帶有焊料的基材和帶有焊料的基材的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有焊料的基材和帶有焊料的基材的制造方法，特別是涉及一種具備至少含有Ag和Cu的焊料的帶有焊料基材和附有該焊料的基材的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，已經(jīng)公知有具備至少含有Ag(銀)或Cu(銅)的焊料的帶有焊料的基材。這樣的帶有焊料的基材例如由日本特開2006-49595號(hào)公報(bào)公開。
[0003]在日本特開2006-49595號(hào)公報(bào)中公開了一種包層材料，包含由金屬構(gòu)成的基材和由Ag-Cu-Sn (錫)合金、Ag-Cu-1n (銦)合金或者Ag-Cu-Zn (鋅)合金構(gòu)成的可以與基材的表面接合的焊料層。
[0004]然而，日本特開2006-49595號(hào)公報(bào)中所記載的焊料包層材料，在長(zhǎng)期保存的情況下或配置于高溫高濕的環(huán)境下的情況下等，焊料層中所含有的離子化傾向高于Ag的元素會(huì)與包括空氣中的氧及水分、氯化物離子等的陰離子等的腐蝕因素反應(yīng)而發(fā)生腐蝕。特別是，在至少含有Ag和Cu的焊料中，與Ag、Cu相比，其它的Sn等所占的比例(質(zhì)量％)小，因此在焊料層的表面大量生成離子化傾向高于Ag的Cu引起的腐蝕生成物。因此，通過在將在表面存在有Cu系的腐蝕生成物的包層材料熔融而將基材與其它部件接合，密封其它部件的情況下，在接合部形成腐蝕生成物混合存在的狀態(tài)，因接合不良導(dǎo)致的漏泄不良率增加，即有密封性降低這樣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決上述課題而作出的，該發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠抑制在至少含有Ag和Cu的焊料的表面生成腐蝕生成物的帶有焊料的基材及該帶有焊料的基材的制造方法。
[0006]本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過著眼于焊料表面及其附近區(qū)域的Ag的含有質(zhì)量比率，能夠解決上述課題。
[0007]S卩，該發(fā)明的第一方面的帶有焊料的基材，具備基材和形成于基材上的、至少含有Ag和Cu的焊料，焊料表面中，Ag相對(duì)于Ag和Cu的合計(jì)的含有質(zhì)量比率為0.95以上的表面附近區(qū)域從焊料的表面向深度方向形成至1.3μπι以上的深度。此外，表面附近區(qū)域包括焊料的表面和從焊料的表面向深度方向直至規(guī)定長(zhǎng)度的區(qū)域的兩個(gè)方面。
[0008]該發(fā)明的第一方面中的帶有焊料的基材，如上所述，具備Ag相對(duì)于Ag和Cu的合計(jì)的比率為0.95以上的表面附近區(qū)域。由此在容易與與外部的腐蝕因素發(fā)生反應(yīng)的焊料的表面附近區(qū)域中，離子化傾向低于Cu且耐腐蝕性高的Ag的含有質(zhì)量比率變得足夠大，因此，相反地，離子化傾向高于Ag且耐腐蝕性低的Cu的含有質(zhì)量比率變得足夠小，其結(jié)果，能夠充分抑制外部的腐蝕因素與Cu在焊料表面附近區(qū)域發(fā)生的反應(yīng)。并且，該發(fā)明的第一方面的帶有焊料的基材從焊料的表面向深度方向直至1.3μπι以上的深度具備表面附近區(qū)域。由此，能夠形成為從焊料的表面到充分的深度不易受到外部的腐蝕因素的影響的狀態(tài)，因此，能夠抑制外部的腐蝕因素與Cu在焊料的表面附近區(qū)域的反應(yīng)。由此，能夠抑制在焊料的表面附近區(qū)域生成腐蝕生成物。此外，這些效果已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)得到證明。其結(jié)果，能夠抑制由于腐蝕生成物引起的變色等導(dǎo)致的帶有焊料的基材的外觀惡化，并且，在將該帶有焊料的基材作為電子部件收納用封裝的密封部件使用的情況下，能夠抑制在接合部腐蝕生成物混合存在的情況，因此，能夠抑制因接合不良導(dǎo)致的漏泄不良率的增加，其結(jié)果，能夠抑制帶有焊料的基材(密封部件)的密封性的降低。另外，只要是具有上述構(gòu)成的帶有焊料的基材即可，在焊料的表面附近區(qū)域以外的內(nèi)部區(qū)域中，Ag的含有質(zhì)量比率沒有必要為
0.95以上，因此，能夠抑制焊料自身的Ag含量，其結(jié)果，能夠抑制焊料的熔點(diǎn)提高，并且還能夠降低作為貴金屬的Ag的使用量。
[0009]上述第一方面的帶有焊料的基材中，優(yōu)選在焊料中Ag相對(duì)于Ag和Cu的合計(jì)的含有質(zhì)量比率(即Ag/(Ag+Cu))大于Cu相對(duì)于Ag和Cu的合計(jì)的含有質(zhì)量比率(即Cu/(Ag+Cu))。這樣構(gòu)成，例如，在優(yōu)先地去除焊料的表面附近區(qū)域中的Cu，使表面附近區(qū)域的Ag的含有質(zhì)量比率為0.95以上時(shí)，通過使優(yōu)先去除Cu之前的焊料的Ag含有質(zhì)量比率大于Cu的含有質(zhì)量比率，能夠容易形成為使焊料的表面附近區(qū)域的Ag的含有質(zhì)量比率為0.95以上。這里，為了提高焊料的表面附近區(qū)域中的Ag的含有質(zhì)量比率，Ag相對(duì)于Ag和Cu的合計(jì)的含有質(zhì)量比率為Cu相對(duì)于Ag和Cu的合計(jì)的含有質(zhì)量比率的1.5倍以上時(shí)，容易提高Ag的含有質(zhì)量比率，故而優(yōu)選，更優(yōu)選為2倍以上，若達(dá)到4倍以上，則能夠極其容易地提聞Ag的含有質(zhì)量比率。
[0010]上述第一方面中的焊料中，優(yōu)選焊料的整體中的Ag含有質(zhì)量比率為0.64以上。這樣構(gòu)成，例如，在優(yōu)先地去除焊料的表面附近區(qū)域中的Cu，使表面附近區(qū)域的Ag的含有質(zhì)量比率為0.95以上時(shí)，通過使焊料的表面附近區(qū)域的Ag的含有質(zhì)量比率為0.95以上，能夠容易地形成。
[0011]上述第一方面中的焊料中，優(yōu)選焊料的整體中的Ag含有質(zhì)量比率為0.85以下。這樣構(gòu)成，能夠抑制焊料的整體中Ag的含有質(zhì)量比率過高，因此，能夠抑制焊料的整體的熔點(diǎn)過高。由此，能夠抑制釬焊溫度變高。
[0012]上述第一方面的帶有焊料的基材中，優(yōu)選由通過焊料和基材相互接合而形成的包層材料構(gòu)成。這樣構(gòu)成，通過將焊料和基材接合，能夠抑制腐蝕因素侵入焊料和基材的界面。由此，不僅能夠抑制在焊料表面生成腐蝕生成物，而且能夠抑制在焊料和基材的界面生成腐蝕生成物，因此，能夠抑制焊料和基材分尚。其結(jié)果，能夠進(jìn)一步提聞帶有焊料的基材的可靠性。
[0013]上述第一方面的帶有焊料的基材中，優(yōu)選作為收納電子部件用封裝的密封環(huán)使用。這樣作為密封環(huán)使用的帶有焊料的基材中，通過將Ag的含有質(zhì)量比率為0.95以上的表層附近區(qū)域從表面向深度方向形成至1.3μπι以上的深度，能夠抑制密封環(huán)在焊料的表面附近區(qū)域生成腐蝕生成物。
[0014]上述第一方面的帶有焊料的基材中，優(yōu)選作為收納電子部件用封裝的蓋構(gòu)件。這樣作為蓋構(gòu)件使用的帶有焊料的基材中，通過將Ag的含有質(zhì)量比率為0.95以上的表層附近區(qū)域從表面向深度方向形成至1.3μπι以上的深度，能夠抑制蓋構(gòu)件在焊料的表面附近區(qū)域生成腐蝕生成物。
[0015]上述第一方面的帶有焊料的基材中，優(yōu)選焊料含有Ag、Cu和Sn，焊料中的Sn的含有率為6質(zhì)量％以下。這樣構(gòu)成，通過在焊料中含有的Sn，能夠容易地抑制釬焊溫度提高。另外，通過使焊料中Sn的含有率為6質(zhì)量％以下，能夠抑制制作帶有焊料的基材時(shí)的加工性降低。特別是在將焊料和基材接合制作包層材料的情況下，能夠抑制壓延變困難。
[0016]上述第一方面的帶有焊料的基材中，優(yōu)選表面附近區(qū)域遍及整個(gè)焊料的表面形成。這樣構(gòu)成,能夠遍及焊料的整個(gè)表面抑制生成腐蝕生成物。
[0017]上述第一方面的帶有焊料的基材中，優(yōu)選表面附近區(qū)域從焊料的表面向深度方向形成至1.5 μ m以上的深度。這樣構(gòu)成，能夠形成為從焊料的表面到充分的深度不易受外部的腐蝕因素的影響的狀態(tài)，因此，能夠進(jìn)一步抑制外部的腐蝕因素與Cu在焊料表面附近區(qū)域的反應(yīng)。由此，能夠進(jìn)一步抑制在焊料的表面附近區(qū)域生成腐蝕生成物。
[0018]此時(shí)，優(yōu)選表面附近區(qū)域從焊料的表面向深度方向形成至2.Ομπι以上的深度。這樣構(gòu)成，能夠形成為從焊料的表面到充分的深度不易受外部的腐蝕因素的影響的狀態(tài)，因此，能夠有效地抑制外部的腐蝕因素與Cu在焊料表面附近區(qū)域的反應(yīng)。由此，能夠有效地抑制在焊料的表面附近區(qū)域生成腐蝕生成物。
[0019]上述第一方面的帶有焊料的基材中，優(yōu)選表面附近區(qū)域從焊料的表面向深度方向形成至4.0 μ m以下的深度。這樣構(gòu)成，能夠抑制Ag的含有質(zhì)量比率增高導(dǎo)致熔點(diǎn)高的表面附近區(qū)域的深度過大，因此，能夠抑制焊料整體的熔點(diǎn)過度變高。由此，能夠抑制釬焊溫度變高。
[0020]上述第一方面的帶有焊料的基材中，優(yōu)選在基材的焊料側(cè)形成有含有Cu的應(yīng)力緩沖層。這樣構(gòu)成，通過具有柔軟性的含有Cu的應(yīng)力緩沖層，能夠吸收焊料與基材的熱膨脹差引起的熱應(yīng)力或形變，因此，能夠抑制在焊接部位(釬焊部位)附近發(fā)生剝離。另外，通過使應(yīng)力緩沖層含有Cu，能夠使應(yīng)力緩沖層的熱傳導(dǎo)性提高，因此，能夠高效地傳遞焊接部位附近的熱。由此，能夠抑制焊接部位附近的熱應(yīng)力變大。
[0021]該發(fā)明的第二方面的帶有焊料的基材的制造方法具備對(duì)形成于基材上的至少含有Ag和Cu的焊料，使用含有優(yōu)先去除Cu的Cu優(yōu)先去除劑的蝕刻液進(jìn)行濕法蝕刻的工序，在濕法蝕刻中，利用蝕刻液中的Cu優(yōu)先去除劑優(yōu)先去除焊料的表面附近區(qū)域中的Cu，由此，從焊料表面向深度方向至1.3μηι以上的深度形成Ag相對(duì)于Ag和Cu的合計(jì)的含有質(zhì)量比率為0.95以上的表面附近區(qū)域。
[0022]該發(fā)明的第二方面的帶有焊料的基材的制造方法中，如上所述，形成Ag相對(duì)于Ag和Cu的合計(jì)的含有質(zhì)量比率為0.95以上的表面附近區(qū)域。由此，在容易與外部的腐蝕因素發(fā)生反應(yīng)的焊料的表面附近區(qū)域中，離子化傾向低于Cu且耐腐蝕性高的Ag的含有質(zhì)量比率足夠大，因此，相反地，離子化傾向高于Ag且耐腐蝕性低的Cu的含有質(zhì)量比率足夠小，其結(jié)果，能夠充分抑制外部的腐蝕因素與Cu在焊料的表面附近區(qū)域的反應(yīng)。并且，該發(fā)明的第二方面的帶有焊料的基材的制造方法中，從焊料的表面向深度方向直至1.3μπι以上的深度具備表面附近區(qū)域。由此，能夠形成為從焊料的表面到充分的深度不易受到外部的腐蝕因素的影響的狀態(tài)，因此，能夠抑制外部的腐蝕因素與Cu在焊料的表面附近區(qū)域的反應(yīng)。由此，能夠抑制在焊料的表面附近區(qū)域生成腐蝕生成物。其結(jié)果，能夠抑制由于腐蝕生成物引起的變色等導(dǎo)致的帶有焊料的基材的外觀惡化，并且，在將該帶有焊料的基材作為電子部件收納用封裝的密封部件使用的情況下，能夠抑制在接合部腐蝕生成物混合存在的情況，因此，能夠抑制因接合不良導(dǎo)致的漏泄不良率的增加，其結(jié)果，能夠抑制帶有焊料的基材(密封部件)的密封性的降低。另外，只要是上述的帶有焊料的基材的制造方法即可，在焊料的表面附近區(qū)域以外的內(nèi)部