[發明專利]焊錫合金、使用該焊錫合金的電子基板及其制造方法

無效

• 申請號: 200580051531.2
• 申請日: 2005-09-09
• 公開（公告）號: CN101257994A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 山本敬一
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: B23K35/26
• 分類號: B23K35/26;H05K3/34
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 趙淑萍

技術領域

本發明涉及Sn-Zn-Al合金的焊錫合金、和使用該焊錫合金的電子基板及其制造方法。

背景技術

以往，在電氣、電子設備中的焊錫接合中，很多情況下使用熔點低、焊錫潤濕性良好的Sn-Pb系的焊錫合金。但是，由于Pb具有毒性，因此強烈地期望開發出不含Pb的無鉛焊錫合金。

到目前為止，在無鉛焊錫合金中，復合添加了Sn、Ag、Cu、Bi、Zn、In等的合金開始實用化，但是，除了Sn-Ag-Cu系焊錫以外，目前這些合金均被限定在特殊用途上。另外，Sn-Ag-Cu系焊錫的熔點高達218℃。因此，為使電子器件和電子基板的焊錫接合部均勻化、進行可靠性高的焊錫接合，必須在比熔點高數十℃左右的溫度下加熱電子器件和電子基板。另一方面，由于有時電子器件耐熱溫度為240℃左右，因此必須在安全儲備極少的條件下進行焊錫接合。這樣，Sn-Ag-Cu系焊錫在電子器件等上產生的熱應力大，從而在電子器件的耐熱性、焊錫接合的可靠性、以及被焊錫接合的電子設備的可靠性方面產生很大的問題。

因此，作為熔點比Sn-Ag-Cu系焊錫低約20℃的焊料糊，有人提出了Sn-Zn焊錫合金(熔點199℃)。但是，對于Sn-Zn系焊錫，Zn的氧化速度快，焊錫潤濕性差，因此為了確保良好的軟釬焊性，必須在氮氣等非氧化性氣氛下進行焊錫接合。

作為可以以低熔點在大氣中進行焊錫接合的焊錫合金，有人提出了Sn-Zn-Al系焊錫合金(參照專利文獻1)。Sn-Zn-Al系焊錫合金通過添加Al，來抑制Sn-Zn合金的氧化，確保良好的焊錫潤濕性。

專利文獻1：日本專利文獻特許第3357045號公報。

發明內容

發明所要解決的問題

然而，在電子器件和電子基板的焊錫接合中，批量生產率高、低成本的流動軟釬焊法成了主流。流動軟釬焊法是指形成熔融的焊錫的噴流，將電子基板浸漬在該噴流中進行軟釬焊的方法。在流動軟釬焊法中，由于始終使熔融的焊錫循環，因此焊錫溫度的分布窄，每一塊焊錫接合時間也縮短了，從而批量生產率優良。

另一方面，在流動軟釬焊法中，由于使熔融的焊錫循環，與不使熔融的焊錫循環的浸泡(dip)式相比，存在容易形成氧化物的問題。特別是，當使用Sn-Zn焊錫合金時，存在以下問題，即，由于Zn容易氧化且難以破碎，因此在熔融的焊錫的表面會大量地產生氧化物的沉淀物即所謂的浮渣，妨礙熔融的非氧化的焊錫與焊錫接合部直接接觸，從而降低軟釬焊性。

另外，流動軟釬焊裝置的焊錫浴槽或泵等與熔融的焊錫接觸的部分通常采用熔點和耐蝕性良好的不銹鋼。當在流動軟釬焊裝置中使用Sn-Ag-Cu系焊錫或Sn-Zn系焊錫等無鉛焊錫時，存在著發生焊錫腐蝕(焊錫浸蝕)的問題。所謂焊錫腐蝕是指作為焊錫組成的Sn腐蝕浴槽壁、葉輪軸以及噴嘴槽內置部件的現象，從而存在發生焊錫泄漏、裝置能力降低以及產生故障等問題。

因此，本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于提供一種新穎且實用的用于流動軟釬焊的焊錫合金、使用該焊錫合金的電子基板及其制造方法。

用于解決問題的手段：

根據本發明的一個方面，可以提供一種流動軟釬焊用的焊錫合金，其組成如下：3.0wt％以上且14.0wt％以下的Zn；0.003wt％以上且0.05wt％以下的Al；剩余部分為Sn。

根據本發明，可以提供一種熔點低于現有的Sn-Ag-Cu系焊錫合金、焊錫上升性良好以及具有良好的軟釬焊性的流動軟釬焊用的焊錫合金。另外，根據本發明，當在再加工時對焊錫接合部加熱較長時間例如數十秒鐘時，可以抑制焊錫合金腐蝕由Cu組成的焊盤等、即所謂的Cu可蝕性。

根據本發明的其他方面，可以提供一種電子基板的制造方法，包括以下工序：將電子器件安裝到電子基板上的工序；熔融由Sn-Zn-Al合金組成的焊錫合金，使熔融的焊錫合金與電子基板接觸，將電子器件與電子基板進行軟釬焊接合的接合工序。

根據本發明，通過向Sn-Zn焊錫合金添加Al，可以大幅度地抑制Zn氧化物浮渣的產生，從而可以實現具有良好的軟釬焊性的流動軟釬焊。

另外，也可以采用以下方式，即，在所述接合工序中，根據熔融的焊錫合金中的Al的氧化量而將含Al的材料補充給熔融的焊錫合金。由于可以有選擇性地氧化、消耗熔融的焊錫合金中的Al，因此通過根據Al的氧化量而補充含Al的材料，可以在軟釬焊性良好的規定的組成范圍內管理焊錫合金。

附圖說明

圖1是流動軟釬焊裝置的簡要構成圖；

圖2是構成圖1的流動軟釬焊裝置的噴流焊錫槽的簡要構成圖；