導電性填料制造技術

本發明專利技術提供一種能在比Ｓｎ－３７Ｐｂ共晶焊料的回流熱處理條件溫度低的低溫條件（峰溫度１８１℃以上）下熔融接合，可以在同等耐熱用途中使用的導電性填料。該導電性填料是第１金屬顆粒和第２金屬顆粒的混合物，其混合比是相對于１００質量份第１金屬顆粒，包含２０～１００００質量份第２金屬顆粒；所述第１金屬顆粒由具有２５～４０質量％Ａｇ、２～８質量％Ｂｉ、５～１５質量％Ｃｕ、２～８質量％Ｉｎ和２９～６６質量％Ｓｎ的組成的合金形成，所述第２金屬顆粒由具有５～２０質量％Ａｇ、１０～２０質量％Ｂｉ、１～１５質量％Ｃｕ和５０～８０質量％Ｓｎ的組成的合金形成。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及在電、電子機器的接合材料中使用的導電性填 料，尤其涉及無鉛焊料材料和導電性接合劑。
技術介紹
焊料是通常在金屬材料的接合中使用的、熔融溫度區域(從固相線溫度至液相線溫度的范圍)在45(TC以下的合金材料。目 前，在印刷線路板上安裝電子部件的情況下，使用熔點183。C的 Sn- 37Pb的共晶焊料，回流熱處理在200。C ~ 230。C左右的溫度 范圍成為主流。通常回流熱處理條件設定為在焊料合金的熔,#、 上加上10~ 50。C的范圍的溫度。然而，近年來，如EU的環境規定(RoHS指令)那樣，Pb 的有害性成為問題，從防止污染環境、人體的觀點出發，焊料 的無鉛化迅速發展。在該狀況中，目前，使用熔點220。C左右的 由Sn- 3.0Ag- 0.5Cu形成的無鉛焊料(參見專利文獻l )作為上 述Sn - 37Pb共晶焊料的替代物，回流熱處理通常在240°C ~ 260。C左右的溫度范圍內進行。然而，上述熔點在220。C左右的以Sn為主成分的無鉛焊料與 Sn-37Pb共晶焊料相比，熔點較高，因此在使用時所需的回流 熱處理條件也是更高的溫度。最近，為了抑制電氣'電子機器的 熱損傷，期望在盡量低的溫度下賦予焊料，對不僅無鉛化、而 且在與目前的Sn- 37Pb共晶焊料相當的回流熱處理條件下具 有耐熱性能的接合材料進行了研究。確認了Bi、 In、 Zn等作為降低無鉛焊料合金的熔點的成分 的效果，存在由于量比導致熔點降低變得不充分的情況。此外，Bi能改善焊料合金對基材的濕潤性，但在凝固時容易偏析，其 結晶組織較脆，延展性差，因此添加規定量以上會顯著損害機械強度(參見專利文獻2、 3)。 In是稀缺資源，是非常昂貴的材 料，因此如果在焊料合金中大量添加，會大幅增加成本(參見 專利文獻4、 5)。 Zn較為廉價，機械性質也良好，因此期待能 夠實用化。然而，Zn活性非常高，具有易反應，易氧化的特性， 因此包含Zn的焊料合金糊劑會導致糊劑穩定性差，耐腐蝕性降 低。此外，Zn與Cu接合時，界面不是Cu- Sn類的金屬間化合物 層，而形成Cu-Zn類的金屬間化合物層。該Cu-Zn類的金屬間 化合物層存在在高溫、高濕環境下強度顯著劣化等問題(參見 專利文獻6)。本專利技術人等以前提出了可在比Sn- 37Pb共晶焊料低的熱 處理溫度下進行接合的無鉛導電性材料(參見專利文獻7、 8、 9、 10)。然而，這些導電性材料具有如下特征在通過加熱處理接 合后，最低熔點上升，體現出接合穩定性，但不像通常的焊料 材料那樣在接合前后熔點不發生變化并具備修補性。專利文獻1 專利文獻2 專利文獻3 專利文獻4 專利文獻5 專利文獻6 專利文獻7 專利文獻8 專利文獻9 專利文獻IO曰本對爭開平05 _ 050286號7>才艮 曰本4爭開平05 — 228685號7>才艮 曰本凈爭開平08 — 206874號/>才艮 日本特開平08 - 187591號7>才艮 國際公開第2006/080247號小冊子 曰本對爭開平06 — 238479號乂>才艮 曰本凈爭開2004 — 223559號7>才艮 曰本對爭開2004 - 363052號7i^才艮 曰本4爭開2005 — 005054號7^才艮 國際公開第2006/109573號小冊子
技術實現思路
專利技術要解決的問題本專利技術是鑒于上述情況作出的，目的在于提供如下的焊料，即，能在比S n - 3 7 P b共晶焊料的回流熱處理條件溫度低的低溫 條件，即峰溫度181。C下進行熔融接合，可以在與Sn-37Pb共 晶焊料同等的耐熱用途中使用、即在160。C下不熔融且可用作接 合材料，通過接合時的熱處理，熔點基本不上升。此外，本發 明的目的還在于提供使用了上述導電性填料的焊料糊劑。 用于解決問題的手段本專利技術人等為了解決上述課題，進行了精心的研究，直至 完成本專利技術。即，本專利技術的第一方面是一種導電性填料，其特征在于， 其是第l金屬顆粒和第2金屬顆粒的混合物，其混合比是相對于 IOO質量份第l金屬顆粒，第2金屬顆粒為20 ~ IOOOO質量份；所 述第l金屬顆粒由具有25 40質量。/。Ag、 2 8質量。/。Bi、 5~15 質量％ Cu、 2 ~ 8質量％ In和29 ~ 66質量％ Sn的組成的合金形 成，所述第2金屬顆粒由具有5 ~ 20質量％ Ag、 10 ~ 20質量％ Bi、 1 ~ 15質量％ Cu和50 ~ 80質量％ Sn的組成的合金形成。該混合物優選為在差示掃描量熱測定(DSC )中作為吸 熱峰一皮觀測到的嫁點在165 ~ 200。C和320 ~ 380。C這2處至少各 有l個；第2金屬顆粒由具有5 15質量。/。Ag、 10 20質量。/QBi、 5 ~ 15質量％ Cu和50 80質量％ Sn的組成的合金形成，其混合 比是相對于100質量份第l金屬顆粒，第2金屬顆粒為20 1000 質量份。此外，該混合物優選為在差示掃描量熱測定(DSC)中 作為放熱峰被觀測到的亞穩態合金相的放熱峰在110 ~ 13 0 。C至 少有l個，作為吸熱峰被觀測到的熔點在165 ~ 200。C和320 ~380。C這2處至少各有l個；第2金屬顆粒由具有5 15質量WAg、 10 ~ 20質量％ Bi、 5 ~ 15質量％ Cu和50 ~ 80質量％ Sn的組成的 合金形成，其混合比是相對于100質量份第l金屬顆粒，第2金屬 顆粒為20~ 200質量^f分。此外，該混合物優選為在差示掃描量熱測定(DSC)中 作為放熱峰被觀測到的亞穩態合金相的放熱峰在131 ~ 150°C至 少有1個，作為吸熱峰纟皮觀測到的熔點在165 ~ 200°C至少有1個， 第2金屬顆粒由具有10 20質量％ Ag、 10 20質量。/。Bi、 1~5 質量％ Cu和55 ~ 79質量％ Sn的組成的合金形成，其混合比是相 對于100質量份第2金屬顆粒，第l金屬顆粒為1 ~ 420質量份。本專利技術的第二方面是包含本專利技術第 一 方面的導電性填料的 焊料糊劑。專利技術效果本專利技術的導電性填料能在比Sn - 37Pb共晶焊料的回流熱 處理條件溫度低的低溫條件、即峰溫度181。C下進行熔融接合， 可以在與Sn - 37Pb共晶焊料同等的耐熱用途中使用、即在 160。C下不熔融且可用作接合材料，通過接合時的熱處理，熔點 基本不上升。因此，使用本專利技術的導電性填料的接合材料具有 能降低安裝時對部件、基材、外圍設備的熱損傷，且具有修補 性，降低制造成本、環境負荷的優點。附圖說明圖1是將以重量比100: 95將實施例3制備的第l金屬顆粒 (a)、第2金屬顆粒(a)混合的導電性填料作為試樣，通過差 示掃描量熱測定獲得的DSC圖譜。圖2是在氮氣氛圍下，在峰溫度181。C下，對實施例3制備的 焊料糊劑進行回流熱處理，將其作為試樣，通過差示掃描量熱7測定獲得的DSC圖語。圖3是將實施例5中制備的、以重量比26: 100將第1金屬顆 粒(a)、第2金屬顆粒(b)混合的導電性填料作為試樣，通過 差示掃描量熱測定獲得的D S C圖i普。圖4是在氮氣氛圍下，在峰溫度181。C下，對實施例5制備的 焊料糊劑進行回流熱處理，將其作為試樣，通過差示本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種導電性填料，其特征在于，其是第１金屬顆粒和第２金屬顆粒的混合物，其混合比是相對于１００質量份第１金屬顆粒，第２金屬顆粒為２０～１００００質量份；所述第１金屬顆粒由具有２５～４０質量％Ａｇ、２～８質量％Ｂｉ、５～１５質量％Ｃｕ、２～８質量％Ｉｎ和２９～６６質量％Ｓｎ的組成的合金形成，所述第２金屬顆粒由具有５～２０質量％Ａｇ、１０～２０質量％Ｂｉ、１～１５質量％Ｃｕ和５０～８０質量％Ｓｎ的組成的合金形成。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田中軌人，白鳥剛，
申請(專利權)人：旭化成電子材料元件株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]