JP5609774B2 - ５元系合金粒子 - Google Patents

Description

本発明は、合金粒子、金属フィラー、はんだペースト、及び実装基板に関する。

近年の情報化社会の発達に伴い、携帯電話を中心とした電子機器では、高機能化、軽薄短小化が求められ、それに伴い高密度実装技術も急速な進歩を遂げている。
部品を基板に内蔵したり、複数のＬＳＩを１パッケージ化したり、限られた容積を有効利用するため、多様な実装技術が開発されているが、一方で、高密度化が進めば進むほど、基板内部やパッケージ内部に組込まれた部品のはんだ接続部は、後工程で熱処理を受ける回数が多くなり、部品と封止樹脂の隙間で起こる、はんだ再溶融によるショート問題が顕在化してきている。
その為、基板内部やパッケージ内部に組込まれた部品の接続において、後工程で複数回の熱処理を受けても、再溶融しない耐熱性を有する鉛フリーはんだ材料の開発が望まれている。

本発明者等は、鉛フリーはんだのリフロー熱処理条件で溶融接合でき、接合後は、同じ熱処理条件では再溶融しない鉛フリーはんだ材料を提案した（特許文献１、２参照）。
鉛フリーはんだのリフロー熱処理条件とは、代表的なＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）で、はんだ接続する場合の一般的なリフロー熱処理条件であり、ピーク温度２４０〜２６０℃の範囲のことである。

また、本発明者等は、更に前記鉛フリーはんだの一般的なリフロー熱処理条件よりも低温条件（例えばピーク温度１６０℃）で接続ができ、且つ接続後は、鉛フリーはんだの一般的なリフロー熱処理条件では、再溶融しない鉛フリーはんだ材料を提案した（特許文献３参照）。
該はんだ材料の導電性フィラーは、Ｃｕ主成分の第１の金属粒子とリフロー熱処理において溶融する第２の金属粒子との混合体からなり、リフロー熱処理において、新たな安定合金相を形成することで、再度のリフロー熱処理においても、再溶融しない特徴を有するものであった。
一方で、Ｃｕ粒子とＳｎ粒子の混合体を導電性フィラーとするはんだ材料が提案されている（特許文献４参照）。

該はんだ材料は、熱処理により、Ｃｕ６Ｓｎ５を含むＣｕＳｎ化合物とＣｕ粒子を有する接続部により接続され、且つＣｕ粒子同士は、該ＣｕＳｎ化合物で連結されていることを特徴としている。

特許第４６６７４５５号公報 特開２０１０−１４９１８５号公報 国際公開第２０１０／０９８３５７号パンフレット 特許第３４１４３８８号公報

しかしながら、高密度実装技術は日進月歩で発展しており、特許文献１〜３に記載のはんだ材料においても、更なる耐熱性の改善が求められている。
また、特許文献４に記載のはんだ材料においては、Ｃｕ界面に形成されるＣｕ６Ｓｎ５は、接続内部で粗大な晶出物として成長するため、接合強度等の機械的性質が劣化し易く、接続信頼性の観点から、なお改善の余地を有するものであった。

本発明は、上記問題を鑑みて成されたものであり、鉛フリーはんだのリフロー熱処理条件で溶融接合でき、接合後は、同じ熱処理条件では再溶融しない耐熱性を持ち、高い部品接合強度を示し、接続信頼性に優れた鉛フリーはんだ材料を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討し、実験を重ねた結果、本発明を成すに至った。

すなわち、本発明は、以下のとおりものである。
［１］Ｓｎ１３．５〜１６．５質量％、Ａｇ９〜１１質量％、Ｂｉ４．５〜５．５質量％、Ｇｅ０．１〜５質量％、残部がＣｕ及び不可避不純物からなることを特徴とする５元系合金粒子。
［２］前記［１］に記載の合金粒子とはんだ粒子との混合体からなることを特徴とする金属フィラー。
［３］前記混合体が、合金粒子１００質量部に対して、はんだ粒子を５０〜３００質量部含む前記［２］記載の金属フィラー。
［４］前記はんだ粒子が、Ｓｎ又は、Ｓｎ９５質量％以上を含有するＳｎ合金である前記［２］又は［３］記載の金属フィラー。
［５］前記はんだ粒子が、Ｂｉ４０〜７０質量％、残部にＳｎを主成分として含む合金である前記［２］又は［３］記載の金属フィラー。
［６］前記［１］記載の合金粒子又は前記［２］〜［５］のいずれか記載の金属フィラー粒子を含有することを特徴とするはんだペースト。
［７］前記［６］記載のはんだペーストを用いて、電子部品又は電子部品が回路基板に接続された電子デバイスと、回路基板とをリフロー熱処理することで接続した実装基板。

本発明の金属フィラーを含むはんだ材料は、鉛フリーはんだのリフロー熱処理条件で溶融接合でき、接合後は、後工程で複数回の熱処理を受けても、はんだ接続部が再溶融しない耐熱性を持つ。また、高い部品接合強度を示し、接続信頼性に優れる。

実施例１で作製した５元系合金粒子Ａの示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャートである。 実施例１で作製した金属フィラーの示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャートである。 実施例１で作製した熱処理サンプルの示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャートである。

以下に、本発明を実施するための形態（以下、実態の形態と略記する）について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で変形して実施することができる。

本実施の形態の５元系合金粒子は、Ｓｎ１３．５〜１６．５質量％、Ａｇ９〜１１質量％、Ｂｉ４．５〜５．５質量％、Ｇｅ０．１〜５質量％、残部がＣｕ及び不可避不純物からなる。金属フィラーは、前記５元系合金粒子とはんだ粒子との混合体である。

５元系合金粒子におけるＣｕの含有量は、熱処理において溶融したはんだ粒子と合金化して機械的強度を発現させる観点から６２質量％以上が好ましい。Ｓｎの含有量は、熱処理時において前記合金化を促進する観点から１３．５質量％以上１６．５質量％以下とすることが好ましい。Ａｇの含有量は、はんだ溶融時の濡れ性を向上させる観点から、９質量％以上が好ましく、粗大な針状のＡｇ３Ｓｎの晶出により、はんだ接続部が硬く、脆くなることを防ぐ観点から、１１質量％以下が好ましい。Ｂｉの含有量は、はんだ溶融時の濡れ性を向上させる観点から、４．５質量％以上が好ましく、Ｓｎに固溶できないＢｉが偏析して、はんだ接続部が硬く、脆くなることを防ぐ観点から５．５質量％以下が好ましい。Ｇｅの含有量は、はんだ溶融時に優先的に酸化して、Ｓｎ等の他のはんだ成分の酸化を抑制する効果を得る観点から、０．１質量％以上が好ましく、酸化物がはんだ流動を阻害し、接合性に悪影響を与えることを防ぐ観点から、５質量％以下が好ましい。また、Ｇｅを添加することで、Ｓｎと他の金属、例えば一般的な電極材料であるＣｕと形成される金属間化合物の成長を抑制する傾向があり、接続部の信頼性を向上させ得る。また、本実施の形態の５元系合金粒子には、その性能を損なわない範囲で、任意の成分を含有させることができる。

また、５元系合金粒子は、内部に準安定合金相を有することが好ましい。準安定合金相は、反応性が高く、熱処理において溶融したはんだ粒子との合金化を迅速に行うことができる。尚、準安定合金相は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において発熱ピークとして確認することができる。示差走査熱量測定（ＤＳＣ）における発熱は、新たな合金相が形成される際に発生する潜熱の検出であり、粒子に準安定合金相が存在することを示す。

本実施の形態の金属フィラーは、リフロー熱処理において、はんだ粒子の融点以上の熱履歴が与えられるとはんだ粒子が溶融し、５元系合金粒子、部品電極、基板電極と接合する。これにより金属間の熱拡散反応が加速的に進み、高融点の新たな安定合金相が形成され接続される。この熱拡散反応により、はんだ粒子の融点を構成する金属成分は、新たに形成される安定合金相となり減少するか、消失する。

このリフロー熱処理前後のはんだ粒子の融点挙動は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって確認することができる。つまり、吸熱ピーク面積から観測されるはんだ粒子由来の溶融熱量は熱処理前に比べて減少するか、または消失する。新たな安定合金相の融点は、鉛フリーはんだの一般的なリフロー熱処理（ピーク温度２６０℃）より高いので、後工程で複数回の熱処理を受けても再溶融しない耐熱性を有する。このことで、部品と封止樹脂の隙間で起こる、はんだ再溶融によるショートを抑制することができる。

リフロー熱処理後の、鉛フリーはんだの一般的なリフロー熱処理（ピーク温度２６０℃）以下の温度において吸熱ピーク面積から観測されるはんだ粒子由来の溶融熱量は、熱処理前の９０％以下であることが好ましく、より好ましくは７０％以下、更に好ましくは５０％以下、特に好ましくは３０%以下である。該吸熱ピーク面積が９０％以下であることで、リフロー熱処理（ピーク温度２６０℃）では溶融しない新たな安定合金相の存在によって耐熱性を示す。尚、０％とは、熱処理により吸熱ピークが消失することを意味する。
部品の接合強度は、１００５Ｒの部品接合強度評価で、５Ｎ以上が好ましく、６Ｎ以上がより好ましく、７Ｎ以上が更に好ましい。

本実施の形態の金属フィラーの５元系合金粒子とはんだ粒子の混合比は、５元系合金粒子１００質量部に対して、接続内部に発生するボイドを少なくし、室温における強度を高くする観点から５０質量部以上であることが好ましく、８２質量部以上であることがより好ましい。また、接続部が鉛フリーはんだの一般的なリフロー熱処理（ピーク温度２６０℃）を受けても再溶融しない耐熱性を発現させる観点から３００質量部以下であることが好ましく、１８６質量部以下であることがより好ましい。

本実施の形態の金属フィラーに用いられるはんだ粒子には、Ｓｎ又は、Ｓｎ９５質量％以上を含有するＳｎ合金を用いることができる。はんだ粒子は、Ｓｎを含有し、鉛フリーはんだの一般的なリフロー熱処理（ピーク温度２６０℃）以下で溶融する粒子であれば、特に限定されないが、例えば、Ｓｎ（融点２３２℃）、Ｓｎ−３．５Ａｇ（融点２２１℃）、Ｓｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ（融点２１７℃）、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）、Ｓｎ−４．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（融点２１７℃）が挙げられる。また、これらは１種を単独で、又は２種以上を併用することもできる。更に好ましくは、Ｓｎ、Ｓｎ−３．５Ａｇ、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕである。Ａｇは高価なので、Ｓｎ単体が価格面で優れるが、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金であれば、Ｓｎ単体より融点が約１０℃低く、熱処理温度を低く設定できる。

また、本実施の形態の金属フィラーに用いられるはんだ粒子には、Ｂｉを４０〜７０質量％、残部にＳｎを主成分として含む合金を使用することもできる。なお、本実施の形態において主成分とは、特定成分が当該特定成分を含むマトリックス成分中に占める割合が、好ましくは５０質量％であり、より好ましくは８０質量％であり、１００質量％であってもよいことを示す。前記合金は、Ｓｎ９５質量％以上を含有するＳｎ合金に比べ融点が更に低いため、熱処理温度を更に低く設定できる。その中でも特に、融点１３８℃のＳｎ−５８Ｂｉが好適に用いることができる。
尚、本実施の形態における５元系合金粒子、はんだ粒子及び金属フィラーの元素組成は、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析等で確認することができる。

５元系合金粒子の粒子サイズとしては、平均粒径で２〜３０μｍの範囲が好ましい。平均粒径が２μｍ以上であると、粒子の比表面積が小さくなり、例えば後述するフラックスを用いてはんだペーストを形成した場合、粒子とフラックスの接触面積が少なくでき、はんだペーストの寿命が長くなる傾向となり好ましい。更にリフロー熱処理においては、フラックスによる還元反応（粒子酸化膜除去）で発生するアウトガスも少なくなるため、接続内部に発生するボイドが低減される傾向となり好ましい。また、平均粒径は、粒子間の隙間の制御により粘着力を維持し、はんだ接続される部品の搭載からリフロー熱処理が終わるまでの工程で、部品が外れることを防ぐ観点から３０μｍ以下が好ましい。はんだ粒子の粒子サイズとしては、前記５元系合金粒子同様、フラックスとの反応性、ペースト特性の観点から平均粒径で２〜４０μｍの範囲が好ましく、５〜４０μｍの範囲が更に好ましい。

５元系合金粒子及びはんだ粒子の粒度分布は、ペースト用途に応じて定めることができる。例えば、スクリーン印刷用途では、版抜け性を重視して、粒度分布はブロードにするのが好ましく、ディスペンス用途及びビア充填用途では、吐出流動性及び穴埋め性を重視して、粒度分布はシャープにするのが好ましい。粒度分布は、レーザー回折式粒子径分布測定装置で測定することができる。

５元系合金粒子及びはんだ粒子の製造法としては、微粉末の製造方法として公知の方法を採用できるが、急冷凝固法が好ましい。急冷凝固法による微粉末の製造法としては、水噴霧法、ガス噴霧法、遠心噴霧法等が挙げられ、粒子の酸素含有量を抑えることができる点から、ガス噴霧法、遠心噴霧法がより好ましい。ガス噴霧法では、通常、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを使用することができるが、ガス噴霧時の線速を高くし、冷却速度を速くする観点から、比重の軽いヘリウムガスを用いることが好ましい。冷却速度は、５００〜５０００℃／秒の範囲であることが好ましい。遠心噴霧法では、回転ディスク上面に均一な溶融膜を形成する観点から、材質は、サイアロンであることが好ましく、ディスク回転速度は、６万〜１２万ｒｐｍの範囲であることが好ましい。

本実施の形態のはんだペーストは、前記５元系合金粒子又は、前記金属フィラーを含有している。はんだペーストは、フラックス成分を含有することが好ましい。また、必要に応じて熱硬化性樹脂を加えることで、接着強度を補完することができる。

金属フィラーの含有率としては、ペースト特性の観点からはんだペースト１００質量％に対し、８４〜９４質量％の範囲が好ましい。更に好ましくは、ペースト用途に応じて定めることができる。例えば、スクリーン印刷用途では、版抜け性を重視して、８７〜９２質量％の範囲が好ましく、更に好ましくは、８８〜９１質量％の範囲である。ディスペンス用途では、吐出流動性を重視して、８５〜８９質量％の範囲が好ましく、更に好ましくは、８６〜８８質量％の範囲である。前記フラックス成分は、変性ロジン、溶剤、活性剤、及びチクソ剤を含むことが好ましい。フラックスは、５元系合金粒子、金属フィラー、及び接続する電極の表面処理に最適で、リフロー熱処理時に酸化膜を除去し、はんだの溶融、及び熱拡散による合金化を促進する。フラックスとしては、公知の材料を使用することができる。

また、本実施の形態では、前記はんだペーストを用いて電子部品、又は電子部品が回路基板に接続された電子デバイスと回路基板とをリフロー熱処理することで接続した実装基板を提供する。実装基板を形成するはんだ接続方法としては、例えば、基板電極にはんだペーストを塗布した後に搭載部品を載せてリフロー熱処理で接続する方法や、搭載部品電極、或いは基板電極にはんだペーストを塗布、リフロー熱処理にてバンプ形成後、部品と基板とを合せて、再度リフロー熱処理で接続する方法等が挙げられる。

なお、上述した各種パラメータについては特段の記載のない限り、後述する実施例における測定方法に準じて測定される。

次に実施例及び比較例を挙げて本実施の形態をより具体例に説明するが、本実施の形態はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

各金属粒子および金属フィラー、はんだペーストの物性は、下記に示す方法で評価した。
（ａ）示差走査熱量測定（ＤＳＣ）
島津製作所（株）製「ＤＳＣ−６０」を用い、窒素雰囲気下、昇温温度１０℃／分の条件で、温度範囲３０〜５５０℃の範囲で行った。発熱量または吸熱量が±１．５Ｊ／ｇ以上あるものを測定対象物由来のピークとして定量し、それ未満のピークは分析精度の観点から除外した。
（ｂ）平均粒径
レーザー回折式粒度分布測定装置（ＨＥＬＯＳ＆ＲＯＤＯＳ）（Ｓｙｍｐａｔｅｃ社（ドイツ）製）により体積積算平均値を測定し、平均粒径値とした。

［実施例１］
（１）５元系合金粒子
Ｃｕ６．９ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ｓｎ１．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ａｇ１．０ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ｂｉ０．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、及びＧｅ０．１ｋｇ（純度９９質量％以上）を黒鉛坩堝に入れ、９９体積％以上のヘリウム雰囲気で、高周波誘導加熱装置により１４００℃まで加熱、融解した。

次に、この溶融金属を坩堝の先端より、ヘリウムガス雰囲気の噴霧槽内に導入した後、坩堝先端付近に設けられたガスノズルから、ヘリウムガス（純度９９体積％以上、酸素濃度０．１体積％未満、圧力２．５ＭＰａ）を噴出してガスアトマイズを行い、５元系合金粒子を作製した。この時の冷却速度は、２６００℃／秒であった。
更に、この５元系合金粒子を気流式分級機（日清エンジニアリング：ＴＣ−１５Ｎ）にて、１．６μｍ設定で分級し、大粒子側を回収後、もう一度１０μｍ設定で分級し、小粒子側を回収した。回収した５元系合金粒子の平均粒径を測定したところ、３．０μｍであった。

次に、この５元系合金粒子を試料として示差走査熱量測定を行った。この結果得られたＤＳＣチャートを図１に示す。この図が示すように４９９℃、５１６℃で吸熱ピークが検出され、複数の融点から、複数の合金相の存在を確認することができた。また、２６３℃では発熱ピークが検出され、準安定合金相の存在を確認することができた。ここで得られた５元系合金粒子を以後、５元系合金粒子Ａと表記する。

次にＣｕ６．９９ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ｓｎ１．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ａｇ１．０ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ｂｉ０．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、及びＧｅ０．０１ｋｇ（純度９９質量％以上）にて前記同様にガスアトマイズし、分級して５元系合金粒子（平均粒径３．０μｍ）を作製した。この５元系合金粒子を試料として、示差走査熱量測定を行ったところ、４９７℃で吸熱ピーク、２６６℃で発熱ピークを検出、準安定合金相の存在を確認した。ここで得られた５元系合金粒子を以後、５元系合金粒子Ｂと表記する。

次にＣｕ６．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ｓｎ１．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ａｇ１．０ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ｂｉ０．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、及びＧｅ０．５ｋｇ（純度９９質量％以上）にて前記同様にガスアトマイズし、分級して５元系合金粒子（平均粒径３．２μｍ）を作製した。この５元系合金粒子を試料として、示差走査熱量測定を行ったところ、４８７℃、５２８℃で吸熱ピーク、２６６℃で発熱ピークを検出、準安定合金相の存在を確認した。ここで得られた５元系合金粒子を以後、５元系合金粒子Ｃと表記する。

次にＣｕ６．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ｓｎ１．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ａｇ１．０ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ｂｉ０．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、及びＩｎ０．５ｋｇ（純度９９質量％以上）にて前記同様にガスアトマイズし、分級して５元系合金粒子（平均粒径２．５μｍ）を作製した。この５元系合金粒子を試料として、前記同様の条件で示差走査熱量測定を行ったところ、４９９℃、５１９℃で吸熱ピーク、２５１℃で発熱ピークを検出、準安定合金相の存在を確認した。ここで得られた５元系合金粒子を以後、５元系合金粒子Ｄと表記する。

（２）はんだ粒子
山石金属（株）製ＡＴ−Ｓｎ No.６００（Ｓｎ９９．８質量％以上）を気流式分級機（日清エンジニアリング：ＴＣ−１５Ｎ）用いて、５μｍ設定で分級し、大粒子側を回収後、もう一度４０μｍ設定で分級し、小粒子側を回収した。回収したはんだ粒子の平均粒径を測定したところ、７．５μｍであった。
次に、このはんだ粒子を試料として、示差走査熱量測定を行ったところ、２４０℃に吸熱ピークを検出、融点２３２℃（融解開始温度：固相線温度）を有することが確認できた。尚、特徴的な発熱ピークは検出されなかった。ここで得られたはんだ粒子を以後、Ｓｎ粒子と表記する。

（３）金属フィラーの製造
前記５元系合金粒子ＡとＳｎ粒子とを重量比１００：８２で混合し、金属フィラーとした。この金属フィラーを試料として、示差走査熱量測定を行った。この結果得られたＤＳＣチャートを図２に示す。この図が示すように２３２℃に吸熱ピークが存在することが確認された。２３２℃の吸熱ピークは、融点２２６℃で、吸熱量（溶融熱量）２２．３１Ｊ／ｇである。また、特徴的に３８３℃に発熱ピークが存在していた。

（４）はんだペーストの製造
次に金属フィラー８９．５質量％、ロジン系フラックス１０．５質量％を混合し、ソルダーソフナー（マルコム：ＳＰＳ−１）、脱泡混練機（松尾産業：ＳＮＢ−３５０）に順次かけてはんだペーストを作製した。

（５）熱処理サンプルのＤＳＣ測定
前記はんだペーストをアルミナ基板に載せ、窒素雰囲気にて、ピーク温度２５０℃でリフロー熱処理した。熱処理装置は、（株）マルコム製リフロー炉（ＲＤＴ−１６５ＣＰ）を使用した。温度プロファイルは、熱処理開始（常温）から１４５℃までを２．８℃／秒で昇温し、１４５℃から１７０℃までを１１５秒かけて徐々に昇温後、２．７℃／秒で昇温し、ピーク温度２５０℃で２５秒保持する条件を採用した。

この熱処理したはんだペーストを試料として、示差走査熱量測定を行った。この結果得られたＤＳＣチャートを図３に示す。この図が示すように１９５℃、３４２℃に吸熱ピークが存在することが確認された。１９５℃の吸熱ピークは、融点１８５℃で、吸熱量（溶融熱量）２．１３Ｊ／ｇである。
ＤＳＣ吸熱量に関して、一般的なリフロー熱処理（ピーク温度２６０℃）以下における金属フィラーの吸熱量（熱処理前）と熱処理サンプルの吸熱量（熱処理後）との比率を求めると熱処理後は、熱処理前の９．５％となった。

（６）１００５Ｒ部品接合強度の測定
次に高耐熱エポキシ樹脂ガラス布からなるプリント基板のＣｕ電極上に前記はんだペーストを印刷塗布し、１００５サイズの０Ω抵抗部品（以下、１００５Ｒと表記）を搭載後、窒素雰囲気にて、ピーク温度２５０℃でリフロー熱処理してサンプルを作製した。印刷パターン形成は、マイクロテック（株）製スクリーン印刷機（ＭＴ−３２０ＴＶ）を使用した。印刷マスクはメタル製で、スキージはウレタン製を用いた。マスク開口サイズは、１００５Ｒ電極部分に合わせて４００μｍ×５００μｍと設定し、マスク厚みは、０．０８ｍｍとした。印刷条件は、速度５０ｍｍ／秒、印圧０．１ＭＰａ、スキージ圧０．２ＭＰａ、背圧０．１ＭＰａ、アタック角度２０°、クリアランス０ｍｍ、印刷回数１回とした。
次に前記作製サンプルの剪断方向の部品接合強度をプッシュ・プルゲージにより、押し速度１０ｍｍ／分で測定、１５点の平均値は６．６Ｎであった。

［実施例２〜２１及び比較例１〜２］
前記５元系合金粒子Ａ〜ＤとＳｎ粒子との混合体を金属フィラーとして、実施例１と同様に、はんだペースト化、リフロー熱処理（ピーク２５０℃）、ＤＳＣ測定、部品接合強度測定した結果を表１に実施例２〜２１及び比較例１〜２として示す。
表１の実施例１、１２、１９と比較例１、実施例４、１０、１７と比較例２を比較すると、同一混合比の金属フィラーにおいて、各実施例の５元系合金粒子が再溶融しにくく高い耐熱性を持ち、高い部品接合強度を示していることが分かる。尚、耐熱性は５元系合金粒子の混合比が増えると高くなり、部品接合強度はＳｎ粒子が増えると高くなる傾向がある。

［実施例２２〜３３］
次にはんだ粒子にＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ（山石金属：Ｙ−ＳｎＣｕ０．７Ａｇ０．３−Ｑ ３８２０Ｄ：平均粒径２９．８μｍ）、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（三井金属鉱業：ＩＣＰ Ｔｙｐｅ５（１０１０Ｓ０１９）：平均粒径２２μｍ）、Ｓｎ−３．５Ａｇ（山石金属：Ｙ−ＳｎＡｇ３．５−Ｑ ２５１０：平均粒径２２μｍ）、Ｓｎ−４．０Ａｇ−０．５Ｃｕ（三井金属鉱業：ＩＣＰ Ｔｙｐｅ５（１００８Ｓ０４８）：平均粒径２１．８μｍ）を用い、５元系合金粒子Ａ〜Ｃとの混合体を金属フィラーとして、実施例１と同様に、はんだペースト化、リフロー熱処理（ピーク２５０℃）、ＤＳＣ測定、１００５Ｒ部品接合強度測定した結果を表２に実施例２２〜３０として示す。

また、はんだ粒子にＳｎ−５８Ｂｉ（山石金属：Ｙ−ＳｎＢｉ５８−Ｑ ２５１０Ｄ：平均粒径２０．４μｍ）を用い、５元系合金粒子Ａ〜Ｃとの混合体を金属フィラーとして、実施例１と同様に、はんだペースト化、ピーク温度１６０℃でリフロー熱処理、ＤＳＣ測定、１００５Ｒ部品接合強度測定した結果を表２に実施例３１〜３３として示す。

ピーク温度１６０℃のリフロー熱処理は、実施例１と同じ熱処理装置を使用し、温度プロファイルは、熱処理開始（常温）から１０５℃までを２．２℃／秒で昇温し、１０５℃から１２０℃までを１１５秒かけて徐々に昇温後、０．９℃／秒で昇温し、ピーク温度１６０℃で２０秒保持する条件を採用した。

表２から明らかなように、はんだ粒子を変えた場合でも、耐熱性と実用的な部品接合強度を有することが確認された。尚、部品接合強度は、はんだ粒子にＳｎ−３．５Ａｇを用いた場合が高く、Ｓｎ−５８Ｂｉを用いた場合は低い傾向があった。

本発明は、電子部品、電子デバイスの基板接続、及びビア充填等による回路形成に使用される金属フィラー、はんだペーストに用いられる合金粒子を提供し、後工程で複数回の熱処理を受ける用途（例えば、部品内蔵基板やパッケージ内部に組込む部品の接続材としてのはんだペースト、導電性接着剤）に適用することができる。

Claims (7)

1. Ｓｎ１３．５〜１６．５質量％、Ａｇ９〜１１質量％、Ｂｉ４．５〜５．５質量％、Ｇｅ０．１〜５質量％、残部がＣｕ及び不可避不純物からなることを特徴とする５元系合金粒子。
2. 請求項１に記載の合金粒子とはんだ粒子との混合体からなることを特徴とする金属フィラー。
3. 前記混合体が、合金粒子１００質量部に対して、はんだ粒子を５０〜３００質量部含む請求項２記載の金属フィラー。
4. 前記はんだ粒子が、Ｓｎ又は、Ｓｎ９５質量％以上を含有するＳｎ合金である請求項２又は３記載の金属フィラー。
5. 前記はんだ粒子が、Ｂｉ４０〜７０質量％、残部にＳｎを主成分として含む合金である請求項２又は３記載の金属フィラー。
6. 請求項１記載の合金粒子又は請求項２〜５のいずれか記載の金属フィラー粒子を含有することを特徴とするはんだペースト。
7. 請求項６記載のはんだペーストを用いて、電子部品又は電子部品が回路基板に接続された電子デバイスと、回路基板とをリフロー熱処理することで接続した実装基板。

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