30體積%以上、90體積%以下。
如請求項3或4之焊膏，其中，前述焊料粉末為Sn-Ag-Cu焊料粉末、Sn-Cu焊料粉末、Sn-Ag焊料粉末、Pb-Sn焊料粉末、Au-Sn焊料粉末、Au-Ge焊料粉末、Au-Si焊料粉末之任一者。
一種使用焊膏之焊料凸塊的形成方法，其特徵為：將具有開口部的遮罩配置於基板上，於前述開口部內以填充如請求項3至5中任一項之焊膏之方式印刷前述焊膏，在剝離前述遮罩後，將前述基板上之凸塊前驅物在甲酸氣體環境下進行回焊處理形成焊料凸塊。
一種使用焊膏的接合體之製造方法，其特徵為：　　在接合物與被接合物之間配置如請求項3至5中任一項之焊膏，藉由在甲酸氣體環境下加熱而焊接前述接合物與前述被接合物。