TWI344993B - - Google Patents
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Description
1344993 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 導電性 本發明係關於用於電教雷 电乳冤子设備之接合材料之 填料’尤其係關於無鉛焊料及導電性接著劑。 【先前技術】 焊料通常用於金屬材料之接合,使用炫融溫度範圍(自 固相線溫度至液相綠、、田痒+々Λ· m 又王欣相線皿度之範圍)為45(rc以下的合金材
料。先前’於將電子零件安裝於印刷基板上之情形時,使 用炫點為⑽2Sn_37pb共日日日焊料,作為回流熱處理, 200 C至23GC左右之溫度範圍為主流。通常,回流熱處理 條件設^為焊料合金之炫點加1()〜抓之範圍的溫度。 …、而,近年來,如EU之環境管理(RoHS指令)中所指 出Pb之有害性被視為問題,自環境、防止人體污染之觀 點考慮,正急速推進焊料之無錯化。於如此之狀況下,現 在。作為上述Sn-37Pb共晶焊料之代替,使用有熔點為 20 C左右之合有Sn_3.0Ag-0.5Cu之無鉛焊料(參照專利文 獻丨),作為回熱流處理,通常趨向24(TC至26CTC左右之溫 度範圍。 但上述熔點為22(TC左右之以“為主成分的無鉛焊料, 與Sn-37Pb共晶焊料相比,熔點較高,因此當然使用時所 必需之回流熱處理條件亦變為更高溫度。最近,為抑制電 氣·電子設備之熱損’期望盡可能低溫下之焊接,業者正 研九一種不僅無鉛,而且於與先前之Sn_37pb共晶焊料相 當之回流熱處理條件下亦具有耐熱性能的接合材料。 122269.doc 1344993 ^乍為降低無料料合金之炫點的成分,已確㈣、
Zn等之效果,但存在因量比而使炫點降低不充分之情形。 又,Βί可改善焊料合金對基材之濕潤性,但凝固時易於偏 析’其結晶組織脆弱,延性較差,因此若添加一定量以 上,則顯著損害機械強度(參照專利文獻2、3卜^
資源,為非常高價的材料,因此若於焊料合金中大量添 加,會大幅增加成本(參照專利文獻4、5)。“之價格便 宜,機械性質亦良好,因此其實用化得以期待。然而 具有活性非常冑,易於反應,易於氧化之特性,因此含有 Zn之焊料合金膏’膏之穩定性較差,耐姓性較低。又,〜 於與Cu之接合中’於界面不是形成Cu_s_之金屬間化合 物層,而是形成Cu-Ζη系之金屬間化合物層。該Cuh系之 金屬間化合物| ’存在於高溫或高濕環境下強度劣化顯著 之問題(參照專利文獻6)。 本發明者們,以前提案有一種可於低於Sn_37pb共晶焊 料之熱處理溫度下進行連接的無鉛導電性材料(參^專利 文獻7、8、9、1G)H該等導電性材料具有於藉由加 熱處理之連接後最低炫點±升而表現連接穩定性的特徵, 並非如通常之焊料於連接前後熔點不發生變化之具有修復 性者。 專利文獻1 .曰本專利特開平05 〇5〇286號公報 專利文獻2.曰本專利特開平〇5 228685號公報 專利文獻3.曰本專利特開平〇8_2〇6874號公報 專利文獻4 ·曰本專利特開平〇8 187591號公報 122269.doc 專利文獻5 ·國際公開第2006/080247號小冊 專利文獻ό.曰本專利特開平〇6_238479號公報 專利文獻7 ·日本專利特開2〇〇4_223559號公報 專利文獻8 .日本專利特開2〇〇4_363〇52號公報 專利文獻9 .曰本專利特開2〇〇5 〇〇5〇54號公報 專利文獻ίο:國際公開第2006/109573號小冊 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 本發明係鑒於上述狀況而完成者,其目的在於提供一種 如下導電性填料:該導電性材料可於與Sn_37pb共晶焊料 之回"IL熱處理條件相比之低溫條件,即峰值溫度1 8 1它下 進行熔融接合,可用於與Sn_37pb共晶焊料相同之耐熱用 途,即於16CTC不熔融而用作接合材料,不會因連接時之 熱處理而使熔點實質上升…本發明之目的亦在於提供 —種使用有上述導電性填料之焊膏。 [解決問題之技術手段] 本發明者等人為解決上述課題進行專心研究,結果完成 本發明。 即,本發明之第一為導電性填料,其特徵在於:其係第 1金屬粒子與第2金屬粒子之混合體,該第丨金屬粒子包含 具有Ag25〜40質量%、Bi2〜8質量%、Cu5〜i5f量%、 質量%及“29〜66質量。/。之組成之合金,該第2金屬粒子包 含具有Ag5〜20質量%、Bil0〜20質量%、Cui〜i5質量%、及 Sn50〜80質量。/〇之組成之合金;其混合比為’相對於第^金 122269.doc 1344993 屬粒子100質i份,第2金屬粒子為20〜i〇〇〇〇質量份。 该混合體杈佳者係’於示差掃描熱分析(DSC)中於 1 65〜200°C與320〜380°C兩處各具有至少一個觀測為吸熱峰 值之熔點,第2金屬粒子包含具有八㈡〜丨5質量%、引 10〜20質量%、Cu5〜15質量%、及Sn5〇〜8〇質量%之組成的 合金,其混合比為,相對於第i金屬粒子i 〇〇質量份,第2 金屬粒子為20-1000質量份。 又,該混合體較佳者係,於示差掃描熱分析(DSC)中於 11〇〜130°C處具有至少一個觀測為發熱峰值之亞穩合金相 發熱峰值,於165〜200。(:與320〜3 80°C兩處各具有至少一個 觀測為吸熱峰值之熔點,第2金屬粒子包含具有Ag5〜15質 量%、BilO〜20質量。/〇、Cu5〜15質量%、及Sn 5〇〜8〇質量% 之組成的合金;其混合比為,相對於第i金屬粒子1〇〇質量 份’第2金屬粒子為20〜2〇〇質量份。 又,該混合體較佳者係,於示差掃描熱分析(Dsc)中於 13 1〜150°C處具有至少一個觀測為發熱峰值之亞穩合金相 發熱峰值,於165〜20(rc處具有至少一個觀測為吸熱峰值 ,,點,第2金屬粒子包含具有Agi〇〜2〇質量%、則1〇〜Μ 質里%、Cul〜5質量%、及81155〜79質量%之組成的合金; 其混合比為,相對於第2金屬粒子1〇〇質量份,第i金屬粒 子為1〜420質量份。 本發明之第二係含有如本發明之第一之導電性填料 膏。 [發明之效果] 122269.doc 1344993 本發明之導電性填料,可於#Sn 37pb共晶焊料之回流 熱處理條件相比之低溫條件’即蜂值溫度⑻。c下進行炫 融接合,可用於與Sn-37Pb共晶焊料相同之耐熱用途’即 於16〇C不嫁融而用作接入好祖 — 用忭接口材科,不會因連接時之熱處理 而使溶點實質上升。因此,使用有本發明之導電性填料的 接合材料具有如下優點:可減小對安裝時之零件或基材、 周邊設備的熱指,並且具有修復性,可降低製造 境負荷。 【實施方式】 本發明之導電性填料係具有如下特徵者:其係第!金屬 粒子與第2金屬粒子之混合體,該第】金屬粒子包含具有 〇Ag25〜4〇質量%、Bi2〜8質量%、CuH 5質量%、In2〜8質量 0〇及Sn 29〜66質$%之組成之合金,該第2金屬粒子包含具 有Ag5〜20質量%、BU〇〜2〇質量%、cui〜i5質量。:
Sn5〇〜80質量%之組成之合金;其混合比為,相對於第1金 屬’子100質里伤,第2金屬粒子為20〜10000質量份。再 者’該混合比更好的是,相對於第W屬粒子1〇〇質量份, 第2金屬粒子為20〜1〇〇〇質量份。 若例示作為本發明之導電性填料較好的第!金屬粒子與 第2金屬粒子之混合體’可列舉:於示差掃描熱分析(DSC') 中於110〜13〇°c處具有至少一個觀測為發熱峰值之亞穩合 金相發熱峰值’於165〜·^32()〜38(rc兩處各具有至^ 一個觀測為吸熱峰值之熔點的第1金屬粒子,與不具有2 述發熱峰值,於165t:〜2m:處具有至少一個觀測:吸熱 122269.doc 1344993 峰值之熔點的第2金屬粒子的混合體。 又,可列舉:於示差掃描熱分析(DSC)中於U〇〜13〇ac處 具有至少一個觀測為發熱峰值之亞穩合金相發熱峰值,於 165〜200°C與320〜3 80°C兩處各具有至少一個觀測作為吸熱 _ 峰值之熔點的第1金屬粒子,與於131〜150。(:處具有至少一 .. 個觀測為發熱峰值之亞穩合金相發熱峰值’於1 65〜200。〇 處具有至少一個觀測為吸熱峰值之熔點的第2金屬粒子的 混合體。 再者,本發明之示差掃描熱分析(DSC)之測定溫度範圍 為30〜60(TC,對發熱量或吸熱量為±15 J/g以上者進行定 里作為來自測定對象物的峰值,未滿其之峰值,自分析精 度之觀點考慮’將其除外。 再者,本發明中之r熔點」係指熔解開始溫度,於示差 掃描熱分析(DSC)中係指固相線溫度。 藉由熱處理,金屬粒子被賦予其最低溶點以上之熱歷 • f ’於是金屬粒子熔融、接合。藉此,金屬粒子間之熱擴 散反應加速進行’亞穩合金相消失,形成新的穩定合金 相即,於DSC中觀測為發熱峰值之亞穩合金相之存在, ' 具有促進該熱擴散反應的效果。 - 。第1金屬粒子係包含具有Ag25〜40質量%、Bi2〜8質量 \Cu5m 5質量%、In2〜8質量%、及質量%之組成 。之口金的金屬粒子。更好的是’包含具有Ag30〜35質量 ’量%、Cu8〜12 f量%、In2〜8 f量%、剩餘部分 η 、、且成之合金的金屬粒子。 1 122269.doc
1344993 第2金屬粒子係包含具有Ag5~20質量%、Bil〇〜2〇質量 °/〇、Cul〜15質量% '及δη5〇〜80質量%之組成之合金的金屬 粒子。 第1金屬粒子與第2金屬粒子之混合體的第1金屬粒子與 第2金屬粒子之混合比較佳者係,相對於第}金屬粒子i 〇〇 質ϊ份’第2金屬粒子為20〜1〇〇〇〇質量份。 作為第2金屬粒子之更好之組成之一例(以下稱為「態樣 1」),可例示包含具有Ag5〜15質量。/。、Bil〇〜2〇質量%、
Cu5〜15質量%、及Sn5〇〜8〇f量%之組成之合金的金屬粒 子。更好的是’包含具有Ag8〜12質量%、Bil2〜18質量·/〇、 C u 8 12負!_ /。、剩餘部分g n之組成之合金的金屬粒子。 於第2金屬粒子之組成為態樣丨之情形時,第丨金屬粒子 與第2金屬粒子之混合體的第丨金屬粒子與第2金屬粒子之 混合比較佳者係,相對於第丨金屬粒子1〇〇質量份,第2金 屬粒子為20〜1000質量份,更好的是,相對於第丨金屬粒子 1〇〇質量份,第2金屬粒子為2〇〜2〇〇質量份,又更好的是, 相對於第1金屬粒子100質量份,第2金屬粒子為4〇〜ι〇〇質 量份。 作為第2金屬粒子之更好之組成之其他例(以下稱為「態 樣2」),可例示包含具有Agl〇〜2〇質量%、質量 %、CUl〜5質量%、及㈣〜79質量%之組成之合金的金: i粒子。更好的是,包含具有Agl2〜18質量%、bu2〜i8質量 %、CUl〜5質量%、剩餘部分〜之組成之合金的金屬粒 122269.doc -12- 1344993 於第2金屬粒子之組成為態樣2之情 盘第2今屬叙;·>、曰a ^夺’第1金屬粒子 弟2至屬柾子之混合體的 oe ^ ,, . 、屬粒子與第2金屬粒子之 / u 較佳者係’相對於第2金Μ私 乐Ζ盃屬粒子100質 屬粒子為卜·質量份, h第1金 loot. 疋,相對於第2金屬粒子 10〇吳里伤,第1金屬粒子為卜丨⑺質量份。 上述金屬粒子之粒子大小盥 ,、屯狀’可根據用 如’於焊膏用途中,重親印刖糾^ 疋例 ^ 2 40 ^ ^ ,較佳者係使用平均粒徑 為2〜40 μπι之球度較高之粒子, 2-10 更好的疋使用平均粒徑為 2 iU μηι之粒子。又,作為 殖右吐去、 罨性接者劑用途,於導通孔 真充時,重視埋孔性,較佳者 φ _ 伏用球度較向之粒子,於 亏件專之表面安裝中,為增加 、 形粒子。 接觸面積’較佳者係使用異 再者,通吊,微細之金屬粒子當姑矣& & 佔、# u、+. m 千吊被表面氧化。因此,為 促進上述用途中之藉由熱處理 進行如下處理之至少一種熱擴散,較佳者係 進行力# “ 去氧化膜之活性劑,或 進仃加壓,更好的是兩者均進行。 作為構成本發明之導電性埴 % ^ #J 異枓之第1金屬粒子及第2金屬 粒子之製造方法,為 X金屬拉子内形成亞穩合金相或穩 疋合金相’較理想的是採用 乍為%、冷凝固法之惰性氣體霧 化法。於氣體霧化法中,通常 _ # . ^ H 遇韦使用氮氣、氛氣、氦氣等惰 性氣體,關於本發明,較佳者 ..,,Λ 考係使用比重較輕之氦氣,冷 速度較佳者係5 0 0〜5 0 〇 〇 °c /秒。 本發明之桿膏由本發明之導雷柯措斗1 & 等冤性填枓,以及包含松香、 /谷劑、活性劑、及搖變香彳堡+、 及搖文μ專成分之助焊劑構成。焊膏中之 '22269.doc 13 1344993 該導電性填料之含有率較佳者係85〜95質量%。助焊劑最 適於含有金屬粒子之導電性填料之表面處理,可促進該金 屬粒子之㈣及熱擴散。作為料劑,可使用眾所周知之 材料,若進而添加有機胺作為氧化膜除去劑則更有效。 又’視需要’可於眾所周知之助焊劑中添加溶劑,調整黏 度後使用。 [實施例]
以下’基於貫施例對本發明加以說明。 再者,示差掃描熱分析,使用島津製作所股份有限公司 裝k之DSC-50」,於氮環境下,升溫速度分鐘之 條件下’於30〜60(TC之範圍内進行。 (1)第1金屬粒子之製造 將Cu粒子L0 kg (純度99質量%以上)、“粒子4 8 ^(純 度99質里%以上)、Ag粒子3 2 kg(純度%質量%以上)、則 粒子0.5 kg (純度99質量。/。以上)、In粒子〇 5 kg(純度99質量 %以上)裝入石墨坩堝,於99體積%以上之氦環境下,藉由 高頻感應加熱裝置加熱至140(rc,進行熔解。繼而,將該 熔融金屬自坩堝之前端,導入氦氣環境之噴霧槽内後,自 设置於坩堝前端附近之氣體噴嘴,噴出氦氣(純度99體積% 以上,氧氣濃度未滿〇. 1體積%,壓力2.5 MPa)進行霧化, 製作第1金屬粒子。此時之冷卻速度為26〇(rc /秒。以掃描 電子顯微鏡(日立製作所股份有限公司製造:s_27〇〇)觀察 所得第1金屬粒子,為球狀。 使用氣/爪式分級機(日清工程(Nisshjn engjneering)股份 ^22269.doc -14- 1344993 有限公司製造:TC-UN),以5 μιΠ2設定對該金屬粒子進 行分級後,以15 μπι之設定對其上切粉再一次進行分級, 獲得下切粉,將該下切粉回收。該回收之第丨金屬粒子(a) 之體積平均粒徑為4·9 μηι。 將如此獲得之第1金屬粒子(a)作為試料,進行示差掃描 熱分析。其結果可確認,所得第1金屬粒子(a)存在196它、 359°C、415°C之吸熱峰值,具有複數個熔點。又可確認, 存在120°C之發熱峰值’具有亞穩合金相。
繼而,使用氣流式分級機(日清工程股份有限公司集 造:TC-15N)’則.6㈣之設定,對上述藉由氣體霧化集 作之分級前之第1金屬粒子進行分級後,以2〇 之設定到 其上切粉再一次進行分級,獲得下切粉,回收該下切粉。 該回收之第1金屬粒子(a,)之體積平均粒徑為2 8 。 將如此獲得之第1金屬粒子(a,)作為試料,進行示差歸指 熱分析。其結果可確認,所得第1金屬粒子(a,)存在
196°C、360°C、409t之吸熱峰值,具有複數個熔點。又 可確認’存在121°C之發熱峰值,具有亞穩合金相。 (2)第2金屬粒子之製造 將Cu粒子1_〇 kg (純度99質量。以上)、Sn粒子6 5 kg(純 度99質量%以上)、Ag粒子1 ·0 kg (純度99質量%以上)、Bi 粒子1.5 kg (純度99質量%以上)裝入石墨坩堝,於99體積% 以上之氦環境下,藉由高頻感應加熱裝置加熱至丨, 進行熔解。繼而,將該熔融金屬自坩堝之前端,導入氦氣 %境之喷霧槽内後,自設置於坩堝前端附近之氣體噴嘴, Ϊ 22269.doc 15 1344993 噴出氮氣(純度"體積%以上,氧氣濃度未滿0.1體積%,壓 力2.5 MPa)進行霧化’肖此製作第2金屬粒子。此時之冷
卻速度為2600t /秒。以掃描電子顯 V %于顯试鏡(日立t作所股份 有限公司製造42700)觀察所得第2金屬粒子,為球狀。 使用氣流式分級機(曰清工程股份有限公司势造.代 15Ν)’以5 _之設定對該金屬粒子進行分級後,W爪 之設定對其上切粉再-次進行分級,獲得下切粉,㈣下
切粉回收。該时之第2金屬粒子W之體積平均粒徑為U μηι。 將如此獲得之第2金屬粒子(a)作為 」卜钓忒枓,進行示差掃描 …〆刀析Ά果可確認,所得第2金屬粒子⑷存在⑼。C、 350C之吸熱峰值,具有複數個熔。 性發熱峰值。 X並不存在特徵 同樣地’使用氣流式分級機,以16陶之設定,對 藉由氣體霧化製作之分級前之第2金屬粒子進行分級後〜 以20,之設定對其上切粉再一次進行分級,獲得;切 粉,回收該下切粉。該回收之第2金屬粒子(a,)之體 粒徑為3.0 μηι。 將如此獲得之第2金屬粒子(ai)作為試料’進行示差掃扩 熱分析。其結果可確認,所得第2金屬粒子(&,)广田 193。(:、348°C之吸熱峰值,具有複數個炫點。又,並 在特徵性發熱峰值。 ’ # 繼而’將Cu粒子〇·25 kg (純度99質量%以 )、匕11粒子 6.75 kg (純度99質量%以上)、Ag粒子i 5 kg (純度質量% 122269.doc -16- 1344993 以上)、Bi粒子h5 kg (純度99質量%以上)裝入石墨坩堝, 於99體積%以上之费環措下 葬由古斗 上之虱%丨兄下猎由间頻感應加熱裴置加熱 ^_°C,進行溶解。繼而,將該炼融金屬自㈣之^ 端’導入氦氣環境之喷霧槽内後,自設置於掛瑪前端附近 之氣體喷嘴·,噴出氦氣(純度99體積。/。以上,氧氣濃度未滿 0.1體積% ’壓力2.5 MPa)進行霧化,製作第2金屬粒子/。 此時之冷卻速度為260(rc/秒。以掃描電子顯微鏡(日立製 作所股份有限公司製造:S_27G_察所得第2金屬粒子^ 球狀。 … 使用氣流式分級機(日清工程股份有限公司製造:TC_ 15N),以5 μιη之設定對該金屬粒子進行分級後,以丨5 之設定對其上切粉再一次進行分級,獲得下切粉,將該下 切粉回收。該回收之第2金屬粒子(b)之體積平均粒徑為^.〇 μπι 〇 將如此獲得之第2金屬粒子(b)作為試料,進行示差掃描 熱分析。其結果可確認,所得第2金屬粒子(b)存在199它、 34(TC之吸熱峰值,具有複數個熔點。又可確認,存在 143°C之發熱峰值,具有亞穩合金相。 [實施例3] (3)金屬粒子混合體、焊膏之製造 製作以重量比100 : 95混合上述第i金屬粒子⑷與第2金 屬粒子⑷的金屬粒子混合體(平均粒徑ο),作為實施 例3之導電性填料。將該導電性填料之藉由示差掃描熱分 析獲得之DSC圖示於圖}。如該圖丄所示,確認於193艺、 122269.doc . ί S ? 1344993 350°C處存在吸熱峰值e i93〇c吸熱峰值,熔點為174艺(炼 解開始溫度:固相線溫度)。又,於12〇〇c存在特徵性發熱 峰值。
繼而,混合該導電性填料90.〇質量%、松香系助焊劑6 4 質量%、三乙醇胺(氧化膜除去劑)〗6質量%、硬脂酸(活性 劑)0.4質量%、及乙二醇單己醚(溶劑)16質量%,依序放入 焊料攪拌機(Solder Softener)(Malcom股份有限公司製造: SPS-1)、消泡混煉機(松尾產業股份有限公司製造: 35〇)中製作焊膏。 (4)炫點、接.合強度之確認 將上述焊膏放在氧化鋁基板上,於氮環境下,以峰值溫 度18rc進行回流熱處理。熱處理裝置使用Κ0Υ0 THERMO SYSTEM股份有限公司製造之網帶式連續熱處理 裝置。溫度分布採用如下條件:整個步驟為5分鐘,自熱 處理開始至秒時到達刚。c,其後缓慢升溫,於3分
15秒時到料值溫度18Γ(:,其後緩慢降溫,熱處理結束 時,成為146t:(以下亦稱為「峰值18以熱處理」 將該熱處理後之焊膏作為試料,進行示差掃描熱分析。 將藉由該測定獲得之DSC圖示於圖2。如該圖所示,確認 ;C 349 C、383 c處存在吸熱峰值。193<>c吸熱峰 值’熔點為170。(:。 又’將上述焊膏以2 晶元後,於氮環境下 18TC熱處理製作樣品 mmX3·5 mm印刷至Cu基板上,裝載 ,以上述熱處理方法,進行峰值 印刷圖案形成使用microtek股份有 122269.doc
-18· 1344993 限公司製造之印刷機「Μτ•膽v」,掩模使用金屬掩 換’刮板使用胺甲酸乙酿製造者。掩模之開孔為2 _3 5 mm,厚度為100 印刷條件為:印刷速度⑺—秒、 Ρ刷>1力0.1 MPa、到板壓力〇 2 MPa、背壓〇」、攻角 門距〇咖、印刷次數1次。又,晶元使用2 mm><2 mm,厚度為0.5 mm之Cu晶元。 進而於承溫(25 C )下,藉由拉塵力計,以推麼速度1〇
η—測定上述製作之樣品之剪切方向之晶元接合強 度,以單位面算換算,為15.6 MPa。 繼而將上述桿膏放在氧化紹基板上,於氣環境下,以峰 值溫度2G4t進行回流熱處理。熱處理裝置與上述相同, 溫度分布採用如下條件:整個步驟為5分鐘,自熱處理開 始至1分30秒時到達⑴。c,其後緩慢升溫,於3分15秒時 到達岭值溫度204t後,緩慢降溫,於熱處理結束時,成 為162°C(以下亦稱為「峰值2〇4艺熱處理」卜該溫度分布 設想為通常之Sn_37Pb共晶焊料之接合中使用的回流條 件。 將"亥…、處理後之焊膏作為試料,進行示差掃描熱分析。 其結果,確認於193。〇、BYC、389。〇處存在吸熱峰值。 193°C吸熱峰值’熔點為170°C。 又,以與上述相同之方法以2 mmx3 5 將上述焊膏印 刷至Cu基板上,裝載晶域,於氮環境下,以上述熱處理 方法,進行峰值204t熱處理製作樣品。 進而,於常溫(25。〇下,藉由拉壓力計,以推壓速度1〇 122269.doc -19- 1344993 mm/min測定上述製作之樣品之剪切方向 度,以單位面積換算,為2丨2 MPp [貫施例1〜2、實施例4〜9] 製作於上述實施例3之導電性填 變第1金屬粒子⑷虚第2金屬“:、:如表1所記載,改 π L弟2孟屬粒子⑷或第2金屬粒 合比的金屬粒子混合體,作為 " 勹夏她例1〜2、實施例4〜9 電性填料。藉由與實施例3相 V. % . . ^ 之方法將導電性填料膏
二’進爾理後’測定晶元接合強《,將測定結果示於 表二又,將對實施例5之導電性填料進行示差掃描熱分析 所獲付之DSC圖示於圖3,針葬由兮道带 01 對猎由该導電性填料釗作之煜 膏進行峰值isrc熱處理後,進行亍差掃h作之知 延仃不差拎描熱分析,將獲 得之DSC圖示於圖4。 [比較例1〜4] 又,表1中,亦顯示對第!金屬粒子⑷單獨之情形(比較 例1)及第2金屬粒子⑷單獨之情形(比較例2)、以及先前之
之晶元接合強 焊料測定的結果。比較例3為Sn_37pb共晶焊料,比較例4 為Sn-3.0Ag-0.5Cu無鉛焊料’該等均為先前之焊料。 自表1之結果可明瞭,實施例2、3、5、6,於峰值溫度 2〇4°C熱處理中,均顯示高於Sn_37pb共晶焊料之接合強 度。又,實施例1、4、7〜9,亦為充分達到實用水準的接 合強度。 又,關於熱處理後之最低熔點,各實施例均成為i 7〇(>c 左右’可έ忍為可無問題地適用於如使用Sn_3 7pb共晶焊料 之耐熱要求16〇。〇之表面安裝用途中。 122269.doc •20· 1344993 [實施例10〜12] 繼而,藉由與實施例3相同之方法,將改變第丨金屬粒子 (a )與第2金屬粒子(ai)之混合比的導電性填料膏化,進行 熱處理後H日日元接合強度’將測定結果作為實施例 10〜12示於表2。 自表2之結果可明瞭,實施例丨丨、12,於峰值溫度2〇4它 熱處理中’顯示高於Sn_37pb共晶焊料之接合強度。又, 實施例10亦具有1〇 MPa以上之接合強度,為充分達到實用 水準的接合強度。 又,關於熱處理後之最低熔點,各實施例均成為16〇它 以上’推測可無問題地適用於如使用Sn_37pb共晶焊料之 耐熱要求1 60°C之表面安裝用途中。 如以上所說明,藉由使用本發明之導電性填料,可提供 如下接合材料:該接合材料可於與Sn_37pb共晶焊料之回 流熱處理條件相比之低溫條件,即峰值溫度丨8丨下炼融 接合,可用於與Sn_37Pb共晶焊料相同之耐熱用途,即耐 熱要求160C之耐熱用途中。 122269.doc -21 - 1344993 [表1] 組成(重量比) 峰值181 °C熱處理 峰值204°C熱處理 第1金屬 粒子(a) 第2金屬 粒子⑷ 第2金屬 粒子⑼ 最低熔點 rc) 接合強度 (MPa) 最低熔點 ro 接合強度 (MPa) 比較例1 100 0 176 6.9 174 14.1 實施例1 100 24 - 172 11.2 172 17.3 實施例2 100 47 - 171 12.3 170 19.8 實施例3 100 95 170 15.6 170 21.2 實施例4 100 189 - 168 15.1 168 16.2 比較例2 0 100 - 159 15.0 158 15.2 實施例5 26 - 100 176 18.7 174 20.3 實施例6 53 - 100 173 16.9 173 20.3 實施例7 105 - 100 174 16.5 174 18.4 實施例8 210 - 100 172 13.3 171 18.1 實施例9 420 - 100 173 12.9 170 15.1 比較例3 Sn-37Pb共晶焊料 183 1.1 183 19.0 比較例4 Sn-3.0Ag-0.5Cu 無鉛焊料 220 0.9 220 3.0
[表2] 組成(1 ί量比) | 峰值]81°c熱處理 峰值204°C熱處理 第丨金屬粒子 (a') 第2金屬粒子 (a,) 最低熔點 CC) 接合強度 (MPa) 最低炫點 (°C) 接合強度 (MPa) 實施例10 100 95 166 12.9 173 16,1 實施例11 100 189 165 13.2 168 19.7 實施例]2 100 700 163 13.5 166 21.8
[產業上之可利用性] 本發明之導電性填料’可於與Sn-37Pb共晶焊料之回流 熱處理條件相比之低溫條件(峰值溫度1 8 1°C )下熔融接合, 期待於相同之耐熱用途(耐熱要求160°C )中活用作接合材 料。 【圖式簡單說明】 圖1係將實施例3中製作之以重量比1 00 : 95混合第1金屬 -22- 122269.doc 粒子⑷與第2金屬粒子⑷m 掃描熱分析而獲得〇⑽。 乍為料错由示差 圖2係將對實施例3中製作之焊膏於氮環境下, 度me進行回流熱處理者作為' -而獲得之咖圖。 藉由不差“熱分析 圖3係將實施例5中製作之以重量 粒子(a)盥楚,么超』 里比26 : 100混合第1金屬 子⑷與第2金屬粒子(b)之導電 掃描熱分析而獲得之DS(:圖。 料為料猎由示差 圖4係將對實施例5中製作之 ^ 1 8 1 °c i# ^ η ^ μ * ;氮龟境下,於峰值溫 1C進灯回流熱處理者作為試料 而獲得之DSC圖。 9由不差知描熱分析 122269.doc 23
Claims (1)
1344993 __ 十、申請專利範圍: ’ 1 · 一種導電性填料,其特徵在於:其係第1金屬粒子與第2 金屬粒子之混合體’該第1金屬粒子包含具有Ag2 5〜4〇質 量%、Bi2〜8質量%、Cu5〜15質量%、in2〜8質量%、及 Sn29〜66質量%之組成之合金,該第2金屬粒子包含具有 Ag5〜20質量%、Bil〇〜20質量0/〇、c:ui〜15質量%及 « % Sn50〜80質量%之組成之合金;其混合比為,相對於第i 金層粒子丨〇〇質量份,第2金屬粒子為20〜10000質量份。 2_如請求項1之導電性填料’其中混合體於示差掃描熱分 析(DSC)中,於165〜200°C與320〜380。(:兩處各具有至少 一個觀測作為吸熱峰值之熔點,第2金屬粒子包含具有 Ag5〜15質量%、Bi10〜2〇質量%、cU5〜15質量。/。及 Sn50〜8〇質量%之組成的合金;其混合比為,相對於第玉 金屬粒子質量份’第2金屬粒子為20〜1000質量份。 3.如請求項1之導電性填料,其中混合體於示差掃描熱分 Φ 析(DSC)中,於110〜13(TC處具有至少一個觀測為發熱峰 值之亞穩合金相發熱修值,於165〜200°c與320〜380°C兩 • 處各具有至少一個觀測為吸熱峰值之熔點;第2金屬粒 * · 子包含具有Ag5〜15質量°/〇、BilO〜20質量。/◦、Cu5〜15質量 • 及Sn 5 〇〜8 0質量%之組成的合金;其混合比為,相對於 第1金屬粒子100質量份,第2金屬粒子為20〜200質量 份。 4·如6青求項1之導電性填料,其中混合體於示差掃描熱分 析(DSC)中,於131〜15〇。〇處具有至少—個觀測為發熱峰 122269.doc 1344993
值之亞穩合金相發熱峰值,於165〜200°C處具有至少一 個觀測為吸熱峰值之熔點;第2金屬粒子包含具有Ag 10-20質量%、Bi 10〜20質量%、Cu 1〜5質量%、及Sn 55〜79質量%之組成的合金;其混合比為,相對於第2金 屬粒子100質量份,第1金屬粒子為1〜420質量份。 5. 一種焊膏,其包含如請求項1至4中任一項之導電性填 料。 122269.doc
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