JP2001269772A - 金属と金属との接合方法および接合物 - Google Patents
金属と金属との接合方法および接合物Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】接合部での腐蝕が発生せず、接合部での熱抵抗
が低い、簡便なプロセスの、アルミニウム、アルミニウ
ム合金、銅、銅合金の接合方法を提供する。 【解決手段】ＳｎおよびＺｎを含有するハンダペースト
を接合する金属に塗布し、その部分に他方の接合金属を
載置し、ハンダペーストをリフローする。ハンダペース
トは、フラックスとして有機酸エステル、エステル分解
触媒から選ばれた少なくとも１種、および有機ハロゲン
化合物を含有させ、エステル分解触媒は、有機塩基ハロ
ゲン化水素酸塩とし、有機ハロゲン化合物は、炭素数１
０以上のアルキル鎖を持った置換基を有するベンジル化
合物の臭素化合物、または、炭素数１０以上の脂肪酸ま
たは脂環式化合物の一分子中に４個以上の臭素を含むポ
リ臭素化合物とする。
が低い、簡便なプロセスの、アルミニウム、アルミニウ
ム合金、銅、銅合金の接合方法を提供する。 【解決手段】ＳｎおよびＺｎを含有するハンダペースト
を接合する金属に塗布し、その部分に他方の接合金属を
載置し、ハンダペーストをリフローする。ハンダペース
トは、フラックスとして有機酸エステル、エステル分解
触媒から選ばれた少なくとも１種、および有機ハロゲン
化合物を含有させ、エステル分解触媒は、有機塩基ハロ
ゲン化水素酸塩とし、有機ハロゲン化合物は、炭素数１
０以上のアルキル鎖を持った置換基を有するベンジル化
合物の臭素化合物、または、炭素数１０以上の脂肪酸ま
たは脂環式化合物の一分子中に４個以上の臭素を含むポ
リ臭素化合物とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム、ア
ルミニウム合金、銅、銅合金の金属間を接合する方法に
関し、更に詳しくは、ＺｎおよびＳｎを含有するハンダ
ペーストを用いた上記金属の接合方法、接合物、接合に
用いられるハンダペースト、フラックス、該接合物を組
み込んだ電子機器に関する。
ルミニウム合金、銅、銅合金の金属間を接合する方法に
関し、更に詳しくは、ＺｎおよびＳｎを含有するハンダ
ペーストを用いた上記金属の接合方法、接合物、接合に
用いられるハンダペースト、フラックス、該接合物を組
み込んだ電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルミニウムベースの銅張り基板
に銅のヒートシンクを接合したり、逆にアルミニウムの
ヒートシンクに銅ベースの基板を接合する場合には、両
者を直接接合する技術がないため、間に放熱シートや、
放熱グリース（樹脂系接着剤）を使用して両者間の熱抵
抗を下げ、両者をビス止めする方法がとられてきた。
に銅のヒートシンクを接合したり、逆にアルミニウムの
ヒートシンクに銅ベースの基板を接合する場合には、両
者を直接接合する技術がないため、間に放熱シートや、
放熱グリース（樹脂系接着剤）を使用して両者間の熱抵
抗を下げ、両者をビス止めする方法がとられてきた。
【０００３】このような場合、接合部分での熱抵抗の低
減や接合プロセスの簡便性を考慮するならば、ハンダ付
け等による金属接合が最も好ましいことは言うまでもな
いが、特にアルミニウム合金を含む金属接合を良好にで
きるハンダ付け技術は現在まで見出されていなかった。
減や接合プロセスの簡便性を考慮するならば、ハンダ付
け等による金属接合が最も好ましいことは言うまでもな
いが、特にアルミニウム合金を含む金属接合を良好にで
きるハンダ付け技術は現在まで見出されていなかった。
【０００４】また、Ｓｎ−Ｚｎ系合金のロウ材を用いた
ロウ付けにより上記金属を接合する方法が有るが、この
場合接合時の温度が４００〜６００℃と高いため、ロウ
付け時の熱歪みが大きく、また周囲の電子部品を熱によ
り破壊してしまうので電子材料、電子機器への応用が難
しかった。更にこの方法は、大面積の接合が難しく、そ
のため金属の端面相互の、接合等の使用に限定されてい
た。また、接合時に使用される活性剤は弗化物や塩化物
が主体で接合部材を腐食させる問題も生じていた。
ロウ付けにより上記金属を接合する方法が有るが、この
場合接合時の温度が４００〜６００℃と高いため、ロウ
付け時の熱歪みが大きく、また周囲の電子部品を熱によ
り破壊してしまうので電子材料、電子機器への応用が難
しかった。更にこの方法は、大面積の接合が難しく、そ
のため金属の端面相互の、接合等の使用に限定されてい
た。また、接合時に使用される活性剤は弗化物や塩化物
が主体で接合部材を腐食させる問題も生じていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決することを目的とし、低い温度、簡便な方法でア
ルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金を接合する
方法を提供し、更にこれにより接合部で腐蝕が発生せ
ず、熱抵抗の低い接合物を提供し、さらにこの接合物を
用いることにより放熱性の高いヒートシンク、パワーモ
ジュール基板、ＭＰＵ、ＣＰＵ等を提供し、また更にこ
のヒートシンク、パワーモジュール基板、ＭＰＵ、ＣＰ
Ｕ等を組み込んだ高性能の電子機器を提供することを目
的としている。
を解決することを目的とし、低い温度、簡便な方法でア
ルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金を接合する
方法を提供し、更にこれにより接合部で腐蝕が発生せ
ず、熱抵抗の低い接合物を提供し、さらにこの接合物を
用いることにより放熱性の高いヒートシンク、パワーモ
ジュール基板、ＭＰＵ、ＣＰＵ等を提供し、また更にこ
のヒートシンク、パワーモジュール基板、ＭＰＵ、ＣＰ
Ｕ等を組み込んだ高性能の電子機器を提供することを目
的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意努力した結果、アルミニウム、アル
ミニウム合金、銅、銅合金の接合にＳｎおよびＺｎを含
有するハンダペーストを用いると、２５０℃前後の低い
温度で、接合部での熱抵抗の低い接合が実現できるこ
と、ハンダペーストにはＳｎおよびＺｎに加えてＢｉを
含有させることによりさらに低い温度で接合ができるこ
とを見出した。
解決するために鋭意努力した結果、アルミニウム、アル
ミニウム合金、銅、銅合金の接合にＳｎおよびＺｎを含
有するハンダペーストを用いると、２５０℃前後の低い
温度で、接合部での熱抵抗の低い接合が実現できるこ
と、ハンダペーストにはＳｎおよびＺｎに加えてＢｉを
含有させることによりさらに低い温度で接合ができるこ
とを見出した。
【０００７】また、ハンダペーストにはフラックスとし
て、有機酸エステルとエステル分解触媒とからなる有機
酸成分、有機ハロゲン化合物を含有させると、ハンダ金
属のリフロー性が高められ接合部の熱抵抗を更に下げる
ことが可能となり、かつ接合部分の腐蝕を防げること、
またこの方法を用いた接合物をヒートシンク、パワーモ
ジュール、ＭＰＵ、ＣＰＵ等に用いると、簡便なプロセ
スで放熱性の高い高性能の電子機器を提供することが可
能となることを見出し本発明を完成させた。
て、有機酸エステルとエステル分解触媒とからなる有機
酸成分、有機ハロゲン化合物を含有させると、ハンダ金
属のリフロー性が高められ接合部の熱抵抗を更に下げる
ことが可能となり、かつ接合部分の腐蝕を防げること、
またこの方法を用いた接合物をヒートシンク、パワーモ
ジュール、ＭＰＵ、ＣＰＵ等に用いると、簡便なプロセ
スで放熱性の高い高性能の電子機器を提供することが可
能となることを見出し本発明を完成させた。
【０００８】即ち本発明は、［１］ＳｎおよびＺｎを含
有するハンダペーストを、アルミニウム、アルミニウム
合金、銅、銅合金から選ばれる２つ以上の金属の接合部
に塗布する工程と、該ハンダペーストをリフローする工
程とを含むことを特徴とする金属と金属との接合方法、
［２］ハンダペーストがＢｉを含有することを特徴とす
る［１］に記載の金属と金属との接合方法、［３］接合
する金属の一方が、アルミニウムまたはアルミニウム合
金であり、接合する金属の他方が銅または銅合金である
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の金属と金
属との接合方法、［４］ハンダペーストが、フラックス
として有機酸エステル、エステル分解触媒から選ばれた
少なくとも１種を含み、かつ有機ハロゲン化合物を含む
ことを特徴とする［１］〜［３］の何れか１項に記載の
金属と金属との接合方法、［５］エステル分解触媒が、
有機塩基ハロゲン化水素酸塩であることを特徴とする
［４］に記載の金属と金属との接合方法、［６］有機ハ
ロゲン化合物が、炭素数１０以上のアルキル鎖を持った
置換基を有するベンジル化合物の臭素化合物、または、
炭素数１０以上の脂肪酸または脂環式化合物の一分子中
に４個以上の臭素を含むポリ臭素化合物を含むことを特
徴とする［４］または［５］に記載の金属と金属との接
合方法、［７］フラックスが、有機酸エステル、エステ
ル分解触媒から選ばれた成分を合計で０．０１〜２０質
量％含み、かつ、有機ハロゲン化合物を０．０２〜２０
質量％含むことを特徴とする［４］〜［６］の何れか１
項に記載の金属と金属との接合方法、［８］金属の表面
にハンダペーストを塗布する工程と、該塗布面に他の接
合する金属を載置する工程と、該ハンダペーストをリフ
ローする工程とを含むことを特徴とする［１］〜［７］
の何れか１項に記載の金属と金属との接合方法、［９］
［１］〜［８］の何れか１項に記載の方法で接合された
金属と金属との接合物、［１０］接合物がヒートシン
ク、パワーモジュール基板、マイクロプロセッサユニッ
ト（ＭＰＵ）、中央演算素子（ＣＰＵ）から選ばれた少
なくとも１種を含むことを特徴とする［９］に記載の金
属と金属との接合物、［１１］［１］〜［８］の何れか
１項に記載の接合方法に用いられるハンダペースト、
［１２］［１１］に記載のハンダペーストに用いられる
フラックス、［１３］［９］または［１０］に記載の接
合物を搭載した電子機器に関する。
有するハンダペーストを、アルミニウム、アルミニウム
合金、銅、銅合金から選ばれる２つ以上の金属の接合部
に塗布する工程と、該ハンダペーストをリフローする工
程とを含むことを特徴とする金属と金属との接合方法、
［２］ハンダペーストがＢｉを含有することを特徴とす
る［１］に記載の金属と金属との接合方法、［３］接合
する金属の一方が、アルミニウムまたはアルミニウム合
金であり、接合する金属の他方が銅または銅合金である
ことを特徴とする［１］または［２］に記載の金属と金
属との接合方法、［４］ハンダペーストが、フラックス
として有機酸エステル、エステル分解触媒から選ばれた
少なくとも１種を含み、かつ有機ハロゲン化合物を含む
ことを特徴とする［１］〜［３］の何れか１項に記載の
金属と金属との接合方法、［５］エステル分解触媒が、
有機塩基ハロゲン化水素酸塩であることを特徴とする
［４］に記載の金属と金属との接合方法、［６］有機ハ
ロゲン化合物が、炭素数１０以上のアルキル鎖を持った
置換基を有するベンジル化合物の臭素化合物、または、
炭素数１０以上の脂肪酸または脂環式化合物の一分子中
に４個以上の臭素を含むポリ臭素化合物を含むことを特
徴とする［４］または［５］に記載の金属と金属との接
合方法、［７］フラックスが、有機酸エステル、エステ
ル分解触媒から選ばれた成分を合計で０．０１〜２０質
量％含み、かつ、有機ハロゲン化合物を０．０２〜２０
質量％含むことを特徴とする［４］〜［６］の何れか１
項に記載の金属と金属との接合方法、［８］金属の表面
にハンダペーストを塗布する工程と、該塗布面に他の接
合する金属を載置する工程と、該ハンダペーストをリフ
ローする工程とを含むことを特徴とする［１］〜［７］
の何れか１項に記載の金属と金属との接合方法、［９］
［１］〜［８］の何れか１項に記載の方法で接合された
金属と金属との接合物、［１０］接合物がヒートシン
ク、パワーモジュール基板、マイクロプロセッサユニッ
ト（ＭＰＵ）、中央演算素子（ＣＰＵ）から選ばれた少
なくとも１種を含むことを特徴とする［９］に記載の金
属と金属との接合物、［１１］［１］〜［８］の何れか
１項に記載の接合方法に用いられるハンダペースト、
［１２］［１１］に記載のハンダペーストに用いられる
フラックス、［１３］［９］または［１０］に記載の接
合物を搭載した電子機器に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の金属と金属との接合方法
は、ＳｎおよびＺｎを含有するハンダペーストを用いる
ことを特徴とする。一般的に、ハンダペーストは、エレ
クトロニクス産業において電子部品を表面実装するため
に用いられ、ハンダペーストはハンダ粉に、ロジンまた
は合成樹脂系の樹脂成分、活性剤として有機ハロゲン化
合物、溶剤、チクソトロピック剤、酸化防止剤等を配合
したものである。
は、ＳｎおよびＺｎを含有するハンダペーストを用いる
ことを特徴とする。一般的に、ハンダペーストは、エレ
クトロニクス産業において電子部品を表面実装するため
に用いられ、ハンダペーストはハンダ粉に、ロジンまた
は合成樹脂系の樹脂成分、活性剤として有機ハロゲン化
合物、溶剤、チクソトロピック剤、酸化防止剤等を配合
したものである。
【００１０】本発明では、ハンダペーストを接合する金
属の接合部に塗布し、このハンダペーストを加熱により
リフローし、両者の金属を接合させることを特徴とす
る。特に、接合する金属の一方の接合面にハンダペース
トを塗布し、その塗布面に接合する他方の金属面を合わ
せた状態で載置し、この状態で接合部のハンダペースト
を融点以上に加熱してハンダ合金をリフローさせ、両者
の金属を接合させると、より簡便な方法で金属と金属と
を接合することができる。また、ハンダペーストの粘着
性を利用して、接合する両者の金属を接着した状態で、
ハンダペーストをリフローさせると、より作業性良く接
合作業をすることが可能となる。
属の接合部に塗布し、このハンダペーストを加熱により
リフローし、両者の金属を接合させることを特徴とす
る。特に、接合する金属の一方の接合面にハンダペース
トを塗布し、その塗布面に接合する他方の金属面を合わ
せた状態で載置し、この状態で接合部のハンダペースト
を融点以上に加熱してハンダ合金をリフローさせ、両者
の金属を接合させると、より簡便な方法で金属と金属と
を接合することができる。また、ハンダペーストの粘着
性を利用して、接合する両者の金属を接着した状態で、
ハンダペーストをリフローさせると、より作業性良く接
合作業をすることが可能となる。
【００１１】本発明ではハンダペーストに、ハンダ粉と
してＳｎおよびＺｎを含有させることにより、リフロー
温度が低く、金属と金属とを良好に接合させる、簡便な
プロセスの接合方法を提供できる。
してＳｎおよびＺｎを含有させることにより、リフロー
温度が低く、金属と金属とを良好に接合させる、簡便な
プロセスの接合方法を提供できる。
【００１２】ＳｎおよびＺｎを含有するハンダ粉の金属
組成としては、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ系、Ｓ
ｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系、
Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ
系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系等が挙げられる。
組成としては、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｚｎ系、Ｓ
ｎ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系、
Ｓｎ−Ａｇ−Ｓｂ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｚｎ
系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系等が挙げられる。
【００１３】上記の具体例としては、９１質量％のＳｎ
と９質量％のＺｎとの合金（これを、９１Ｓｎ／９Ｚｎ
と略す。以下同様。）、９５．５Ｓｎ／３．５Ａｇ／１
Ｚｎ、５１Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ／１Ｚｎ、８４Ｓｎ
／１０Ｂｉ／５Ｓｂ／１Ｚｎ、８８．２Ｓｎ／１０Ｂｉ
／０．８Ｃｕ／１Ｚｎ、８８Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ／１
Ｚｎ、９７Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ／１Ｚｎ、９１．２Ｓ
ｎ／２Ａｇ／０．８Ｃｕ／６Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／
３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉ、８９．１Ｓｎ／２
Ａｇ／０．９Ｃｕ／８Ｚｎなどが挙げられる。また本発
明のハンダ粉として、異なる組成のハンダ粉を２種類以
上混合したものでもよい。
と９質量％のＺｎとの合金（これを、９１Ｓｎ／９Ｚｎ
と略す。以下同様。）、９５．５Ｓｎ／３．５Ａｇ／１
Ｚｎ、５１Ｓｎ／４５Ｂｉ／３Ｓｂ／１Ｚｎ、８４Ｓｎ
／１０Ｂｉ／５Ｓｂ／１Ｚｎ、８８．２Ｓｎ／１０Ｂｉ
／０．８Ｃｕ／１Ｚｎ、８８Ｓｎ／４Ａｇ／７Ｓｂ／１
Ｚｎ、９７Ｓｎ／１Ａｇ／１Ｓｂ／１Ｚｎ、９１．２Ｓ
ｎ／２Ａｇ／０．８Ｃｕ／６Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／
３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉ、８９．１Ｓｎ／２
Ａｇ／０．９Ｃｕ／８Ｚｎなどが挙げられる。また本発
明のハンダ粉として、異なる組成のハンダ粉を２種類以
上混合したものでもよい。
【００１４】上記のハンダ粉の中でもＢｉを含有したハ
ンダ粉は特にリフロー時の加熱温度を下げることができ
るため接合物への熱歪み、熱劣化を低下させ好ましい。
ンダ粉は特にリフロー時の加熱温度を下げることができ
るため接合物への熱歪み、熱劣化を低下させ好ましい。
【００１５】本発明の接合方法は、接合する金属とし
て、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金から
選ばれた２種を用いる。これらの金属は熱伝導率が高
く、ヒートシンク、パワーモジュール基板、ＭＰＵ、Ｃ
ＰＵのベース金属として多用されるため、これらの金属
を用いて本発明の接合方法を実施し、接合物を製造する
と、特に高熱伝導性を実現する接合物が得られる。
て、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金から
選ばれた２種を用いる。これらの金属は熱伝導率が高
く、ヒートシンク、パワーモジュール基板、ＭＰＵ、Ｃ
ＰＵのベース金属として多用されるため、これらの金属
を用いて本発明の接合方法を実施し、接合物を製造する
と、特に高熱伝導性を実現する接合物が得られる。
【００１６】ここで言うアルミニウム合金とは、例えば
Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓ
ｉ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金等で、これらの展伸用アル
ミニウム合金も含む。また銅とは、例えば純銅、無酸素
銅、タフピッチ銅等を含み、銅合金とは、例えば黄銅、
青銅、燐青銅等を含む。
Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓ
ｉ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金等で、これらの展伸用アル
ミニウム合金も含む。また銅とは、例えば純銅、無酸素
銅、タフピッチ銅等を含み、銅合金とは、例えば黄銅、
青銅、燐青銅等を含む。
【００１７】従来では、接合する金属の一方が、アルミ
ニウムまたはアルミニウム合金であり、接合する金属の
他方が銅または銅合金である場合は特に接合が困難であ
ったが、本発明の接合方法を用いると、この組み合わせ
の接合においても、従来の接合方法に比べて、特に熱抵
抗の低い接合物を提供することができる。
ニウムまたはアルミニウム合金であり、接合する金属の
他方が銅または銅合金である場合は特に接合が困難であ
ったが、本発明の接合方法を用いると、この組み合わせ
の接合においても、従来の接合方法に比べて、特に熱抵
抗の低い接合物を提供することができる。
【００１８】本発明のハンダペーストはフラックスとし
て、有機酸成分である有機酸エステル、エステル分解触
媒から選ばれた少なくとも１種と、有機ハロゲン化合物
を含むことが好ましい。
て、有機酸成分である有機酸エステル、エステル分解触
媒から選ばれた少なくとも１種と、有機ハロゲン化合物
を含むことが好ましい。
【００１９】有機ハロゲン化合物は、リフロー時にハン
ダ金属の表面酸化物を除去し良好な結合を得るために使
われる。有機ハロゲン化合物としては、炭素数１０以上
のアルキル鎖を持った置換基を有するベンジル化合物の
臭素化合物、または、炭素数１０以上の脂肪酸または脂
環式化合物の一分子中に４個以上の臭素を含むポリ臭素
化合物を含むとハンダ金属の表面酸化物を除去する効果
が特に高まる。
ダ金属の表面酸化物を除去し良好な結合を得るために使
われる。有機ハロゲン化合物としては、炭素数１０以上
のアルキル鎖を持った置換基を有するベンジル化合物の
臭素化合物、または、炭素数１０以上の脂肪酸または脂
環式化合物の一分子中に４個以上の臭素を含むポリ臭素
化合物を含むとハンダ金属の表面酸化物を除去する効果
が特に高まる。
【００２０】炭素数１０以上のアルキル鎖を持ったべン
ジル臭素化合物は、アルキル鎖とベンジルハロゲナイド
間の結合が化学的に安定なものなら何でも良く、臭素化
合物であることが必要である。
ジル臭素化合物は、アルキル鎖とベンジルハロゲナイド
間の結合が化学的に安定なものなら何でも良く、臭素化
合物であることが必要である。
【００２１】具体的には、例えば４−ステアロイルオキ
シベンジルブロマイド、４−ステアリルオキシベンジル
ブロマイド、４−ステアリルベンジルブロマイド、４−
ブロモメチルベンジルステアレート、４−ステアロイル
アミノベンジルブロマイド、２，４−ビスブロモメチル
べンジルステアレート等のような化合物が挙げられる。
これ以外にも４−パルミトイルオキシベンジルブロマイ
ド、４−ミリストイルオキシベンジルブロマイド、４−
ラウロイルオキシべンジルブロマイド、４−ウンデカノ
イルオキシベンジルブロマイド等が挙げられる。
シベンジルブロマイド、４−ステアリルオキシベンジル
ブロマイド、４−ステアリルベンジルブロマイド、４−
ブロモメチルベンジルステアレート、４−ステアロイル
アミノベンジルブロマイド、２，４−ビスブロモメチル
べンジルステアレート等のような化合物が挙げられる。
これ以外にも４−パルミトイルオキシベンジルブロマイ
ド、４−ミリストイルオキシベンジルブロマイド、４−
ラウロイルオキシべンジルブロマイド、４−ウンデカノ
イルオキシベンジルブロマイド等が挙げられる。
【００２２】またポリ臭素化合物としては、化学的に安
定な官能基、例えばカルボキシル基、エステル基、アル
コール基、エーテル基、ケトン基などを有していても良
く、４個以上の臭素が結合した化合物である。
定な官能基、例えばカルボキシル基、エステル基、アル
コール基、エーテル基、ケトン基などを有していても良
く、４個以上の臭素が結合した化合物である。
【００２３】これら化合物の具体例としては、９，１
０，１２，１３，１５，１６−ヘキサブロモステアリン
酸、９，１０，１２，１３，１５，１６−へキサブロモ
ステアリン酸メチルエステル、同エチルエステル、９，
１０，１２，１３−テトラブロモステアリン酸、同メチ
ルエステル、同エチルエステル、９，１０，１２，１
３，１５，１６−へキサブロモステアリルアルコール、
９，１０，１２，１３−テトラブロモステアリルアルコ
ール、１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロ
ドデカン等が挙げられる。特にへキサブロモステアリン
酸、ヘキサブロモシクロドデカンが好ましい。
０，１２，１３，１５，１６−ヘキサブロモステアリン
酸、９，１０，１２，１３，１５，１６−へキサブロモ
ステアリン酸メチルエステル、同エチルエステル、９，
１０，１２，１３−テトラブロモステアリン酸、同メチ
ルエステル、同エチルエステル、９，１０，１２，１
３，１５，１６−へキサブロモステアリルアルコール、
９，１０，１２，１３−テトラブロモステアリルアルコ
ール、１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロ
ドデカン等が挙げられる。特にへキサブロモステアリン
酸、ヘキサブロモシクロドデカンが好ましい。
【００２４】また上記以外にも、有機臭素化合物として
更に例示すれば、１−ブロモ−２−ブタノール、１−ブ
ロモ−２−プロパノール、３−ブロモ−１−プロパノー
ル、３−ブロモ−１，２−プロパンジオール、１，４−
ジブロモ−２−ブタノール、１，３−ジブロモ−２−プ
ロパノール、２，３−ジブロモ−１−プロパノール、
１，４ジブロモ−２，３−ブタンジオール、２，３−ジ
ブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、１−ブロモ−
３−メチル−１−ブテン、１，４−ジブロモブテン、１
−ブロモ−１−プロペン、２，３−ジブロモプロペン、
ブロモ酢酸エチル、α−ブロモカプリル酸エチル、α−
ブロモプロピオン酸エチル、β−ブロモプロピオン酸エ
チル、α−ブロモ−酢酸エチル、２，３−ジブロモコハ
ク酸、２−ブロモコハク酸、２，２−ブロモアジピン
酸、２，４−ジブロモアセトフェノン、１，１−ジブロ
モテトラクロロエタン、１，２−ジブロモ−１−フェニ
ルエタン、１，２−ジブロモスチレン等の臭化物が挙げ
られるがこれらの例示に限定されるものではない。また
臭素の代わりに、塩素、ヨウ素等を含む有機ハロゲン化
合物を用いても良い。
更に例示すれば、１−ブロモ−２−ブタノール、１−ブ
ロモ−２−プロパノール、３−ブロモ−１−プロパノー
ル、３−ブロモ−１，２−プロパンジオール、１，４−
ジブロモ−２−ブタノール、１，３−ジブロモ−２−プ
ロパノール、２，３−ジブロモ−１−プロパノール、
１，４ジブロモ−２，３−ブタンジオール、２，３−ジ
ブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、１−ブロモ−
３−メチル−１−ブテン、１，４−ジブロモブテン、１
−ブロモ−１−プロペン、２，３−ジブロモプロペン、
ブロモ酢酸エチル、α−ブロモカプリル酸エチル、α−
ブロモプロピオン酸エチル、β−ブロモプロピオン酸エ
チル、α−ブロモ−酢酸エチル、２，３−ジブロモコハ
ク酸、２−ブロモコハク酸、２，２−ブロモアジピン
酸、２，４−ジブロモアセトフェノン、１，１−ジブロ
モテトラクロロエタン、１，２−ジブロモ−１−フェニ
ルエタン、１，２−ジブロモスチレン等の臭化物が挙げ
られるがこれらの例示に限定されるものではない。また
臭素の代わりに、塩素、ヨウ素等を含む有機ハロゲン化
合物を用いても良い。
【００２５】本発明における有機酸成分としては、リフ
ロー温度に達した時に有機酸を発生する化合物である有
機酸エステルが好適に用いられる。その例としては、各
種脂肪族カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステ
ル、脂肪族スルホン酸エステル、芳香族スルホン酸エス
テル等が挙げられる。具体的な例としては、パラトルエ
ンスルホン酸−ｎ−プロピル、パラトルエンスルホン酸
イソプロピル、パラトルエンスルホン酸イソブチル、パ
ラトルエンスルホン酸−ｎ−ブチル、ベンゼンスルホン
酸−ｎ−プロピル、ベンゼンスルホン酸イソプロピル、
ベンゼンスルホン酸イソブチル、サリチル酸−ｎ−プロ
ピル、サリチル酸イソプロピル、サリチル酸イソブチ
ル、サリチル酸−ｎ−ブチル、４−ニトロ安息香酸イソ
プロピル、４−ニトロ安息香酸−ｔ−ブチル、メタクリ
ル酸−ｔ−ブチル、アクリル酸−ｔ−ブチル、マロン酸
−ｔ−ブチル、ブロモ酢酸−ｔ−ブチルなどが挙げられ
る。添加量としてはフラックス全量に対して０．０１〜
２０質量％、好ましくは０．０５〜５質量％の範囲を使
用する。
ロー温度に達した時に有機酸を発生する化合物である有
機酸エステルが好適に用いられる。その例としては、各
種脂肪族カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステ
ル、脂肪族スルホン酸エステル、芳香族スルホン酸エス
テル等が挙げられる。具体的な例としては、パラトルエ
ンスルホン酸−ｎ−プロピル、パラトルエンスルホン酸
イソプロピル、パラトルエンスルホン酸イソブチル、パ
ラトルエンスルホン酸−ｎ−ブチル、ベンゼンスルホン
酸−ｎ−プロピル、ベンゼンスルホン酸イソプロピル、
ベンゼンスルホン酸イソブチル、サリチル酸−ｎ−プロ
ピル、サリチル酸イソプロピル、サリチル酸イソブチ
ル、サリチル酸−ｎ−ブチル、４−ニトロ安息香酸イソ
プロピル、４−ニトロ安息香酸−ｔ−ブチル、メタクリ
ル酸−ｔ−ブチル、アクリル酸−ｔ−ブチル、マロン酸
−ｔ−ブチル、ブロモ酢酸−ｔ−ブチルなどが挙げられ
る。添加量としてはフラックス全量に対して０．０１〜
２０質量％、好ましくは０．０５〜５質量％の範囲を使
用する。
【００２６】上記の有機酸エステルは、単独ではリフロ
ー温度においても分解性が低いため、分解を促進するた
めには少量のエステル分解触媒の添加が有効である。エ
ステル分解触媒としては、分解性の有機酸エステルがリ
フロー温度で分解して酸の発生を促進する作用を有する
触媒であればよいが、その中で特に有機塩基のハロゲン
化水素酸塩が有効である。
ー温度においても分解性が低いため、分解を促進するた
めには少量のエステル分解触媒の添加が有効である。エ
ステル分解触媒としては、分解性の有機酸エステルがリ
フロー温度で分解して酸の発生を促進する作用を有する
触媒であればよいが、その中で特に有機塩基のハロゲン
化水素酸塩が有効である。
【００２７】具体的なエステル分解触媒としては、有機
塩基のハロゲン化水素酸塩としては、例えばイソプロピ
ルアミン臭化水素酸塩、ブチルアミン塩化水素酸塩、シ
クロヘキシルアミン臭化水素酸塩等のハロゲン化水素酸
アミン塩、１，３−ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩
等が挙げられる。
塩基のハロゲン化水素酸塩としては、例えばイソプロピ
ルアミン臭化水素酸塩、ブチルアミン塩化水素酸塩、シ
クロヘキシルアミン臭化水素酸塩等のハロゲン化水素酸
アミン塩、１，３−ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩
等が挙げられる。
【００２８】エステル分解触媒の添加量としてはフラッ
クス全量に対して０．０２〜２０質量％、好ましくは
０．０１〜５質量％の範囲を使用する。
クス全量に対して０．０２〜２０質量％、好ましくは
０．０１〜５質量％の範囲を使用する。
【００２９】本発明のハンダペーストに配合される樹脂
成分としては、従来フラックスに配合される周知の樹脂
を用いることができ、例えば、天然ロジン、不均化ロジ
ン、重合ロジン、変性ロジン、水添ロジン、ロジンエス
テルなど、合成樹脂としてはポリエステル、ポリウレタ
ン、アクリル系樹脂その他が用いられる。
成分としては、従来フラックスに配合される周知の樹脂
を用いることができ、例えば、天然ロジン、不均化ロジ
ン、重合ロジン、変性ロジン、水添ロジン、ロジンエス
テルなど、合成樹脂としてはポリエステル、ポリウレタ
ン、アクリル系樹脂その他が用いられる。
【００３０】溶剤としては、従来のフラックスやハンダ
ペーストと同様にアルコール類、エーテル類、エステル
類、又は芳香族系の溶剤が利用でき、例えばベンジルア
ルコール、ブタノール、エチルセロソルブ、ブチルセロ
ソルブ、ブチルカルビトール、ジエチレングリコールヘ
キシルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエ
ーテル、ジオクチルフタレート、キシレン等が一種また
は混合して用いられる。
ペーストと同様にアルコール類、エーテル類、エステル
類、又は芳香族系の溶剤が利用でき、例えばベンジルア
ルコール、ブタノール、エチルセロソルブ、ブチルセロ
ソルブ、ブチルカルビトール、ジエチレングリコールヘ
キシルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエ
ーテル、ジオクチルフタレート、キシレン等が一種また
は混合して用いられる。
【００３１】また接合金属への塗布性を改善するために
添加されるチクソトロピック剤としては、微細なシリカ
粒子、カオリン粒子などの無機系のもの、または水添ヒ
マシ油、アマイド化合物などの有機系のものが使用され
る。
添加されるチクソトロピック剤としては、微細なシリカ
粒子、カオリン粒子などの無機系のもの、または水添ヒ
マシ油、アマイド化合物などの有機系のものが使用され
る。
【００３２】本発明のハンダペーストに用いられるフラ
ックスは、フラックス全量に対し、２０〜６０質量％の
樹脂成分、０．０４〜２０質量％のチクソトロピック
剤、０．０１〜２０質量％の有機酸成分、０．０２〜２
０質量％の有機ハロゲン化合物を添加し、残部として溶
剤、還元剤、その他を用いる。このフラックスを、ハン
ダペースト全量に対し１４〜８質量％と、ハンダ粉末８
６〜９２質量％とを混練して本発明のハンダペーストと
する。混練はプラネタリーミキサー等公知の装置を用い
て行われる。
ックスは、フラックス全量に対し、２０〜６０質量％の
樹脂成分、０．０４〜２０質量％のチクソトロピック
剤、０．０１〜２０質量％の有機酸成分、０．０２〜２
０質量％の有機ハロゲン化合物を添加し、残部として溶
剤、還元剤、その他を用いる。このフラックスを、ハン
ダペースト全量に対し１４〜８質量％と、ハンダ粉末８
６〜９２質量％とを混練して本発明のハンダペーストと
する。混練はプラネタリーミキサー等公知の装置を用い
て行われる。
【００３３】また、ハンダペーストのｐＨも所定の範囲
４〜９、より好ましくは６〜８の範囲にあることが、ハ
ンダ粉とフラックスとの反応を抑制する意味で好まし
い。この場合、ｐＨ調整剤として、アルカノールアミン
類、脂肪族第１〜第３アミン類、脂肪族不飽和アミン
類、脂環式アミン類、芳香族アミン類などのアミン化合
物を用いることが好ましい。
４〜９、より好ましくは６〜８の範囲にあることが、ハ
ンダ粉とフラックスとの反応を抑制する意味で好まし
い。この場合、ｐＨ調整剤として、アルカノールアミン
類、脂肪族第１〜第３アミン類、脂肪族不飽和アミン
類、脂環式アミン類、芳香族アミン類などのアミン化合
物を用いることが好ましい。
【００３４】これらアミン化合物の具体的な化合物とし
ては、エタノールアミン、ブチルアミン、アミノプロパ
ノール、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキ
シエチレンラウレルアミン、ポリオキシエチレンステア
リルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、メト
キシプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、
ジブチルアミノプロピルアミン、エチルへキシルアミ
ン、エトキシプロピルアミン、エチルへキシルオキシプ
ロピルアミン、ビスプロピルアミン、イソプロピルアミ
ン、ジイソプロピルアミンなどを挙げることができる。
ては、エタノールアミン、ブチルアミン、アミノプロパ
ノール、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキ
シエチレンラウレルアミン、ポリオキシエチレンステア
リルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、メト
キシプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、
ジブチルアミノプロピルアミン、エチルへキシルアミ
ン、エトキシプロピルアミン、エチルへキシルオキシプ
ロピルアミン、ビスプロピルアミン、イソプロピルアミ
ン、ジイソプロピルアミンなどを挙げることができる。
【００３５】アミン化合物の使用量は、ハンダペースト
のフラックスの全量に対し、０．０５〜２０質量％とす
ることが好ましい。０．０５質量％未満ではｐＨ調整剤
としての効果が十分でなく、２０質量％を超えると一般
にｐＨが９を超え、アルカリ側に移行しハンダペースト
が吸湿しやすくなる。
のフラックスの全量に対し、０．０５〜２０質量％とす
ることが好ましい。０．０５質量％未満ではｐＨ調整剤
としての効果が十分でなく、２０質量％を超えると一般
にｐＨが９を超え、アルカリ側に移行しハンダペースト
が吸湿しやすくなる。
【００３６】更に接合物を防錆するためフラックス中
に、アゾール類、例えばベンゾトリアゾール、ベンズイ
ミダゾール、トリルトリアゾールなどを添加しても良
い。防錆剤の添加量は、フラックス全量に対して０．０
５〜２０質量％が好ましい。
に、アゾール類、例えばベンゾトリアゾール、ベンズイ
ミダゾール、トリルトリアゾールなどを添加しても良
い。防錆剤の添加量は、フラックス全量に対して０．０
５〜２０質量％が好ましい。
【００３７】本発明の金属と金属との接合方法は、例え
ばハンダペーストを接合する一方の金属の接合面に塗布
する。次いで、接合する他方の金属の接合面をハンダペ
ーストの塗布面に重ねて載置し、リフロー熱源によりハ
ンダペーストを加熱して接合する。リフロー熱源には、
熱風炉、赤外線炉、蒸気凝縮ハンダ付け装置、光ビーム
ハンダ付け装置等を使用することができる。これにより
従来のロウ材等を用いた場合に比べ、簡便で、生産性の
高い接合方法を提供できる。
ばハンダペーストを接合する一方の金属の接合面に塗布
する。次いで、接合する他方の金属の接合面をハンダペ
ーストの塗布面に重ねて載置し、リフロー熱源によりハ
ンダペーストを加熱して接合する。リフロー熱源には、
熱風炉、赤外線炉、蒸気凝縮ハンダ付け装置、光ビーム
ハンダ付け装置等を使用することができる。これにより
従来のロウ材等を用いた場合に比べ、簡便で、生産性の
高い接合方法を提供できる。
【００３８】本発明のリフローのプロセスはハンダ合金
組成で異なるが、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ
／３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６ＢｉなどのＳｎ−Ｚｎ
系またはＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系の場合、プレヒートとリフ
ローの２段工程で行うのが好ましく、それぞれの条件
は、プレヒートが温度１３０〜１８０℃、好ましくは、
１３０〜１５０℃、プレヒート時間が６０〜１２０秒、
好ましくは、６０〜９０秒、リフローは温度が２１０〜
２３０℃、好ましくは、２１０〜２２０℃、リフロー時
間が１〜６０秒、好ましくは、１〜４０秒である。なお
他の合金系におけるリフロー温度は、用いる合金の融点
に対し＋２０〜＋５０℃、好ましくは、合金の融点に対
し＋２０〜＋３０℃とし、他のプレヒート温度、プレヒ
ート時間、リフロー時間は上記と同様の範囲であればよ
い。
組成で異なるが、９１Ｓｎ／９Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ
／３Ｂｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６ＢｉなどのＳｎ−Ｚｎ
系またはＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系の場合、プレヒートとリフ
ローの２段工程で行うのが好ましく、それぞれの条件
は、プレヒートが温度１３０〜１８０℃、好ましくは、
１３０〜１５０℃、プレヒート時間が６０〜１２０秒、
好ましくは、６０〜９０秒、リフローは温度が２１０〜
２３０℃、好ましくは、２１０〜２２０℃、リフロー時
間が１〜６０秒、好ましくは、１〜４０秒である。なお
他の合金系におけるリフロー温度は、用いる合金の融点
に対し＋２０〜＋５０℃、好ましくは、合金の融点に対
し＋２０〜＋３０℃とし、他のプレヒート温度、プレヒ
ート時間、リフロー時間は上記と同様の範囲であればよ
い。
【００３９】本発明の接合方法に用いられるハンダペー
スト、フラックスは、金属と金属との接合に適してお
り、特に従来の接合に用いられていたロウ材、フラック
スに比べ、低い温度での接合ができるため接合部分での
熱歪みが少ない、接合部品の熱劣化が少ない、接合部分
での腐蝕が発生しにくいという特徴を有している。
スト、フラックスは、金属と金属との接合に適してお
り、特に従来の接合に用いられていたロウ材、フラック
スに比べ、低い温度での接合ができるため接合部分での
熱歪みが少ない、接合部品の熱劣化が少ない、接合部分
での腐蝕が発生しにくいという特徴を有している。
【００４０】また本発明の金属と金属との接合方法で得
られた接合物は、従来の接合方法で得られた接合物に比
べ、接合部分での熱抵抗が少ない、接合部分での腐蝕が
発生しにくい、接合部分の熱歪みが少ない、接合部品の
熱劣化が少ないという特徴を有している。
られた接合物は、従来の接合方法で得られた接合物に比
べ、接合部分での熱抵抗が少ない、接合部分での腐蝕が
発生しにくい、接合部分の熱歪みが少ない、接合部品の
熱劣化が少ないという特徴を有している。
【００４１】特に本発明の接合方法を、ヒートシンク、
パワーモジュール基板、ＭＰＵ、ＣＰＵ等の高い放熱性
を要求される部品に用いた場合、接合部分において、従
来より低い熱抵抗、熱歪みが実現できる。またリフロー
温度を下げられるため、接合部品や周辺の電子部品等へ
及ぼす熱的悪影響を低減させることができ、また使用で
きる電子部品の選択も広がるため、従来より高性能の電
子機器を提供することが可能となる。特に本発明の接合
物を、移動体通信機器、ノートパソコン、ビデオカメ
ラ、スチルカメラ等のモバイル機器に応用した場合、発
熱部の放熱を従来よりコンパクトに実現できるため、よ
り製品の小型化が可能となる。
パワーモジュール基板、ＭＰＵ、ＣＰＵ等の高い放熱性
を要求される部品に用いた場合、接合部分において、従
来より低い熱抵抗、熱歪みが実現できる。またリフロー
温度を下げられるため、接合部品や周辺の電子部品等へ
及ぼす熱的悪影響を低減させることができ、また使用で
きる電子部品の選択も広がるため、従来より高性能の電
子機器を提供することが可能となる。特に本発明の接合
物を、移動体通信機器、ノートパソコン、ビデオカメ
ラ、スチルカメラ等のモバイル機器に応用した場合、発
熱部の放熱を従来よりコンパクトに実現できるため、よ
り製品の小型化が可能となる。
【００４２】
【実施例】（実施例１〜９）ハンダ粉に、粒径２０〜４
０μｍの９１Ｓｎ／９Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂ
ｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉの３種類のアトマイズ粉
末を使用してハンダペーストを作製した。ハンダペース
トの組成比は、ハンダ粉を８９質量％、フラックス１１
質量％を基本配合とした。フラックスは、樹脂成分とし
て、不均化ロジン２０質量％（フラックス全量に対する
比率。以下同じ。）、重合ロジン質量３０％、チキソ剤
として水添ヒマシ油を４質量％、有機酸エステルとして
パラトルエンスルフォン酸プロピルを０．５質量％、防
錆剤としてトリルトリアゾールを０．１質量％、トリエ
チルアミンを２質量％、エステル分解触媒としてジフェ
ニルグアニジン・ＨＢｒを０．０１質量％、これに表１
に記載した有機ハロゲン化合物を０．３４質量％添加
し、残部を溶剤としてプロピレングリコールモノフェニ
ルエーテルとした。フラックスとハンダ粉を攪拌型混練
機にて混練してハンダペーストを作製した。この様にし
て得られたハンダペーストの粘度は、約２００Ｐａ・ｓ
であった。
０μｍの９１Ｓｎ／９Ｚｎ、８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂ
ｉ、８６Ｓｎ／８Ｚｎ／６Ｂｉの３種類のアトマイズ粉
末を使用してハンダペーストを作製した。ハンダペース
トの組成比は、ハンダ粉を８９質量％、フラックス１１
質量％を基本配合とした。フラックスは、樹脂成分とし
て、不均化ロジン２０質量％（フラックス全量に対する
比率。以下同じ。）、重合ロジン質量３０％、チキソ剤
として水添ヒマシ油を４質量％、有機酸エステルとして
パラトルエンスルフォン酸プロピルを０．５質量％、防
錆剤としてトリルトリアゾールを０．１質量％、トリエ
チルアミンを２質量％、エステル分解触媒としてジフェ
ニルグアニジン・ＨＢｒを０．０１質量％、これに表１
に記載した有機ハロゲン化合物を０．３４質量％添加
し、残部を溶剤としてプロピレングリコールモノフェニ
ルエーテルとした。フラックスとハンダ粉を攪拌型混練
機にて混練してハンダペーストを作製した。この様にし
て得られたハンダペーストの粘度は、約２００Ｐａ・ｓ
であった。
【００４３】本ペーストを厚さ２ｍｍ、２５×２５ｍｍ
角の純アルミニウム板に印刷機を使用して中央部に１０
×１０ｍｍ角に印刷した。その上に、厚さ０．５ｍｍ、
１０×１０ｍｍ角の純銅板を載置した。接合は、リフロ
ー炉を使用して純銅板の表面温度がプレヒ−ト温度１５
０℃、リフロー温度（ピーク温度）が２２０℃になるよ
うに設定した。リフロー炉のベルト速度は０．６ｍ／分
とし、加熱時間はプレヒート温度が８０秒、リフロー温
度が３秒とした。リフロー雰囲気は窒素雰囲気で酸素濃
度を２，０００ｐｐｍとした。
角の純アルミニウム板に印刷機を使用して中央部に１０
×１０ｍｍ角に印刷した。その上に、厚さ０．５ｍｍ、
１０×１０ｍｍ角の純銅板を載置した。接合は、リフロ
ー炉を使用して純銅板の表面温度がプレヒ−ト温度１５
０℃、リフロー温度（ピーク温度）が２２０℃になるよ
うに設定した。リフロー炉のベルト速度は０．６ｍ／分
とし、加熱時間はプレヒート温度が８０秒、リフロー温
度が３秒とした。リフロー雰囲気は窒素雰囲気で酸素濃
度を２，０００ｐｐｍとした。
【００４４】接合したサンプルを冷却後、エチルアルコ
ールにより洗浄し、軟Ｘ線によりボイドの観察と接合強
度を測定した。ボイドの観察では、ボイドの量が増える
ほど熱抵抗が高くなるため、ボイドの量に応じて、良
（○）、可（△）、不可（×）の３段階の評価を行っ
た。接合強度は、接合した純銅板の上に先端が１０ｍｍ
φの純銅製のリベットを接着剤で接着し、引っ張り強度
試験機を用いて引っ張り速度１０ｍｍ／分で引っ張り強
度を測定した。但し、１００ｋｇ／ｃｍ2以上の強度が
あると試験片が折れ曲がり測定は不能となった。一般的
に接合強度が高いほど接合部の熱抵抗が低いと考えら
れ、実用的には３０ｋｇ／ｃｍ2以上の接合強度が求め
られる。
ールにより洗浄し、軟Ｘ線によりボイドの観察と接合強
度を測定した。ボイドの観察では、ボイドの量が増える
ほど熱抵抗が高くなるため、ボイドの量に応じて、良
（○）、可（△）、不可（×）の３段階の評価を行っ
た。接合強度は、接合した純銅板の上に先端が１０ｍｍ
φの純銅製のリベットを接着剤で接着し、引っ張り強度
試験機を用いて引っ張り速度１０ｍｍ／分で引っ張り強
度を測定した。但し、１００ｋｇ／ｃｍ2以上の強度が
あると試験片が折れ曲がり測定は不能となった。一般的
に接合強度が高いほど接合部の熱抵抗が低いと考えら
れ、実用的には３０ｋｇ／ｃｍ2以上の接合強度が求め
られる。
【００４５】腐食性試験は、同様に作製した試験片をフ
ラックスの洗浄を実施しないで、温度４０℃、湿度９０
％の環境下に７２時間放置して顕微鏡にて腐食の判定を
おこなった。腐食性の痕跡（斑点）がある場合を不良
（×）、若干腐蝕の見られる場合を可（△）、腐蝕が見
られない場合を良（○）と判定した。実施結果を表１に
示す。
ラックスの洗浄を実施しないで、温度４０℃、湿度９０
％の環境下に７２時間放置して顕微鏡にて腐食の判定を
おこなった。腐食性の痕跡（斑点）がある場合を不良
（×）、若干腐蝕の見られる場合を可（△）、腐蝕が見
られない場合を良（○）と判定した。実施結果を表１に
示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】（実施例１０）実施例６の組成のハンダペ
ースト（粒径２０〜４０μｍの８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂ
ｉハンダ粉を８９質量％、フラックス１１質量％を基本
配合とし、フラックス全量に対し、不均化ロジン２０質
量％、重合ロジン質量３０％、水添ヒマシ油４質量％、
パラトルエンスルフォン酸プロピル０．５質量％、トリ
ルトリアゾール０．１質量％、トリエチルアミン２質量
％、ジフェニルグアニジン・ＨＢｒ０．０１質量％、ヘ
キサブロモステアリン酸０．３４質量％、残部をプロピ
レングリコールモノフェニルエーテル）を使用して、厚
さ２ｍｍ、２５ｍｍ×６０ｍｍ角の銅板１とアルミニウ
ム製のヒートシンク２とを図１に示すように接合した。
アルミニウムのヒートシンクの、接合面の全面にハンダ
ペーストを印刷塗布し、次に、銅板をペーストの粘着力
を利用して接着した。接合は、リフロー炉を使用して銅
板の表面温度がプレヒ−ト温度１５０℃、ピーク温度
（リフロー温度）が２２０℃になるように設定した。リ
フロー炉のベルト速度は、０．６ｍ／分とし、加熱時間
はプレヒート時間を８０秒、リフロー時間を３秒、リフ
ロー雰囲気は酸素濃度を２，０００ｐｐｍとした。
ースト（粒径２０〜４０μｍの８９Ｓｎ／８Ｚｎ／３Ｂ
ｉハンダ粉を８９質量％、フラックス１１質量％を基本
配合とし、フラックス全量に対し、不均化ロジン２０質
量％、重合ロジン質量３０％、水添ヒマシ油４質量％、
パラトルエンスルフォン酸プロピル０．５質量％、トリ
ルトリアゾール０．１質量％、トリエチルアミン２質量
％、ジフェニルグアニジン・ＨＢｒ０．０１質量％、ヘ
キサブロモステアリン酸０．３４質量％、残部をプロピ
レングリコールモノフェニルエーテル）を使用して、厚
さ２ｍｍ、２５ｍｍ×６０ｍｍ角の銅板１とアルミニウ
ム製のヒートシンク２とを図１に示すように接合した。
アルミニウムのヒートシンクの、接合面の全面にハンダ
ペーストを印刷塗布し、次に、銅板をペーストの粘着力
を利用して接着した。接合は、リフロー炉を使用して銅
板の表面温度がプレヒ−ト温度１５０℃、ピーク温度
（リフロー温度）が２２０℃になるように設定した。リ
フロー炉のベルト速度は、０．６ｍ／分とし、加熱時間
はプレヒート時間を８０秒、リフロー時間を３秒、リフ
ロー雰囲気は酸素濃度を２，０００ｐｐｍとした。
【００４８】接合したサンプルを、軟Ｘ線を用いてボイ
ドの観察を行ったがボイドは全く観察されなかった。
ドの観察を行ったがボイドは全く観察されなかった。
【００４９】（実施例１１）モリブデンでメタライズさ
れ片面に電子部品４が実装されたアルミナ基板３と、銅
板５およびアルミニウム製ヒートシンク６を図２に示す
ように接合させてハイパワーモジュールを作製した。な
おアルミナ基板３の表面には厚さ０．３ｍｍの銅箔によ
る回路が形成され、その銅回路上に電子部品４が実装さ
れている。
れ片面に電子部品４が実装されたアルミナ基板３と、銅
板５およびアルミニウム製ヒートシンク６を図２に示す
ように接合させてハイパワーモジュールを作製した。な
おアルミナ基板３の表面には厚さ０．３ｍｍの銅箔によ
る回路が形成され、その銅回路上に電子部品４が実装さ
れている。
【００５０】アルミナ基板３の電子部品４が実装されて
いる面と反対側のメタライズ面に実施例６のハンダペー
ストを塗布し、厚さ２ｍｍ、２５ｍｍ×６０ｍｍ角の銅
板５をハンダペーストの接着力を利用して貼り付けた。
更にこのアルミナ基板３と銅板５を、図２に示すよう
に、接合面に実施例６の組成のハンダペーストを塗布し
たアルミニウム製ヒートシンク６の接合面に載置した。
いる面と反対側のメタライズ面に実施例６のハンダペー
ストを塗布し、厚さ２ｍｍ、２５ｍｍ×６０ｍｍ角の銅
板５をハンダペーストの接着力を利用して貼り付けた。
更にこのアルミナ基板３と銅板５を、図２に示すよう
に、接合面に実施例６の組成のハンダペーストを塗布し
たアルミニウム製ヒートシンク６の接合面に載置した。
【００５１】接合は、リフロー炉を使用して銅板５の表
面温度がプレヒ−ト温度１５０℃、ピーク温度が２２０
℃になるように設定した。リフロー炉のベルト速度は、
０．６ｍ／分とし、加熱時間はプレヒート時間を８０
秒、リフロー時間を３秒、リフロー雰囲気は酸素濃度を
２，０００ｐｐｍとした。
面温度がプレヒ−ト温度１５０℃、ピーク温度が２２０
℃になるように設定した。リフロー炉のベルト速度は、
０．６ｍ／分とし、加熱時間はプレヒート時間を８０
秒、リフロー時間を３秒、リフロー雰囲気は酸素濃度を
２，０００ｐｐｍとした。
【００５２】接合したサンプルについて軟Ｘ線によりボ
イドの観察を行ったが、ボイドは全く観察されなかっ
た。
イドの観察を行ったが、ボイドは全く観察されなかっ
た。
【００５３】
【発明の効果】本発明の製造方法によって、簡便なプロ
セスで金属と金属との接合物が製造できた。また接合時
の温度を下げることが可能となり、接合部の熱歪み、接
合部品の熱劣化を防ぐことが可能となった。特にハンダ
ペーストにＢｉを含有させると接合時の温度を更に下げ
ることが可能となるため、接合部の熱歪み、接合部品の
熱劣化を更に下げることが可能となる。
セスで金属と金属との接合物が製造できた。また接合時
の温度を下げることが可能となり、接合部の熱歪み、接
合部品の熱劣化を防ぐことが可能となった。特にハンダ
ペーストにＢｉを含有させると接合時の温度を更に下げ
ることが可能となるため、接合部の熱歪み、接合部品の
熱劣化を更に下げることが可能となる。
【００５４】本発明の接合方法は従来接合の難しかっ
た、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金の接
合を可能とし、特に、接合する金属の一方が、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金で、接合する金属の他方が
銅または銅合金の場合でも良好に接合ができ、従来では
得られなかった接合部での熱抵抗の低い接合物を提供す
ることが可能となる。
た、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金の接
合を可能とし、特に、接合する金属の一方が、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金で、接合する金属の他方が
銅または銅合金の場合でも良好に接合ができ、従来では
得られなかった接合部での熱抵抗の低い接合物を提供す
ることが可能となる。
【００５５】本発明の接合方法に用いるハンダペースト
のフラックスを前述の成分、組成とすることによって、
接合時のハンダ合金中のボイドを減少させることが可能
となり、接合部での熱抵抗の低い接合物を提供すること
が可能となった。また接合後においても、残留したフラ
ックスによる接合物の腐蝕が低減され、信頼性の高い接
合物を提供することが可能となる。
のフラックスを前述の成分、組成とすることによって、
接合時のハンダ合金中のボイドを減少させることが可能
となり、接合部での熱抵抗の低い接合物を提供すること
が可能となった。また接合後においても、残留したフラ
ックスによる接合物の腐蝕が低減され、信頼性の高い接
合物を提供することが可能となる。
【００５６】本発明の製造方法により、金属と金属とが
簡便に接合ができるため、接合物の生産性を高めること
が可能となる。
簡便に接合ができるため、接合物の生産性を高めること
が可能となる。
【００５７】本発明の接合方法に用いられるハンダペー
スト、フラックスにより、低い温度での接合が可能とな
り、接合部分での熱歪みが少なく、接合部品の熱劣化が
少ない接合物が提供可能となる。また、本発明のフラッ
クスにより、接合部分での腐蝕が発生しにくい、信頼性
の高い接合物を提供可能となる。
スト、フラックスにより、低い温度での接合が可能とな
り、接合部分での熱歪みが少なく、接合部品の熱劣化が
少ない接合物が提供可能となる。また、本発明のフラッ
クスにより、接合部分での腐蝕が発生しにくい、信頼性
の高い接合物を提供可能となる。
【００５８】本発明の接合方法で得られた接合物は、接
合部分での熱抵抗が少ない、接合部分での腐蝕が発生し
にくい、接合部分の熱歪みが少ない、接合部品の熱劣化
が少ない、という特徴を有しているため、信頼性が高
く、高性能の熱放出性を有する接合物を提供可能とな
る。
合部分での熱抵抗が少ない、接合部分での腐蝕が発生し
にくい、接合部分の熱歪みが少ない、接合部品の熱劣化
が少ない、という特徴を有しているため、信頼性が高
く、高性能の熱放出性を有する接合物を提供可能とな
る。
【００５９】特に本発明の接合物を、ヒートシンク、パ
ワーモジュール基板、ＭＰＵ、ＣＰＵ等の高い放熱性を
要求される部品に用いた場合、接合部分において、従来
より低い熱抵抗が達成され、またリフロー温度の低減に
より、使用できる電子部品の選択も広がったため、従来
より高性能の電子機器を提供することが可能となる。
ワーモジュール基板、ＭＰＵ、ＣＰＵ等の高い放熱性を
要求される部品に用いた場合、接合部分において、従来
より低い熱抵抗が達成され、またリフロー温度の低減に
より、使用できる電子部品の選択も広がったため、従来
より高性能の電子機器を提供することが可能となる。
【図１】一例として、実施例１０の接合方法における、
銅板とアルミニウム製ヒートシンクの断面図を示す。
銅板とアルミニウム製ヒートシンクの断面図を示す。
【図２】一例として、実施例１１の接合方法における、
電子部品実装アルミナ基板、銅板、アルミニウム製ヒー
トシンクの断面図を示す。
電子部品実装アルミナ基板、銅板、アルミニウム製ヒー
トシンクの断面図を示す。
１ 銅板（厚さ２ｍｍ、２５ｍｍ×６０ｍｍ角） ２ アルミニウム製ヒートシンク（接合面２５ｍｍ×６
０ｍｍ、高さ１５ｍｍ） ３ モリブデンでメタライズされたアルミナ基板（厚さ
０．６３５ｍｍ、２５ｍｍ×６０ｍｍ角） ４ 実装電子部品 ５ 銅板（厚さ２ｍｍ、２５ｍｍ×６０ｍｍ角） ６ アルミニウム製ヒートシンク（接合面２５ｍｍ×６
０ｍｍ、高さ１５ｍｍ）
０ｍｍ、高さ１５ｍｍ） ３ モリブデンでメタライズされたアルミナ基板（厚さ
０．６３５ｍｍ、２５ｍｍ×６０ｍｍ角） ４ 実装電子部品 ５ 銅板（厚さ２ｍｍ、２５ｍｍ×６０ｍｍ角） ６ アルミニウム製ヒートシンク（接合面２５ｍｍ×６
０ｍｍ、高さ１５ｍｍ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 35/363 Ｂ２３Ｋ 35/363 Ｅ Ｈ０５Ｋ 3/34 ５１２ Ｈ０５Ｋ 3/34 ５１２Ｃ // Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42 (72)発明者 村瀬 典子 千葉県千葉市緑区大野台１丁目１−１ 昭 和電工株式会社総合研究所内 (72)発明者 長崎 俊介 千葉県千葉市緑区大野台１丁目１−１ 昭 和電工株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 5E319 BB05 CC33 GG03
Claims (13)
- 【請求項１】ＳｎおよびＺｎを含有するハンダペースト
を、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金から
選ばれる２つ以上の金属の接合部に塗布する工程と、該
ハンダペーストをリフローする工程とを含むことを特徴
とする金属と金属との接合方法。 - 【請求項２】ハンダペーストがＢｉを含有することを特
徴とする請求項１に記載の金属と金属との接合方法。 - 【請求項３】接合する金属の一方が、アルミニウムまた
はアルミニウム合金であり、接合する金属の他方が銅ま
たは銅合金であることを特徴とする請求項１または２に
記載の金属と金属との接合方法。 - 【請求項４】ハンダペーストが、フラックスとして有機
酸エステル、エステル分解触媒から選ばれた少なくとも
１種を含み、かつ有機ハロゲン化合物を含むことを特徴
とする請求項１〜３の何れか１項に記載の金属と金属と
の接合方法。 - 【請求項５】エステル分解触媒が、有機塩基ハロゲン化
水素酸塩であることを特徴とする請求項４に記載の金属
と金属との接合方法。 - 【請求項６】有機ハロゲン化合物が、炭素数１０以上の
アルキル鎖を持った置換基を有するベンジル化合物の臭
素化合物、または、炭素数１０以上の脂肪酸または脂環
式化合物の一分子中に４個以上の臭素を含むポリ臭素化
合物を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の
金属と金属との接合方法。 - 【請求項７】フラックスが、有機酸エステル、エステル
分解触媒から選ばれた成分を合計で０．０１〜２０質量
％含み、かつ、有機ハロゲン化合物を０．０２〜２０質
量％含むことを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に
記載の金属と金属との接合方法。 - 【請求項８】金属の表面にハンダペーストを塗布する工
程と、該塗布面に他の接合する金属を載置する工程と、
該ハンダペーストをリフローする工程とを含むことを特
徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の金属と金属
との接合方法。 - 【請求項９】請求項１〜８の何れか１項に記載の方法で
接合された金属と金属との接合物。 - 【請求項１０】接合物がヒートシンク、パワーモジュー
ル基板、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）、中央
演算素子（ＣＰＵ）から選ばれた少なくとも１種を含む
ことを特徴とする請求項９に記載の金属と金属との接合
物。 - 【請求項１１】請求項１〜８の何れか１項に記載の接合
方法に用いられるハンダペースト。 - 【請求項１２】請求項１１に記載のハンダペーストに用
いられるフラックス。 - 【請求項１３】請求項９または１０に記載の接合物を搭
載した電子機器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000086803A JP2001269772A (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | 金属と金属との接合方法および接合物 |
| TW090102078A TW564197B (en) | 2000-03-27 | 2001-02-01 | Method for joining metal and metal and joined product |
| SG200101811A SG89385A1 (en) | 2000-03-27 | 2001-03-21 | Method for joining metals and device produced thereby |
| DE10114191A DE10114191A1 (de) | 2000-03-27 | 2001-03-23 | Verfahren zum Verbinden von Metallen und dadurch hergestellte Einheit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000086803A JP2001269772A (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | 金属と金属との接合方法および接合物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001269772A true JP2001269772A (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=18602914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000086803A Pending JP2001269772A (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | 金属と金属との接合方法および接合物 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| DE (1) | DE10114191A1 (ja) |
| SG (1) | SG89385A1 (ja) |
| TW (1) | TW564197B (ja) |
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| JP2003164992A (ja) * | 2001-11-29 | 2003-06-10 | Nippon Handa Kk | はんだ付け用フラックスおよびクリームはんだ |
| EP1897651A1 (de) * | 2001-08-28 | 2008-03-12 | Behr GmbH & Co. KG | Flussmittelzusammensetzung zum Hartlöten von Teilen, insbesondere auf der Basis von Aluminium als Grundmaterial, sowie deren Verwendung |
| WO2011027820A1 (ja) * | 2009-09-04 | 2011-03-10 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金、接合用部材及びその製造法、並びに電子部品 |
| JP2012125783A (ja) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Nihon Superior Co Ltd | 鉛フリーはんだ合金 |
| WO2013099849A1 (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-04 | 千住金属工業株式会社 | Ｓｎ－Ｃｕ系鉛フリーはんだ合金 |
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| FI20050726A (fi) * | 2005-07-06 | 2007-01-07 | Outokumpu Copper Products Oy | Menetelmä kahden metallikappaleen liitokseen soveltuvan juotteen valmistamiseksi, juote sekä juotteen käyttö |
| EP2056360A1 (en) * | 2007-10-29 | 2009-05-06 | Atomic Energy Council - Institute of Nuclear Energy Research | Solar Cell Dissipation Package |
| WO2013089099A1 (ja) * | 2011-12-12 | 2013-06-20 | 三菱マテリアル株式会社 | パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール用基板、パワーモジュール、フラックス成分侵入防止層形成用ペーストおよび接合体の接合方法 |
| WO2013187363A1 (ja) * | 2012-06-11 | 2013-12-19 | 千住金属工業株式会社 | フラックス組成物、液状フラックス、やに入りはんだ及びソルダペースト |
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|---|---|---|---|---|
| FR2555084B1 (fr) * | 1983-11-23 | 1987-05-22 | Paris & Du Rhone | Procede de soudure d'au moins un fil d'aluminium sur une piece en cuivre |
| DE4020785A1 (de) * | 1990-06-27 | 1992-01-02 | Cuba Acad Ciencias | Loetlegierungen fuer halbleiterbauelemente |
| JPH04351288A (ja) * | 1991-05-27 | 1992-12-07 | Metsuku Kk | はんだ付け用フラックス及びクリームはんだ |
| US5328521A (en) * | 1993-03-08 | 1994-07-12 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Kinetic solder paste composition |
| FI98899C (fi) * | 1994-10-28 | 1997-09-10 | Jorma Kalevi Kivilahti | Menetelmä elektroniikan komponenttien liittämiseksi juottamalla |
| DE19743886A1 (de) * | 1997-10-04 | 1999-04-08 | Eurotec Ges Fuer Energiesparte | Lotpaste für Leistungshalbleiter |
-
2000
- 2000-03-27 JP JP2000086803A patent/JP2001269772A/ja active Pending
-
2001
- 2001-02-01 TW TW090102078A patent/TW564197B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-03-21 SG SG200101811A patent/SG89385A1/en unknown
- 2001-03-23 DE DE10114191A patent/DE10114191A1/de not_active Withdrawn
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