SnAgCu系焊料粉末及使用该粉末的焊料用浆料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种细间距（fine pitch)用无铅焊料粉末及使用该粉末的焊料用浆 料。更具体而言，涉及一种平均粒径为5 μ m以下的微细的SnAgCu系焊料粉末及使用该粉末 的焊料用浆料。另外，本国际申请主张基于2013年1月28日申请的日本专利申请第012970 号（日本专利申请2013-012970)的优先权，将日本专利申请2013-012970的全部内容援用 于本国际申请中。
【背景技术】
[0002] 从环境方面考虑，用于接合电子部件的焊料正在推进无铅化，目前采用以锡为主 成分的焊料粉末。作为获得如焊料粉末那样微细的金属粉末的方法，除了气体喷散法或旋 转圆盘法等喷散法之外，还已知有熔融纺丝法、旋转电极法、机械工艺、化学工艺等。气体喷 散法为利用感应炉或煤气炉来熔融金属之后，使熔融金属从中间罐（tundish)底部的喷嘴 流下，并从其周围喷吹高压气体而进行粉体化的方法。并且，旋转圆盘法也称作离心力喷散 法，是使熔融的金属落到高速旋转的圆盘上，在切线方向上施加剪切力以使其断裂而制作 微细粉的方法。
[0003] 另一方面，随着电子部件的微细化，接合部件的细间距化也得到进展，由于要求更 加微细粒径的焊料粉末，因此也盛行着面向这种细间距化的技术改良。例如，作为改良气体 喷散法的技术，公开有使卷入有气体的状态的金属熔融液从喷嘴喷出，并从该喷嘴的周围 喷吹高压气体的金属微粉末的制造方法（例如，参考专利文献1)。在该专利文献1中所记 载的方法中，使熔融液通过喷嘴时卷入有气体，从而在熔融液从喷嘴喷出的时刻熔融液已 被分割，能够制造出更小的粉末。
[0004] 并且，作为改良旋转圆盘法的技术，公开有在旋转体上配置作为金属微粉末尺寸 调整机构的网眼，通过该网眼使熔融金属飞散的金属微粉末的制造方法（例如，参考专利 文献2)。在该专利文献2中记载的方法中，能够比以往的旋转圆盘法更有效地生成微细的 金属微粉末。
[0005] 另外，公开有通过湿式还原法而获得的焊料粉末，其为平均粒径5 μπι以下的成品 率非常高的焊料粉末（例如，参考专利文献3)。该焊料粉末是为了改善焊料用浆料的润湿 性和对焊料凸块要求的强度，由中心核、包覆中心核的包覆层、及包覆包覆层的最外层的金 属粒子构成的三元系焊料粉末。该焊料粉末由三种金属全部包含在一个粒子内的金属粒子 构成，因此与单纯地混合单一的不同种类金属粉末时相比，组成变得更均匀。并且，依赖于 形成各层的金属元素的离子化倾向而构成以中心核、包覆层、及最外层的顺序包覆的结构， 因此还原金属离子、使粉末析出的工序并不复杂，批量生产性也优异。
[0006] 专利文献1 :日本专利公开2004-018956号公报（权利要求1、[0014]段）
[0007] 专利文献2 :日本专利公开平06-264116号公报（权利要求1、[0013]段、图3)
[0008] 专利文献3 :日本专利公开2008-149366号公报（权利要求1、[0014]段~[0016] 段）
[0009] 然而，为了通过上述以往的专利文献1、2所示的所谓喷散法来获得更微细的粉 末，需要对通过该方法来获得的金属粉末进一步分级，选取与细间距化对应的5 μ m以下的 微细粉末。因此，成品率变得非常差。另一方面，若是7 μπι左右的粉末，则即使利用该方法， 成品率也变得良好，但是以该程度的粒径的粉末无法充分地应对近年来的细间距化。
[0010] 并且，在上述专利文献3所示的焊料粉末中，由于粒径极小为5 μπι以下，而且，最 外层由容易氧化的锡所构成，因此易引起粉末表面的氧化。如果被氧化，则形成焊料凸块时 的熔融时需花费时间，且产生润湿性差的问题。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于提供一种SnAgCu系焊料粉末及使用该粉末的焊料用浆料，该 焊料粉末为适合于实现细间距化的焊料用浆料的微细的焊料粉末，且在回焊时的熔融性及 润湿性优异。
[0012] 本发明的另一目的在于提供一种浆料化时与焊料用助焊剂中的活性剂具有同等 活性效果的焊料粉末。
[0013] 本发明的第1观点为一种SnAgCu系焊料粉末，其为平均粒径5 μπι以下的焊料粉 末，且通过在所述焊料粉末表面附着有熔点为250°C以下的羟基苯甲酸或其酯的溶液的干 燥物作为添加剂而成。此外，本说明书中的"附着"并非仅混合添加剂粉末与焊料粉末而得 的状态，而是指将添加剂的粉末与水等混合并搅拌的添加剂溶液添加混合于金属成分的化 合物的焊料粉末中并搅拌后，不使固液分离下经干燥而得的状态。
[0014] 本发明的第2观点是基于第1观点的发明，其中，上述添加剂为水杨酸、3, 4-二羟 基苯甲酸乙酯或3, 5-二羟基苯甲酸乙酯。
[0015] 本发明的第3观点是基于第1观点的发明，其中，上述添加剂的附着量相对于焊料 粉末中含有的锡、银、铜的成分总量的100质量份为〇. 01~1. 〇质量份，银的含有比例在将 锡、银、铜的成分总量设为100质量％时为0. 1~10质量％，铜的含有比例在将锡、银、铜的 成分总量设为100质量％时为〇. 1~2. 0质量％，其余部分由锡所组成。
[0016] 本发明的第4观点是基于第1观点的发明，其中，在将焊料粉末总量设为100质 量％时，以1. 0质量％以下的比例含有铋、锗、镍或铟的至少一种。
[0017] 本发明的第5观点是一种焊料用浆料，其为通过混合第1观点的SnAgCu系焊料粉 末和焊料用助焊剂并进行浆料化而获得。
[0018] 本发明的第6观点是用于安装电子部件的第5观点的焊料用浆料。
[0019] 本发明的第1观点的SnAgCu系焊料粉末由于在其焊料粉末表面附着熔点为250°C 以下的羟基苯甲酸或其酯作为添加剂而成，因此尽管粒径非常微细为5 μm以下，也难以引 起粉末表面的氧化。因此，回焊时熔融性及润湿性优异。并且，制备浆料时，与另外添加抗 氧化剂所得的焊料浆料相比，由于具有有效的抗氧化效果的功能，因此即使所添加的抗氧 化剂为少量，也能够制备出回焊时的润湿性或熔融扩散性优异的浆料。并且，若使用该焊料 粉末，则上述添加剂展现与活性剂同等的活性效果（具体而言为去除焊料粉末表面的氧化 皮膜的效果），因此能够制备出回焊时的润湿性或熔融扩散性优异的浆料。并且，该焊料粉 末由于是平均粒径5 μπι以下的微细粉末，因此将以该焊料粉末作为原料的焊料用浆料印 刷于基板等时，能够以细间距图案进行印刷。并且，添加剂由于熔点为250°c以下，因此在焊 料粉末熔融前，添加剂就已经热分解、蒸发，因此焊接工序中不会受添加剂的影响而较佳。
[0020] 作为本发明的第2观点的SnAgCu系焊料粉末的上述添加剂，通过采用水杨酸、 3, 4-二羟基苯甲酸乙酯或3, 5-二羟基苯甲酸乙酯，能够制备出回焊时的润湿性或熔融扩 散性优异的浆料。
[0021] 本发明的第3观点的SnAgCu系焊料粉末的上述添加剂的附着量相对于焊料粉末 中含有的锡、银、铜的成分总量的100质量份为〇. 01~1. 〇质量份，银的含有比例在将锡、 银、铜的成分总量设为100质量％时为0. 1~10质量％，铜的含有比例在将锡、银、铜的成 分总量设为100质量％时为〇. 1~2. 0质量％，其余部分由锡所组成。如此，本发明的焊料 粉末中，由于以规定的附着量使上述添加剂附着于焊料粉末表面，因此焊料粉末的抗氧化 效果非常高。并且，锡、银、铜的含有比例分别为上述范围的理由是可防止组成偏离共晶点 并使焊料粉末的熔点降低，同时抑制所形成的焊料凸块中的焊料合金的电阻增加，并可提 高机械强度。
[0022] 本发明的第4观点的焊料粉末除上述锡、银、铜以外，还可以在将焊料粉末总量设 为100质量％时以1. 0质量％以下的比例含有祕、锗、镍或铟的至少一种。通过添加上述元 素，可获得焊料粉末的低熔点化、强度提高等的效果。
[0023] 本发明的第5观点的焊料用浆料是使用上述本发明的焊料粉末所得。因此，该焊 料用浆料由于回焊时的熔融迅速，润湿性非常良好，因此能够大幅抑制焊料凸块形成时熔 融的浆料成为微细球状而飞散的所谓焊料球的发生。
[0024] 本发明的第6观点的焊料用浆料由于回焊时的熔融迅速、润湿性非常良好，且能 够在基板等上以细间距图案进行印刷，因此可适用于安装电子部件。
【具体实施方式】
[0025] 接着对用于实施本发明的方式进行说明。本发明的SnAgCu系焊料粉末的平均粒 径为5 μπι以下，优选为1~5 μπι的焊料粉末。也可由中心核、包覆该中心核的包覆层及包 覆该包覆层的最外层来构成该焊料粉末。焊料粉末的平均粒径限制在5 μπι以下是因为，超 过5 μπι时无法以细间距图案将焊料用浆料印刷于基板等上，且无法利用焊料用浆料安装 微细的电子部件。另外，本说