JP2020055038A - はんだ材料、ソルダペースト、及びはんだ継手 - Google Patents
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- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、経時での粘度上昇が抑制され、濡れ性に優れるはんだ材料、ソルダペースト、及びはんだ継手を提供することを目的とする。【解決手段】Sn又はSn系合金、40〜250質量ppmのAs、及び20質量ppm〜0.5質量%のSbを含み、As濃化層を有することを特徴とするはんだ材料。【選択図】図1
Description
本発明は、はんだ材料、ソルダペースト、及びはんだ継手に関する。
プリント基板への電子部品の実装といった、電子機器における電子部品の固定と電気的
接続は、コスト面及び信頼性の面で最も有利なはんだ付けにより一般に行われている。
接続は、コスト面及び信頼性の面で最も有利なはんだ付けにより一般に行われている。
はんだ材料は一般にSnを主成分とするところ、製造時や製造後にSnと空気中の酸素
が反応し、表面にSn酸化物による膜が形成され、黄色の変色を引き起こすことがある。
が反応し、表面にSn酸化物による膜が形成され、黄色の変色を引き起こすことがある。
はんだ材料の変色を改善する方法としては、はんだ材料に、P、Ge、Gaなどの元素
を添加することが知られている。これらの元素は、Snよりも酸化物の標準生成自由エネ
ルギーが小さく、非常に酸化されやすい。したがって、溶融はんだからはんだ粉末やはん
だボール等のはんだ材料を形成する際に、SnではなくP、Ge、Gaなどの元素が酸化
されて表面に濃化し、はんだ表面の黄色変化を抑制することができる。しかし、一般的に
はんだ材料には、溶融した際に電子部品の金属上を広がっていく性質(濡れ性)が求めら
れるところ、P、Ge、Gaなどの元素を添加した場合には、はんだ材料の濡れ性が低下
してしまう。はんだ材料の濡れ性が悪いとはんだ付け不良が発生する原因になる。
を添加することが知られている。これらの元素は、Snよりも酸化物の標準生成自由エネ
ルギーが小さく、非常に酸化されやすい。したがって、溶融はんだからはんだ粉末やはん
だボール等のはんだ材料を形成する際に、SnではなくP、Ge、Gaなどの元素が酸化
されて表面に濃化し、はんだ表面の黄色変化を抑制することができる。しかし、一般的に
はんだ材料には、溶融した際に電子部品の金属上を広がっていく性質(濡れ性)が求めら
れるところ、P、Ge、Gaなどの元素を添加した場合には、はんだ材料の濡れ性が低下
してしまう。はんだ材料の濡れ性が悪いとはんだ付け不良が発生する原因になる。
また、はんだ付けの中でも、電子機器の基板への電子部品の接合・組立てにおいては、
ソルダペーストを使用したはんだ付けがコスト面及び信頼性の面で有利であり、最も普通
に行われている。ソルダペーストは、はんだ材料(はんだ粉末)と、ロジン、活性剤、チ
キソトロピック剤、溶剤などのはんだ材料以外の成分を含むフラックスとを混練してペー
スト状にした混合物である。
ソルダペーストの基板への塗布は、例えば、メタルマスクを用いたスクリーン印刷によ
り行われる。そのため、ソルダペーストの印刷性を確保するために、ソルダペーストの粘
度は適度である必要がある。しかし、一般に、ソルダペーストは、保存安定性に劣り、経
時でソルダペーストの粘度が上昇してしまうことがある。
ソルダペーストを使用したはんだ付けがコスト面及び信頼性の面で有利であり、最も普通
に行われている。ソルダペーストは、はんだ材料(はんだ粉末)と、ロジン、活性剤、チ
キソトロピック剤、溶剤などのはんだ材料以外の成分を含むフラックスとを混練してペー
スト状にした混合物である。
ソルダペーストの基板への塗布は、例えば、メタルマスクを用いたスクリーン印刷によ
り行われる。そのため、ソルダペーストの印刷性を確保するために、ソルダペーストの粘
度は適度である必要がある。しかし、一般に、ソルダペーストは、保存安定性に劣り、経
時でソルダペーストの粘度が上昇してしまうことがある。
Sbを含有するはんだ材料としては、例えば、Ag:2.8〜4.2重量%、Cu:0
.4〜0.6重量%、Sbを50〜3000ppm含有し、残部がSn及び不可避不純物
からなる成分組成を有しているバンプ用はんだ合金粉末が提案されている(特許文献1)
。
しかし、特許文献1に記載されたはんだ材料は、バンプ形成時に生じる突起を抑制する
ことを課題としていて、変色やソルダペーストとしたときの経時での粘度上昇の問題を改
善するものではない。
.4〜0.6重量%、Sbを50〜3000ppm含有し、残部がSn及び不可避不純物
からなる成分組成を有しているバンプ用はんだ合金粉末が提案されている(特許文献1)
。
しかし、特許文献1に記載されたはんだ材料は、バンプ形成時に生じる突起を抑制する
ことを課題としていて、変色やソルダペーストとしたときの経時での粘度上昇の問題を改
善するものではない。
以上のように、変色や、ペーストとしたときの経時での粘度上昇の問題が抑制され、し
かも濡れ性に優れるはんだ材料が望まれている。
かも濡れ性に優れるはんだ材料が望まれている。
本発明は、変色や、ペーストとしたときの経時での粘度上昇が小さく、濡れ性に優れる
はんだ材料を提供することを目的とする。
はんだ材料を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究した結果、表面側にAs濃化層を有す
るはんだ材料は、変色や、ペーストとしたときの粘度の経時変化が少なく、しかも、As
を含有するはんだ材料は通常は濡れ性が低くなる傾向があるにもかかわらず、表面にAs
濃化層が形成されていれば、そのような濡れ性の低下もないことを見出し、このような材
料を用いれば上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の具体的態様は以下のとおりである。
なお、本明細書において、「〜」を用いて数値範囲を表す際は、その範囲は両端の数値
を含むものとする。また、各元素の含有量は、例えば、JIS Z 3910 に準拠に
してICP−AESで分析することにより測定することができる。
るはんだ材料は、変色や、ペーストとしたときの粘度の経時変化が少なく、しかも、As
を含有するはんだ材料は通常は濡れ性が低くなる傾向があるにもかかわらず、表面にAs
濃化層が形成されていれば、そのような濡れ性の低下もないことを見出し、このような材
料を用いれば上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の具体的態様は以下のとおりである。
なお、本明細書において、「〜」を用いて数値範囲を表す際は、その範囲は両端の数値
を含むものとする。また、各元素の含有量は、例えば、JIS Z 3910 に準拠に
してICP−AESで分析することにより測定することができる。
[1] Sn又はSn系合金、40〜250質量ppmのAs、及び20質量ppm〜0.
5質量%のSbを含み、As濃化層を有する、はんだ材料。
[2] 前記Sn又はSn系合金が、0.005〜40質量%のAg及び/又は0.001
〜10質量%のCuを含むSn系合金である、[1]に記載のはんだ材料。
[3] 前記はんだ材料の形態が粉末である、[1]又は[2]に記載のはんだ材料。
[4] [3]に記載のはんだ材料、及びフラックスを含むソルダペースト。
[5] 酸化ジルコニウム粉末をさらに含む[4]に記載のソルダペースト。
[6] ソルダペースト全体の質量に対する酸化ジルコニウム粉末の含有量が0.05〜2
0.0質量%である、[5]に記載のソルダペースト。
[7] Sn又はSn系合金、40〜250質量ppmのAs、及び20質量ppm〜0.
5質量%のSbを含み、As濃化層を有する、はんだ継手。
5質量%のSbを含み、As濃化層を有する、はんだ材料。
[2] 前記Sn又はSn系合金が、0.005〜40質量%のAg及び/又は0.001
〜10質量%のCuを含むSn系合金である、[1]に記載のはんだ材料。
[3] 前記はんだ材料の形態が粉末である、[1]又は[2]に記載のはんだ材料。
[4] [3]に記載のはんだ材料、及びフラックスを含むソルダペースト。
[5] 酸化ジルコニウム粉末をさらに含む[4]に記載のソルダペースト。
[6] ソルダペースト全体の質量に対する酸化ジルコニウム粉末の含有量が0.05〜2
0.0質量%である、[5]に記載のソルダペースト。
[7] Sn又はSn系合金、40〜250質量ppmのAs、及び20質量ppm〜0.
5質量%のSbを含み、As濃化層を有する、はんだ継手。
本発明によれば、変色が少なく、濡れ性も良好で、ソルダペーストとしたときの経時で
の粘度上昇の小さいはんだ材料を提供することができる。
の粘度上昇の小さいはんだ材料を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について説明す
る。
ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な
変形が可能である。
る。
ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な
変形が可能である。
本実施形態において、はんだ材料は、Sn又はSn系合金、40〜250質量ppmの
As、及び20質量ppm〜0.5質量%のSbを含む。
As、及び20質量ppm〜0.5質量%のSbを含む。
ここで、Snの純度は、特に限定されず、例えば、純度が3N(99.9%以上)、4
N(99.99%以上)、5N(99.999%以上)であるもの等の当業界で一般的な
ものを用いることができる。
また、Sn系合金としては、Sn−Ag合金、Sn−Cu合金、Sn−Ag−Cu合金
、Sn−Ag−Cu−Ni−Co合金、Sn−In合金、Sn−Bi合金や前記合金組成
にAg、Cu、In、Ni、Co、Bi、Ge、P、Fe、Zn、Al、Ga等を更に添
加した合金が挙げられる。Sn系合金中のSnの含有量に限定はないが、例えば、40質
量%超とすることができる。
なお、Sn及びSn系合金は、不可避不純物を含んでいてもよい。
N(99.99%以上)、5N(99.999%以上)であるもの等の当業界で一般的な
ものを用いることができる。
また、Sn系合金としては、Sn−Ag合金、Sn−Cu合金、Sn−Ag−Cu合金
、Sn−Ag−Cu−Ni−Co合金、Sn−In合金、Sn−Bi合金や前記合金組成
にAg、Cu、In、Ni、Co、Bi、Ge、P、Fe、Zn、Al、Ga等を更に添
加した合金が挙げられる。Sn系合金中のSnの含有量に限定はないが、例えば、40質
量%超とすることができる。
なお、Sn及びSn系合金は、不可避不純物を含んでいてもよい。
本実施形態においてSn系合金は、はんだ濡れ性、融点、その他のはんだ材料としての
物性の観点から、0.005〜40質量%のAg及び/又は0.001〜10質量%のC
uを含み、残部がSnであるものが好ましい。
この場合、ΔTの観点からは、はんだ材料全体の質量に対するAgの含有量は、4質量
%以下が好ましい。Agの含有量が3.8質量%を超えるとΔTが大幅に増大する傾向に
ある。はんだ材料全体の質量に対するAgの含有量は、0.1〜3.8質量%がより好ま
しく、0.5〜3.5質量%が最も好ましい。
また、ΔTの観点からは、はんだ材料全体の質量に対するCuの含有量は、1.0質量
%以下が好ましい。Cuの含有量が0.9質量%を超えるとΔTが大幅に増大する傾向に
ある。はんだ材料全体の質量に対するCuの含有量は、0.05〜0.9質量%がより好
ましく、0.1〜0.7質量%が最も好ましい。
なお、上記のAg及びCuの含有量の好ましい数値範囲は各々独立したものであって、
Ag及びCuの含有量は各々独立して決定することができる。
物性の観点から、0.005〜40質量%のAg及び/又は0.001〜10質量%のC
uを含み、残部がSnであるものが好ましい。
この場合、ΔTの観点からは、はんだ材料全体の質量に対するAgの含有量は、4質量
%以下が好ましい。Agの含有量が3.8質量%を超えるとΔTが大幅に増大する傾向に
ある。はんだ材料全体の質量に対するAgの含有量は、0.1〜3.8質量%がより好ま
しく、0.5〜3.5質量%が最も好ましい。
また、ΔTの観点からは、はんだ材料全体の質量に対するCuの含有量は、1.0質量
%以下が好ましい。Cuの含有量が0.9質量%を超えるとΔTが大幅に増大する傾向に
ある。はんだ材料全体の質量に対するCuの含有量は、0.05〜0.9質量%がより好
ましく、0.1〜0.7質量%が最も好ましい。
なお、上記のAg及びCuの含有量の好ましい数値範囲は各々独立したものであって、
Ag及びCuの含有量は各々独立して決定することができる。
本実施形態において、はんだ材料全体の質量に対するAsの含有量は、40〜250質
量ppm(0.0040〜0.0250質量%)であり、50〜150質量ppmが好ま
しく、50〜100質量ppmがより好ましい。Asの含有量が40質量ppm未満であ
ると、As濃化層を形成することが極めて難しい。
Asは、はんだ材料全体の質量に対する含有量が40〜250質量ppmであるという
条件を満たし、はんだ材料中にAs濃化層が存在していれば、その一部又は全部がSnや
Sn系合金と共に合金(金属間化合物や固溶体等)を構成していてもよいし、Sn系合金
とは別に、例えばAs単体や酸化物として、存在していてもよい。
量ppm(0.0040〜0.0250質量%)であり、50〜150質量ppmが好ま
しく、50〜100質量ppmがより好ましい。Asの含有量が40質量ppm未満であ
ると、As濃化層を形成することが極めて難しい。
Asは、はんだ材料全体の質量に対する含有量が40〜250質量ppmであるという
条件を満たし、はんだ材料中にAs濃化層が存在していれば、その一部又は全部がSnや
Sn系合金と共に合金(金属間化合物や固溶体等)を構成していてもよいし、Sn系合金
とは別に、例えばAs単体や酸化物として、存在していてもよい。
本実施形態において、はんだ材料全体の質量に対するSbの含有量は、20質量ppm
〜0.5質量%(0.002〜0.5質量%)である。Sbが十分に存在していると粘度
上昇が抑制される傾向にあることが判明した。その理由は明らかではないが、SbはSn
に対して貴な金属であり、そのため、Sn−Sb合金はSnよりもイオン化しにくく、フ
ラックスへのイオン状態(塩)としての溶出が起こりにくくなるためと考えられる。ただ
し、機序はこれによらない。一方で、Sbの含有量が大きすぎると濡れ性を悪化させるお
それがある。このような観点から、はんだ材料全体の質量に対するSbの含有量は、0.
005〜0.3質量%であることが好ましく、0.01〜0.1質量%であることがより
好ましい。
Sbは、はんだ材料全体の質量に対する含有量が20質量ppm〜0.5質量%である
という条件を満たしていれば、全部がSnやSn系合金と共に合金(金属間化合物や固溶
体等)を構成していてもよいし、その一部がSn系合金とは別に存在していてもよい。
〜0.5質量%(0.002〜0.5質量%)である。Sbが十分に存在していると粘度
上昇が抑制される傾向にあることが判明した。その理由は明らかではないが、SbはSn
に対して貴な金属であり、そのため、Sn−Sb合金はSnよりもイオン化しにくく、フ
ラックスへのイオン状態(塩)としての溶出が起こりにくくなるためと考えられる。ただ
し、機序はこれによらない。一方で、Sbの含有量が大きすぎると濡れ性を悪化させるお
それがある。このような観点から、はんだ材料全体の質量に対するSbの含有量は、0.
005〜0.3質量%であることが好ましく、0.01〜0.1質量%であることがより
好ましい。
Sbは、はんだ材料全体の質量に対する含有量が20質量ppm〜0.5質量%である
という条件を満たしていれば、全部がSnやSn系合金と共に合金(金属間化合物や固溶
体等)を構成していてもよいし、その一部がSn系合金とは別に存在していてもよい。
本実施形態においては、はんだ材料は、その少なくとも一部にAs濃化層を有する。こ
こで、As濃化層とは、As濃度が、はんだ材料中の平均As濃度(はんだ材料全体の質
量に対するAsの含有量)より高くなっている領域をいい、具体的には後述の判定基準に
より存在を確認することができる。
As濃化層は、はんだ材料の表面側の少なくとも一部に存在していることが好ましく、
表面全体を覆っていることが好ましい。
こで、As濃化層とは、As濃度が、はんだ材料中の平均As濃度(はんだ材料全体の質
量に対するAsの含有量)より高くなっている領域をいい、具体的には後述の判定基準に
より存在を確認することができる。
As濃化層は、はんだ材料の表面側の少なくとも一部に存在していることが好ましく、
表面全体を覆っていることが好ましい。
(判定基準)
5.0mm×5.0mmの大きさのサンプル(はんだ材料が板状でない場合には、5.
0mm×5.0mmの範囲にはんだ材料(はんだ粉末、はんだボール等)を隙間なく敷き
詰めたもの)を用意し、その中から任意の700μm×300μmのエリアを選定し、イ
オンスパッタリングを併用したXPS分析を行う。サンプル1個につき1つのエリアを選
定し、3つのサンプルについてそれぞれ1回ずつ、合計3回の分析を行う。全3回の分析
の全てにおいて後述のS1とS2の大小関係が一致する場合(As濃化層が表面側に存在
している場合は、全3回の分析全てにおいてS1>S2となる場合)、As濃化層が形成
されていると判断する。
ここで、S1、S2及びD1の定義は以下の通りである。
S1:上述のサンプルについて行ったXPS分析のチャートにおいて、SiO2換算の
深さが0〜2×D1(nm)の領域におけるAsの検出強度の積分値
S2:上述のサンプルについて行ったXPS分析のチャートにおいて、SiO2換算の
深さが2×D1〜4×D1(nm)の領域におけるAsの検出強度の積分値
D1:上述のサンプルについて行ったXPS分析のチャートにおいて、O原子の検出強
度が最大となるSiO2換算の深さ(Do・max(nm))より深い部分において、O
原子の検出強度が最大検出強度(Do・maxにおける強度)の1/2の強度となる最初
のSiO2換算の深さ(nm)(図3参照)。
ただし、本判定基準におけるXPS分析の詳細な条件は、後述の「(1)As濃化層の
有無の評価」の記載に従う。
なお、本判定基準においては、D1が定義できる、すなわち、XPS分析チャートにお
いて、O原子の検出強度が最大値を取るということを前提としており、D1が定義できな
い場合(O原子の検出強度が常に一定等の場合)には、As濃化層は存在していないと判
断するものとする。
5.0mm×5.0mmの大きさのサンプル(はんだ材料が板状でない場合には、5.
0mm×5.0mmの範囲にはんだ材料(はんだ粉末、はんだボール等)を隙間なく敷き
詰めたもの)を用意し、その中から任意の700μm×300μmのエリアを選定し、イ
オンスパッタリングを併用したXPS分析を行う。サンプル1個につき1つのエリアを選
定し、3つのサンプルについてそれぞれ1回ずつ、合計3回の分析を行う。全3回の分析
の全てにおいて後述のS1とS2の大小関係が一致する場合(As濃化層が表面側に存在
している場合は、全3回の分析全てにおいてS1>S2となる場合)、As濃化層が形成
されていると判断する。
ここで、S1、S2及びD1の定義は以下の通りである。
S1:上述のサンプルについて行ったXPS分析のチャートにおいて、SiO2換算の
深さが0〜2×D1(nm)の領域におけるAsの検出強度の積分値
S2:上述のサンプルについて行ったXPS分析のチャートにおいて、SiO2換算の
深さが2×D1〜4×D1(nm)の領域におけるAsの検出強度の積分値
D1:上述のサンプルについて行ったXPS分析のチャートにおいて、O原子の検出強
度が最大となるSiO2換算の深さ(Do・max(nm))より深い部分において、O
原子の検出強度が最大検出強度(Do・maxにおける強度)の1/2の強度となる最初
のSiO2換算の深さ(nm)(図3参照)。
ただし、本判定基準におけるXPS分析の詳細な条件は、後述の「(1)As濃化層の
有無の評価」の記載に従う。
なお、本判定基準においては、D1が定義できる、すなわち、XPS分析チャートにお
いて、O原子の検出強度が最大値を取るということを前提としており、D1が定義できな
い場合(O原子の検出強度が常に一定等の場合)には、As濃化層は存在していないと判
断するものとする。
As濃化層が存在すると、変色、濡れ性、ソルダペーストとしたときの粘度上昇の問題
が解決できる理由は明らかでないが、粘度上昇はSnやSn酸化物とソルダペースト(フ
ラックス)に含まれる活性剤等の各種添加剤との間で生じる反応により、塩が形成された
り、はんだ材料が凝集すること等によって引き起こされると考えられるところ、はんだ材
料の表面にAs濃化層が存在すると、はんだ合金とフラックスの間にAs濃化層が介在す
ることになり、上述のような反応が起こりにくくなるためと考えられる。ただし、機序は
これによらない。
が解決できる理由は明らかでないが、粘度上昇はSnやSn酸化物とソルダペースト(フ
ラックス)に含まれる活性剤等の各種添加剤との間で生じる反応により、塩が形成された
り、はんだ材料が凝集すること等によって引き起こされると考えられるところ、はんだ材
料の表面にAs濃化層が存在すると、はんだ合金とフラックスの間にAs濃化層が介在す
ることになり、上述のような反応が起こりにくくなるためと考えられる。ただし、機序は
これによらない。
本実施形態において、As濃化層の厚み(SiO2換算)に限定はないが、0.5〜8
.0nmが好ましく、0.5〜4.0nmがより好ましく、0.5〜2.0nmが最も好
ましい。ここで、As濃化層の厚みとは、2×D1をいう。
As濃化層の厚みが上記の範囲であると、濡れ性に悪影響を及ぼすことなく、変色とソ
ルダペーストとしたときの経時での粘度上昇を十分に抑えることができる。
.0nmが好ましく、0.5〜4.0nmがより好ましく、0.5〜2.0nmが最も好
ましい。ここで、As濃化層の厚みとは、2×D1をいう。
As濃化層の厚みが上記の範囲であると、濡れ性に悪影響を及ぼすことなく、変色とソ
ルダペーストとしたときの経時での粘度上昇を十分に抑えることができる。
本実施形態のはんだ材料は、はんだ材料全体の質量に対するAsの含有量及びSbの含
有量が上記範囲内であり、はんだ材料にAs濃化層が含まれることにより、変色やソルダ
ペーストとしたときの経時での粘度上昇が抑制され、しかも、濡れ性にも優れる。
有量が上記範囲内であり、はんだ材料にAs濃化層が含まれることにより、変色やソルダ
ペーストとしたときの経時での粘度上昇が抑制され、しかも、濡れ性にも優れる。
本実施形態のはんだ材料の製造方法に限定はなく、原料金属を溶融混合することにより
製造することができる。
はんだ材料中にAs濃化層を形成する方法にも限定はない。As濃化層の形成方法の一
例としては、はんだ材料を酸化雰囲気(空気や酸素雰囲気)中で加熱することが挙げられ
る。加熱温度に限定はないが、例えば、40〜200℃とすることができ、50〜80℃
であってもよい。加熱時間にも限定はなく、例えば、数分〜数日間、好ましくは数分〜数
時間とすることができる。十分な量のAs濃化層を形成するためには、加熱時間は10分
以上、さらには20分以上とすることが好ましい。
製造することができる。
はんだ材料中にAs濃化層を形成する方法にも限定はない。As濃化層の形成方法の一
例としては、はんだ材料を酸化雰囲気(空気や酸素雰囲気)中で加熱することが挙げられ
る。加熱温度に限定はないが、例えば、40〜200℃とすることができ、50〜80℃
であってもよい。加熱時間にも限定はなく、例えば、数分〜数日間、好ましくは数分〜数
時間とすることができる。十分な量のAs濃化層を形成するためには、加熱時間は10分
以上、さらには20分以上とすることが好ましい。
本実施形態において、はんだ材料の形態に特に限定されなく、棒はんだのような棒状で
あってもよいし、ワイヤ状であってもよいし、はんだボールやはんだ粉末等の粒子状であ
ってもよい。
はんだ材料が粒子状であるとはんだ材料の流動性が向上する。
あってもよいし、ワイヤ状であってもよいし、はんだボールやはんだ粉末等の粒子状であ
ってもよい。
はんだ材料が粒子状であるとはんだ材料の流動性が向上する。
粒子状のはんだ材料の製造方法に限定はなく、溶融させたはんだ材料を滴下して粒子を
得る滴下法や遠心噴霧する噴霧法、バルクのはんだ材料を粉砕する方法等、公知の方法を
採用することができる。滴下法や噴霧法において、滴下や噴霧は、粒子状とするために不
活性雰囲気や溶媒中で行うことが好ましい。
得る滴下法や遠心噴霧する噴霧法、バルクのはんだ材料を粉砕する方法等、公知の方法を
採用することができる。滴下法や噴霧法において、滴下や噴霧は、粒子状とするために不
活性雰囲気や溶媒中で行うことが好ましい。
また、はんだ材料が粒子状である場合、JIS Z 3284−1:2004における
粉末サイズの分類(表2)において記号1〜8に該当するサイズ(粒度分布)を有してい
ると、微細な部品へのはんだ付けが可能となる。粒子状はんだ材料のサイズは、記号4〜
8に該当するサイズであることがより好ましく、記号5〜8に該当するサイズであること
がより好ましい。
はんだ材料が粒子状である場合、真球度は0.90以上が好ましく、0.95以上がよ
り好ましく、0.99以上が最も好ましい。
粉末サイズの分類(表2)において記号1〜8に該当するサイズ(粒度分布)を有してい
ると、微細な部品へのはんだ付けが可能となる。粒子状はんだ材料のサイズは、記号4〜
8に該当するサイズであることがより好ましく、記号5〜8に該当するサイズであること
がより好ましい。
はんだ材料が粒子状である場合、真球度は0.90以上が好ましく、0.95以上がよ
り好ましく、0.99以上が最も好ましい。
本実施形態において、はんだ材料の使用形態は特に限定されない。例えば、油脂等と混
合してやに入りはんだとしてもよいし、はんだ材料が粉末状である場合には、ロジン系樹
脂、活性剤、溶剤等を含むフラックスと混合してソルダペーストとして使用したり、はん
だボールとして使用することができるが、本実施形態のはんだ材料は、ソルダペーストと
した場合の経時的な粘度上昇が小さいので、とりわけソルダペーストとして使用するのに
適している。
合してやに入りはんだとしてもよいし、はんだ材料が粉末状である場合には、ロジン系樹
脂、活性剤、溶剤等を含むフラックスと混合してソルダペーストとして使用したり、はん
だボールとして使用することができるが、本実施形態のはんだ材料は、ソルダペーストと
した場合の経時的な粘度上昇が小さいので、とりわけソルダペーストとして使用するのに
適している。
本実施形態において、ソルダペーストは、本実施形態のはんだ粉末とフラックスとを含
む。
ここで、「フラックス」とは、ソルダペーストにおけるはんだ粉末以外の成分全体のこ
とをいい、はんだ粉末とフラックスとの質量比(はんだ粉末:フラックス)に限定はなく
、用途に応じて適宜設定することができる。
む。
ここで、「フラックス」とは、ソルダペーストにおけるはんだ粉末以外の成分全体のこ
とをいい、はんだ粉末とフラックスとの質量比(はんだ粉末:フラックス)に限定はなく
、用途に応じて適宜設定することができる。
本実施形態において、フラックスの組成に限定はなく、例えば、樹脂成分;溶剤;活性
剤、チクソ剤、pH調整剤、酸化防止剤、着色剤、消泡剤等の各種添加剤等を任意の割合
で含むことができる。樹脂、溶剤、各種添加剤についても限定はなく、ソルダペーストに
おいて一般に使用されているものが使用できる。活性剤については、好ましい具体例とし
ては有機酸、アミン、ハロゲン(有機ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩)等が挙
げられる。
剤、チクソ剤、pH調整剤、酸化防止剤、着色剤、消泡剤等の各種添加剤等を任意の割合
で含むことができる。樹脂、溶剤、各種添加剤についても限定はなく、ソルダペーストに
おいて一般に使用されているものが使用できる。活性剤については、好ましい具体例とし
ては有機酸、アミン、ハロゲン(有機ハロゲン化合物、アミンハロゲン化水素酸塩)等が挙
げられる。
本実施形態において、ソルダペーストは、酸化ジルコニウム粉末をさらに含むことがで
きる。ソルダペースト全体の質量に対する酸化ジルコニウム粉末の含有量は、0.05〜
20.0質量%が好ましく、0.05〜10.0質量%がより好ましく、0.1〜3質量
%が最も好ましい。
酸化ジルコニウム粉末の含有量が上記範囲内であれば、フラックスに含まれる活性剤が
酸化ジルコニウム粉末と優先的に反応し、はんだ粉末表面のSnやSn酸化物との反応が
起こりにくくなることで経時変化による粘度上昇を更に抑制する効果が発揮される。
きる。ソルダペースト全体の質量に対する酸化ジルコニウム粉末の含有量は、0.05〜
20.0質量%が好ましく、0.05〜10.0質量%がより好ましく、0.1〜3質量
%が最も好ましい。
酸化ジルコニウム粉末の含有量が上記範囲内であれば、フラックスに含まれる活性剤が
酸化ジルコニウム粉末と優先的に反応し、はんだ粉末表面のSnやSn酸化物との反応が
起こりにくくなることで経時変化による粘度上昇を更に抑制する効果が発揮される。
ソルダペーストに添加する酸化ジルコニウム粉末の粒径の上限に限定はないが、5μm
以下であることが好ましい。粒径が5μm以下であるとペーストの印刷性を維持すること
ができる。また、下限も特に限定されることはないが、0.5μm以上であることが好ま
しい。上記粒径は、酸化ジルコニウム粉末のSEM写真を撮影し、視野内に存在する各粒
子について画像解析により投影円相当径を求めたときの、投影円相当径が0.1μm以上
であるものの投影円相当径の平均値とする。
酸化ジルコニウム粒子の形状は特に限定されないが、異形状であればフラックスとの接
触面積が大きく増粘抑制効果がある。球形であると良好な流動性が得られるためにペース
トとしての優れた印刷性が得られる。所望の特性に応じて適宜形状を選択すればよい。
以下であることが好ましい。粒径が5μm以下であるとペーストの印刷性を維持すること
ができる。また、下限も特に限定されることはないが、0.5μm以上であることが好ま
しい。上記粒径は、酸化ジルコニウム粉末のSEM写真を撮影し、視野内に存在する各粒
子について画像解析により投影円相当径を求めたときの、投影円相当径が0.1μm以上
であるものの投影円相当径の平均値とする。
酸化ジルコニウム粒子の形状は特に限定されないが、異形状であればフラックスとの接
触面積が大きく増粘抑制効果がある。球形であると良好な流動性が得られるためにペース
トとしての優れた印刷性が得られる。所望の特性に応じて適宜形状を選択すればよい。
本実施形態において、ソルダペーストは、本実施形態のはんだ材料(はんだ粉末)とフ
ラックスとを公知の方法により混練することにより製造することができる。
本実施形態におけるソルダペーストは、例えば、電子機器における微細構造の回路基板
に使用することができ、具体的には、メタルマスクを用いた印刷法、ディスペンサを用い
た吐出法、又は転写ピンによる転写法等により、はんだ付け部に塗布し、リフローを行う
ことができる。
ラックスとを公知の方法により混練することにより製造することができる。
本実施形態におけるソルダペーストは、例えば、電子機器における微細構造の回路基板
に使用することができ、具体的には、メタルマスクを用いた印刷法、ディスペンサを用い
た吐出法、又は転写ピンによる転写法等により、はんだ付け部に塗布し、リフローを行う
ことができる。
本実施形態において、はんだ材料は、2つ又はそれ以上の各種部材を接合する継手(接
合部分)として使用することができる。接合部材に限定はなく、例えば、電子機器部材の
継手としても有用である。
本実施形態において、はんだ継手は、Sn又はSn系合金、40〜250質量ppmの
As、及び20質量ppm〜0.5質量%のSbを含み、少なくともその一部にAs濃化
層を含む。本実施形態のはんだ継手は、上述の本実施形態のはんだ材料と同様の組成及び
物性を有することができ、上述の本実施形態のはんだ材料を用いて形成することができる
。
はんだ継手全体の質量に対するAsの含有量及びSbの含有量が上記範囲内であり、は
んだ継手にAs濃化層が含まれる場合には、変色がなく信頼性に優れたはんだ継手となる
。
合部分)として使用することができる。接合部材に限定はなく、例えば、電子機器部材の
継手としても有用である。
本実施形態において、はんだ継手は、Sn又はSn系合金、40〜250質量ppmの
As、及び20質量ppm〜0.5質量%のSbを含み、少なくともその一部にAs濃化
層を含む。本実施形態のはんだ継手は、上述の本実施形態のはんだ材料と同様の組成及び
物性を有することができ、上述の本実施形態のはんだ材料を用いて形成することができる
。
はんだ継手全体の質量に対するAsの含有量及びSbの含有量が上記範囲内であり、は
んだ継手にAs濃化層が含まれる場合には、変色がなく信頼性に優れたはんだ継手となる
。
本実施形態において、はんだ継手は、例えば、本実施形態のはんだ材料からなるはんだ
ボールや本実施形態のソルダペーストを、接合予定部分に配置又は塗布し、加熱するなど
の、当業界で一般的な方法で製造することができる。
ボールや本実施形態のソルダペーストを、接合予定部分に配置又は塗布し、加熱するなど
の、当業界で一般的な方法で製造することができる。
以下、本発明について実施例により具体的に説明するが、本発明は実施例に記載の内容
に限定されるものではない。
に限定されるものではない。
(評価)
実施例、比較例それぞれのはんだ粉末について、以下のとおり、(1)As濃化層の有
無の評価、(2)増粘抑制の評価、(3)はんだ濡れ性の評価を行った。
実施例、比較例それぞれのはんだ粉末について、以下のとおり、(1)As濃化層の有
無の評価、(2)増粘抑制の評価、(3)はんだ濡れ性の評価を行った。
(1)As濃化層の有無の評価
As濃化層の有無は、XPS(X線光電分光法:X-ray Photoelectron Spectroscopy)
による深さ方向分析を用いて以下の様に評価した。
(分析条件)
・分析装置:微小領域X線光電子分光分析装置(クレイトス・アナリティカル社製AX
IS Nova)
・分析条件:X線源 AlKα線、X線銃電圧 15kV、X線銃電流値 10mA、
分析エリア 700μm×300μm
・スパッタ条件:イオン種 Ar+、加速電圧 2kV、スパッタリングレート 0.
5nm/min(SiO2換算)
・サンプル:カーボンテープを貼ったステージ上にはんだ材料(実施例及び比較例にお
けるはんだ粉末)を隙間なく平坦に敷き詰めたものを3つ用意し、サンプルとした。ただ
し、サンプルの大きさは5.0mm×5.0mmとした。
(評価手順)
5.0mm×5.0mmの大きさのサンプルの中から、任意の700μm×300μm
のエリアを選定し、イオンスパッタリングを行いながらSn、O及びAsの各原子につい
てXPS分析を行い、XPS分析のチャートを得た。サンプル1個につき1つのエリアを
選定し、3つのサンプルについてそれぞれ1回ずつ、合計3回の分析を行った。
XPS分析により得られたチャートの一例を図1〜3に示す。図1〜3は、同一のサン
プルについて縦軸の検出強度(cps)のスケールを変更したものであり、横軸はスパッ
タ時間から算出したSiO2換算の深さ(nm)である。XPS分析のチャートにおいて
は、縦軸は、検出強度(cps)であり、横軸は、スパッタ時間(min)又はスパッタ
時間からSiO2標準試料のスパッタエッチングレートを用いて算出したSiO2換算の深
さ(nm)のいずれかから選択できるが、図1〜3においては、XPS分析のチャートに
おける横軸を、スパッタ時間からSiO2標準試料のスパッタエッチングレートを用いて
算出したSiO2換算の深さ(nm)とした。
そして、各サンプルのXPS分析のチャートにおいて、O原子の検出強度が最大となっ
たSiO2換算の深さをDo・max(nm)とした(図2参照)。そして、Do・ma
xより深い部分において、O原子の検出強度が、最大検出強度(Do・maxにおける強
度)の1/2の強度となる最初のSiO2換算の深さをD1(nm)とした。
次いで、各サンプルのXPS分析のチャートにおいて、最表面から深さ2×D1までの
領域(SiO2換算の深さが0〜2×D1(nm)の領域)におけるAsの検出強度の積
分値(S1)と、深さ2×D1からさらに2×D1だけ深い部分までの領域(SiO2換
算の深さが2×D1〜4×D1(nm)の領域)におけるAsの検出強度の積分値(S2
)(図3参照)とを求め、その比較を行った。
そして、以下の基準に基づいて評価を行った。
・全3回の測定の全てにおいてS1>S2となる
:As濃化層が形成されている(○)
・全3回の測定のうちの2回以下の回数でS1>S2となる
:As濃化層が形成されていない(×)
As濃化層の有無は、XPS(X線光電分光法:X-ray Photoelectron Spectroscopy)
による深さ方向分析を用いて以下の様に評価した。
(分析条件)
・分析装置:微小領域X線光電子分光分析装置(クレイトス・アナリティカル社製AX
IS Nova)
・分析条件:X線源 AlKα線、X線銃電圧 15kV、X線銃電流値 10mA、
分析エリア 700μm×300μm
・スパッタ条件:イオン種 Ar+、加速電圧 2kV、スパッタリングレート 0.
5nm/min(SiO2換算)
・サンプル:カーボンテープを貼ったステージ上にはんだ材料(実施例及び比較例にお
けるはんだ粉末)を隙間なく平坦に敷き詰めたものを3つ用意し、サンプルとした。ただ
し、サンプルの大きさは5.0mm×5.0mmとした。
(評価手順)
5.0mm×5.0mmの大きさのサンプルの中から、任意の700μm×300μm
のエリアを選定し、イオンスパッタリングを行いながらSn、O及びAsの各原子につい
てXPS分析を行い、XPS分析のチャートを得た。サンプル1個につき1つのエリアを
選定し、3つのサンプルについてそれぞれ1回ずつ、合計3回の分析を行った。
XPS分析により得られたチャートの一例を図1〜3に示す。図1〜3は、同一のサン
プルについて縦軸の検出強度(cps)のスケールを変更したものであり、横軸はスパッ
タ時間から算出したSiO2換算の深さ(nm)である。XPS分析のチャートにおいて
は、縦軸は、検出強度(cps)であり、横軸は、スパッタ時間(min)又はスパッタ
時間からSiO2標準試料のスパッタエッチングレートを用いて算出したSiO2換算の深
さ(nm)のいずれかから選択できるが、図1〜3においては、XPS分析のチャートに
おける横軸を、スパッタ時間からSiO2標準試料のスパッタエッチングレートを用いて
算出したSiO2換算の深さ(nm)とした。
そして、各サンプルのXPS分析のチャートにおいて、O原子の検出強度が最大となっ
たSiO2換算の深さをDo・max(nm)とした(図2参照)。そして、Do・ma
xより深い部分において、O原子の検出強度が、最大検出強度(Do・maxにおける強
度)の1/2の強度となる最初のSiO2換算の深さをD1(nm)とした。
次いで、各サンプルのXPS分析のチャートにおいて、最表面から深さ2×D1までの
領域(SiO2換算の深さが0〜2×D1(nm)の領域)におけるAsの検出強度の積
分値(S1)と、深さ2×D1からさらに2×D1だけ深い部分までの領域(SiO2換
算の深さが2×D1〜4×D1(nm)の領域)におけるAsの検出強度の積分値(S2
)(図3参照)とを求め、その比較を行った。
そして、以下の基準に基づいて評価を行った。
・全3回の測定の全てにおいてS1>S2となる
:As濃化層が形成されている(○)
・全3回の測定のうちの2回以下の回数でS1>S2となる
:As濃化層が形成されていない(×)
(2)増粘抑制の評価
以下の表1に示す組成の各材料を加熱撹拌した後、冷却することによりフラックスを調
製した。調製したフラックス、並びに実施例、比較例それぞれのはんだ粉末を、フラック
スとはんだ粉末との質量比(フラックス:はんだ粉末)が11:89となるように混練し
てソルダペーストを製造した。
以下の表1に示す組成の各材料を加熱撹拌した後、冷却することによりフラックスを調
製した。調製したフラックス、並びに実施例、比較例それぞれのはんだ粉末を、フラック
スとはんだ粉末との質量比(フラックス:はんだ粉末)が11:89となるように混練し
てソルダペーストを製造した。
得られたソルダペーストについて、JIS Z 3284−3の「4.2 粘度特性試
験」に記載された方法に従って、回転粘度計(PCU−205、株式会社マルコム製)を
用い、回転数:10rpm、測定温度:25℃にて、粘度を12時間測定し続けた。そし
て、初期粘度(撹拌30分後の粘度)と12時間後の粘度とを比較し、以下の基準に基づ
いて増粘抑制効果の評価を行った。
12時間後の粘度 ≦ 初期粘度×1.2 :経時での粘度上昇が小さく良好(○)
12時間後の粘度 > 初期粘度×1.2 :経時での粘度上昇が大きく不良(×)
験」に記載された方法に従って、回転粘度計(PCU−205、株式会社マルコム製)を
用い、回転数:10rpm、測定温度:25℃にて、粘度を12時間測定し続けた。そし
て、初期粘度(撹拌30分後の粘度)と12時間後の粘度とを比較し、以下の基準に基づ
いて増粘抑制効果の評価を行った。
12時間後の粘度 ≦ 初期粘度×1.2 :経時での粘度上昇が小さく良好(○)
12時間後の粘度 > 初期粘度×1.2 :経時での粘度上昇が大きく不良(×)
(3)はんだ濡れ性の評価
上記の「(2)増粘抑制の評価」と同様にして、実施例及び比較例それぞれのはんだ粉
末を用いてソルダペーストを製造した。
得られたソルダペーストを、Cu板上に開口径6.5mm、開口数4個、マスク厚0.
2mmのメタルマスクを用いて印刷し、リフロー炉において、N2雰囲気下、昇温速度1
℃/secで25℃から260℃まで加熱した後、室温(25℃)まで空冷し、4個のは
んだバンプを形成した。光学顕微鏡(倍率:100倍)を用いて、得られたはんだバンプ
の外観を観察し、以下の基準に基づいて評価を行った。
4個のはんだバンプの全てにおいて溶融しきれないはんだ粒子が観察されなかった。
:はんだ濡れ性が良好(○)
4個のはんだバンプのうちの1個以上において溶融しきれないはんだ粒子が観察された
。 :はんだ濡れ性が不良(×)
上記の「(2)増粘抑制の評価」と同様にして、実施例及び比較例それぞれのはんだ粉
末を用いてソルダペーストを製造した。
得られたソルダペーストを、Cu板上に開口径6.5mm、開口数4個、マスク厚0.
2mmのメタルマスクを用いて印刷し、リフロー炉において、N2雰囲気下、昇温速度1
℃/secで25℃から260℃まで加熱した後、室温(25℃)まで空冷し、4個のは
んだバンプを形成した。光学顕微鏡(倍率:100倍)を用いて、得られたはんだバンプ
の外観を観察し、以下の基準に基づいて評価を行った。
4個のはんだバンプの全てにおいて溶融しきれないはんだ粒子が観察されなかった。
:はんだ濡れ性が良好(○)
4個のはんだバンプのうちの1個以上において溶融しきれないはんだ粒子が観察された
。 :はんだ濡れ性が不良(×)
(実施例A1〜A32、比較例A1〜A12)
Sn、As及びSbを、As及びSbの含有量が以下の表2に示すようになり、Snが
その残部(Sn、As及びSbの合計が100質量%となるような残部)となるよう秤取
り、溶融混合し、Ar雰囲気中で遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21μm、JI
S Z3284−1:2004の粉末サイズ分類(表2)の5に該当)を調製した。得ら
れた粉末を空気中において乾燥装置を用いて60℃で30分間加熱し、実施例、比較例の
はんだ粉末を得た。ただし、比較例A1〜A6については、加熱処理は施さず、遠心噴霧
に得られた粉末をそのままはんだ粉末とした。
なお、以下の表中、Asの含有量ははんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sbの
含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
Sn、As及びSbを、As及びSbの含有量が以下の表2に示すようになり、Snが
その残部(Sn、As及びSbの合計が100質量%となるような残部)となるよう秤取
り、溶融混合し、Ar雰囲気中で遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21μm、JI
S Z3284−1:2004の粉末サイズ分類(表2)の5に該当)を調製した。得ら
れた粉末を空気中において乾燥装置を用いて60℃で30分間加熱し、実施例、比較例の
はんだ粉末を得た。ただし、比較例A1〜A6については、加熱処理は施さず、遠心噴霧
に得られた粉末をそのままはんだ粉末とした。
なお、以下の表中、Asの含有量ははんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sbの
含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
(実施例B1〜B32、比較例B1〜B12)
Sn、As、Sb及びCuを、Cuの含有量が0.7質量%、As及びSbの含有量が
以下の表3に示すようになり、Snがその残部(Sn、As、Sb及びCuの合計が10
0質量%となるような残部)となるようになるよう秤取り、溶融混合し、Ar雰囲気中で
遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21μm、粉末サイズ分類の5)を調製した。得
られた粉末を空気中において乾燥装置を用いて60℃で30分間加熱し、実施例、比較例
のはんだ粉末を得た。ただし、比較例B1〜B6については、加熱処理は施さず、遠心噴
霧に得られた粉末をそのままはんだ粉末とした。
なお、以下の表中、Asの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sb
及びCuの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
Sn、As、Sb及びCuを、Cuの含有量が0.7質量%、As及びSbの含有量が
以下の表3に示すようになり、Snがその残部(Sn、As、Sb及びCuの合計が10
0質量%となるような残部)となるようになるよう秤取り、溶融混合し、Ar雰囲気中で
遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21μm、粉末サイズ分類の5)を調製した。得
られた粉末を空気中において乾燥装置を用いて60℃で30分間加熱し、実施例、比較例
のはんだ粉末を得た。ただし、比較例B1〜B6については、加熱処理は施さず、遠心噴
霧に得られた粉末をそのままはんだ粉末とした。
なお、以下の表中、Asの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sb
及びCuの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
(実施例C1〜C32、比較例C1〜C12)
Sn、As、Sb、Ag及びCuを、Cuの含有量が0.5質量%、Agの含有量が1
.0質量%、As及びSbの含有量が以下の表4に示すようになり、Snがその残部(S
n、As、Sb、Ag及びCuの合計が100質量%となるような残部)となるようにな
るよう秤取り、溶融混合し、Ar雰囲気中で遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21
μm、粉末サイズ分類の5)を調製した。得られた粉末を空気中において乾燥装置を用い
て60℃で30分間加熱し、実施例、比較例のはんだ粉末を得た。ただし、比較例C1〜
C6については、加熱処理は施さず、遠心噴霧に得られた粉末をそのままはんだ粉末とし
た。
なお、以下の表中、Asの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sb
、Ag及びCuの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
実施例C1で得られたはんだ粉末について、Sn、As、Sb、Ag及びCuの含有量
をJIS Z 3910に準拠してICP−AESで分析したところ、仕込み量と一致し
ていることが確認できた。
Sn、As、Sb、Ag及びCuを、Cuの含有量が0.5質量%、Agの含有量が1
.0質量%、As及びSbの含有量が以下の表4に示すようになり、Snがその残部(S
n、As、Sb、Ag及びCuの合計が100質量%となるような残部)となるようにな
るよう秤取り、溶融混合し、Ar雰囲気中で遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21
μm、粉末サイズ分類の5)を調製した。得られた粉末を空気中において乾燥装置を用い
て60℃で30分間加熱し、実施例、比較例のはんだ粉末を得た。ただし、比較例C1〜
C6については、加熱処理は施さず、遠心噴霧に得られた粉末をそのままはんだ粉末とし
た。
なお、以下の表中、Asの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sb
、Ag及びCuの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
実施例C1で得られたはんだ粉末について、Sn、As、Sb、Ag及びCuの含有量
をJIS Z 3910に準拠してICP−AESで分析したところ、仕込み量と一致し
ていることが確認できた。
(実施例D1〜D32、比較例D1〜D12)
Sn、As、Sb、Ag及びCuを、Cuの含有量が0.5質量%、Agの含有量が2
.0質量%、As及びSbの含有量が以下の表5に示すようになり、Snがその残部(S
n、As、Sb、Ag及びCuの合計が100質量%となるような残部)となるようにな
るよう秤取り、溶融混合し、Ar雰囲気中で遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21
μm、粉末サイズ分類の5)を調製した。得られた粉末を空気中において乾燥装置を用い
て60℃で30分間加熱し、実施例、比較例のはんだ粉末を得た。ただし、比較例D1〜
D6については、加熱処理は施さず、遠心噴霧に得られた粉末をそのままはんだ粉末とし
た。
なお、以下の表中、Asの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sb
、Ag及びCuの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
Sn、As、Sb、Ag及びCuを、Cuの含有量が0.5質量%、Agの含有量が2
.0質量%、As及びSbの含有量が以下の表5に示すようになり、Snがその残部(S
n、As、Sb、Ag及びCuの合計が100質量%となるような残部)となるようにな
るよう秤取り、溶融混合し、Ar雰囲気中で遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21
μm、粉末サイズ分類の5)を調製した。得られた粉末を空気中において乾燥装置を用い
て60℃で30分間加熱し、実施例、比較例のはんだ粉末を得た。ただし、比較例D1〜
D6については、加熱処理は施さず、遠心噴霧に得られた粉末をそのままはんだ粉末とし
た。
なお、以下の表中、Asの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sb
、Ag及びCuの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
(実施例E1〜E32、比較例E1〜E12)
Sn、As、Sb、Ag及びCuを、Cuの含有量が0.5質量%、Agの含有量が3
.0質量%、As及びSbの含有量が以下の表6に示すようになり、Snがその残部(S
n、As、Sb、Ag及びCuの合計が100質量%となるような残部)となるようにな
るよう秤取り、溶融混合し、Ar雰囲気中で遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21
μm、粉末サイズ分類の5)を調製した。得られた粉末を空気中において乾燥装置を用い
て60℃で30分間加熱し、実施例、比較例のはんだ粉末を得た。ただし、比較例E1〜
E6については、加熱処理は施さず、遠心噴霧に得られた粉末をそのままはんだ粉末とし
た。
なお、以下の表中、Asの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sb
、Ag及びCuの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
Sn、As、Sb、Ag及びCuを、Cuの含有量が0.5質量%、Agの含有量が3
.0質量%、As及びSbの含有量が以下の表6に示すようになり、Snがその残部(S
n、As、Sb、Ag及びCuの合計が100質量%となるような残部)となるようにな
るよう秤取り、溶融混合し、Ar雰囲気中で遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21
μm、粉末サイズ分類の5)を調製した。得られた粉末を空気中において乾燥装置を用い
て60℃で30分間加熱し、実施例、比較例のはんだ粉末を得た。ただし、比較例E1〜
E6については、加熱処理は施さず、遠心噴霧に得られた粉末をそのままはんだ粉末とし
た。
なお、以下の表中、Asの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sb
、Ag及びCuの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
(実施例F1〜F32、比較例F1〜F12)
Sn、As、Sb、Ag及びCuを、Cuの含有量が0.5質量%、Agの含有量が3
.5質量%、As及びSbの含有量が以下の表7に示すようになり、Snがその残部(S
n、As、Sb、Ag及びCuの合計が100質量%となるような残部)となるようにな
るよう秤取り、溶融混合し、Ar雰囲気中で遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21
μm、粉末サイズ分類の5)を調製した。得られた粉末を空気中において乾燥装置を用い
て60℃で30分間加熱し、実施例、比較例のはんだ粉末を得た。ただし、比較例F1〜
F6については、加熱処理は施さず、遠心噴霧に得られた粉末をそのままはんだ粉末とし
た。
なお、以下の表中、Asの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sb
、Ag及びCuの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
Sn、As、Sb、Ag及びCuを、Cuの含有量が0.5質量%、Agの含有量が3
.5質量%、As及びSbの含有量が以下の表7に示すようになり、Snがその残部(S
n、As、Sb、Ag及びCuの合計が100質量%となるような残部)となるようにな
るよう秤取り、溶融混合し、Ar雰囲気中で遠心噴霧することにより粉末(平均粒径21
μm、粉末サイズ分類の5)を調製した。得られた粉末を空気中において乾燥装置を用い
て60℃で30分間加熱し、実施例、比較例のはんだ粉末を得た。ただし、比較例F1〜
F6については、加熱処理は施さず、遠心噴霧に得られた粉末をそのままはんだ粉末とし
た。
なお、以下の表中、Asの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量ppm、Sb
、Ag及びCuの含有量は、はんだ材料全体の質量に対する質量%である。
また、Snとしては、不可避不純物を含む3N材を用いた。
実施例及び比較例それぞれのはんだ粉末についての、(1)As濃化層の有無の評価、
(2)増粘抑制の評価、(3)はんだ濡れ性の評価を以下の表2〜7に示す。
(2)増粘抑制の評価、(3)はんだ濡れ性の評価を以下の表2〜7に示す。
本発明のはんだ材料は、変色がなく、はんだ濡れ性にも優れているため各種用途に利用
でき、とりわけ、ペーストとしたときの経時での粘度上昇が小さいので、ソルダペースト
用はんだ材料として好適に利用することができる。
でき、とりわけ、ペーストとしたときの経時での粘度上昇が小さいので、ソルダペースト
用はんだ材料として好適に利用することができる。
Claims (7)
- Sn又はSn系合金、40〜250質量ppmのAs、及び20質量ppm〜0.5質
量%のSbを含み、As濃化層を有する、はんだ材料。 - 前記Sn又はSn系合金が、0.005〜40質量%のAg及び/又は0.001〜1
0質量%のCuを含むSn系合金である、請求項1に記載のはんだ材料。 - 前記はんだ材料の形態が粉末である、請求項1又は2に記載のはんだ材料。
- 請求項3に記載のはんだ材料、及びフラックスを含むソルダペースト。
- 酸化ジルコニウム粉末をさらに含む請求項4に記載のソルダペースト。
- ソルダペースト全体の質量に対する酸化ジルコニウム粉末の含有量が0.05〜20.
0質量%である、請求項5に記載のソルダペースト。 - Sn又はSn系合金、40〜250質量ppmのAs、及び20質量ppm〜0.5質
量%のSbを含み、As濃化層を有する、はんだ継手。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019238210A JP2020055038A (ja) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | はんだ材料、ソルダペースト、及びはんだ継手 |
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JP2019238210A JP2020055038A (ja) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | はんだ材料、ソルダペースト、及びはんだ継手 |
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JP2018136766A Division JP6722378B2 (ja) | 2017-11-24 | 2018-07-20 | はんだ材料、ソルダペースト、及びはんだ継手 |
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---|---|
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2019238210A Pending JP2020055038A (ja) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | はんだ材料、ソルダペースト、及びはんだ継手 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005103645A (ja) * | 2004-10-29 | 2005-04-21 | Hitachi Metals Ltd | はんだボールおよびその製造方法 |
JP2006181636A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-07-13 | Tamura Seisakusho Co Ltd | はんだ槽の侵食軽減ツール及びこれを備えたはんだ付装置 |
JP2006181637A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-07-13 | Tamura Seisakusho Co Ltd | フラックス及びこれを用いたはんだ付方法 |
JP2015020181A (ja) * | 2013-07-17 | 2015-02-02 | ハリマ化成株式会社 | はんだ組成物、ソルダペーストおよび電子回路基板 |
JP2016537206A (ja) * | 2013-10-31 | 2016-12-01 | アルファ・メタルズ・インコーポレイテッドAlpha Metals, Inc. | 鉛フリーかつ銀フリーのはんだ合金 |
-
2019
- 2019-12-27 JP JP2019238210A patent/JP2020055038A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005103645A (ja) * | 2004-10-29 | 2005-04-21 | Hitachi Metals Ltd | はんだボールおよびその製造方法 |
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JP2015020181A (ja) * | 2013-07-17 | 2015-02-02 | ハリマ化成株式会社 | はんだ組成物、ソルダペーストおよび電子回路基板 |
JP2016537206A (ja) * | 2013-10-31 | 2016-12-01 | アルファ・メタルズ・インコーポレイテッドAlpha Metals, Inc. | 鉛フリーかつ銀フリーのはんだ合金 |
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