特許 6060199 はんだ合金、ソルダペーストおよび電子回路基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6060199

(24)【登録日】2016年12月16日

(45)【発行日】2017年1月11日

(54)【発明の名称】はんだ合金、ソルダペーストおよび電子回路基板

(51)【国際特許分類】

   B23K 35/26 20060101AFI20161226BHJP

   C22C 13/02 20060101ALI20161226BHJP

   B23K 35/22 20060101ALI20161226BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20161226BHJP

【ＦＩ】

   B23K35/26 310A

   C22C13/02

   B23K35/22 310A

   H05K3/34 512C

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-60519(P2015-60519)

(22)【出願日】2015年3月24日

(65)【公開番号】特開2016-179479(P2016-179479A)

(43)【公開日】2016年10月13日

【審査請求日】2016年10月24日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】312016056

【氏名又は名称】ハリマ化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103517

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 寛之

(74)【代理人】

【識別番号】100149607

【弁理士】

【氏名又は名称】宇田 新一

(72)【発明者】

【氏名】石川 俊輔

(72)【発明者】

【氏名】中西 研介

(72)【発明者】

【氏名】松島 由佳

(72)【発明者】

【氏名】竹本 正

【審査官】 田口 裕健

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−００８５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０６２８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８３７１９１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２６１８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１２８３５６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３５／２６

Ｃ２２Ｃ １３／００−１３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、インジウムおよびニッケルからなり、不可避不純物の含有を許容するはんだ合金であって、
前記はんだ合金の総量に対して、
前記銀の含有割合が、０．０５質量％以上０．２質量％未満であり、
前記銅の含有割合が、０．１質量％以上１質量％以下であり、
前記ビスマスの含有割合が、４．０質量％を超過し１０質量％以下であり、
前記アンチモンの含有割合が、０．００５質量％以上８質量％以下であり、
前記インジウムの含有割合が、０．００５質量％以上２質量％以下であり、
前記ニッケルの含有割合が、０．００３質量％以上０．４質量％以下であり、
前記スズの含有割合が、残余の割合であり、
前記ニッケルの含有量に対する、前記ビスマスの含有量の質量（Ｂｉ／Ｎｉ）が、３５以上１５００以下である
ことを特徴とする、はんだ合金。

【請求項2】

スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、インジウム、ニッケルおよびコバルトからなり、不可避不純物の含有を許容するはんだ合金であって、
前記はんだ合金の総量に対して、
前記銀の含有割合が、０．０５質量％以上０．２質量％未満であり、
前記銅の含有割合が、０．１質量％以上１質量％以下であり、
前記ビスマスの含有割合が、４．０質量％を超過し１０質量％以下であり、
前記アンチモンの含有割合が、０．００５質量％以上８質量％以下であり、
前記インジウムの含有割合が、０．００５質量％以上２質量％以下であり、
前記ニッケルの含有割合が、０．００３質量％以上０．４質量％以下であり、
前記コバルトの含有割合が０．００１質量％以上０．１質量％以下であり、
前記スズの含有割合が、残余の割合であり、
前記ニッケルの含有量に対する、前記ビスマスの含有量の質量（Ｂｉ／Ｎｉ）が、３５以上１５００以下である
ことを特徴とする、はんだ合金。

【請求項3】

スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、インジウム、ニッケルおよび追加元素からなり、不可避不純物の含有を許容するはんだ合金であって、
前記追加元素が、ゲルマニウム、ガリウム、鉄およびリンからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記はんだ合金の総量に対して、
前記銀の含有割合が、０．０５質量％以上０．２質量％未満であり、
前記銅の含有割合が、０．１質量％以上１質量％以下であり、
前記ビスマスの含有割合が、４．０質量％を超過し１０質量％以下であり、
前記アンチモンの含有割合が、０．００５質量％以上８質量％以下であり、
前記インジウムの含有割合が、０．００５質量％以上２質量％以下であり、
前記ニッケルの含有割合が、０．００３質量％以上０．４質量％以下であり、
前記追加元素の含有割合が、０質量％超過し１質量％以下であり、
前記スズの含有割合が、残余の割合であり、
前記ニッケルの含有量に対する、前記ビスマスの含有量の質量（Ｂｉ／Ｎｉ）が、３５以上１５００以下である
ことを特徴とする、はんだ合金。

【請求項4】

スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、インジウム、ニッケル、コバルトおよび追加元素からなり、不可避不純物の含有を許容するはんだ合金であって、
前記追加元素が、ゲルマニウム、ガリウム、鉄およびリンからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記はんだ合金の総量に対して、
前記銀の含有割合が、０．０５質量％以上０．２質量％未満であり、
前記銅の含有割合が、０．１質量％以上１質量％以下であり、
前記ビスマスの含有割合が、４．０質量％を超過し１０質量％以下であり、
前記アンチモンの含有割合が、０．００５質量％以上８質量％以下であり、
前記インジウムの含有割合が、０．００５質量％以上２質量％以下であり、
前記ニッケルの含有割合が、０．００３質量％以上０．４質量％以下であり、
前記コバルトの含有割合が０．００１質量％以上０．１質量％以下であり、
前記追加元素の含有割合が、０質量％超過し１質量％以下であり、
前記スズの含有割合が、残余の割合であり、
前記ニッケルの含有量に対する、前記ビスマスの含有量の質量（Ｂｉ／Ｎｉ）が、３５以上１５００以下である
ことを特徴とする、はんだ合金。

【請求項5】

前記ビスマスの含有割合が、４．０質量％を超過し６．５質量％以下である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のはんだ合金。

【請求項6】

前記アンチモンの含有割合が、０．０１質量％以上２．５質量％以下である、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のはんだ合金。

【請求項7】

前記ニッケルの含有量に対する、前記ビスマスの含有量の質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）が、
４０以上２５０以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のはんだ合金。

【請求項8】

請求項１〜７のいずれか一項に記載のはんだ合金からなるはんだ粉末と、
フラックスとを含有することを特徴とする、ソルダペースト。

【請求項9】

請求項８記載のソルダペーストによってはんだ付されているはんだ付部を備えることを特徴とする、電子回路基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、はんだ合金、ソルダペーストおよび電子回路基板に関し、詳しくは、はんだ合金、そのはんだ合金を含有するソルダペースト、さらに、そのソルダペーストが用いられる電子回路基板に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、電気・電子機器などにおける金属接合では、ソルダペーストを用いたはんだ接合が採用されており、このようなソルダペーストには、従来、鉛を含有するはんだ合金が用いられる。

【0003】

しかしながら、近年、環境負荷の観点から、鉛の使用を抑制することが要求されており、そのため、鉛を含有しないはんだ合金（鉛フリーはんだ合金）の開発が進められている。

【0004】

このような鉛フリーはんだ合金としては、例えば、スズ−銅系合金、スズ−銀−銅系合金、スズ−銀−インジウム−ビスマス系合金、スズ−ビスマス系合金、スズ−亜鉛系合金などがよく知られているが、とりわけ、スズ−銀−銅系合金、スズ−銀−インジウム−ビスマス系合金などが広く用いられている。

【0005】

一方、スズ−銀−銅系合金に含有される銀は、非常に高価であるため、低コスト化の観点から、銀の含有量を低減することが要求されている。また、はんだ合金においては、優れた接合強度（耐冷熱疲労性など）を備えることが要求される。

【0006】

このような要求に応えるため、例えば、スズ−銀−銅系のはんだ合金であって、スズ、銀、銅、ニッケル、アンチモン、ビスマスおよびインジウムからなり、かつ、不可避的に混入する不純物に含まれるゲルマニウムを除いてゲルマニウムを含有せず、はんだ合金の総量に対して、銀の含有割合が、０．０５質量％を超過し０．２質量％未満であり、銅の含有割合が、０．１質量％以上１質量％以下であり、ニッケルの含有割合が、０．０１質量％以上０．２質量％以下であり、アンチモンの含有割合が、０．０１質量％以上２．５質量％未満であり、ビスマスの含有割合が、０．０１質量％以上４質量％以下であり、インジウムの含有割合が、０．００５質量％以上２質量％以下であり、スズの含有割合が、残余の割合であり、ニッケルの含有量に対する、銅の含有量の質量比（Ｃｕ／Ｎｉ）が、１２．５未満であるはんだ合金が、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

【0007】

このようなはんだ合金によれば、低コスト化を図ることができ、また、優れた接合強度（耐冷熱疲労性など）を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１４−００８５２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

一方、はんだ合金としては、はんだ付における作業性の向上を図るため、また、はんだ付される部材の損傷を抑制するために、はんだ合金の低融点化を図り、リフロー温度を低下させること（例えば、２４０℃未満）が要求される場合がある。また、はんだ合金は、比較的低いリフロー温度ではんだ付される場合にも、優れた接合強度を有することが、要求される。

【0010】

本発明の目的は、低コスト化を図ることができ、かつ、低融点化を図ることができ、さらには、接合強度に優れるはんだ合金、そのはんだ合金を含有するソルダペースト、さらに、そのソルダペーストが用いられる電子回路基板を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一観点に係るはんだ合金は、本質的に、スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、インジウムおよびニッケルからなるはんだ合金であって、前記はんだ合金の総量に対して、前記銀の含有割合が、０．０５質量％以上０．２質量％未満であり、前記銅の含有割合が、０．１質量％以上１質量％以下であり、前記ビスマスの含有割合が、４．０質量％を超過し１０質量％以下であり、前記アンチモンの含有割合が、０．００５質量％以上８質量％以下であり、前記インジウムの含有割合が、０．００５質量％以上２質量％以下であり、前記ニッケルの含有割合が、０．００３質量％以上０．４質量％以下であり、前記スズの含有割合が、残余の割合であり、前記ニッケルの含有量に対する、前記ビスマスの含有量の質量（Ｂｉ／Ｎｉ）が、３５以上１５００以下であることを特徴としている。

【0012】

また、前記はんだ合金では、前記ビスマスの含有割合が、４．０質量％を超過し６．５質量％以下であることが好適である。

【0013】

また、前記はんだ合金では、前記アンチモンの含有割合が、０．０１質量％以上２．５質量％以下であることが好適である。

【0014】

また、前記はんだ合金では、前記ニッケルの含有量に対する、前記ビスマスの含有量の質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）が、４０以上２５０以下であることが好適である。

【0015】

また、前記はんだ合金は、さらに、コバルトを含有し、前記コバルトの含有割合が０．００１質量％以上０．１質量％以下であることが好適である。

【0016】

また、前記はんだ合金は、さらに、ゲルマニウム、ガリウム、鉄およびリンからなる群より選択される少なくとも１種の元素を含有し、前記はんだ合金の総量に対して、前記元素の含有割合が、０質量％超過し１質量％以下であることが好適である。

【0017】

また、本発明の他の一観点に係るソルダペーストは、上記のはんだ合金からなるはんだ粉末と、フラックスとを含有することを特徴としている。

【0018】

また、本発明のさらに他の一観点に係る電子回路基板は、上記のソルダペーストによってはんだ付されているはんだ付部を備えることを特徴としている。

【発明の効果】

【0019】

本発明の一観点に係るはんだ合金は、本質的に、スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、インジウムおよびニッケルからなるはんだ合金において、各成分の含有割合が、上記の所定量となるように設計されている。

【0020】

そのため、本発明の一観点に係るはんだ合金によれば、低コスト化を図ることができ、また、低融点化を図ることができ、さらには、優れた接合強度（耐冷熱疲労性など）を確保することができる。

【0021】

また、本発明の一観点に係るソルダペーストは、本発明のはんだ合金を含有するので、低コスト化を図ることができ、また、低融点化を図ることができ、さらには、優れた接合強度（耐冷熱疲労性など）を確保することができる。

【0022】

また、本発明の電子回路基板は、はんだ付において、本発明のソルダペーストが用いられるので、低コスト化を図ることができ、また、低融点化を図ることができ、さらには、優れた接合強度（耐冷熱疲労性など）を確保することができる。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明の一観点に係るはんだ合金は、必須成分として、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）およびニッケル（Ｎｉ）を含有している。換言すれば、はんだ合金は、本質的に、スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、インジウムおよびニッケルからなる。なお、本明細書において、本質的とは、上記の各元素を必須成分とし、また、後述する任意成分を後述する割合で含有することを許容する意味である。

【0024】

このようなはんだ合金において、スズの含有割合は、後述する各成分の残余の割合であって、各成分の配合量に応じて、適宜設定される。

【0025】

銀の含有割合は、はんだ合金の総量に対して、０．０５質量％以上、好ましくは、０．０５質量％を超過、より好ましくは、０．０８質量％以上であり、０．２質量％未満、好ましくは、０．１８質量％以下である。

【0026】

銀の含有割合が上記範囲であれば、低コスト化を図ることができる。また、他の金属の含有割合を後述する範囲に設定しているため、はんだ合金における銀の含有割合が上記のように少なく設定されていても、優れた接合強度を得ることができ、さらには、低融点化を図ることができる。

【0027】

一方、銀の含有割合が上記下限を下回る場合には、接合強度に劣る。また、銀の含有割合が上記上限を上回る場合には、高コスト化し、また、後述するコバルトが配合される場合において、コバルトによる効果（接合強度の向上）の発現を阻害する。

【0028】

銅の含有割合は、はんだ合金の総量に対して、０．１質量％以上、好ましくは、０．３質量％以上であり、１質量％以下、好ましくは、０．８質量％以下である。

【0029】

銅の含有割合が上記範囲であれば、優れた接合強度を得ることができ、また、低融点化を図ることができる。

【0030】

一方、銅の含有割合が上記下限を下回る場合には、低融点化を図ることができず、はんだ付における作業性に劣り、また、はんだ付される部材に損傷を生じるという不具合がある。また、銅の含有割合が上記上限を上回る場合にも、低融点化を図ることができず、はんだ付における作業性に劣り、また、はんだ付される部材に損傷を生じるという不具合がある。

【0031】

ビスマスの含有割合は、はんだ合金の総量に対して、４質量％を超過しており、好ましくは、４．１質量％以上であり、また、１０質量％以下、好ましくは、６．５質量％以下である。

【0032】

ビスマスの含有割合が上記範囲であり、かつ、ビスマスとニッケルとの質量比（Ｂｉ/Ｎｉ）が後述する範囲であれば、優れた接合強度を得ることができ、また、低融点化を図ることができる。

【0033】

一方、ビスマスの含有割合が上記下限を下回る場合には、低融点化を図ることができず、はんだ付における作業性に劣り、また、はんだ付される部材に損傷を生じるという不具合がある。また、ビスマスの含有割合が上記上限を上回る場合には、接合強度に劣る。

【0034】

アンチモンの含有割合は、はんだ合金の総量に対して、０．００５質量％以上、好ましくは、０．０１質量％以上であり、８質量％以下、好ましくは、５．０質量％以下、より好ましくは、２．５質量％以下である。

【0035】

アンチモンの含有割合が上記範囲であれば、優れた接合強度を得ることができ、また、低融点化を図ることができる。

【0036】

一方、アンチモンの含有割合が上記下限を下回る場合には、接合強度に劣る。また、アンチモンの含有割合が上記上限を上回る場合には、低融点化を図ることができず、はんだ付における作業性に劣り、また、はんだ付される部材に損傷を生じるという不具合がある。

【0037】

インジウムの含有割合は、はんだ合金の総量に対して、０．００５質量％以上、好ましくは、０．０５質量％以上であり、２質量％以下、好ましくは、１質量％以下である。

【0038】

インジウムの含有割合が上記範囲であれば、優れた接合強度を得ることができ、また、低融点化を図ることができる。

【0039】

一方、インジウムの含有割合が上記下限を下回る場合には、接合強度に劣る。また、インジウムの含有割合が上記上限を上回る場合には、高コスト化し、さらにボイドが発生しやすくなる場合がある。

【0040】

ニッケルの含有割合は、はんだ合金の総量に対して、０．００３質量％以上、好ましくは、０．００５質量％以上、より好ましくは、０．０２質量％以上であり、０．４質量％以下、好ましくは、０．１質量％以下である。

【0041】

ニッケルの含有割合が上記範囲であり、かつ、ビスマスとニッケルとの質量比（Ｂｉ/Ｎｉ）が後述する範囲であれば、優れた接合強度を得ることができ、また、低融点化を図ることができる。

【0042】

一方、ニッケルの含有割合が上記下限を下回る場合には、接合強度に劣る。また、ニッケルの含有割合が上記上限を上回る場合にも接合強度に劣る。さらには、低融点化を図ることができず、はんだ付における作業性に劣り、また、はんだ付される部材に損傷を生じる場合がある。

【0043】

また、本発明のはんだ合金では、ニッケルの含有量に対する、ビスマスの含有量の質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）が、３５以上、好ましくは、４０以上、より好ましくは、５１以上であり、１５００以下、好ましくは、１２００以下、より好ましくは、２５０以下、より好ましくは、７７以下である。

【0044】

ニッケルとビスマスとの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）が上記範囲であれば、優れた接合強度を得ることができながら、ビスマスの含有割合を増やして低融点化を図ることができる。

【0045】

一方、ニッケルとビスマスとの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）が上記下限を下回る場合には、接合強度に劣る。また、ニッケルとビスマスとの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）が上記上限を上回る場合にも、接合強度に劣る。

【0046】

また、上記はんだ合金は、任意成分として、さらに、コバルト（Ｃｏ）を含有することができる。

【0047】

任意成分としてコバルトを含有する場合には、その含有割合は、はんだ合金の総量に対して、例えば、０．００１質量％以上、好ましくは、０．００２質量％以上であり、例えば、０．１質量％以下、好ましくは、０．０１質量％以下である。

【0048】

コバルトの含有割合が上記範囲であれば、より優れた接合強度を得ることができる。

【0049】

また、上記はんだ合金は、任意成分として、さらに、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウム（Ｇａ）、鉄（Ｆｅ）およびリン（Ｐ）からなる元素から選択される少なくとも１種を含有することができる。

【0050】

任意成分としてゲルマニウムを含有する場合には、その含有割合は、はんだ合金の総量に対して、例えば、０質量％を超過し、例えば、１．０質量％以下である。

【0051】

ゲルマニウムの含有割合が上記範囲であれば、本発明の優れた効果を維持することができる。

【0052】

任意成分としてガリウムを含有する場合には、その含有割合は、はんだ合金の総量に対して、例えば、０質量％を超過し、例えば、１．０質量％以下である。

【0053】

ガリウムの含有割合が上記範囲であれば、本発明の優れた効果を維持することができる。

【0054】

任意成分として鉄を含有する場合には、その含有割合は、はんだ合金の総量に対して、例えば、０質量％を超過し、例えば、１．０質量％以下である。

【0055】

鉄の含有割合が上記範囲であれば、本発明の優れた効果を維持することができる。

【0056】

任意成分としてリンを含有する場合には、その含有割合は、はんだ合金の総量に対して、例えば、０質量％を超過し、例えば、１．０質量％以下である。

【0057】

リンの含有割合が上記範囲であれば、本発明の優れた効果を維持することができる。

【0058】

これら任意成分は、単独使用または２種類以上併用することができる。

【0059】

任意成分として上記の元素が含有される場合、その含有割合（２種類以上併用される場合には、それらの総量）は、はんだ合金の総量に対して、例えば、０質量％を超過し、例えば、１．０質量％以下となるように、調整される。

【0060】

任意成分の含有割合の総量が上記範囲であれば、本発明の優れた効果を維持することができる。

【0061】

そして、このようなはんだ合金は、上記した各金属成分を溶融炉において溶融させ、均一化するなど、公知の方法で合金化することにより得ることができる。

【0062】

なお、はんだ合金の製造に用いられる上記した各金属成分は、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、微量の不純物（不可避不純物）を含有することができる。

【0063】

不純物としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）などが挙げられる。

【0064】

そして、このようにして得られるはんだ合金の、ＤＳＣ法（測定条件：昇温速度０．５℃／分）により測定される融点は、例えば、２００℃以上、好ましくは、２１０℃以上であり、例えば、２４０℃未満、好ましくは、２３０℃以下、より好ましくは、２２５℃以下である。

【0065】

はんだ合金の融点が上記範囲であれば、ソルダペーストに用いた場合に、簡易かつ作業性よく金属接合することができ、また、はんだ付される部材の損傷を抑制できる。

【0066】

そして、上記のはんだ合金は、本質的に、スズ、銀、銅、ビスマス、アンチモン、インジウムおよびニッケルからなるはんだ合金において、各成分の含有割合が、上記の所定量となるように設計されている。

【0067】

そのため、上記のはんだ合金によれば、低コスト化を図ることができ、また、低融点化を図ることができ、さらには、優れた接合強度（耐冷熱疲労性など）を確保することができる。

【0068】

そのため、このようなはんだ合金は、好ましくは、ソルダペースト（ソルダペースト接合材）に含有される。

【0069】

具体的には、本発明の他の一観点に係るソルダペーストは、上記したはんだ合金と、フラックスとを含有している。

【0070】

ソルダペーストにおいて、はんだ合金は、好ましくは、粉末として含有される。

【0071】

粉末形状としては、特に制限されず、例えば、実質的に完全な球状、例えば、扁平なブロック状、例えば、針状などが挙げられ、また、不定形であってもよい。粉末形状は、ソルダペーストに要求される性能（例えば、チクソトロピー、粘度など）に応じて、適宜設定される。

【0072】

はんだ合金の粉末の平均粒子径（球状の場合）、または、平均長手方向長さ（球状でない場合）は、レーザ回折法による粒子径・粒度分布測定装置を用いた測定で、例えば、５μｍ以上、好ましくは、１５μｍ以上、例えば、１００μｍ以下、好ましくは、５０μｍ以下である。

【0073】

フラックスとしては、特に制限されず、公知のはんだフラックスを用いることができる。

【0074】

具体的には、フラックスは、例えば、ベース樹脂（ロジン、アクリル樹脂など）、活性剤（例えば、エチルアミン、プロピルアミンなどアミンのハロゲン化水素酸塩、例えば、乳酸、クエン酸、安息香酸などの有機カルボン酸など）、チクソトロピー剤（硬化ひまし油、蜜ロウ、カルナバワックスなど）などを主成分とし、また、フラックスを液状にして使用する場合には、さらに有機溶剤を含有することができる。

【0075】

そして、ソルダペーストは、上記したはんだ合金からなる粉末と、上記したフラックスとを、公知の方法で混合することにより得ることができる。

【0076】

はんだ合金と、フラックスとの配合割合は、はんだ合金はんだ合金：フラックス（質量比）として、例えば、７０：３０〜９５：５である。

【0077】

そして、上記ソルダペーストは、上記はんだ合金を含有するので、低コスト化を図ることができ、また、低融点化を図ることができ、さらには、優れた接合強度（耐冷熱疲労性など）を確保することができる。

【0078】

また、本発明は、上記のソルダペーストによってはんだ付されているはんだ付部を備える電子回路基板を含んでいる。

【0079】

すなわち、上記のソルダペーストは、例えば、電気・電子機器などのプリント基板の電極と、電子部品とのはんだ付（金属接合）において、好適に用いられる。

【0080】

換言すると、電子回路基板は、電極を有するプリント基板と、電子部品と、電極および電子部品を金属接合するはんだ付部とを備え、はんだ付部が上記のソルダペーストをリフローすることにより形成されている。

【0081】

電子部品としては、特に制限されず、例えば、チップ部品（ＩＣチップなど）、抵抗器、ダイオード、コンデンサ、トランジスタなどの公知の電子部品が挙げられる。

【0082】

そして、このような電子回路基板は、はんだ付において、上記ソルダペーストが用いられるので、低コスト化を図ることができ、また、低融点化を図ることができ、さらには、優れた接合強度（耐冷熱疲労性など）を確保することができる。

【0083】

なお、上記はんだ合金の使用方法は、上記ソルダペーストに限定されず、例えば、やに入りはんだ接合材の製造に用いることもできる。具体的には、例えば、公知の方法（例えば、押出成形など）により、上記のフラックスをコアとして、上記はんだ合金を線状に成形することにより、やに入りはんだ接合材を得ることもできる。

【0084】

そして、このようなやに入りはんだ接合材も、ソルダペーストと同様、例えば、電気・電子機器などの電子回路基板のはんだ付（金属接合）において、好適に用いられる。

【実施例】

【0085】

次に、本発明を、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例によって限定されるものではない。なお、「部」および「％」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。

【0086】

実施例１〜５４および比較例１〜１０
・はんだ合金の調製
表１〜２に記載の各金属の粉末を、表１〜２に記載の配合割合でそれぞれ混合し、得られた金属混合物を溶解炉にて溶解および均一化させて、はんだ合金を調製した。

【0087】

また、各実施例および各比較例の配合処方におけるスズ（Ｓｎ）の配合割合は、表１〜２に記載の各金属（銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、アンチモン（Ｓｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウム（Ｇａ）、鉄（Ｆｅ）およびリン（Ｐ））の配合割合（質量％）を、はんだ合金の総量から差し引いた残部である。なお、表中には、残部を「Ｂａｌ．」と表記する。

【0088】

実施例１は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｓｂ、ＩｎおよびＮｉを、表１に示す割合で配合し、残部をＳｎとしたはんだ合金である。

【0089】

実施例２〜３５は、実施例１の処方に対して、Ｂｉおよび／またはＮｉの配合割合を増減させ、それらの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）の値を変化させた処方の例である。

【0090】

実施例３６〜４２は、実施例１０の処方に対して、さらに、Ｃｏを配合し、また、Ｃｏの含有割合を増減させた処方の例である。

【0091】

実施例４３〜４６は、実施例３８の処方に対して、Ｇｅ、Ｇａ、ＦｅおよびＰの内のいずれか１種を添加した処方の例である。

【0092】

実施例４７〜４８は、実施例３８の処方に対して、Ａｇの含有割合を増減させた処方の例である。

【0093】

実施例４９〜５２は、実施例３８の処方に対して、Ｓｂの含有割合を増減させた処方の例である。

【0094】

実施例５３〜５４は、実施例３８の処方に対して、Ｉｎの含有割合を増減させた処方の例である。

【0095】

比較例１〜２は、実施例１０の処方に対して、Ｂｉの配合割合を増減させ、Ｂｉを過剰または不十分とした処方の例である。

【0096】

比較例３は、実施例１０の処方に対して、Ｎｉの配合割合を減少させ、Ｎｉを不十分とし、また、ＢｉおよびＮｉの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）を過大とした処方の例である。

【0097】

比較例４は、実施例１０の処方に対して、Ｎｉの配合割合を増加させ、Ｎｉを過剰とし、また、ＢｉおよびＮｉの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）を過小とした処方の例である。

【0098】

比較例５は、実施例１３の処方に対して、Ｎｉの配合割合を減少させ、また、ＢｉおよびＮｉの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）を過大とした処方の例である。

【0099】

比較例６は、実施例１３の処方に対して、Ｎｉの配合割合を増加させ、ＢｉおよびＮｉの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）を過小とした処方の例である。

【0100】

比較例７は、実施例１９の処方に対して、Ｎｉの配合割合を減少させ、ＢｉおよびＮｉの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）を過大とした処方の例である。

【0101】

比較例８は、実施例１９の処方に対して、Ｎｉの配合割合を増加させ、ＢｉおよびＮｉの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）を過小とした処方の例である。

【0102】

比較例９は、実施例２４の処方に対して、Ｎｉの配合割合を減少させ、ＢｉおよびＮｉの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）を過大とした処方の例である。

【0103】

比較例１０は、実施例３０の処方に対して、Ｎｉの配合割合を減少させ、ＢｉおよびＮｉの質量比（Ｂｉ／Ｎｉ）を過大とした処方の例である。

【0104】

比較例１１〜１２は、実施例１０の処方に対して、Ｃｕの配合割合を増減させ、Ｃｕを過剰または不十分とした処方の例である。

【0105】

比較例１３〜１４は、実施例１０の処方に対して、Ｓｂの配合割合を増減させ、Ｓｂを過剰または不十分とした処方の例である。

【0106】

・ソルダペーストの調製
得られたはんだ合金を、粒径が２５〜３８μｍとなるように粉末化し、得られたはんだ合金の粉末と、公知のフラックスとを混合して、ソルダペーストを得た。

【0107】

・ソルダペーストの評価
得られたソルダペーストをチップ部品搭載用のプリント基板に印刷して、リフロー法によりチップ部品を実装した。実装時のソルダペーストの印刷条件、チップ部品のサイズ等については、後述する各評価に応じて適宜設定した。その結果を、表３〜４に示す。

【0108】

【表1】

【0109】

【表2】

【0110】

＜評価＞
＜濡れ性＞
各実施例および各比較例において得られたソルダペーストを、チップ部品搭載用プリント基板に印刷した後、リフロー法によるチップ部品実装時と同等の条件でプリント基板を加熱して、ソルダペースト中のはんだ合金を溶解させた。プリント基板には、０６０３サイズ（６ｍｍ×３ｍｍ）のチップ部品の実装を対象とするものを用いた。ソルダペーストの印刷膜厚は、厚さ１２０μｍのメタルマスクを用いて調整した。

【0111】

このとき、リフロー温度（リフローのピーク温度）は、２２５℃とした。

【0112】

そして、プリント基板を冷却後、プリント基板上のはんだの溶融状態を光学顕微鏡で観察して、はんだの溶融性（いわゆる「はんだの濡れ性」）を下記の基準により評価した。

【0113】

ソルダペーストの印刷箇所は、１つのプリント基板に合計２０ヶ所であって、はんだの濡れ性は、プリント基板中の全印刷箇所を観察して、以下の基準で評価した。

【0114】

○： はんだは完全に溶融しており、はんだの濡れ性が良好であった。

【0115】

△： はんだ合金の溶け残りであるはんだ粒が若干観察された。

【0116】

×： はんだ合金の溶け残りが顕著であって、はんだのぬれ性が不十分であった。

【0117】

そして、上記のリフロー温度における濡れ性に優れるものを、比較的低融点であると判断した。

【0118】

＜接合耐久性＞
各実施例および各比較例において得られたソルダペーストを、チップ部品搭載用プリント基板に印刷して、リフロー法によりチップ部品を実装した。ソルダペーストの印刷膜厚は、厚さ１５０μｍのメタルマスクを用いて調整した。ソルダペーストの印刷後、３２１６サイズ（３２ｍｍ×１６ｍｍ）のチップ部品を上記プリント基板の所定位置に搭載してリフローした。

【0119】

このとき、リフロー温度（リフローのピーク温度）は、２２５℃とした。

【0120】

そして、チップ部品が実装されたプリント基板を、冷熱サイクル試験に供した。冷熱サイクル試験では、試験基板を冷熱サイクル槽に設置した後、−４０℃の環境下で３０分間保持し、次いで１２５℃の環境下で３０分間保持するという一連の操作を１５００サイクル繰り返した。

【0121】

１５００サイクル経過後（耐久試験後）のチップ部品の接合強度を、ボンドテスター（ＤＡＧＥ社製）を用いて測定した。測定時のチップ部品のせん断速度は１００μｍ／秒に設定し、接合強度は実装したチップ部品の総数３０における平均値とした。

【0122】

接合耐久性（耐冷熱疲労性）は、比較例１のソルダペーストを用いて冷熱サイクル試験に供したときの１５００サイクル経過後のチップ部品の接合強度を基準として、下記の基準により相対的に評価した。

【0123】

◎：比較例１の接合強度（耐久試験後）に対して１０％以上大きい値を示し、耐冷熱疲労性が良好であった。

【0124】

○：比較例１の接合強度（耐久試験後）に対して５％以上大きい値を示し、耐冷熱疲労性が良好であった。

【0125】

△：比較例１の接合強度（耐久試験後）との差が±５％未満であった。

【0126】

×：比較例１の接合強度（耐久試験後）に対して５％以上小さい値を示し、耐冷熱疲労性が不十分であった。

【0127】

そして、上記のリフロー温度における接合耐久性（耐冷熱疲労性）に優れるものを、接合強度に優れると判断した。

【0128】

＜総合評価＞
・評価の総合判定
上記「濡れ性」および「接合耐久性」の各評価について、評価“◎”を４点、評価“○”を３点、評価“△”を２点、および評価“×”を１点として、評点の合計を算出した。次いで、評点の合計に基づいて、各実施例および各比較例のソルダペーストを下記の基準により総合的に評価した。

【0129】

◎： 極めて良好（評点７）
○： 良好（評点６）
△： 概ね良好（評点３〜５）
×： 不良（評点２以下、または一つでも評価“×”の項目を有する場合）

【0130】

【表3】

【0131】

【表4】