TW201940276A - 助焊劑、焊膏、焊接製程、焊接製品的製造方法、ｂｇａ封裝件的製造方法 - Google Patents

助焊劑、焊膏、焊接製程、焊接製品的製造方法、ｂｇａ封裝件的製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種不含還原劑及活性劑，且可使焊接接合部成為無殘渣的助焊劑，以及使用該助焊劑的焊膏。本發明之助焊劑含有：第一溶劑，係在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中，當質量成為0時之溫度為180℃以上且未滿260℃者；第二溶劑，係在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中，當質量成為0時之溫度為100℃以上且未滿220℃；及脂肪醯胺。第一溶劑之含量係較第二溶劑之含量少。該助焊劑不含用以還原除去焊料之表面氧化膜的還原劑、及用以提升還原性的活性劑，且該助焊劑與焊料粉末之混合物可成為焊膏。

Description

助焊劑、焊膏、焊接製程、焊接製品的製造方法、BGA封裝件的製造方法
本發明係關於一種助焊劑、焊膏、焊接製程、焊接製品的製造方法，特別是關於可構成無殘渣焊膏之助焊劑、無殘渣焊膏、使用該焊膏之焊接製程、焊接製品的製造方法、及BGA封裝件的製造方法。
於功率裝置之製造中，分別於半導體晶片與DBC(Direct bonded copper；直接覆銅)基板之間、及DBC基板與底板間，需進行大面積焊接接合。焊接材料有使用焊箔或焊膏，前者需要用以固定的冶具，後者於焊接後則需要洗淨助焊劑殘渣。
於焊膏通常含有焊料粉末與助焊劑。助焊劑成分係有還原劑、活性劑、觸變劑(黏結劑)、溶劑、增黏劑樹脂等。還原劑係於焊接時具有除去焊料粉末表面或焊接對象物表面之氧化膜的功能，活性劑係具有提升還原劑以提升焊料之濕潤性的功能。
然而，助焊劑會於焊接後以助焊劑殘渣的形式殘存。在助焊劑成分中，還原劑及活性劑會對焊接之性能、腐蝕、遷移造成大幅影響。若還原效果愈高，焊接性能愈提升。然而，由於該等活性成分容易離子化且與水的親和性亦強，故容易引起腐蝕或離子遷移。
因此，當使用含有還原劑或活性劑的焊膏時，於焊接接合後需要洗淨助焊劑殘渣。然而，助焊劑殘渣之洗淨會導致工程的成本增加。又，由於洗淨步驟會產生廢液而增加環境負荷，故期盼能減少。
因此，於專利文獻1揭示一種無還原劑及活性劑之不需洗淨的焊膏(段落0001)。使用該焊膏時之助焊劑殘渣，主要為所含之觸變劑，其殘渣量為焊接接合體整體的1質量%以下之極少。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：國際公開2017/057651號
然而，即使使用上述焊膏，若焊接接合面積愈大，則助焊劑殘渣的總量增加。又，由於面積大，助焊劑不易揮發，會殘存於焊接接合部的內部而造成孔洞產生。又，由於孔洞產生的部位散熱性惡化，故會導致功率裝置的性能降低。
本發明有鑒於上述之課題，其目的在於提供一種不含還原劑及活性劑，並且可使焊接接合部成為無殘渣且少孔洞的助焊劑、以及使用該助焊劑的焊膏。又，所謂「無殘渣」係指焊接接合後之助焊劑殘渣不存在的狀態或幾乎不存在的狀態。具體而言，係指焊接接合後以目視觀察無法確認到助焊劑殘渣、或以目視雖可確認助焊劑殘渣但以紅外分光法(IR)無法偵測程度的殘渣。所謂「少孔洞」，係指以X射線穿透裝置觀察焊接部分時孔洞未滿5%者。又。「%」係二維透射影像的面積比率。
本發明人等發現，為了使脂肪醯胺可與特定之溶劑的蒸發一起蒸發，使用作為觸變劑之脂肪醯胺、及在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中，當質量成為0時之溫度不同的兩種溶劑，製作不含還原劑、活性劑而含有前述兩種溶劑(第一溶劑、第二溶劑)及脂肪醯胺的助焊劑，且使用該助焊劑之焊膏可使助焊劑殘渣成為無殘渣，因此，助焊劑殘渣不會殘存於內部而使焊接接合部為少孔洞，而完成本發明。
本發明之第一樣態之助焊劑，含有：第一溶劑，係在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中，當質量成為0時之溫度為180℃以上且未滿260℃者；第二溶劑，係在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中，當質量成為0時之溫度為100℃以上且未滿220℃者；及脂肪醯胺；前述第一溶劑之含量係較第二溶劑之含量少，該助焊劑不含用以還原除去焊料之表面氧化膜的還原劑、及用以提升還原性的活性劑，且該助焊劑與焊料粉末之混合物可成為焊膏，助 焊劑殘渣可成為無殘渣者。
本說明書中之「於熱重測定中質量成為0」，係指0或接近於0之值，亦即相對於升溫TG曲線不再變動之值(或相對於升溫TG曲線看不出變動之值)。「脂肪醯胺」係發揮觸變劑之作用，可防止焊料粉末與其他成分的分離或防止垂流等，「溶劑」可調整黏度等。第二溶劑較佳為會於較焊料粉末熔融之溫度低的溫度蒸發者。第一溶劑較佳為會於蒸發時使脂肪醯胺蒸發者。「還原劑」係指除去氧化膜的成分，「活性劑」係指提升還原性的成分。「不含還原劑」係指無還原劑、或即使含有亦為不妨害本發明效果之程度的量。亦即，不需洗淨，使助焊劑殘渣成為無殘渣，且可使焊接接合部成為少孔洞的量。如此，於不妨礙本發明效果的範圍內，亦可含有還原劑、活性劑、添加物等其他成分。亦即，本發明之助焊劑，可以是實質上由第一溶劑、第二溶劑、脂肪醯胺所構成的助焊劑，焊膏可以是實質上由第一溶劑、第二溶劑、脂肪醯胺所構成的焊膏。又，本說明書中，記載為「由…所構成」時，係指「實質上由…所構成(essentially consisting of)」之意。
若為如此之構成，可得到助焊劑殘渣成為無殘渣且可使焊接接合部成為少孔洞的助焊劑。
本發明之第二樣態之助焊劑，係於上述本發明之第一樣態之助焊劑中，前述第一溶劑之前述溫度係較前述第二溶劑之前述溫度高，第一溶劑之前述溫度與前述第二溶劑之前述溫度的差為15℃以上。
若為如此之構成，第一溶劑與第二溶劑的組合會變更佳。
本發明之第三樣態之助焊劑，係於上述本發明之第一樣態或 第二樣態之助焊劑中，含有前述第一溶劑2至15質量%、前述第二溶劑70至86質量%、及前述脂肪醯胺6至24質量%。
若為如此之構成，可使助焊劑成分的比率成為更適當的比率。
本發明之第四樣態之助焊劑，係於上述本發明之第一樣態至第三樣態中任一樣態的助焊劑中，由前述第一溶劑、前述第二溶劑、及前述脂肪醯胺所構成。
若為如此之構成，可得到能使助焊劑殘渣成為無殘渣且使焊接接合部成為少孔洞的助焊劑。
本發明之第五樣態之焊膏，含有焊料粉末、及上述本發明之第一樣態至第四樣態中任一樣態的助焊劑。
若為如此之構成，可得到焊接接合後之助焊劑殘渣為無殘渣且可使焊接接合部成為少孔洞之焊膏。
本發明之第六樣態之焊膏，係由焊料粉末、及上述本發明之第四樣態之助焊劑所構成。
若為如此之構成，可得到焊接接合後之助焊劑殘渣為無殘渣且可使焊接接合部成為少孔洞之焊膏。
本發明之第七樣態之焊膏，係於上述本發明之第五樣態或第六樣態之助焊膏中，前述焊料粉末係以焊料粉末總量之40質量%以下的比率含有粒徑為38μm以下的粉末。
若為如此之構成，焊料粉末之至少60質量%的粒徑為超過38μm者，於焊料粉末間可維持著更加適合導入還原氣體的的間隙，使還原氣體更容易侵入。再者，由於若粒徑大則粒子間之空隙增大，因此溶劑與脂肪醯胺 的蒸發更為容易。尤其於大面積接合的功率裝置時，不容易使中心部的溶劑及脂肪醯胺蒸發，因而以上述之粒徑較佳。又，於第7圖例示於焊料粉末間所產生的間隙之掃瞄電子顯微鏡(SEM)影像。
本發明之第八樣態之焊接製程，具備下列步驟：提供上述本發明之第五樣態至第七樣態中任一樣態之焊膏之步驟；導入使前述焊料粉末還原之還原氣體的步驟；及使前述焊料粉末熔融之步驟。
若為如此之構成，可使助焊劑殘渣之量成為無殘渣。再者，由於焊膏為無還原劑、無活性劑者，因此焊接時之助焊劑的揮發成分為非離子性，不會引起基板或構件的腐蝕。
本發明之第九樣態之焊接製品的製造方法，具備下列步驟：塗布步驟，係將焊膏塗布於焊接對象物，該焊膏含有第一溶劑，在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中質量成為0時之溫度較前述第一溶劑低的第二溶劑，脂肪醯胺，及焊料粉末；蒸發步驟，係將塗布有前述焊膏之焊接對象物在前述焊料粉末不熔融的範圍進行加熱，使前述第二溶劑蒸發；還原步驟，係與前述蒸發步驟同時或於之後，將前述焊料粉末與前述焊接對象物以還原氣體進行還原；及焊料熔融步驟，係於前述還原步驟之後，加熱前述焊料粉末與前述焊接對象物，使前述焊料粉末熔融；其中，前述第一溶劑與脂肪醯胺係於前述蒸發步驟中與前述第二溶劑一起蒸發，或者伴隨著前述焊料熔融步驟中之加熱而蒸發，助焊劑殘渣可成為無殘渣者。
若為如此之構成，於還原時焊料粉末不會熔融，由於焊料粉末間等所產生的間隙，使得焊料粉末及焊接對象物的還原可有效果地進行。再者， 可使助焊劑殘渣之量成為無殘渣，以及由於焊膏為無還原劑、無活性劑者，因此焊接時之助焊劑的揮發成分為非離子性，不會引起基板或構件的腐蝕，而成為具有上述優點之焊接製品的製造方法。
本發明之第十樣態之焊接製品的製造方法，係於上述本發明之第九樣態之焊接製品的製造方法中，前述蒸發步驟更具備減壓步驟，該減壓步驟係使配置有前述焊接對象物之空間減壓。
若為如此之構成，可使在蒸發步驟中要蒸發之助焊劑成分促進蒸發。
本發明之第十一樣態之焊接製品的製造方法，係於上述本發明之第九樣態或第十樣態之焊接製品的製造方法中，前述蒸發步驟係在使前述焊接對象物處於真空中的狀態下進行加熱。所謂「真空」係指壓力較大氣更低(所謂減壓)的空間。
若為如此之構成，可促進溶劑的蒸發。再者，即使為常壓時之沸點較還原時之溫度高的溶劑，亦可有效率地使其蒸發，而能增加可使用溶劑的種類。
本發明之第十二樣態之焊接製品的製造方法，係於上述本發明之第九樣態至第十一樣態中任一樣態之焊接製品的製造方法中，藉由前述蒸發步驟而於前述焊料粉末間產生間隙，且前述還原步驟係在使前述焊料粉末與前述焊接對象物處於真空中的狀態下於前述間隙導入還原氣體。
若為如此之構成，可使還原氣體容易侵入焊料粉末間等之間隙。
本發明之第十三樣態之焊接製品的製造方法，係於上述本發明之第九樣態至第十二樣態中任一樣態之焊接製品的製造方法中，前述焊料熔融步驟係在使前述焊料粉末與前述焊接對象物處於真空中的狀態下進 行加熱而使焊料粉末熔融，得到一體化之焊接接合部，且該製造方法更具備下列步驟：真空破壞步驟，係於前述焊料熔融步驟後，破壞前述真空，壓縮前述焊接接合部之內部空洞(孔洞)使其縮小或消失；及冷卻步驟，係於前述真空破壞步驟後，冷卻前述焊接對象物。
若為如此之構成，於真空破壞步驟中，可在焊料熔融的狀態下將使孔洞(空洞)潰縮，且可於孔洞潰縮後使焊料固化，因此可抑制因焊料中之孔洞所導致之疲勞壽命的降低。
本發明之第十四樣態之焊接製品的製造方法，係於上述本發明之第九樣態至第十三樣態中任一樣態之焊接製品的製造方法中，前述還原氣體為甲酸氣體。
若為如此之構成，會成為與經常作為還原氣體使用之氣體合適的焊膏。又，可於較300℃低之溫度使焊料粉末及焊接對象物還原。
本發明之第十五樣態，係使用本發明之第一樣態至第四樣態中任一樣態之助焊劑作為焊球之暫時固定劑，以製造BGA封裝件者。BGA封裝件之製造方法，具備下列步驟：塗布步驟，係將助焊劑作為暫時固定劑而塗布於BGA封裝件基板，該助焊劑含有第一溶劑，在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中質量成為0時之溫度較前述第一溶劑低的第二溶劑，及脂肪醯胺；暫時固定步驟，係於經塗布之前述助焊劑暫時固定焊球；蒸發步驟，係將塗布有前述助焊劑之BGA封裝件基板在前述焊球不熔融的範圍進行加熱，使前述第二溶劑蒸發；還原步驟，係與前述蒸發步驟同時或於之後將前述焊球與前述BGA封裝件基板以還原氣體進行還原；及形成步驟，係於前述還原步驟之後，加熱前述焊球與 前述BGA封裝件基板，以使前述焊球接合於前述BGA封裝件基板，形成焊料凸塊；其中，前述第一溶劑與脂肪醯胺係於前述蒸發步驟中與前述第二溶劑一起蒸發，或者伴隨著前述形成步驟中之加熱而蒸發，助焊劑殘渣可成為無殘渣者。
若為如此之構成，可製造助焊劑殘渣為無殘渣且焊接接合部為少孔洞之BGA封裝件。
本發明之第十六樣態之焊接製品之製造方法，具備下列步驟：塗布步驟，係將焊膏塗布於焊接對象物，該焊膏含有第一溶劑，在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中質量成為0時之溫度較前述第一溶劑低的第二溶劑，脂肪醯胺，及焊料粉末；凸塊配置步驟，係於經塗布之前述焊膏配置BGA封裝件基板所具有之焊料凸塊；蒸發步驟，係對塗布有前述焊膏之焊接對象物在前述焊料粉末與前述焊料凸塊不熔融的範圍進行加熱，使前述第二溶劑蒸發；還原步驟，係與前述蒸發步驟同時或之後將前述焊料粉末、前述焊接對象物與前述焊料凸塊以還原氣體進行還原；及焊料熔融步驟，係於前述還原步驟之後，加熱前述焊料粉末、前述焊接對象物與前述焊料凸塊，使前述焊料粉末與前述焊料凸塊熔融；其中，前述第一溶劑與前述脂肪醯胺係於前述蒸發步驟中與前述第二溶劑一起蒸發，或者伴隨著前述焊料熔融步驟中之加熱而蒸發，助焊劑殘渣可成為無殘渣者。
若為如此之構成，當前述焊接對象物為印刷基板時，可組裝BGA封裝件，使助焊劑殘渣為無殘渣，可使焊接接合部成為少孔洞。
藉由本發明，可得到一種助焊劑，其係不含還原劑及活性劑且不需洗淨的助焊劑，而且可使助焊劑殘渣的量成為無殘渣、焊接接合部的孔洞少者。又，該助焊劑與焊料粉末的混合物，可成為不需洗淨、無殘渣且焊接接合部之孔洞少的焊膏。
1‧‧‧焊接裝置
10‧‧‧處理部
11‧‧‧腔室
11a‧‧‧搬運出入口
11d‧‧‧擋門
11s‧‧‧處理空間
12‧‧‧托運板
13‧‧‧加熱器
20‧‧‧甲酸供給部
31‧‧‧真空泵
33‧‧‧觸媒單元
41v‧‧‧主要排氣閥
42‧‧‧旁通排氣管
50‧‧‧控制裝置
100‧‧‧框體
C‧‧‧焊接製品
B‧‧‧被接合構件
F‧‧‧還原氣體、甲酸氣體
E‧‧‧排出氣體
G‧‧‧氣體
M‧‧‧模具、金屬罩
N‧‧‧非活性氣體
P‧‧‧電子零件
Q‧‧‧刮板
S’、S‧‧‧焊膏
T‧‧‧焊接對象物
W‧‧‧基板
第1圖係顯示焊接製品之製造方法之概要的圖；第1圖A為傳統方法，第1圖B為本發明之方法。
第2圖係顯示本發明之焊接製品之製造方法的流程圖。
第3圖係焊接裝置1之概略構成圖。
第4圖係例示使用焊接裝置1之焊接接合順序的流程圖。
第5圖係例示使用焊接裝置1之其他焊接接合順序的流程圖。
第6圖係例示迴焊時之溫度曲線圖之圖。
第7圖係顯示於焊料粉末間所產生之間隙的掃瞄電子顯微鏡(SEM)影像。
本發明係基於2018年3月9日向日本提出申請之日本特願2018-043396號者，並援用其內容形成本發明內容的一部分。
又，藉由以下之詳細說明，可進一步完全理解本發明。本發明之進一步的應用範圍，可藉由以下之詳細說明而明瞭。然而，詳細說明及特定之 實例為本發明之較佳實施型態，僅用以說明之目的所記載者。對所屬技術領域中具有通常知識者而言，係明確瞭解在本發明之精神與範圍內之各種變更、改變。申請人並無意將所記載之所有實施型態貢獻給公眾，且在改變、替代案中，可能於字面上不包含於申請專利範圍者，於均等論下亦為發明的一部分。
以下，參照圖示說明本發明之實施型態。又，於各圖中對於彼此相同或相同的部分附以相同或類似的符號，以省略重複的說明。又，本發明並不限制於以下的實施型態。
[助焊劑]
說明本發明之第一實施型態之助焊劑。
本發明之助焊劑，係含有作為觸變劑之脂肪醯胺、及在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中當質量成為0時之溫度不同的第一溶劑與第二溶劑之兩種溶劑，但不含還原劑、活性劑。或者，即使含有亦為不妨礙本發明效果之程度的量以下。
此處，所謂還原劑係顯示還原作用，將焊接時之焊料粉末表面或焊接對象物表面之氧化膜除去的物質，例如，松脂、松脂衍生物等。
所謂活性劑係提升還元性或銲料之濕潤性的物質，例如，胺-氫鹵酸鹽、有機酸等。胺-氫鹵酸鹽可舉例如二乙胺溴氫酸鹽、環己胺溴氫酸鹽等。有機酸可舉例如戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、硬脂酸、苯甲酸等。
又，本發明之助焊劑除還原劑與活性劑以外，只要可得本發明效果的範圍內，亦可含有脂肪醯胺與溶劑以外的化合物(添加物等)。
[焊膏]
說明本發明之第二實施型態之焊膏。
本發明之焊膏含有上述助焊劑與焊料粉末。
又，本發明之焊膏除還原劑與活性劑以外，只要可得本發明效果的範圍內，亦可含有上述助焊劑與焊料粉末以外的化合物(添加物等)。
當使用本發明之焊膏進行焊接時，係使用還原氣體於還原，本發明之焊膏所含之焊料粉末，較佳為不會因還原氣體而於還原溫度及還原時之氣壓下熔融者。亦即，焊料粉末之熔融溫度為較還原溫度高的任意溫度，於本實施型態，較佳為較還原溫度高10至50℃的溫度。
[溶劑]
第二溶劑較佳為於還原溫度以下會蒸發(汽化)者。，與氣壓無關，第二溶劑之蒸發結束之最低溫度(以下，視為蒸發溫度)為較還原溫度低或相同的任意溫度。即使是常壓下之沸點較還原溫度高的溶劑，藉由調整環境之壓力的機制，亦可使溶劑之蒸發溫度較環原溫度低，而能作為第二溶劑使用。如此，第二溶劑只要是於既定之氣壓下於還原溫度以下蒸發者即可。
亦即，本發明之助焊劑及焊膏係含有於既定之氣壓下具有以下關係之材料。
．第二溶劑之蒸發溫度≦還原溫度<焊料粉末之熔點
上述「熔點」與氣壓無關，係指物質熔融的溫度。
如此，於藉還原氣體進行還原之際，焊料粉末只要為固體即可，第二溶劑只要為氣體即可，配合還原時之溫度，適當組合焊料粉末、第二溶劑。
第一溶劑可以是伴隨著第二溶劑的蒸發而於較原本沸點低 的溫度開始蒸發，並於蒸發步驟中與第二溶劑一起蒸發(汽化)者，亦可與第二溶劑不同，隨著自還原時之溫度進一步的升溫而蒸發。如此，第一溶劑根據其種類的不同，其會因蒸發而消失之時間亦可不同。又，由於必須伴隨第一溶劑之蒸發而使脂肪醯胺蒸發，因此第一溶劑較佳為於蒸發時可使脂肪醯胺蒸發的溶劑。
第一溶劑較佳為在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中，當質量成為0時之溫度為180℃以上且未滿260℃者。
第二溶劑較佳為在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中，當質量成為0時之溫度為100℃以上且未滿220℃者。
熱重測定(TG)係使用熱分析裝置(TG-DTA)、Riguko股份有限公司製TG8120，於鋁鍋置入5mg左右(約5mg)以進行測定者。
又，第一溶劑之前述溫度與第二溶劑之前述溫度的差，較佳為至少15℃以上。更佳為25℃以上、特佳為35℃以上。
第一溶劑可舉例如四乙二醇二甲醚、二乙二醇單苯醚、1-十六醇、2-己基癸醇、1-十八醇、異花生醇、異十八醇、三羥甲基丙烷、三乙二醇、四乙二醇、1,8-辛二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇等。前述溶劑可單獨使用，亦可混合複數種使用。
第二溶劑可舉例如二醇系、二醇醚系、醇系等溶劑。具體而言，可舉例如三乙二醇單甲醚、三乙二醇二甲醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單丁醚、二乙二醇單己醚、乙二醇單苯醚、二乙二醇單丁基乙酸酯、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、1,5-二羥基戊烷、油醇等。前述溶劑可單獨使用亦可混合複數種使用。
[觸變劑]
觸變劑可促進焊膏之黏度調整及物質的固著。於觸變劑係使用脂肪醯胺。
脂肪醯胺可舉例如醯胺系觸變劑。醯胺系觸變劑係含有醯胺鍵(-CONH-)的化合物，可舉例如硬脂醯胺、棕櫚醯胺、月桂醯胺、二十二醯胺、12-羥基硬脂醯胺等高級脂肪醯胺、蓖麻油醯胺、芥子醯胺、油醯胺等不飽和脂肪單醯胺、N-月桂基月桂醯胺、N-硬脂醯基硬脂醯胺等取代醯胺、羥甲基硬脂醯胺等羥甲基醯胺、脂肪醯胺之環氧乙烷加成物、脂肪酸酯醯胺、脂肪酸乙醇醯胺、N-丁基-N’-硬脂醯基尿素等取代尿素等、伸甲基雙硬脂醯胺、伸乙基雙月桂醯胺、伸乙基雙羥基硬脂醯胺等飽和脂肪雙醯胺、伸甲基雙油醯胺等不飽和脂肪雙醯胺、間苯二甲基雙硬脂醯胺等芳香族雙醯胺等。該等醯胺系觸變劑可單獨使用、亦可混合複數種使用。
又，形狀並無特別限制，可為粒狀或片狀。又，亦可使用經溶劑膨潤後者。前述觸變劑中，為了容易與第一溶劑一同揮發，較佳為使用高級脂肪醯胺等。特佳為在常壓時之熔點為80℃以上110℃以下之高級脂肪醯胺及不飽和脂肪醯胺。
該等觸變劑可提升助焊劑及焊膏的黏度、提高焊膏的觸變比(印刷性提升)、提升熱垂流性、並抑制焊料粉末與助焊劑的分離。該等觸變 劑會於第一溶劑蒸發時蒸發，故幾乎不會殘存於焊接接合部內。即使揮發而再附著於基板或零件，由於非為活性物質因此不會腐蝕。
[焊料粉末]
焊料粉末之合金組成並無特別限制，凸塊形成或印刷基板之組裝，可使用目前所使用之各種焊料合金。可舉例如，作為無鉛焊料使用之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系焊料等無鉛焊料合金之粉末、或熔點變化型合金A-FAP。
焊料粉末之平均粒徑可舉例如15至53μm或20至53μm之範圍。然而，根據印刷開口的尺寸，亦可適當變更為更大徑或更小徑者。又，若考量於焊料粉末間之間隙導入還原氣體，以更提升還原性，則焊料粉末更佳係含有焊料粉末總量之40質量%以下的比率之粒徑為38μm以下的粉末。再更佳為30質量%以下、特佳為20質量%以下。於第7圖係例示因粒徑不同所產生之焊料粉末間之間隙的掃瞄電子顯微鏡(SEM)影像。
又，本說明書中，「平均例徑」係指藉由雷射繞射/散射法所求得之粒度分布中於累積值50%的粒徑。
[還原氣體]
與焊膏一起使用之還原氣體，可舉例如氫、甲酸等羧酸之氣體、羧酸以外之有機酸氣體、有機酸以外之有機化合物之氣體、有機化合物以外之其他還原性氣體。
與常壓、真空無關，還原時之溫度較佳為150至450℃。例如當還原氣體為甲酸時，還原時之溫度為150至300℃、更佳為160至250℃、特 佳為170至230℃。當還原氣體為氫時，為250至450℃、更佳為260至400℃、特佳為270至350℃。
作為一例，使用甲酸作為還原氣體，並將還原溫度設為約200℃時，第二溶劑較佳為於約200℃以下會蒸發者。又，若使用甲酸，由於可在較其他還原氣體低的溫度還原，因而較佳。
[組成]
本發明之助焊劑的組成中，係脂肪醯胺為6至24質量%、第一溶劑為2至15質量%、第二溶劑為70至86質量%，以脂肪醯胺為9至15質量%、第一溶劑為4至12質量%、第二溶劑為76至84質量%為較佳。例如，第一溶劑為4質量%、脂肪醯胺為12質量%、第二溶劑為84質量%。
本發明之焊膏的組成中，係焊料粉末為80至99質量%、上述助焊劑為1至20質量%，以焊料粉末為85至95質量%、上述助焊劑為5至15質量%為較佳。
本發明之助焊劑，典型上係以上述比率將脂肪醯胺、第一溶劑、第二溶劑者混合而成者。本發明之焊膏，典型上係以上述比率將焊料粉末、脂肪醯胺、第一溶劑、第二溶劑混合，並形成漿狀者。又，脂肪醯胺或溶劑的量，可依據黏度調整的程度適當地改變。脂肪醯胺與溶劑只要於加熱下攪拌以混合即可。與焊料粉末的混合，只要於常溫下使用攪拌機混合即可。
[焊接製品之製造方法]
參照第1圖，一邊與傳流方法比較，一邊說明本發明之第三實施型態之焊接製品之製造方法的概要。第1圖之方法A為傳統方法，所使用之焊 膏含有焊料粉末、與作為助焊劑之還原劑、活性劑、觸變劑、溶劑。方法B為本發明之焊接製品之製造方法，所使用之焊膏含有焊料粉末、與作為助焊劑之觸變劑(脂肪醯胺)、第一溶劑、第二溶劑，但不含有還原劑、活性劑。
以下，於第1圖中使用焊接對象物T與焊膏S作為被接合構件來進行說明。
首先，於方法A中，藉由網版印刷於焊接對象物T塗布焊膏S’(A1)。若對第1圖所示之焊接對象物T與焊膏S’進行加熱，則溶劑會開始蒸發(A2)。再進行加熱，藉由含有還原劑、活性劑之已熔融之助焊劑進行還原(A3)。再加熱至焊料熔融溫度以上，以進行焊接(A4)。由於焊膏中之10質量%左右之助焊劑會作為助焊劑殘渣而殘留，故需洗淨以除去(A5)。
另一方面，於方法B中，藉由網版印刷於焊接對象物T塗布焊膏S(B1)。若對第1圖所示之焊接對象物T與焊膏S加熱，則第二溶劑會開始蒸發(B2)。再加熱至還原溫度，藉由還原氣體進行還原(B3)。於還原時(B3)，因第一溶劑之種類及至還原開始前的時間等各種條件，會有作為觸變劑之脂肪醯胺與第一溶劑殘存的情形。再加熱至焊料熔融溫度以上，以進行焊接(B4)。當殘存有第一溶劑時，在焊接結束之前，第一溶劑會蒸發，且伴隨第一溶劑的蒸發，作為觸變劑之脂肪醯胺也會蒸發。因此，助焊劑殘渣幾乎不殘留而成為無殘渣，自然亦不需要洗淨。於方法B中，由於焊料粉末熔融的溫度高於還原溫度，故於還原時焊料粉末不會熔融，於焊料粉末間產生間隙，使還原氣體變得容易侵入、還原。又，還原可與第二溶劑之蒸發同時進行，亦可於蒸發後進行。
參照第2圖，更詳細地說明本發明之第三實施型態之焊接製品的製造方法。第2圖係顯示焊接製品之製造方法的流程圖。
以下，於第2圖、第3圖中，如第3圖所示，以使用基板W、焊膏S、電子零件P作為被接合構件來進行說明。
(1)焊膏之提供步驟
焊膏之提供步驟係將上述本發明之第二實施型態之焊膏設成可使用狀態的步驟。於焊膏之製造中，亦可準備已製造完成之焊膏。
(2)焊膏之塗布步驟
使用焊膏印刷機(或網版印刷機)將焊膏塗布於焊接對象物上。使用一般稱為金屬罩之例如於厚度約30至300μm左右之金屬板開孔之罩(模)，並使用印刷機之刮板進行印刷。亦可使用以人工移動刮板的手動裝置。又亦可使用注射器進行塗布。
(3)第二溶劑之蒸發步驟、被接合構件之還原步驟、焊料熔融步驟
關於第二溶劑之蒸發步驟、被接合構件之還原步驟、焊料熔融步驟，使用第3圖所記載之焊接裝置1以詳細地說明。
作為塗布有焊膏S之焊接對象物，係使用基板W與電子零件P。還原氣體係使用甲酸氣體。
又，於以下說明中，本發明之第三實施型態之焊接製品的製造方法係與第3圖之焊接裝置1的作用一併說明，但亦可藉由其他的裝置進行。
首先，參照第3圖說明焊接裝置1。第3圖係焊接裝置1的概略構成圖。焊接裝置1係具備：處理部10，係具有腔室11，該腔室11 形成被接合構件進行焊接接合之空間的處理空間11s；甲酸供給部20，係作為還原氣體供給部，將作為還原氣體之甲酸氣體F供給至腔室11；觸媒單元3，係作為還原氣體處理部，於排出焊接裝置1內之甲酸氣體F前使其濃度降低；控制裝置50，係控制焊接裝置1的動作；及框體100，係收納該等。
焊接裝置1係將基板W與電子零件P以焊膏S接合的裝置。基板W及電子零件P皆於表面具有金屬部分，且以透過焊料而導通該金屬部分的方式接合。基板W及電子零件P係以包夾焊膏S的狀態搬入腔室11，於腔室11內因焊料熔融而接合。以下，將基板W、焊膏S、電子零件P堆疊後焊料未熔融的狀態稱為被接合構件B，將焊料熔融後使基板W與電子零件P接合的狀態亦即接合構件，稱為焊接製品C。
腔室11係構成為可藉由以擋門11d阻塞搬運出入口11a而使處理空間11s密閉者。腔室11係採用即使將處理空間減壓至大致10Pa(絕對壓力)亦可承受的材料或形狀。
於腔室11之內部，設置有載置有被接合構件B之托運板12、及加熱托運板12之加熱器13。
加熱器13係構成為可將托運板12加熱至較焊料之熔融溫度高的接合溫度者。
甲酸供給部20係將甲酸氣體F導入至腔室11內。又，於本說明中，雖然使用甲酸氣體F作為還原氣體，但只要可將基板W及電子零件P之接合面所生成的金屬氧化物還原者即可，亦可為甲酸氣體F以外之羧酸的氣體、羧酸以外之有機酸的氣體、有機酸以外之有機化合物的氣體、 有機化合物以外之其他還原性的氣體。其他還原氣體可舉例如氫氣。於本發明中，從使還原溫度低於焊料的熔融溫度的觀點、及取得容易性的觀點，使用甲酸氣體F作為還原氣體。
觸媒單元33係將由焊接裝置1所排出之排出氣體E中之甲酸的濃度，降低至不會對環境造成影響之濃度的機器。又，氣體G係由腔室11所排出之氣體的總稱。
真空泵31係作為減壓泵而配置，其將腔室11內之氣體G排出，以使腔室11內之壓力可減壓至大致為10Pa(絕對壓力)。
控制裝置50係構成為可開關擋門11d者。又，控制裝置50係構成為可透過改變加熱器13之ON-OFF及輸出而進行托運板12的加熱者。又，控制裝置50係構成為可將甲酸氣體F朝腔室11供給者。又，控制裝置50係構成為可控制真空泵31的操縱者。又，控制裝置50係記憶著後述之焊接裝置1之動作的順序。
接著參照第4圖，說明本發明之實施型態之焊接製品C的製造方法。第4圖係顯示焊接製品C之焊接接合順序的流程圖。於以下說明提及焊接裝置1之構成時，適當地參考第3圖。
為了將被接合構件B搬入焊接裝置1，按下打開擋門11d的按鈕(未圖示)，控制裝置50會使真空泵31運作，於開始進行腔室11內之氣體G的排氣後(S1)，開啟擋門11d。同時，移動托運板12以使托運板12之大部分露出腔室11的外側。藉由於打開擋門11d之前由腔室11排出腔室11內之氣體G，即使打開腔室11，亦可防止腔室11內之氣體G透過搬運出入口11a流出至焊接裝置1外。開啟擋門11d，使托運板12之大部分 露出腔室11的外側，於托運板12載置被接合構件B之後，隨著托運板12朝腔室11內移動，被接合構件B會搬入至腔室11內(S2)。
被接合構件B搬入至腔室11內之後，控制裝置50會關閉擋門11d，使腔室11密閉。接著，為了除去打開擋門11d時流入腔室11內的大氣，作成非活性氣體環境，控制裝置50係進行腔室11內之氣體G的排氣，隨後導入非活性氣體N。藉由反覆進行該步驟，使腔室11內之氧濃度降低(S3)。氧濃度以5ppm以下為佳。非活性氣體N例如為氮氣。
接著，控制裝置50使加熱器13成為ON，將托運板12之溫度甚至是被接合構件B之溫度升溫至焊膏S所含之第二溶劑的汽化(蒸發)溫度(S4)。隨著升溫，大部分的第二溶劑蒸發而由焊膏S除去。於本實施型態，為了促進第二溶劑的蒸發，可將腔室11內的壓力設為真空(減壓)。如此，亦可於供給甲酸氣體F之前，在不含甲酸氣體F的環境下進行加熱而使第二溶劑蒸發，於焊料粉末間形成間隙。
於本實施型態中，係說明汽化溫度較還原溫度低的情形，但汽化溫度亦可與還原溫度相同。當相同時，第二溶劑之一部分的蒸發會與被接合構件B的還原同時發生。亦即，存在有(S4)步驟與下一步驟之(S5)步驟及(S6)步驟同時進行的情況。
第二溶劑蒸發，於焊料粉末間形成間隙之後，接著，控制裝置50會由甲酸供給部20將甲酸氣體F供給至腔室11內(S5)，同時將加熱器13維持為ON，使托運板12之溫度甚至是被接合構件B之溫度升溫至還原溫度(S6)。還原溫度為藉由甲酸使被接合構件B之氧化物還原的溫度。此處，於本實施型態，由於還原溫度較焊膏S所含之焊料粉末之熔融溫度 低，故焊料粉末未熔融，甲酸氣體容易侵入所形成之間隙，而可於被接合構件B焊接接合前除去氧化膜。藉於使腔室11內成為真空後進行甲酸氣體F的供給，使得甲酸氣體F容易侵入焊料粉末之間隙。將甲酸氣體F供給至腔室11內之步驟(S5)及使被接合構件B之溫度升溫至還原溫度之步驟(S6)，相當於還原步驟。又，亦可於至還原溫度之升溫結束後，供給甲酸氣體F。
於還原步驟(S5、S6)結束之後，於維持腔室11內之甲酸氣體F環境之情況下，提升加熱器13的輸出，使托運板12之溫度甚至是被接合構件B之溫度升溫至接合溫度以使焊料粉末熔融，進行被接合構件B的焊接接合(S7)。接合溫度為較焊膏S所含之焊料粉末之熔融溫度高的任意溫度，於本實施型態中，係設為較熔融溫度高30至50℃的溫度。又，當殘存有第一溶劑時，會於還原步驟(S5、S6)至接合步驟(S7)之間蒸發，而伴隨第一溶劑的蒸發，脂肪醯胺亦會蒸發而消失。
被接合構件B之焊料熔融之後，控制裝置50會使加熱器13成為OFF。如此開始冷卻，藉此被接合構件B之溫度降低而達到未滿熔點時，焊料會固化而成為焊接製品C。此時，亦可強制地冷卻托運板12以加速焊料的固化。接著，使真空泵31的運作及主要排氣閥41v開啟，以使甲酸氣體F由腔室11內排出(S8)，並導入非活性氣體，藉此使腔室11內成為常壓。由腔室11內所排出的甲酸氣體F係流入觸媒單元33。甲酸氣體F係藉由觸媒單元33使甲酸分解，使甲酸濃度減低至既定濃度以下，而作為排出氣體E由焊接裝置1排出(S9)。製造焊接製品C時，控制裝置50係透過旁通排氣管42將腔室11內之氣體G進行排氣(S10)，使擋門11d開 啟。藉此，可由腔室11取出焊接製品C(S11)。
焊接製品C由腔室11搬出之後，控制裝置50會判斷是否進行連續運轉(S12)。當進行連續運轉時，回到進行腔室11之氣體G之排氣的步驟(S1)。另一方面，當不進行連續運轉時，進行維護運轉(S13)。
於以上說明中，係將被接合構件B於甲酸氣體F的環境下進行升溫，以使焊膏S中之焊料粉末熔融，但亦可於真空(例如100Pa(絕對壓力)左右)中進行升溫使焊料粉末熔融。將被接合構件B於真空中進行升溫時，處理排出步驟(S8、S9)係於還原步驟(S5、S6)剛完成後進行。又，於打開用以將焊接製品C由腔室11取出(S11)之擋門11d時，若腔室11內幾乎不存在甲酸氣體F，亦可在不將腔室11內設為負壓之情況下(不使真空泵31運作)打開擋門11d。本發明所使用之焊膏，可使助焊劑殘渣成為無殘渣，故即使於真空中接合被接合構件B，亦可抑制焊料飛散(或助焊劑飛散)。
作為於真空中接合被接合構件B之例，參照第5圖，說明本發明之其他實施型態之焊接製品C的製造方法。第5圖係顯示焊接製品C之焊接接合順序的流程圖。於以下之說明提及焊接裝置1之構成時，適當地參考第3圖。
(S1)至(S6)係與第4圖之製造方法相同。
(S6)結束之後，控制裝置50會使真空泵31的運作或主要排氣閥41v開啟，藉此使甲酸氣體F由腔室11內排出，將腔室11內減壓(S7)。於維持腔室11內之減壓(真空)之情況下，提升加熱器13之輸出，使托運板12之溫度甚至是被接合構件B之溫度升溫至接合溫度(S8)，以使焊料粉末熔 融，進行被接合構件B的焊接接合。進行被接合構件B的焊接接合之後，控制裝置50會導入非活性氣體N(S9)，藉此破壞腔室11內的真空。控制裝置50會使加熱器13成為OFF而開始冷卻(S10)，藉此使被接合構件B的溫度降低而達到未滿熔點，此時焊料會固化，而成為焊接製品C。製造焊接製品C時，控制裝置50係透過旁通排氣管42而將腔室11內之氣體G進行排氣，開啟擋門11d。藉此，可由腔室11取出焊接製品C(S11)。
(S12)至(S13)係與第4圖之製造方法相同。
如此於焊料為熔融的狀態下導入非活性氣體N，則可壓縮孔洞(空洞)使其潰縮。於孔洞潰縮之後使焊料固化，可抑制因焊料中之孔洞所導致之疲勞壽命的降低。
如以上所說明般，藉由焊接裝置1，由於在框體100中收納有處理部10、甲酸供給部20、觸媒單元33、控制裝置50等在真空中進行焊接接合所需要的機器，因此可於焊接裝置1內適當地完成使用甲酸氣體F的焊接接合。又，藉由本實施型態相關之焊接製品C的製造方法，可使用焊膏S與甲酸氣體F進行適當的真空焊接。
於以上之說明中，係使用焊膏S與基板W、電子零件P作為被接合構件進行說明，但被接合構件只要是於表面具有適於焊接接合之金屬部分的構件即可，亦可為基板W或電子零件P以外的構件。
本申請案之焊接製品的製造方法，亦可進一步具備對焊接接合結束後的焊接對象物進行塗布的塗布步驟。藉由本發明之焊接接合中，由於幾乎沒有殘渣，故與塗布劑的密合性不會產生問題。因此，藉由塗布步驟進行塗布，可適當地保護焊接接合部。
本申請案之焊接製品的製造方法，亦可使用於BGA(Ball Grid Array)封裝件的製造方法。亦即，亦可於BGA封裝件基板上塗布(印刷)作為暫時固定劑之本申請案的助焊劑，並將粒徑100至350μm左右之焊球載置於助焊劑上，使用本申請案之焊接製品的製造方法進行焊球之接合(凸塊之形成)。
本申請案之焊接製品的製造方法，亦可使用於BGA封裝件的組裝。亦即，亦可於印刷基板上塗布(印刷)作為暫時固定劑之本申請案的焊膏，並將BGA封裝件之焊料凸塊載置於焊膏上，使用本申請案之焊接製品的製造方法進行焊料凸塊之接合。
如以上所述，本發明之助焊劑及焊膏因其組成而變為簡單，其可藉由裝置側之還原氣體的導入及真空來因應傳統之還原劑及活性劑具有之氧化金屬之還原及還原性的提升、以及熔融性的提升。再者，藉由其之組成，可使焊接接合部成為無殘渣且少孔洞。又，雖然透過焊接來說明本發明，但本發明並不侷限於「焊接(soldering，又稱軟焊)」，亦可用於「硬焊(brazing)」。
(實施例)
接著，針對本發明之實施例與比較例一併說明。又，本發明並不限定於下述之實施例來解釋。
[材料]
．焊料粉末
焊料粉末(A)：Sn-3Ag-0.5Cu(簡稱SAC305)、熔點220℃、平均粒徑40μm、38μm以下的比率為15%
焊料粉末(B)：Sn-3Ag-0.5Cu(簡稱SAC305)、熔點220℃、平均粒徑33μm、38μm以下的比率為80%
焊料粉末(C)：Sn-3Ag-0.5Cu(簡稱SAC305)、熔點220℃、平均粒徑30μm、38μm以下的比率為90%、20μm以下的比率為5%
焊料粉末(D)：Sn-3Ag-0.5Cu(簡稱SAC305)、熔點220℃、平均粒徑19μm、25μm以下的比率為90%、10μm以下的比率為5%
．脂肪醯胺
脂肪醯胺(A)：硬脂醯胺(花王公司製)
脂肪醯胺(B)：月桂醯胺(日本化成公司製)
聚醯胺：Light AmideWH-255(共榮社化學公司製)
．溶劑
第一溶劑(A)：三羥甲基丙烷(三菱氣體化學公司製)
第一溶劑(B)：異十八醇(日產化學工業公司製)
第一溶劑(C)：1-十六醇(東京化成公司製)
第一溶劑(D)：2,4-二甲基-1,5-戊二醇(東京化成公司製)
第二溶劑(A)：2,2-二甲基-1,3-己二醇(KH Neochem公司製)
第二溶劑(B)：2-甲基-1,3-己二醇(東京化成公司製)
第二溶劑(C)：3-甲基-1,5-戊二醇(東京化成公司製)
第二溶劑(D)：3-甲基-1,3-庚二醇(東京化成公司製)
[焊膏之製作1]
[實施例1]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(A)2質量%、第二溶劑(A)86質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[實施例2]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(A)4質量%、第二溶劑(A)84質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[實施例3]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(B)4質量%、第二溶劑(A)84質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[實施例4]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(B)12質量%、第二溶劑(A)76質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[實施例5]
混合脂肪醯胺(A)3質量%、脂肪醯胺(B)3質量%、第一溶劑(B)12質量%、第二溶劑(A)82質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[實施例6]
混合脂肪醯胺(A)12質量%、脂肪醯胺(B)12質量%、第一溶劑(B)6質量%、第二溶劑(A)70質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與無鉛焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[實施例7]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(C)4質量%、第二溶劑(A)84質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與無鉛焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[實施例8]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(D)4質量%、第二溶劑(A)84質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與無鉛焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[比較例1]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(A)88質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[比較例2]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(B)21質量%、第二溶劑(A)67質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[比較例3]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(A)21質量%、第二溶劑(A)67質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(A)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[比較例4]
混合聚醯胺5質量%、第二溶劑(A)95質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與無鉛焊料合金粉末(B)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[試驗片之製作1]
準備鍍鎳銅基板(70×70mm，厚度1mm)作為試驗片，於前述基板之一面，以40×35mm的尺寸塗布厚度600μm(金屬罩厚)之實施例及比較例的焊膏。於所塗布之焊膏上搭載鍍鎳銅基板(40×35mm、厚度1mm)。
[迴焊條件1]
迴焊條件，係如第6圖之「溫度曲線圖」所示。
預備加熱1(第二溶劑蒸發步驟)：氮環境(大氣壓)200℃以下
預備加熱2(第二溶劑蒸發步驟)：真空環境(200Pa以下)、200℃、120秒
預備加熱3(還原步驟)：甲酸+氮環境(大氣壓、甲酸濃度3%Vol)、200℃、240秒
正式加熱(焊料熔融步驟)：真空環境(200Pa)、峰值溫度260℃、200℃以上、加熱時間90秒
[孔洞判定1]
將焊膏印刷後之基板，以前述迴焊條件加熱後，確認孔洞的有無。確認方法係以X射線穿透裝置(YXLON International公司製Cheetah Evo)觀察各基板之焊接部分，將孔洞未滿5%者判定為OK，孔洞為5%以上者判定為NG。
[殘渣量判定]
關於以前述迴焊條件加熱後的助焊劑殘渣，若以目視觀察，在從焊接接合部之深處起延伸3mm以上內可明確確認到助焊劑殘渣、或於遠離焊接接合部之部位可明確確認到助焊劑殘渣時、或可藉由IR法(紅外線分光法，PerkinElmer公司製FT-IR Frontier，Spotlight400)檢測出時，判定為NG。當以目視無法確認助焊劑殘渣、或在從焊接接合部之深處起延伸3mm以內僅確認到些許時，並且無法藉由IR法(紅外線分光法)確認到時，判定為OK。
所謂汽化溫度係指在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中，當質量成為0時之溫度。
實施例1至8可減少孔洞、及減少殘渣(成為無殘渣)。若可使孔洞未滿5%，則對進行大面積之焊接接合之功率裝置的製造(散熱器之 焊接接合等)特別有效。又，如上述，脂肪醯胺較佳為汽化溫度為350℃以下。比較例1由於不含第一溶劑，故無法使脂肪醯胺蒸發，而產生孔洞。比較例2至3由於第一溶劑的量過多，第一溶劑殘存作為殘渣。比較例4由於未使用脂肪醯胺而改使用聚醯胺，故殘存助焊劑殘渣，於汽化時氣體持續排出，結果孔洞亦多。
[焊膏之製作2]
[實施例9]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(A)8質量%、第二溶劑(B)80質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[實施例10]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(A)8質量%、第二溶劑(C)80質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[實施例11]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(B)8質量%、第二溶劑(D)80質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[實施例12]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第一溶劑(B)8質量%、第二溶劑(D)80質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[比較例5]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第二溶劑(D)88質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[比較例6]
混合脂肪醯胺(A)6質量%、脂肪醯胺(B)6質量%、第二溶劑(B)88質量%，製作成助焊劑。
將所製作之助焊劑8.5質量%與焊料合金粉末(C)(Sn：Ag：Cu=96.5：3.0：0.5(質量比))91.5質量%混合攪拌，製作成焊膏。
[試驗片之製作2]
準備鍍鎳銅基板(44×35mm，厚度1mm)作為試驗片，於前述基板之一面，以12.8×9.8mm的尺寸塗布厚度200μm(金屬罩厚)之實施例及比較例的焊膏。於所塗布之焊膏之上搭載鍍鎳銅基板(12.8×9.8mm、厚度1mm)。
[迴焊條件2]
迴焊條件，係如第6圖之「溫度曲線圖」所示。
預備加熱1(第二溶劑蒸發步驟)：氮環境(大氣壓)200℃以下、60秒
預備加熱2(第二溶劑蒸發步驟)：真空環境(200Pa以下)、200℃、60秒
預備加熱3(還原步驟)：甲酸+氮環境(大氣壓、甲酸濃度3%Vol)、200℃、120秒
正式加熱(焊料熔融步驟)：真空環境(200Pa)、峰值溫度250℃、220℃以上、加熱時間40秒
[孔洞判定2]
將焊膏印刷後之基板，以前述迴焊條件加熱後，確認孔洞的有無。確認方法係以X射線穿透裝置(YXLON International公司製Cheetah Evo)觀察各基板之焊接部分，將孔洞未滿3%者判定為OK，孔洞為3%以上者判定為NG。
[殘渣量判定2]
關於以前述迴焊條件加熱後的助焊劑殘渣，若以目視觀察，在從焊接接合部之深處起延伸3mm以上內可明確確認到助焊劑殘渣、或於遠離焊接接合部之部位可明確確認到助焊劑殘渣時、或可藉由IR法(紅外線分光法，PerkinElmer公司製FT-IR Frontier，Spotlight400)檢測出時，判定為NG。當以目視無法確認助焊劑殘渣、或在從焊接接合部之深處起延伸3mm以內僅確認到些許時，並且無法藉由IR法(紅外線分光法)確認到時，判定為OK。
所謂汽化溫度係指在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中，當質量成為0時之溫度。
實施例9至12可減少孔洞、及減少殘渣(成為無殘渣)。若可使孔洞未滿3%，則對要求更嚴苛標準之半導體晶片的焊接接合特別有效。比較例5及比較例6由於不含第一溶劑，故無法使脂肪醯胺蒸發，而產生孔洞。
本說明書中所引用之刊物、包含專利申請案及專利之所有文獻，各文獻皆分別具體地揭示，並藉由參照而援用，而且將其所有內容皆 以與此處所記述者相同的程度藉由參照而援用於此。
關於於本發明之說明(特別是關於以下之申請專利範圍)中所使用之名詞及同樣之指示詞，只要於本說明書中未特別地指出、或無明顯地與文脈矛盾者，皆可解釋為包含單數及複數兩者。語詞「具備」、「具有」、「含有」及「包含」，只要沒有特別說明，係解釋為開放式語句(亦即「包含…但不限於此」之意)。本說明書中之數值範圍的具體陳述，只要於本說明書中未特別指出，其只是為了分別提及符合該範圍內之各值而以簡記法呈現，各值於本說明書中係以各個列舉的方式併入說明書。本說明書中所說明之所有方法，只要於本說明書中未特別地指出、或無明顯地與文脈矛盾者，能以所有適當的順序進行。本說明書中所使用之所有列舉或例示性的記載(例如「等」)，只要未特別說明，其只用以更詳細地說明本發明，並非對本發明之範圍設限者。說明書中之任何記載，並非將未記載於申請專利範圍之要素列示作為本發明之實施所不可或缺者而解釋。
於本說明書中，包含用以實施本發明之本發明人所知之最佳型態，且針對本發明之較佳實施型態加以說明。對所屬技術領域中具有通常知識者而言，只要閱讀上述說明，可明白該等之較佳實施型態的變形。本發明人預期熟練者能應用該等變形，並預料能以本說明書中具體說明之方法以外的方法來實施本發明。因此，本發明如適用法所允許般，包含所有之本說明書所附之申請專利範圍所記載之內容的修正及均等物。再者，只要於本說明書中未特別地指出、或無明顯地與文脈矛盾者，所有之變形中之上述要素的任何組合皆包含於本發明中。

Claims (16)

  1. 一種助焊劑，含有：第一溶劑，係在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中，當質量成為0時之溫度為180℃以上且未滿260℃者；第二溶劑，係在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中，當質量成為0時之溫度為100℃以上且未滿220℃者；及脂肪醯胺，前述第一溶劑之含量係較第二溶劑之含量少，該助焊劑不含用以還原除去焊料之表面氧化膜的還原劑、及用以提升還原性的活性劑，且該助焊劑與焊料粉末之混合物可成為焊膏，助焊劑殘渣可成為無殘渣者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之助焊劑，其中，前述第一溶劑之前述溫度係較前述第二溶劑之前述溫度高，第一溶劑之前述溫度與前述第二溶劑之前述溫度的差為15℃以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之助焊劑，含有前述脂肪醯胺6至24質量%、前述第一溶劑2至15質量%、及前述第二溶劑70至86質量%。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之助焊劑，係由前述第一溶劑、前述第二溶劑、及前述脂肪醯胺所構成。
  5. 一種焊膏，含有焊料粉末、及申請專利範圍第1至4項中任一項所述之助焊劑。
  6. 一種焊膏，係由焊料粉末、及申請專利範圍第4項所述之助焊劑所構成。
  7. 如申請專利範圍第5或6項所述之助焊劑，其中，前述焊料粉末係以焊料粉末總量之40質量%以下的比率含有粒徑為38 μm以下的粉末。
  8. 一種焊接製程，具備下列步驟：提供申請專利範圍第5至7項中任一項所述之焊膏之步驟；導入使前述焊料粉末還原之還原氣體的步驟；及使前述焊料粉末熔融之步驟。
  9. 一種焊接製品的製造方法，具備下列步驟：塗布步驟，係將焊膏塗布於焊接對象物，該焊膏含有第一溶劑，在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中質量成為0時之溫度較前述第一溶劑低的第二溶劑，脂肪醯胺，及焊料粉末；蒸發步驟，係將塗布有前述焊膏之焊接對象物在前述焊料粉末不熔融的範圍進行加熱，使前述第二溶劑蒸發；還原步驟，係與前述蒸發步驟同時或之後將前述焊料粉末與前述焊接對象物以還原氣體進行還原；及焊料熔融步驟，係於前述還原步驟之後，加熱前述焊料粉末與前述焊接對象物，使前述焊料粉末熔融；其中，前述第一溶劑與脂肪醯胺係於前述蒸發步驟中與前述第二溶劑一起蒸發，或者伴隨著前述焊料熔融步驟中之加熱而蒸發，助焊劑殘渣可成為無殘渣者。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之製造方法，其中，前述蒸發步驟更具備減壓步驟，該減壓步驟係使配置有前述焊接對象物之空間減壓。
  11. 如申請專利範圍第9或10項所述之製造方法，其中，前述蒸發步驟係在使前述焊接對象物處於真空中的狀態下進行加熱。
  12. 如申請專利範圍第9或10項所述之製造方法，係藉由前述蒸發步驟而於前述焊料粉末間產生間隙，且前述還原步驟係在使前述焊料粉末與前述焊接對象物處於真空中的狀態下於前述間隙導入還原氣體。
  13. 如申請專利範圍第9或10項所述之製造方法，其中，前述焊料熔融步驟係在使前述焊料粉末與前述焊接對象物處於真空中的狀態下進行加熱而使焊料粉末熔融，得到一體化之焊接接合部，且該製造方法更具備：真空破壞步驟，係於前述焊料熔融步驟後，破壞前述真空，壓縮前述焊接接合部之內部空洞(孔洞)使其縮小或消失；及冷卻步驟，係於前述真空破壞步驟後，冷卻前述焊接對象物。
  14. 如申請專利範圍第9或10項所述之製造方法，其中，前述還原氣體為甲酸氣體。
  15. 一種BGA封裝件之製造方法，具備下列步驟：塗布步驟，係將助焊劑作為暫時固定劑而塗布於BGA封裝件基板，該助焊劑含有第一溶劑，在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中質量成為0時之溫度較前述第一溶劑低的第二溶劑，及脂肪醯胺；暫時固定步驟，係於經塗布之前述助焊劑暫時固定焊球； 蒸發步驟，係將塗布有前述助焊劑之BGA封裝件基板在前述焊球不熔融的範圍進行加熱，使前述第二溶劑蒸發；及還原步驟，係與前述蒸發步驟同時或之後將前述焊球與前述BGA封裝件基板以還原氣體進行還原；及形成步驟，係於前述還原步驟之後，加熱前述焊球與前述BGA封裝件基板，以使前述焊球接合於前述BGA封裝件基板，形成焊料凸塊；其中，前述第一溶劑與脂肪醯胺係於前述蒸發步驟中與前述第二溶劑一起蒸發，或者伴隨著前述形成步驟中之加熱而蒸發，助焊劑殘渣可成為無殘渣者。
  16. 一種焊接製品之製造方法，具備下列步驟：塗布步驟，係將焊膏塗布於焊接對象物，該焊膏含有第一溶劑，在氮流量每分鐘0.2至0.3L、升溫速度每分鐘10℃之熱重測定中質量成為0時之溫度較前述第一溶劑低的第二溶劑，脂肪醯胺，及焊料粉末；凸塊配置步驟，係於經塗布之前述焊膏配置BGA封裝件基板所具有之焊料凸塊；蒸發步驟，係對塗布有前述焊膏之焊接對象物在前述焊料粉末與前述焊料凸塊不熔融的範圍進行加熱，使前述第二溶劑蒸發；還原步驟，係與前述蒸發步驟同時或之後將前述焊料粉末、前述焊接對象物與前述焊料凸塊以還原氣體進行還原；及焊料熔融步驟，係於前述還原步驟之後，加熱前述焊料粉末、前述焊接對象物與前述焊料凸塊，使前述焊料粉末與前述焊料凸塊熔融； 其中，前述第一溶劑與前述脂肪醯胺係於前述蒸發步驟中與前述第二溶劑一起蒸發，或者伴隨著前述焊料熔融步驟中之加熱而蒸發，助焊劑殘渣可成為無殘渣者。
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