[發明專利]焊錫接合材料及其制造方法

有效

• 申請號: 201410508437.6
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104668806B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 小田佑一;佐川英之;黑木一真;黑田洋光;田中康太郎;沼田浩明
• 申請（專利權）人: 日立金屬株式會社
• 主分類號: B23K35/14
• 分類號: B23K35/14;B23K35/40
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 鐘晶,於毓楨

技術領域

本發明涉及一種焊錫接合材料及其制造方法。

背景技術

焊錫作為在電機、電子器械的部件的電接合中使用的接合材料，以往一直含有鉛。然而，在對環境意識的提高過程中，從2003年左右開始，限制使用被指出對人體具有有害性的鉛的運動以歐洲為中心擴展開來，從而不含有鉛、無鉛替代材料的開發推進至今。

根據熔點，焊錫可分為高溫、中溫、低溫3種類型。其中，無鉛的中溫焊錫以及低溫焊錫已能夠實用化，然而對于無鉛高溫焊錫，還不存在完全滿足市場要求(260℃耐熱性、高熱導電性、接合可靠性、低成本)的無鉛高溫焊錫。

因此，正在尋求完全滿足市場要求的無鉛高溫焊錫合金的開發，作為已被開發的高溫焊錫，有專利文獻1中記載的無鉛接合材料。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2012-71347號公報。

發明內容

發明所要解決的問題

在專利文獻1中記載的無鉛接合材料是具有優異特性的無鉛接合材料，但在將Cu用于最外層時，在保管時會在表面生長Cu氧化膜。由于Cu氧化膜的存在會阻礙接合時的浸潤，因此會使接合性惡化。為此，由于在接合時優選在還原Cu氧化膜的氣氛中進行是必要的，因此存在對接合時的操作性改善的可能。

至此，本發明的目的是提供在接合時無需在Cu氧化膜的還原氣氛中進行的無鉛高溫焊錫接合材料。

解決課題的方法

為了實現上述目的，本發明提供下述1～10的焊錫接合材料及其制造方法。

1.一種焊錫接合材料，其具備Zn系金屬材料、設置于上述Zn系金屬材料上的Al系金屬材料、設置于上述Al系金屬材料上的Cu系金屬材料和置于上述Cu系金屬材料上的表面處理層，其中，上述Zn系金屬材料含有Zn作為主成分，上述Al系金屬材料含有Al作為主成分，上述Cu系金屬材料含有Cu作為主成分，上述表面處理層具有非晶層，該非晶層含有與氧的親和性比銅高的金屬和氧。

2.如上述1所述的焊錫接合材料，上述焊錫接合材料是板狀的，在上述Zn系金屬材料的單面或兩面上設置有上述Al系金屬材料、上述Cu系金屬材料以及上述表面處理層。

3.如上述1所述的焊錫接合材料，上述焊錫接合材料是線狀的，在上述Zn系金屬材料的外周上被覆有上述Al系金屬材料，在上述Al系金屬材料的外周上被覆有上述Cu系金屬材料，在上述Cu系金屬材料的外周上被覆有上述表面處理層。

4.如上述1～3中任一項所述的焊錫接合材料，上述非晶層進一步含有從上述Cu系金屬材料擴散來的銅。

5.如上述1～4中任一項所述的焊錫接合材料，在上述表面處理層中的上述非晶層的下面進一步具有擴散層，上述擴散層含有銅以及與氧的親和性比銅高的金屬，或者含有銅、與氧的親和性比銅高的金屬以及氧。

6.如上述1～5中任一項所述的焊錫接合材料，上述與氧的親和性比銅高的金屬是鋅。

7.如上述1～6中任一項所述的焊錫接合材料，上述表面處理層的厚度為3nm以上且100nm以下。

8.一種焊錫接合材料的制造方法，其包括：將含有Al作為主成分的Al系金屬材料設置于含有Zn作為主成分的Zn系金屬材料的工序；將含有Cu作為主成分的Cu系金屬材料設置于上述Al系金屬材料的工序；將由與氧的親和性比銅高的金屬構成的層形成于上述Cu系金屬材料的表面，并通過對所形成的該層以30℃以上且300℃以下的溫度、5秒以上且60分鐘以下的時間進行加熱處理來形成表面處理層的工序。

9.如上述8所述的焊錫接合材料的制造方法，上述與氧的親和性比銅高的金屬是鋅。

10.如上述8或上述9所述的焊錫接合材料的制造方法，上述表面處理層的厚度為3nm以上且100nm以下。

發明效果

如果根據本發明，則能夠提供在接合時無需在Cu氧化膜的還原氣氛中進行的無鉛高溫焊錫接合材料。

附圖說明

圖1是示意性表示的根據本發明第1實施方式的焊錫接合材料的截面圖。

圖2是示意性表示的根據本發明第2實施方式的焊錫接合材料的截面圖。

圖3是示意性表示的根據本發明第3實施方式的焊錫接合材料的截面圖。

圖4是示意性表示的根據本發明第4實施方式的焊錫接合材料的截面圖。

圖5是表示根據本發明的實施例3的試樣的恒溫(100℃)保持試驗中的3600小時試驗品的、反復從表層濺射的同時進行深度方向的俄歇元素分析的結果的圖表。