[发明专利]钎焊接合方法和钎焊接头

说明书

本发明提供一种钎焊方法，可减少电子部件的热损伤且形成具有优异的连接可靠性的钎焊接头而将基板的电极与电子部件的电极进行接合。是通过形成钎焊接头而将基板的电极与电子部件的电极进行接合的钎焊接合方法，其中，在基板的电极上形成熔点低于形成在电子部件的电极的焊锡合金的Sn‑Βi系焊锡合金；进而在基板上搭载上述电子部件以使形成在基板的电极的焊锡合金与形成在电子部件的电极的焊锡合金接触；进而使峰值加热温度为150～180℃并使峰值加热温度的保持时间为超过60秒且为150秒以下而加热基板；然后使加热后的冷却速度为3℃/秒以上而冷却基板，形成钎焊接头。

技术领域

本发明涉及形成连接可靠性优异的钎焊接头而将基板与电子部件进行接合的钎焊接合方法和钎焊接头。

背景技术

近年来，随着电子设备的小型化和轻薄化，要求搭载于电子设备的电子部件的高集成化。为了实现电子部件的高集成化，需要进行高密度安装。作为这样的高密度安装方法，例如可举出使用BGA的倒装芯片安装。

倒装芯片安装是通过将电子部件搭载于印刷基板并将印刷基板上的焊锡凸块与BGA利用回流焊进行熔融接合的方法。由于在印刷基板上形成了许多焊锡凸块，所以在回流焊中为了形成无连接不良的钎焊接头而加热到使焊锡合金充分熔融的高温。因此，印刷基板和BGA暴露于高温下。而一般使用的SnAgCu焊锡合金的固相线温度为220℃左右，因此以往在回流焊中，印刷基板或BGA暴露于高于该温度的高温下。

然而，在这样的条件下，有时因受热而产生基板的翘曲。另外，由于印刷基板与BGA的热膨胀系数之差，在回流焊后的冷却中应力会集中于钎焊接头，还有可能导致钎焊接头的断裂。此外，高温下的回流焊还会使制造成本变高。

为了消除这样的问题，报道有关于低温接合的提案。例如在专利文献1中提出了如下的钎焊接合方法：在BGA侧形成高熔点焊锡合金层，在印刷基板侧形成低熔点合金层，使这些层接触后，在低熔点焊锡合金的熔点以上且小于高熔点焊锡合金的熔点的温度区域进行加热。根据该方法，通过在上述温度区域的加热，在保留高熔点焊锡合金的同时实现低熔点合金层与高熔点合金层的利用熔融扩散的接合，避免了对基板的热损伤。另外，在上述文献中记载了进行以190℃保持40秒的加热的实施例。此外，在上述文献中作为低熔点焊锡合金例示了Sn-58Bi。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-307228号公报

发明内容

但是，加热温度为190℃时不足以防止对电子部件的热损伤，需要进一步降低加热温度。而专利文献1所记载的发明的目的在于提供一种在与共晶焊锡几乎相同的加热工艺中得到良好的接合部的接合方法。而且，专利文献1所记载的接合方法中利用属于第2合金层的低熔点合金的熔融扩散而实现接合。因此，为了形成熔点为183℃的63Sn-37Pb共晶合金层而需要190℃以上的加热温度，所以如果降低加热温度，则难以利用专利文献1中记载的基于熔融扩散的接合。

另外，在专利文献1中记载了为了使钎焊接头的元素分布均匀，需要进一步高的温度和长时间的加热。但是，在高的温度下进行加热则需要冷却时间，因此连接界面的金属间化合物层或构成钎焊接头的焊锡合金的晶相生长，施加应力时应力集中于金属间化合物层的界面或晶相的界面，在加热后的冷却中有可能从应力最集中的接合界面或其附近区域开始发生断裂。虽然可以考虑使焊锡合金的合金组成设为可抑制金属间化合物的生长的组成，但限定组成的基础上，利用加热温度和时间来抑制金属间化合物的生长是有限度的。尤其是专利文献1中使用Sn-58Bi作为低熔点焊锡合金，共晶部分的Bi具有硬且脆的性质，因此显著出现钎焊接头的断裂。

另一方面，在专利文献1中还记载了为了在保留有高熔点合金层的情况下也得到充分的接合可靠性，将钎焊接合条件设定为较低温度且较短时间以便留下高熔点合金层。这种情况下，钎焊接头的组织难以变得均匀，会导致钎焊接头的断裂。