JP6645318B2 - 接合用粉末及びこの粉末の製造方法並びにこの粉末を用いた接合用ペーストの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品等の実装に用いられる接合用粉末及びこの粉末の製造方法並びにこの粉末を用いた接合用ペーストの製造方法に関する。更に詳しくは、接合完了後、再溶融及び接合強度の低下が起こりにくく、特に高温雰囲気に晒される電子部品等の実装に好適な接合用粉末及びこの粉末の製造方法並びにこの粉末を用いた接合用ペーストの製造方法に関するものである。

近年、２００℃を超える高温で動作する半導体チップの接合方法として、銅（Ｃｕ）と錫（Ｓｎ）を含む接合用材料を半導体チップと基板との間に介在させ、Ｓｎの融点より高い温度で加熱し、上記接合用材料をＣｕ_６Ｓｎ_５やＣｕ_３Ｓｎからなる組成の金属間化合物（Inter-Metallic Compound：ＩＭＣ）に変化させる遷移的液相焼結法（Transient Liquid Phase Sintering：ＴＬＰＳ法）と呼ばれる接合方法が注目されている。

この接合方法には、シート状のＣｕとシート状のＳｎを積層して接合層を形成して、半導体チップと基板の間に接合層を介在させる方法や、生産性を高めるために、Ｃｕ粒子とＳｎ粒子を混合し、この混合粉末を溶剤やフラックスを用いてペースト状の接合剤にして、印刷法でこの接合剤を半導体チップと基板の接合面に塗布する方法等が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

またハンダ粉単体又はハンダ粉と銅粉との混合粉との混合粉をプリント配線板へのＩＣ部品等の部品実装時の位置決めに用いる導電性接着剤の構成粉体として用いて、ハンダの接合温度（２００℃〜３００℃）でハンダを溶融させて部品を実装するときに、部品実装のアライメント精度を向上させるために、ハンダ粉の代替粉として、融点の高いＣｕからなる銅粉の粒子をコア材にして、その表面に錫のような低融点金属コート層を形成した錫コート銅粉が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この錫コート銅粉では、部品実装時の接合温度で溶融する可能性のある層を表面層のみに制限して、溶融による表面層の形状変形や部品の位置ズレを最小限に抑制している。

一方、本出願人は、中心核と前記中心核を被覆する被覆層で構成され、前記中心核がＣｕ_６Ｓｎ_５のような銅と錫との金属間化合物からなり、前記被覆層が錫からなるハンダ粉末において、前記ハンダ粉末の平均粒径が５μｍ以下であり、前記ハンダ粉末の全体量１００質量％に対し、銅の含有割合が０．１質量％以上２．０質量％以下であることを特徴とするハンダ粉末を特許出願した（特許文献３参照。）。

また本出願人は、中心核と前記中心核を被覆する被覆層で構成され、前記中心核が銅及びＣｕ_３Ｓｎのような銅と錫との金属間化合物からなり、前記被覆層が錫からなるハンダ粉末において、前記ハンダ粉末の平均粒径が３０μｍ以下であり、前記ハンダ粉末の全体量１００質量％に対し、銅の含有割合が２．０質量％を超え４０質量％以下であることを特徴とするハンダ粉末を特許出願した（特許文献４参照。）。

特開２０１４−１９９８５２号公報（請求項１、段落［００１０］） 特開２００６−２２５６９２号公報（請求項１、段落［０００３］、段落［０００４］） 特開２０１２−１５７８６９号公報（請求項１、請求項２、段落［００２０］） 特開２０１４−１９３４７３号公報（請求項１、請求項２、段落［００２１］）

上記従来の特許文献１では、低融点のＳｎ粒子と、高融点のＣｕ粒子とを混合して得られた接合用材料を使用し、上記従来の特許文献２では、高融点のＣｕ粒子を低融点のＳｎで被覆した錫コート銅粉を使用している。これらの従来の接合用粉末では、ペースト組成物を調製して接合に供する際にＳｎの融点より高い温度で加熱するとＳｎ粒子もしくはＣｕ粒子を被覆したＳｎ相が液相になり、Ｓｎ液相とＣｕ固体粒子の液固界面で金属間化合物が形成される。接合層は接合完了時において、含有するＣｕ量とＳｎ量によって決定されるＣｕ相とＣｕ_３Ｓｎ相の２相の組合せからなることが望ましい。

上記従来の接合用粉末を用いたペースト組成物を加熱すると、Ｓｎの融点以上の温度で生成したＳｎの液相はＣｕと比較的速やかに反応して金属間化合物Ｃｕ_６Ｓｎ_５を形成し易いが、Ｓｎ液相が消滅した段階では、多くの金属間化合物はＣｕ_６Ｓｎ_５相であり、Ｃｕ粒子の中心部にはＣｕが残存し、ＣｕとＣｕ_６Ｓｎ_５の界面には僅かにＣｕ_３Ｓｎ相が形成されるに過ぎない。このため、上記従来の接合用粉末では、接合完了時において、Ｃｕ相とＣｕ_３Ｓｎ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相の３つの相が共存し、十分な接合強度が得られない問題があり、また含有するＣｕ量とＳｎ量によって決定される上記望ましい２つの相の組合せにするためには、Ｃｕ_６Ｓｎ_５相とＣｕ相と反応させてＣｕ_３Ｓｎ相に変化させ、Ｃｕ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相のいずれかの相を消滅させる必要があった。そしてこの消滅のためには、接合時において上述した遷移的液相焼結法で必要とされる、例えば３５０℃以上の高温かつ６０分以上の長時間の加熱をするため、基板や素子に熱的ダメージを与えるおそれがあった。

更に、従来の特許文献１及び２で示される融点や組成等が異なる粒子を混合して得られる接合用粉末では、粒子の混ざり具合に不均一さが生じやすい。不均一さが生じると、接合時に、部分的な溶融ムラや組成ズレが生じ、これにより、接合部位において十分な強度が得られないおそれがあった。

上記従来の特許文献３及び４で示される接合用粉末では、粒子の混ざり具合の不均一さは解消されるけれども、特許文献３のハンダ粉末のようにハンダ粉末１００質量％に対し、銅の含有割合が０．１質量％以上２．０質量％以下の含有割合では、或いは特許文献４のハンダ粉末のようにハンダ粉末１００質量％に対し、銅の含有割合が２．０質量％を超え４０質量％以下の含有割合では、それぞれ接合時にハンダ粉末が溶融し易い利点はある一方、接合完了後の高温雰囲気下で再溶融及び接合強度の低下が起こり易い問題が依然として未解決であった。

また特許文献４の比較例２において、中心核を塩化銅(II)及び塩化錫(II)の溶解液に還元剤を加えて銅イオンを還元して中心核を作り、その周囲に錫イオンを還元して被覆層を作る方法（以下、中心核と錫被覆層の湿式逐次析出法という。）で、銅の含有割合を６０質量％程度に高めたときには、所定の粒径への制御が困難であった。また粒径制御の困難さに付随して、ハンダ粉末の各粒子中の錫と銅の含有割合のばらつきも大きくなり易く、接合時にハンダ粉末が均一に溶融せず、結果的に接合部位において十分な接合強度が得られない問題があった。

本発明の目的は、従来の遷移的液相焼結接合法で必要とされる温度と時間よりも低い温度と短い時間で接合可能であって、接合完了後、再溶融及び接合強度の低下が起こりにくく、特に高温雰囲気に晒される電子部品等の実装に好適な接合用粉末及びこの粉末の製造方法を提供することにある。本発明の別の目的は、接合部位において十分な接合強度が得られる、接合用粉末を用いた接合用ペーストを製造する方法を提供することにある。

本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、銅の上限値の含有割合を４０質量％を超える割合にしても、錫を少なくとも２０質量％含ませて、接合すると、接合時の接合用粉末を十分に溶融させて、Ｃｕ相とＣｕ_３Ｓｎ相の２相の組合せ又はＣｕ_３Ｓｎ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相の２相の組合せからなる接合層で基板等に接合でき、しかもＣｕ_３Ｓｎの融点は６７６℃で、Ｃｕ_６Ｓｎ_５の融点は４１５℃であるため高温雰囲気に晒されても実装後の接合用材料が再溶融せずに、又は接合用材料の一部において液相が生じることなく、基板等との接合不良を発生させないことを見い出し、本発明に到達した。

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１１を被覆する被覆層１２で構成される接合用粉末１０において、中心核１１が銅と錫との金属間化合物であるＣｕ_３Ｓｎからなり、被覆層１２が中心核１１から順に銅からなる第１被覆層１２aと錫からなる第２被覆層１２ｂの二層により構成され、接合用粉末１０の平均粒径が１μｍ以上３０μｍ以下であり、接合用粉末１０の全体量１００質量％に対して銅の含有割合が５２質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする。

本発明の第２の観点は、平均粒径が０．５μｍ以上１５μｍ以下のＣｕ₃Ｓｎ粉末を水に分散させて第１分散液を得る工程と、銅の金属塩と第１還元剤を同時に前記第１分散液に添加混合して前記銅の金属塩が溶解して生成される銅イオンが前記第１還元剤で還元されることにより析出した銅が前記Ｃｕ₃Ｓｎ粉末を被覆して形成された銅被覆粉末を得る工程と、前記銅被覆粉末が分散した第２分散液を固液分離し、前記固液分離した固形分の銅被覆粉末を乾燥する工程と、前記乾燥した銅被覆粉末を水に分散させて第３分散液を得る工程と、錫の金属塩と第２還元剤を同時に前記第３分散液に添加混合して前記錫の金属塩が溶解して生成される錫イオンが前記第２還元剤で還元されることにより析出した錫が前記銅被覆粉末を被覆して形成された接合用粉末前駆体を得る工程と、前記接合用粉末前駆体が分散した第４分散液を固液分離し、前記固液分離した固形分の接合用粉末を乾燥する工程とを含む接合用粉末の製造方法であって、前記接合用粉末は、平均粒径が１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記接合用粉末の全体量１００質量％に対して前記銅の含有割合が５２質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする。

本発明の第３の観点は、第１の観点の接合用粉末又は第２の観点の方法により製造された接合用粉末と接合用フラックスを混合して接合用ペーストを製造する方法である。

本発明の第４の観点は、第３の観点の方法で製造された接合用ペーストを用いて電子部品を実装する方法である。

本発明の第１の観点の接合用粉末は、中心核と中心核を被覆する被覆層で構成され、中心核が銅と錫との金属間化合物であるＣｕ_３Ｓｎからなり、被覆層が中心核から順に銅からなる第１被覆層と錫からなる第２被覆層の二層により構成され、接合用粉末の平均粒径が１μｍ以上３０μｍ以下であり、接合用粉末の全体量１００質量％に対して銅の含有割合が５２質量％以上８０質量％以下である。このように、本発明の接合用粉末では、粉末表面が融点の低い錫から構成されることにより、錫の含有割合が特許文献３又は４の含有割合と比べて減少しても、接合時の溶融性、焼結性等に優れる一方、接合完了後は、融点が高い金属間化合物Ｃｕ_３ＳｎとＣｕとからなる接合層又は金属間化合物Ｃｕ_３ＳｎとＣｕ_６Ｓｎ_５とからなる接合層で構成され、かつ銅の含有割合が特許文献３及び４記載の接合用粉末の含有割合と比べて増加するため、特許文献３及び４記載の接合用粉末と異なり、耐熱性のある接合が可能となる。また中心核が予めＣｕ_３Ｓｎから構成されているため、前述した遷移的液相焼結接合法で実施されるような高温又は長時間を要することなく、接合することができる。更に、粉末を構成する一つの金属粒子内において、銅と錫が含まれるため、接合時の溶融ムラや組成ズレによる接合強度の低下を防止できる。

特に中心核を融点が６７６℃であるＣｕ_３Ｓｎにより構成し、第１被覆層を銅により構成することにより、中心核を融点が４１５℃であるＣｕ_６Ｓｎ_５のような銅と錫との金属間化合物により構成し、被覆層を錫のみで構成した特許文献３の接合用粉末と比較して接合完了後の耐熱性が高く接合強度も高くなる。また中心核を銅及び銅と錫との金属間化合物Ｃｕ_３Ｓｎにより構成し、被覆層を錫により構成した特許文献４の接合用粉末では、Ｃｕ相とＣｕ_３Ｓｎ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相の３つの相が共存し、十分な接合強度が得られないものが、第１の観点の接合用粉末では、Ｃｕ相とＣｕ_３Ｓｎ相の２相の組合せからなる接合層又はＣｕ_３Ｓｎ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相とからなる接合層で基板等に接合でき、接合完了後の耐熱性が高く接合強度も高くなる。更に、第１の観点の接合用粉末では、従来の遷移的液相焼結接合法で必要とされる温度と時間よりも低い温度と短い時間で接合できる。例えば３５０℃以上の高温かつ６０分以上の長時間の加熱が必要とされる遷移的液相焼結接合法を、無鉛ハンダＳＡＣ３０５（組成比 Ｓｎ：Ａｇ：Ｃｕ＝９６．５：３：０．５質量％）の接合条件である最大温度２５０℃で６０秒間加熱するのと同程度の接合条件で達成できる。

本発明の第２の観点の接合用粉末の製造方法では、所定の平均粒径を有する中心核のＣｕ_３Ｓｎ粉末を出発原料とするため、最終的に製造される接合用粉末の平均粒径の制御が容易であって所望の平均粒径の接合用粉末が得られる利点がある。また中心核をＣｕ_３Ｓｎ粉末としてこの中心核にＳｎを被覆する方法では、接合用粉末中のＣｕの質量比を高めることが困難である一方、本発明ではＣｕ_３Ｓｎ粉末に第１被覆層としてＣｕを被覆するため、第２被覆層としてＳｎを被覆するときに、接合用粉末中のＣｕの質量比率を高めることができる。

また本発明の接合用粉末と同様のＣｕとＳｎの質量比とするために、中心からＣｕ、Ｃｕ_３Ｓｎ、Ｓｎになるように接合用粉末を製造する方法と比較して、本発明では、中心からＣｕ_３Ｓｎ、Ｃｕ、Ｓｎになるように接合用粉末を製造することにより、接合時にはＣｕとＳｎが速やかに反応し、接合が容易になる利点がある。

更に中心核のＣｕ_３Ｓｎから第１被覆層のＣｕと第２被覆層のＳｎまでを湿式逐次析出法で製造する方法では、中心核と被覆層を形成するのに用いる還元剤がそれぞれ異なり、Ｃｕ層とＳｎ層の析出が同時に起きて、Ｃｕ層とＳｎ層の境界が不明瞭になり易く、それぞれの層の緻密さが劣るのに対して、本発明の製造方法では、粉末のＣｕ_３Ｓｎを中心核にしてそこから湿式逐次析出法で第１被覆層のＣｕと第２被覆層のＳｎを形成するため、Ｃｕ層とＳｎ層の境界がより一層明瞭になり、それぞれの層がより一層緻密になる利点がある。

本発明の第３の観点の接合用ペーストの製造方法は、上記本発明の接合用粉末を用いて作ることができる。得られた接合用ペーストは、接合時の溶融が速く、溶融性に優れる一方、接合完了後は、特許文献３及び４記載の接合用粉末と異なり、金属間化合物及び銅からなる接合層を形成し、耐熱性が更に上昇するため、特許文献３及び４記載の接合用粉末よりも、熱による再溶融が起こりにくい。このため、本発明の方法で得られた接合用ペーストは、特に２００℃以上の高温雰囲気に晒される電子部品等の実装に好適に用いることができる。

本発明の第４の観点の電子部品を実装する方法では、上記本発明の接合用ペーストを用いるため、接合時には接合用ペーストの溶融の速さ、優れた溶融性により、簡便に、かつ高い精度で実装することができるとともに、実装後においてより一層高い耐熱性を付与できる。

本発明実施形態の接合用粉末の断面構造の一例を模式的に表した図である。

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。

〔接合用粉末〕
本発明の接合用粉末は、図１に示すように、中心核１１と中心核１１を被覆する被覆層１２で構成され、この中心核１１が銅と錫との金属間化合物であるＣｕ_３Ｓｎからなり、被覆層１２が中心核から順に銅からなる第１被覆層１１ａと錫からなる第２被覆層１２ｂの二層により構成される。そして本発明の接合用粉末は、その全体量１００質量％に対して銅の含有割合は５２質量％以上８０質量％以下、好ましくは５６質量％以上７０質量％以下である。

従来の接合用粉末では、Ｓｎ−Ｐｂ系共晶ハンダ（組成比 Ｓｎ：Ｐｂ＝６３：３７質量％）の代替として使用されるため、融点が近く、共晶組成が求められるという理由から、銅の割合を０．７質量％程度と、比較的少なめに含有させている。一方、本発明の接合用粉末では、錫リッチである特許文献３及び４と比較して、銅の割合を５２質量％以上８０質量％以下と多く配合し、銅リッチにしている。このように銅リッチにすることにより、接合完了後に、３００〜６４０℃程度の高い凝固開始温度を有するＳｎ−Ｃｕ合金を形成する。こうして形成される接合層は、耐熱性が大幅に向上し、再溶融及び接合強度の低下を防止することができる。このため、特に２００℃以上の高温雰囲気に晒される電子部品等の実装に用いられる高温接合用材料として好適に用いることができる。

接合用粉末中の銅の含有割合が下限値未満では、被覆層のＳｎがＳｎ相として残存し、Ｃｕ−Ｓｎの金属間化合物相のみからなる接合層を形成できない。この結果、接合層には十分な耐熱性が得られず、２００℃以上の高温雰囲気での使用の際にＳｎ成分の溶融が起こり、高温接合用材料として適しない。また銅の含有割合が上限値を超えると、被覆層のＳｎが少なくなり過ぎ、溶融するＳｎ相を確保することが難しく、溶融不良を起こし、接合不良を発生する。

また、接合用粉末中の錫の含有割合は、粉末中の上記銅以外の残部、即ち接合用粉末の全体量１００質量％に対して２０質量％以上４８質量％以下、好ましくは３０質量％以上４４質量％以下である。錫の含有割合が下限値未満では、接合時において、溶融する錫が不足し、溶融不良を起こし、接合不良を発生する。また錫の含有割合が上限値を超えると、結果的に銅の含有割合が少なくなり、接合層にＳｎ成分が残留し耐熱性が低下し、２００℃以上の高温雰囲気下において基板等との接合強度が低下する。

また、本発明の接合用粉末１０は、平均粒径が１μｍ以上３０μｍ以下である。接合用粉末の平均粒径を３０μｍ以下に限定したのは、３０μｍを超えると、接合パターン表面を接合用ペーストで印刷する場合に塗布ムラが生じ、パターン全面を均一に印刷できないという不具合を生じるからである。また１μｍ以上に限定したのは、１μｍ未満になると、比表面積が高くなり、粉末の表面酸化層の影響により接合用粉末の溶融性が低下する傾向があるためである。接合用粉末の平均粒径は３μｍ以上２０μｍ以下の範囲とするのが好ましい。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、Ｄ_５０)をいう。

〔接合用粉末の製造方法〕
続いて、上記本発明の接合用粉末を製造する方法について説明する。先ず、水に、Ｃｕ_３Ｓｎ粉末を添加して、好ましくは分散剤も一緒に添加して、混合することにより、第１分散液を調製する。水としては、イオン交換水、蒸留水などの純水、又は超純水が挙げられる。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。上記Ｃｕ_３Ｓｎ粉末は、アトマイズ法により製造した後、この粉末を真空雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下で５０〜１００℃の温度で粉末全体がＣｕ_３Ｓｎ相になるまで加熱した後、０．５μｍ以上１５μｍ以下の平均粒径を有するように分級して得られる。またこれに限らず、湿式逐次析出法で、塩化銅(II)及び塩化錫(II)の溶解液に還元剤を加えて銅イオンを還元して中心核を作り、その周囲に錫イオンを還元して被覆層を形成して粉末を作った後、この粉末を真空雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下で５０〜１００℃の温度で粉末全体がＣｕ_３Ｓｎ相になるまで加熱した後、０．５μｍ以上１５μｍ以下の平均粒径を有するようにこのＣｕ_３Ｓｎ粉末を分級して得てもよい。第１分散液中のＣｕ_３Ｓｎ粉末の濃度は２質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。下限値を２質量％とするのは、２質量％未満でも性能に問題はないけれども、２質量％まで高濃度化しても品質に差異がなく生産性の観点から好ましいからである。また上限値を１０質量％にするのは、１０質量％を越えると粉末の凝集が認められ、ペースト印刷時に膜均一性が劣るためである。

Ｃｕ_３Ｓｎ粉末の平均粒径を０．５μｍ以上１５μｍ以下に限定するのは、この下限値未満では、接合用粉末の平均粒径が１μｍ未満になり易く、上述した不具合を生じ、また接合用粉末を構成する銅の含有量５２質量％を超えることが困難になる。また上限値を超えると、接合用粉末の平均粒径が３０μｍを超え易くなり、上述した不具合を生じる。Ｃｕ_３Ｓｎ粉末の平均粒径は２．５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。

次いで、Ｃｕ_３Ｓｎ粉末が分散した第１分散液に、銅の金属塩と第１還元剤を同時に添加混合する（以下、この混合液を第２分散液という。）。この場合に第１分散液に添加する銅の金属塩の割合は、後述する錫の添加量を考慮して、接合用粉末製造後に、銅の含有割合が５２質量％以上８０質量％以下の範囲になるように調整する。銅の金属塩としては、塩化銅(II)、硫酸銅(II)又は酢酸銅等が挙げられる。第１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、３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、ホルマリンが挙げられる。銅の金属塩が第１分散液に溶解して銅イオンが生成される。この銅イオンは第１還元剤により還元される。これにより析出した銅が上記Ｃｕ_３Ｓｎ粉末を被覆した粉末（以下、銅被覆粉末という。）が第２分散液中に形成される。

次に、銅被覆粉末が分散した第２分散液をデカンテーション、遠心分離機などにより固液分離し、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回繰り返した後、回収した固形分の銅被覆粉末を真空雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下で１５〜８０℃の温度で３０〜１２０分間乾燥した後、乾燥した銅被覆粉末を水に分散させて第３分散液を調製する。銅被覆粉末の分散性を高めるために、分散剤を用いることが好ましい。分散剤は、第１分散液の調製時に用いたものと同一又は異なるものが用いられる。第３分散液中の銅被覆粉末の濃度は５〜１５質量％であることが好ましい。下限値を５質量％にするのは、５質量％未満では銅被覆粉末に被覆される錫の均一性が低下するためである。また上限値を１５質量％にするのは、１５質量％を越えると粉末の凝集が認められペースト印刷時に膜均一性が劣るためである。

続いて、銅被覆粉末が分散した第３分散液に、錫の金属塩と第２還元剤を同時に添加混合する（以下、この混合液を第４分散液という。）。この場合に第３分散液に添加する錫の金属塩の割合は、接合用粉末製造後に、錫の含有割合が２０質量％以上４８質量％以下の範囲になるように調整する。錫の金属塩としては、塩化錫(II)、硫酸錫(II)、酢酸錫(II)、シュウ酸錫(II)等が挙げられる。第２還元剤としては、前述した第１還元剤と同一又は異なる還元剤が用いられる。錫の金属塩が第３分散液に溶解して錫イオンが生成される。この錫イオンは第２還元剤により還元される。これにより析出した錫が上記銅被覆粉末を被覆して接合用粉末前駆体が第４分散液中に形成される。

更に続いて、接合用粉末前駆体が分散した第４分散液をデカンテーション、遠心分離機などにより固液分離し、必要に応じて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回繰り返した後、回収した固形分を真空雰囲気下又は不活性ガス雰囲気下で−２０〜５℃の温度で１２０〜６００分間乾燥して、接合用粉末を得る。

〔接合用ペースト及びその調製方法〕
以上の工程により、得られた本発明の接合用粉末は、接合用フラックスと混合してペースト化して得られる接合用ペーストの材料として好適に用いられる。接合用ペーストの調製は、接合用粉末と接合用フラックスとを所定の割合で混合してペースト化することにより行われる。接合用ペーストの調製に用いられる接合用フラックスは、特に限定されないが、溶剤、ロジン、チキソ剤及び活性剤等の各成分を混合して調製されたフラックスを用いることができる。

上記接合用フラックスの調製に好適な溶剤としては、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、α−テルピネオール等の沸点が１８０℃以上である有機溶剤が挙げられる。また、ロジンとしては、ガムロジン、水添ロジン、重合ロジン、エステルロジン等が挙げられる。

また、チキソ剤としては、硬化ひまし油、脂肪酸アマイド、天然油脂、合成油脂、Ｎ，Ｎ’−エチレンビス−１２−ヒドロキシステアリルアミド、１２−ヒドロキシステアリン酸、１，２，３，４−ジベンジリデン−Ｄ−ソルビトール及びその誘導体等が挙げられる。

また、活性剤としては、ハロゲン化水素酸アミン塩が好ましく、具体的には、トリエタノールアミン、ジフェニルグアニジン、エタノールアミン、ブチルアミン、アミノプロパノール、ポリオキシエチレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンラウレルアミン、ポリオキシエチレンステアリルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、メトキシプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノプロピルアミン、エチルヘキシルアミン、エトキシプロピルアミン、エチルヘキシルオキシプロピルアミン、ビスプロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ピペリジン、２，６−ジメチルピペリジン、アニリン、メチルアミン、エチルアミン、ブチルアミン、３−アミノ−１−プロペン、イソプロピルアミン、ジメチルヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン等のアミンの塩化水素酸塩又は臭化水素酸塩が挙げられる。

接合用フラックスは、上記各成分を所定の割合で混合することにより得られる。フラックス全体量１００質量％中に占める溶剤の割合は３０〜６０質量％、チキソ剤の割合は１〜１０質量％、活性剤の割合は０．１〜１０質量％とするのが好ましい。溶剤の割合が下限値未満では、フラックスの粘度が高くなりすぎるため、これを用いた接合用ペーストの粘度も応じて高くなり、接合用粉末の充填性低下や塗布ムラが多発する等、印刷性が低下する不具合を生じる場合がある。一方、上限値を越えるとフラックスの粘度が低くなりすぎるため、これを用いた接合用ペーストの粘度も応じて低くなることから、接合用粉末とフラックス成分が沈降分離する不具合を生じる場合がある。また、チキソ剤の割合が下限値未満では、接合用ペーストの粘度が低くなりすぎるため、接合用粉末とフラックス成分が沈降分離するという不具合を生じる場合がある。一方、上限値を越えると接合用ペーストの粘度が高くなりすぎるため、接合用粉末の充填性や塗布ムラ等の印刷性低下という不具合を生じる場合がある。また、活性剤の割合が下限値未満では、接合用粉末が溶融せず、十分な接合強度が得られないという不具合を生じる場合があり、一方、上限値を越えると保管中に活性剤が接合用粉末と反応し易くなるため、接合用ペーストの保存安定性が低下するという不具合を生じる場合がある。この他、接合用フラックスには、粘度安定剤を添加しても良い。粘度安定剤としては、溶剤に溶解可能なポリフェノール類、リン酸系化合物、硫黄系化合物、トコフェノール、トコフェノールの誘導体、アルコルビン酸、アルコルビン酸の誘導体等が挙げられる。粘度安定剤は、多すぎると接合用粉末の溶融性が低下する等の不具合が生じる場合があるため、１０質量％以下とするのが好ましい。

接合用ペーストを調製する際の接合用フラックスの混合量は、調製後のペースト１００質量％中に占める該フラックスの割合が５〜３０質量％になる量にするのが好ましい。下限値未満ではフラックス不足でペースト化が困難になり、一方、上限値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、接合用粉末の溶融時に所望のサイズの接合バンプを得るのが困難になるからである。

この接合用ペーストは、上記本発明の接合用粉末を材料としているため、接合時の溶融が速く、溶融性に優れる一方、接合完了後は、溶融する接合用粉末が融点の高い金属間化合物を形成し、耐熱性が上昇するため、熱による再溶融が起こりにくい。このため、本発明の接合用ペーストは、特に２００℃以上の高温雰囲気に晒される電子部品等の実装に好適に用いることができる。

〔接合用ペーストを用いた電子部品の実装方法と接合体〕
上記方法で調製された接合用ペーストを用いてシリコンチップ、ＬＥＤチップ等の電子部品を各種放熱基板、ＦＲ４(Flame Retardant Type 4)基板、コバール等の基板に実装するには、ピン転写法にて上記基板の所定位置に接合用ペーストを転写するか、又は印刷法により所定位置に接合用ペーストを印刷する。次いで、転写又は印刷されたペースト上に電子部品であるチップ素子を搭載する。この状態で、接合炉にて窒素雰囲気中、従来の昇温速度より高速の１〜２０℃／ｓｅｃの昇温速度にて、最高温度２５０〜４００℃の温度で、３０秒間〜１２０分間保持して、接合用粉末を接合する。場合によっては、チップと基板とを加圧しながら接合してもよい。これにより、チップ素子と基板とを接合させて接合体を得て、電子部品を基板に実装する。

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＞
アトマイズ法により製造したＣｕ_３Ｓｎ組成の金属粉末２０ｋｇを真空加熱炉において８０℃で６時間加熱処理してＣｕ_３Ｓｎ金属間化合物とした。これを風力分級処理することにより平均粒径０．５μｍのＣｕ_３Ｓｎ金属間化合物粉末を５０ｇ以上得た。このＣｕ_３Ｓｎ金属間化合物粉末５０ｇを、イオン交換水１０００ｍＬに分散剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロース１ｇを溶解した溶液に、添加混合して第１分散液を調製した。

この第１分散液に、硫酸銅５水和物（ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏ）を４９０ｇと３７質量％ホルムアルデヒド水溶液（３５質量％ＨＣＨＯaq）を３２０ｇ投入し、６０℃で１０時間加熱撹拌することで、銅被覆粉末を作製した。次に、銅被覆粉末が分散した第２分散液を３時間静置し、デカンテーションにより上澄み液を除去して固液分離し、回収した固形分をイオン交換水１０００ｇで洗浄する。洗浄後は、再度３時間静置して、デカンテーションにより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、３回繰り返した後、回収した固形分の銅被覆粉末を真空雰囲気下で５０℃の温度で６０分間乾燥し、乾燥した銅被覆粉末１７５ｇ超を得た。乾燥した銅被覆粉末１７０ｇを１．５ｇのヒドロキシプロピルメチルセルロースを溶解したイオン交換水１５００ｇに分散させて第３分散液を調製した。

続いて、銅被覆粉末が分散した第３分散液に、塩化第一錫２水和物（Ｓｎ（II）Ｃｌ_２・２Ｈ_２Ｏ）を２４０ｇを撹拌溶解し、更に２．１ｍｏｌ濃度の２価のクロムイオン水溶液（２．１ｍｏｌ Ｃｒ(II)aq）を１２００ｍＬ投入撹拌し、析出した錫が上記銅被覆粉末を被覆した接合用粉末前駆体を第４分散液中に形成させた。更に続いて、接合用粉末前駆体が分散した第４分散液を２時間静置し、デカンテーションにより上澄み液を除去して固液分離し、回収した固形分をイオン交換水１５００ｇで洗浄した。洗浄後は、再度２時間静置して、デカンテーションにより固液分離して固形分を回収した。洗浄から固液分離までの工程を、３回繰り返した後、回収した固形分を真空雰囲気下で０℃で３００分間乾燥して接合用粉末２５０ｇ超を得た。

＜比較例１＞
アトマイズ法により製造したＣｕ粉末２０ｋｇを風力分級処理することにより平均粒径８．２μｍのＣｕ粉末を５０ｇ以上得た。このＣｕ粉末５０ｇを、イオン交換水１０００ｍＬに分散剤としてヒドロキシプロピルメチルセルロース１ｇを溶解した溶液に、添加混合して第１分散液を調製した。

続いて、第１分散液に、塩化第一錫２水和物（Ｓｎ（II）Ｃｌ_２・２Ｈ_２Ｏ）を６４ｇを撹拌溶解し、更に２．１ｍｏｌ濃度の２価のクロムイオン水溶液（２．１ｍｏｌ Ｃｒ(II)aq）を３２０ｍＬ投入撹拌し、析出した錫が上記Ｃｕ粉末を被覆した接合用粉末前駆体を第２分散液中に形成させた。

更に続いて、接合用粉末前駆体が分散した第２分散液を２時間静置し、デカンテーションにより上澄み液を除去して固液分離し、回収した固形分をイオン交換水１０００ｇで洗浄した。洗浄後は、再度２時間静置して、デカンテーションにより固液分離して固形分を回収した。洗浄から固液分離までの工程を、３回繰り返した後、回収した固形分を真空雰囲気下で０℃で３００分間乾燥して接合用粉末８０ｇ超を得た。

＜比較例２＞
アトマイズ法により製造したＣｕ粉末２０ｋｇを風力分級処理することにより平均粒径１０μｍのＣｕ粉末を１００ｇ以上得た。一方、アトマイズ法により製造したＳｎ粉末２０ｋｇを風力分級処理することにより平均粒径１０μｍのＳｎ粉末を１００ｇ以上得た。上記平均粒径１０μｍのＣｕ粉末６０ｇと上記平均粒径１０μｍのＳｎ粉末４０ｇを混合し比較例２の接合用粉末を得た。

＜実施例２〜２５、比較例３〜６＞
以下の表１及び表２に示すように、平均粒径が異なるＣｕ_３Ｓｎ粉末を用いるか、又はＣｕ_３Ｓｎ粉末の添加量、塩化銅(II)及び塩化錫(II)の添加量を調整することにより、接合用粉末１００質量％中に含まれる銅の割合を変更したこと、接合用粉末の平均粒径を所定の粒径に制御したこと以外は、実施例１と同様にして接合用粉末を得た。

＜比較例７＞
特許文献３の実施例１に準じた方法で接合用粉末を作製した。即ち、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、金属間化合物Ｃｕ_６Ｓｎ_５を中心核、Ｓｎを被覆層とする接合用粉末を得た。

＜比較例８＞
特許文献４の比較例２に準じた方法で接合用粉末を作製した。即ち、先ず、水５０ｍＬに塩化銅(II)を７．４８×１０^−２ｍｏｌ、塩化錫(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４００ｍＬ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及び金属間化合物Ｃｕ_３Ｓｎ、Ｃｕ_６Ｓｎ_５を中心核、Ｓｎを被覆層とする接合用粉末を得た。

＜比較試験及び評価＞
実施例１〜２５及び比較例１〜８で得られた接合用粉末について、次に述べる方法により、接合用粉末を構成する金属粒子の構造、接合用粉末の平均粒径、組成の分析又は測定を行った。これらの結果を以下の表１及び表２に示す。また、これらの接合用粉末を用いて接合用ペーストをそれぞれ調製し、接合時の最大保持温度を２５０℃と３００℃に変えて接合体をそれぞれ作製した後の各接合体について、２００℃における接合強度と−４０℃〜１５０℃間の冷熱サイクル後の接合強度を評価した。また接合層に含まれる相を次の方法により測定した。これらの結果を以下の表３〜表６に示す。

(1) 接合用粉末の構造分析その１：粉末Ｘ線回折装置（リガク社製：ＲＩＮＴ Ｕｌｔｉｍａ＋／ＰＣ）にて、接合用粉末の結晶構造がＣｕ相、Ｃｕ_３Ｓｎ相、Ｃｕ_６Ｓｎ_５相又はＳｎ相であるかを同定する構造分析を行った。

(2) 接合用粉末の構造分析その２：集束イオンビーム（Forcused Ion Beam：ＦＩＢ）により、接合用粉末を断面加工し、オージェ電子分光法（Auger Electron Spectroscopy：ＡＥＳ）にて、接合用粉末の中心核と被覆層の各元素の同定及び定量をそれぞれ行った。

(3) 接合用粉末の平均粒径：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、Ｄ_５０）を接合用粉末の平均粒径とした。

(4) 接合用粉末の組成：誘導結合プラズマ発光分光分析（島津製作所社製 ＩＣＰ発光分析装置：ＩＣＰＳ−７５１０）により金属元素含有量を測定した。

(5) 接合強度：溶剤として５０質量％のジエチレングリコールモノヘキシルエーテルと、ロジンとして４６質量％の重合ロジン（軟化点９５℃）と、活性剤としてシクロヘキシルアミン臭化水素酸塩１．０質量％と、チキソ剤として硬化ひまし油３．０質量％とを混合してフラックスを調製した。次に、このフラックスと、実施例１〜２５及び比較例１〜８で得られた接合用粉末とを、フラックスを１２質量％、接合用粉末を８８質量％の割合で混合して接合用ペーストをそれぞれ調製した。

３ｍｍ□の開口部を有する厚さ５０μｍのメタルマスクとメタルスキージを用いて、銅板上に上記調製したペーストを印刷した。続いて、印刷されたペースト上に、裏面がＡｕスパッタリングされた２．５ｍｍ□のシリコンチップ素子を搭載した。更に接合炉（SIKAMA社製 Falcon8500）にて窒素雰囲気中、５℃／ｓｅｃで昇温し、所定の最大保持温度で６０秒間加熱処理し、シリコンチップ素子と銅板とを接合させることにより、接合サンプルを得た。なお、上記接合時の最大保持温度を２５０℃と３００℃の異なる温度に設定し、実施例又は比較例ごとにそれぞれ２つずつ接合サンプルを得た。

(5-1) ２００℃における接合強度
上記接合した銅板とシリコンチップ素子との接合強度について、室温及び２００℃での接合シェア強度をそれぞれ測定した。室温における接合シェア強度を１００としたときの２００℃での接合シェア強度から相対的シェア強度を求めた。表中、「優」は、相対的シェア強度が９５以上であった場合を示し、「良」は、９５未満から８０以上であった場合を示し、「可」は、８０未満から６０以上であった場合を示し、「不可」は、６０未満であった場合を示す。

(5-2) −４０℃〜１５０℃間の冷熱サイクル後の接合強度
上記接合した銅板とシリコンチップ素子との接合強度について、接合直後の室温における接合シェア強度を１００としたときに、−４０℃〜１５０℃の温度範囲で１０００サイクル繰返し冷熱処理した後の室温における接合シェア強度を測定し、相対的シェア強度を求めた。表中、「優」は、相対的シェア強度が９５以上であった場合を示し、「良」は、９５未満から９０以上であった場合を示し、「可」は、９０未満から８５以上であった場合を示し、「不可」は、８５未満であった場合を示す。

(6) 接合層に含まれる相の構造解析
Ｘ線回折装置（リガク社製：ＲＩＮＴ Ｕｌｔｉｍａ＋／ＰＣ）にて、接合サンプル内の接合層の結晶構造がＣｕ相、Ｃｕ_３Ｓｎ相、Ｃｕ_６Ｓｎ_５相又はＳｎ相であるかを同定する構造分析を行った。

表３〜表６から実施例１〜２５と比較例１〜８とを比較すると次のことが分かった。

(1) 接合用粉末の構造
中心核がＣｕであって被覆層がＳｎの単一層で構成された比較例１の接合用粉末では、接合層に含まれる相がＣｕ相とＣｕ_３Ｓｎ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相とからなるため、２００℃での接合強度が８６又は９０と高く、２００℃での接合強度の評価判定が全て「良」であった。その理由は、接合層にはＣｕが残存しても、２００℃の条件で接合強度を大幅に低下させるＳｎは消滅しており、最も融点の低い構成材でも融点が４１５℃のＣｕ_６Ｓｎ_５であり、高温下でも接合強度を発揮したことによると考えられる。一方、冷熱サイクル後の接合強度は８０又は８２と低くなったことから、この接合強度の評価判定が全て「不可」であった。その理由は、冷熱サイクルを繰り返すと接合層に残存していたＣｕとＣｕ_６Ｓｎ_５が反応してＣｕ_３Ｓｎを形成するが、Ｃｕ_３Ｓｎは高密度であるため、反応に伴い接合層内部に空隙が発生し接合強度は低下するためと考えられる。

またＣｕ粉末とＳｎ粉末を混合して作製された比較例２の接合用粉末では、接合層に含まれる相がＣｕ相とＣｕ_３Ｓｎ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相とＳｎ相からなるため、２００℃での接合強度が４５又は５０と低く、２００℃での接合強度の評価判定は全て「不可」であった。その理由は、接合層にはＣｕとＳｎが残存し、ＣｕとＣｕ_３Ｓｎの２相、又はＣｕ_３ＳｎとＣｕ_６Ｓｎ_５の２相の金属間化合物のみからなる接合層を形成できず、特に高温耐性の乏しいＳｎが残存しているためと考えられる。一方、冷熱サイクル後の接合強度は７２又は７５と低くなったことから、この接合強度の評価判定が全て「不可」であった。その理由は、比較例１の冷熱サイクル後の接合強度が低い理由と同じと考えられる。

更に中心核がＣｕ、Ｃｕ_３Ｓｎ、Ｃｕ_６Ｓｎ_５からなり被覆層がＳｎの単一層で構成された比較例８の接合用粉末では、接合層に含まれる相がＣｕ相とＣｕ_３Ｓｎ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相とＳｎ相からなるため、２００℃での接合強度が５５又は５６と低く、２００℃での接合強度の評価判定が全て「不可」であった。その理由は、比較例２の２００℃での接合強度が低い理由と同じと考えられる。一方、冷熱サイクル後の接合強度は８４又は７９と低くなったことから、この接合強度の評価判定が全て「不可」であった。その理由は、比較例１の冷熱サイクル後の接合強度が低い理由と同じと考えられる。

(2) 接合用粉末の平均粒径
平均粒径が０．９μｍである比較例５の接合用粉末では、接合層に含まれる相がＣｕ_３Ｓｎ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相からなるものの、接合用粉末の比表面積が高くなって粉末の表面酸化層の影響により、溶融不良を起こし、２００℃での接合強度は接合不良であって、２００℃での接合強度の評価判定が全て「不可」であった。一方、冷熱サイクル後の接合強度は測定不能であって、評価判定ができなかった。

平均粒径が３２．０μｍである比較例６の接合用粉末では、接合層に含まれる相がＣｕ_３Ｓｎ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相とＳｎ相からなるため、２００℃での接合強度が５１又は５９と低く、２００℃での接合強度の評価判定は全て「不可」であった。その理由は、接合層にはＳｎが残存し、ＣｕとＣｕ_３Ｓｎの２相、又はＣｕ_３ＳｎとＣｕ_６Ｓｎ_５の２相の金属間化合物のみからなる接合層を形成できず、特に高温耐性の乏しいＳｎが残存しているためと考えられる。一方、冷熱サイクル後の接合強度は７３又は８０と低くなったことから、この接合強度の評価判定が全て「不可」であった。その理由は、比較例１の冷熱サイクル後の接合強度が低い理由と同じと考えられる。

(3) 銅（Ｃｕ）の含有割合
Ｃｕの含有割合が５０質量％である比較例３の接合用粉末では、接合層に含まれる相がＣｕ_３Ｓｎ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相とＳｎ相からなるため、２００℃での接合強度が５５又は５６と低く、２００℃での接合強度の評価判定は全て「不可」であった。その理由は、比較例６の２００℃での接合強度が低い理由と同じと考えられる。一方、冷熱サイクル後の接合強度は７６又は８０と低くなったことから、この接合強度の評価判定が全て「不可」であった。その理由は、比較例１の冷熱サイクル後の接合強度が低い理由と同じと考えられる。

またＣｕの含有割合が０．７質量％である比較例７の接合用粉末では、接合層に含まれる相がＣｕ_６Ｓｎ_５相とＳｎ相からなるため、２００℃での接合強度が３０と低く、２００℃での接合強度の評価判定は全て「不可」であった。その理由は、比較例６の２００℃での接合強度が低い理由と同じと考えられる。一方、冷熱サイクル後の接合強度は８１又は８３と低くなったことから、この接合強度の評価判定が全て「不可」であった。その理由は、高温耐性の乏しいＳｎが多量に残存しているためと考えられる。

更にＣｕの含有割合が８５質量％である比較例４の接合用粉末では、接合層に含まれる相がＣｕ相とＣｕ_３Ｓｎ相からなり、ＣｕとＣｕ_３Ｓｎの２相の金属間化合物のみからなる接合層を形成可能であったが、被覆層のＳｎが少なくなり過ぎたため、溶融不良を起こし、２００℃での接合強度は接合不良であって、２００℃での接合強度の評価判定が全て「不可」であった。一方、冷熱サイクル後の接合強度は測定不能であって、評価判定ができなかった。

これに対して、中心核がＣｕ_３Ｓｎからなり第１被覆層がＣｕ、第２被覆層がＳｎの二層で構成され、接合用粉末の平均粒径が１〜３０μｍの範囲にあり、かつＣｕの含有割合が５２〜８０質量％の範囲にある実施例１〜２５では、従来の遷移的液相焼結接合法で必要とされる温度と時間よりも低い温度と短い２５０℃又は３００℃で６０秒間で接合しても接合層に含まれる相がＣｕ相とＣｕ_３Ｓｎ相の２相の組合せからなるか、又はＣｕ_３Ｓｎ相とＣｕ_６Ｓｎ_５相とからなるため、２００℃での接合強度が向上するとともに、冷熱サイクル後の接合強度も向上し、これらの接合強度の評価判定は全て「可」、「良」又は「優」と良好な結果が得られた。

本発明は、電子部品の実装、特に２００℃以上の高温雰囲気に晒される電子部品の実装に好適に利用できる。

１０ 接合用粉末
１１ 中心核（Ｃｕ_３Ｓｎ）
１２ 被覆層
１２ａ 第１被覆層（Ｃｕ）
１２ｂ 第２被覆層（Ｓｎ）

Claims (4)

1. 中心核と前記中心核を被覆する被覆層で構成される接合用粉末において、
   前記中心核が銅と錫との金属間化合物であるＣｕ₃Ｓｎからなり、前記被覆層が前記中心核から順に銅からなる第１被覆層と錫からなる第２被覆層の二層により構成され、前記接合用粉末の平均粒径が１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記接合用粉末の全体量１００質量％に対して前記銅の含有割合が５２質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする接合用粉末。
2. 平均粒径が０．５μｍ以上１５μｍ以下のＣｕ₃Ｓｎ粉末を水に分散させて第１分散液を得る工程と、
   銅の金属塩と第１還元剤を同時に前記第１分散液に添加混合して前記銅の金属塩が溶解して生成される銅イオンが前記第１還元剤で還元されることにより析出した銅が前記Ｃｕ₃Ｓｎ粉末を被覆して形成された銅被覆粉末を得る工程と、
   前記銅被覆粉末が分散した第２分散液を固液分離し、前記固液分離した固形分の銅被覆粉末を乾燥する工程と、
   前記乾燥した銅被覆粉末を水に分散させて第３分散液を得る工程と、
   錫の金属塩と第２還元剤を同時に前記第３分散液に添加混合して前記錫の金属塩が溶解して生成される錫イオンが前記第２還元剤で還元されることにより析出した錫が前記銅被覆粉末を被覆して形成された接合用粉末前駆体を得る工程と、
   前記接合用粉末前駆体が分散した第４分散液を固液分離し、前記固液分離した固形分の接合用粉末を乾燥する工程と
   を含む接合用粉末の製造方法であって、
   前記接合用粉末は、平均粒径が１μｍ以上３０μｍ以下であり、前記接合用粉末の全体量１００質量％に対して前記銅の含有割合が５２質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする接合用粉末の製造方法。
3. 請求項１記載の接合用粉末又は請求項２記載の方法で製造された接合用粉末と接合用フラックスを混合して接合用ペーストを製造する方法。
4. 請求項３記載の方法で製造された接合用ペーストを用いて電子部品を実装する方法。

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