TWI781331B

TWI781331B - 焊劑材料、焊膏、及焊劑接頭

Info

Publication number: TWI781331B
Application number: TW108124086A
Authority: TW
Inventors: 川中子宏; 橫田智史; 赤川隆; 高橋宏; 川崎浩由; 宗形修
Original assignee: 日商千住金屬工業股份有限公司
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2022-10-21
Also published as: JP6678704B2; JP2020011284A; TW202010592A

Abstract

本發明之目的在於提供一種可抑制經時之黏度上升且潤濕性及可靠性優異之焊劑材料、焊膏、及焊劑接頭。本發明之焊劑材料之特徵在於：包含Sn或Sn系合金、40～250質量ppm之As、及20質量ppm～0.7質量%之Pb，且具有As濃化層。

Description

焊劑材料、焊膏、及焊劑接頭

本發明係關於一種焊劑材料、焊膏、及焊劑接頭。

電子零件向印刷基板之安裝等電子機器中之電子零件之固定及電性連接一般藉由於成本方面及可靠性方面最有利之焊接進行。

焊劑材料一般以Sn為主成分，因而製造時或製造後Sn與空氣中之氧反應，於表面形成Sn氧化物之膜，導致變黃。

作為改善焊劑材料之變色之方法，已知於焊劑材料中添加P、Ge、Ga等元素。該等元素相較於Sn而言氧化物之標準生成自由能較小，非常容易被氧化。因此，由熔融焊劑形成焊劑粉末或焊劑球等焊劑材料時，不是Sn而是P、Ge、Ga等元素被氧化而於表面濃化，可抑制焊劑表面變黃。但是，一般而言對於焊劑材料要求熔融時擴展於電子零件之金屬上之性質(潤濕性)，因而於添加了P、Ge、Ga等元素之情形時，焊劑材料之潤濕性降低。若焊劑材料之潤濕性較差，則會成為產生焊接不良之原因。

又，焊接中，於電子零件向電子機器之基板之接合、組裝中，使用焊膏之焊接於成本方面及可靠性方面有利，最為普遍地進行。焊膏係將焊劑材料(焊劑粉末)與包含松香、活性劑、觸變劑、溶劑等除焊劑材料以外之成分之助焊劑進行混練而製成膏狀之混合物。焊膏向基板之塗佈例如藉由使用金屬遮罩之網版印刷進行。因此，為了確保焊膏之印刷性，焊膏之黏度需適度。但是，一般而言焊膏之保存穩定性較差，有焊膏之黏度經時上升之情況。

進而，於構成焊膏之焊劑材料中，若液相線溫度(T_L )與固相線溫度(T_S )之差(ΔT＝T_L －T_S )變大，則塗佈於電子機器之基板後，凝固時焊劑材料之組織容易變得不均勻，成為降低將來之可靠性之原因。

作為含有Pb之焊劑材料，例如提出有一種凸塊用焊劑合金粉末，該凸塊用焊劑合金粉末具有如下成分組成：含有2.8～4.2重量%之Ag、0.4～0.6重量%之Cu及50～5000 ppm之Pb，且其餘部分包含Sn及不可避免之雜質(專利文獻1)。但是，專利文獻1所記載之焊劑材料係以抑制形成凸塊時所產生之突起為課題，並未改善變色或製成焊膏時之經時之黏度上升之問題。

如上所述，期望一種可抑制變色或製成膏時之經時之黏度上升之問題，並且潤濕性及可靠性亦優異之焊劑材料。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2013-237088號

[發明所欲解決之問題]

本發明之目的在於提供一種變色或製成膏時之經時之黏度上升較小且潤濕性及可靠性優異之焊劑材料。 [解決問題之技術手段]

本發明人等為了解決上述問題而進行了銳意研究，結果發現，於表面側具有As濃化層之焊劑材料之變色或製成膏時之黏度之經時變化較少，並且含有As之焊劑材料雖通常存在潤濕性變低之傾向，但若於表面形成有As濃化層，則亦不存在此種潤濕性之降低，得知若使用此種材料則可解決上述問題，從而完成本發明。即，本發明之具體態樣如下所述。再者，於本說明書中，使用「～」表示數值範圍時，該範圍係包括兩端之數值者。又，各元素之含量例如可藉由依據JIS Z 3910利用ICP-AES(inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry，感應耦合電漿原子發射光譜分析裝置)進行分析而測定。

[1]一種焊劑材料，其包含Sn或Sn系合金、40～250質量ppm之As、及20質量ppm～0.7質量%之Pb，且具有As濃化層。 [2]如[1]記載之焊劑材料，其中上述Sn或Sn系合金為包含0.005～40質量%之Ag及/或0.001～10質量%之Cu之Sn系合金。 [3]如[1]或[2]記載之焊劑材料，其中上述焊劑材料之形態為粉末。 [4]一種焊膏，其包含如[3]記載之焊劑材料、及助焊劑。 [5]如[4]記載之焊膏，其進而包含氧化鋯粉末。 [6]如[5]記載之焊膏，其中氧化鋯粉末相對於焊膏整體質量之含量為0.05～20.0質量%。 [7]一種焊劑接頭，其包含Sn或Sn系合金、40～250質量ppm之As、及20質量ppm～0.7質量%之Pb，且具有As濃化層。 [發明之效果]

根據本發明，可提供一種焊劑材料，其變色較少，潤濕性亦良好，循環特性等可靠性較高，製成焊膏時之經時之黏度上升較小。

以下，對用以實施本發明之形態(以下，稱為「本實施形態」)進行說明。但是，本發明並不限定於此，於不脫離其主旨之範圍內可進行各種變化。

於本實施形態中，焊劑材料包含Sn或Sn系合金、40～250質量ppm之As、及20質量ppm～0.7質量%之Pb。

此處，Sn之純度並無特別限定，例如可使用純度為3 N(99.9%以上)、4 N(99.99%以上)、5 N(99.999%以上)者等業界中一般者。又，作為Sn系合金，可列舉Sn-Ag合金、Sn-Cu合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag-Cu-Ni-Co合金、Sn-In合金、Sn-Bi合金、Sn-Sb合金或於上述合金組成中進而添加Ag、Cu、In、Ni、Co、Sb、Bi、Ge、P、Fe、Zn、Al、Ga等而得之合金。Sn系合金中之Sn之含量並無限定，例如可設為超過40質量%。再者，Sn及Sn系合金亦可包含不可避免之雜質。

於本實施形態中，就焊劑潤濕性、熔點、作為其他焊劑材料之物性之觀點而言，Sn系合金較佳為包含0.005～40質量%之Ag及/或0.001～10質量%之Cu且其餘部分為Sn者。於該情形時，就ΔT之觀點而言，Ag相對於焊劑材料整體質量之含量較佳為4質量%以下。若Ag之含量超過3.8質量%，則存在ΔT大幅度增大之傾向。Ag相對於焊劑材料整體質量之含量更佳為0.1～3.8質量%，最佳為0.5～3.5質量%。又，就ΔT之觀點而言，Cu相對於焊劑材料整體質量之含量較佳為1.0質量%以下。若Cu之含量超過0.9質量%，則存在ΔT大幅度增大之傾向。Cu相對於焊劑材料整體質量之含量更佳為0.05～0.9質量%，最佳為0.1～0.7質量%。再者，上述Ag及Cu之含量之較佳之數值範圍為各自獨立者，Ag及Cu之含量可各自獨立地決定。

於本實施形態中，As相對於焊劑材料整體質量之含量為40～250質量ppm(0.0040～0.0250質量%)，較佳為50～150質量ppm，更佳為50～100質量ppm。若As之含量未達40質量ppm，則極難形成As濃化層。若As滿足相對於焊劑材料整體質量之含量為40～250質量ppm之條件，且於焊劑材料中存在As濃化層，則其一部分或全部可與Sn或Sn系合金一同構成合金(金屬間化合物或固溶體等)，亦可與Sn系合金分開，例如作為As單一成分或氧化物而存在。

於本實施形態中，Pb相對於焊劑材料整體質量之含量為20質量ppm～0.7質量%(0.002～0.7質量%)。判明若Pb充分存在，則存在抑制黏度上升之傾向。其原因尚不明確，但可認為其原因在於，Pb相對於Sn為較貴之金屬，因此Sn-Pb合金相較於Sn而言不易離子化，不易作為離子狀態(鹽)溶出至助焊劑。但是，機制不取決於此。另一方面，若Pb之含量過大，則有液相線溫度(T_L )與固相線溫度(T_S )之差(ΔT＝T_L －T_S )變大，降低循環特性等可靠性之虞。就此種觀點而言，Pb相對於焊劑材料整體質量之含量較佳為0.005～0.7質量%，更佳為0.01～0.5質量%。若Pb滿足相對於焊劑材料整體質量之含量為20質量ppm～0.7質量%之條件，則可全部與Sn或Sn系合金一同構成合金(金屬間化合物或固溶體等)，亦可其一部分與Sn系合金分開存在。

於本實施形態中，焊劑材料於其至少一部分具有As濃化層。此處，所謂As濃化層係指As濃度高於焊劑材料中之平均As濃度(As相對於焊劑材料整體質量之含量)之區域，具體而言，可藉由後述之判定基準而確認存在。 As濃化層較佳為存在於焊劑材料之表面側之至少一部分，更佳為覆蓋整個表面。

(判定基準) 準備5.0 mm×5.0 mm之大小之樣品(於焊劑材料不為板狀之情形時，為於5.0 mm×5.0 mm之範圍內將焊劑材料(焊劑粉末、焊劑球等)無間隙地鋪滿而得者)，自其中選定任意之700 μm×300 μm之區域，進行併用離子濺鍍之XPS分析。對每個樣品選定1個區域，對3個樣品分別進行1次、合計3次之分析。於全部3次分析中後述之S1與S2之大小關係均一致之情形時(當As濃化層存在於表面側時，於全部3次分析中均成為S1＞S2之情形時)，判斷為形成有As濃化層。此處，S1、S2及D1之定義如下所述。 S1：於對上述樣品進行之XPS分析之線圖中，SiO₂ 換算之深度為0～2×D1(nm)之區域中之As之檢測強度之積分值 S2：於對上述樣品進行之XPS分析之線圖中，SiO₂ 換算之深度為2×D1～4×D1(nm)之區域中之As之檢測強度之積分值 D1：於對上述樣品進行之XPS分析之線圖中，於較O原子之檢測強度成為最大之SiO₂ 換算之深度(Do・max(nm))深之部分中，O原子之檢測強度成為最大檢測強度(Do・max處之強度)之1/2之強度的最初之SiO₂ 換算之深度(nm)(參考圖3)。其中，本判定基準中之XPS分析之詳細條件按照後述之「(1)有無As濃化層之評價」之記載。再者，於本判定基準中，以可定義D1、即於XPS分析線圖中O原子之檢測強度取最大值為前提，於無法定義D1之情形時(O原子之檢測強度始終固定等之情形時)，判斷為As濃化層不存在。

若存在As濃化層，則可解決變色、潤濕性、製成焊膏時之黏度上升之問題之原因尚不明確，但可認為黏度上升係由藉由Sn或Sn氧化物與焊膏(助焊劑)中所包含之活性劑等各種添加劑之間產生之反應形成鹽，或焊劑材料凝聚等所引起，因而可認為其原因在於，若於焊劑材料之表面存在As濃化層，則As濃化層介存於焊劑合金與助焊劑之間，不易發生如上述之反應。但是，機制不取決於此。

於本實施形態中，As濃化層之厚度(SiO₂ 換算)並無限定，較佳為0.5～8.0 nm，更佳為0.5～4.0 nm，最佳為0.5～2.0 nm。此處，As濃化層之厚度係指2×D1。若As濃化層之厚度為上述範圍，則不會對潤濕性造成不良影響而可充分抑制變色及製成焊膏時之經時之黏度上升。

本實施形態之焊劑材料藉由使As及Pb相對於焊劑材料整體質量之含量為上述範圍內，且於焊劑材料中包含As濃化層，可抑制變色或製成焊膏時之經時之黏度上升，並且潤濕性或可靠性亦優異。

本實施形態之焊劑材料之製造方法並無限定，可藉由將原料金屬熔融混合而製造。於焊劑材料中形成As濃化層之方法亦無限定。作為As濃化層之形成方法之一例，可列舉將焊劑材料於氧化氛圍(空氣或氧氣氛圍)中進行加熱。加熱溫度並無限定，例如可設為40～200℃，亦可為50～80℃。加熱時間亦無限定，例如可設為數分鐘～數天，較佳為可設為數分鐘～數小時。為了形成充分量之As濃化層，加熱時間較佳為設為10分鐘以上，進而較佳為設為20分鐘以上。

於本實施形態中，焊劑材料之形態並無特別限定，可為如焊劑棒之棒狀，亦可為線狀，亦可為焊劑球或焊劑粉末等粒子狀。若焊劑材料為粒子狀，則焊劑材料之流動性提高。

粒子狀之焊劑材料之製造方法並無限定，可採用滴加經熔融之焊劑材料而獲得粒子之滴加法或進行離心噴霧之噴霧法、將塊狀之焊劑材料粉碎之方法等公知之方法。於滴加法或噴霧法中，為了製成粒子狀，滴加或噴霧較佳為於惰性氛圍或溶劑中進行。

又，於焊劑材料為粒子狀之情形時，若具有於JIS Z 3284-1：2004中之粉末尺寸之分類(表2)中相當於標號1～8之尺寸(粒度分佈)，則可實現對微細零件之焊接。粒子狀焊劑材料之尺寸更佳為相當於標號4～8之尺寸，進而較佳為相當於標號5～8之尺寸。於焊劑材料為粒子狀之情形時，真球度較佳為0.90以上，更佳為0.95以上，最佳為0.99以上。

於本實施形態中，焊劑材料之使用形態並無特別限定。例如，可與油脂等混合而製成樹脂粉芯焊劑，於焊劑材料為粉末狀之情形時，亦可與包含松香系樹脂、活性劑、溶劑等之助焊劑混合而作為焊膏使用，或作為焊劑球使用，但本實施形態之焊劑材料於製成焊膏之情形時之經時之黏度上升較小，故而特別適合用作焊膏。

於本實施形態中，焊膏包含本實施形態之焊劑粉末及助焊劑。此處，所謂「助焊劑」係指焊膏中除焊劑粉末以外之所有成分，焊劑粉末與助焊劑之質量比(焊劑粉末：助焊劑)並無限定，可根據用途適宜地設定。

於本實施形態中，助焊劑之組成並無限定，例如可以任意比率包含：樹脂成分；溶劑；活性劑、觸變劑、pH值調整劑、抗氧化劑、著色劑、消泡劑等各種添加劑等。對於樹脂、溶劑、各種添加劑亦無限定，可使用焊膏中一般使用者。對於活性劑，作為較佳之具體例，可列舉有機酸、胺、鹵素(有機鹵化合物、胺氫鹵酸鹽)等。

於本實施形態中，焊膏可進一步包含氧化鋯粉末。氧化鋯粉末相對於焊膏整體質量之含量較佳為0.05～20.0質量%，更佳為0.05～10.0質量%，最佳為0.1～3質量%。若氧化鋯粉末之含量為上述範圍內，則助焊劑中所包含之活性劑與氧化鋯粉末優先反應，不易發生與焊劑粉末表面之Sn或Sn氧化物之反應，藉此發揮進一步抑制由經時變化所導致之黏度上升之效果。

添加於焊膏之氧化鋯粉末之粒徑之上限並無限定，較佳為5 μm以下。若粒徑為5 μm以下，則可維持膏之印刷性。又，下限亦無特別限定，較佳為0.5 μm以上。上述粒徑係設為拍攝氧化鋯粉末之SEM(scanning electron microscope，掃描式電子顯微鏡)照片，對視野內存在之各粒子藉由圖像分析求出投影圓當量徑時，投影圓當量徑為0.1 μm以上者之投影圓當量徑之平均值。氧化鋯粒子之形狀並無特別限定，若為異形狀，則與助焊劑之接觸面積較大而有增黏抑制效果。若為球形，則可獲得良好之流動性，因此可獲得作為膏之優異之印刷性。只要根據所需特性而適宜地選擇形狀即可。

於本實施形態中，焊膏可藉由將本實施形態之焊劑材料(焊劑粉末)與助焊劑藉由公知之方法進行混練而製造。本實施形態中之焊膏例如可用於電子機器中之微細構造之電路基板，具體而言，可藉由使用金屬遮罩之印刷法、使用分注器之噴出法或利用轉印針之轉印法等，塗佈於焊接部，進行回焊。

於本實施形態中，焊劑材料可用作將2個或2個以上之各種構件接合之接頭(接合部分)。接合構件並無限定，例如，作為電子機器構件之接頭亦有用。於本實施形態中，焊劑接頭包含Sn或Sn系合金、40～250質量ppm之As、及20質量ppm～0.7質量%之Pb，且至少於其一部分包含As濃化層。本實施形態之焊劑接頭可具有與上述之本實施形態之焊劑材料相同之組成及物性，可使用上述之本實施形態之焊劑材料形成。於As及Pb相對於焊劑接頭整體質量之含量為上述範圍內，且於焊劑接頭中包含As濃化層之情形時，成為無變色而可靠性優異之焊劑接頭。

於本實施形態中，焊劑接頭例如可藉由將包含本實施形態之焊劑材料之焊劑球或本實施形態之焊膏配置或塗佈於接合預定部分並進行加熱等業界中一般之方法製造。

以下，藉由實施例對本發明進行具體說明，但本發明並不限定於實施例所記載之內容。 [實施例]

(評價) 對實施例、比較例各者之焊劑粉末，如下所述般進行(1)有無As濃化層之評價、(2)增黏抑制之評價、(3)焊劑潤濕性之評價、(4)可靠性之評價。

(1)有無As濃化層之評價有無As濃化層係使用利用XPS(X射線光電子光譜法：X-ray Photoelectron Spectroscopy)之深度方向分析以如下方式進行評價。 (分析條件) ・分析裝置：微小區域X射線光電子光譜分析裝置(Kratos Analytical公司製造之AXIS Nova) ・分析條件：X射線源為AlKα射線、X射線槍電壓為15 kV、X射線槍電流值為10 mA、分析區域為700 μm×300 μm ・濺鍍條件：離子種為Ar⁺ 、加速電壓為2 kV、濺鍍速率為0.5 nm/min(SiO₂ 換算) ・樣品：準備3個於貼有碳帶之載台上無間隙地鋪滿焊劑材料(實施例及比較例中之焊劑粉末)而得者，作為樣品。其中，樣品之大小設為5.0 mm×5.0 mm。 (評價順序) 自5.0 mm×5.0 mm之大小之樣品中選定任意之700 μm×300 μm之區域，一面進行離子濺鍍一面對Sn、O及As之各原子進行XPS分析，獲得XPS分析之線圖。對每個樣品選定1個區域，對3個樣品分別進行1次、合計3次之分析。將藉由XPS分析獲得之線圖之一例示於圖1～3。圖1～3係對同一樣品變更縱軸之檢測強度(cps)之標度而得者，橫軸為由濺鍍時間算出之SiO₂ 換算之深度(nm)。於XPS分析之線圖中，縱軸為檢測強度(cps)，橫軸可選自濺鍍時間(min)或由濺鍍時間使用SiO₂ 標準試樣之濺鍍蝕刻速率算出之SiO₂ 換算之深度(nm)之任一者，但於圖1～3中，將XPS分析之線圖中之橫軸設為由濺鍍時間使用SiO₂ 標準試樣之濺鍍蝕刻速率算出之SiO₂ 換算之深度(nm)。並且，於各樣品之XPS分析之線圖中，將O原子之檢測強度成為最大之SiO₂ 換算之深度設為Do・max(nm)(參考圖2)。然後，將於較Do・max深之部分中，O原子之檢測強度成為最大檢測強度(Do・max處之強度)之1/2之強度的最初之SiO₂ 換算之深度設為D1(nm)。其次，於各樣品之XPS分析之線圖中，求出自最表面至深度2×D1的區域(SiO₂ 換算之深度為0～2×D1(nm)之區域)中之As之檢測強度之積分值(S1)及自深度2×D1至進而深僅2×D1之部分的區域(SiO₂ 換算之深度為2×D1～4×D1(nm)之區域)中之As之檢測強度之積分值(S2)(參考圖3)，並將其等進行比較。繼而，基於以下之基準進行評價。・於全部3次之測定中均成為S1＞S2 ：形成有As濃化層(○) ・全部3次之測定中2次以下之次數成為S1＞S2 ：未形成有As濃化層(×)

(2)增黏抑制之評價將以下之表1所示之組成之各材料加熱攪拌後，進行冷卻，藉此製備助焊劑。將所製備之助焊劑以及實施例、比較例各者之焊劑粉末以助焊劑與焊劑粉末之質量比(助焊劑：焊劑粉末)成為11：89之方式進行混練而製造焊膏。

[表1]

對所獲得之焊膏，按照JIS Z 3284-3之「4.2 黏度特性試驗」所記載之方法，使用旋轉黏度計(PCU-205、Malcom股份有限公司製造)，於轉速：10 rpm、測定溫度：25℃下，持續測定黏度12小時。然後，將初始黏度(攪拌30分鐘後之黏度)與12小時後之黏度進行比較，基於以下之基準進行增黏抑制效果之評價。 12小時後之黏度≦初始黏度×1.2：經時之黏度上升較小而良好(○) 12小時後之黏度＞初始黏度×1.2：經時之黏度上升較大而不良(×)

(3)焊劑潤濕性之評價以與上述之「(2)增黏抑制之評價」相同之方式，使用實施例及比較例各者之焊劑粉末製造焊膏。使用開口直徑為6.5 mm、開口數量為4個、遮罩厚度為0.2 mm之金屬遮罩將所獲得之焊膏印刷至Cu板上，於回焊爐中，於N₂ 氛圍下，以1℃/sec之升溫速度自25℃加熱至260℃後，於空氣中冷卻至室溫(25℃)，形成4個焊劑凸塊。使用光學顯微鏡(倍率：100倍)，觀察所獲得之焊劑凸塊之外觀，基於以下之基準進行評價。於4個焊劑凸塊中均未觀察到未熔融完之焊劑粒子。：焊劑潤濕性良好(○) 於4個焊劑凸塊中之1個以上中觀察到未熔融完之焊劑粒子。：焊劑潤濕性不良(×)

(4)可靠性之評價對實施例、比較例各者之焊劑粉末，使用示差掃描熱量計(EXSTAR DSC7020、SII Nano Technologies股份有限公司製造)，於升溫速度：5℃/分鐘(180℃～250℃)、降溫速度：-3℃/分鐘(250℃～150℃)、載氣：N₂ 之測定條件下進行DSC(Differential Scanning Calorimetry，示差掃描熱量)測定，測定液相線溫度(T_L )及固相線溫度(T_S )。然後，算出液相線溫度(T_L )與固相線溫度(T_S )之差(ΔT＝T_L －T_S )，基於以下之基準進行評價。 ΔT為10℃以內：可靠性優異(○) ΔT超過10℃ ：可靠性較差(×) 於焊劑粉末之液相線溫度(T_L )與固相線溫度(T_S )之差(ΔT＝T_L －T_S )較大之情形時，將包含該焊劑粉末之焊膏塗佈於電子機器之基板後，進行凝固時，熔點較高之組織容易析出至焊劑粉末之表面。若熔點較高之組織析出至焊劑粉末之表面，則其後，向焊劑粉末之內側逐次析出熔點較低之組織，成為焊劑粉末之組織容易變得不均勻，降低循環性等可靠性之原因。

(實施例A1～A35、比較例A1～A12) 以As及Pb之含量成為以下之表2所示、Sn成為其之其餘部分(Sn、As及Pb之合計成為100質量%之其餘部分)之方式秤取Sn、As及Pb，進行熔融混合，於Ar氛圍中進行離心噴霧，藉此製備粉末(平均粒徑為21 μm，相當於JIS Z3284-1：2004之粉末尺寸分類(表2)之5)。將所獲得之粉末於空氣中使用乾燥裝置於60℃下加熱30分鐘，獲得實施例、比較例之焊劑粉末。其中，對於比較例A1～A6，不施加加熱處理，將離心噴霧所獲得之粉末直接作為焊劑粉末。再者，於以下之表中，As之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量ppm，Pb之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量%。又，作為Sn，使用包含不可避免之雜質之3N材。

(實施例B1～B35、比較例B1～B12) 以Cu之含量成為0.7質量%、As及Pb之含量成為以下之表3所示、Sn成為其之其餘部分(Sn、As、Pb及Cu之合計成為100質量%之其餘部分)之方式秤取Sn、As、Pb及Cu，進行熔融混合，於Ar氛圍中進行離心噴霧，藉此製備粉末(平均粒徑為21 μm、粉末尺寸分類之5)。將所獲得之粉末於空氣中使用乾燥裝置於60℃下加熱30分鐘，獲得實施例、比較例之焊劑粉末。其中，對於比較例B1～B6，不施加加熱處理，將離心噴霧所獲得之粉末直接作為焊劑粉末。再者，於以下之表中，As之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量ppm，Pb及Cu之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量%。又，作為Sn，使用包含不可避免之雜質之3N材。

(實施例C1～C35、比較例C1～C12) 以Cu之含量成為0.5質量%、Ag之含量成為1.0質量%、As及Pb之含量成為以下之表4所示、Sn成為其之其餘部分(Sn、As、Pb、Ag及Cu之合計成為100質量%之其餘部分)之方式秤取Sn、As、Pb、Ag及Cu，進行熔融混合，於Ar氛圍中進行離心噴霧，藉此製備粉末(平均粒徑為21 μm、粉末尺寸分類之5)。將所獲得之粉末於空氣中使用乾燥裝置於60℃下加熱30分鐘，獲得實施例、比較例之焊劑粉末。其中，對於比較例C1～C6，不施加加熱處理，將離心噴霧所獲得之粉末直接作為焊劑粉末。再者，於以下之表中，As之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量ppm，Pb、Ag及Cu之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量%。又，作為Sn，使用包含不可避免之雜質之3N材。對實施例C1所獲得之焊劑粉末，依據JIS Z 3910利用ICP-AES分析Sn、As、Pb、Ag及Cu之含量，結果可確認到與添加量一致。

(實施例D1～D35、比較例D1～D12) 以Cu之含量成為0.5質量%、Ag之含量成為2.0質量%、As及Pb之含量成為以下之表5所示、Sn成為其之其餘部分(Sn、As、Pb、Ag及Cu之合計成為100質量%之其餘部分)之方式秤取Sn、As、Pb、Ag及Cu，進行熔融混合，於Ar氛圍中進行離心噴霧，藉此製備粉末(平均粒徑為21 μm、粉末尺寸分類之5)。將所獲得之粉末於空氣中使用乾燥裝置於60℃下加熱30分鐘，獲得實施例、比較例之焊劑粉末。其中，對於比較例D1～D6，不施加加熱處理，將離心噴霧所獲得之粉末直接作為焊劑粉末。再者，於以下之表中，As之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量ppm，Pb、Ag及Cu之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量%。又，作為Sn，使用包含不可避免之雜質之3N材。

(實施例E1～E35、比較例E1～E12) 以Cu之含量成為0.5質量%、Ag之含量成為3.0質量%、As及Pb之含量成為以下之表6所示、Sn成為其之其餘部分(Sn、As、Pb、Ag及Cu之合計成為100質量%之其餘部分)之方式秤取Sn、As、Pb、Ag及Cu，進行熔融混合，於Ar氛圍中進行離心噴霧，藉此製備粉末(平均粒徑為21 μm、粉末尺寸分類之5)。將所獲得之粉末於空氣中使用乾燥裝置於60℃下加熱30分鐘，獲得實施例、比較例之焊劑粉末。其中，對於比較例E1～E6，不施加加熱處理，將離心噴霧所獲得之粉末直接作為焊劑粉末。再者，於以下之表中，As之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量ppm，Pb、Ag及Cu之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量%。又，作為Sn，使用包含不可避免之雜質之3N材。

(實施例F1～F35、比較例F1～F12) 以Cu之含量成為0.5質量%、Ag之含量成為3.5質量%、As及Pb之含量成為以下之表7所示、Sn成為其之其餘部分(Sn、As、Pb、Ag及Cu之合計成為100質量%之其餘部分)之方式秤取Sn、As、Pb、Ag及Cu，進行熔融混合，於Ar氛圍中進行離心噴霧，藉此製備粉末(平均粒徑為21 μm、粉末尺寸分類之5)。將所獲得之粉末於空氣中使用乾燥裝置於60℃下加熱30分鐘，獲得實施例、比較例之焊劑粉末。其中，對於比較例F1～F6，不施加加熱處理，將離心噴霧所獲得之粉末直接作為焊劑粉末。再者，於以下之表中，As之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量ppm，Pb、Ag及Cu之含量為相對於焊劑材料整體質量之質量%。又，作為Sn，使用包含不可避免之雜質之3N材。

將對實施例及比較例各者之焊劑粉末的(1)有無As濃化層之評價、(2)增黏抑制之評價、(3)焊劑潤濕性之評價、(4)可靠性之評價的評價結果示於以下之表2～7。

[表2-1]

[表2-2]

[表3-1]

[表3-2]

[表4-1]

[表4-2]

[表5-1]

[表5-2]

[表6-1]

[表6-2]

[表7-1]

[表7-2]

[產業上之可利用性]

本發明之焊劑材料由於無變色、焊劑潤濕性或循環特性等可靠性亦優異，故而可用於各種用途，尤其是，由於製成膏時之經時之黏度上升較小，故而可較佳地用作焊膏用焊劑材料。

圖1係焊劑材料表面之XPS(X-ray photoelectron spectroscopy，X射線光電子光譜)分析之線圖之一例。圖2係焊劑材料表面之XPS分析之線圖之一例。圖3係焊劑材料表面之XPS分析之線圖之一例。

Claims

一種焊劑合金，其包含40~250質量ppm之As、及20質量ppm~0.7質量%之Pb，其餘部分為Sn，且於表面具有藉由以下判定基準所確認之As濃化層；(判定基準)於5.0mm×5.0mm之大小之樣品中，自其中選定任意之700μm×300μm之區域，進行併用離子濺鍍之XPS分析；對每個樣品選定1個區域，對3個樣品分別進行1次、合計3次之分析；於全部3次分析中當成為S1>S2之情形時，判斷為形成有As濃化層；此處，S1：於XPS分析之線圖中，SiO₂換算之深度為0~2×D1(nm)之區域中之As之檢測強度之積分值；S2：於XPS分析之線圖中，SiO₂換算之深度為2×D1~4×D1(nm)之區域中之As之檢測強度之積分值；D1：於XPS分析之線圖中，於較O原子之檢測強度成為最大之SiO₂換算之深度(Do‧max(nm))深之部分中，O原子之檢測強度成為最大檢測強度(Do‧max處之強度)之1/2之強度的最初之SiO₂換算之深度(nm)；再者，於XPS分析線圖中，O原子之檢測強度沒有取到最大值，無法定義D1之情形時，則判斷為As濃化層不存在。
如請求項1之焊劑合金，其進而包含0~3.5質量%之Ag及/或0~0.7質量%之Cu。
如請求項1或2之焊劑合金，其中上述焊劑合金之形態為粉末。
一種焊膏，其包含如請求項3之焊劑合金、及助焊劑。
一種焊劑接頭，其由如請求項1~3中任一項之焊劑合金所形成。