JP6459656B2 - 接合用部材およびそれを用いた電子部品の実装方法 - Google Patents
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Description
この発明は、たとえば、配線基板に形成される取付け電極と、電子部品との接合に用いる接合用部材およびそれを用いた電子部品の実装方法に関する。
従来から、電子部品を実装するために、樹脂などからなる板状の配線基板が用いられている。このような配線基板が、たとえば、特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の配線基板は、電子部品をはんだ付けで接合するための外部接続用パッドを備えている。この外部接続用パッドは、ＣｕまたはＣｕ合金によって形成されており、その表面に表面めっき層を有している。この表面めっき層は、ＮｉとＡｕの組合せ、ＮｉとＰｄとＡｕの組合せ、Ｓｎ、またはＳｎとＡｇの組合せによって形成されている。
特許文献１に記載されたような配線基板の外部接続用パッド（すなわち、取付け電極）に電子部品を接合するには、リフローはんだ付けが行われる。ここで、電子部品を接合した後のはんだの融点は、接合する前のそれとあまり変わらない。したがって、追加の電子部品を接合するために配線基板を再度リフロー炉に通すと、接合済みのはんだが再び溶融して、電子部品の位置がズレてしまうという問題があった。また、取付け電極とはんだの合金化の速度が速すぎるため（すなわち、原子の拡散速度が速すぎるため）、良好なセルフアライメント性が得られないという問題もあった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制し得る接合用部材を提供することである。
この発明の他の目的は、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制し得る電子部品の実装方法を提供することである。
この発明の他の目的は、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制し得る電子部品の実装方法を提供することである。
この発明に係る接合用部材は、熱処理によりＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎを主成分とする合金層を形成するためのＣｕ−Ｎｉ合金を主成分とするめっき膜とめっき膜の表面に形成されるＳｎ系はんだ層とを含み、めっき膜は、Ｐ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素を含有し、元素の合計の含有率が０．０５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であり、Ｎｉの含有率が３ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であることを特徴とする、接合用部材である。
また、この発明に係る接合用部材は、めっき膜の表面にＡｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の金属層を有し、金属層の合計の膜厚が０．０５μｍ以上５μｍ以下である、接合用部材であることが好ましい。
また、この発明に係る電子部品の実装方法は、電子部品を基板に実装する電子部品の実装方法であって、上記しためっき膜を基板に形成する工程と、めっき膜の表面にＳｎ系はんだ層を形成する工程と、電子部品を基板に搭載して、リフローはんだ付けにより接合用部材とＳｎ系はんだ層とを溶融してめっき膜とＳｎ系はんだ層との境界にＣｕ−Ｎｉ、Ｓｎを主成分とする合金化により合金層を形成し、電子部品を基板に実装するリフローはんだ付け工程と、を含み、前記リフローはんだ付け工程は、２４０℃以上２８０℃以下で１８０秒以上加熱することを特徴とする、電子部品の実装方法である。
また、この発明に係る接合用部材は、めっき膜の表面にＡｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の金属層を有し、金属層の合計の膜厚が０．０５μｍ以上５μｍ以下である、接合用部材であることが好ましい。
また、この発明に係る電子部品の実装方法は、電子部品を基板に実装する電子部品の実装方法であって、上記しためっき膜を基板に形成する工程と、めっき膜の表面にＳｎ系はんだ層を形成する工程と、電子部品を基板に搭載して、リフローはんだ付けにより接合用部材とＳｎ系はんだ層とを溶融してめっき膜とＳｎ系はんだ層との境界にＣｕ−Ｎｉ、Ｓｎを主成分とする合金化により合金層を形成し、電子部品を基板に実装するリフローはんだ付け工程と、を含み、前記リフローはんだ付け工程は、２４０℃以上２８０℃以下で１８０秒以上加熱することを特徴とする、電子部品の実装方法である。
この発明に係る接合用部材は、熱処理によりＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎを主成分とする合金層を形成するためのＣｕ−Ｎｉ合金を主成分とするめっき膜とめっき膜の表面に形成されるＳｎ系はんだ層とを含み、めっき膜は、Ｐ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素を含有し、それらの元素の合計の含有率が０．０５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であり、Ｎｉの含有率が３ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であることにより、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制することができる。
さらに、この発明に係る接合用部材は、めっき膜の表面にＡｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の金属層を有し、金属層の合計の膜厚が０．０５μｍ以上５μｍ以下であることにより、セルフアライメント性および接合強度がより向上するという効果を奏する。
さらに、この発明に係る電子部品の実装方法は、電子部品を基板に実装する電子部品の実装方法であって、上記しためっき膜を基板に形成する工程と、めっき膜の表面にＳｎ系はんだ層を形成する工程と、電子部品を基板に搭載して、リフローはんだ付けにより接合用部材とＳｎ系はんだ層とを溶融してめっき膜とＳｎ系はんだ層との境界にＣｕ−Ｎｉ、Ｓｎを主成分とする合金化により合金層を形成し、電子部品を基板に実装するリフローはんだ付け工程と、を含み、前記リフローはんだ付け工程は、２４０℃以上２８０℃以下で１８０秒以上加熱することにより、十分な金属間化合物層を形成することができるという効果を奏する。
さらに、この発明に係る接合用部材は、めっき膜の表面にＡｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の金属層を有し、金属層の合計の膜厚が０．０５μｍ以上５μｍ以下であることにより、セルフアライメント性および接合強度がより向上するという効果を奏する。
さらに、この発明に係る電子部品の実装方法は、電子部品を基板に実装する電子部品の実装方法であって、上記しためっき膜を基板に形成する工程と、めっき膜の表面にＳｎ系はんだ層を形成する工程と、電子部品を基板に搭載して、リフローはんだ付けにより接合用部材とＳｎ系はんだ層とを溶融してめっき膜とＳｎ系はんだ層との境界にＣｕ−Ｎｉ、Ｓｎを主成分とする合金化により合金層を形成し、電子部品を基板に実装するリフローはんだ付け工程と、を含み、前記リフローはんだ付け工程は、２４０℃以上２８０℃以下で１８０秒以上加熱することにより、十分な金属間化合物層を形成することができるという効果を奏する。
この発明によれば、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制し得る接合用部材を得ることができる。
また、この発明によれば、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制して、電子部品を基板に実装することができる。
また、この発明によれば、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制して、電子部品を基板に実装することができる。
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
＜第１の実施の形態について＞
以下、この発明の第１の実施の形態に係る接合用部材について図面を参照しながら説明する。図１は、この実施の形態に係る接合用部材の構造を示す模式図である。図１（ａ）がはんだ付けする前の状態を示し、図１（ｂ）がはんだ付けした後の状態を示す。
以下、この発明の第１の実施の形態に係る接合用部材について図面を参照しながら説明する。図１は、この実施の形態に係る接合用部材の構造を示す模式図である。図１（ａ）がはんだ付けする前の状態を示し、図１（ｂ）がはんだ付けした後の状態を示す。
図１（ａ）に示すように、この実施の形態に係る接合用部材は、複数の電子部品を実装するための配線基板（図示せず）がその表面に備えるＣｕなどからなる基材８の表面に、Ｃｕ−Ｎｉ合金を主成分とするＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２として形成される。このＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２は、Ｐ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素を含む。Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２におけるＰ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素の合計の含有率は、０．０５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下である。また、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２のＮｉの含有率は、３ｗｔ％以上２０ｗｔ％以上である。さらに、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２の表面には、Ｓｎ系のはんだ材料によりＳｎ系はんだ層６が形成される。
そして、図１（ｂ）に示すように、基材８にこのＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２を介して電子部品をリフローはんだ付けする工程中に、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２とＳｎ系はんだ層６との間に層状の金属間化合物（ＩＭＣ：Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）である金属間化合物層４が形成される。すなわち、この実施の形態の金属間化合物層４は、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２とＳｎ系はんだ層６との境界に形成される合金層であり、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎを主成分とし、Ｐ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素を含有する。
そして、図１（ｂ）に示すように、基材８にこのＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２を介して電子部品をリフローはんだ付けする工程中に、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２とＳｎ系はんだ層６との間に層状の金属間化合物（ＩＭＣ：Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）である金属間化合物層４が形成される。すなわち、この実施の形態の金属間化合物層４は、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２とＳｎ系はんだ層６との境界に形成される合金層であり、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎを主成分とし、Ｐ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素を含有する。
＜金属間化合物層４について＞
上記した通り、金属間化合物層４は、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎを主成分とする合金層である。このような組成を有する金属間化合物層４は、従来のＣｕおよびＳｎからなる金属間化合物層よりも短時間でより厚く形成される。このメカニズムは、次のようなものではないかと推察される。
上記した通り、金属間化合物層４は、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎを主成分とする合金層である。このような組成を有する金属間化合物層４は、従来のＣｕおよびＳｎからなる金属間化合物層よりも短時間でより厚く形成される。このメカニズムは、次のようなものではないかと推察される。
金属間化合物層４は、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２を介して基材８に電子部品をリフローはんだ付けする工程中に、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２とＳｎ系はんだ層６との境界に形成される。すなわち、合金化の反応（金属間化合物層４の形成）は、Ｃｕ−Ｎｉ合金とその表面に配置されるＳｎ系金属との界面から進行する。
ここで、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２の主成分であるＣｕ−Ｎｉ合金の格子定数と、このＣｕ−Ｎｉ合金を下地として形成される金属間化合物層４の格子定数との差が大きいため、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２から金属間化合物層４の一部が剥離する。すなわち、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２の表面の一部が露出する。その結果、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２のＣｕやＮｉとＳｎ系はんだ層６のＳｎとが接触し、再びＣｕ、ＮｉおよびＳｎを主成分とする金属間化合物層４の形成が進む。
上記したプロセスが繰り返されることにより、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２のＣｕやＮｉと、Ｓｎ系はんだ層６のＳｎとの反応が高速に進行し、短時間でより厚い金属間化合物層４が得られる。
上記したプロセスが繰り返されることにより、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２のＣｕやＮｉと、Ｓｎ系はんだ層６のＳｎとの反応が高速に進行し、短時間でより厚い金属間化合物層４が得られる。
そして、この実施の形態に係るＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２は、Ｐ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素を含有することにより、Ｓｎを主成分とするＳｎ系はんだ層６との合金化の速度がさらに遅くなる。その結果、リフロー時のセルフアライメント性が向上するという効果を得ることができる。
さらに、この発明に係る接合用部材は、接合強度が改善されるという効果も奏する。この効果は、上記したように合金化の速度が十分に遅いことにより、接合部においてガスがボイドとして残留することを回避できるためであると考えられる。また、従来から、接合を行う際に酸化膜除去剤を利用する場合がある。この酸化膜除去剤の有機成分がリフロー時に分解揮発することにより、ガスが発生する。このとき、合金化の速度が遅いと、ガスが抜け切らずにボイドとして残留し、接合不良に至る場合があった。しかしながら、この発明に係る接合用部材は、上記したように合金化の速度が十分に遅いため、接合部においてガスがボイドとして残留することを回避することができる。
なお、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２におけるＰ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素の合計の含有率が０．０５ｗｔ％よりも小さい場合、十分に拡散速度を遅くすることができないため、セルフアライメント性を改善することができない。また、含有率が１．０ｗｔ％よりも大きい場合、高融点の金属間化合物層４が形成され難くなるため、再度のリフロー時に既に接合の完了しているはんだが溶融してしまい、電子部品の位置がずれてしまう。
また、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２のＮｉの含有率が３ｗｔ％よりも小さい場合、および２０ｗｔ％よりも大きい場合、高融点の金属間化合物層４が形成され難くなるため、再度のリフロー時に既に接合の完了しているはんだが溶融してしまい、電子部品の位置がずれてしまう。
次に、上記の接合用部材を用いた電子部品の実装方法について説明する。
この発明にかかる接合用部材を用いて電子部品を基板に実装する場合、リフローはんだ付けが行われる。
この電子部品の実装方法は、Ｃｕ電極による基材８の表面にＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２を形成する工程と、接合用部材の表面にＳｎ系はんだ層６を形成する工程と、電子部品を基板に搭載して、リフローはんだ付けによりＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２とＳｎ系はんだ層６とを溶融し、電子部品を基板に実装するリフローはんだ付け工程とを含む。
電子部品を基板にリフローはんだ付けにより実装するリフローはんだ付け工程において、２４０℃以上２８０℃以下で１８０秒以上加熱するプロファイルでリフローはんだ付けが行われる。加熱の温度が２８０℃よりも大きい工程を含む場合、原子の拡散速度が極端に遅くなり、十分な金属間化合物層４が形成されない。加熱の温度が２４０℃よりも小さい場合、はんだが十分に溶融しないため実装ができない可能性がある。また、加熱の時間が１８０秒よりも小さい場合も十分な金属間化合物層４が形成されない。
この発明にかかる接合用部材を用いて電子部品を基板に実装する場合、リフローはんだ付けが行われる。
この電子部品の実装方法は、Ｃｕ電極による基材８の表面にＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２を形成する工程と、接合用部材の表面にＳｎ系はんだ層６を形成する工程と、電子部品を基板に搭載して、リフローはんだ付けによりＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２とＳｎ系はんだ層６とを溶融し、電子部品を基板に実装するリフローはんだ付け工程とを含む。
電子部品を基板にリフローはんだ付けにより実装するリフローはんだ付け工程において、２４０℃以上２８０℃以下で１８０秒以上加熱するプロファイルでリフローはんだ付けが行われる。加熱の温度が２８０℃よりも大きい工程を含む場合、原子の拡散速度が極端に遅くなり、十分な金属間化合物層４が形成されない。加熱の温度が２４０℃よりも小さい場合、はんだが十分に溶融しないため実装ができない可能性がある。また、加熱の時間が１８０秒よりも小さい場合も十分な金属間化合物層４が形成されない。
この発明に係る電子部品の実装方法によれば、リフローはんだ付け工程において、２４０℃以上２８０℃以下で１８０秒以上加熱して、この発明にかかるＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２とＳｎ系はんだ層６とが溶融して、リフローはんだ付けすることにより電子部品を基板に実装するので、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２とＳｎ系はんだ層６との間に十分な金属間化合物層を形成することができるという効果を奏する。
＜第２の実施の形態について＞
以下、この発明の第２の実施の形態に係る接合用部材について図面を参照しながら説明する。なお、金属間化合物層４および金属層１０を除く構成および組成は、第１の実施の形態の接合用部材と同様であるため、同一部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は繰り返さない。
以下、この発明の第２の実施の形態に係る接合用部材について図面を参照しながら説明する。なお、金属間化合物層４および金属層１０を除く構成および組成は、第１の実施の形態の接合用部材と同様であるため、同一部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は繰り返さない。
図２は、この実施の形態に係る接合用部材の構造を示す模式図である。図２（ａ）がはんだ付けする前の状態を示し、図２（ｂ）がはんだ付けした後の状態を示す。図２（ａ）に示すように、この実施の形態に係る接合用部材は、基材８の表面に形成されるＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２と、このＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２の表面に形成されるＡｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の金属層１０とからなる。金属層１０の膜厚は、０．０５μｍ以上５μｍ以下である。さらに、金属層１０の表面には、Ｓｎ系のはんだ材料によりＳｎ系はんだ層６が形成される。
そして、図２（ｂ）に示すように、基材８にこれらＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２および金属層１０を介して電子部品をリフローはんだ付けする工程中に、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２とＳｎ系はんだ層６との間に層状の金属間化合物（ＩＭＣ：Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）である金属間化合物層４が形成される。すなわち、この実施の形態の金属間化合物層４は、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎを主成分とし、Ｐ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素を含有するとともに、Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の金属を含有する。
そして、図２（ｂ）に示すように、基材８にこれらＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２および金属層１０を介して電子部品をリフローはんだ付けする工程中に、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２とＳｎ系はんだ層６との間に層状の金属間化合物（ＩＭＣ：Ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）である金属間化合物層４が形成される。すなわち、この実施の形態の金属間化合物層４は、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎを主成分とし、Ｐ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素を含有するとともに、Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の金属を含有する。
この実施の形態に係る接合用部材は、上記したような金属層１０を有することにより、第１の実施の形態の接合用部材と比較して、セルフアライメント性および接合強度がより向上するという効果を奏する。この効果は、Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の金属を含有することによって、はんだの濡れ性が向上するとともに、形成される金属間化合物層４自体の強度が向上するためであると考えられる。
また、Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の金属層の膜厚は、０．０５μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。膜厚が０．０５μｍよりも小さい場合、上記した効果を十分に得られない。また、膜厚が５μｍよりも大きい場合、高融点の金属間化合物層４が形成され難くなるため、再度のリフロー時に既に接合の完了しているはんだが溶融してしまい、電子部品の位置がずれてしまう。
＜実験例について＞
以下、この発明の効果を確認するために発明者らが行った実験例について説明する。この実験例では、実施例１〜２２、比較例１〜８のそれぞれに対する試料を作成し、これらをそれぞれ評価した。
この実施例の基材には、ガラスエポキシ基板（配線基板）がその表面に備える多数のＣｕ電極を用いた。すなわち、これらの多数のＣｕ電極それぞれを図１における基材８として、その表面にめっき層を形成した。Ｃｕ電極には、矩形状でその寸法がＸ方向０．８ｍｍ、Ｙ方向１．５ｍｍのものを用いた。また、多数のＣｕ電極のパターンは、上記したＣｕ電極２つを互いに０．８ｍｍの間隔をおいて配設したものを１組のペアとし、このＣｕ電極ペアがＸ方向に１．９ｍｍ間隔で１０組、Ｙ方向に２．９ｍｍ間隔で１０組配列されたものである。したがって、Ｃｕ電極パターンは、１００組のＣｕ電極ペア（すなわち、２００個のＣｕ電極）を備える。
以下、この発明の効果を確認するために発明者らが行った実験例について説明する。この実験例では、実施例１〜２２、比較例１〜８のそれぞれに対する試料を作成し、これらをそれぞれ評価した。
この実施例の基材には、ガラスエポキシ基板（配線基板）がその表面に備える多数のＣｕ電極を用いた。すなわち、これらの多数のＣｕ電極それぞれを図１における基材８として、その表面にめっき層を形成した。Ｃｕ電極には、矩形状でその寸法がＸ方向０．８ｍｍ、Ｙ方向１．５ｍｍのものを用いた。また、多数のＣｕ電極のパターンは、上記したＣｕ電極２つを互いに０．８ｍｍの間隔をおいて配設したものを１組のペアとし、このＣｕ電極ペアがＸ方向に１．９ｍｍ間隔で１０組、Ｙ方向に２．９ｍｍ間隔で１０組配列されたものである。したがって、Ｃｕ電極パターンは、１００組のＣｕ電極ペア（すなわち、２００個のＣｕ電極）を備える。
＜実施例１〜１０について＞
実施例１〜１０として、以下のフローにより、無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのサンプルを試作した。
まず、上記したＣｕ電極パターンの表面にめっき層を形成するための準備を以下の通り行った。
はじめに、Ｃｕ電極の表面に付着しためっき層を形成する際に障害物となる汚れを除去するために脱脂を行った。
次に、水洗いしたあと、ソフトエッチング処理を行った。
次に、水洗いしたあと、触媒を付与し、さらに水洗いした。
以上のようにして、Ｃｕ電極パターンの表面にめっき層を形成するための準備を行った。
次に、上記の通り準備を行ったＣｕ電極パターンの表面に、膜厚１０μｍのＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金をめっきした。このＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金のめっき液は、奥野製薬工業株式会社製の、ＯＰＣカッパーＡＦ−Ｍ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、ＯＰＣカッパーＡＦ−１Ｆ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、ＯＰＣカッパーＡＦ−２Ｆ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、およびＡＴＳアドカッパーＣ（商品名）を０ｍｌ／ｌ以上３０ｍｌ／ｌ以下を混合したものを使用し、その混合しためっき液の温度を５５℃とし、１００分以上３００分以下の条件で行った。
なお、実施例１〜１０のサンプルの全ては、Ｎｉの含有率が３ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、Ｐの含有率が０．０５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下である。実施例１〜１０それぞれの具体的な含有率は、後に説明する表１に示す通りである。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金の表面に、膜厚１０μｍのＳｎをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により実施例１〜１０の無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのサンプルを得た。
実施例１〜１０として、以下のフローにより、無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのサンプルを試作した。
まず、上記したＣｕ電極パターンの表面にめっき層を形成するための準備を以下の通り行った。
はじめに、Ｃｕ電極の表面に付着しためっき層を形成する際に障害物となる汚れを除去するために脱脂を行った。
次に、水洗いしたあと、ソフトエッチング処理を行った。
次に、水洗いしたあと、触媒を付与し、さらに水洗いした。
以上のようにして、Ｃｕ電極パターンの表面にめっき層を形成するための準備を行った。
次に、上記の通り準備を行ったＣｕ電極パターンの表面に、膜厚１０μｍのＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金をめっきした。このＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金のめっき液は、奥野製薬工業株式会社製の、ＯＰＣカッパーＡＦ−Ｍ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、ＯＰＣカッパーＡＦ−１Ｆ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、ＯＰＣカッパーＡＦ−２Ｆ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、およびＡＴＳアドカッパーＣ（商品名）を０ｍｌ／ｌ以上３０ｍｌ／ｌ以下を混合したものを使用し、その混合しためっき液の温度を５５℃とし、１００分以上３００分以下の条件で行った。
なお、実施例１〜１０のサンプルの全ては、Ｎｉの含有率が３ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、Ｐの含有率が０．０５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下である。実施例１〜１０それぞれの具体的な含有率は、後に説明する表１に示す通りである。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金の表面に、膜厚１０μｍのＳｎをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により実施例１〜１０の無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのサンプルを得た。
＜実施例１１〜２２について＞
実施例１１〜２２として、以下のフローにより、無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきの表面に金属層を形成したサンプルを試作した。
はじめに、上記したＣｕ電極パターンの表面にめっき層を形成するための準備を行った。この準備のフローは、上記した実施例１〜１０と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。
次に、上記の通り準備を行ったＣｕ電極パターンの表面に、膜厚１０μｍのＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金をめっきした。このＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金のめっき液は、奥野製薬工業株式会社製の、ＯＰＣカッパーＡＦ−Ｍ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、ＯＰＣカッパーＡＦ−１Ｆ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、ＯＰＣカッパーＡＦ−２Ｆ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、およびＡＴＳアドカッパーＣ（商品名）を０ｍｌ／ｌ以上３０ｍｌ／ｌ以下を混合したものを使用し、その混合しためっき液の温度を５５℃とし、１００分以上３００分以下の条件で行った。このＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金のめっき液は、奥野製薬工業株式会社製の、ＯＰＣカッパーＡＦ−ＭＦ（商品名）を１５０ｍｌ／ｌ、ＯＰＣカッパーＡＦ−１Ｆ（商品名）を１００ｍｌ／ｌ、ＯＰＣカッパーＡＦ−２Ｆ（商品名）を４０ｍｌ／ｌ、およびＡＴＳアドカッパーＣ（商品名）を０ｍｌ／ｌ以上３０ｍｌ／ｌ以下を混合したものを使用し、その混合しためっき液の温度を５５℃とし、１００分以上３００分以下の条件で浸漬することにより行った。
なお、実施例１１〜２２のサンプルの全ては、実施例１〜１０と同様に、Ｎｉの含有率が３ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、Ｐの含有率が０．０５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下である。実施例１１〜２２それぞれの具体的な含有率は、後に説明する表１に示す通りである。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金の表面に、実施例１１〜１４にはＡｕからなる金属層、実施例１５〜１８にはＡｇからなる金属層、実施例１９〜２２にはＰｄからなる金属層をそれぞれめっきした。金属層の膜厚は０．０５μｍ以上５μｍ以下である。実施例１１〜２２の金属層それぞれの具体的な膜厚は、後に説明する表１に示す通りである。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきした金属層の表面に、膜厚１０μｍのＳｎをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により実施例１１〜２２の無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきの表面に金属層（Ａｕ金属層、Ａｇ金属層またはＰｄ金属層）を形成したサンプルを得た。
実施例１１〜２２として、以下のフローにより、無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきの表面に金属層を形成したサンプルを試作した。
はじめに、上記したＣｕ電極パターンの表面にめっき層を形成するための準備を行った。この準備のフローは、上記した実施例１〜１０と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。
次に、上記の通り準備を行ったＣｕ電極パターンの表面に、膜厚１０μｍのＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金をめっきした。このＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金のめっき液は、奥野製薬工業株式会社製の、ＯＰＣカッパーＡＦ−Ｍ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、ＯＰＣカッパーＡＦ−１Ｆ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、ＯＰＣカッパーＡＦ−２Ｆ（商品名）を５０ｍｌ／ｌ以上２００ｍｌ／ｌ以下、およびＡＴＳアドカッパーＣ（商品名）を０ｍｌ／ｌ以上３０ｍｌ／ｌ以下を混合したものを使用し、その混合しためっき液の温度を５５℃とし、１００分以上３００分以下の条件で行った。このＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金のめっき液は、奥野製薬工業株式会社製の、ＯＰＣカッパーＡＦ−ＭＦ（商品名）を１５０ｍｌ／ｌ、ＯＰＣカッパーＡＦ−１Ｆ（商品名）を１００ｍｌ／ｌ、ＯＰＣカッパーＡＦ−２Ｆ（商品名）を４０ｍｌ／ｌ、およびＡＴＳアドカッパーＣ（商品名）を０ｍｌ／ｌ以上３０ｍｌ／ｌ以下を混合したものを使用し、その混合しためっき液の温度を５５℃とし、１００分以上３００分以下の条件で浸漬することにより行った。
なお、実施例１１〜２２のサンプルの全ては、実施例１〜１０と同様に、Ｎｉの含有率が３ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、Ｐの含有率が０．０５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下である。実施例１１〜２２それぞれの具体的な含有率は、後に説明する表１に示す通りである。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたＣｕ−Ｎｉ−Ｐ合金の表面に、実施例１１〜１４にはＡｕからなる金属層、実施例１５〜１８にはＡｇからなる金属層、実施例１９〜２２にはＰｄからなる金属層をそれぞれめっきした。金属層の膜厚は０．０５μｍ以上５μｍ以下である。実施例１１〜２２の金属層それぞれの具体的な膜厚は、後に説明する表１に示す通りである。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきした金属層の表面に、膜厚１０μｍのＳｎをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により実施例１１〜２２の無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきの表面に金属層（Ａｕ金属層、Ａｇ金属層またはＰｄ金属層）を形成したサンプルを得た。
＜比較例１〜４について＞
比較例１〜４として、上記した実施例１〜１０と同様のフローにより、無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのサンプルを試作した。
比較例１としての無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのＮｉの含有率は、２．９ｗｔ％である。すなわち、比較例１のＮｉの含有率は、この発明に係るＮｉの含有率の下限３．０ｗｔ％よりも小さい。
比較例２としての無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのＮｉの含有率は、２１．１ｗｔ％である。すなわち、比較例２のＮｉの含有率は、この発明に係るＮｉの含有率の上限２０ｗｔ％よりも大きい。
比較例３としての無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのＰの含有率は、０．０４ｗｔ％である。すなわち、比較例３のＰの含有率は、この発明に係るＰの含有率の下限０．０５ｗｔ％よりも小さい。
比較例４としての無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのＰの含有率は、１．１５ｗｔ％である。すなわち、比較例４のＰの含有率は、この発明に係るＰの含有率の上限１．０ｗｔ％よりも大きい。
なお、比較例１，２のＰの含有率、比較例３，４のＮｉの含有率は、後に説明する表１に示す通りである。
比較例１〜４として、上記した実施例１〜１０と同様のフローにより、無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのサンプルを試作した。
比較例１としての無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのＮｉの含有率は、２．９ｗｔ％である。すなわち、比較例１のＮｉの含有率は、この発明に係るＮｉの含有率の下限３．０ｗｔ％よりも小さい。
比較例２としての無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのＮｉの含有率は、２１．１ｗｔ％である。すなわち、比較例２のＮｉの含有率は、この発明に係るＮｉの含有率の上限２０ｗｔ％よりも大きい。
比較例３としての無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのＰの含有率は、０．０４ｗｔ％である。すなわち、比較例３のＰの含有率は、この発明に係るＰの含有率の下限０．０５ｗｔ％よりも小さい。
比較例４としての無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきのＰの含有率は、１．１５ｗｔ％である。すなわち、比較例４のＰの含有率は、この発明に係るＰの含有率の上限１．０ｗｔ％よりも大きい。
なお、比較例１，２のＰの含有率、比較例３，４のＮｉの含有率は、後に説明する表１に示す通りである。
＜比較例５，６について＞
比較例５，６として、上記した実施例１１〜１４と同様のフローにより、無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきの表面にＡｕ金属層を形成したサンプルを試作した。なお、比較例５，６それぞれのＡｕ金属層の膜厚は、以下の通りである。
比較例５としてのＡｕ金属層の膜厚は、０．０４μｍである。すなわち、比較例５のＡｕ金属層の膜厚は、この発明に係る金属層の膜厚の下限０．０５μｍよりも小さい。
比較例６としてのＡｕ金属層の膜厚は、５．１３μｍである。すなわち、比較例６のＡｕ金属層の膜厚は、この発明に係る金属層の膜厚の上限５μｍよりも大きい。
なお、比較例５，６それぞれのＮｉの含有率およびＰの含有率は、後に説明する表１に示す通りである。
比較例５，６として、上記した実施例１１〜１４と同様のフローにより、無電解Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ合金めっきの表面にＡｕ金属層を形成したサンプルを試作した。なお、比較例５，６それぞれのＡｕ金属層の膜厚は、以下の通りである。
比較例５としてのＡｕ金属層の膜厚は、０．０４μｍである。すなわち、比較例５のＡｕ金属層の膜厚は、この発明に係る金属層の膜厚の下限０．０５μｍよりも小さい。
比較例６としてのＡｕ金属層の膜厚は、５．１３μｍである。すなわち、比較例６のＡｕ金属層の膜厚は、この発明に係る金属層の膜厚の上限５μｍよりも大きい。
なお、比較例５，６それぞれのＮｉの含有率およびＰの含有率は、後に説明する表１に示す通りである。
＜比較例７について＞
比較例７として、以下のフローにより、電解Ｃｕ−Ｎｉ合金めっきのサンプルを試作した。
はじめに、上記したＣｕ電極パターンの表面に脱脂を行った。
次に、水洗いしたあと、上記の通り脱脂したＣｕ電極パターンの表面に、膜厚１０μｍのＣｕ−Ｎｉ合金をめっきした。このＣｕ−Ｎｉ合金のめっき液は、硫酸ニッケル６水和物０．０７ｍｏｌ／Ｌ、硫酸銅５水和物０．０６ｍｏｌ／Ｌ、グルコン酸ナトリウム０．１５ｍｏｌ／Ｌ、および皮膜調整剤適量を混合したものを使用した。めっき液のｐＨ４．５、めっき液の温度は４０℃である。そして、電解めっき電流は１５０Ａ／ｍ2に設定して１１０分の条件で行った。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたＣｕ−Ｎｉ合金の表面に、膜厚１０μｍのＳｎをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により比較例７の電解Ｃｕ−Ｎｉ合金めっきのサンプルを得た。
比較例７として、以下のフローにより、電解Ｃｕ−Ｎｉ合金めっきのサンプルを試作した。
はじめに、上記したＣｕ電極パターンの表面に脱脂を行った。
次に、水洗いしたあと、上記の通り脱脂したＣｕ電極パターンの表面に、膜厚１０μｍのＣｕ−Ｎｉ合金をめっきした。このＣｕ−Ｎｉ合金のめっき液は、硫酸ニッケル６水和物０．０７ｍｏｌ／Ｌ、硫酸銅５水和物０．０６ｍｏｌ／Ｌ、グルコン酸ナトリウム０．１５ｍｏｌ／Ｌ、および皮膜調整剤適量を混合したものを使用した。めっき液のｐＨ４．５、めっき液の温度は４０℃である。そして、電解めっき電流は１５０Ａ／ｍ2に設定して１１０分の条件で行った。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたＣｕ−Ｎｉ合金の表面に、膜厚１０μｍのＳｎをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により比較例７の電解Ｃｕ−Ｎｉ合金めっきのサンプルを得た。
＜比較例８について＞
比較例８として、以下のフローにより、無電解Ｎｉ−Ｐ合金めっきの表面にＡｕ金属層を形成したサンプルを試作した。
はじめに、上記したＣｕ電極パターンの表面に脱脂を行った。
次に、水洗いしたあと、触媒を付与した。
次に、触媒を洗浄し、水洗いしたあと、上記の通り触媒を付与したＣｕ電極パターンの表面に、膜厚３μｍのＮｉ−Ｐ合金をめっきした。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたＮｉ−Ｐ合金の表面に、膜厚０．１μｍのＡｕをめっきした。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたＡｕの表面に、膜厚１０μｍのＳｎをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により比較例８の無電解Ｎｉ−Ｐ合金めっきの表面にＡｕ金属層を形成したサンプルを得た。
比較例８として、以下のフローにより、無電解Ｎｉ−Ｐ合金めっきの表面にＡｕ金属層を形成したサンプルを試作した。
はじめに、上記したＣｕ電極パターンの表面に脱脂を行った。
次に、水洗いしたあと、触媒を付与した。
次に、触媒を洗浄し、水洗いしたあと、上記の通り触媒を付与したＣｕ電極パターンの表面に、膜厚３μｍのＮｉ−Ｐ合金をめっきした。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたＮｉ−Ｐ合金の表面に、膜厚０．１μｍのＡｕをめっきした。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたＡｕの表面に、膜厚１０μｍのＳｎをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により比較例８の無電解Ｎｉ−Ｐ合金めっきの表面にＡｕ金属層を形成したサンプルを得た。
＜実装について＞
上記した実施例１〜２２および比較例１〜８のサンプルそれぞれのガラスエポキシ基板の実装部にＳｎ酸化膜除去剤（タムラ製作所ＢＦ−３１）を印刷塗布し、このＳｎ酸化膜除去剤を塗布した部分に電子部品として積層セラミックコンデンサ２０１２サイズを、自動チップ搭載装置を用いてガラスエポキシ基板１枚につき１００個搭載した。なお、積層セラミックコンデンサ２０１２の電極構造は、その外側から内側に向かう順にＳｎめっき３μｍ、Ｎｉめっき３μｍ、Ｃｕ厚膜電極である。このガラスエポキシ基板を２５０℃の熱板上に５分間載せてリフローを行い、ガラスエポキシ基板に積層セラミックコンデンサを実装した。
上記した実施例１〜２２および比較例１〜８のサンプルそれぞれのガラスエポキシ基板の実装部にＳｎ酸化膜除去剤（タムラ製作所ＢＦ−３１）を印刷塗布し、このＳｎ酸化膜除去剤を塗布した部分に電子部品として積層セラミックコンデンサ２０１２サイズを、自動チップ搭載装置を用いてガラスエポキシ基板１枚につき１００個搭載した。なお、積層セラミックコンデンサ２０１２の電極構造は、その外側から内側に向かう順にＳｎめっき３μｍ、Ｎｉめっき３μｍ、Ｃｕ厚膜電極である。このガラスエポキシ基板を２５０℃の熱板上に５分間載せてリフローを行い、ガラスエポキシ基板に積層セラミックコンデンサを実装した。
＜評価方法について＞
（１）Ｐを含むＣｕ−Ｎｉ合金めっきの組成
Ｐを含むＣｕ−Ｎｉ合金めっきの組成（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐ）を確認するため、ガラスエポキシ基板内のＣｕ電極１０箇所について、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により分析し、その平均値を求め、皮膜組成とした。
（１）Ｐを含むＣｕ−Ｎｉ合金めっきの組成
Ｐを含むＣｕ−Ｎｉ合金めっきの組成（Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐ）を確認するため、ガラスエポキシ基板内のＣｕ電極１０箇所について、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により分析し、その平均値を求め、皮膜組成とした。
（２）セルフアライメント性
試験回数を５００回として、セルフアライメント性を評価した。具体的には、リフロー後に、積層セラミックコンデンサが、ガラスエポキシ基板のＸ方向またはＹ方向に０．２ｍｍ以上ずれたもの、または積層セラミックコンデンサのＬ方向がガラスエポキシ基板のＸ方向から５°以上傾いたものをＮＧ（不良）とした。
試験回数を５００回として、セルフアライメント性を評価した。具体的には、リフロー後に、積層セラミックコンデンサが、ガラスエポキシ基板のＸ方向またはＹ方向に０．２ｍｍ以上ずれたもの、または積層セラミックコンデンサのＬ方向がガラスエポキシ基板のＸ方向から５°以上傾いたものをＮＧ（不良）とした。
（３）金属間化合物層の低融点金属成分量の定量
リフロー後の反応生成物中に含まれる低融点金属成分の定量を、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）により行った。測定条件は、Ｎ2雰囲気中、測定温度：３０℃以上３００℃以下、昇温速度：５℃／分、リファレンス：Ａｌ2Ｏ3である。測定されたＤＳＣチャートの低融点金属成分の溶融温度における溶融吸熱ピークの吸熱量から、残留した低融点金属成分を定量化した。残留低融点金属含有率が、０〜３質量％の場合は◎、３質量％より大きく、３０質量％以下の場合は○、３０質量％より大きい場合は×（再度のリフローで部品ズレ発生の可能性あり）と評価した。
リフロー後の反応生成物中に含まれる低融点金属成分の定量を、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）により行った。測定条件は、Ｎ2雰囲気中、測定温度：３０℃以上３００℃以下、昇温速度：５℃／分、リファレンス：Ａｌ2Ｏ3である。測定されたＤＳＣチャートの低融点金属成分の溶融温度における溶融吸熱ピークの吸熱量から、残留した低融点金属成分を定量化した。残留低融点金属含有率が、０〜３質量％の場合は◎、３質量％より大きく、３０質量％以下の場合は○、３０質量％より大きい場合は×（再度のリフローで部品ズレ発生の可能性あり）と評価した。
（４）接合強度
試験回数を５００回として、接合強度を評価した。具体的には、地上１ｍからガラスエポキシ基板を鉛直方向に５回落下させ、積層セラミックコンデンサが剥離したものをＮＧとした。
試験回数を５００回として、接合強度を評価した。具体的には、地上１ｍからガラスエポキシ基板を鉛直方向に５回落下させ、積層セラミックコンデンサが剥離したものをＮＧとした。
表１に、実施例１〜２２および比較例１〜８の評価の結果を示す。
表１に示すように、実施例１〜２２は、比較例１〜８に比べて何れの特性も良好であることが確認できた。また、金属層が存在すると、さらに特性が向上した。具体的には以下の通りである。
（１）セルフアライメント性についての評価
セルフアライメント性の評価について、実施例１〜２２でＮＧ回数０〜１５回であるのに対し、比較例１〜８では０〜３５８回であった。
特に、比較例３では、ＮＧ回数が３５８回であった。これは、上記した通り、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２におけるＰ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔ（表１における第３元素）のうち少なくとも１種の元素の合計の含有率が０．０５ｗｔ％よりも小さい場合には、十分に拡散速度を遅くすることができず、セルフアライメント性を改善できなかったためである。
上記した評価結果により、実施例は比較例に比べて優れたセルフアライメント性を有することが確認できた。
また、実施例１１〜２２はＮＧ回数０〜３回であり、金属層が存在することにより、さらに良好なセルフアライメント性を有することも確認できた。なお、比較例５はＡｕ金属層を有するが、ＮＧ回数は２０回であった。これは、上記した通り、金属層の膜厚が０．０５μｍよりも小さいため、金属層によるセルフアライメント性の効果を十分に得られなかったためである。
セルフアライメント性の評価について、実施例１〜２２でＮＧ回数０〜１５回であるのに対し、比較例１〜８では０〜３５８回であった。
特に、比較例３では、ＮＧ回数が３５８回であった。これは、上記した通り、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２におけるＰ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔ（表１における第３元素）のうち少なくとも１種の元素の合計の含有率が０．０５ｗｔ％よりも小さい場合には、十分に拡散速度を遅くすることができず、セルフアライメント性を改善できなかったためである。
上記した評価結果により、実施例は比較例に比べて優れたセルフアライメント性を有することが確認できた。
また、実施例１１〜２２はＮＧ回数０〜３回であり、金属層が存在することにより、さらに良好なセルフアライメント性を有することも確認できた。なお、比較例５はＡｕ金属層を有するが、ＮＧ回数は２０回であった。これは、上記した通り、金属層の膜厚が０．０５μｍよりも小さいため、金属層によるセルフアライメント性の効果を十分に得られなかったためである。
（２）金属間化合物層の低融点金属成分量の定量についての評価
金属間化合物層の低融点金属成分量の定量の評価について、実施例１〜２２の全てで残留低融点金属含有率が◎（０〜３質量％）であるのに対し、比較例１〜８では比較例３および比較例４のみが◎、比較例５が○（３質量％より大きく、３０質量％以下）、その他の全ての比較例１，２，４，６，８が×（３０質量％より大きい。すなわち、再度のリフローで部品ズレ発生の可能性あり）であった。
特に、比較例１、比較例２、比較例４および比較例６は、残留低融点金属含有率が×であり、再度のリフローで部品ズレの可能性があった。これは、上記した通り、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２のＮｉの含有率が３ｗｔ％よりも小さい場合（比較例１）および２０ｗｔ％よりも大きい場合（比較例２）、並びにＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２におけるＰ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素の合計の含有率が１．０ｗｔ％よりも大きい場合（比較例４）、並びに金属層の膜厚が５μｍよりも大きい場合（比較例６）においては、高融点の金属間化合物層が形成され難くなり、再度のリフロー時に既に接合の完了しているはんだが溶融してしまうためである。
上記した評価結果により、実施例は比較例に比べて残留低融点金属含有率が小さく、再度リフローを行っても部品ズレの発生を抑制できることが確認できた。
金属間化合物層の低融点金属成分量の定量の評価について、実施例１〜２２の全てで残留低融点金属含有率が◎（０〜３質量％）であるのに対し、比較例１〜８では比較例３および比較例４のみが◎、比較例５が○（３質量％より大きく、３０質量％以下）、その他の全ての比較例１，２，４，６，８が×（３０質量％より大きい。すなわち、再度のリフローで部品ズレ発生の可能性あり）であった。
特に、比較例１、比較例２、比較例４および比較例６は、残留低融点金属含有率が×であり、再度のリフローで部品ズレの可能性があった。これは、上記した通り、Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜２のＮｉの含有率が３ｗｔ％よりも小さい場合（比較例１）および２０ｗｔ％よりも大きい場合（比較例２）、並びにＣｕ−Ｎｉ合金めっき膜２におけるＰ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素の合計の含有率が１．０ｗｔ％よりも大きい場合（比較例４）、並びに金属層の膜厚が５μｍよりも大きい場合（比較例６）においては、高融点の金属間化合物層が形成され難くなり、再度のリフロー時に既に接合の完了しているはんだが溶融してしまうためである。
上記した評価結果により、実施例は比較例に比べて残留低融点金属含有率が小さく、再度リフローを行っても部品ズレの発生を抑制できることが確認できた。
（３）接合強度についての評価
接合強度の評価について、実施例１〜２２でＮＧ回数０〜１７回であるのに対し、比較例１〜８では０〜１８５回であった。この評価結果により、実施例は比較例に比べて優れた接合強度を有することが確認できた。
また、実施例１１〜２２はＮＧ回数０〜３回であり、金属層が存在することにより、さらに優れた接合強度を有することも確認できた。なお、比較例５はＡｕ金属層を有するが、ＮＧ回数は３５回であった。これは、上記した通り、金属層の膜厚が０．０５μｍよりも小さいため、金属層による接合強度の効果を十分に得られなかったためである。
接合強度の評価について、実施例１〜２２でＮＧ回数０〜１７回であるのに対し、比較例１〜８では０〜１８５回であった。この評価結果により、実施例は比較例に比べて優れた接合強度を有することが確認できた。
また、実施例１１〜２２はＮＧ回数０〜３回であり、金属層が存在することにより、さらに優れた接合強度を有することも確認できた。なお、比較例５はＡｕ金属層を有するが、ＮＧ回数は３５回であった。これは、上記した通り、金属層の膜厚が０．０５μｍよりも小さいため、金属層による接合強度の効果を十分に得られなかったためである。
なお、実施例１〜２２は何れも全ての評価結果が良好であったが、比較例１〜８は全ての評価結果が良好であるものが存在しなかった。すなわち、比較例１〜８は、一つの評価結果が良好であっても、他の評価結果は良好でないと判断された。
例えば、比較例８は、セルフアライメント性および接合強度のＮＧ回数がともに０回であったが、一方で、残留低融点金属含有率は×（３０質量％より大きい。すなわち、再度のリフローで部品ズレ発生の可能性あり）であった。また、比較例３は残留低融点金属含有率が◎（０〜３質量％）であったが、一方で、セルフアライメント性のＮＧ回数は３５８回、接合強度のＮＧ回数は２６回であった。同様に、比較例７は残留低融点金属含有率が◎（０〜３質量％）であったが、一方で、セルフアライメント性のＮＧ回数は２８６回、接合強度のＮＧ回数は１８５回であった。
例えば、比較例８は、セルフアライメント性および接合強度のＮＧ回数がともに０回であったが、一方で、残留低融点金属含有率は×（３０質量％より大きい。すなわち、再度のリフローで部品ズレ発生の可能性あり）であった。また、比較例３は残留低融点金属含有率が◎（０〜３質量％）であったが、一方で、セルフアライメント性のＮＧ回数は３５８回、接合強度のＮＧ回数は２６回であった。同様に、比較例７は残留低融点金属含有率が◎（０〜３質量％）であったが、一方で、セルフアライメント性のＮＧ回数は２８６回、接合強度のＮＧ回数は１８５回であった。
なお、この発明は、前記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種々に変形される。
２ Ｃｕ−Ｎｉ合金めっき膜
４ 金属間化合物層
６ Ｓｎ系はんだ層
８ 基材
１０ 金属層
４ 金属間化合物層
６ Ｓｎ系はんだ層
８ 基材
１０ 金属層
Claims (4)
- 熱処理によりＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎを主成分とする合金層を形成するためのＣｕ−Ｎｉ合金を主成分とするめっき膜と前記めっき膜の表面に形成されるＳｎ系はんだ層とを含み、
前記めっき膜は、
Ｐ，Ｂ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の元素を含有し、
前記元素の合計の含有率が０．０５ｗｔ％以上１．０ｗｔ％以下であり、
Ｎｉの含有率が３ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であることを特徴とする、接合用部材。 - 前記めっき膜の表面にＡｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種の金属層を有し、
前記金属層の合計の膜厚が０．０５μｍ以上５μｍ以下である、請求項１に記載の接合用部材。 - 電子部品を基板に実装する電子部品の実装方法であって、
請求項１に記載のめっき膜を前記基板に形成する工程と、
前記めっき膜の表面にＳｎ系はんだ層を形成する工程と、
前記電子部品を前記基板に搭載して、リフローはんだ付けにより前記接合用部材と前記Ｓｎ系はんだ層とを溶融して前記めっき膜と前記Ｓｎ系はんだ層との境界にＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎを主成分とする合金化により合金層を形成し、前記電子部品を前記基板に実装するリフローはんだ付け工程と、
を含み、
前記リフローはんだ付け工程は、２４０℃以上２８０℃以下で１８０秒以上加熱することを特徴とする、電子部品の実装方法。 - 請求項１に記載のめっき膜を前記基板に形成する工程の後に、
前記めっき膜の表面にＡｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｐｔのうち少なくとも１種の金属層を形成する工程と、
前記金属層の表面にＳｎ系はんだ層を形成する工程と、
をさらに含み、
前記金属層の合計の膜厚は、０．０５μｍ以上５μｍ以下である、請求項３に記載の電子部品の実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015046992A JP6459656B2 (ja) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | 接合用部材およびそれを用いた電子部品の実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015046992A JP6459656B2 (ja) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | 接合用部材およびそれを用いた電子部品の実装方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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