JP2012157870A

JP2012157870A - ハンダ粉末及びこの粉末を用いたハンダ用ペースト

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Publication number: JP2012157870A
Application number: JP2011017352A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nakagawa; 将中川; Yosuke Kawamura; 洋輔川村; Hiroki Muraoka; 弘樹村岡; Kanji Hisayoshi; 完治久芳
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2031-01-31
Also published as: JP5895344B2

Abstract

【課題】ファインピッチ化を実現するハンダ用ペーストに好適な微細なハンダ粉末であって、リフロー時の溶融拡散性が良く、ハンダバンプ形成時の組成制御が容易であり、濡れ性に優れた、ハンダ粉末及びこの粉末を用いたハンダ用ペーストを提供する。
【解決手段】中心核１１と中心核１１を被覆する被覆層１２で構成される平均粒径５μｍ以下のハンダ粉末１０において、中心核１１が銀、銅、ニッケル、インジウム、コバルト又は金を成分とする金属元素核１１ａと、この金属元素核１１ａの外周に金属元素と錫との金属間化合物層１１ｂを有する２層構造からなり、被覆層１２が錫からなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ファインピッチ用鉛フリーのハンダ粉末及びこの粉末を用いたハンダ用ペーストに関する。更に詳しくは、平均粒径が５μｍ以下の微細なＳｎ系ハンダ粉末及びこの粉末を用いたハンダ用ペーストに関するものである。

電子部品の接合に用いられるハンダは環境の面から鉛フリー化が進められ、現在では、錫を主成分としたハンダ粉末が採用されている。ハンダ粉末のような微細な金属粉末を得る方法としては、ガスアトマイズ法や回転ディスク法等のアトマイズ法の他に、メルトスピニング法、回転電極法、機械的プロセス、化学的プロセス等が知られている。ガスアトマイズ法は、誘導炉やガス炉で金属を溶融した後、タンディッシュの底のノズルから溶融金属を流下させ、その周囲より高圧ガスを吹き付けて粉化する方法である。また回転ディスク法は、遠心力アトマイズ法とも呼ばれ、溶融した金属を高速で回転するディスク上に落下させて、接線方向に剪断力を加えて破断して微細粉を作る方法である。

一方、電子部品の微細化とともに接合部品のファインピッチ化も進んでおり、より微細な粒径のハンダ粉末が求められているため、こうしたファインピッチ化に向けた技術の改良も盛んに行われている。例えば、ガスアトマイズ法を改良した技術として、ガスを巻き込ませた状態の金属溶湯をノズルから噴出させ、このノズルの周囲から高圧ガスを吹き付ける金属微粉末の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載の方法では、溶湯がノズルを通過する際にガスを巻き込ませることによって、ノズルから出湯した時点で溶湯がすでに分断され、より小さな粉末を製造することができる。

また、回転ディスク法を改良した技術として、回転体に金属微粉末サイズ調整手段としてのメッシュを配し、このメッシュを通して溶融金属を飛散させる金属微粉末の製法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２に記載の方法では、従来の回転ディスク法に比べて微細な金属微粉末を効率良く生成できる。

更に、化学的プロセスを用いた技術として、本出願人は、中心核及び中心核を被包する被覆層で構成される構造を有する平均粒径５μｍ以下のハンダ粉末であって、中心核が錫よりも貴な金属或いは水素過電圧が低い金属である銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム、ニッケル又はインジウムからなり、被覆層が錫からなることを特徴とするハンダ粉末を開示している（例えば、特許文献３参照。）。この特許文献３に示されるハンダ粉末では、錫よりも貴な金属或いは水素過電圧が低い金属とした中心核を構成する金属元素により、ハンダ合金の機械的強度が向上する。溶媒に中心核を構成する金属元素を含む化合物と被覆層を構成する金属元素を含む化合物及び分散剤をそれぞれ添加して混合することにより溶解液を調製し、この調製した溶解液に還元剤水溶液を添加して混合することにより、還元反応を生じさせ、錫よりも貴な金属或いは水素過電圧が低い金属を還元させて中心核を形成し、続いて錫が還元させて、錫を中心核の表面に析出させることで、上記構造の金属粉末を形成している。

特開２００４−１８９５６号公報（請求項１、段落［００１４］）特開平０６−２６４１１６号公報（請求項１、段落［００１６］、第３図）特開２００８−１３８２６６号公報（請求項１、段落［００１５］、［００１６］、［００２１］〜［００２３］）

しかしながら、上記従来の特許文献１，２に示された、いわゆるアトマイズ法により微細な粉末を得るためには、この方法によって得られた金属粉末を更に分級して、ファインピッチ化に対応する５μｍ以下の微細なものを採取する必要がある。このため、歩留まりが非常に悪くなる。一方、７μｍ程度の粉末であれば、この方法でも歩留まりは良くなるものの、この程度の粒径のものでは、近年のファインピッチ化には十分に対応できない。

また、上記特許文献３に示されたハンダ粉末のように、錫とは異なる種類の金属元素が核になっている場合、溶食反応の後に拡散が起こるため、ハンダバンプ形成の溶融時に時間がかかるため、濡れ性が悪いという問題を有していた。

本発明の目的は、ファインピッチ化を実現するハンダ用ペーストに好適な微細なハンダ粉末であって、リフロー時の溶融拡散性が良く、ハンダバンプ形成時の組成制御が容易であり、濡れ性に優れた、ハンダ粉末及びこの粉末を用いたハンダ用ペーストを提供することにある。

本発明の第１の観点は、図１に示すように、中心核１１と中心核を被覆する被覆層１２で構成される平均粒径５μｍ以下のハンダ粉末１０において、中心核１１が銀、銅、ニッケル、インジウム、コバルト又は金を成分とする金属元素核１１ａと、この金属元素核の外周に金属元素と錫との金属間化合物層１１ｂを有する２層構造からなり、被覆層１２が錫からなることを特徴とする。

本発明の第２の観点は、第１の観点に基づく発明であって、更に銀を含むとき銀の含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％であり、銅を含むとき銅の含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜２．０質量％であり、ニッケルを含むときニッケルの含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、インジウムを含むときインジウムの含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％であり、コバルトを含むときコバルトの含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、金を含むとき金の含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であることを特徴とする。

本発明の第３の観点は、第１又は第２の観点に基づくハンダ粉末とハンダ用フラックスを混合してペースト化することにより得られたハンダ用ペーストである。

本発明の第４の観点は、第３の観点に基づく発明であって、更に電子部品の実装に用いられることを特徴とする。

本発明の第１の観点のハンダ粉末は、中心核と中心核を被覆する被覆層で構成される平均粒径５μｍ以下のハンダ粉末において、中心核が銀、銅、ニッケル、インジウム、コバルト又は金を成分とする金属元素核と、この金属元素核の外周に金属元素と錫との金属間化合物層を有する２層構造からなり、被覆層が錫からなる。このように、本発明のハンダ粉末では、中心核を金属元素核と、この金属元素核の外周に金属元素と錫との金属間化合物層を有する２層構造としているため、中心核が金属元素のみで構成された従来のハンダ粉末に比べ、リフロー時の溶融拡散性が良く、ハンダバンプ形成時の組成制御が容易であり、濡れ性に優れる。また、平均粒径５μｍ以下と微細な粉末であるため、この粉末を原料としたハンダ用ペーストを基板等に印刷する際に、ファインピッチパターンで印刷できる。

本発明の第３の観点のハンダ用ペーストは、上記本発明のハンダ粉末を用いて得られる。そのため、このハンダ用ペーストは、リフロー時の溶融が速く、濡れ性が非常に良いため、ハンダバンプ形成時に溶融したペーストが微細な球状になって飛散する、いわゆるソルダボールの発生を大幅に抑制することができる。また、形成後のハンダバンプにおける組成をより均一にできるため、溶け残りが生じないハンダバンプを形成することができる。更にハンダ粉末は５μｍ以下と微細であるため、このハンダ用ペーストを用いれば、基板等にファインピッチパターンで印刷でき、より微細な電子部品を実装できる。

本発明実施形態のハンダ粉末を模式的に表した図である。実施例２で得られたハンダ粉末におけるＸＲＤ測定結果である。

次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

本発明のハンダ粉末は、図１に示すように、中心核１１と、この中心核を被覆する被覆層１２により構成され、平均粒径が５μｍ以下、好ましくは０．１〜５μｍの粉末である。ハンダ粉末の平均粒径を５μｍ以下に限定したのは、５μｍを越えるとハンダ用ペーストを基板等にファインピッチパターンで印刷できず、微細な電子部品をハンダ用ペーストにより実装できないからである。なお、本明細書において、粉末の平均粒径とは、レーザー回折散乱法を用いた粒度分布測定装置（堀場製作所社製、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ−９５０）にて測定した体積累積中位径(Ｍｅｄｉａｎ径、Ｄ₅₀)をいう。そして、本発明のハンダ粉末の特徴ある構成は、中心核が銀、銅、ニッケル、インジウム、コバルト又は金を成分とする金属元素核と、この金属元素核の外周に金属元素と錫との金属間化合物層を有する２層構造からなり、被覆層が錫からなるところにある。

このように、本発明のハンダ粉末は、中心核を金属元素核と、この金属元素核の外周に金属元素と錫との金属間化合物層を有する２層構造としているため、中心核が金属元素のみで構成された従来のハンダ粉末に比べ、リフロー時の溶融拡散性が良く、ハンダバンプ形成時の組成制御が容易であり、濡れ性に優れる。また、平均粒径５μｍ以下と微細な粉末であるため、この粉末を原料としたハンダ用ペーストを基板等に印刷する際に、ファインピッチパターンで印刷できる。

中心核を構成する金属間化合物層としてはＡｇ₃Ｓｎ、Ｃｕ₆Ｓｎ₅、ＣｏＳｎ、Ｃｏ₃Ｓｎ₂、ＣｏＳｎ₂、Ｎｉ₃Ｓｎ、Ｎｉ₃Ｓｎ₂、Ｎｉ₃Ｓｎ₄、Ｉｎ₃Ｓｎ、ＩｎＳｎ₄、ＡｕＳｎ、ＡｕＳｎ₂、ＡｕＳｎ₄が挙げられる。

ハンダ粉末が銀を含むとき、即ちハンダ粉末の中心核が銀元素核と、この銀元素核の外周に銀と錫との金属間化合物層を有する２層構造から構成される場合、銀の含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％であることが好ましい。

また、銅を含むとき銅の含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜２．０質量％であることが好ましい。ニッケルを含むときニッケルの含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であることが好ましい。インジウムを含むときインジウムの含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％であることが好ましい。コバルトを含むときコバルトの含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であることが好ましい。金を含むとき金の含有割合がハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であることが好ましい。ここで、上記元素の含有割合をそれぞれ上記範囲に限定したのは、共晶点から組成がずれるのを防止してハンダ粉末の融点を低くするとともに、形成したハンダバンプにおけるハンダ合金の電気抵抗の増加を抑え、機械的強度を向上させるためである。

続いて、上記本発明のハンダ粉末を製造する方法について説明する。銀、銅、インジウム又は金を中心核とする場合には、先ず、溶媒に、中心核の金属元素核並びに金属間化合物層を構成する金属元素、即ち銀、銅、インジウム又は金を含む化合物と、中心核の金属間化合物層や被覆層を構成する錫元素を含む化合物及び分散剤とをそれぞれ添加して混合することにより、溶解液を調製する。溶解液中における金属元素を含む化合物と、錫元素を含む化合物の含有割合は、金属粉末製造後に、各金属元素の含有割合が上記範囲になるように調整する。

溶媒としては、水、アルコール、エーテル、ケトン、エステル等が挙げられる。中心核を銀と錫との金属間化合物とする場合、使用される銀化合物としては、塩化銀又は硝酸銀等が挙げられる。銅化合物としては、塩化銅(II)、硫酸銅(II)又は酢酸銅等が挙げられる。インジウム化合物としては、塩化インジウム、硝酸インジウム又は硫酸インジウム等が挙げられる。金化合物としては、テトラクロロ金（III）酸等が挙げられる。一方、錫元素を含む化合物としては、塩化錫(II)、硫化錫(II)、酢酸錫(II)、シュウ酸錫(II)等が挙げられる。分散剤としては、セルロース系、ビニル系、多価アルコール等が挙げられ、その他にゼラチン、カゼイン等を用いることができる。調製した溶解液はｐＨ調整する。溶解液のｐＨは、生成したハンダ粉末の再溶解等を考慮して、０〜２．０の範囲に調整するのが好ましい。なお、溶媒に上記金属元素を含む化合物と錫元素を含む化合物をそれぞれ添加して溶解させた後、錯化剤を加えて、各金属元素を錯体化した後に、分散剤を添加しても良い。錯化剤を加えることでｐＨがアルカリ側でも金属イオンが沈殿せず、広い範囲での合成が可能となる。錯化剤としては、コハク酸、酒石酸、グリコール酸、乳酸、フタル酸、リンゴ酸、クエン酸、シュウ酸、エチレンジアミン四酢酸、イミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸又はその塩等が挙げられる。

次に、還元剤を溶解した水溶液を調製し、この水溶液のｐＨを、上記調製した溶解液と同程度に調整する。還元剤としては、テトラヒドロホウ酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン等のホウ素水素化物、ヒドラジン等の窒素化合物、三価のチタンイオンや２価のクロムイオン等の金属イオン等が挙げられる。

次に、上記溶解液に還元剤水溶液を添加して混合することにより、溶解液中の各金属イオンが還元され、液中に金属粉末が分散した分散液が得られる。この還元反応では、先ず、錫よりも貴な金属又は水素過電圧が低い金属が還元されて中心核が形成される。続いて錫が還元され、形成された中心核の表面に錫が析出することにより、中心核とこの中心核を被覆する錫で構成された、平均粒径５μｍ以下の金属粉末が形成される。

ニッケル又はコバルトを中心核とする場合には、先ず、中心核の金属間化合物を構成する金属元素を含む化合物、即ちニッケル又はコバルトを含む化合物と分散剤とをそれぞれ添加して混合することにより溶解液を調製する。溶媒及び分散剤には上記と同等のものを使用できる。使用されるニッケル化合物としては、塩化ニッケル(II)、硫酸ニッケル(II)六水和物又は硝酸ニッケル(II)六水和物等が挙げられる。コバルト化合物としては、塩化コバルト(II)又は硝酸コバルト(II)又は硫酸コバルト(II)等が挙げられる。調製した溶解液はｐＨ調整する。溶解液のｐＨは、生成したハンダ粉末の再溶解等を考慮して、０〜２．０の範囲に調整するのが好ましい。

次に、上記溶解液に還元剤水溶液を添加して混合することにより、溶解液中の金属イオンが還元され、液中に金属核が形成される。還元剤には上記と同等のものを使用でき、この水溶液のｐＨは、上記調製した溶解液と同程度に調整される。

次に、中心核の金属間化合物や被覆層を構成する錫元素を含む化合物及び分散剤とを上記溶解液と同程度のｐＨに調整し、先ほどの混合液に追加することにより、錫が先ほどの金属核を中心として成長し、中心核とこの中心核を被覆する錫で構成された、平均粒径５μｍ以下の金属粉末が形成される。

このような反応は微細な粒径の粉末が製造し易いという効果がある。溶解液と還元剤水溶液を混合する方法としては、容器内の溶解液に所定の添加速度で還元剤水溶液を滴下し、スターラ等で攪拌する方法や、所定の径を有する反応チューブを用い、この反応チューブ内に両液を所定の流量で注ぎ込み、混合させる方法等が挙げられる。

次いで、この分散液を、デカンテーション等によって固液分離し、回収した固形分を水又はｐＨを０．５〜２に調整した塩酸水溶液、硝酸水溶液、硫酸水溶液、或いはメタノール、エタノール、アセトン等で洗浄する。洗浄後は、再度固液分離して固形分を回収する。洗浄から固液分離までの工程を、好ましくは２〜５回繰り返す。

次に、回収した固形分に、沸点が１００℃以上の高沸点溶媒を加えて分散させ、不活性ガス雰囲気下、所定の温度で加熱する。この加熱処理を施すことにより、上記還元反応で形成された金属粉末の金属元素からなる中心核と、中心核と接触している被覆層の一部が反応して、金属元素核と、この金属元素核の外周を被覆する金属元素と錫との金属間化合物層の２層構造からなる中心核が形成され、この中心核を錫からなる被覆層で被覆した構成となる。

使用される高沸点溶媒としてはジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ヒマシ油等が挙げられる。

金属元素に銀を用いたとき、１００℃〜１２０℃で２０分間〜１時間加熱することが好ましく、１１０℃で３０分間加熱することが特に好ましい。また、銅を用いたとき、７０℃〜１００℃で２０分間〜１時間加熱することが好ましく、９０℃で３０分間加熱することが特に好ましい。また、ニッケルを用いたとき、１００℃〜１３０℃で２０分間〜１時間加熱することが好ましく、１２０℃で３０分間加熱することが特に好ましい。また、インジウムを用いたとき、６０℃〜８０℃で２０分間〜１時間加熱することが好ましく、７０℃で３０分間加熱することが特に好ましい。また、コバルトを用いたとき、９０〜１１０℃で２０分間〜１時間加熱することが好ましく、１００℃で３０分間加熱することが特に好ましい。また、金を用いたとき、１４０〜１６０℃で２０分間〜１時間加熱することが好ましく、１５０℃で３０分間加熱することが特に好ましい。

なお上記温度未満での加熱、或いは保持時間が短い加熱では、中心核に金属間化合物層が形成されず、また上記温度を越える加熱では、錫被膜の酸化により溶融性が低下する不具合が生じる。なお、必要以上に保持時間が長い加熱を施すと、中心核の全てが金属間化合物になる。

加熱後は、再度上記洗浄から固液分離までの工程を、好ましくは２〜５回繰り返した後、回収した固形分を真空乾燥させることにより、本発明のハンダ粉末を得ることができる。

なお、この実施の形態では、金属元素からなる中心核と、この中心核を被覆する錫からなる被覆層から構成された金属粉末の製造に、還元反応による化学的手法を用いたが、中心核の製造には、アトマイズ法のような物理的手法でも可能である。

以上の工程により、本発明のハンダ粉末を得ることができる。このハンダ粉末は、ハンダ用フラックスと混合してペースト化して得られるハンダ用ペーストの材料として好適に用いられる。ハンダ用ペーストの調製は、例えばハンダ用フラックスを、好ましくは１０〜３０質量％、更に好ましくは１０〜２５質量％混合してペースト化することにより行われる。ハンダ用フラックスの混合量を１０〜３０質量％とするのは、１０質量％未満ではフラックス不足でペースト化できず、３０質量％を越えるとペースト中のフラックスの含有割合が多すぎて金属の含有割合が少なくなってしまい、ハンダ溶融時に所望のサイズのハンダバンプを得ることができないからである。

このハンダ用ペーストは、上記本発明のハンダ粉末を材料としているため、溶融性及び濡れ性が非常に良く、ソルダボールが生じにくい点で優れる。また、形成後のハンダバンプにおける組成をより均一できるため、これを用いて形成されるハンダバンプは、溶け残りが生じない点で優れる。更に５μｍ以下の微細なハンダ粉末によって調製されるため、このハンダ用ペーストを用いれば、基板等にファインピッチパターンで印刷でき、高さのバラツキが少ないハンダバンプを形成することができる。そのため、このハンダ用ペーストは、より微細な電子部品の実装に好適に用いることができる。

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。

＜実施例１＞
先ず、水５０ｍＬに塩化銅(II)を３．４５×１０^-4ｍｏｌ、塩化錫(II)を２．６２×１０^-2ｍｏｌ加え、スターラを用いて回転速度３００ｒｐｍにて５分間攪拌し、溶解液を調製した。この溶解液を塩酸にてｐＨを０．５に調整した後、分散剤としてポリビニルアルコール５００（平均分子量が５００のポリビニルアルコール）を０．５ｇ加え、更に回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌した。次いで、この溶解液にｐＨを０．５に調整した１．５８ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液５０ｍＬを、添加速度５０ｍＬ／ｓｅｃにて加え、回転速度５００ｒｐｍにて１０分間攪拌して各金属イオンを還元し、液中に金属粉末が分散する分散液を得た。この分散液を６０分間静置して生成した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。その後、エチレングリコール１００ｍＬを加えて分散させ、回転速度３００ｒｐｍにて攪拌しながら９０℃で３０分加熱を行った。加熱後、再び分散液を６０分間静置して加熱した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。最後にこれを真空乾燥機にて乾燥することにより、Ｃｕ元素核と、このＣｕ元素核の外周に金属間化合物Ｃｕ₆Ｓｎ₅層を有する２層構造を中心核、Ｓｎを被覆層とする金属粉末を得た。

＜実施例２＞
先ず、水５０ｍＬに硫酸銀(I)を４．３６×１０^-4ｍｏｌ、硫酸錫(II)を２．５６×１０^-2ｍｏｌ加え、スターラを用いて回転速度３００ｒｐｍにて５分間攪拌し、溶解液を調製した。この溶解液を硫酸にてｐＨを０．５に調整した後、分散剤としてポリビニルアルコール５００（平均分子量が５００のポリビニルアルコール）を０．５ｇ加え、更に回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌した。次いで、この溶解液にｐＨを０．５に調整した１．５８ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液５０ｍＬを、添加速度５０ｍＬ／ｓｅｃにて加え、回転速度５００ｒｐｍにて１０分間攪拌して各金属イオンを還元し、液中に金属粉末が分散する分散液を得た。この分散液を６０分間静置して生成した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。その後、エチレングリコール１００ｍＬを加えて分散させ、回転速度３００ｒｐｍにて攪拌しながら１１０℃で３０分加熱を行った。加熱後、再び分散液を６０分間静置して加熱した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。最後にこれを真空乾燥機にて乾燥することにより、Ａｇ元素核と、このＡｇ元素核の外周に金属間化合物Ａｇ₃Ｓｎ層を有する２層構造を中心核、Ｓｎを被覆層とする金属粉末を得た。

＜実施例３＞
先ず、水２５ｍＬに塩化コバルト(II)を１．６０×１０^-3ｍｏｌ加え、分散剤としてポリビニルアルコール５００（平均分子量が５００のポリビニルアルコール）を０．５ｇ加え、スターラを用いて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌し、溶解させた。次いで、この溶解液にｐＨを０．５に調整した１．５８ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液５０ｍＬを、添加速度５０ｍＬ／ｓｅｃにて加え、回転速度５００ｒｐｍにて１０分間攪拌した。次に、水２５ｍＬに塩化錫(II)を２．５６×１０^-2ｍｏｌを加え、塩酸にてｐＨを０．５に調整した溶液を、添加速度５０ｍＬ／ｓｅｃにて溶解液に加えた後、回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌して各金属イオンを還元し、液中に金属粉末が分散する分散液を得た。この分散液を６０分間静置して生成した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。その後、エチレングリコール１００ｍＬを加えて分散させ、回転速度３００ｒｐｍにて攪拌しながら１００℃で３０分加熱を行った。加熱後、再び分散液を６０分間静置して加熱した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。最後にこれを真空乾燥機にて乾燥することにより、Ｃｏ元素核と、このＣｏ元素核の外周に金属間化合物ＣｏＳｎ層を有する２層構造を中心核、Ｓｎを被覆層とする金属粉末を得た。

＜実施例４＞
先ず、水２５ｍＬに塩化ニッケル(II)を５．３４×１０^-5ｍｏｌ加え、分散剤としてポリビニルアルコール５００（平均分子量が５００のポリビニルアルコール）を０．５ｇ加え、スターラを用いて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌し、溶解させた。次いで、この溶解液にｐＨを０．５に調整した１．５８ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液５０ｍＬを、添加速度５０ｍＬ／ｓｅｃにて加え、回転速度５００ｒｐｍにて１０分間攪拌した。次に、水２５ｍＬに塩化錫(II)を２．６４×１０^-2ｍｏｌ加え、塩酸にてｐＨを０．５に調整した溶液を、添加速度５０ｍＬ／ｓｅｃにて溶解液に加えた後、回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌して各金属イオンを還元し、液中に金属粉末が分散する分散液を得た。この分散液を６０分間静置して生成した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。その後、エチレングリコール１００ｍＬを加えて分散させ、回転速度３００ｒｐｍにて攪拌しながら１２０℃で３０分加熱を行った。加熱後、再び分散液を６０分間静置して加熱した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰り返すことで洗浄を行った。最後にこれを真空乾燥機にて乾燥することにより、Ｎｉ元素核と、このＮｉ元素核の外周に金属間化合物Ｎｉ₃Ｓｎ層を有する２層構造を中心核、Ｓｎを被覆層とする金属粉末を得た。

＜実施例５＞
先ず、水５０ｍＬに塩化インジウム(III)を２．７３×１０^-4ｍｏｌ、塩化錫(II)を２．６１×１０^-2ｍｏｌ加え、スターラを用いて回転速度３００ｒｐｍにて５分間攪拌し、溶解液を調製した。この溶解液を塩酸にてｐＨを０．５に調整した後、分散剤としてポリビニルアルコール５００（平均分子量が５００のポリビニルアルコール）を０．５ｇ加え、更に回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌した。次いで、この溶解液にｐＨを０．５に調整した１．５８ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液５０ｍＬを、添加速度５０ｍＬ／ｓｅｃにて加え、回転速度５００ｒｐｍにて１０分間攪拌して各金属イオンを還元し、液中に金属粉末が分散する分散液を得た。この分散液を６０分間静置して生成した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。その後、エチレングリコール１００ｍＬを加えて分散させ、回転速度３００ｒｐｍにて攪拌しながら７０℃で３０分加熱を行った。加熱後、再び分散液を６０分間静置して加熱した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。最後にこれを真空乾燥機にて乾燥することにより、Ｉｎ元素核と、このＩｎ元素核の外周に金属間化合物Ｉｎ₃Ｓｎ層を有する２層構造を中心核、Ｓｎを被覆層とする金属粉末を得た。

＜実施例６＞
先ず、水５０ｍＬにテトラクロロ金(III)酸を１．５９×１０^-3ｍｏｌ、塩化錫(II)を２．３８×１０^-2ｍｏｌ加え、スターラを用いて回転速度３００ｒｐｍにて５分間攪拌し、溶解液を調製した。この溶解液を塩酸にてｐＨを０．５に調整した後、分散剤としてポリビニルアルコール５００（平均分子量が５００のポリビニルアルコール）を０．５ｇ加え、更に回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌した。次いで、この溶解液にｐＨを０．５に調整した１．５８ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液５０ｍＬを、添加速度５０ｍＬ／ｓｅｃにて加え、回転速度５００ｒｐｍにて１０分間攪拌して各金属イオンを還元し、液中に金属粉末が分散する分散液を得た。この分散液を６０分間静置して生成した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。その後、エチレングリコール１００ｍＬを加えて分散させ、回転速度３００ｒｐｍにて攪拌しながら１５０℃で３０分加熱を行った。加熱後、再び分散液を６０分間静置して加熱した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。最後にこれを真空乾燥機にて乾燥することにより、Ａｕ元素核と、このＡｕ元素核の外周に金属間化合物ＡｕＳｎ層を有する２層構造を中心核、Ｓｎを被覆層とする金属粉末を得た。

＜比較例１＞
先ず、水５０ｍＬに塩化銅(II)を３．４５×１０^-4ｍｏｌ、塩化錫(II)を２．６２×１０^-2ｍｏｌ加え、スターラを用いて回転速度３００ｒｐｍにて５分間攪拌し、溶解液を調製した。この溶解液を塩酸にてｐＨを０．５に調整した後、分散剤としてポリビニルアルコール５００（平均分子量が５００のポリビニルアルコール）を０．５ｇ加え、更に回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌した。次いで、この溶解液にｐＨを０．５に調整した１．５８ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液５０ｍＬを、添加速度５０ｍＬ／ｓｅｃにて加え、回転速度５００ｒｐｍにて１０分間攪拌して各金属イオンを還元し、液中に金属粉末が分散する分散液を得た。この分散液を６０分間静置して生成した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。最後にこれを真空乾燥機にて乾燥することにより、Ｃｕを中心核、Ｓｎを被覆層とする金属粉末を得た。

＜比較例２＞
先ず、水５０ｍＬに硫酸銀(I)を４．３６×１０^-4ｍｏｌ、硫酸錫(II)を２．５６×１０^-2ｍｏｌを加え、スターラを用いて回転速度３００ｒｐｍにて５分間攪拌し、溶解液を調製した。この溶解液を硫酸にてｐＨを０．５に調整した後、分散剤としてポリビニルアルコール５００（平均分子量が５００のポリビニルアルコール）を０．５ｇ加え、更に回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌した。次いで、この溶解液にｐＨを０．５に調整した１．５８ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液５０ｍＬを、添加速度５０ｍＬ／ｓｅｃにて加え、回転速度５００ｒｐｍにて１０分間攪拌して各金属イオンを還元し、液中に金属粉末が分散する分散液を得た。
この分散液を６０分間静置して生成した金属粉末を沈降させた後、上澄み液を捨て、ここに水１００ｍＬを加えて回転速度３００ｒｐｍにて１０分間攪拌する操作を４回繰返し、洗浄を行った。最後にこれを真空乾燥機にて乾燥することにより、Ａｇを中心核、Ｓｎを被覆層とする金属粉末を得た。

＜比較試験及び評価＞
実施例１〜６及び比較例１，２で得られた金属粉末について、次に述べる方法により、粉末を構成する金属粒子の構造、粉末の平均粒径、組成の分析又は測定を行い、また金属粉末の濡れ性を評価した。これらの結果を以下の表１に示す。また、図２に実施例２で得られた金属粉末のＸＲＤ構造解析データを示す。

(1) 構造分析：粉末Ｘ線回折装置（リガク社製：ＲＩＮＴＵｌｔｉｍａ＋／ＰＣ）により構造分析を行った。

(2) 平均粒径：レーザー回折散乱法を用いた粒度分布測定装置（堀場製作所社製、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置ＬＡ−９５０）にて粒径分布を測定し、その体積累積中位径（Ｍｅｄｉａｎ径、Ｄ₅₀）を金属粉末の平均粒径とした。

(3) 組成：誘導結合プラズマ発光分光分析（Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectroscopy：ＩＣＰ−ＡＥＳ）により金属元素含有量を測定した。

(4) 濡れ性評価方法はＪＩＳＺ３２８４に記されている「ぬれ効力及びディウエッティング試験」に準じて行った。評価についても同様に濡れ広がり度合いを１〜４に区分した。

図２に示すように、Ａｇを示すピーク、Ｓｎを示すピーク、Ａｇ₃Ｓｎを示すピークが検出されており、実施例２の金属粉末は、Ａｇ、Ｓｎ、金属間化合物であるＡｇ₃Ｓｎの３種から構成されていることが確認できる。

表１から明らかなように、中心核が金属元素からなる比較例１，２の金属粉末では濡れ広がり度合いが「２」であるのに対し、中心核が金属元素核とこの外周に金属間化合物層を有する２層構造からなる実施例１〜６の金属粉末では濡れ広がり度合いが「１」と、中心核を金属元素核とこの外周に金属間化合物層を有する２層構造とすることで、濡れ性が向上することが確認された。

本発明のハンダ粉末は、ファインピッチ用鉛フリーのハンダ粉末として利用でき、このハンダ粉末を原料として得られるハンダ用ペーストは、微細な電子部品の実装に好適に用いることができる。

１０ハンダ粉末
１１中心核
１１ａ金属元素
１１ｂ金属間化合物
１２被覆層（Ｓｎ）

Claims

中心核と前記中心核を被覆する被覆層で構成される平均粒径５μｍ以下のハンダ粉末において、
前記中心核が銀、銅、ニッケル、インジウム、コバルト又は金を成分とする金属元素核と、この金属元素核の外周に前記金属元素と錫との金属間化合物層を有する２層構造からなり、
前記被覆層が錫からなることを特徴とするハンダ粉末。
銀を含むとき銀の含有割合が前記ハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％であり、銅を含むとき銅の含有割合が前記ハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜２．０質量％であり、ニッケルを含むときニッケルの含有割合が前記ハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、インジウムを含むときインジウムの含有割合が前記ハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％であり、コバルトを含むときコバルトの含有割合が前記ハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、金を含むとき金の含有割合が前記ハンダ粉末の全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％である請求項１記載のハンダ粉末。
請求項１又は２記載のハンダ粉末とハンダ用フラックスを混合してペースト化することにより得られたハンダ用ペースト。
電子部品の実装に用いられる請求項３記載のハンダ用ペースト。