TWI782572B - SnZn銲料及其製造方法 - Google Patents

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TWI782572B TW110121193A TW110121193A TWI782572B TW I782572 B TWI782572 B TW I782572B TW 110121193 A TW110121193 A TW 110121193A TW 110121193 A TW110121193 A TW 110121193A TW I782572 B TWI782572 B TW I782572B
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Abstract

本發明係關於SnZn銲料及SnZn銲料的製造方法,該目的在於提供一種對於太陽能電池基板等的電極而言為極堅固且對高溫、低溫重複測試的承受度強之銲料,且即使混入,熔融溫度亦幾乎相同或降低,並且為便宜之銲料。
本發明之構成為一種SnZn銲料,係於屬於純度為4N以上之Sn與Zn的合金之母材料中,混入合計1至1.5wt%以下之含有P、In、Bi中的1種以上之主材料並進行熔融及合金化而成者。

Description

SnZn銲料及其製造方法
本發明係關於使用在太陽能電池基板或液晶基板等之SnZn銲料及其製造方法。
以往,由於錫鉛銲料的強度較強且價格便宜等理由,故較多被使用在引線對太陽能電池基板或液晶基板等之電極的銲接。
此外,於鋁等電極之情形時,由於無法得到充分的銲接強度,所以先塗佈並燒結銀膏(paste),然後藉由錫鉛銲料將引線銲接於其上。
此外,近年來從公害等觀點來看,係強烈地期待無鉛銲料。
以往的無鉛銲料與錫鉛銲料相比,其強度相對於要求強度稍微不足或是價格較高,仍有未能取而代之的問題。
本發明人等係發現到關於作為無鉛銲料的一種之由Sn與Zn的合金所構成之SnZn銲料,混入合計1至1.5wt%以下之微量的P、In、Bi、Sb等主材料並進行熔融及合金化,然後視需要混入微量之Al、Si、Ag、Cu、Ni等副材料並進行熔融及合金化之SnZn銲料,對於太陽能電池基板等的電極而言為極堅固且對高溫、低溫重複測試的承受度強之銲料,且即使混入,SnZn銲料的熔融溫度亦幾乎相同或降低。
因此,本發明人等係在由Sn與Zn的合金所構成之SnZn銲料中,於屬於純度為4N以上之Sn與Zn的合金之母材料中,混入合計1至1.5wt%以下之含有P、In、Bi、Sb中的1種以上之主材料並進行熔融及合金化而成者。
此時,熔融及合金化後之SnZn銲料的熔融溫度係與母材料的熔融溫度相同或較低。
此外,主材料係於Sn與Zn之合金的骨架內合金化。
此外,可視需要將5wt%以下之包含Al、Si、Cu、Ag、Ni中的1種以上或含有此等1種以上之玻璃之副材料,混入於母材料並進行熔融及合金化。
此外,將主材料與副材料之合金作為主材料及副材料混入於母材料並進行熔融及合金化。
此外,主材料與副材料之合金為Cu與P之合金。
此外,將母材料、主材料、副材料一同或分成複數次來混合並進行熔融及合金化。
此外,係使用在引線對太陽能電池基板、液晶基板的電極之銲接。
此外,係將3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末混入於所製作之SnZn銲料,於銲接加熱時會分解而改善對被銲接對象物之銲接密著度。
此外,將3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末混入之作法,係被取代為將氯化銨水合物混練於熱塑性樹脂,或是於氯化銨水合物的飽和水溶液中投入凝膠化劑來進行凝膠化,而混入3wt%以下0.05wt%以上的該氯化銨水合物。
此外,係具備:SnZn銲料,以及包含3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末之棒狀的膏;於使用SnZn銲料之銲接加熱時,使棒狀的膏分解而改善對被銲接對象物之銲接密著度。
此外,包含3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末之棒狀的膏,係被取代為將氯化銨水合物混練於熱塑性樹脂,或是於氯化銨水合物的飽和水溶液中投入凝膠化劑以進行凝膠化,而形成之包含3wt%以下0.05wt%以上的該氯化銨水合物之棒狀的膏。
如上所述,本發明係於屬於純度為4N以上之Sn與Zn的合金之母材料中,混入合計1至1.5wt%以下的微量之含有P、In、Bi、Sb中的1種以上之主材料,然後視需要混入微量之包含Al、Si、Cu、Ag、Ni等中的1種以上或含有此等1種以上之玻璃之副材料並進行熔融及合金化,藉此,為對於太陽能電池基板等的電極而言為極堅固且對高溫、低溫重複測試的承受度強之銲料,且即使混入,SnZn銲料的熔融溫度亦幾乎相同或降低,並且更可便宜地製造。
此時,藉由使用Sn、Zn的純度為4N以上(99.99%以上)之雜質少的材料,所製作之SnZn銲料的表面美觀且可大幅提升對Cu板等之密著度。於以往的銲料中,由於使用3N(99.9%)者作為Sn、Zn,所以所製作之SnZn銲料的表面不美觀且對Cu板等之密著度不充分。
此外,熔融及合金化後之SnZn銲料的熔融溫度係與母材料的熔融溫度相同或較低,可消除因混入所造成之熔融溫度的上升。
此外,主材料係於Sn與Zn之合金的骨架內合金化,可消除析出之弊害。
此外,係混入Al、Si、Cu、Ag、Ni等1種以上或含有此等1種以上之玻璃並進行熔融及合金化來製造SnZn銲料,藉此可改善相對於銲接對象之接觸電位等電特性。
此外,係混入主材料與副材料之合金並進行熔融及合金化來製造SnZn銲料,藉此可達到主材料的穩定化而形成對高溫、低溫重複測試的承受度強之銲料。
此外,將3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末混入於所製作之SnZn銲料,於銲接加熱時會分解而改善對被銲接對象物之銲接密著度。
此外,具備:SnZn銲料,以及包含3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末之棒狀的膏;於使用SnZn銲料之銲接加熱時,使棒狀的膏分解而改善對被銲接對象物之銲接密著度。
此外,包含3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末之棒狀的膏,係被取代為將氯化銨水合物混練於熱塑性樹 脂,或是於氯化銨水合物的飽和水溶液中投入凝膠化劑以進行凝膠化,而形成之包含3wt%以下0.05wt%以上的該氯化銨水合物之棒狀的膏,於銲接加熱時使棒狀的膏分解而改善對被銲接對象物之銲接密著度。
1:銲料材料
2:銲料材料投入皿
3:熔融爐
4:加熱器
11:矽基板
12:鋁燒結膜
13:超音波烙鐵頭
13-1:有超音波烙鐵頭、無超音波烙鐵頭
14:銲料
15:附銲料條帶、導線
圖1為本發明之銲料製造說明圖。
圖2為本發明之銲料材料製造裝置的說明圖。
圖3為本發明之引線配線的銲接說明圖。
圖4為本發明之銲接說明圖。
圖5為本發明之銲料的組成例(ABS-S)。
圖6為本發明之銲料的試作例。
圖7為本發明之銲料的TC測試說明圖。
圖8為本發明之銲料(A-14)的TC測試例。
圖9為本發明之超音波(摩擦)/膏之例子。
圖10為本發明之膏及含有膏之絲狀銲料的製造說明圖。
[實施例1]
圖1顯示本發明之銲料製造說明圖。
圖1的(a)係顯示流程圖,圖1的(b)顯示材料例。
於圖1的(a)中,S1係準備母材料、主材料、副材料。此係準備圖1的(b)的材料例所示之下述材料。
‧母材料:Sn91 Zn9
‧主材料:P、In、Bi、Sb
‧副材料:Al、Si、Cu、Ag、Ni
在此,母材料是成為形成本發明之SnZn銲料之SnZn合金的基礎之材料(母材料),在此,純度為4N以上的4.5N(三菱錫股份有限公司製造的99.995%)之Sn為91wt%。於試作中係使用Zn為9wt%者。Sn、Zn的重量比在可製作合金之範圍內為任意,例如Zn為1至15wt%,其餘可構成為Sn(要形成為哪一種比率者,只需以熔融溫度等為標準來進行實驗並適當地選擇即可)。
此外,主材料為於銲接時對被銲接對象之表面的氧化膜去除、密著性、潤濕性、流動性、黏性等對銲接帶來影響之材料,於本發明中,為主材料的總量設定在1至1.5wt%以下之材料。在此為混合P(被銲接對象的氧化膜去除、密著性)、In(潤濕性、流動性)、Bi(密著性)、Sb(密著性)的1種以上並進行熔融及合金化之對象的材料。此外,主材料係與總量為1至1.5wt%以下的微量相應,相較於母材料的熔融溫度,將主材料混合於母材料並進行熔融及合金化後之SnZn銲料的熔融溫度係相等或稍低(例如低約1至5℃)者。此可推測為主材料的總量相對於母材料為1至1.5wt%以下的微量,藉此進入於母材料的骨架內而使骨架重新構成者。
此外,副材料為進一步添加於母材料與主材料之材料,係用以使被銲接對象(太陽能電池基板、液晶基板等半導體基板、燒製鋁膜、銅電極等)的電特性(接觸電位差、接觸電阻,太陽能電池的情形為I-V特性等)、密著性等達到良好之材料,在此為Al(相對於燒製鋁膜者)、Si(相對於矽基板者)、Cu(相對於銅電極者)、Ag(相對於全部者)、Ni(相對於將微量的Ni鍍覆於矽基板時者)等材 料。作為副材料,不僅是金屬,亦可藉由將含有金屬之玻璃進行混合、熔融及合金化而添加(玻璃中的氧等氣體成分於熔融及合金化時會被釋出至外部等)。
S2係將主材料、副材料混合於母材料。此係將主材料、副材料混合於S1中所準備之母材料。
S3係使母材料、主材料、副材料熔融而合金化。此係在S2中使主材料、副材料與母材料混合並進行加熱而熔融,然後仔細地攪拌而合金化。此時,於主材料、副材料藉由空氣中的氧被氧化而難以合金化之情形時等,可視需要將惰性氣體(例如氮氣)吹送至坩堝內,或是進一步使用注滿惰性氣體之熔融爐或真空熔融爐。
S4係完成銲料材料(ABS-S)。
藉由以上步驟來準備母材料、主材料、副材料並混合此等,然後進行熔融及合金化,藉此可製造本申請案發明之SnZn銲料(ABS-S)。下列依序詳細地說明。
圖2顯示本發明之材料製造裝置的說明圖。
於圖2中,銲料材料1為已說明之圖1的S1中所準備之母材料、主材料、副材料,在此為金屬、玻璃等碎片(經粗粉碎者)。
銲料材料投入皿2係載置銲料材料1並將其投入於熔融爐3者。
熔融爐3係用以藉由加熱器4等進行加熱,將銲料材料1投入於內部並使母材料、主材料、副材料熔融,然後攪拌而合金化者。熔融爐3通常於大氣中使投入於內部之母材料、主材料、副材料熔融並攪拌而合金化。此時可視需要吹送惰性氣體(氮氣等)等以減少因空氣中的氧所造成之氧化,更可視需要進行密閉並注滿惰性氣體(或是進行真空排氣)。
如以上所述,係混合圖1的S1中所準備之母材料、主材料、副材料並於熔融爐3中熔融,然後進行攪拌而合金化,如此可製造本申請案發明之SnZn銲料。
圖3顯示本發明之引線配線的銲接說明圖。
圖3的(a)顯示流程圖,圖3的(b)顯示基板/引線配線例。
於圖3的(a)中,S11係藉由超音波對銲料(ABS-S)進行基板圖案的預銲。此係例如於太陽能電池基板的電極上之接著欲銲接的部分(圖案),將本申請案發明之SnZn銲料(圖1的S4中所製造之SnZn銲料)供給至超音波烙鐵的烙鐵頭並使其熔融,並且施加超音波而在基板上的該圖案部分上預先進行銲接(稱為超音波預銲)。
S12係對引線配線等進行有超音波銲接或無超音波銲接。此係於S11中例如在被超音波預銲於太陽能電池基板的電極上之部分(圖案)上,使引線配線沿著該部分並從該上方施加超音波或不施加超音波,而使本申請案發明之SnZn銲料熔融而銲接引線配線。在SnZn銲料被預銲於引線配線時,不須供給銲料。
藉由以上方式,由於僅以通常的銲接難以對銲接對象的部分(例如太陽能電池基板的電極部分)進行,所以使用超音波來進行本申請案發明之SnZn銲料的預銲(S11),並於進行預銲後之部分(圖案)上,使用本申請案發明之SnZn銲料而將引線配線進行超音波銲接或無超音波銲接(S12),藉此可在以往無法銲接之太陽能電池基板的電極部分等上進行有超音波的預銲,並以有超音波銲接或無超音波銲接將引線配線銲接於該上方。
超音波銲接係在10W以下,通常以2至3W進行超音波銲接。較強時,容易對形成於太陽能電池基板上之膜(例如氮化膜)或基板表面的結晶造成損傷,所以不能太強。
圖3的(b)顯示基板/引線配線例。
於圖3的(b)中,基板為Al、Si基板、玻璃基板等,且是藉由通常的銲接極難以進行銲接之基板的例子。對於成為此等基板的電極之部分(圖案),係使用本申請案發明之SnZn銲料進行超音波預銲。然後以有超音波銲接或無超音波銲接將引線配線銲接於此經預銲之部分(圖案),藉此可將引線配線銲接於基板。
此外,引線配線為使用本申請案發明之SnZn銲料而銲接於基板上之電極的部分(圖案)之引線配線,且係導線(將本申請案發明之SnZn銲料鍍銲於圓形的銅線而成之導線,稍微壓成橢圓時則更容易銲接)、條帶(將本發明之SnZn銲料預先鍍銲於銅的薄板被裁切為約1mm寬而成之條帶上)等。
圖4顯示本發明之銲接說明圖。
圖4的(a)顯示預銲例,圖4的(b)顯示條帶或導線的銲接例。
於圖4的(a)中,矽基板11在此為太陽能電池基板的例子,且係於該矽基板11之例如背面的全面上形成鋁燒結膜12者。
鋁燒結膜12為將鋁膏塗佈於作為太陽能電池基板之圖示的矽基板11之背面的全面(或網版印刷成預定的圖案)上,並進行燒結而形成之電極(鋁燒結膜)。
超音波烙鐵頭13為從圖中未顯示的超音波產生器一面施加超音波一面加熱之烙鐵頭。
銲料(ABS-S)14為本發明之SnZn銲料(於圖1的S4中所製造之SnZn銲料)。
接著說明銲接動作。
(1)將矽基板11運送至預熱載台上並進行真空吸附使其固定,且進行預熱(例如預熱至約180℃)。
(2)從形成於鋁燒結膜12上之電極之圖案(長條狀的圖案)的起始點朝向結束點,將銲料14自動地供給至圖示的超音波烙鐵頭13,一面熔融一面施加超音波,並且在以不與該鋁燒結膜12的上方摩擦之程度接近的狀態下以一定速度來移動,而在鋁燒結膜12上形成長條狀的預銲圖案。
藉由以上方式,可在鋁燒結膜12上將本申請案發明之SnZn銲料14以預定圖案的預銲圖案進行銲接。
圖4的(b)顯示條帶或導線的銲接例。
於圖4的(b)中,超音波烙鐵頭13-1為從圖中未顯示之超音波產生器施加超音波或不施加超音波來進行加熱之烙鐵頭。
附銲料條帶或導線15為將本申請案發明之SnZn銲料預銲於條帶或導線者。導線15稍微變形為橢圓形者,其銲接性較為良好。
接著說明條帶或導線往預銲圖案部分之銲接動作。
(1)與圖4的(a)相同,係預熱矽基板11。
(2)使附銲料條帶或導線15沿著形成於矽基板11上(背面)的鋁燒結膜12部分之預銲圖案部分,而配置附銲料條帶或導線15,且對於所配置之附銲料條帶或導線15一面以有超音波或無超音波烙鐵頭13-1從上方輕輕按壓一 面以一定速度在圖示的右方向上移動,使附銲料條帶或導線15的銲料熔融而銲接於預銲圖案部分。
藉由以上方式,可將預銲了本申請案發明之SnZn銲料14之條帶或導線15銲接於鋁燒結膜12上的預銲圖案部分。
本發明之有超音波銲接或無超音波銲接的優劣,係以有超音波銲接或無超音波銲接將條帶或導線銲接於銲接對象部分,拉動條帶或導線並以較使基板等破裂之力稍弱的力來拉動,將未從基板等剝離者判定為良好,有產生剝離者判定為不良。
圖5顯示本發明之銲料的組成例(ABS-S)。
於圖5中,母材料、主材料、副材料為與圖1中所說明之母材料、主材料、副材料之區分。
組成例為母材料、主材料、副材料的組成例。
wt%例為母材料、主材料、副材料的組成之wt%的例子。
wt%範圍為母材料、主材料、副材料的組成之wt%的範圍例。
組成、wt%例、wt%範圍係如圖5所圖示之下述內容。
Figure 110121193-A0202-12-0011-1
在此,於試作中,母材料係使用圖示的Sn91wt%、Zn9wt%作為組成例。此外,組成範圍只要位於可製作SnZn合金之範圍且為穩定者即可,例如Zn可設定為1至15wt%,其餘設定為Sn,且只需實測所製作之SnZn母材料的熔融溫度等並以實驗來決定即可。
主材料有P、In、Bi、Sb等,P於試作中係使用P(紅磷)、以及CuP8合金(P為8wt%且剩餘為Cu之合金,P的wt%為CuP8的8%之磷化銅)。係有添加約0.1wt%P(紅磷)(P飽和狀態)之情形,以及在CuP8中以P為主材料所添加之情形時需多量地添加約0.16wt%(P飽和狀態)P的情形,在約0.1wt%(或於CuP8時大約P=0.16wt%)時達到飽和,進一步添加時則成為過飽和,SnZn銲料的黏性會大幅增加。因此在確保流動性、潤濕性等之通常的使用時,較佳係進行P之飽和以下的添加。P的情形,即使極微量(約0.001wt%的微量)亦可。此外,即使在P的飽和、過飽和下,因用途的不同亦可適當地使用。同樣的,關於其他主材料亦有該傾向,故可視需要藉由實驗來決定最適添加量即可。
此外,主材料的總量較佳為1至1.5wt%以下。將此主材料的總量以1至1.5wt%以下混合於母材料(Sn91wt%、Zn9wt%)並進行熔融及合金化後之本申請案發明之SnZn銲料,與母材料的熔融溫度(例如195℃前後)相比,係實測出相同或低1至5℃之熔融溫度。此可推測為,主材料的總量以1至1.5wt%以下被納入於母材料(SnZn合金)的骨架內部而使骨架重新構成,結果使熔融溫度相等或降低。此外,亦可從在坩堝內混合並進行熔融及合金化時顯現出網目狀的骨架,且在將此攪拌使全體熔解而熔融時亦觀察到一致的合金之現象來推測。
此外,由於太陽能電池基板、液晶基板等為矽,且於矽的上方存在有鋁燒結膜等,所以副材料係考量Si、Al,且更考量Cu(銅線、銅圖案等)、 Ag(燒結電極)、Ni(往矽的表面之鎳鍍覆)等來添加者,且係改善電特性(接觸電位差、接觸電阻,於太陽能電池之情形時為I-V特性等),以及接合強度等者。
圖6顯示本發明之銲料試作例。圖示係在試作了多數個當中,顯示可使用在已說明之圖4的銲接者之例子。無法使用者則省略。
於圖6中,本發明之SnZn銲料(於圖1的S4中所製造之SnZn銲料)的母材料係使用Sn91wt%、Zn9wt%。
副材料係使用Al、Si(其他省略)。
主材料In、Bi、P(紅磷)係使用金屬的材料。CuP8係使用P為8wt%且剩餘為Cu之磷化銅。如已說明者,在使用CuP8之情形時,當中之P的添加量未達0.16wt%時則未飽和(於P(紅磷)中則在0.1wt%達飽和)。
樣本No為試作樣本的號碼。
對於以上的試作樣本No,係進行已說明之圖5的有超音波銲接、無超音波銲接,並僅記載良好者。無法銲接者則省略。
圖7顯示本發明之銲料的TC測試說明圖。在此,使用在TC測試者為已說明之圖6的樣本No「A-14」。
圖7的(a)係示意性顯示ABS-S銲料(A-14)的TC測試例。於目前時點下,TC測試已超過1000小時(持續進行中)。
圖7的(b)顯示樣本照片的例子。如圖所示,使用A-14將銅線銲接(超音波銲接,或是形成刮損來進行銲接)於鋁板、矽面、鋁面。
圖7的(c)顯示TC測試的溫度條件例。在此,如圖所示,係以下列條件來實施TC測試。
‧最大溫度為87.5℃
‧最小溫度為-24.4℃
‧最大濕度為98.3%
‧最小濕度為1.6%
圖7的(d)顯示測試環境與結果之例子。在此,如圖所示,
(1)試驗期間為2019年5月1日至6月12日(1000小時)
(2)藉由銲料A-14將銅線接合於鋁板、矽板、鋁面
(3)高溫條件係於高溫爐中設定至80℃。在放入樣本後升溫。
(4)低溫條件為於冷凍庫中設定至-20℃。
(5)更換係不在常溫下放置樣本而立即更換。
測試結果為銲料並未崩解,未產生問題。
在以上的測試條件下實施1000小時的TC測試之結果,關於樣本No「A-14」係得到測試合格的結果。
圖8顯示本發明之銲料(A-14)的TC測試例。
於圖8中,橫軸表示經過時間(h)。縱軸表示溫度(℃)/濕度(%),圖表中之上部的圖表表示濕度,下部的圖表表示溫度。
於圖8中,圖表中之下部的溫度圖表為:
‧高溫(最大溫度)為圖7的(c)所記載之87.6℃
‧低溫(最小溫度)為圖7的(c)所記載之-24.4℃
係表示經過1000小時為止之記錄。
於圖8中,圖表中之上部的濕度圖表為:
‧最大濕度為圖7的(c)所記載之98.3%
‧最小濕度為圖7的(c)所記載之1.6%
係表示經過1000小時為止之記錄。
圖9顯示本發明之超音波(摩擦)/膏之例子。在此,於圖9中:
‧「膏/超音波(摩擦)」為使用本發明之SnZn銲料銲接於銲接對象物之情形時之「有超音波下之銲接」、「無超音波下以烙鐵頭摩擦銲接對象物」、「使用膏的氯化銨(NH4Cl)水合物(3wt%以下0.05wt%以上)」、「使用膏的無水氯化銨(3wt%以下0.05wt%以上)」、「使用膏的樹脂(松脂)(3wt%以下0.05wt%以上)」之區分。
‧銲接對象物為使用本發明之SnZn銲料進行銲接之對象的材料,為Si(晶圓、約0.2mm厚)、燒結於晶圓上之Al燒結膜、Cu(0.1mm厚板)、Al(0.1mm厚板)、不鏽鋼(0.1mm厚板)之區分。
‧◎表示本發明之SnZn銲料對於銲接對象的密著優良(於焊接0.4mm
Figure 110121193-A0202-12-0015-12
的錫鍍覆線並拉動時,於矽晶圓產生破裂之力(抗拉強度)下判定為密著優良)。
‧○表示本發明之SnZn銲料對於銲接對象的密著良好(於焊接0.4mm
Figure 110121193-A0202-12-0015-13
的錫鍍覆線並拉動時,於矽晶圓產生破裂之力或稍弱的力(抗拉強度)下判定為密著良好)。
‧△表示本發明之SnZn銲料對於銲接對象的密著較弱(於焊接0.4mm
Figure 110121193-A0202-12-0015-15
的錫鍍覆線並拉動時,立刻產生剝離之狀態)。
‧×表示本發明之SnZn銲料對於銲接對象的密著不良。
從以上之圖9的實驗中,可得知在「有超音波」、「無超音波下以烙鐵頭摩擦銲接對象物」之情形時,相對於Si晶圓、Al燒結膜、Cu、Al、不鏽鋼係得到充分的銲接強度。
再者,在使用氯化銨水合物(3wt%以下0.05wt%以上)之情形時,可得知於Cu、Al時係得到充分的銲接強度。
再者,在使用樹脂(松脂)(3wt%以下0.05wt%以上)之情形時,可得知於Cu的情形時係得到充分的銲接強度。
混入有實驗所使用之粉末的本發明之SnZn銲料,係於粗棒狀之銲料的中心上形成孔(約1-3mm)或形成切口等,並在此孔的內部或切口的內部等投入預定量的粉末(例如氯化銨水合物或樹脂等粉末),然後藉由軋延輥(附有槽)重複軋延複數次而逐漸伸展為較細的棒狀,最終加工(軋延)為約1mm
Figure 110121193-A0202-12-0016-14
或約長寬為1mm的絲狀銲料。於此絲狀銲料之剖面的中心附近,可觀察前述所投入(所混入)之粉末。然後,嘗試一面將烙鐵頭壓抵於銲接對象(例如Cu板等,可視需要載置於預熱載台(例如180℃))進行加熱一面使該絲狀銲料熔融,以使混入於該絲狀銲料之粉末(例如氯化銨水合物的粉末)分解而進行對銲接對象部分之大幅度的密著性改善(例如於Cu板的情形時可大幅地改善密著性;參圖9)。
圖10顯示本發明之膏及含有膏之絲狀銲料的製造說明圖。
於圖10中,S11係將氯化銨水合物混練於熱塑性樹脂而製作膏(亦稱為助銲劑)。此係將例如氯化銨水合物的微粉末投入約3倍重量於熱塑性樹脂,一面加熱一面仔細地混練而形成為膏狀。該膏進行加熱時會變得柔軟(例如約100℃至140℃(與熱塑性樹脂的特性相依)),進一步加熱時,氯化銨水合物分解並去除被銲接對象物之表面的氧化物被膜等而變得美觀,然後更進一步加熱而成為SnZn的熔點(約190℃至200℃)時,熔融的SnZn銲料係合金化於或密著於被銲接對象物(與被銲接對象物的材料相依)。
此外,S11-1為其他膏的製作例,係製作氯化銨水合物的飽和水溶液,將凝膠化劑投入於此以進行凝膠化而製作膏(亦稱為助銲劑)。凝膠化劑可為瓜耳豆膠(Guar Gum)、黃原膠(Xanthan Gum)、刺槐豆膠(Locust Bean Gum)等一般的凝膠化劑。實驗中係使用瓜耳豆膠。由於氯化銨水合物的飽和水溶液是在20℃下使37.2g溶解於100cc的水,所以製作出作業溫度下的飽和水溶液。將約0.5至3wt%的凝膠化劑投入於此並仔細混合,而形成為膏狀(果凍狀)。
S12係將SnZn銲料形成為棒狀,於中心開孔並將膏投入。此係製作出使用圖1至圖9所說明之SnZn銲料並形成為棒狀(例如約6至10mm的直徑之棒狀),並於中心形成數mm直徑的孔,然後於該孔中投入(壓入)S11、S11-1中所製作之膏。
S13係進行拉伸而形成為期望的線徑。此係在S12中重複地將中心投入有膏之SnZn銲料的棒拉伸而形成期望的線徑(例如0.8mm至數mm直徑之線徑)。
S14係完成含有膏之絲狀銲料。
藉由以上方式來製作氯化銨水合物的膏,於SnZn銲料的中心形成孔並將膏投入(注入、壓入)於此,進行拉伸而形成期望的線徑,可製造含有膏之絲狀銲料。在僅將膏拉伸為棒狀並以SnZn銲料進行銲接時,可供給(自動供給)至加熱部分來進行被銲接部分的氧化物去除等。
於圖10的實驗中所使用之SnZn銲料,Sn係使用三菱錫股份有限公司、純度4N以上(純度99.99%以上)的99.995%者,Zn亦使用同樣為純度4N以上者,並藉由已說明之圖1至圖9的方法來製造。如此所製造之純度4N以上的SnZn銲料,可確認其表面美觀且具有對Cu板等之良好的銲料密著性。以往 之純度3N的SnZn銲料,其表面混濁而不美觀,且對Cu板等之銲料密著性不太理想,此情況係藉由本發明之純度4N以上的SnZn銲料而改善。

Claims (27)

  1. 一種SnZn銲料,係於由Sn與Zn的合金所構成之SnZn銲料中,於屬於純度為4N以上且Zn為1至15wt%而其餘為Sn的合金之母材料中,混入合計1至1.5wt%以下之含有P、In、Bi、Sb中的1種以上之主材料並進行熔融及合金化而成者,以抑制氧化膜去除、密著性、流動性、黏性的改善之降低,並使前述熔融及合金化後之SnZn銲料的熔融溫度與前述母材料的熔融溫度相同或較低而抑制其高溫化。
  2. 如請求項1所述之SnZn銲料,其中,前述主材料係於Sn與Zn之合金的骨架內合金化。
  3. 如請求項1所述之SnZn銲料,其係視需要將5wt%以下之包含Al、Si、Cu、Ag、Ni中的1種以上或含有此等1種以上之玻璃之副材料,混入於前述母材料並進行熔融及合金化而成者。
  4. 如請求項2所述之SnZn銲料,其係視需要將5wt%以下之包含Al、Si、Cu、Ag、Ni中的1種以上或含有此等1種以上之玻璃之副材料,混入於前述母材料並進行熔融及合金化而成者。
  5. 如請求項3所述之SnZn銲料,其中,將該主材料與該副材料之合金作為前述主材料及前述副材料混入於前述母材料並進行熔融及合金化。
  6. 如請求項4所述之SnZn銲料,其中,將該主材料與該副材料之合金作為前述主材料及前述副材料混入於前述母材料並進行熔融及合金化。
  7. 如請求項5所述之SnZn銲料,其中,前述主材料與前述副材料之合金為Cu與P之合金。
  8. 如請求項6所述之SnZn銲料,其中,前述主材料與前述副材料之合金為Cu與P之合金。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之SnZn銲料,其中,將前述母材料、主材料、副材料一同或分成複數次來混合並進行熔融及合金化。
  10. 如請求項1至8中任一項所述之SnZn銲料,其係使用在引線對太陽能電池基板、液晶基板的電極之銲接。
  11. 一種SnZn銲料,係將3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末混入於如請求項1至8中任一項所述之SnZn銲料,於銲接加熱時會分解而改善對被銲接對象物之銲接密著度。
  12. 一種SnZn銲料,其係將請求項11中所述之將3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末混入之作法,取代為將氯化銨水合物混練於熱塑性樹脂,或是於氯化銨水合物的飽和水溶液中投入凝膠化劑來進行凝膠化,而混入3wt%以下0.05wt%以上的該氯化銨水合物。
  13. 一種SnZn銲料,係具備:如請求項1至8中任一項所述之SnZn銲料,以及包含3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末之棒狀的膏;於使用前述SnZn銲料之銲接加熱時,使前述棒狀的膏分解而改善對被銲接對象物之銲接密著度。
  14. 一種SnZn銲料,其係將請求項13中所述之包含3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末之棒狀的膏,取代為將氯化銨水合物混練於熱塑性樹脂,或是於氯化銨水合物的飽和水溶液中 投入凝膠化劑來進行凝膠化,而形成之包含3wt%以下0.05wt%以上的該氯化銨水合物之棒狀的膏。
  15. 一種SnZn銲料的製造方法,係於由Sn與Zn的合金所構成之SnZn銲料的製造方法中,於屬於純度為4N以上且Zn為1至15wt%而其餘為Sn的合金之母材料中,混入合計1至1.5wt%以下之含有P、In、Bi、Sb中的1種以上之主材料並進行熔融及合金化而進行製造,以抑制氧化膜去除、密著性、流動性、黏性的改善之降低,並使前述熔融及合金化後之SnZn銲料的熔融溫度與前述母材料的熔融溫度相同或較低而抑制其高溫化。
  16. 如請求項15所述之SnZn銲料的製造方法,其中,前述主材料係於Sn與Zn之合金的骨架內合金化。
  17. 如請求項15所述之SnZn銲料的製造方法,其中,視需要將5wt%以下之包含Al、Si、Cu、Ag、Ni中的1種以上或含有此等1種以上之玻璃之副材料,混入於前述母材料並進行熔融及合金化。
  18. 如請求項16所述之SnZn銲料的製造方法,其中,視需要將5wt%以下之包含Al、Si、Cu、Ag、Ni中的1種以上或含有此等1種以上之玻璃之副材料,混入於前述母材料並進行熔融及合金化。
  19. 如請求項17所述之SnZn銲料的製造方法,其中,將該主材料與該副材料之合金作為前述主材料及前述副材料混入於前述母材料並進行熔融及合金化。
  20. 如請求項18所述之SnZn銲料的製造方法,其中,將該主材料與該副材料之合金作為前述主材料及前述副材料混入於前述母材料並進行熔融及合金化。
  21. 如請求項19所述之SnZn銲料的製造方法,其中,前述主材料與前述副材料之合金為Cu與P之合金。
  22. 如請求項20所述之SnZn銲料的製造方法,其中,前述主材料與前述副材料之合金為Cu與P之合金。
  23. 如請求項15至22中任一項所述之SnZn銲料的製造方法,其中,將前述母材料、主材料、副材料一同或分成複數次來混合並進行熔融及合金化。
  24. 一種SnZn銲料的製造方法,係將3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末混入於如請求項15至22中任一項所述之SnZn銲料,於銲接加熱時會分解而改善對被銲接對象物之銲接密著度。
  25. 一種SnZn銲料的製造方法,其係將請求項24中所述之將3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末混入之作法,取代為將氯化銨水合物混練於熱塑性樹脂,或是於氯化銨水合物的飽和水溶液中投入凝膠化劑以進行凝膠化,而混入3wt%以下0.05wt%以上的該氯化銨水合物。
  26. 一種SnZn銲料的製造方法,係具備:如請求項15至22中任一項所述之SnZn銲料,以及 包含3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末之棒狀的膏;於使用前述SnZn銲料之銲接加熱時,使前述棒狀的膏分解而改善對被銲接對象物之銲接密著度。
  27. 一種SnZn銲料的製造方法,其係將請求項26中所述之包含3wt%以下0.05wt%以上之氯化銨水合物的粉末或含有氯化銨水合物之粉末之棒狀的膏,取代為將氯化銨水合物混練於熱塑性樹脂,或是於氯化銨水合物的飽和水溶液中投入凝膠化劑以進行凝膠化,而形成之包含3wt%以下0.05wt%以上的該氯化銨水合物之棒狀的膏。
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