[发明专利]焊锡合金、使用该焊锡合金的电子基板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及Sn-Zn-Al合金的焊锡合金、和使用该焊锡合金的电子基板及其制造方法。

背景技术

以往，在电气、电子设备中的焊锡接合中，很多情况下使用熔点低、焊锡润湿性良好的Sn-Pb系的焊锡合金。但是，由于Pb具有毒性，因此强烈地期望开发出不含Pb的无铅焊锡合金。

到目前为止，在无铅焊锡合金中，复合添加了Sn、Ag、Cu、Bi、Zn、In等的合金开始实用化，但是，除了Sn-Ag-Cu系焊锡以外，目前这些合金均被限定在特殊用途上。另外，Sn-Ag-Cu系焊锡的熔点高达218℃。因此，为使电子器件和电子基板的焊锡接合部均匀化、进行可靠性高的焊锡接合，必须在比熔点高数十℃左右的温度下加热电子器件和电子基板。另一方面，由于有时电子器件耐热温度为240℃左右，因此必须在安全储备极少的条件下进行焊锡接合。这样，Sn-Ag-Cu系焊锡在电子器件等上产生的热应力大，从而在电子器件的耐热性、焊锡接合的可靠性、以及被焊锡接合的电子设备的可靠性方面产生很大的问题。

因此，作为熔点比Sn-Ag-Cu系焊锡低约20℃的焊料糊，有人提出了Sn-Zn焊锡合金(熔点199℃)。但是，对于Sn-Zn系焊锡，Zn的氧化速度快，焊锡润湿性差，因此为了确保良好的软钎焊性，必须在氮气等非氧化性气氛下进行焊锡接合。

作为可以以低熔点在大气中进行焊锡接合的焊锡合金，有人提出了Sn-Zn-Al系焊锡合金(参照专利文献1)。Sn-Zn-Al系焊锡合金通过添加Al，来抑制Sn-Zn合金的氧化，确保良好的焊锡润湿性。

专利文献1：日本专利文献特许第3357045号公报。

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在电子器件和电子基板的焊锡接合中，批量生产率高、低成本的流动软钎焊法成了主流。流动软钎焊法是指形成熔融的焊锡的喷流，将电子基板浸渍在该喷流中进行软钎焊的方法。在流动软钎焊法中，由于始终使熔融的焊锡循环，因此焊锡温度的分布窄，每一块焊锡接合时间也缩短了，从而批量生产率优良。

另一方面，在流动软钎焊法中，由于使熔融的焊锡循环，与不使熔融的焊锡循环的浸泡(dip)式相比，存在容易形成氧化物的问题。特别是，当使用Sn-Zn焊锡合金时，存在以下问题，即，由于Zn容易氧化且难以破碎，因此在熔融的焊锡的表面会大量地产生氧化物的沉淀物即所谓的浮渣，妨碍熔融的非氧化的焊锡与焊锡接合部直接接触，从而降低软钎焊性。

另外，流动软钎焊装置的焊锡浴槽或泵等与熔融的焊锡接触的部分通常采用熔点和耐蚀性良好的不锈钢。当在流动软钎焊装置中使用Sn-Ag-Cu系焊锡或Sn-Zn系焊锡等无铅焊锡时，存在着发生焊锡腐蚀(焊锡浸蚀)的问题。所谓焊锡腐蚀是指作为焊锡组成的Sn腐蚀浴槽壁、叶轮轴以及喷嘴槽内置部件的现象，从而存在发生焊锡泄漏、装置能力降低以及产生故障等问题。

因此，本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种新颖且实用的用于流动软钎焊的焊锡合金、使用该焊锡合金的电子基板及其制造方法。

用于解决问题的手段：

根据本发明的一个方面，可以提供一种流动软钎焊用的焊锡合金，其组成如下：3.0wt％以上且14.0wt％以下的Zn；0.003wt％以上且0.05wt％以下的Al；剩余部分为Sn。

根据本发明，可以提供一种熔点低于现有的Sn-Ag-Cu系焊锡合金、焊锡上升性良好以及具有良好的软钎焊性的流动软钎焊用的焊锡合金。另外，根据本发明，当在再加工时对焊锡接合部加热较长时间例如数十秒钟时，可以抑制焊锡合金腐蚀由Cu组成的焊盘等、即所谓的Cu可蚀性。

根据本发明的其他方面，可以提供一种电子基板的制造方法，包括以下工序：将电子器件安装到电子基板上的工序；熔融由Sn-Zn-Al合金组成的焊锡合金，使熔融的焊锡合金与电子基板接触，将电子器件与电子基板进行软钎焊接合的接合工序。

根据本发明，通过向Sn-Zn焊锡合金添加Al，可以大幅度地抑制Zn氧化物浮渣的产生，从而可以实现具有良好的软钎焊性的流动软钎焊。

另外，也可以采用以下方式，即，在所述接合工序中，根据熔融的焊锡合金中的Al的氧化量而将含Al的材料补充给熔融的焊锡合金。由于可以有选择性地氧化、消耗熔融的焊锡合金中的Al，因此通过根据Al的氧化量而补充含Al的材料，可以在软钎焊性良好的规定的组成范围内管理焊锡合金。

附图说明

图1是流动软钎焊装置的简要构成图；

图2是构成图1的流动软钎焊装置的喷流焊锡槽的简要构成图；