JP2003094194A - はんだ材及び電子部品における部材の固定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子部品内での部材の固定に、溶融開始温度す
なわち固相線温度が電子部品の実装温度よりも低いはん
だを用いるにもかかわらず、実装温度に対する部材の固
定安定性を保証できる電子部品における部材の固定方法
を提供する。 【解決手段】実装温度Ｔ0で実装される電子部品におけ
る部材を非共晶はんだで固定するのに、前記の非共晶は
んだとして、固相線温度が実装温度Ｔ0より低く、はん
だの示差走査熱量測定による前記温度Ｔ0から液相線温
度に至る間の変態エネルギー量が同示差走査熱量測定に
よる固相線温度から前記液相線温度に至る総変態エネル
ギー量の１０〜６０％であるはんだを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板に実装す
る電子部品における部材の固定方法及びその固定方法に
使用するはんだ材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】部材をはんだにより固定した電子部品を
回路基板にフロー法やリフロー法により実装する場合、
そのはんだに実装温度よりも高い融点のものを用いて電
子部品の実装温度に対する耐熱安定性を保証している。
例えば、リード貫設セラミックスパッケージ本体の底面
にチップをダイボンディングし、チップ電極とリードの
内端との間をワイヤーボンディングし、金属製蓋板によ
りはんだシールでパッケージ本体を蓋閉した電子部品を
回路基板に実装する場合、シール用はんだに実装温度よ
りも高い融点のものを用いている。従来、上記のシール
用はんだには、Ａｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系、Ａｇろう
材等の貴金属系、Ｐｂ−Ｓｎ系やＰｂ−Ａｇ系やＰｂ−
Ｓｎ−Ａｇ系にＣｕ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｉ等を微量添加し
たＰｂ系等が用いられていた。しかしながら、貴金属系
では、材料コストが高価であり、Ｐｂ系では、廃棄電子
部品から鉛イオンが溶出しこの溶出鉛による生態系への
悪影響や環境汚染が避けられない。このため、はんだの
鉛フリー化が提案され、Ｓｎ（融点２３２℃）をべース
とする鉛フリーはんだが開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｓｎをべースとする鉛フリーはんだでは、通常、固相線
温度が前記電子部品の実装温度（２６０℃）よりもかな
り低く、電子部品における部材のはんだ付け箇所が実装
時に溶融されてその接合・固定位置のずれや接合不良乃
至はシール不良が招来され易い。例えば、前記したセラ
ミックスパッケージ電子部品では、シールはんだの溶融
により蓋板がずれたり、シール不良が発生したりする畏
れがある。

【０００４】本発明の目的は、電子部品内での部材の固
定に、溶融開始温度すなわち固相線温度が電子部品の実
装温度よりも低いはんだを用いるにもかかわらず、実装
温度に対する部材の固定安定性を保証できる電子部品に
おける部材の固定方法を提供することにある。

【０００５】本発明の更なる目的は、上記電子部品にお
ける部材の固定方法に好適に使用できるはんだ材を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子部品に
おける部材の固定方法は、実装温度Ｔ0で実装される電
子部品における部材を非共晶はんだで固定するのに、前
記の非共晶はんだとして、固相線温度が実装温度Ｔ0よ
り低く、はんだの示差走査熱量測定による前記温度Ｔ0
から液相線温度に至る間の変態エネルギー量が同示差走
査熱量測定による固相線温度から前記液相線温度に至る
総変態エネルギー量の１０〜７０％であるはんだを用い
ることを特徴とする構成であり、実装温度Ｔ0は、通常
２６０℃とされる。前記非共晶はんだによる固定は、還
元性または不活性ガス雰囲気下で行うことができる。

【０００７】本発明に係るはんだ材は、Ｇｅが５〜１５
％、残部がＳｎであることを特徴とする構成である。

【０００８】本発明に係る上記とは別のはんだ材は、Ｇ
ｅが０．０１〜１０％好ましくは０．１〜１０％、Ａｇ
が１０〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％であることを特徴
とする構成である。

【０００９】本発明に係る上記とは別のはんだ材は、Ｇ
ｅが０．０１〜１０％好ましくは０．１〜１０％、Ｓｂ
が５〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％であることを特徴と
する構成である。

【００１０】本発明に係る上記とは別のはんだ材は、Ｇ
ｅが０．０１〜１０％好ましくは０．１〜１０％、Ａｇ
とＳｂの合計が６〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％である
ことを特徴とする構成である。

【００１１】本発明に係る上記とは別のはんだ材は、Ｐ
が０．００１〜０．１％好ましくは０．０１〜０．１
％、Ａｇが１０〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％であるこ
とを特徴とする構成である。

【００１２】本発明に係る上記とは別のはんだ材は、Ｐ
が０．００１〜０．１％好ましくは０．０１〜０．１
％、Ｓｂが５〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％であること
を特徴とする構成である。

【００１３】本発明に係る上記とは別のはんだ材は、Ｐ
が０．００１〜０．１％好ましくは０．０１〜０．１
％、ＡｇとＳｂの合計が６〜３０％、Ｓｎが６５〜９０
％であることを特徴とする構成である。

【００１４】上記何れのはんだ材においても、Ｉｎ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｇａ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｚｎの少なくとも一種を
０．１〜５％添加したり、厚みを０．０１〜０．２ｍｍ
とし、または線径を０．０２〜０．２ｍｍとすることが
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明によりパッ
ケージングされる電子部品の一例を示している。図１に
おいて、１はセラミックスパッケージ本体であり、リー
ド２が貫設されている。３はパッケージ本体１の底面に
ダイボンディングされたチップ、４はチップ３の電極と
リード２の内端との間に接続されたボンディングワイヤ
ーである。５は蓋板、例えばコバール板等の金属板やセ
ラミックス板であり、プリフォームはんだまたはリボン
はんだ６によりパッケージ本体に気密に固定されてい
る。前記セラミックスパッケージ本体１や蓋板５のはん
だシール部には、Ｎｉメッキを、更にはそのＮｉメッキ
層上にＡｕメッキを施すことができ、セラミックス板の
シール部には、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ系合金層を設けること
ができる。この蓋板の固定は、半導体チップの特性劣化
や汚染の畏れを避けるために、フラックスを用いること
なく、Ｈ_２ガス、ＡrやＮ_２ガス混合Ｈ_２ガス等の還元
性ガス雰囲気のもとで行うことが好ましく、蓋板のシー
ル部をＡｕやＡｇメッキまたはＡｕやＡｇ厚膜をコート
した場合は、ＡrやＮ_２ガス等の不活性ガス雰囲気のも
とで行うことも可能である。半導体チップのいかんによ
っては、前記プリフォームはんだまたはリボンはんだに
代え、クリームはんだを使用し、Ｎ_２雰囲気や空気雰囲
気下で蓋板を固定することも可能である。この電子部品
は、リフロー法やフロー法により実装温度Ｔ0で回路基
板に実装される。

【００１６】本発明に係る電子部品における部材の固定
方法によれば、上記のプリフォームはんだまたはリボン
はんだとして、非共晶はんだであり、固相線温度が実装
温度Ｔ0より低く、はんだの示差走査熱量測定による前
記温度Ｔ0から液相線温度に至る間の変態エネルギー量
が同示差走査熱量測定による固相線温度から前記液相線
温度に至る総変態エネルギー量の１０〜７０％であるは
んだが用いられる。

【００１７】図２は、このはんだの、示差走査熱量計で
測定したＤＳＣ曲線を示している。この測定において、
被測定試料と基準試料（測定温度範囲において熱的に安
定であり、しかも変態しない物質が用いられる。通常、
アルミナが用いられる。また、両試料の熱容量がほぼ等
しく設定される）とに、同一の一定速度で昇温させるよ
うに熱エネルギーが供給される。被測定試料が固相状態
である間は、変態が生じず、両試料に供給される熱エネ
ルギーが昇温のみに費やされ、両供給エネルギーが等し
く、供給エネルギー差は０である。被測定試料が溶け始
めると、変態のために吸熱が発生し、両試料間に温度差
が生じ、その温度差を打ち消すように被測定試料側にそ
れだけ多くの熱エネルギーが供給され、両試料への供給
エネルギー量に差が生じる。図２において、点ａで被測
定試料が溶け始め、液化が開始されるために、供給エネ
ルギー量差が顕著に現われる。はんだが非共晶であるた
めに、この溶け始め後は、液相中に固相が粒状に分散し
た状態になり、その粒状固相体が温度上昇と共に減少し
ていき、点ｅにおいて、完全に液相になる。完全に液相
化したのちは、状態が一定で変態がないから、供給エネ
ルギー差が０となる。

【００１８】図２において、ａｂｃｄｅで囲まれた面積
は、被測定試料が完全固相から完全液相に変態するのに
費やされる総変態エネルギー量を、ａｂｃで囲まれた面
積Ｓｄは、被測定試料が溶け始めから温度Ｔ0の半溶融
状態になるのに費やされる変態エネルギー量を、ｃｄｅ
で囲まれた面積Ｓｕは、温度Ｔ0の半溶融状態から完全
液相状態になるのに費やされる変態エネルギー量をそれ
ぞれ示し、本発明においては、

【数１】 Ｓｕ×１００％／（Ｓｕ＋Ｓｄ）＝１０〜７０％ （１） としている。このＳｕ×１００％／（Ｓｕ＋Ｓｄ）によ
り、実装温度Ｔ0でのはんだの未液相化度、若しくは固
相残存度を評価でき、高いほど、それだけはんだの固定
状態が安定と評価できる。以下、Ｓｕ×１００％／（Ｓ
ｕ＋Ｓｄ）を実装温度Ｔ0でのはんだの未液相化度と称
することがある。

【００１９】本発明においては、電子部品の実装時、電
子部品の部材固定はんだ、例えば電子部品のパッケージ
蓋板のシール用はんだを完全に液相化させずに、その完
全液相化に要する熱エネルギーの１０〜７０％分の未液
相化状態を保持させ得、実装温度Ｔ0のもとでの加熱に
もかかわらず、後述の実施例と比較例との対比からも確
認できる通り、電子部品の熱的に安定な部材固定を保証
できる。

【００２０】本発明において、上記の式（１）で示す実
装温度でのはんだの未液相化度を１０〜７０％とした理
由は、１０％未満では、電子部品の実装時での部材固定
はんだの未溶融度が小さくなって実装温度Ｔ0に対する
部材の固定安定性を確保し難く、７０％を越えると、は
んだの液相線温度が高くなり過ぎ、部材のはんだによる
固定時、はんだの未溶融度が大きくなり、濡れ不足乃至
は浸透不足によるはんだ付け不良が生じ易く、これを防
止するために、はんだを完全に溶融させるようにはんだ
付け温度を高くすると、チップの熱的損傷が招来される
ようになるからである。

【００２１】上記電子部品の実装時の最高温度は、通常
２６０℃とされ、はんだには、固相線温度２１０〜２５
０℃、液相線温度３００〜４５０℃の鉛フリーのＳｎ系
はんだを用いることができる。はんだの形状としては、
厚み０．０１〜０．２ｍｍのリボン、リボンを所望の形
状に打ち抜き加工したプリフォーム、線径０．０２〜
０．３ｍｍの線状とすることができる。クリームはんだ
の使用も可能である。

【００２２】本発明に係る電子部品における部材の固定
方法は、前記したセラミックスパッケージ電子部品の蓋
板のシールのみに限定されず、半導体チップを含む部材
をはんだで固定する電子部品のその部材の固定であれ
ば、適用できる。例えば、リードフレームのセンターに
半導体チップをプリフォームによりダイボンディング
し、インナーリードとチップとの間をワイヤーボンディ
ングし、チップやボンディングワイヤー等をセラミック
スパッケージ等で封止して電子部品を製作する場合の半
導体チップのダイボンディングにも適用できる。

【００２３】本発明に係るはんだ材は、上記した本発明
に係る電子部品における部材の固定方法に好適に使用で
き、請求項４記載のはんだ材、すなわち、Ｇｅが５〜１
５％、残部がＳｎであることを特徴とするはんだ材にお
いて、Ｇｅは、液相線温度を高めて上記した実装温度２
６０℃の半溶融状態から完全液相状態になるのに費やさ
れる変態エネルギー量Ｓｕを増して前記式（１）で示す
実装温度でのはんだの未液相化度を１０％以上とし、ま
た充分な濡れ性を付与するために添加してある。このＧ
ｅの添加重量を５〜１５％とした理由は、５％未満で
は、前記式（１）で示す実装温度でのはんだの未液相化
度が１０％未満になり、１５％を越えると、液相線温度
が高くなり過ぎて同式（１）で示す実装温度でのはんだ
の未液相化度が７０％を越え、部材のはんだによる固定
時、はんだの未溶融度が大きくなって濡れ不足乃至は浸
透不足によるはんだ付け不良が生じ易くなるからであ
る。

【００２４】請求項５記載のはんだ材、すなわち、Ｇｅ
が０．０１〜１０％好ましくは０．１〜１０％、Ａｇが
１０〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％であることを特徴と
するはんだ材において、Ａｇは、液相線温度を高めて上
記した実装温度２６０℃の半溶融状態から完全液相状態
になるのに費やされる変態エネルギー量Ｓｕを増して前
記式（１）で示す実装温度でのはんだの未液相化度を１
０％以上とするために添加し、またＧｅは充分な濡れ性
を付与するために添加してある。このＧｅの添加重量を
０．０１〜１０％好ましくは０．１〜１０％とした理由
は、０．０１％未満では、充分な濡れ性を付与し難く、
１０％を越えると、冷間加工性が低下し、細線線引き加
工や薄厚圧延やプリフォームの打ち抜き加工が難しくな
るからである。また、Ａｇの添加重量を１０〜３０％と
した理由は、１０％未満では、前記式（１）で示す実装
温度でのはんだの未液相化度が１０％未満になり、３０
％を越えると、Ｇｅの前記添加重量のもとでは、液相線
温度が高くなり過ぎて同式（１）で示す実装温度でのは
んだの未液相化度が７０％を越え、部材のはんだによる
固定時、はんだの未溶融度が大きくなって濡れ不足乃至
は浸透不足によるはんだ付け不良が生じ易くなり、加工
性も低下するからである。

【００２５】請求項６記載のはんだ材、すなわち、Ｇｅ
が０．０１〜１０％好ましくは０．１〜１０％、Ｓｂが
５〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％であることを特徴とす
るはんだ材において、Ｓｂは、液相線温度を高めて上記
した実装温度２６０℃の半溶融状態から完全液相状態に
なるのに費やされる変態エネルギー量Ｓｕを増して前記
式（１）で示す実装温度でのはんだの未液相化度を１０
％以上とするために添加し、またＧｅは、前記と同様に
充分な濡れ性を付与するために添加してある。このＧｅ
の添加重量を０．０１〜１０％好ましくは０．１〜１０
％とした理由は、前記と同様、０．０１％未満では、充
分な濡れ性を付与し難く、１０％を越えると、冷間加工
性が低下し、細線線引き加工や薄厚圧延やプリフォーム
の打ち抜き加工が難しくなるからである。また、Ｓｂの
添加重量を５〜３０％とした理由は、５％未満では、前
記式（１）で示す実装温度でのはんだの未液相化度が１
０％未満になり、３０％を越えると、Ｇｅの前記添加重
量のもとでは、液相線温度が高くなり過ぎて同式（１）
で示す実装温度でのはんだの未液相化度が７０％を越
え、部材のはんだによる固定時、はんだの未溶融度が大
きくなって濡れ不足乃至は浸透不足によるはんだ付け不
良が生じ易くなり、加工性も低下するからである。

【００２６】請求項７記載のはんだ材、すなわち、Ｇｅ
が０．０１〜１０％好ましくは０．１〜１０％、Ａｇと
Ｓｂの合計が６〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％であるこ
とを特徴とするはんだ材において、ＡｇとＳｂは、液相
線温度を高めて上記した実装温度２６０℃の半溶融状態
から完全液相状態になるのに費やされる変態エネルギー
量Ｓｕを増して前記式（１）で示す実装温度でのはんだ
の未液相化度を１０％以上とするために添加し、またＧ
ｅは、前記と同様に充分な濡れ性を付与するために添加
してある。このＧｅの添加重量を０．０１〜１０％好ま
しくは０．１〜１０％とした理由は、前記と同様、０．
０１％未満では、充分な濡れ性を付与し難く、１０％を
越えると、冷間加工性が低下し、細線線引き加工や薄厚
圧延やプリフォームの打ち抜き加工が難しくなるからで
ある。また、ＡｇとＳｂの合計添加重量を６〜３０％と
した理由は、６％未満では、前記式（１）で示す実装温
度でのはんだの未液相化度を１０％以上にすることが難
しくなり、３０％を越えると、前記と同様にＧｅの前記
添加重量のもとでは、液相線温度が高くなり過ぎて同式
（１）で示す実装温度でのはんだの未液相化度が７０％
を越え、部材のはんだによる固定時、はんだの未溶融度
が大きくなって濡れ不足乃至は浸透不足によるはんだ付
け不良が生じ易くなり、加工性も低下するからである。

【００２７】請求項８記載のはんだ材、すなわち、Ｐが
０．００１〜０．１％好ましくは０．０１〜０．１％、
Ａｇが１０〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％であることを
特徴とするはんだ材において、Ａｇは、液相線温度を高
めて上記した実装温度２６０℃の半溶融状態から完全液
相状態になるのに費やされる変態エネルギー量Ｓｕを増
して前記式（１）で示す実装温度でのはんだの未液相化
度を１０％以上とするために添加し、またＰは充分な濡
れ性を付与するために添加してある。このＰの添加重量
を０．００１〜０．１％好ましくは０．０１〜０．１％
とした理由は、０．００１％未満では、充分な濡れ性を
付与し難く、０．１％を越えると、冷間加工性が低下
し、細線線引き加工や薄厚圧延やプリフォームの打ち抜
き加工が難しくなるからである。また、Ａｇの添加重量
を１０〜３０％とした理由は、１０％未満では、前記式
（１）で示す実装温度でのはんだの未液相化度が１０％
未満になり、３０％を越えると、Ｐの前記添加重量のも
とでは、液相線温度が高くなり過ぎて同式（１）で示す
実装温度でのはんだの未液相化度が７０％を越え、部材
のはんだによる固定時、はんだの未溶融度が大きくなっ
て濡れ不足乃至は浸透不足によるはんだ付け不良が生じ
易くなり、加工性も低下するからである。

【００２８】請求項９記載のはんだ材、すなわち、Ｐが
０．００１〜０．１％好ましくは０．０１〜０．１％、
Ｓｂが５〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％であることを特
徴とするはんだ材において、Ｓｂは、液相線温度を高め
て上記した実装温度２６０℃の半溶融状態から完全液相
状態になるのに費やされる変態エネルギー量Ｓｕを増し
て前記式（１）で示す実装温度でのはんだの未液相化度
を１０％以上とするために添加し、またＰは、前記と同
様に充分な濡れ性を付与するために添加してある。この
Ｐの添加重量を０．００１〜０．１％好ましくは０．０
１〜０．１％とした理由は、前記と同様、０．００１％
未満では、充分な濡れ性を付与し難く、１０％を越える
と、冷間加工性が低下し、細線線引き加工や薄厚圧延や
プリフォームの打ち抜き加工が難しくなるからである。
また、Ｓｂの添加重量を５〜３０％とした理由は、５％
未満では、前記式（１）で示す実装温度でのはんだの未
液相化度が１０％未満になり、３０％を越えると、Ｐの
前記添加重量のもとでは、液相線温度が高くなり過ぎて
同式（１）で示す実装温度でのはんだの未液相化度が７
０％を越え、部材のはんだによる固定時、はんだの未溶
融度が大きくなって濡れ不足乃至は浸透不足によるはん
だ付け不良が生じ易くなり、加工性も低下するからであ
る。

【００２９】請求項１０記載のはんだ材、すなわち、Ｐ
が０．００１〜０．１％好ましくは０．０１〜０．１
％、ＡｇとＳｂの合計が６〜３０％、Ｓｎが６５〜９０
％であることを特徴とするはんだ材において、ＡｇとＳ
ｂは、液相線温度を高めて上記した実装温度２６０℃の
半溶融状態から完全液相状態になるのに費やされる変態
エネルギー量Ｓｕを増して前記式（１）で示す実装温度
でのはんだの未液相化度を１０％以上とするために添加
し、またＰは、前記と同様に充分な濡れ性を付与するた
めに添加してある。このＰの添加重量を０．００１〜
０．１％好ましくは０．０１〜０．１％とした理由は、
前記と同様、０．００１％未満では、充分な濡れ性を付
与し難く、０．１％を越えると、冷間加工性が低下し、
細線線引き加工や薄厚圧延やプリフォームの打ち抜き加
工が難しくなるからである。また、ＡｇとＳｂの合計添
加重量を６〜３０％とした理由は、６％未満では、前記
式（１）で示す実装温度でのはんだの未液相化度を１０
％以上にすることが難しくなり、３０％を越えると、前
記と同様にＰの前記添加重量のもとでは、液相線温度が
高くなり過ぎて同式（１）で示す実装温度でのはんだの
未液相化度が７０％を越え、部材のはんだによる固定
時、はんだの未溶融度が大きくなって濡れ不足乃至は浸
透不足によるはんだ付け不良が生じ易くなり、加工性も
低下するからである。

【００３０】上記した請求項４〜１０記載の何れのはん
だ材に対しても、Ａｕメッキした被はんだ付け面のＡｕ
食われ防止のためにＩｎを０．１〜５％添加したり、は
んだ材自体の機械的強度やはんだ付け後の接合強度を向
上させたり、はんだ材の熱膨張率を調整するために、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ｇａ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｚｎの少なくとも一種を
０．１〜５％添加することができる。請求項４〜１０記
載の何れのはんだ材においても、Ｇｅ、Ａｇ、Ｓｂ等の
元素の上限値は、はんだ材の冷間加工性を充分に保証で
きる範囲内にあり、厚み０．０１〜０．２ｍｍでの冷間
圧延加工、更には、所望形状のプリフォームへの打ち抜
き加工、また、線径０．０２〜０．２ｍｍでの線引き加
工を円滑に行うことができる。

【００３１】本発明に係る電子部品における部材の固定
方法は、本発明に係るはんだ材以外でも、非共晶はんだ
であって、固相線温度が実装温度Ｔ0より低く、はんだ
の示差走査熱量測定による前記温度Ｔ0から液相線温度
に至る間の変態エネルギー量が同示差走査熱量測定によ
る固相線温度から前記液相線温度に至る総変態エネルギ
ー量の１０〜７０％であり、かつ良好な濡れ性等を備え
たはんだ材により実施することが可能である。

【００３２】

【実施例】図１に示すセラミックスパッケージ電子部品
における蓋板をプリフォームはんだで気密固定する場合
のはんだ材の濡れ性を評価するために、磁器ボート上に
蓋板を載せ、該蓋板上にはんだ材を置き、これをＡｒ−
４Ｈ_２ガスを１リットル／分で流通させた炉芯石英管内
に投入し、３２０℃まで昇温し、１０分間保持したの
ち、炉から取り出し、ピンセットで引掻き剥離されない
ことを確認のうえ、はんだ材の面積が炉投入前に対し同
等以上の場合を濡れ性○と、接触角が大きいために同面
積が減少した場合を濡れ性△と評価し、ピンセットによ
る引掻き剥離が生じた場合を濡れ性×と評価した。

【００３３】また、図１に示すセラミックスパッケージ
電子部品を蓋板によりプリフォームはんだを用いて前記
した３２０℃×１０分間の加熱でパッケージした試料を
斜めに支持し、実装時の加熱を模擬して２６０℃×１０
秒間にて加熱し、蓋板の位置ずれの有無を調べ、１０箇
中、ずれを生じた箇数が０のものを実装時安定性○と、
ずれを生じた箇数が１〜３箇のものを実装時安定性△
と、ずれを生じた箇数が４箇以上のものを実装時安定性
×と評価した。

【００３４】次ぎに、式（１）で示す未液相化度を求め
るためのＤＳＣ曲線は、昇温速度を１０℃／分、測定雰
囲気をＮ_２ガスとして測定し、未液相化度は実装温度Ｔ
0を２６０℃として求めた。図３はＤＳＣ曲線の一例
（実施例２の試料のＤＳＣ曲線）を示している。

【００３５】〔実施例１〕はんだ材には、組成がＳｎ−
８Ｇｅで、厚み０．１ｍｍに冷間加工したリボン乃至は
プリフォームを用いた。蓋板にＮｉメッキコバール板を
用いてはんだの濡れ性及び実装時安定性を評価した結果
は何れも○であった。固相線温度は２２４．９℃、液相
線温度は４３９．７℃であり、式（１）の未液相化度は
２３．１％であった。

【００３６】〔比較例１〕表１に示す組成とした以外、
実施例１と同じとした。はんだの濡れ性及び実装時安定
性、未液相化度は表１の通りであった。

【表１】 Ｇｅ(%) Ｓｎ(%) 濡れ性 実装時安定性 未液相化度（％） 実施例１ ８ ９２ ○ ○ ２３．１ 比較例１ ４ ９６ ○ × １０未満

【００３７】表１から、実施例１のはんだ材では、未液
相化度が１０〜７０％の範囲内にあり、実装時安定性を
よく保証でき、かつ電子部品の部材のはんだ付け固定も
良好に行い得ることが確認できる。

【００３８】〔実施例２〕はんだ材の組成をＳｎ−２０
Ａｇ−１Ｇｅとした以外、実施例１に同じとした。蓋板
にＮｉメッキコバール板を用いてはんだの濡れ性及び実
装時安定性を評価した結果は何れも○であった。固相線
温度は２２０．５℃、液相線温度は３８６．９℃であり
（図３を参照）、式（１）の未液相化度は３１．６％で
あった。

【００３９】〔実施例３〜５〕表２に示す組成とした以
外、実施例１と同じとした。はんだの濡れ性及び実装時
安定性、未液相化度は表２の通りであった。

【００４０】〔比較例２〕表２に示す組成とした以外、
実施例１と同じとした。はんだの濡れ性及び実装時安定
性、未液相化度は表２の通りであった。

【表２】 Ag(%) Ge(%) Sn(%) 濡れ性 実装時安定性 未液相化度（％） 実施例２ 20 1 79 ○ ○ 31.6 実施例３ 30 1 69 ○ ○ 39.2 実施例４ 20 10 70 ○ ○ 42.7 比較例２ 20 0 80 △ ○ 30.4 Ag(%) P(%) Sn(%) 濡れ性 実装時安定性 未液相化度（％） 実施例５ 20 0.01 79.99 ○ ○ 30.0

【００４１】表２から、実施例２〜５のはんだ材では、
未液相化度が１０〜７０％の範囲内にあり、実装時安定
性をよく保証でき、かつ電子部品の部材のはんだ付け固
定も良好に行い得ることが確認できる。

【００４２】〔実施例６〕はんだ材の組成をＳｎ−２０
Ｓｂ−１Ｇｅとした以外、実施例１に同じとした。蓋板
にＮｉメッキコバール板を用いてはんだの濡れ性及び実
装時安定性を評価した結果は何れも○であった。固相線
温度は２４１．９℃、液相線温度は４３０．４℃であ
り、式（１）の未液相化度は３５．５％であった。

【００４３】〔実施例７〜９〕表３に示す組成とした以
外、実施例１と同じとした。はんだの濡れ性及び実装時
安定性、未液相化度は表３の通りであった。

【００４４】〔比較例３、４〕表３に示す組成とした以
外、実施例１と同じとした。はんだの濡れ性及び実装時
安定性、未液相化度は表３の通りであった。

【表３】 Sb(%) Ge(%) Sn(%) 濡れ性 実装時安定性 未液相化度（％） 実施例６ 20 1 79 ○ ○ 35.5 実施例７ 30 1 69 ○ ○ 56.0 実施例８ 10 10 80 ○ ○ 16.3 比較例３ 20 0 80 × × 36.7 比較例４ 8 1 91 ○ × 10%未満 Sb(%) P(%) Sn(%) 濡れ性 実装時安定性 未液相化度（％） 実施例９ 20 0.01 79.99 ○ ○ 36.7

【００４５】表３から、実施例６〜９のはんだ材では、
未液相化度が１０〜７０％の範囲内にあり、実装時安定
性をよく保証でき、かつ電子部品の部材のはんだ付け固
定も良好に行い得ることが確認できる。

【００４６】〔実施例１０〕はんだ材の組成をＳｎ−１
８Ａｇ−１０Ｓｂ−１Ｇｅとした以外、実施例１に同じ
とした。蓋板にＮｉメッキコバール板を用いてはんだの
濡れ性及び実装時安定性を評価した結果は何れも○であ
った。固相線温度は２３１．４℃、液相線温度は３７
５．４℃であり、式（１）の未液相化度は５２．１％で
あった。

【００４７】〔実施例１１、１２〕表４に示す組成とし
た以外、実施例１と同じとした。はんだの濡れ性及び実
装時安定性、未液相化度は表４の通りであった。

【００４８】〔比較例５〕表４に示す組成とした以外、
実施例１と同じとした。はんだの濡れ性及び実装時安定
性、未液相化度は表４の通りであった。

【表４】 Ag(%) Sb(%) Ge(%) Sn(%) 濡れ性 実装時安定性 未液相化度(%) 実施例10 18 10 1 71 ○ ○ 52.1 実施例11 10 5 1 84 ○ ○ 18.0 比較例5 18 9 0 76 △ ○ 31.7 Ag(%) Sb(%) P(%) Sn(%) 濡れ性 実装時安定性 未液相化度(%) 実施例12 10 5 0.01 84.99 ○ ○ 18.1

【００４９】表４から、実施例１０〜１２では、未液相
化度が１０〜７０％の範囲内にあり、実装時安定性をよ
く保証でき、かつ、ＧｅまたはＰ添加による濡れ性の向
上のために、電子部品の部材のはんだ付け固定も良好に
行い得ることが確認できる。

【００５０】〔実施例１３〕金食われ防止のためにＩｎ
を添加した表５の組成とした。

【表５】 Ag(%) Ge(%) Sn(%) In(%) 濡れ性 実装時安定性 未液相化度(%) 実施例13 15 5 79 1 ○ ○ 20.5 この表５から明らかな通り、金食われ防止のため等にＩ
ｎ等を通常の範囲内で添加しても、本発明に係るはんだ
材では、実装時安定性をよく保証でき、電子部品の部材
のはんだ付け固定も良好に行い得ることが確認できる。

【００５１】

【発明の効果】本発明に係る電子部品における部材の固
定方法によれば、部材をはんだ材で固定等した電子部品
を実装する場合、そのはんだの固相線温度が実装温度よ
り低くて実装時にそのはんだ材が溶け始めることがあっ
ても、はんだ材の未液相化度を充分に保持させて実装温
度に対する耐熱安定性を保証できる。而して、固相線温
度が実装温度よりも低いはんだ材の使用が可能になり、
はんだ材の選択範囲が広くなり、鉛フリーはんだの使用
が可能となる。また、本発明に係るはんだ材によれば、
本発明に係る電子部品における部材の固定方法に好適で
加工が容易なはんだ材を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によりはんだシールされる電子部品を示
す図面である。

【図２】本発明におけるはんだ材の変態エネルギー量の
％率を示す図面である。

【図３】本発明に係るはんだ材のＤＳＣ曲線の一例を示
す図面である。

【符号の説明】

１ セラミックパッケージ本体 ２ リード ３ 半導体チップ ４ ボンディングワィヤー ５ 蓋板 ６ はんだシール

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実装温度Ｔ0で実装される電子部品におけ
   る部材を非共晶はんだで固定するのに、前記の非共晶は
   んだとして、固相線温度が実装温度Ｔ0より低く、はん
   だの示差走査熱量測定による前記温度Ｔ0から液相線温
   度に至る間の変態エネルギー量が同示差走査熱量測定に
   よる固相線温度から前記液相線温度に至る総変態エネル
   ギー量の１０〜７０％であるはんだを用いることを特徴
   とする電子部品における部材の固定方法。
2. 【請求項２】実装温度Ｔ0が２６０℃である請求項１記
   載の電子部品における部材の固定方法。
3. 【請求項３】非共晶はんだによる固定を還元性または不
   活性ガス雰囲気下で行う請求項１または２記載の電子部
   品における部材の固定方法。
4. 【請求項４】Ｇｅが５〜１５％、残部がＳｎであること
   を特徴とするはんだ材。
5. 【請求項５】Ｇｅが０．０１〜１０％、Ａｇが１０〜３
   ０％、Ｓｎが６５〜９０％であることを特徴とするはん
   だ材。
6. 【請求項６】Ｇｅが０．０１〜１０％、Ｓｂが５〜３０
   ％、Ｓｎが６５〜９０％であることを特徴とするはんだ
   材。
7. 【請求項７】Ｇｅが０．０１〜１０％、ＡｇとＳｂの合
   計が６〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％であることを特徴
   とするはんだ材。
8. 【請求項８】Ｐが０．００１〜０．１％、Ａｇが１０〜
   ３０％、Ｓｎが６５〜９０％であることを特徴とするは
   んだ材。
9. 【請求項９】Ｐが０．００１〜０．１％、Ｓｂが５〜３
   ０％、Ｓｎが６５〜９０％であることを特徴とするはん
   だ材。
10. 【請求項１０】Ｐが０．００１〜０．１％、ＡｇとＳｂ
    の合計が６〜３０％、Ｓｎが６５〜９０％であることを
    特徴とするはんだ材。
11. 【請求項１１】Ｉｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｇａ、Ａｕ、Ｐｄ、
    Ｚｎの少なくとも一種を０．１〜５％添加した請求項４
    〜１０何れか記載のはんだ材。
12. 【請求項１２】厚みが０．０１〜０．２ｍｍである請求
    項４〜１１何れか記載のはんだ材。
13. 【請求項１３】線径が０．０２〜０．２ｍｍである請求
    項４〜１１何れか記載のはんだ材。