[发明专利]焊接用Ag焊料和使用它的钎焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接用Ag焊料和使用它的钎焊方法，特别涉及其固相线温度在800℃以上、液相线温度在900℃以下、廉价、且适用范围广、焊接性优良的Ag焊料。

技术背景

将Ag-Cu合金作为主成分的现有Ag焊料(JIS、Z3261)，其钎焊温度范围为620～900℃，固相线温度为605～780℃。这种Ag-Cu焊料，广泛用于金属焊接中，例如，向陶瓷基质上焊接金属、不锈钢之间的焊接、向不锈钢上焊接铜(Cu)制品，或铜件之间的焊接等。

这些现有的Ag-Cu焊料，根据其种类，低的，在605℃开始熔融，高的，在780℃开始熔融。

在只有一个焊接部位时，用这种现有的Ag焊料虽然比较理想，但，根据组装工序，在不同时间焊接数处部位时，使用各熔点不同的数种焊料，依次进行焊接作业。将这样的钎焊称作分步钎焊，或多段分步钎焊。通常首先使用熔点高的焊料，将某部位焊接住。随后，再用熔点低的焊料焊接别的部位。例如，首先使用熔点1000℃的Ni系焊料，进行焊接处理后，其他部位再用上述的Ag-Cu焊料焊接。

然而，使用Ni系高熔点焊料分步焊接，对于焊接对象的构件是耐热性很高的构件时，不存在问题，但对于在钎焊温度很容易软化的部件，例如将铜(Cu)制部件焊接搭载在基板上时，在焊接作业中，Cu制部件的母材发生软化，这样的结晶软化会影响设备的特性。

比以BAg-8为代表的现有Ag焊料熔融温度高的、而且具有对被焊接部件的母材软化没有影响的熔融温度的焊料，换言之，其固相线温度在800℃以上、液相线温度在900℃以下的Ag焊料，是最受欢迎的，但是，当前还不存在这种温度范围的Ag-Cu焊料。

在Ag-Cu系之外的焊料中，作为800-900℃熔融温度范围的焊料，有使用钯(Pd)的Pd系焊料(JIS，Z3267)、使用金(Au)的Au系焊料(JIS，Z3266)。然而、Pd系焊料和Au系焊料，与Ag焊料比较，材质价格极高，存在着制造成本极大的问题。

进而，作为其他的问题，在使用现有的Ag焊料，焊接像不锈钢构件等表面上具有钝性被膜的构件时，作为前处理，必须对被焊接构件实施镀Ni(镍)。这是因为，在钝性膜的影响下，不能确保表面扩展性，或焊料的扩展性。即，使用现有的焊料时，需要进行镀Ni部分，其余部分需要其他工序，导致制造成本增高。虽然也考虑了使用预先混合了Ni的现有Ag焊料(JIS)代替镀Ni，但BAg-13a和BAg-21的固相线温度在800℃以下，在低温钎焊时，有时再熔融不稳定。此外，BAg-23的固相线温度远远超过900℃，钎焊温度变得过高，很不理想。

进而作为其他问题，现有的Ag-Cu焊料中，将钎焊温度范围不重叠的2种Ag焊料，例如固相线温度为780℃的与液相线温度低于780℃的(例如，BAg-3)组合并进行分步钎焊时，存在不能进行真空处理的问题。低熔点的Ag-Cu系焊料的组成中含有锌(Zn)和镉(Cd)，这种焊料在真空室内用于焊接处理时，真空室内会形成污染，所以不得不在大气环境中进行焊接处理。

在大气环境中进行处理时，由于被焊接构件的表面被氧化，所以必须一边用助熔剂去除表面的氧化物一边进行焊接，在焊接后还需要去除助熔剂，整个被焊接物必须清洗。因此，增加焊接工序的同时，也影响到环境问题。

进而，在电子部件等焊接对象微小化的进程中，需要微小构件的焊接时，和需要气密封的构件也很多，如真空管、真空球等。在这样的气密钎焊和微小钎焊中，需要能够充分进入微小间隙内的浸透性。

发明内容

本发明的第1个目的是提供一种固相线温度在800℃以上、液相线温度在900℃以下的新型Ag焊料。

本发明的第2个目的是提供一种焊接之前，不需要对被焊接物(不锈钢、陶瓷等)进行镀Ni处理、并具有充分扩展性和浸透性的Ag焊料。

本发明的第3个目的是提供一种既可以在大气中进行处理，又能在真空室内进行焊接处理的Ag焊料。

本发明的第4个目的是提供一种适合气密性高的构件和微小电子部件的焊接、并具有浸透性的Ag焊料。

这样的Ag焊料，约在800℃开始熔融，约在900℃熔融结束。因此，通过将钎焊温度为620℃-800℃的现有Ag焊料与钎焊温度在1000℃以上的现有Ni焊料进行组合，可实现数次多分步钎焊。

本发明的新型Ag焊料与焊接对象的材质无关，可在广泛的领域内用作焊接的焊料。

为了达到上述目的，本发明1的焊接用Ag焊料由1.0-10.0重量％的锡(Sn)、2.5-10重量％的铜(Cu)、其余部分为银(Ag)构成。