作為必須考慮的要素，有以下要素i?vii。壓延主要優(yōu)選在以下列舉的條件下進(jìn)行。
[0038]⑴壓延速度:2?60m/分鐘
[0039](ii)壓下率{(壓延前總片厚-壓延后總片厚)/壓延前總片厚}:30?95%
[0040](iii)壓延溫度:5 ?30?
[0041](iv)壓延機(jī)型號:2?10段式
[0042](V)第1、2片狀軟釬料的厚度:均為5?150 μm
[0043](vi)第1、2片狀軟釬料的氧化膜厚度:50nm以下
[0044](vii)第1、2片狀軟釬料的尺寸、形狀:(1.0?2.0)mmX (1.0?2.0)mm,按照電極形狀而適宜地制造為圓形、正方形、長方形等。
[0045]需要說明的是，包層條件按照接合的兩種軟釬料而適宜地設(shè)定即可，對于特定的條件沒有限制。
[0046]進(jìn)而，與第I片狀軟釬料的一個平面不同的另一個平面、以及與第2片狀軟釬料的一個平面不同的另一個平面均為與第I電極、或第2電極的接合面。
[0047]2.異種電極的接合方法
[0048]將具有實(shí)施了 Ni/Au鍍覆或Ag-Pd合金鍍覆的電極的封裝體軟釬焊到具有Cu電極的印刷基板上。例如，可以例示出:用于經(jīng)LGA((連接盤網(wǎng)格陣列)Land grid array)、LLCC (Land less chip carrier)、SMD ((表面安裝器件)Surface Mount Device)化的 LED等的接合。
[0049]例如，在規(guī)定的條件下將本發(fā)明的異種電極接合用層疊軟釬料進(jìn)行回流焊加熱(在規(guī)定條件下的加熱以及冷卻處理)，由此，在異種電極接合用層疊軟釬料的層疊面以及與電極的接合面形成固相擴(kuò)散層。固相擴(kuò)散層也可以通過賦予加壓、超聲波振動來代替上述的加熱、冷卻處理而形成。
[0050]在如此形成固相擴(kuò)散層后，在作為第I片狀軟釬料的Sn-Ag-Cu系軟釬料或Sn-Sb系軟釬料、與作為印刷基板的第I電極的Cu電極接觸，而且作為第2片狀軟釬料的Sn-Ag-Cu-Ni系軟釬料或Sn-Pb系軟釬料、與作為封裝體的第2電極的實(shí)施了 Ni/Au鍍覆或Ag-Pd合金鍍覆的電極接觸的狀態(tài)下，將第I電極與第2電極進(jìn)行軟釬焊。
[0051]該軟釬焊優(yōu)選為回流焊接合，回流焊處理的加熱條件優(yōu)選為與第I片狀軟釬料以及第2片狀軟釬料中的、固相線溫度較低的片狀軟釬料的固相線溫度相同或比其更低的溫度。若回流焊處理時間沒有限制，則也能夠在比固相線低60°C以上的溫度下進(jìn)行回流焊處理，但考慮接合面進(jìn)行氧化，會對軟釬焊性帶來不良影響，具體而言，比固相線溫度低約10?50°C的溫度時，能夠準(zhǔn)確地控制擴(kuò)散量，故優(yōu)選。
[0052]若通過加熱處理使第I片狀軟釬料和第2片狀軟釬料完全相互擴(kuò)散，則在電極的接合界面的金屬間化合物的種類增加，因此，例如，意外地將電子設(shè)備掉落時，因沖擊載荷引起電極的接合斷裂而產(chǎn)生電子設(shè)備的功能喪失這樣的重大問題，故不優(yōu)選。從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，例如，在回流焊處理中的加熱峰溫度優(yōu)選為從固相線溫度至(固相線溫度-50°C )左右，加熱峰時間優(yōu)選為20?40秒左右。
[0053]此外，本發(fā)明中，在異種電極接合用層疊軟釬料的內(nèi)部能夠形成上述固相擴(kuò)散層即可，因此，優(yōu)選適宜地設(shè)定能夠形成固相擴(kuò)散層的回流焊曲線、即包括上述加熱以及冷卻的I次的回流焊曲線，來進(jìn)行回流焊接合。由此，能夠在第I片狀軟釬料與第2片狀軟釬料的接合界面可靠地形成固相擴(kuò)散層，而且能夠邊防止形成金屬間化合物邊以比最初的軟釬料組成更低的成本進(jìn)行軟釬焊。
[0054]此外，通過將與實(shí)施了 Ni/Au鍍覆的封裝體的第2電極接觸的第2片狀軟釬料的化學(xué)組成設(shè)為富Pb的87Pb-13Sn，并且將與實(shí)施了 Cu鍍覆的印刷基板的第I電極接觸的第I片狀軟釬料的化學(xué)組成設(shè)為富Sn的Sn-5Sb，能夠通過固相擴(kuò)散層抑制印刷基板的第I電極中所含有的Cu向封裝體的第2電極側(cè)移動。
[0055]需要說明的是，不需要使用I次的回流焊處理來接合第I電極以及第2電極，也可以因接合工序上的理由而使用以下方式進(jìn)行:通過僅將異種電極接合用層疊軟釬料接合于印刷基板的第I電極，而停止于所謂的凸塊形成，這樣在形成凸塊后再將第I電極與第2電極接合。
[0056]實(shí)施例
[0057]邊參照實(shí)施例邊更具體地說明本發(fā)明。
[0058]本實(shí)施例中，使用Sn_5Sb軟釬料(固相線溫度238°C )作為第I片狀軟釬料，而且使用87Pb-13Sn軟釬料(固相線溫度236°C )作為第2片狀軟釬料。將第I片狀軟釬料以及第2片狀軟釬料重疊后，利用壓延來接合，從而制成50mmX 500mm的帶狀壓延包層軟釬料，將該壓延包層軟釬料進(jìn)行沖切加工而得到1.5mmXl.5mm的本發(fā)明的異種電極接合用層疊軟釬料。壓延包層條件如下列舉。
[0059](I)壓延速度:25m/分鐘
[0060]⑵壓下率:65%
[0061](3)壓延溫度:室溫
[0062](4)壓延機(jī)型號:2段式
[0063](5)第1、2軟釬料的厚度:均為60 ym
[0064](6)氧化膜厚度:15nm以下
[0065]在印刷基板的實(shí)施了 Cu鍍覆的電極(1.5mmX 1.5mm)上涂布焊劑后，將該異種電極接合用層疊軟釬料以第I片狀軟釬料側(cè)與實(shí)施了 Cu鍍覆的電極接觸的方式載置，進(jìn)而在其上載置具有實(shí)施了 Ni/Au鍍覆的電極的封裝體。
[0066]然后，在規(guī)定的條件下對該電子構(gòu)件進(jìn)行了回流焊處理。將在包括該加熱以及冷卻處理的回流焊處理中的加熱峰溫度設(shè)為190°C，將加熱峰時間設(shè)為20秒。
[0067]如此，在第I片狀軟釬料與第2片狀軟釬料之間形成的固相擴(kuò)散層成為阻擋層，因此，在將由異種材料形成的兩個電極、具體而言實(shí)施了不同鍍覆的兩種電極，作為一例，將實(shí)施了 Ni/Au鍍覆或Ag-Pd合金鍍覆的電極與Cu電極進(jìn)行軟釬焊時，能夠抑制在各自的接合界面形成金屬間化合物而以高接合可靠性進(jìn)行軟釬焊。
[0068]此外，本發(fā)明的作用效果是只要能在異種電極接合用層疊軟釬料的內(nèi)部形成上述固相擴(kuò)散層就能夠達(dá)成的，因此除了在以上的說明所例示的兩個電極與第1、2片狀軟釬料的組合之外，也能夠是各種組合。
[0069]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，即使將實(shí)施了不同鍍覆的第1、2電極、例如將作為Cu電極的第I電極與實(shí)施了 Ni/Au鍍覆或Ag-Pd合金鍍覆的第2電極進(jìn)行軟釬焊時，也能夠抑制在各自的接合界面形成金屬間化合物而以高接合可靠性進(jìn)行軟釬焊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種異種電極接合用層疊軟釬料，其特征在于，其具備第I片狀軟釬料和第2片狀軟釬料，該異種電極接合用層疊軟釬料用于將由第I材料形成的第I電極、和由與所述第I材料不同的第2材料形成的第2電極接合， 所述異種電極接合用層疊軟釬料具有介由所述第I片狀軟釬料的一個平面、以及所述第2片狀軟釬料的一個平面層疊所述第I片狀軟釬料和所述第2片狀軟釬料而成的兩層結(jié)構(gòu)， 所述第I片狀軟釬料的與所述一個平面不同的另一個平面、以及所述第2片狀軟釬料的與所述一個平面不同的另一個平面均為與所述第I電極、或所述第2電極的接合面，以及 所述第I軟釬料和所述第2軟釬料分別具有不同的化學(xué)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種電極接合用層疊軟釬料，其中，其為利用壓延接合所述第I片狀軟釬料和所述第2片狀軟釬料而成的壓延包層軟釬料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的異種電極接合用層疊軟釬料，其中，所述第I片狀軟釬料為Sn-Ag-Cu系軟釬料或Sn-Sb系軟釬料，并且所述第2片狀軟釬料為Sn-Ag-Cu-Ni系軟釬料或Sn-Pb系軟釬料，進(jìn)而，所述第I電極為Cu電極或?qū)嵤┝?Cu鍍覆的電極，并且所述第2電極為實(shí)施了 Ni/Au鍍覆或Ag-Pd合金鍍覆的電極。
4.一種電子部件的異種電極的接合方法，其特征在于，在將具有實(shí)施了 Ni/Au鍍覆或Ag-Pd合金鍍覆的電極的封裝體軟釬焊到具有Cu電極或?qū)嵤┝?Cu鍍覆的電極的印刷基板上時，在權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中的任一項(xiàng)所述的異種電極接合用層疊軟釬料的內(nèi)部形成固相擴(kuò)散層，并且在所述第I片狀軟釬料與所述第I電極接觸、且所述第2片狀軟釬料與所述第2電極接觸的狀態(tài)下，將所述第I電極與所述第2電極進(jìn)行軟釬焊。
【專利摘要】在將具有實(shí)施了Ni/Au鍍覆或Ag-Pd合金鍍覆的電極的封裝體軟釬焊到具有Cu電極或?qū)嵤┝薈u鍍覆的電極的印刷基板上時，通過將作為Sn-Ag-Cu系軟釬料或Sn-Sb系軟釬料、與Sn-Ag-Cu-Ni系軟釬料或Sn-Pb系軟釬料的接合材料的異種電極接合用層疊軟釬料進(jìn)行加熱以及冷卻，從而在異種電極接合用層疊軟釬料的內(nèi)部形成固相擴(kuò)散層，并且通過在Sn-Ag-Cu系軟釬料或Sn-Pb系軟釬料與Cu電極接觸、且Sn-Ag-Cu-Ni系軟釬料或Sn-Cu系軟釬料與實(shí)施了Ni/Au鍍覆或Ag-Pd合金鍍覆的電極接觸的狀態(tài)下，將實(shí)施了Ni/Au鍍覆或Ag-Pd合金鍍覆的電極與Cu電極或?qū)嵤┝薈u鍍覆的電極進(jìn)行軟釬焊，從而抑制在接合界面形成金屬間化合物而以高接合可靠性進(jìn)行軟釬焊。
【IPC分類】H05K3-34, B23K103-18, B23K35-40, B23K35-26, B23K101-42, C22C1-00, C22C13-00, B23K1-19, B23K1-00, C22C11-06, B23K35-14, C22C13-02
【公開號】CN104822486
【申請?zhí)枴緾N201380062716
【發(fā)明人】渡邊光司, 豐田實(shí), 富田智, 杉野勉, 菊池大地, 大島大樹
【申請人】千住金屬工業(yè)株式會社
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2013年11月18日
【公告號】EP2926940A1, WO2014084080A1