TWI695893B - 銲錫膏 - Google Patents

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日商千住金屬工業股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種銲錫膏，其抑制空隙之發生，可靠性優異。銲錫膏包含Sn系粉末、含有Sn及10質量%以上的Sb之SnSb系合金粉末、與助銲劑，SnSb系合金粉末的液相線溫度係高於Sn系粉末的液相線溫度，Sn系粉末與SnSb系合金粉末之含有比為75:25～95:5。Sn系粉末與SnSb系合金粉末之含有比較佳為80:20～90:10。

Description

銲錫膏
本發明關於一種銲錫膏，其抑制空隙之發生，可靠性優異。
近年來，汽車係藉由將僅以機械零件所構成的零件予以電動化而謀求高機能化或高性能化。為了實現汽車之高機能化及高性能化，必須能對應於小型高密度的電子安裝技術。為了對應於該安裝技術，要求連接印刷基板與電子零件的銲錫接頭之高可靠性。
例如，於引擎附近所搭載的印刷基板，係要求在顯著溫度差異之中長期間使用。於油電混合車中，搭載有處理大電力的反相器(inverter)，要求耐得住反相器的驅動溫度之銲錫接頭。如此地，於汽車之電子安裝技術中，構成銲錫接頭的銲料合金必須具有高的可靠性。
可是，基於抑制銲料合金所造成的環境汚染之掛慮的觀點，自以往以來使用無鉛的Sn系銲料合金。於此等之中，Sn-3Ag-0.5Cu銲料合金由於具有良好的潤濕性，而被廣泛使用。作為具有比該銲料合金更高的可靠性之銲料合金，例如如同專利文獻1中記載，可舉出含有Sb的Sn系銲料合金。Sb係藉由固溶析出強化，或形成微細的SnSb金屬間化合物，析出分散強化而能提高銲料合金的可靠性之元素。含有Sb的Sn系銲料合金係作為在助銲劑中加有在該合金粉末之銲錫膏使用。惟，含有Sb的銲料合金之液相線溫度由於比Sn-3Ag-0.5Cu銲料合金高5～10℃左右，故於電子零件之安裝時必須高5～10℃地設定回銲溫度。若高地設定回銲溫度，則安裝於印刷基板的電子零件係暴露於高溫環境下，有時零件會遭受熱的損傷。
作為使用含有Sb的銲料合金粉末之安裝技術，例如專利文獻2中揭示一種無鉛銲料，其含有：由Sn系銲料合金所成之第1合金粉末，與熔點高於第1合金粉末，由含有Ag、Al、Au、Bi、Co、Cr、Cu、Fe、Ge、In、Mg、Mn、Pd、Si、Sr、Te、Zn的任意至少1種的Sb合金所成之第2合金粉末。專利文獻2中記載之無鉛銲料，由於在熔融時只有第1合金粉末的進行熔融，故在與不含Sb的銲料合金相同程度的回銲溫度下形成含有Sb之銲錫接頭。又，於同文獻中，認為可維持著第1合金相的潤濕性等特性，於第1合金相中均勻地分散含有第2合金相。再者，於同文獻中，記載在接合後，於第2合金粉末之表面，形成藉由第1合金粉末與第2合金粉末之合金化反應所造成的金屬間化合物相。
專利文獻3中揭示一種銲膏，其包含由含有10～30wt%的Ag與2～20wt%的Cu之Sn-Ag-Cu系合金所成之第1粉末合金，與含有8wt%以下的Sb之Sn系之第2粉末合金。又，專利文獻3中揭示為了抑制因Sn-Sb系的液相線上升所造成的黏性增加，使Sb含量成為8wt%以下。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開平5-50286號公報 專利文獻2：日本特開2005-254254號公報 專利文獻3：日本發明專利第5142999號公報
發明所欲解決的課題
專利文獻2中記載之發明係為了在回銲時將第2合金粉末維持固相，而第2合金粉末含有Sb，同時不含Sn。又，同文獻中記載維持著第1合金相的潤濕性等特性，於第1合金相中均勻地分散第2合金粉末。即，於專利文獻2中，維持投入當初的第2合金粉末之形態，同時使第2合金粉末分散於第1合金相中。然而，第2合金粉末由於含有Sb而容易被氧化，第2合金粉末的潤濕性差，於回銲中所熔融的第1合金相中，第2合金粉末不熔入，由於空隙難以排出至外部，故在銲錫接頭中發生空隙。又，於同文獻中，記載在回銲後於第2合金粉末之表面形成第1合金粉末與第2合金粉末之金屬間化合物相。同文獻中記載的發明係僅第2合金粉末之表面與第1合金粉末相溶，第2合金粉末並未熔入第1合金相中。因此，於回銲後空隙不排出至外部，在銲錫接頭中發生空隙。
又，專利文獻3記載之發明係藉由增多Ag及Cu的含量，而擴大固液共存區域的溫度範圍，目的為提高回銲時的熔融銲料之黏性。為了達成該目的，於專利文獻3記載之發明中，多含有Ag及Cu而提高液相線溫度，於回銲時成為半熔融狀態的第1粉末合金與含Sb的粉末合金係以第1粉末合金：含Sb的粉末合金=3:1之比例進行混合。如此地，於專利文獻3中，由於提高熔融銲料的黏性，於回銲後合金粉末間的空隙係留在銲錫接頭之內部，有於銲錫接頭中發生空隙之問題。
於銲錫接頭中發生空隙時，即使構成銲錫接頭的銲料合金本身之可靠性高，也銲錫接頭的可靠性差。因此，近年來，為了使用於要求高可靠性的用途，希望空隙之發生經抑制的銲錫接頭。
因此，本發明之課題在於提供一種銲錫膏，其抑制空隙之發生，可靠性優異。 解決課題的手段
如前述，於專利文獻2或專利文獻3記載之使用2種類的粉末之銲錫膏中，未抑制空隙之發生。本發明者們為了確保接合可靠性，使用具有含有Sb的1種類之銲料粉末的銲錫膏，進行抽出與空隙有關的問題點之檢討。使用含有Sb的1種類之銲料粉末時，回銲溫度必須比使用Sn-3Ag-0.5Cu銲料粉末時設定高5～10℃。然而，由於回銲溫度之上升係對於電子零件造成熱的負荷，故宜儘量不設定在高溫。又，含Sb的銲料粉末由於因氧化而潤濕性變差，故因回銲溫度之上升而潤濕性進一步變差，會發生空隙。
本發明者們為了確保銲錫接頭的高可靠性，設想構成銲錫接頭的銲料合金之Sb含量必須為0.5%以上，使用含有Sb的合金粉末與不含Sb的Sn系粉末之2種類，進行檢討。為了抑制空隙之發生，不是第1合金粉末與第2合金粉末僅在表面相溶，而是在回銲時第2合金粉末必須熔入第1合金相中。鑒於習知技術，為了提高潤濕性，亦認為宜減低Sb含量，但是若減低Sb含量，則無法確保可靠性。
因此，本發明者們為了即使增加用於確保可靠性的Sb含量也顯示第1合金粉末與第2合金粉末之高潤濕性，使用除了Sb之外還同時含有Sn的SnSb系合金粉末。而且，以液相線溫度低、潤濕性優異的Sn系粉末之含量變多之方式與SnSb系合金粉末混合。結果出乎預料之外，得到：抑制因增加Sb含量而潤濕性之變差，第2合金粉末熔入第1合金相中，抑制空隙之發生，銲錫接頭之可靠性亦優異之知識見解。
藉由該知識見解而完成的本發明係如以下。 (1)一種銲錫膏，其特徵為包含：Sn系粉末、含有Sn及10質量%以上的Sb之SnSb系合金粉末、與助銲劑，SnSb系合金粉末的液相線溫度係高於Sn系粉末的液相線溫度，Sn系粉末與述SnSb系合金粉末之含有比為75:25～95:5。
(2)如上述(1)記載之銲錫膏，其中Sn系粉末與SnSb系合金粉末之含有比為80:20～90:10。
(3)如上述(1)或上述(2)記載之銲錫膏，其中Sn系粉末為Sn粉末、含有4質量%以下的Ag之SnAg系合金粉末、含有2質量%以下的Cu之SnCu系合金粉末、含有0～80質量%的Bi之SnBi系合金粉末、含有0～80質量%的In之SnIn系合金粉末、以及含有4質量%以下的Ag及2質量%以下的Cu之SnAgCu系合金粉末之至少1種。
(4)如上述(1)～上述(3)中任一項記載之銲錫膏，其中Sn系粉末含有P：0.1質量%以下、Ge：0.1質量%以下、及Ga：0.1質量%以下、Ni：0.1質量%以下、Fe：0.1質量%以下、Al：0.1質量%以下、Pd：0.1質量%以下、Cr：0.1質量%以下、Co：0.1質量%以下、及Zn：10質量%以下、Zr：0.1質量%以下、Mn：0.1質量%以下、Si：0.1質量%以下、Ti：0.1質量%以下、V：0.1質量%以下、Nb：0.1質量%以下、及Mo：0.1質量%以下之至少1種。
(5)如上述(1)～上述(4)中任一項記載之銲錫膏，其中SnSb系合金粉末含有Ag：25質量%以下、Cu：10質量%以下、Ni：0.1質量%以下、P：0.1質量%以下、Ge：0.1質量%以下、Fe：0.1質量%以下、及Bi：20質量%以下、Al：0.1質量%以下、Ga：0.1質量%以下、Pd：0.1質量%以下、Cr：0.1質量%以下、Co：0.1質量%以下、Zn：10質量%以下、Zr：0.1質量%以下、Mn：0.1質量%以下、Si：0.1質量%以下、Ti：0.1質量%以下、V：0.1質量%以下、Nb：0.1質量%以下、及Mo：0.1質量%以下之至少1種。
(6)如上述(1)～上述(5)中任一項記載之銲錫膏，其中Sn系粉末及前述SnSb系合金粉末為球徑0.1～100μm的球狀粉末。
實施發明的形態
以下詳述實施本發明之形態作為本發明之例示。於本說明書中，關於銲料合金組成的「%」，只要沒有特別的指定，則為「質量%」。
1.銲錫膏 本發明之銲錫膏包含(1)Sn系粉末、(2)含有Sn及10%以上的Sb之SnSb系合金粉末與(3)助銲劑。詳述各含有物。
(1)Sn系粉末 本發明之銲錫膏含有與SnSb系合金粉末顯示高的潤濕性之Sn系粉末。因此，於回銲中，SnSb系合金粉末熔入Sn相或Sn系合金相中，可抑制空隙之發生。
本發明之Sn系粉末的液相線溫度，從低溫接合之觀點來看，必須低於後述的SnSb系合金粉末。Sn系粉末的液相線溫度宜低於回銲溫度低，且低於SnSb系合金粉末的液相線溫度低，更宜比SnSb系合金粉末的液相線溫度低30℃以上。
本發明之Sn系粉末，由於必須顯示與SnSb系合金粉末的高潤濕性，較佳為Sn粉末、含有4%以下的Ag之SnAg系合金粉末、含有2%以下的Cu之SnCu系合金粉末、含有0～80%的Bi之SnBi系合金粉末、含有0～80%的In之SnIn系合金粉末、或含有4%以下的Ag及2%以下的Cu之SnAgCu系合金粉末。
於此等之中，例如作為SnAg系合金粉末，可舉出由Ag：3.5%以及剩餘部分Sn所成之Sn-3.5Ag銲料合金粉末。作為SnCu系合金粉末，可舉出由Cu：0.7%以及剩餘部分Sn所成之Sn-0.7Cu銲料合金粉末。作為SnBi系合金粉末，可舉出由Bi：58%以及剩餘部分Sn所成之Sn-58Bi銲料合金粉末。作為SnAgCu系合金粉末，可舉出由Ag：3.0%、Cu：0.5%以及剩餘部分Sn所成之Sn-3.0Ag-0.5Cu銲料合金粉末。
又，本發明之Sn系粉末，由於只要潤濕性及低溫接合為可能即可，故可含有2種以上的前述銲料合金。含有2種以上時，只要至少1種的液相線溫度比後述的SnSb系合金粉末的液相線溫度更低即可。又，從低溫接合之觀點來看，顯示比SnSb系合金粉末的液相線溫度較低的液相線溫度之Sn系粉末的含量，相對於銲錫膏的總質量，較佳為50質量%以上。
再者，本發明之Sn系粉末係為了抑制回銲時的熔融銲料之氧化而提高潤濕性，宜含有P、Ge及Ga之至少1種。從熔融銲料之適當黏性而抑制空隙之發生之觀點來看，P、Ge、及Ga之至少1種的合計量之上限較佳為0.1%以下，更佳為0.08%以下，特佳為0.05%以下。又，P含量之上限較佳為0.1%以下，更佳為0.08%以下。Ge含量之上限較佳為0.1%以下，更佳為0.08%以下。Ga含量之上限較佳為0.1%以下，更佳為0.08%以下。
為了發揮潤濕性提高效果，P、Ge及Ga之至少1種的合計量之下限較佳為0.001%以上，更佳為0.01%以上，特佳為0.03%以上。又，P含量之下限較佳為0.001%以上，更佳為0.01%以上。Ge含量之下限較佳為0.001%以上，更佳為0.01%以上。Ga含量之下限較佳為0.001%以上，更佳為0.01%以上。
再者，本發明之Sn系粉末，係在不損害上述效果之範圍內，亦可進一步含有任意元素。任意元素為Ni：0.1%以下、Fe：0.1%以下、Al：0.1%以下、Pd：0.1%以下、Cr：0.1%以下、Co：0.1%以下、及Zn：10%以下、Zr：0.1%以下、Mn：0.1%以下、Si：0.1%以下、Ti：0.1%以下、V：0.1%以下、Nb：0.1%以下、Mo：0.1%以下之至少1種。
還有，從抑制液相線溫度的上升及潤濕性的變差之觀點來看，本發明之Sn系粉末較佳為不含Sb。
於本發明之Sn系粉末中，上述添加元素以外的剩餘部分為Sn。除了前述添加元素之外，還可含有不可避的雜質。即使含有不可避的雜質時，也不影響前述效果。
(2)含有Sn及10%以上的Sb之SnSb系合金粉末 本發明之SnSb系合金粉末，為了發揮回銲後的銲錫接頭之優異可靠性，必須含有Sb。Sb係藉由在Sn中固溶析出強化或形成微細的SnSb金屬間化合物之析出分散強化，而提高熱循環後的剪切強度，故為能提高銲料合金的可靠性之元素。
為了發揮該效果，於SnSb系合金粉末中必須含有10%以上的Sb。Sb含量之下限較佳為12%以上，更佳為15%以上。Sb含量之上限，為了抑制因Sb之氧化所造成的SnSb系合金粉末之黏性上升，較佳為40%以下，更佳為35%以下，特佳為30%以下。
又，相對於Sn系粉末與SnSb系合金粉末之合計量，若Sb含量為0.5%以上，則可確保銲錫接頭的高可靠性。較佳為0.75%以上，更佳為1.0%以上，尤佳為2.0%以上，特佳為3.0%以上。
另外，本發明之SnSb系合金粉末，為了可藉由提高與Sn系粉末的潤濕性而抑制空隙之發生，必須含有Sn。使用不含Sn的Sb系合金粉末時，即使前述之Sn系粉末與Sb合金粉末潤濕，也潤濕者僅在Sb合金粉末之表面，無法在回銲中使內在的空隙逃到外部。
另一方面，如本發明之含有Sn的SnSb系合金粉末，由於含有在SnSb之形成時不被消耗而殘留在粉末中的Sn，故Sn系粉末的Sn相或Sn系合金相係對於SnSb系合金粉末容易潤濕。因此，於回銲時殘留的空隙係容易移動至外部，可抑制空隙之生成。
本發明之SnSb系合金粉末的Sn含量，為了與Sn系粉末容易相溶，宜為即使在形成SnSb金屬間化合物後也Sn殘留的量。Sn含量較佳為40～90%，更佳為50～85%。
本發明之SnSb系合金粉末，係在不損害上述效果之範圍內，亦可含有任意元素。作為任意元素，SnSb系合金粉末係Ag：25%以下、Cu：10%以下、Ni：0.1%以下、P：0.1%以下、Ge：0.1%以下、Fe：0.1%以下、及Bi：20%以下、Al：0.1%以下、Ga：0.1%以下、Pd：0.1%以下、Cr：0.1%以下、Co：0.1%以下、及Zn：10%以下、Zr：0.1%以下、Mn：0.1%以下、Si：0.1%以下、Ti：0.1%以下、V：0.1%以下、Nb：0.1%以下、及Mo：0.1%以下之至少1種。
又，本發明之SnSb系合金粉末亦可含有2種以上的前述之銲料合金。含有2種以上時，只要至少1種的液相線溫度比Sn系粉末的液相線溫度更高即可。另外，相對於銲錫膏之總質量，SnSb系合金粉末的含量較佳為未達50質量%。
本發明之SnSb系合金粉末，由於SnSb系合金粉末的Sn熔入Sn系粉末的Sn相或Sn系合金相中，於回銲後不維持在膏中投入當初之形態。回銲後的銲錫接頭係成為SnSb系合金粉末的金屬間化合物相等分散於Sn相或Sn系合金相中之組織。即使SnSb系合金粉末的固相線溫度高於回銲溫度時，也Sn相或Sn系合金相對於SnSb系合金粉末的Sn潤濕，SnSb系合金粉末中的SnSb金屬間化合物等擴散至Sn相或Sn系合金相中，故於回銲後不維持在膏中投入當初的形態。又，本發明之銲錫膏由於包含含有Sn的至少2種類之銲料粉末，兩粉末相溶，故在兩粉末間不形成金屬間化合物。
本發明之SnSb系合金粉末由於含有Sn，故SnSb系合金粉末的液相線溫度係容許在遠比回銲時的加熱尖峰溫度高的溫度。SnSb系合金粉末的液相線溫度可為尖峰溫度+10℃以上、尖峰溫度+50℃以上、尖峰溫度+100℃以上、尖峰溫度+120℃以上。如此地即使使用液相線溫度為高溫的SnSb系合金粉末，於本發明中也能形成可靠性優異的銲錫接頭。
本發明之SnSb系合金粉末係除了前述添加元素之外，還可含有不可避的雜質。即使含有不可避的雜質時，也不影響前述效果。
(3)Sn系粉末與SnSb系合金粉末之含有比等 本發明之Sn系粉末與SnSb系合金粉末之含有比，為了維持回銲時的熔融銲料之潤濕性，必須為75:25～95:5。該含有比為各粉末之質量比。若Sn系粉末之含有比未達75，則SnSb系合金粉末與Sn相或Sn系合金相係不充分地潤濕，而發生空隙。另一方面，若SnSb系合金粉末之含有比未達5，則會達不到本發明中的銲錫接頭中之Sb含量的目標值之0.5%。Sn系粉末與SnSb系合金粉末之含有比較佳為80：20～90：10。
上述含有比係在決定銲錫接頭中的Sb含量之目標值時，如果SnSb系合金粉末中的Sb含量過多，則SnSb系合金粉末之含有比變小，同時Sn系粉末之含有比變大。因此，本發明之銲錫膏係在回銲中SnSb合金粉末容易熔入Sn相或Sn系合金相中，可抑制空隙之發生，同時亦擔保銲錫接頭的可靠性。
Sn系粉末與SnSb系合金粉末之合計量，只要是能形成銲錫接頭之量即可，例如相對於銲錫膏總質量，較佳為85～95%。
使用本發明之銲錫膏的銲料粉末，較佳為球狀粉末。由於球狀粉末，銲料合金之流動性升高。
又，當銲料合金為球狀粉末時，球徑較佳為0.1～100μm。只要球狀粉末的銲接材料之球徑為上述範圍內，則微細的銲接為可能。當銲料合金為球狀粉末時，於JIS Z 3284-1:2014的粉末尺寸之分類(表2)中，若具有相當於記號1～8的尺寸(粒度分布)，則對於微細零件的銲接成為可能。粒子狀銲接材料的尺寸更佳為相當於記號4～8的尺寸，尤佳為相當於記號5～8的尺寸。真球度較佳為0.90以上，更佳為0.95以上，最佳為0.99以上。
於本發明中，球狀粉末的銲料合金之球徑及真球度，係使用採用最小區域中心法(MZC法)的CNC影像測定系統(MITUTOYO公司製的ULTRA Quick Vision ULTRA QV350-PRO測定裝置)進行測定。於實施形態中，真球度表示與真球的偏離，例如為將500個各球的直徑除以長徑時所算出之算術平均值，愈接近值之上限的1.00，表示愈接近真球。
(5)助銲劑 本發明之助銲劑只要能藉由常見方法進行銲接，則沒有特別的限制。因此，只要使用一般採用的松香、有機酸、活性劑，而且適宜摻合溶劑者即可。助銲劑含量係沒有特別的限定，相對於銲錫膏之總質量，較佳為5～15%。
2.銲錫膏之製造方法 本發明之銲錫膏係藉由本業界中的一般方法進行。例如，可加熱混合松香系樹脂、活性劑及聚合物成分而調製助銲劑，於助銲劑中導入上述合金粉末，攪拌、混合而製造。
3.銲錫接頭之形成方法 使用本發明之銲錫膏的銲錫接頭之形成方法，係隔著遮罩將銲錫膏印刷於印刷基板，搭載電子零件後，於回銲爐中加熱到160～240℃而形成。該加熱溫度係可根據合金粉末之組成而適宜設定，宜為Sn系粉末的液相線溫度+10～30℃左右。
本發明之銲錫膏係藉由使用低α線材料製造，而可減低α線量。若將其使用於記憶體周邊之接合，則可抑制軟性錯誤。 實施例
・膏之製作 對於具有表1～3中所示的合金組成之2種類或1種類的合金粉末，準備球徑為21μm且相當於JIS Z3284-1:2014的粉末尺寸分類(表2)之5的合金粉末。表1～3中所示的各粉末之含量，表示相對於粉末的總質量而言之質量比(質量%)。然後，與眾所周知的膏狀松香系助銲劑混合，製作實施例1～實施例45及比較例1～比較例4之銲錫膏。該銲錫膏係相對銲錫膏的總質量，合金粉末為90%。
・空隙面積率、最大空隙直徑 將該等之膏，於Cu-OSP玻璃環氧樹脂基板上，使用金屬遮罩，以厚度為0.15mmt 之厚度，印刷上述膏。然後使用安裝機，將8mm´8mm´2mm的QFN載置於膏上。然後，投入回銲爐中，以尖峰溫度成為230℃之方式，在220℃以上的溫度範圍中保持40秒之條件下進行回銲加熱，對於實施例1～實施例45及比較例1～比較例4，分別形成6樣品的銲錫接頭。
膏與基板或與晶粒的接合狀態，係使用股份有限公司Uni-Hite System的微焦點X射線系統XVR-160，拍攝6.7倍的X射線穿透平面照片，求得QFN的散熱部分之空隙面積率及最大空隙直徑。
空隙面積率係於各6樣品的X射線穿透平面照片中，求得空隙的面積相對於銲錫接頭的面積之比例(((空隙的面積)/(銲錫接頭的面積))×100(%))，在6樣品之中將最大值與最小值的2樣品排除在外，算出4樣品的平均值而求得。將空隙面積率為20%以下時當作「○」，將大於20%時當作「×」。
最大空隙直徑係從X射線穿透平面照片中，目視選擇各樣品中面積最大的空隙，當作該空隙的投影圓等效徑之直徑。將最大空隙直徑為3.0mm以下時當作「○」，將大於3.0mm時當作「×」。
・TCT3000次後的剪切強度 將如前述所製作的銲錫膏，在厚度為0.8mm的印刷基板(材質：FR-4)上，用厚度為120μm的金屬遮罩印刷成Cu電極後，以安裝機安裝晶片電阻零件，於最高溫度240℃、保持時間60秒之條件下進行回流銲接，製作試驗基板。
將該等試驗基板置入經設定在低溫-40℃、高溫+125℃、保持時間30分鐘之條件的熱循環試驗裝置中，3000循環後，藉由剪切強度測定裝置(RHESCA公司製STR-1000)，於6mm/min之條件下測定剪切強度(N)。剪切強度為10N以上時，判斷為實用上可無問題地使用之水準，評價為「○」。將未達10N時評價為「×」。
表1～3中顯示結果。表1～3中的合金組成中所示的數值表示各合金組成之含量(質量%)。又，表1～3中所示的合金組成皆剩餘部分為Sn。
Figure 02_image001
Figure 02_image003
Figure 02_image005
於表1～3中，例示後述之圖2中所示的實施例1、實施例2及比較例1之實測值。如由表1～3可明知，使用實施例1～實施例45之銲錫膏的銲錫接頭，係空隙面積率小，最大空隙直徑亦小。又，TCT後的剪切強度亦顯示高值。
另一方面，比較例1由於使用不含Sn系粉末且Sb含量少的SnSb系合金粉末，故空隙面積率大，形成最大空隙直徑大的空隙。比較例2及比較例3由於SnSb系合金粉末的Sb含量少，故TCT後的剪切強度差。比較例4由於不含SnSb系合金粉末，故TCT後的剪切強度差。
使用照片，詳述實施例1、實施例2及比較例1。 圖1係在尖峰溫度為230℃的回銲後之銲錫接頭的X射線穿透平面照片，圖1(a)係實施例1的X射線穿透平面照片，圖1(b)係實施例2的X射線穿透平面照片，圖1(c)係比較例1的X射線穿透平面照片。如圖1所示，於實施例1及實施例2中，可明知空隙的面積係小於比較例1，最大空隙直徑亦較小。
圖2係在尖峰溫度為230℃的回銲後之銲錫接頭的剖面SEM照片，圖2(a)係實施例1的剖面SEM照片，圖2(b)係實施例2的剖面SEM照片，圖2(c)係比較例1的剖面SEM照片。如圖2(a)所示，可知即使為含有尖峰溫度為240℃也不熔融的合金粉末之銲錫膏，也無問題地形成銲錫接頭。如圖2(b)所示，可知即使為含有尖峰溫度在240℃中之半熔融狀態的合金粉末之銲錫膏，也無問題地形成銲錫接頭。
又，於兩實施例中，可知看不到合金粉末之原形。再者，可知於SnSb系合金粉末之表面，未形成金屬間化合物。此外，可知金屬間化合物係擴散至Sn相或Sn系合金相中，SnSb系合金粉末係熔入Sn相或Sn系合金相中。
另外，使用圖3，詳述表1～3所示的結果與本發明的範圍之關係。圖3係顯示SnSb系合金粉末的含量與SnSb系合金粉末的Sb含量之關係。於圖3中，將Sn系粉末的合金組成為Sn-3Ag-0.5Cu(Ag：3%，Cu：0.5%，剩餘部分：Sn)，而且SnSb系合金粉末的合金組成為Sn-7.5～12Ag-1～1.5Cu-5～15Sb(Ag：7.5～12%，Cu：1～1.5%，Sb：5～15%，剩餘部分：Sn)之實施例1～實施例5及比較例2～比較例4，從表1～3中抽出。圖3中，灰色的半透明所示之區域為本發明之範圍。橫軸之「SnSb系合金粉末的含量」表示表1～3中所示之「SnSb系合金粉末」的「含量(%)」。
如由圖3可明知，抑制空隙之發生，可靠性優異之銲錫膏，係SnSb系合金粉末的Sb含量為10%以上，且SnSb系合金粉末的含量為5～25%，即Sn系粉末：SnSb系合金粉末=75:25~95:5之實施例1～實施例5。相對於其，於不滿足此等之要件的至少一者之比較例2～4中，可知難以兼顧空隙發生的抑制及優異的可靠性。
圖1係在尖峰溫度為230℃的回銲後之銲錫接頭的X射線穿透平面照片，圖1(a)係實施例1的X射線穿透平面照片，圖1(b)係實施例2的X射線穿透平面照片，圖1(c)係比較例1的X射線穿透平面照片。 圖2係在尖峰溫度為230℃的回銲後之銲錫接頭的剖面SEM照片，圖2(a)係實施例1的剖面SEM照片，圖2(b)係實施例2的剖面SEM照片，圖2(c)係比較例1的剖面SEM照片。 圖3係顯示SnSb系合金粉末的含量與SnSb系合金粉末的Sb含量之關係的圖。

Claims (17)

  1. 一種銲錫膏，其特徵為包含：Sn系粉末、含有Sn及10質量%以上的Sb之SnSb系合金粉末、與助銲劑，前述SnSb系合金粉末的液相線溫度係高於前述Sn系粉末的液相線溫度，前述Sn系粉末與前述SnSb系合金粉末之含有比為75:25～95:5。
  2. 如請求項1之銲錫膏，其中前述Sn系粉末與前述SnSb系合金粉末之含有比為80:20～90:10。
  3. 如請求項1或2之銲錫膏，其中前述Sn系粉末為Sn粉末、含有4質量%以下的Ag之SnAg系合金粉末、含有2質量%以下的Cu之SnCu系合金粉末、含有0～80質量%的Bi之SnBi系合金粉末、含有0～80質量%的In之SnIn系合金粉末、以及含有4質量%以下的Ag及2質量%以下的Cu之SnAgCu系合金粉末之至少1種。
  4. 如請求項1或2之銲錫膏，其中前述Sn系粉末含有P：0.1質量%以下、Ge：0.1質量%以下、及Ga：0.1質量%以下、Ni：0.1質量%以下、Fe：0.1質量%以下、Al：0.1質量%以下、Pd：0.1質量%以下、Cr：0.1質量%以下、Co：0.1質量%以下、及Zn：10質量%以下、Zr：0.1質量%以下、Mn：0.1質量%以下、Si：0.1質量%以下、Ti：0.1質量%以下、V：0.1質量%以下、Nb：0.1質量%以下、及Mo：0.1質量%以下之至少1種。
  5. 如請求項3之銲錫膏，其中前述Sn系粉末含有P：0.1質量%以下、Ge：0.1質量%以下、及Ga：0.1質量%以下、Ni：0.1質量%以下、Fe：0.1質量%以下、Al：0.1質量%以下、Pd：0.1質量%以下、Cr：0.1質量%以下、Co：0.1質量%以下、及Zn：10質量%以下、Zr：0.1質量%以下、Mn：0.1質量%以下、Si：0.1質量%以下、Ti：0.1質量%以下、V：0.1質量%以下、Nb：0.1質量%以下、及Mo：0.1質量%以下之至少1種。
  6. 如請求項1或2之銲錫膏，其中前述SnSb系合金粉末含有Ag：25質量%以下、Cu：10質量%以下、Ni：0.1質量%以下、P：0.1質量%以下、Ge：0.1質量%以下、Fe：0.1質量%以下、及Bi：20質量%以下、Al：0.1質量%以下、Ga：0.1質量%以下、Pd：0.1質量%以下、Cr：0.1質量%以下、Co：0.1質量%以下、Zn：10質量%以下、Zr：0.1質量%以下、Mn：0.1質量%以下、Si：0.1質量%以下、Ti：0.1質量%以下、V：0.1質量%以下、Nb：0.1質量%以下、及Mo：0.1質量%以下之至少1種。
  7. 如請求項3之銲錫膏，其中前述SnSb系合金粉末含有Ag：25質量%以下、Cu：10質量%以下、Ni：0.1質量%以下、P：0.1質量%以下、Ge：0.1質量%以下、Fe：0.1質量%以下、及Bi：20質量%以下、Al：0.1質量%以下、Ga：0.1質量%以下、Pd：0.1質量%以下、Cr：0.1質量%以下、Co：0.1質量%以下、Zn：10質量%以下、Zr：0.1質量%以下、Mn：0.1質量%以下、Si：0.1質量%以下、Ti：0.1質量%以下、V：0.1質量%以下、Nb：0.1質量%以下、及Mo：0.1質量%以下之至少1種。
  8. 如請求項4之銲錫膏，其中前述SnSb系合金粉末含有Ag：25質量%以下、Cu：10質量%以下、Ni：0.1質量%以下、P：0.1質量%以下、Ge：0.1質量%以下、Fe：0.1質量%以下、及Bi：20質量%以下、Al：0.1質量%以下、Ga：0.1質量%以下、Pd：0.1質量%以下、Cr：0.1質量%以下、Co：0.1質量%以下、Zn：10質量%以下、Zr：0.1質量%以下、Mn：0.1質量%以下、Si：0.1質量%以下、Ti：0.1質量%以下、V：0.1質量%以下、Nb：0.1質量%以下、及Mo：0.1質量%以下之至少1種。
  9. 如請求項5之銲錫膏，其中前述SnSb系合金粉末含有Ag：25質量%以下、Cu：10質量%以下、Ni：0.1質量%以下、P：0.1質量%以下、Ge：0.1質量%以下、Fe：0.1質量%以下、及Bi：20質量%以下、Al：0.1質量%以下、Ga：0.1質量%以下、Pd：0.1質量%以下、Cr：0.1質量%以下、Co：0.1質量%以下、Zn：10質量%以下、Zr：0.1質量%以下、Mn：0.1質量%以下、Si：0.1質量%以下、Ti：0.1質量%以下、V：0.1質量%以下、Nb：0.1質量%以下、及Mo：0.1質量%以下之至少1種。
  10. 如請求項1或2之銲錫膏，其中前述Sn系粉末及前述SnSb系合金粉末為球徑0.1～100μm的球狀粉末。
  11. 如請求項3之銲錫膏，其中前述Sn系粉末及前述SnSb系合金粉末為球徑0.1～100μm的球狀粉末。
  12. 如請求項4之銲錫膏，其中前述Sn系粉末及前述SnSb系合金粉末為球徑0.1～100μm的球狀粉末。
  13. 如請求項5之銲錫膏，其中前述Sn系粉末及前述SnSb系合金粉末為球徑0.1～100μm的球狀粉末。
  14. 如請求項6之銲錫膏，其中前述Sn系粉末及前述SnSb系合金粉末為球徑0.1～100μm的球狀粉末。
  15. 如請求項7之銲錫膏，其中前述Sn系粉末及前述SnSb系合金粉末為球徑0.1～100μm的球狀粉末。
  16. 如請求項8之銲錫膏，其中前述Sn系粉末及前述SnSb系合金粉末為球徑0.1～100μm的球狀粉末。
  17. 如請求項9之銲錫膏，其中前述Sn系粉末及前述SnSb系合金粉末為球徑0.1～100μm的球狀粉末。
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