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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022140161
(43)【公開日】2022-09-26
(54)【発明の名称】鉛フリーはんだ合金
(51)【国際特許分類】
B23K 35/26 20060101AFI20220915BHJP
C22C 13/00 20060101ALI20220915BHJP
C22C 13/02 20060101ALI20220915BHJP
【ＦＩ】
B23K35/26 310A
C22C13/00
C22C13/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021040859
(22)【出願日】2021-03-12
(71)【出願人】
【識別番号】592025786
【氏名又は名称】株式会社日本スペリア社
(72)【発明者】
【氏名】西村哲郎
(57)【要約】
【課題】通信機器やパワーモジュール等の接合に用いられる高い接合信頼性を有した鉛フリーはんだ合金並びにはんだ接合部の提供。
【解決手段】本発明は、Ｓｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金組成にＰｄ及び／又はＳｉを含有させることにより、はんだ接合部於いて、はんだ接合部に存在するＳｎの結晶が微細化することにより、接合強度が向上し、高い接合信頼性と接合特性を有する鉛フリーはんだ合金と当該鉛フリーはんだを用いたはんだ接合部である。
【選択図】なし
【解決手段】本発明は、Ｓｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金組成にＰｄ及び／又はＳｉを含有させることにより、はんだ接合部於いて、はんだ接合部に存在するＳｎの結晶が微細化することにより、接合強度が向上し、高い接合信頼性と接合特性を有する鉛フリーはんだ合金と当該鉛フリーはんだを用いたはんだ接合部である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｓｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金組成において、はんだ接合部に形成する金属間化合物がＰｄ及び／又はＳｉを含むことを特徴とする鉛フリーはんだ合金。
【請求項2】
Ｓｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金組成が、０．１～３．０質量％のＣｕ、０．０００１～１．０質量％のＰｄ及び／又はＳｉ、残部がＳｎ及び不可避不純物を含有することを特徴とする請求項１記載の鉛フリーはんだ合金。
【請求項3】
Ｓｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金組成の組成に０．０００１～１．０質量％のＰｄ及び／又はＳｉと、０．１～５．０質量％のＡｇ及び／又は０．００１～０．５質量％のＮｉ添加することを特徴とする請求項１及び請求項２記載の鉛フリーはんだ合金。
【請求項4】
請求項１乃至３記載の鉛フリーはんだ合金を用いたことを特徴とするはんだ接合部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鉛フリーはんだに関し、詳しくは、信頼性の高いはんだ接合を可能にする鉛フリーはんだ合金及びそのはんだ合金を用いたはんだ接合に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、地球環境保護の観点より、環境に有害な鉛を含まないはんだ合金が広く用いられるようになってきている。例えば、Ｓｎ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ｃｕ－Ｎｉ系、Ｓｎ－Ｚｎ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｂｉ系、Ｓｎ－Ｓｂ系、Ｓｎ－Ｂｉ系、Ｓｎ－Ｉｎ系、Ａｌ-Ｓｉ系、Ｂｉ-Ｚｎ系の鉛フリーはんだ合金等の実用化が進んでいる。
【0003】
また、電子機器は近年、高集積化、大容量化、高速化、及び微細化が求められ、これら電子機器に用いられるはんだ材も耐熱性や耐衝撃性、及び信頼性が求められている。
取り分け、近年注目を浴びている通信機器やパワーモジュール等に用いられる電子部品の接合には機械的特性や耐熱性等のはんだ付け特性に加え、新たに高周波特性や耐衝撃特性を有した接合特性も求められており、これらの接合特性を満足する鉛フリーはんだ合金が求められ、従来のＳｎ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ｃｕ－Ｎｉ系等の鉛フリーはんだ合金にＮｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｔｅ、Ｐｔ、Ａｕ等を適宜添加した鉛フリーはんだ合金が提案されている。
取り分け、近年注目を浴びている通信機器やパワーモジュール等に用いられる電子部品の接合には機械的特性や耐熱性等のはんだ付け特性に加え、新たに高周波特性や耐衝撃特性を有した接合特性も求められており、これらの接合特性を満足する鉛フリーはんだ合金が求められ、従来のＳｎ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ｃｕ－Ｎｉ系等の鉛フリーはんだ合金にＮｉ、Ｃｏ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｃｒ、Ｐ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｔｅ、Ｐｔ、Ａｕ等を適宜添加した鉛フリーはんだ合金が提案されている。
【0004】
しかし、提案されている鉛フリーはんだ合金では高周波特性や耐衝撃特性を有したはんだ接合を可能にすることには至っていないのが現状である。
上記の問題点を解決するために、例えば、特許文献１には、Ａｇが１～４質量％、Ｃｕが０．１～１．０質量％、Ｎｉが０．００５～０．３質量％、Ｇｅが０．００１～０．０１５質量％、及び残部がＳｎからなる合金、且つ「０．００３＜（Ｎｉ／Ｃｏ）×（１／Ａｇ）×Ｇｅ＜０．０５」の式を満たすことを特徴とする高い引張強度とＮｉ食われ及び接合界面のボイドの発生を抑制する効果を有する鉛フリーはんだ合金が開示されている。
また、特許文献２には、Ｓｎ、Ｃｕ，Ｓｂ及びＩｎと２０質量％以下のＡｇを含む５元合金からなり、固相線温度が２９０℃よりも高く、液相線温度が３７９℃以下であり、且つ液相線温度と固相線温度の温度差が７０度以内であることを特徴とするはんだ材料を用いることにより電子部品を基板に実装する際にはんだ材料溶融に伴う故障の発生を抑制する技術の開示がなされている。
更に、特許文献３には、第１金属と前記第１金属よりも融点の高い第２金属からなり、第１金属がＳｎ又はＳｎを含む合金、第２金属が第１金属と３１０℃以上の融点を示す金属間化合物を生成するＣｕ－Ｃｒ合金である導電性材料が耐熱強度に優れ、接続信頼性の高い接続構造の提供が可能であるという技術が開示されている。
上記の問題点を解決するために、例えば、特許文献１には、Ａｇが１～４質量％、Ｃｕが０．１～１．０質量％、Ｎｉが０．００５～０．３質量％、Ｇｅが０．００１～０．０１５質量％、及び残部がＳｎからなる合金、且つ「０．００３＜（Ｎｉ／Ｃｏ）×（１／Ａｇ）×Ｇｅ＜０．０５」の式を満たすことを特徴とする高い引張強度とＮｉ食われ及び接合界面のボイドの発生を抑制する効果を有する鉛フリーはんだ合金が開示されている。
また、特許文献２には、Ｓｎ、Ｃｕ，Ｓｂ及びＩｎと２０質量％以下のＡｇを含む５元合金からなり、固相線温度が２９０℃よりも高く、液相線温度が３７９℃以下であり、且つ液相線温度と固相線温度の温度差が７０度以内であることを特徴とするはんだ材料を用いることにより電子部品を基板に実装する際にはんだ材料溶融に伴う故障の発生を抑制する技術の開示がなされている。
更に、特許文献３には、第１金属と前記第１金属よりも融点の高い第２金属からなり、第１金属がＳｎ又はＳｎを含む合金、第２金属が第１金属と３１０℃以上の融点を示す金属間化合物を生成するＣｕ－Ｃｒ合金である導電性材料が耐熱強度に優れ、接続信頼性の高い接続構造の提供が可能であるという技術が開示されている。
【0005】
そして、特許文献１には上記基本組成にＭｎ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｏ、及びＮｂからなる群から選択される１種以上を、各々０．０１質量％を上限として含有し、機械的特性を改善すること、特許文献２では上記基本組成にＺｎ又はＰｄの少なくとも一方を含み、各々の含有量が０．１質量％以下とすることにより高温耐久性の向上がなされること、特許文献３では、上記第１金属のＳｎにＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｓｒ、Ｔｅ、Ｐからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む合金とすることにより第２金属との金属間化合物の形成をしやすくすることの開示が夫々なされている。
【0006】
一方、近年の通信機器やパワーモジュールには高周波特性や耐衝撃落下特性といった従来の接合特性には無かった接合特性も必要となっており、これらの高い接合特性を有した鉛フリーはんだ合金が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】登録第６７００５６８号公報
【特許文献2】特開２０１７－１０９３号公報
【特許文献3】国際公開ＷＯ２０１３／０３８８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、前記事情に鑑み、通信機器やパワーモジュール等の接合に用いられる高い接合信頼性を有した鉛フリーはんだ合金並びにはんだ接合部を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の課題を解決すべく発明者は、鉛フリーはんだ組成に着目して鋭意検討した結果、Ｓｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金を用いるはんだ接合に於いてＰｄやＳｉがはんだ接合部のＳｎの結晶を微細化することを見出し、本発明の完成に至った。
すなわち、本発明は、Ｓｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金組成にＰｄ乃至Ｓｉを含有させることにより、はんだ接合部に於いて、はんだ接合部に存在するＳｎの結晶が微細化することにより、接合強度が向上し、高い接合信頼性と接合特性を有する鉛フリーはんだ合金と当該鉛フリーはんだを用いたはんだ接合部である。
すなわち、本発明は、Ｓｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金組成にＰｄ乃至Ｓｉを含有させることにより、はんだ接合部に於いて、はんだ接合部に存在するＳｎの結晶が微細化することにより、接合強度が向上し、高い接合信頼性と接合特性を有する鉛フリーはんだ合金と当該鉛フリーはんだを用いたはんだ接合部である。
【発明の効果】
【0010】
本発明のはんだ合金は、鉛フリーはんだ合金であるため、環境に配慮したはんだ接合の提供を可能とすることは勿論のこと、ＰｄやＳｉによりはんだ接合部のＳｎの結晶並びに金属間化合物粒子を微細化するため、機械的特性に加え、通信機器やパワーモジュール等の接合に用いられる高い接合信頼性を有することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】エージング前後の接合界面の断面デジタルマイクロスコープ画像
【図2】エージング前後の断面ＳＥＭ写真
【図3】比較例１のエージング前後の断面ＳＥＭ写真と同元素マッピング写真
【図4】実施例１のエージング前後の断面ＳＥＭ写真と同元素マッピング写真
【図5】実施例２のエージング前後の断面ＳＥＭ写真と同元素マッピング写真
【図6】比較例１のエージング前後の断面ＳＥＭ写真
【図7】実施例１のエージング前後の断面ＳＥＭ写真
【図8】実施例２のエージング前後の断面ＳＥＭ写真
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に本発明の鉛フリーはんだ合金について詳細に説明する。
本発明は、Ｓｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金にＰｄ及び／又はＳｉを含有させることにより、はんだ接合部のＳｎの結晶を微細化させ、はんだ接合部の機械的特性を向上させる効果を有する鉛フリーはんだ並びに当該鉛フリーはんだを用いたはんだ接合部である。
また、Ｐｄは、はんだ接合部に形成する金属間化合物に何らかの影響も与えると考えられ、ＰｄをＳｎ-Ｃｕを基本組成とする鉛フリーはんだ合金に含有させた場合、当該はんだ合金を用いたはんだ接合部に生成する金属間化合物についてエージングによる経時変化の防止に寄与し、高い接続信頼性を有することを裏付けている。
本発明は、Ｓｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金にＰｄ及び／又はＳｉを含有させることにより、はんだ接合部のＳｎの結晶を微細化させ、はんだ接合部の機械的特性を向上させる効果を有する鉛フリーはんだ並びに当該鉛フリーはんだを用いたはんだ接合部である。
また、Ｐｄは、はんだ接合部に形成する金属間化合物に何らかの影響も与えると考えられ、ＰｄをＳｎ-Ｃｕを基本組成とする鉛フリーはんだ合金に含有させた場合、当該はんだ合金を用いたはんだ接合部に生成する金属間化合物についてエージングによる経時変化の防止に寄与し、高い接続信頼性を有することを裏付けている。
【0013】
一方、特許文献１では、Ｐｄが機械的特性を向上するという効果についての記載はなされているが、本発明の効果であるはんだ接合部のＳｎの結晶を微細化する技術に関する記載は無く、ましてや生成する金属間化合物粒子の微細化や金属間化合物層のフラット化やエージングによる金属間化合物の成長抑制に関する示唆すらない。
また、特許文献２ではＰｄの配合に関する効果として、高温耐久性の向上が記載されているが、本発明の効果であるはんだ接合部のＳｎの結晶を微細化する技術等の記載について特許文献１同様にない。
そして、特許文献３ではＰｄ及びＳｉに関して、第２金属との金属間化合物の形成をしやすくするとの記載はあるが、本発明の効果であるはんだ接合部のＳｎの結晶を微細化する技術等の記載について特許文献１や２同様にない。
また、特許文献２ではＰｄの配合に関する効果として、高温耐久性の向上が記載されているが、本発明の効果であるはんだ接合部のＳｎの結晶を微細化する技術等の記載について特許文献１同様にない。
そして、特許文献３ではＰｄ及びＳｉに関して、第２金属との金属間化合物の形成をしやすくするとの記載はあるが、本発明の効果であるはんだ接合部のＳｎの結晶を微細化する技術等の記載について特許文献１や２同様にない。
【0014】
本発明のＳｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金組成としては、本発明の効果を有する限りに於いて特に制限はなく、Ｓｎ－Ｃｕ系合金、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系合金、Ｓｎ－Ｃｕ－Ｎｉ系合金等が例示でき、前記例示基本合金に、Ｐｄ及びＳｉの他、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｐ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｌ及び希土類元素を適量は含有させても構わない。
【0015】
本発明の鉛フリーはんだ合金の構成成分の含有量は、本発明の効果を有する限り特に制限はされない。
Ｃｕの含有量は０．１～３．０質量％が例示でき、０．３～１．０質量％が好ましい。
Ｐｄの含有量は０．０００１～１．０質量％が例示でき、０．００１～０．１質量％が好ましい。
Ｓｉの含有量は０．０００１～１．０質量％が例示でき、０．００１～０．１質量％が好ましい。
Ａｇの含有量は０．１～５．０質量％が例示でき、１．０～４．０質量％が好ましい。
Ｓｂの含有量は０．１～５．０質量％が例示でき、０．５～３．０質量％が好ましい。
Ｂｉの含有量は０．１～５．０質量％が例示でき、０．５～３．０質量％が好ましい。
Ｉｎの含有量は０．１～１０．０質量％が例示でき、０．５～５．０質量％が好ましい。
Ｎｉの含有量は０．００１～１．０質量％が例示でき、０．０１～０．０５質量％が好ましい。
Ｇｅ及びＧａ及びＰの含有量は０．００１～１．０質量％が例示でき、０．００５～０．０１質量％が好ましい。
Ｆｅ及びＣｏの含有量は０．００１～０．１質量％が例示でき、０．００５～０．０５質量％が好ましい。
Ｍｎ、Ｚｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｌ及び希土類元素の含有量は０．００１～０．１質量％が例示できる。
Ｃｕの含有量は０．１～３．０質量％が例示でき、０．３～１．０質量％が好ましい。
Ｐｄの含有量は０．０００１～１．０質量％が例示でき、０．００１～０．１質量％が好ましい。
Ｓｉの含有量は０．０００１～１．０質量％が例示でき、０．００１～０．１質量％が好ましい。
Ａｇの含有量は０．１～５．０質量％が例示でき、１．０～４．０質量％が好ましい。
Ｓｂの含有量は０．１～５．０質量％が例示でき、０．５～３．０質量％が好ましい。
Ｂｉの含有量は０．１～５．０質量％が例示でき、０．５～３．０質量％が好ましい。
Ｉｎの含有量は０．１～１０．０質量％が例示でき、０．５～５．０質量％が好ましい。
Ｎｉの含有量は０．００１～１．０質量％が例示でき、０．０１～０．０５質量％が好ましい。
Ｇｅ及びＧａ及びＰの含有量は０．００１～１．０質量％が例示でき、０．００５～０．０１質量％が好ましい。
Ｆｅ及びＣｏの含有量は０．００１～０．１質量％が例示でき、０．００５～０．０５質量％が好ましい。
Ｍｎ、Ｚｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｌ及び希土類元素の含有量は０．００１～０．１質量％が例示できる。
【0016】
本発明の鉛フリーはんだ合金並びに当該はんだ合金を用いたはんだ接合部に関して、用いることが出来るはんだ材の形状やはんだ付け方法に於いて、本発明の効果を有する範囲に於いて特に制限はなく、形状では、インゴット、ボール、線、やに入りはんだ、ペースト、プリフォーム等が、はんだ付け工法としては、フローはんだ付けやリフローはんだ付け、ロボットはんだ付け、レーザーはんだ付け等が例示できる。
また、本発明の鉛フリーはんだ合金を用いたはんだ材として、はんだペーストを例示し以下に説明する。本発明の鉛フリーはんだ合金を用いたはんだペーストには、本発明の鉛フリーはんだ合金とフラックスが用いられる。
はんだ合金は前述のＳｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金、Ｐｄ及びＳｉの他にＳｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｐ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｌ及び希土類元素を適量含有させた粉末状であれば特に問題は無く、粉末の粒径も特に本発明の効果を有する範囲に於いて制限はなく、平均粒径１０～８０μｍ程度のものが例示できる。
また、本発明の鉛フリーはんだ合金を用いたはんだ材として、はんだペーストを例示し以下に説明する。本発明の鉛フリーはんだ合金を用いたはんだペーストには、本発明の鉛フリーはんだ合金とフラックスが用いられる。
はんだ合金は前述のＳｎ-Ｃｕを基本とする鉛フリーはんだ合金、Ｐｄ及びＳｉの他にＳｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｐ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｖ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｌ及び希土類元素を適量含有させた粉末状であれば特に問題は無く、粉末の粒径も特に本発明の効果を有する範囲に於いて制限はなく、平均粒径１０～８０μｍ程度のものが例示できる。
【0017】
そして、はんだペーストのフラックスとしては、ベース樹脂、活性剤、溶剤、チクソ剤、酸化防止剤等を適宜配合し本発明のはんだペースト用フラックスとすることができる。
ベース樹脂として、例えばアクリル樹脂、ロジン系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂、ポリアルキレンカーボネート及びカルボキシル基を有するロジン系樹脂とダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合してなる誘導体化合物等が例示でき、前記ロジン系樹脂として、例えばトール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジン等のロジンやロジンを重合化、水添化、不均一化、アクリル化、エステル化、フェノール付加反応等を行ったロジン誘導体やロジン誘導体と不飽和カルボン酸とを反応させて得られる変性ロジン樹脂等が例示でき、それらは１種単独で又は複数種を混合して用いてもよく、配合量としてはフラックス量全体を１００として１０～６０質量％が例示できる。
活性剤としては、カルボン酸類や解離型活性剤、有機酸が例示でき、カルボン酸の一例として、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、グリコール酸等が例示できる。更に ジカルボン酸の一例として、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、ジグリコール酸等が例示できる。 また、有機酸としては、ダイマー酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、ピコリン酸等が例示でき、それらは１種単独で又は複数種を混合して用いてもよく、配合量としてはフラックス量全体を１００として０．１～５０質量％が例示できる。
溶剤としては、イソプロピルアルコール、エタノール、アセトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ヘキシルジグリコール、、フェニルグリコール、ブチルカルビトール、オクタンジオール、αテルピネオール、βテルピネオール、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、セバシン酸ビスイソプロピル等を使用することができる。これらは１種単独でまたは複数種を混合して用いても構わない。
チクソ剤としては、硬化ひまし油、飽和脂肪酸ビスアマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド、芳香族ビスアマイド等のビスアマイド系チクソ剤や１２ヒドロキシステアリン酸等が例示でき、これらを１種単独でまたは複数種を混合して用いても構わない。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ビスフェノール系酸化防止剤、ポリマー型酸化防止剤等が例示でき、これらは１種単独でまたは複数種を混合して用いても構わない。
また、本発明の効果を有する範囲に於いて、上記以外の成分を適宜配合しても構わない。
ベース樹脂として、例えばアクリル樹脂、ロジン系樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂、ポリアルキレンカーボネート及びカルボキシル基を有するロジン系樹脂とダイマー酸誘導体柔軟性アルコール化合物とを脱水縮合してなる誘導体化合物等が例示でき、前記ロジン系樹脂として、例えばトール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジン等のロジンやロジンを重合化、水添化、不均一化、アクリル化、エステル化、フェノール付加反応等を行ったロジン誘導体やロジン誘導体と不飽和カルボン酸とを反応させて得られる変性ロジン樹脂等が例示でき、それらは１種単独で又は複数種を混合して用いてもよく、配合量としてはフラックス量全体を１００として１０～６０質量％が例示できる。
活性剤としては、カルボン酸類や解離型活性剤、有機酸が例示でき、カルボン酸の一例として、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、グリコール酸等が例示できる。更に ジカルボン酸の一例として、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、酒石酸、ジグリコール酸等が例示できる。 また、有機酸としては、ダイマー酸、レブリン酸、乳酸、アクリル酸、安息香酸、サリチル酸、アニス酸、クエン酸、ピコリン酸等が例示でき、それらは１種単独で又は複数種を混合して用いてもよく、配合量としてはフラックス量全体を１００として０．１～５０質量％が例示できる。
溶剤としては、イソプロピルアルコール、エタノール、アセトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ヘキシルジグリコール、、フェニルグリコール、ブチルカルビトール、オクタンジオール、αテルピネオール、βテルピネオール、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、セバシン酸ビスイソプロピル等を使用することができる。これらは１種単独でまたは複数種を混合して用いても構わない。
チクソ剤としては、硬化ひまし油、飽和脂肪酸ビスアマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド、芳香族ビスアマイド等のビスアマイド系チクソ剤や１２ヒドロキシステアリン酸等が例示でき、これらを１種単独でまたは複数種を混合して用いても構わない。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ビスフェノール系酸化防止剤、ポリマー型酸化防止剤等が例示でき、これらは１種単独でまたは複数種を混合して用いても構わない。
また、本発明の効果を有する範囲に於いて、上記以外の成分を適宜配合しても構わない。
【0018】
本発明のはんだペーストに用いられる鉛フリーはんだ粉末並びにフラックスの量は、本発明の効果を有する範囲に於いて特に制限はなく、はんだ粉末の量としてはんだペーストを１００とした場合７０～９９質量％が、フラックス量としてははんだペーストを１００とした場合５～４０質量％が例示でき、製法も従来のはんだペーストの製造方法等、特に制限はない。
【実施例0019】
以下に実施例を示し、本発明を説明する。
評価試料は以下の通り作製した。
（はんだ合金組成）
・比較例１：９９．３Ｓｎ－０．７Ｃｕ
・実施例１：９９．２５Ｓｎ－０．７Ｃｕ－０．０５Ｐｄ
・実施例２：９９．２Ｓｎ－０．７Ｃｕ－０．１Ｐｄ
（評価試料）
・実施例１、実施例２、及び比較例１のはんだ合金組成となるよう原料を秤量し、黒鉛坩堝を用い、定法により原料全てを均一に溶解させる。この時の溶解作業時の溶湯温度は５５０℃とした。
・その後、原料が完全に溶融していることを確認し、溶湯温度を３００℃まで下げる。
・次に、銅板（１０×５０×０．５ｍｍ）の先端から２０ｍｍのところまで、フラックス（株式会社日本スペリア社製ＲＭ－５）を塗り斑が無いよう薄く塗布し、はんだ合金を溶融させた溶湯へ浸漬する。
・浸漬深さが２０ｍｍに到達後、５秒間保持した後、銅板を引き上げ、評価試料を作製した。
・上記の如く作製した評価試料を１５０℃恒温槽に１６８時間投入し、エージング処理を行い、エージング処理後の評価試料とした。
・各評価試料を樹脂埋めし、接合断面が観察できるようにカットと研磨を行い、観察用試料を作製した。
（試料観察）
日本電子株式会社製走査電子顕微鏡（ＪＳＭ－６３６０ＬＡ）を用いて、観察評価した。
（観察結果及び評価）
図１及び図２から、比較例１、実施例１及び実施例２のはんだ接合界面に生成したＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物がエージング処理後に成長していること、比較例１はエージング後のＣｕ３Ｓｎが急成長していること、及び実施例１及び実施例２はエージング処理後もＣｕ３Ｓｎが殆ど成長していないことが夫々明確に分かる。
図３～図５では、マッピング画像によりエージング処理後のＳｎとＣｕの分布より上記Ｃｕ３Ｓｎ存在が確認でき、本発明の実施例１及び実施例２ではエージング処理後もＣｕ３Ｓｎが殆ど成長していないことが裏付けられた。
更に、図６～図８は接合界面部分の断面ＳＥＭの拡大写真を示しており、本発明の鉛フリーはんだ合金を用いた実施例１及び実施例２は、エージング前に比べエージング後はＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物（２）の成長は見られるものの、接合特性に悪影響を与えるＣｕ３Ｓｎ金属間化合物（２ａ）の成長は殆ど見られないことを明確に示すものである。
一方、Ｐｄを含有しない比較例１は、エージング前に比べエージング後はＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物（２）とＣｕ３Ｓｎ金属間化合物（２ａ）はお互いに成長し、本発明の実施に見られるＣｕ３Ｓｎ金属間化合物抑制効果は見られない。
このように、本発明の鉛フリーはんだ合金を用いたはんだ接合部は、エージングによるＣｕ３Ｓｎ金属間化合物の生成を抑制するため、通信機器やパワーモジュール等の過酷な環境下での使用が求められると共に高い信頼性も要求される接合に対応した高い信頼性を有する接合を提供することが可能である。
評価試料は以下の通り作製した。
（はんだ合金組成）
・比較例１：９９．３Ｓｎ－０．７Ｃｕ
・実施例１：９９．２５Ｓｎ－０．７Ｃｕ－０．０５Ｐｄ
・実施例２：９９．２Ｓｎ－０．７Ｃｕ－０．１Ｐｄ
（評価試料）
・実施例１、実施例２、及び比較例１のはんだ合金組成となるよう原料を秤量し、黒鉛坩堝を用い、定法により原料全てを均一に溶解させる。この時の溶解作業時の溶湯温度は５５０℃とした。
・その後、原料が完全に溶融していることを確認し、溶湯温度を３００℃まで下げる。
・次に、銅板（１０×５０×０．５ｍｍ）の先端から２０ｍｍのところまで、フラックス（株式会社日本スペリア社製ＲＭ－５）を塗り斑が無いよう薄く塗布し、はんだ合金を溶融させた溶湯へ浸漬する。
・浸漬深さが２０ｍｍに到達後、５秒間保持した後、銅板を引き上げ、評価試料を作製した。
・上記の如く作製した評価試料を１５０℃恒温槽に１６８時間投入し、エージング処理を行い、エージング処理後の評価試料とした。
・各評価試料を樹脂埋めし、接合断面が観察できるようにカットと研磨を行い、観察用試料を作製した。
（試料観察）
日本電子株式会社製走査電子顕微鏡（ＪＳＭ－６３６０ＬＡ）を用いて、観察評価した。
（観察結果及び評価）
図１及び図２から、比較例１、実施例１及び実施例２のはんだ接合界面に生成したＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物がエージング処理後に成長していること、比較例１はエージング後のＣｕ３Ｓｎが急成長していること、及び実施例１及び実施例２はエージング処理後もＣｕ３Ｓｎが殆ど成長していないことが夫々明確に分かる。
図３～図５では、マッピング画像によりエージング処理後のＳｎとＣｕの分布より上記Ｃｕ３Ｓｎ存在が確認でき、本発明の実施例１及び実施例２ではエージング処理後もＣｕ３Ｓｎが殆ど成長していないことが裏付けられた。
更に、図６～図８は接合界面部分の断面ＳＥＭの拡大写真を示しており、本発明の鉛フリーはんだ合金を用いた実施例１及び実施例２は、エージング前に比べエージング後はＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物（２）の成長は見られるものの、接合特性に悪影響を与えるＣｕ３Ｓｎ金属間化合物（２ａ）の成長は殆ど見られないことを明確に示すものである。
一方、Ｐｄを含有しない比較例１は、エージング前に比べエージング後はＣｕ６Ｓｎ５金属間化合物（２）とＣｕ３Ｓｎ金属間化合物（２ａ）はお互いに成長し、本発明の実施に見られるＣｕ３Ｓｎ金属間化合物抑制効果は見られない。
このように、本発明の鉛フリーはんだ合金を用いたはんだ接合部は、エージングによるＣｕ３Ｓｎ金属間化合物の生成を抑制するため、通信機器やパワーモジュール等の過酷な環境下での使用が求められると共に高い信頼性も要求される接合に対応した高い信頼性を有する接合を提供することが可能である。
【符号の説明】
【0020】
１ はんだ合金
２ Ｃｕ６Ｓｎ５金属間化合物
２ａ Ｃｕ３Ｓｎ金属間化合物
３ Ｃｕ基板
２ Ｃｕ６Ｓｎ５金属間化合物
２ａ Ｃｕ３Ｓｎ金属間化合物
３ Ｃｕ基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】