JP2003117681A - はんだペースト、および端子間の接続構造 - Google Patents
はんだペースト、および端子間の接続構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｓｎ−Ｚｎ系のＰｂフリーはんだを使ったは
んだ接続部分の経時的劣化を抑制する。 【解決手段】 フラックス中にはんだ合金粉末および金
属粉末を分散させたはんだペーストにおいて、はんだ合
金粉末にＳｎおよびＺｎを構成元素として含め、金属粉
末にＰｄ、ＴｉおよびＮｉのうちから選択される少なく
とも１つの元素を構成元素として含めた。好ましくは、
金属粉末は、はんだ合金粉末の融点において、はんだ合
金に対する金属粉末の固溶限界を超える量を含める。本
発明はさらに、被接続対象物と接続対象物との間を、こ
れらの端子間にはんだ層を介在させることによって電気
的に接続した構造において、被接続対象物および接続対
象物の端子のうちの少なくとも一方の表面をＣｕにより
構成し、ＳｎおよびＺｎを構成元素として含むマトリク
スと、Ｐｄ、ＴｉおよびＮｉのうちから選択される少な
くとも１つの元素を含んだ非固溶粒子と、によりはんだ
層を構成した。
んだ接続部分の経時的劣化を抑制する。 【解決手段】 フラックス中にはんだ合金粉末および金
属粉末を分散させたはんだペーストにおいて、はんだ合
金粉末にＳｎおよびＺｎを構成元素として含め、金属粉
末にＰｄ、ＴｉおよびＮｉのうちから選択される少なく
とも１つの元素を構成元素として含めた。好ましくは、
金属粉末は、はんだ合金粉末の融点において、はんだ合
金に対する金属粉末の固溶限界を超える量を含める。本
発明はさらに、被接続対象物と接続対象物との間を、こ
れらの端子間にはんだ層を介在させることによって電気
的に接続した構造において、被接続対象物および接続対
象物の端子のうちの少なくとも一方の表面をＣｕにより
構成し、ＳｎおよびＺｎを構成元素として含むマトリク
スと、Ｐｄ、ＴｉおよびＮｉのうちから選択される少な
くとも１つの元素を含んだ非固溶粒子と、によりはんだ
層を構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、はんだペースト、
および被接続対象物と接続対象物との間を、これらの端
子間にはんだ層を介在させることによって電気的に接続
した構造に関する。
および被接続対象物と接続対象物との間を、これらの端
子間にはんだ層を介在させることによって電気的に接続
した構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】はんだ付けは、回路基板に電子部品を実
装する場合などに利用されている。最近の電子機器で
は、回路基板上への部品の高密度実装を実現するため
に、表面実装技術が使われている。かかる部品の表面実
装においては、いわゆるはんだペーストが使われてい
る。はんだペーストは、典型的には、はんだ合金粉末を
ロジン、有機溶媒、粘調剤、および界面活性剤とともに
混合した材料である。
装する場合などに利用されている。最近の電子機器で
は、回路基板上への部品の高密度実装を実現するため
に、表面実装技術が使われている。かかる部品の表面実
装においては、いわゆるはんだペーストが使われてい
る。はんだペーストは、典型的には、はんだ合金粉末を
ロジン、有機溶媒、粘調剤、および界面活性剤とともに
混合した材料である。
【０００３】はんだ合金としては、従来よりＳｎ−Ｐｂ
系の合金が広く使われていた。しかしながら、Ｐｂの毒
性のために、最近ではＰｂフリーはんだ合金が使用され
ている。Ｐｂフリーはんだ合金としては、Ｓｎ−Ａｇ−
Ｃｕ系の合金、あるいはＳｎ−Ｚｎ系の合金が汎用され
ている。
系の合金が広く使われていた。しかしながら、Ｐｂの毒
性のために、最近ではＰｂフリーはんだ合金が使用され
ている。Ｐｂフリーはんだ合金としては、Ｓｎ−Ａｇ−
Ｃｕ系の合金、あるいはＳｎ−Ｚｎ系の合金が汎用され
ている。
【０００４】Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の合金の代表的なもの
としては、組成がＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕで表さ
れるものが挙げられる。Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ
は、Ｓｎ９６．５重量％、Ａｇ３重量％、Ｃｕ０．５重
量％含んだものである。一方、Ｓｎ−Ｚｎ系の合金の代
表的なものとしては、組成がＳｎ−９Ｚｎ、あるいはＳ
ｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉで表されるものが挙げられる。Ｓｎ
−９ＺｎはＳｎ９１重量％、Ｚｎ９重量％含んだもので
あり、Ｓｎ−８Ｚｎ−３ＢｉはＳｎ８９重量％、Ｚｎ８
重量％、Ｂｉ３重量％含んだものである。
としては、組成がＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕで表さ
れるものが挙げられる。Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ
は、Ｓｎ９６．５重量％、Ａｇ３重量％、Ｃｕ０．５重
量％含んだものである。一方、Ｓｎ−Ｚｎ系の合金の代
表的なものとしては、組成がＳｎ−９Ｚｎ、あるいはＳ
ｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉで表されるものが挙げられる。Ｓｎ
−９ＺｎはＳｎ９１重量％、Ｚｎ９重量％含んだもので
あり、Ｓｎ−８Ｚｎ−３ＢｉはＳｎ８９重量％、Ｚｎ８
重量％、Ｂｉ３重量％含んだものである。
【０００５】ところが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ合
金は、Ｓｎ−Ｐｂ系のはんだ合金に比べて融点が高い。
たとえば、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ系の合金は融
点が２１８℃であり、従来の典型的なＳｎ−Ｐｂ系のは
んだ合金の融点よりも３５℃も高い。このため、耐熱性
の低い部品がはんだ付けの際に破損する危険が避けられ
ない。このような事態を回避するためには、プリント基
板設計の際に、耐熱性の低い部品を熱容量の大きな部品
の近傍に配置するなどの配慮が必要となる。さらに、Ｓ
ｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ合金を使う場合には、はんだ
付け温度を従来の場合よりも高める必要があるため、は
んだ付けのための設備を変更する必要も生じる。
金は、Ｓｎ−Ｐｂ系のはんだ合金に比べて融点が高い。
たとえば、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ系の合金は融
点が２１８℃であり、従来の典型的なＳｎ−Ｐｂ系のは
んだ合金の融点よりも３５℃も高い。このため、耐熱性
の低い部品がはんだ付けの際に破損する危険が避けられ
ない。このような事態を回避するためには、プリント基
板設計の際に、耐熱性の低い部品を熱容量の大きな部品
の近傍に配置するなどの配慮が必要となる。さらに、Ｓ
ｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだ合金を使う場合には、はんだ
付け温度を従来の場合よりも高める必要があるため、は
んだ付けのための設備を変更する必要も生じる。
【０００６】これに対し、Ｓｎ−Ｚｎ系のはんだ合金
は、組成がＳｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉの場合に融点が１９３
℃、組成がＳｎ−９Ｚｎの場合に融点１９９℃と、従来
のはんだ付け温度よりもわずかに１０℃程度高いだけで
ある。このため、部品耐熱性の点での問題は生じず、既
存の設備を使ってはんだ付けを行うことが可能である。
は、組成がＳｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉの場合に融点が１９３
℃、組成がＳｎ−９Ｚｎの場合に融点１９９℃と、従来
のはんだ付け温度よりもわずかに１０℃程度高いだけで
ある。このため、部品耐熱性の点での問題は生じず、既
存の設備を使ってはんだ付けを行うことが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｓｎ−
Ｚｎ系のはんだ合金を用いる場合には、接続強度が経時
的に低下して接続部分に破断が生じ、はんだ付けされた
部品が回路基板から脱落してしまうといった問題が生じ
かねない。
Ｚｎ系のはんだ合金を用いる場合には、接続強度が経時
的に低下して接続部分に破断が生じ、はんだ付けされた
部品が回路基板から脱落してしまうといった問題が生じ
かねない。
【０００８】このような問題は、たとえば回路基板上に
形成されたＣｕ配線上に、Ｓｎ−Ｚｎ系のはんだ合金を
用いて電子部品を実装する場合に生じうる。ＺｎとＣｕ
とは親和性が高いため、Ｃｕ配線中にははんだ合金層と
の界面にＺｎＣｕ化合物層が形成されやすい。このよう
にして形成されたＺｎＣｕ化合物層は、はんだ合金層中
におけるＺｎの固相拡散により、時間と共に成長する。
電子機器の運転時には、電子機器の温度が８０℃程度に
なる場合が多く、かかる温度上昇に伴う熱応力がＺｎの
固相拡散を促進する。したがって、はんだ接続部分は、
ＺｎＣｕ化合物層の成長にともなって経時的に強度が低
下する。
形成されたＣｕ配線上に、Ｓｎ−Ｚｎ系のはんだ合金を
用いて電子部品を実装する場合に生じうる。ＺｎとＣｕ
とは親和性が高いため、Ｃｕ配線中にははんだ合金層と
の界面にＺｎＣｕ化合物層が形成されやすい。このよう
にして形成されたＺｎＣｕ化合物層は、はんだ合金層中
におけるＺｎの固相拡散により、時間と共に成長する。
電子機器の運転時には、電子機器の温度が８０℃程度に
なる場合が多く、かかる温度上昇に伴う熱応力がＺｎの
固相拡散を促進する。したがって、はんだ接続部分は、
ＺｎＣｕ化合物層の成長にともなって経時的に強度が低
下する。
【０００９】そこで、本発明は、Ｓｎ−Ｚｎ系のＰｂフ
リーはんだを使ったはんだ接続部分の経時的劣化を抑制
することを課題としている。
リーはんだを使ったはんだ接続部分の経時的劣化を抑制
することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記した課
題を解決するために次の技術的手段を講じている。
題を解決するために次の技術的手段を講じている。
【００１１】すなわち、本発明の第１の側面により提供
されるはんだペーストは、フラックス中にはんだ合金粉
末および金属粉末を分散させたはんだペーストであっ
て、前記はんだ合金粉末は、ＳｎおよびＺｎを構成元素
として含み、前記金属粉末は、Ｐｄ、Ｔｉ、およびＮｉ
のうちから選択される少なくとも１つの元素を構成元素
として含んでいることを特徴としている。
されるはんだペーストは、フラックス中にはんだ合金粉
末および金属粉末を分散させたはんだペーストであっ
て、前記はんだ合金粉末は、ＳｎおよびＺｎを構成元素
として含み、前記金属粉末は、Ｐｄ、Ｔｉ、およびＮｉ
のうちから選択される少なくとも１つの元素を構成元素
として含んでいることを特徴としている。
【００１２】金属粉末は、はんだ合金粉末の融点におい
て、はんだ合金に対する金属粉末の固溶限界を超える量
で含ませるのが好ましい。
て、はんだ合金に対する金属粉末の固溶限界を超える量
で含ませるのが好ましい。
【００１３】金属粉末は、Ｐｄ、ＴｉおよびＮｉのうち
から選択される少なくとも１つである第１金属元素と、
これら以外の元素である第２金属元素と、を含んだもの
として構成するのが好ましい。第２金属元素は、はんだ
合金粉末を溶融させたマトリックス中を、第１金属元素
が分散するのを助ける役割を有している。このため、第
２金属元素としては、第１金属粉末に含まれている成分
であるＳｎまたはＺｎを使用するのが好ましい。Ｓｎ―
Ｚｎ系はんだにおいては、Ｚｎに比べてＳｎの重量割合
を大きくするのが一般的であるため、この場合には、第
２金属元素としてＳｎを採用するのが好ましい。
から選択される少なくとも１つである第１金属元素と、
これら以外の元素である第２金属元素と、を含んだもの
として構成するのが好ましい。第２金属元素は、はんだ
合金粉末を溶融させたマトリックス中を、第１金属元素
が分散するのを助ける役割を有している。このため、第
２金属元素としては、第１金属粉末に含まれている成分
であるＳｎまたはＺｎを使用するのが好ましい。Ｓｎ―
Ｚｎ系はんだにおいては、Ｚｎに比べてＳｎの重量割合
を大きくするのが一般的であるため、この場合には、第
２金属元素としてＳｎを採用するのが好ましい。
【００１４】金属粉末は、第１および第２金属元素を含
む合金粉末または複合金属粉末として構成するのが好ま
しい。複合金属粉末は、たとえば第１金属元素を含む粒
子の表面を、第２金属元素を含む材料により被覆したも
のとして構成される。前記粒子を被覆する手段として
は、たとえば無電解めっきの手法を採用することができ
る。
む合金粉末または複合金属粉末として構成するのが好ま
しい。複合金属粉末は、たとえば第１金属元素を含む粒
子の表面を、第２金属元素を含む材料により被覆したも
のとして構成される。前記粒子を被覆する手段として
は、たとえば無電解めっきの手法を採用することができ
る。
【００１５】金属粉末としては、重量平均粒径が４０μ
ｍ以下のもの使用するのが好ましい。より好ましくは、
金属粉末の重量平均粒径は５〜４０μｍとされ、最も好
ましくは５〜２０μｍとされる。金属粉末の重量平均粒
径が不当に大きければ、第１金属粉末が溶融した場合の
金属元素の分散性が悪くなる。一方、重量平均粒径を不
当に小さくすれば、製造コストが上昇する反面、それに
見合うだけの効果の上積みを期待できない。金属粉末の
分散性を考慮した場合には、金属粉末として略球形の形
態を有するものを使用するのが好ましい。
ｍ以下のもの使用するのが好ましい。より好ましくは、
金属粉末の重量平均粒径は５〜４０μｍとされ、最も好
ましくは５〜２０μｍとされる。金属粉末の重量平均粒
径が不当に大きければ、第１金属粉末が溶融した場合の
金属元素の分散性が悪くなる。一方、重量平均粒径を不
当に小さくすれば、製造コストが上昇する反面、それに
見合うだけの効果の上積みを期待できない。金属粉末の
分散性を考慮した場合には、金属粉末として略球形の形
態を有するものを使用するのが好ましい。
【００１６】本願発明の第２の側面においては、被接続
対象物と接続対象物との間を、これらの端子間にはんだ
層を介在させることによって電気的に接続した構造であ
って、 前記被接続対象物の端子および前記接続対象物
の端子のうちの少なくとも一方は、表面がＣｕにより構
成されており、前記はんだ層は、ＳｎおよびＺｎを構成
元素として含むマトリクスと、前記マトリクス中に分散
したＰｄ、ＴｉおよびＮｉのうち少なくとも一つの元素
を含んだ非固溶粒子と、を含むことを特徴とする、端子
間の接続構造が提供される。
対象物と接続対象物との間を、これらの端子間にはんだ
層を介在させることによって電気的に接続した構造であ
って、 前記被接続対象物の端子および前記接続対象物
の端子のうちの少なくとも一方は、表面がＣｕにより構
成されており、前記はんだ層は、ＳｎおよびＺｎを構成
元素として含むマトリクスと、前記マトリクス中に分散
したＰｄ、ＴｉおよびＮｉのうち少なくとも一つの元素
を含んだ非固溶粒子と、を含むことを特徴とする、端子
間の接続構造が提供される。
【００１７】被接続対象物としては、回路基板や電子部
品が挙げられ、接続対象物としては電子部品が挙げられ
る。本発明で回路基板とは、複数の電子部品を搭載され
ることを前提として、絶縁基板上に配線をパターン形成
したものをいう。絶縁基板については、その材料はとく
に限定されず、有機物系の材料（たとえばガラスエポキ
シ樹脂やポリイミド樹脂）であっても、無機物系（たと
えばセラミック）の材料であってもよい。本発明でいう
電子部品には、電子素子（ベアチップ）自体、電子素子
を樹脂封止したもの、および絶縁基板上に電子素子を搭
載して表面実装可能に構成されたもの（たとえばＢＧＡ
（ボールグリッドアレイ））などが含まれる。また、電
子素子には、絶縁材料上に導体や抵抗体などを膜形成し
たもの（たとえばチップ抵抗器やチップコンデンサ）、
およびシリコンなどの半導体材料にｐｎ接合部を形成し
たもの（たとえばダイオードチップ）などが含まれる。
品が挙げられ、接続対象物としては電子部品が挙げられ
る。本発明で回路基板とは、複数の電子部品を搭載され
ることを前提として、絶縁基板上に配線をパターン形成
したものをいう。絶縁基板については、その材料はとく
に限定されず、有機物系の材料（たとえばガラスエポキ
シ樹脂やポリイミド樹脂）であっても、無機物系（たと
えばセラミック）の材料であってもよい。本発明でいう
電子部品には、電子素子（ベアチップ）自体、電子素子
を樹脂封止したもの、および絶縁基板上に電子素子を搭
載して表面実装可能に構成されたもの（たとえばＢＧＡ
（ボールグリッドアレイ））などが含まれる。また、電
子素子には、絶縁材料上に導体や抵抗体などを膜形成し
たもの（たとえばチップ抵抗器やチップコンデンサ）、
およびシリコンなどの半導体材料にｐｎ接合部を形成し
たもの（たとえばダイオードチップ）などが含まれる。
【００１８】電子部品の具体例としては、電子素子と、
この電子素子を封止する樹脂パッケージと、この樹脂パ
ッケージから延出する外部リードと、を備えた表面実装
型のものが挙げられる。この表面実装型の電子部品にお
いては、外部リードは、たとえば樹脂パッケージの底面
と略面一となるように水平方向に延びる実装部を有する
ものとして構成される。この場合には、実装部と回路基
板の端子との間が、はんだ層を介して電気的に接続され
る。
この電子素子を封止する樹脂パッケージと、この樹脂パ
ッケージから延出する外部リードと、を備えた表面実装
型のものが挙げられる。この表面実装型の電子部品にお
いては、外部リードは、たとえば樹脂パッケージの底面
と略面一となるように水平方向に延びる実装部を有する
ものとして構成される。この場合には、実装部と回路基
板の端子との間が、はんだ層を介して電気的に接続され
る。
【００１９】非固溶粒子は、重量平均粒径を４０μm以
下とするのが好ましい。より好ましくは、非固溶粒子の
重量平均粒径は５〜４０μｍとされ、最も好ましくは５
〜２０μｍとされる。非固溶粒子は、略球形の形態とし
てマトリックスに分散させるのが好ましい。
下とするのが好ましい。より好ましくは、非固溶粒子の
重量平均粒径は５〜４０μｍとされ、最も好ましくは５
〜２０μｍとされる。非固溶粒子は、略球形の形態とし
てマトリックスに分散させるのが好ましい。
【００２０】本発明では、はんだ合金粉末をフラックス
中に分散させたはんだペーストにおいて、はんだ合金粉
末の他にＰｄ、Ｔｉ、Ｎｉのうち少なくとも一つの元素
を含んだ金属粉末がフラックス中に分散させられてい
る。そのため、当該はんだペーストにより提供される接
続構造では、マトリックス中に非固溶粒子（金属粉末）
が分散している。この非固溶粒子は、マトリックス中を
固相拡散するＺｎを固定することが可能であるため、Ｚ
ｎＣｕ化合物の形成を抑制することができる。その結
果、はんだ接続部分の強度減少を抑制して、接続安定性
および信頼性を高めることが可能となる。
中に分散させたはんだペーストにおいて、はんだ合金粉
末の他にＰｄ、Ｔｉ、Ｎｉのうち少なくとも一つの元素
を含んだ金属粉末がフラックス中に分散させられてい
る。そのため、当該はんだペーストにより提供される接
続構造では、マトリックス中に非固溶粒子（金属粉末）
が分散している。この非固溶粒子は、マトリックス中を
固相拡散するＺｎを固定することが可能であるため、Ｚ
ｎＣｕ化合物の形成を抑制することができる。その結
果、はんだ接続部分の強度減少を抑制して、接続安定性
および信頼性を高めることが可能となる。
【００２１】なお、Ｓｎ―Ｚｎ系の合金に対して Ｔｉ
やＮｉなどを添加する技術については、特開２０００−
１５４７８号公報、特開平１１−１８９８９４号公報、
あるいは特開２０００−２６５２９４号公報などに開示
されている。しかしながら、特開２０００−１５４７８
号公報に開示されたはんだ材では、はんだ材の溶融時に
ＴｉやＮｉなどが同時に溶融するように構成されてい
る。これに対して、本発明では、はんだ合金の溶融時に
金属粉末を溶融させないようにしている。その結果、マ
トリクス中に非固溶粒子が分散した接続構造が提供され
る。したがって、特開２０００−１５４７８号公報に開
示されたはんだ材は、技術思想としては本発明とは全く
別物である。また、特開平１１−１８９８９４号公報や
特開２０００−２６５２９４号公報に記載の発明では、
濡れ性を改善するためにＴｉやＮｉなどを添加するので
あって、Ｚｎを固定化する目的でＴｉやＮｉなどを添加
する本願発明とは全く別思想である。上記した公報に対
して共通していえることは、本発明と同様な課題意識が
ないばかりか、はんだ合金の溶融時およびこれの固化時
に粒子状の金属を分散状態とするという点ついては全く
開示も示唆もされていない。
やＮｉなどを添加する技術については、特開２０００−
１５４７８号公報、特開平１１−１８９８９４号公報、
あるいは特開２０００−２６５２９４号公報などに開示
されている。しかしながら、特開２０００−１５４７８
号公報に開示されたはんだ材では、はんだ材の溶融時に
ＴｉやＮｉなどが同時に溶融するように構成されてい
る。これに対して、本発明では、はんだ合金の溶融時に
金属粉末を溶融させないようにしている。その結果、マ
トリクス中に非固溶粒子が分散した接続構造が提供され
る。したがって、特開２０００−１５４７８号公報に開
示されたはんだ材は、技術思想としては本発明とは全く
別物である。また、特開平１１−１８９８９４号公報や
特開２０００−２６５２９４号公報に記載の発明では、
濡れ性を改善するためにＴｉやＮｉなどを添加するので
あって、Ｚｎを固定化する目的でＴｉやＮｉなどを添加
する本願発明とは全く別思想である。上記した公報に対
して共通していえることは、本発明と同様な課題意識が
ないばかりか、はんだ合金の溶融時およびこれの固化時
に粒子状の金属を分散状態とするという点ついては全く
開示も示唆もされていない。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照して説明する。図１は本発明に係
るはんだ接続構造の一例を説明するための電子装置の要
部斜視図であり、図２はその要部拡大図である。
態について図面を参照して説明する。図１は本発明に係
るはんだ接続構造の一例を説明するための電子装置の要
部斜視図であり、図２はその要部拡大図である。
【００２３】電子装置１は、回路基板２および電子部品
３を有している。回路基板２は、絶縁基板２０上にＣｕ
配線２１をパターン形成したものである。絶縁基板２０
は、たとえばセラミクスやガラスエポキシ樹脂などによ
り構成されている。Ｃｕ配線２１は、たとえば蒸着やス
パッタリングにより形成することができる。
３を有している。回路基板２は、絶縁基板２０上にＣｕ
配線２１をパターン形成したものである。絶縁基板２０
は、たとえばセラミクスやガラスエポキシ樹脂などによ
り構成されている。Ｃｕ配線２１は、たとえば蒸着やス
パッタリングにより形成することができる。
【００２４】電子部品３は、半導体チップなどの電子素
子（図示略）を樹脂パッケージ３０内に封止したもので
ある。樹脂パッケージ３０からは、複数の外部リード３
１が延出している。外部リード３１は、先端部３２が樹
脂パッケージ３０の底面と略面一となるようにクランク
状に折り曲げられている。先端部３２は、実装部を構成
している。
子（図示略）を樹脂パッケージ３０内に封止したもので
ある。樹脂パッケージ３０からは、複数の外部リード３
１が延出している。外部リード３１は、先端部３２が樹
脂パッケージ３０の底面と略面一となるようにクランク
状に折り曲げられている。先端部３２は、実装部を構成
している。
【００２５】図２に示したように、実装部３２と Ｃｕ
配線２１との間は、はんだ層４を介して接続されてい
る。はんだ層４は、マトリクス４０内に非固溶粒子４１
を分散させた形態を有している。このようなはんだ接続
構造は、図３（ａ）〜（ｃ）に示す工程を経て製造する
ことができる。
配線２１との間は、はんだ層４を介して接続されてい
る。はんだ層４は、マトリクス４０内に非固溶粒子４１
を分散させた形態を有している。このようなはんだ接続
構造は、図３（ａ）〜（ｃ）に示す工程を経て製造する
ことができる。
【００２６】まず、図３（ａ）に示したように回路基板
２におけるＣｕ配線２１上にはんだペーストを塗布して
はんだ塗布部４Ａを形成する。はんだペーストは、たと
えばスクリーン印刷の手法によりＣｕ配線２１上に塗布
される。より具体的には、開口部が形成されたメタルマ
スクを位置合わせして回路基板２上に載置した状態で開
口部内にはんだペーストを充填し、その後にマスクを除
去することにより形成される。
２におけるＣｕ配線２１上にはんだペーストを塗布して
はんだ塗布部４Ａを形成する。はんだペーストは、たと
えばスクリーン印刷の手法によりＣｕ配線２１上に塗布
される。より具体的には、開口部が形成されたメタルマ
スクを位置合わせして回路基板２上に載置した状態で開
口部内にはんだペーストを充填し、その後にマスクを除
去することにより形成される。
【００２７】はんだペーストとしては、フラックス中に
はんだ合金粉末４０Ａおよび金属粉末４１Ａを分散させ
たものが使用される。フラックスとしては、ロジン１０
０重量部に対して、溶媒５０〜９０重量部、粘調剤５〜
２０重量部、界面活性剤０．５〜１０重量部を混合した
ものが使用される。溶媒としては、たとえばベンゼン、
トルエン、α―テレビネオールを、粘調剤としては、た
とえばグリセリン、ポリエチレングリコール、硬化ひま
し油を、界面活性剤としては、たとえばアミンハロゲン
化水素酸塩、ジフェニルグアニジンＨＢｒを使用するこ
とができる。
はんだ合金粉末４０Ａおよび金属粉末４１Ａを分散させ
たものが使用される。フラックスとしては、ロジン１０
０重量部に対して、溶媒５０〜９０重量部、粘調剤５〜
２０重量部、界面活性剤０．５〜１０重量部を混合した
ものが使用される。溶媒としては、たとえばベンゼン、
トルエン、α―テレビネオールを、粘調剤としては、た
とえばグリセリン、ポリエチレングリコール、硬化ひま
し油を、界面活性剤としては、たとえばアミンハロゲン
化水素酸塩、ジフェニルグアニジンＨＢｒを使用するこ
とができる。
【００２８】はんだ合金粉末４０Ａとしては、Ｓｎおよ
びＺｎを構成元素として含むもの、たとえばＳｎ−Ｚｎ
系の合金の粉末が使用される。Ｓｎ−Ｚｎ系の合金とし
ては、たとえば組成がＳｎ−９Ｚｎ（Ｓｎ９１重量％、
Ｚｎ９重量％）およびＳｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉ（Ｓｎ８９
重量％、Ｚｎ８重量％、Ｂｉ３重量％）が好ましく使用
される。はんだ合金粉末４０Ａとしては、たとえば重量
平均粒径が２０〜４０μｍのものを使用するのが好まし
い。
びＺｎを構成元素として含むもの、たとえばＳｎ−Ｚｎ
系の合金の粉末が使用される。Ｓｎ−Ｚｎ系の合金とし
ては、たとえば組成がＳｎ−９Ｚｎ（Ｓｎ９１重量％、
Ｚｎ９重量％）およびＳｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉ（Ｓｎ８９
重量％、Ｚｎ８重量％、Ｂｉ３重量％）が好ましく使用
される。はんだ合金粉末４０Ａとしては、たとえば重量
平均粒径が２０〜４０μｍのものを使用するのが好まし
い。
【００２９】金属粉末４１Ａとしては、Ｐｄ、Ｔｉおよ
びＮｉからなる群から選択される少なくとも１種である
元素Ｘを含んだものが使用される。金属粉末４１Ａは、
はんだ合金粉末４０Ａの融点において、はんだ金属に対
する固溶限界を超える量で含ませておくのが好ましい。
金属粉末４１Ａは、複数種の元素を合金化したものであ
ってもよいし、コア材の表面を無電解めっきなどの手法
により被覆したものであってもよい。より具体的には、
たとえば元素Ｘとこれとは種類の異なる元素を合金化し
たものであってもよいし、元素Ｘを含む粒子の表面をこ
れとは異なる元素により被覆したものであってもよい。
元素Ｘとは異なる元素としては、ＳｎまたはＺｎが好ま
しく使用される。金属粉末４１Ａを元素Ｘとこれとは異
なる元素（とくにはんだ合金の構成元素と同一の元素）
を含ませておくことにより、はんだ合金粉末４０Ａが溶
融したときに、金属元素を適切に分散させることができ
るようになる。Ｓｎ―Ｚｎ系はんだにおいては、Ｚｎに
比べてＳｎの重量割合が大きいため、この場合には、元
素Ｘとは異なる元素としてＳｎを採用するのが好まし
い。
びＮｉからなる群から選択される少なくとも１種である
元素Ｘを含んだものが使用される。金属粉末４１Ａは、
はんだ合金粉末４０Ａの融点において、はんだ金属に対
する固溶限界を超える量で含ませておくのが好ましい。
金属粉末４１Ａは、複数種の元素を合金化したものであ
ってもよいし、コア材の表面を無電解めっきなどの手法
により被覆したものであってもよい。より具体的には、
たとえば元素Ｘとこれとは種類の異なる元素を合金化し
たものであってもよいし、元素Ｘを含む粒子の表面をこ
れとは異なる元素により被覆したものであってもよい。
元素Ｘとは異なる元素としては、ＳｎまたはＺｎが好ま
しく使用される。金属粉末４１Ａを元素Ｘとこれとは異
なる元素（とくにはんだ合金の構成元素と同一の元素）
を含ませておくことにより、はんだ合金粉末４０Ａが溶
融したときに、金属元素を適切に分散させることができ
るようになる。Ｓｎ―Ｚｎ系はんだにおいては、Ｚｎに
比べてＳｎの重量割合が大きいため、この場合には、元
素Ｘとは異なる元素としてＳｎを採用するのが好まし
い。
【００３０】金属粉末４１Ａの重量平均粒径は、たとえ
ば４０μｍ以下、さらに好ましくは５〜４０μｍ、最も
好ましくは５〜２０μｍとされる。金属粉末４１Ａの重
量平均粒径が不当に大きければ、はんだ合金粉末４０Ａ
が溶融した場合の金属粒子４１Ａの分散性が悪くなる。
一方、重量平均粒径を不当に小さくすれば、製造コスト
が上昇する反面、それに見合うだけの効果の上積みを期
待できない。金属粉末４１Ａの分散性を考慮した場合に
は、金属粉末４１Ａとして略球形の形態を有するものを
使用するのが好ましい。
ば４０μｍ以下、さらに好ましくは５〜４０μｍ、最も
好ましくは５〜２０μｍとされる。金属粉末４１Ａの重
量平均粒径が不当に大きければ、はんだ合金粉末４０Ａ
が溶融した場合の金属粒子４１Ａの分散性が悪くなる。
一方、重量平均粒径を不当に小さくすれば、製造コスト
が上昇する反面、それに見合うだけの効果の上積みを期
待できない。金属粉末４１Ａの分散性を考慮した場合に
は、金属粉末４１Ａとして略球形の形態を有するものを
使用するのが好ましい。
【００３１】次に、回路基板２上に電子部品３を載置す
る。このとき、図３（ｂ）に示したように、外部リード
３１の実装部３２とはんだペースト塗布部４Ａとを位置
合わせした状態としておく。
る。このとき、図３（ｂ）に示したように、外部リード
３１の実装部３２とはんだペースト塗布部４Ａとを位置
合わせした状態としておく。
【００３２】続いて、はんだ塗布部４Ａを、たとえば２
１５℃に加熱する。これにより、フラックスの酸化防止
作用の下にはんだ塗布部４Ａが溶融する。その後、はん
だ合金を固化させれば、図３（ｃ）に示したように実装
部３２がＣｕ配線２１に対してはんだ層４を介して接続
される。はんだ層４の形成に際しては、はんだ合金中の
ＺｎとＣｕ配線２１中のＣｕとが反応し、Ｃｕ配線２１
の表面には薄いＺｎＣｕ化合物層４３が形成される。
１５℃に加熱する。これにより、フラックスの酸化防止
作用の下にはんだ塗布部４Ａが溶融する。その後、はん
だ合金を固化させれば、図３（ｃ）に示したように実装
部３２がＣｕ配線２１に対してはんだ層４を介して接続
される。はんだ層４の形成に際しては、はんだ合金中の
ＺｎとＣｕ配線２１中のＣｕとが反応し、Ｃｕ配線２１
の表面には薄いＺｎＣｕ化合物層４３が形成される。
【００３３】はんだペーストとしては、はんだ合金粉末
４０Ａに金属粉末４１Ａを混合したものが使用され（図
３（ａ）参照）、好ましくは、はんだ合金の溶融温度に
おけるはんだ合金に対する固溶限界を超えて金属粉末４
１Ａを混合したものが使用されている。したがって、は
んだ合金粉末４０Ａを溶融させたとしても、金属粉末４
１Ａが粉末（非固溶粒子４１）の状態で存在する。その
結果、はんだ層４は、図２に示したようにＳｎ―Ｚｎの
合金のマトリックス４０中に金属粉末４１Ａを起源とす
る非固溶粒子４１が分散したものとなる。
４０Ａに金属粉末４１Ａを混合したものが使用され（図
３（ａ）参照）、好ましくは、はんだ合金の溶融温度に
おけるはんだ合金に対する固溶限界を超えて金属粉末４
１Ａを混合したものが使用されている。したがって、は
んだ合金粉末４０Ａを溶融させたとしても、金属粉末４
１Ａが粉末（非固溶粒子４１）の状態で存在する。その
結果、はんだ層４は、図２に示したようにＳｎ―Ｚｎの
合金のマトリックス４０中に金属粉末４１Ａを起源とす
る非固溶粒子４１が分散したものとなる。
【００３４】図４には、Ｓｎ−Ｎｉ系の相平衡図を示し
た。同図によれば、Ｓｎ−Ｎｉ合金の融点はＳｎの融点
である２３２℃以上であり、合金中のＮｉ量を増やすに
従い、融点は上昇する。このことからも、はんだ合金粉
末４０Ａが融解しても、金属粉末４１Ａが融解すること
なくマトリックス４０中に非固溶粒子４１として残るこ
とがわかる。
た。同図によれば、Ｓｎ−Ｎｉ合金の融点はＳｎの融点
である２３２℃以上であり、合金中のＮｉ量を増やすに
従い、融点は上昇する。このことからも、はんだ合金粉
末４０Ａが融解しても、金属粉末４１Ａが融解すること
なくマトリックス４０中に非固溶粒子４１として残るこ
とがわかる。
【００３５】このようにしてマトリクス４０中に非固溶
粒子４１を存在させれば、Ｚｎがマトリクス４０中を固
体拡散した際に、ＺｎがＣｕ配線２１に到達する前に非
固溶粒子４１により固定することができる。つまり、図
２に模式的に示したように非固溶粒子４１の表面に元素
ＸとＺｎとの化合物層が形成される。このことは、金属
粒子として略球形の純Ｎｉを用いたはんだ層の断面を、
本発明者らが電子顕微鏡観察したことによっても確認さ
れている。
粒子４１を存在させれば、Ｚｎがマトリクス４０中を固
体拡散した際に、ＺｎがＣｕ配線２１に到達する前に非
固溶粒子４１により固定することができる。つまり、図
２に模式的に示したように非固溶粒子４１の表面に元素
ＸとＺｎとの化合物層が形成される。このことは、金属
粒子として略球形の純Ｎｉを用いたはんだ層の断面を、
本発明者らが電子顕微鏡観察したことによっても確認さ
れている。
【００３６】したがって、元素Ｘを含む非固溶粒子４１
をマトリクス４０中に存在させることにより、Ｃｕ配線
２１にＺｎが到達することを抑制することができる。そ
の結果、Ｃｕ配線２１にＺｎが拡散しＺｎＣｕ化合物層
を形成したり、あるいはＣｕ配線２１においてＺｎＣｕ
化合物層が成長するのを抑制することができる。これに
より、はんだ接続部分の経時的劣化を抑制することがで
きる結果、はんだ接続部の接合強度が長期間にわたり安
定し、信頼性および寿命が向上する。また、Ｚｎは、単
にはんだ付け工程の際にはんだ合金粒子の融点を低下さ
せるためのものであり、はんだ付けが終了した後は非固
溶粒子４１によりＺｎを捕獲しても何ら問題は生じな
い。
をマトリクス４０中に存在させることにより、Ｃｕ配線
２１にＺｎが到達することを抑制することができる。そ
の結果、Ｃｕ配線２１にＺｎが拡散しＺｎＣｕ化合物層
を形成したり、あるいはＣｕ配線２１においてＺｎＣｕ
化合物層が成長するのを抑制することができる。これに
より、はんだ接続部分の経時的劣化を抑制することがで
きる結果、はんだ接続部の接合強度が長期間にわたり安
定し、信頼性および寿命が向上する。また、Ｚｎは、単
にはんだ付け工程の際にはんだ合金粒子の融点を低下さ
せるためのものであり、はんだ付けが終了した後は非固
溶粒子４１によりＺｎを捕獲しても何ら問題は生じな
い。
【００３７】
【実施例】以下、本発明の実施例１〜６を比較例１とと
もに説明する。これらの実施例および比較例において
は、図１に示したような電子装置を１５０℃に保持した
場合のＺｎＣｕ化合物層の厚さの経時的変化を調べた。
その結果を図５に示した。なお、ＺｎＣｕ化合物層の厚
みは、はんだ接続部の断面を電子顕微鏡で観察すること
により行った。
もに説明する。これらの実施例および比較例において
は、図１に示したような電子装置を１５０℃に保持した
場合のＺｎＣｕ化合物層の厚さの経時的変化を調べた。
その結果を図５に示した。なお、ＺｎＣｕ化合物層の厚
みは、はんだ接続部の断面を電子顕微鏡で観察すること
により行った。
【００３８】電子装置１は、図３（ａ）〜（ｃ）を参照
して説明した要領で製造した。はんだペーストは、メタ
ルマスクを用いたスクリーン印刷によりＣｕ配線２１上
に塗布した。
して説明した要領で製造した。はんだペーストは、メタ
ルマスクを用いたスクリーン印刷によりＣｕ配線２１上
に塗布した。
【００３９】はんだペーストとしては、下記表１に示し
たようにＳｎ−Ｚｎ系はんだ合金粉末をフラックスに混
合したものを基本組成とするものを使用した。実施例１
〜６においてはさらに、金属粉末を添加した。金属粉末
は、実施例１〜３においてはＰｄ、ＴｉまたはＮｉにＳ
ｎめっきを施した形態で、実施例４〜６においてはＰ
ｄ、ＴｉまたはＮｉとＳｎとの重量比率が５０：５０と
なるように調整した合金の形態で添加した。金属粉末
は、重量平均粒径が２０μｍである略球形の形態に調整
した。
たようにＳｎ−Ｚｎ系はんだ合金粉末をフラックスに混
合したものを基本組成とするものを使用した。実施例１
〜６においてはさらに、金属粉末を添加した。金属粉末
は、実施例１〜３においてはＰｄ、ＴｉまたはＮｉにＳ
ｎめっきを施した形態で、実施例４〜６においてはＰ
ｄ、ＴｉまたはＮｉとＳｎとの重量比率が５０：５０と
なるように調整した合金の形態で添加した。金属粉末
は、重量平均粒径が２０μｍである略球形の形態に調整
した。
【００４０】Ｓｎ−Ｚｎ系合金としては、実施例１，
３，５においては組成がＳｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉ（Ｓｎ８
９重量％、Ｚｎ８重量％、Ｂｉ３重量％：融点１９３
℃）、重量平均粒径が３０μｍである略球形のものを使
用し、実施例２，４，６および比較例１においては組成
がＳｎ−９Ｚｎ（Ｓｎ９１重量％、Ｚｎ９重量％：融点
１９９℃）、重量平均粒径が３０μｍである略球形のも
のを使用した。
３，５においては組成がＳｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉ（Ｓｎ８
９重量％、Ｚｎ８重量％、Ｂｉ３重量％：融点１９３
℃）、重量平均粒径が３０μｍである略球形のものを使
用し、実施例２，４，６および比較例１においては組成
がＳｎ−９Ｚｎ（Ｓｎ９１重量％、Ｚｎ９重量％：融点
１９９℃）、重量平均粒径が３０μｍである略球形のも
のを使用した。
【００４１】
【表１】
【００４２】フラックスの組成は、下記表２に示した通
りである。表２に示した組成のフラックスは、昭和電工
（株）製のＪｕｆｆｉｔ−Ｅ ８Ｚ３Ｂ０５Ｍ２に含ま
れるものである。Ｊｕｆｆｉｔ−Ｅ ８Ｚ３Ｂ０５Ｍ２
は、表２に示した組成のフラックスに対して、表1に示
した割合でＳｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉを添加したものであ
る。つまり、実施例１，３，５のはんだペーストは、Ｊ
ｕｆｆｉｔ−Ｅ ８Ｚ３Ｂ０５Ｍ２に金属粉末を添加す
ることにより調製した。一方、実施例２，４，６および
比較例１のはんだペーストは、Ｊｕｆｆｉｔ−Ｅ ８Ｚ
３Ｂ０５Ｍ２のＳｎ−８Ｚｎ−３ＢｉをＳｎ−９Ｚｎに
置き換えたものを基本組成とした。
りである。表２に示した組成のフラックスは、昭和電工
（株）製のＪｕｆｆｉｔ−Ｅ ８Ｚ３Ｂ０５Ｍ２に含ま
れるものである。Ｊｕｆｆｉｔ−Ｅ ８Ｚ３Ｂ０５Ｍ２
は、表２に示した組成のフラックスに対して、表1に示
した割合でＳｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉを添加したものであ
る。つまり、実施例１，３，５のはんだペーストは、Ｊ
ｕｆｆｉｔ−Ｅ ８Ｚ３Ｂ０５Ｍ２に金属粉末を添加す
ることにより調製した。一方、実施例２，４，６および
比較例１のはんだペーストは、Ｊｕｆｆｉｔ−Ｅ ８Ｚ
３Ｂ０５Ｍ２のＳｎ−８Ｚｎ−３ＢｉをＳｎ−９Ｚｎに
置き換えたものを基本組成とした。
【００４３】
【表２】
【００４４】図５から明らかなように、実施例１，３，
５では、はんだ接合部を１５０℃で１００時間放置して
も、ＺｎＣｕ化合物層の厚さは１μｍにも達していな
い。実施例２，４，６においては、１５０℃で１００時
間放置してもＺｎＣｕ化合物層の厚さは１．５μｍにも
達していない。これに対して、はんだペースト中に金属
粉末２３を導入しなかった比較例１では、１５０℃で１
００時間放置すればＺｎＣｕ化合物層の厚さが３μｍ近
くに達している。このように、本実施例では前記はんだ
ペースト中にＰｄ、ＴｉあるいはＮｉ含む金属粉末を導
入することにより、ＺｎＣｕ化合物層の成長が抑制され
ている。したがって、Ｓｎ−Ｚｎ系のＰｂフリーはんだ
をつかったはんだ接続部の強度劣化を効果的に回避する
ことができる。
５では、はんだ接合部を１５０℃で１００時間放置して
も、ＺｎＣｕ化合物層の厚さは１μｍにも達していな
い。実施例２，４，６においては、１５０℃で１００時
間放置してもＺｎＣｕ化合物層の厚さは１．５μｍにも
達していない。これに対して、はんだペースト中に金属
粉末２３を導入しなかった比較例１では、１５０℃で１
００時間放置すればＺｎＣｕ化合物層の厚さが３μｍ近
くに達している。このように、本実施例では前記はんだ
ペースト中にＰｄ、ＴｉあるいはＮｉ含む金属粉末を導
入することにより、ＺｎＣｕ化合物層の成長が抑制され
ている。したがって、Ｓｎ−Ｚｎ系のＰｂフリーはんだ
をつかったはんだ接続部の強度劣化を効果的に回避する
ことができる。
【００４５】もちろん、本発明は、上述した実施の形態
や実施例には限定されず、特許請求の範囲に記載した要
旨内において様々な変形・変更が可能である。
や実施例には限定されず、特許請求の範囲に記載した要
旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００４６】（付記）
（付記１） フラックス中にはんだ合金粉末および金属
粉末を分散させたはんだペーストであって、前記第１金
属粉末は、ＳｎおよびＺｎを構成元素として含み、前記
金属粉末は、Ｐｄ、ＴｉおよびＮｉのうちから選択され
る少なくとも１つの元素を含んでいることを特徴とす
る、はんだペースト。 （付記２） 前記金属粉末は、前記はんだ合金粉末の融
点において、はんだ合金に対する前記金属粉末の固溶限
界を超える量で含まれている、付記１に記載のはんだペ
ースト。 （付記３） 前記金属粉末は、前記Ｐｄ、ＴｉおよびＮ
ｉのうちから選択される少なくとも１つである第１金属
元素と、これら以外の元素である第２金属元素と、を含
んでいる、付記１または２に記載のはんだペースト。 （付記４） 前記第２金属元素は、ＳｎまたはＺｎであ
る、付記３に記載のはんだペースト。 （付記５） 前記金属粉末は、前記第１および第２金属
元素を含む合金粉末である、付記３または４に記載のは
んだペースト。 （付記６） 前記金属粉末は、複合金属粉末である、付
記３または４に記載のはんだペースト。 （付記７） 前記複合金属粉末は、前記第１金属元素を
含む粒子の表面を前記第２金属元素を含む材料により被
覆したものである、付記６に記載のはんだペースト。 （付記８） 前記金属粉末は、重量平均粒径が４０μｍ
以下である、付記１ないし７のいずれか１つに記載のは
んだペースト。 （付記９） 前記金属粉末は略球形の形態を有してい
る、付記１ないし８のいずれか１つに記載のはんだペー
スト。 （付記１０） 被接続対象物と接続対象物との間を、こ
れらの端子間にはんだ層を介在させることによって電気
的に接続した構造であって、前記被接続対象物の端子お
よび前記接続対象物の端子のうちの少なくとも一方は、
表面がＣｕにより構成されており、前記はんだ層は、Ｓ
ｎおよびＺｎを構成元素として含むマトリクスと、Ｐ
ｄ、ＴｉおよびＮｉのうちから選択される少なくとも１
つの元素を含んだ非固溶粒子と、を含むことを特徴とす
る、端子間の接続構造。 （付記１１） 前記被接続対象物は回路基板であり、前
記接続対象物は電子部品である、付記１０に記載の端子
間の接続構造。 （付記１２） 前記電子部品は、電子素子と、この電子
素子を封止する樹脂パッケージと、この樹脂パッケージ
から延出する外部リードと、を備えており、かつ、前記
外部リードは、前記樹脂パッケージの底面と略面一とな
るように水平方向に延びる実装部を有しており、前記実
装部と前記回路基板の端子との間が、前記はんだ層を介
して電気的に接続されている、付記１１に記載の端子間
の接続構造。 （付記１３） 前記非固溶粒子は重量平均粒径が４０μ
m以下である、付記１０ないし１２のいずれか１つに記
載の端子間の接続構造。 （付記１４） 前記非固溶粒子は略球形の形態を有して
いる、付記１０ないし１３のいずれか１つに記載の端子
間の接続構造。
粉末を分散させたはんだペーストであって、前記第１金
属粉末は、ＳｎおよびＺｎを構成元素として含み、前記
金属粉末は、Ｐｄ、ＴｉおよびＮｉのうちから選択され
る少なくとも１つの元素を含んでいることを特徴とす
る、はんだペースト。 （付記２） 前記金属粉末は、前記はんだ合金粉末の融
点において、はんだ合金に対する前記金属粉末の固溶限
界を超える量で含まれている、付記１に記載のはんだペ
ースト。 （付記３） 前記金属粉末は、前記Ｐｄ、ＴｉおよびＮ
ｉのうちから選択される少なくとも１つである第１金属
元素と、これら以外の元素である第２金属元素と、を含
んでいる、付記１または２に記載のはんだペースト。 （付記４） 前記第２金属元素は、ＳｎまたはＺｎであ
る、付記３に記載のはんだペースト。 （付記５） 前記金属粉末は、前記第１および第２金属
元素を含む合金粉末である、付記３または４に記載のは
んだペースト。 （付記６） 前記金属粉末は、複合金属粉末である、付
記３または４に記載のはんだペースト。 （付記７） 前記複合金属粉末は、前記第１金属元素を
含む粒子の表面を前記第２金属元素を含む材料により被
覆したものである、付記６に記載のはんだペースト。 （付記８） 前記金属粉末は、重量平均粒径が４０μｍ
以下である、付記１ないし７のいずれか１つに記載のは
んだペースト。 （付記９） 前記金属粉末は略球形の形態を有してい
る、付記１ないし８のいずれか１つに記載のはんだペー
スト。 （付記１０） 被接続対象物と接続対象物との間を、こ
れらの端子間にはんだ層を介在させることによって電気
的に接続した構造であって、前記被接続対象物の端子お
よび前記接続対象物の端子のうちの少なくとも一方は、
表面がＣｕにより構成されており、前記はんだ層は、Ｓ
ｎおよびＺｎを構成元素として含むマトリクスと、Ｐ
ｄ、ＴｉおよびＮｉのうちから選択される少なくとも１
つの元素を含んだ非固溶粒子と、を含むことを特徴とす
る、端子間の接続構造。 （付記１１） 前記被接続対象物は回路基板であり、前
記接続対象物は電子部品である、付記１０に記載の端子
間の接続構造。 （付記１２） 前記電子部品は、電子素子と、この電子
素子を封止する樹脂パッケージと、この樹脂パッケージ
から延出する外部リードと、を備えており、かつ、前記
外部リードは、前記樹脂パッケージの底面と略面一とな
るように水平方向に延びる実装部を有しており、前記実
装部と前記回路基板の端子との間が、前記はんだ層を介
して電気的に接続されている、付記１１に記載の端子間
の接続構造。 （付記１３） 前記非固溶粒子は重量平均粒径が４０μ
m以下である、付記１０ないし１２のいずれか１つに記
載の端子間の接続構造。 （付記１４） 前記非固溶粒子は略球形の形態を有して
いる、付記１０ないし１３のいずれか１つに記載の端子
間の接続構造。
【００４７】
【発明の効果】本発明では、はんだ合金粉末をフラック
ス中に分散させたはんだペーストにおいて、はんだ合金
粉末の他にＰｄ、Ｔｉ、Ｎｉのうち少なくとも一つの元
素を含んだ金属粉末がフラックス中に分散させられてい
る。そのため、当該はんだペーストにより提供される接
続構造では、マトリックス中に非固溶粒子（金属粉末）
が分散している。この非固溶粒子は、マトリックス中を
固相拡散するＺｎを固定することが可能であるため、Ｚ
ｎＣｕ化合物の形成を抑制することができる。その結
果、はんだ接続部分の強度減少を抑制して、接続安定性
および信頼性を高めることが可能となる。
ス中に分散させたはんだペーストにおいて、はんだ合金
粉末の他にＰｄ、Ｔｉ、Ｎｉのうち少なくとも一つの元
素を含んだ金属粉末がフラックス中に分散させられてい
る。そのため、当該はんだペーストにより提供される接
続構造では、マトリックス中に非固溶粒子（金属粉末）
が分散している。この非固溶粒子は、マトリックス中を
固相拡散するＺｎを固定することが可能であるため、Ｚ
ｎＣｕ化合物の形成を抑制することができる。その結
果、はんだ接続部分の強度減少を抑制して、接続安定性
および信頼性を高めることが可能となる。
【図１】はんだ接続構造を説明するための要部斜視図で
ある。
ある。
【図２】図１の要部（はんだ接続部）拡大図である。
【図３】はんだ接続方法を説明するための工程図であ
る。
る。
【図４】Ｓｎ―Ｎｉ系の相平衡状態図である。
【図５】ＺｎＣｕ化合物層の厚みの経時的変化を示すグ
ラフである。
ラフである。
２ 回路基板（被接続対象物）
２１ Ｃｕ配線（端子を構成する）
３ 電子部品（接続対象物）
３２ 実装部（電子部品の端子を構成する）
４ はんだ層
４０ マトリクス
４１ 非固溶粒子
４０Ａ はんだ合金粉末
４１Ａ 金属粉末
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AB05 AC01 BB05 CC33
CD26 GG03 GG15 GG20
Claims (5)
- 【請求項１】 フラックス中にはんだ合金粉末および金
属粉末を分散させたはんだペーストであって、 前記はんだ合金粉末は、ＳｎおよびＺｎを構成元素とし
て含み、 前記金属粉末は、Ｐｄ、ＴｉおよびＮｉのうちから選択
される少なくとも１つの元素を構成元素として含むこと
を特徴とする、はんだペースト。 - 【請求項２】 前記金属粉末は、前記はんだ合金粉末の
融点において、はんだ合金に対する前記金属粉末の固溶
限界を超える量で含まれている、請求項１に記載のはん
だペースト。 - 【請求項３】 前記金属粉末は、前記Ｐｄ、Ｔｉおよび
Ｎｉのうちから選択される少なくとも１つである第１金
属元素と、これら以外の元素である第２金属元素と、を
含んでいる、請求項１に記載のはんだペースト。 - 【請求項４】 前記金属粉末は、前記第１および第２金
属元素を含む合金粉末、または前記第１金属元素を含む
金属粒子の表面を前記第２金属元素を含む材料により被
覆した複合金属粉末であり、 前記第２金属元素は、ＳｎまたはＺｎである、請求項３
に記載のはんだペースト。 - 【請求項５】 被接続対象物と接続対象物との間を、こ
れらの端子間にはんだ層を介在させることによって電気
的に接続した構造であって、 前記被接続対象物の端子および前記接続対象物の端子の
うちの少なくとも一方は、表面がＣｕにより構成されて
おり、 前記はんだ層は、ＳｎおよびＺｎを構成元素として含む
マトリクスと、Ｐｄ、ＴｉおよびＮｉのうちから選択さ
れる少なくとも１つの元素を含んだ非固溶粒子と、を含
むことを特徴とする、端子間の接続構造。
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-
2001
- 2001-10-10 JP JP2001312682A patent/JP3597810B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-02-21 US US10/078,424 patent/US6867378B2/en not_active Expired - Fee Related
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