JPH09271981A - 鉛フリーはんだ及びそれを用いた実装品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガラスエポキシ基板にＬＳＩ，部品等を接続す
るために，最高温度２２０〜２３０℃でのはんだ付けが
可能なＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ−Ｃｕ，Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ−Ａ
ｇ系の４乃至５元系鉛フリーはんだ及びそれを用いた実
装品を提供することを目的とする。 【解決手段】Ｚｎ:４〜６mass％，Ｂｉ:１０〜１６mass
％，Ｃｕ：０.１〜２mass％，残りＳｎから成るはんだ
組成を用いたことを特徴とするガラスエポキシ基板接続
用鉛フリーはんだ及びそれを用いた実装品により上記目
的を達成する。これにより、環境にやさしく，資源的に
安定供給可能で，コスト高にならないで従来のＰｂ−Ｓ
ｎ共晶はんだと同等のリフロー温度で従来から使用され
ているガラスエポキシ基板にはんだ付けが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスエポキシ基
板にＬＳＩ，部品等を接続するために、最高温度２２０
℃でのはんだ付けが可能で，かつ１５０℃での高温下に
おける接続信頼性を保証するＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ−Ｃｕ、
Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ−Ａｇの４元系，もしくはＳｎ−Ｚｎ
−Ｂｉ−Ｃｕ−Ｉｎ，Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−Ａｇの
５元系鉛フリーはんだ及びそれを用いた実装品に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に使用されているプリント基板材質
はガラスエポキシ製である。ガラスエポキシ基板，ＬＳ
Ｉパッケージ，部品の耐熱温度を考慮するとリフロー温
度条件として２２０〜２３０℃以下で行う必要がある。
これに使用する接続用はんだは、Ｓｎ−３７mass％Ｐｂ
共晶はんだ(融点：１８３℃)，若しくは共晶近傍のはん
だ組成が使用されてきた。また，高温での継手の信頼性
は最高１５０℃まで保証できた。

【０００３】最近、米国では電子部品に使用されている
プリント基板がのざらしに放置され，このはんだに含ま
れる鉛(以下，Ｐｂと記す）は水と容易に反応して(酸性
雨等でも加速される)地下水に溶け，飲料水に使用され
ると人体に悪影響を及ぼすことが公表されている。そこ
で，Ｓｎ−Ｐｂ系はんだに代わるＰｂフリーはんだ合金
として，環境への影響が少なく，人体への毒性が少な
く，資源の涸渇の問題が少なく，コスト面での問題も少
なく，材料としての使用実績があるＳｎ，Ｚｎ，Ｂｉ等
が有力候補としてクローズアップされている。既に２元
系はんだではＳｎ−３.５mass％Ａｇ(融点２２１℃），
Ｓｎ−５mass％Ｓｂ(融点２３２〜２４０℃）はＰｂフ
リーはんだとして使用実績がある。しかし，Ｓｎ−Ｐｂ
共晶はんだと比べて融点が高過ぎるため，２２０〜２３
０℃ではリフローできない。Ｓｎ−９mass％Ｚｎ(融点
１９９℃の共晶）は融点は下がるが，表面が著しく酸化
されやすく，ＣｕもしくはＮｉに対するぬれ性がＳｎ−
Ａｇ系，Ｓｎ−Ｓｂ系に比べ著しく低下するため，また
融点的にもガラスエポキシ基板に電子部品を２２０〜２
３０℃でリフローできる程低い融点とは言えない。これ
までの実績でははんだの融点に対して，はんだ付け温度
は３０〜５０℃高いのが経験的に知られている。例え
ば，Ｓｎ−３７mass％Ｐｂ共晶はんだ(融点：183℃)の
場合，炉リフローの最高温度は２２０℃が標準である。
この温度差は３７℃である。短時間にはんだ付けできる
ウエーブソルダリングの場合，２３５℃が標準である。
この温度差は５２℃である。ぬれ性の悪い場合は更にこ
の温度差は大きくなる。Ｓｎ−９mass％Ｚｎはんだを用
いた場合，一般に使用しているロジン系のフラックス
(塩素0.2mass％含有)を用いても，２２０℃のリフロー
温度ではほとんどぬれないことが分かっている。２３０
℃でも苦しい状況である。

【０００４】他方，Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ(代表組成Ｓｎ
−５８mass％Ｂｉ；融点１３８℃），Ｓｎ−Ｉｎ系はん
だ(代表組成Ｓｎ−５２mass％Ｉｎ；融点１１７℃)があ
るが，固相線温度が下がるため１５０℃の高温強度を保
証できない。従ってこれらの組成はＳｎ−３７mass％Ｐ
ｂ共晶はんだ代替用のはんだと言えるものではない。こ
のため，新たな組合せでの要求を満たす新はんだ材料の
開発が要求された。

【０００５】Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだ代替品としてＳｎ−
Ａｇ系でＳｎ-２％Ａｇ-7.5％Ｂｉ-0.5％Ｃｕ(液相線温
度：２１１℃，固相線温度：１８３℃)の４元系Ｐｂフ
リーはんだ材料〔商品名：アロイＨ，アルファメタルズ
社〕も提案されているが，融点が高いため２２０〜２３
０℃前後でのリフローが困難である。また，Ｂｉ量を増
し，液相線温度：２１１℃を更に下げると，１３６℃の
低温の固相線温度が明瞭に現れてくる。このため，Ｓｎ
−Ｚｎ系以外では低温の固相線を持たないで２２０〜２
３０℃リフロー可能なものは見出されていない。

【０００６】この問題を解決するために，主成分として
Ｓｎ−Ｚｎ−Ｉｎ系，Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系があるが，コ
スト，毒性，耐食性，耐候性等を考慮し，使用実績を持
つ元素の組合せであるＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系を検討するこ
とにした。このはんだは上記評価項目以外にも，融点の
面からも有望と思われる。

【０００７】Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系を検討した理由は以下
の通りである。

【０００８】はんだの液相線温度が高いと２２０〜２３
０℃でのぬれ性を確保できない。ぬれ性確保には端子上
のメタライズで多少カバーできるが，材料自体の物性に
よるぬれの悪さを防止する必要がある。即ち，はんだボ
ール同志のぬれ性が悪いとはんだボール残渣を発生する
恐れがある。従って，ぬれの悪いＺｎの量を最小限に押
さえる必要があった。しかしＺｎを入れないことには液
相線温度が大きく下がらないので，Ｚｎを入れた系で組
成を選定する必要がある。そこで，候補として融点上で
はＳｎ−Ｚｎ−Ｉｎ系，Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだが考
えられる。Ｓｎ−Ｚｎ−Ｉｎ系としてはＳｎ−(６.７〜
１９.２)Ｚｎ−(２.７〜１６.４)Ｉｎ等があるが，Ｉｎ
は実用的には特に材料コストの問題が大きい。また，ペ
ーストにした場合のペースト特性の安定性の問題，及び
腐食の問題等で実用化に難がある。そこで，材料コスト
及び腐食の問題はなく，材料系として使用実績のあるＳ
ｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだを主要成分とした組成を検討す
ることとした。

【０００９】図１はＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉの３元系はんだの
公知の状態図〔International Crit-ical Tables,2(192
7),418〕である。全体の概略的な融点(液相線温度)の温
度分布は分かるが，詳細な分布，液相線温度を含めた明
確な融点は分かっていないのが実状である。すなわち，
ここで必要とする液相線温度と固相線温度との関係は不
明である。点線は２元共晶ラインである。他の実線は各
温度の等温ラインを示している。

【００１０】Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだとしては特開昭
５７−１１７９３号公報，特開昭５９−１８９０９６号
公報等があが、前者はＡｌ用はんだでの強度向上を目的
としており、後者はワイヤの接続における強度向上を目
的としており、いづれも本発明の期待する最高温度２２
０℃でのはんだ付けが可能で，かつ１５０℃での高温下
における接続信頼性を保証する組成ではない。また、上
記Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだの状態図を明らかにするま
での記載はない。

【００１１】さらに、上記３元系を含む５元系のはんだ
組成としては、特開平７−５１８８３号公報に記載され
るような、Ｚｎが４〜６mass％，Ｂｉが１０〜２０mass
％，Ｓｂ：０.１〜５mass％，Ａｇ：０.１〜３mass％，
残部がＳｎからなる５元系はんだ合金が提案されている
が、この組成にはＳｂが含まれいる。 Ｓｂは最近有害
物質として扱われている場合が多く，本発明の最も期待
する環境に優しいはんだ組成ではない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで我々はＳｎ−Ｚ
ｎ−Ｂｉ３元系状態図を作ることから始めた。より具体
的には、高温での使用にも耐えられる必要性から，融点
は固相線温度が少なくとも１５０℃以上，望ましくは１
６０℃以上を目標とし、２２０〜２３０℃でリフローす
るため，液相線温度が最高１９７℃以下，望ましくは１
９０℃以下を目標としたはんだ組成を検討してきた。
更には，洗浄しなくても絶縁特性が保証されるレベルの
弱いフラックスでＣｕ導体上，もしくは部品のＳｎ系は
んだめっき端子上のぬれ性を確保し，リフローできるこ
とを目的としている。つまり、ガラスエポキシ基板にＬ
ＳＩ，部品等の電子部品を高信頼で実装できる、Ｓｎ−
Ｐｂ共晶はんだの代替用はんだを検討してきた。

【００１３】そして、その検討結果から、Ｓｎ−Ｚｎ−
Ｂｉの３元系はんだの組成において、Ｐｂを含まない
で， 耐熱性の面で２２０〜２３０℃以下でリフローで
きて，かつ継手の信頼性として１５０℃以上を保証する
には、Ｚｎが４〜６mass％，Ｂｉが１０〜１６mass％，
残部がＳｎから成る組成，もしくは組成の重量(mass)％
表示を座標(Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ)で表示した場合，Ａ(６,
１６,残），Ｂ(６,１０,残），Ｃ(３.７,１６,残）で囲
まれて成る組成であれば、その液相線，固相線の範囲か
らフラックスの選定により上記目標を実現できることを
我々は判明した。

【００１４】はんだ組成を上記に限定した理由は次の通
りである。

【００１５】接続には液相線温度と固相線温度との温度
差をできる限り少なくすることが望ましい。なぜなら
ば，リフローの冷却過程で搬送時の振動等のノイズが考
えられる。このため，液相線温度と固相線温度との温度
差が大きいと，固相，液相共存時の時間が長いために，
振動等のノイズが入る確率が高くなる。このため接続欠
陥を生じ易く，継手の信頼性に問題がでる恐れがある。
Ｚｎが４mass％以下では液相線温度と固相線温度の温度
差が大きくなり，２２０〜２３０℃以下での接続が困難
である。６mass％以上でも上記温度差が大きくなる。ま
た，Ｓｎ−xＺｎ−１５Ｂｉ(Ｚｎ量ｘ＝２,３,４,５,
６,７mass%)による引張試験によると，特に，Ｚｎ量５
乃至６mass%のときはＳｎ−Ｐｂ共晶はんだの約２倍の
引張強度が得られ，高強度を得るためにはＺｎ量は５乃
至６mass%程度が良いことがわかる。また，Ｚｎ量が多
い程，はんだの表面酸化が激しくなり、電子部品はんだ
付けとして実績のあるフラックスを用いたのではぬれ性
を確保できなくなるが，Ｚｎ量５mass%付近ではまだ純
Ｓｎの８５％程度のぬれ(はんだボールのぬれ拡がり率)
を確保できるので問題はない。Ｂｉが１０mass％以下で
は液相線温度が１９８℃以上であるため，２２０〜２３
０℃でのリフロー接続が困難となる。Ｂｉが１６mass％
以上では固相線温度が１５０℃以下に下がり，また，は
んだ材料の高温での引張強度が低下する。従って，高温
での信頼性のマージン確保が困難となる。なお、固相線
温度を１５０℃以上，望ましくは１６０℃以上としたの
は、-５５〜１５０℃の温度サイクル加速試験に耐える
ためである。

【００１６】本発明では、以上の３元系はんだにおい
て、融点(固相線温度，液相線温度)と組成との関係，組
成とぬれ性，物性，機械的特性等の関係等を明らかにす
ることで、Ｐｂを含まないで， 耐熱性の面で２２０〜
２３０℃以下でリフローできて，かつ継手の信頼性とし
て１５０℃以上を保証するはんだ組成を検討した。つま
り、Ｐｂフリーはんだの中で，環境への影響が少なく，
毒性が少なく，耐食性，耐クリープ性に優れて，融点温
度を下げられて，かつ液相線温度と固相線温度との温度
差を小さくして接続時の信頼性を向上させ，さらにぬれ
性を確保できるＰｂ−Ｓｎ共晶代替用のＳｎ−Ｚｎ−Ｂ
ｉの３元系はんだをベースとした４乃至５元系合金を候
補として検討した。

【００１７】特に，Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ３元系のみとした
場合では凝固後の接続部における材料内部や表面に，高
アスペクト比（長さ数１０μｍ，太さ約１μｍ）のＺｎ
の針状組織が出現し，はんだ接続部の表面のＺｎの針状
組織が特に高温高湿，または酸性の雰囲気中で腐食され
ることにより，接続部表面から内部に進展したり，応力
集中によるクラックの進展が早められ，接続部の機械的
強度低下をまねくことを我々は判明したので、このよう
な現状を踏まえて、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ３元系はんだの弱
点である耐腐食に関係する針状組織の改質，伸び等の機
械的特性の向上を多元系はんだにすることで改質を試み
た。

【００１８】本発明の第一の目的は、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ
３元系はんだの弱点である耐腐食に関係する針状組織の
改質することにある。つまり、耐熱性の面で２２０〜２
３０℃以下でリフローできて，かつ継手の信頼性として
１５０℃以上を保証するはんだ組成であって、腐食しず
らいはんだ組成と、該はんだ組成を用いた実装品を提供
することにある。

【００１９】また、本発明の第二の目的は、Ｓｎ−Ｚｎ
−Ｂｉ３元系はんだの弱点である伸び等の機械的特性の
向上させたはんだ組成と、該はんだ組成を用いた実装品
を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記第一の目
的を達成するために、 Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ３元系はんだ
にＣｕを添加して４元系にすることによりＺｎの針状組
織のアスペクト比を低減させたり，球状のＺｎ−Ｃｕ系
の化合物に改質することとした。

【００２１】具体的には、Ｚｎ：４〜６mass％，Ｂｉ：
１０〜１６mass％，Ｃｕ：０.１〜２mass％，残りＳｎ
から成る４元系組成の合金はんだ、もしくはＺｎ-Ｂｉ-
Ｓｎ系における組成の重量(mass)％表示を座標(Ｚｎ，
Ｂｉ，Ｓｎ)で表示し，Ａ(６,１６,残），Ｂ(６,１０,
残），Ｃ(３.７,１６,残）で囲まれて成る組成に，Ｃ
ｕ：０.１〜２mass％から成る４元系の合金はんだを用
いた。

【００２２】図２(a)はＣｕを添加しないＳｎ−５Ｚｎ
−１３Ｂｉはんだの組織写真模式図であり，初晶のＺｎ
の針状組織１が観察される。図２(b)はＣｕを１％添加
したＳｎ−５Ｚｎ−１３Ｂｉ−１Ｃｕはんだの組織写真
模式図であり，初晶のＺｎの一部が球状組織３に変わっ
ている。分析するとＺｎとＣｕの成分からなっている。
Ｃｕを添加することによる固相線温度の変化はほとんど
なく，添加量が多い程，残りのＺｎのアスペクト比は低
減するが，液相線温度は１％添加につき約１０℃高くな
る。はんだ付け温度もそれに伴って高くなるため，Ｃｕ
の添加量としては１％以下が望ましい。しかし，Ｃｕの
最大添加量としては２％まで可能である。通常は０.５
〜１％が良い。針状のＺｎの初晶はＣｕの添加量を増や
すことによりアスペクト比が低くなり，約０.８％で球
状化してくる。従って，過剰に添加しても融点が上昇す
るので望ましくはない。

【００２３】Ｃｕの添加の場合は，１００℃以下での伸
びは低下してくる。この原因はＣｕがＳｎ晶(固溶体)の
中に入り込むことにより，１００℃以下では延性がなく
なるためと推定される。しかし１２５℃，１５０℃では
回復し，添加しないものより伸びることが分かった(後
述の１２図)。しかし，１５０℃における伸びは満足す
るレベルにあるとは言えない。そこで，更にＩｎを添加
することにより，室温から１００℃までの高温の伸びを
向上させることを図った。具体的には、Ｚｎ：４〜６ma
ss％，Ｂｉ：１０〜１６mass％，Ｃｕ：０.１〜２mass
％，Ｉｎ：０.１〜２mass％，残りＳｎから成る５元系
組成の合金はんだ、もしくはＺｎ-Ｂｉ-Ｓｎ系における
組成の重量(mass)％表示を座標(Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ)で表
示し，Ａ(６,１６,残），Ｂ(６,１０,残），Ｃ(３.７,
１６,残）で囲まれて成る組成に，Ｃｕ：０.１〜２mass
％，Ｉｎ：０.１〜２mass％，から成る５元系の合金は
んだを用いた。

【００２４】このＩｎの効果はＳｎ晶(固溶体)の結晶粒
内に入り，結晶粒が塑性変形し易い状態になり，高温で
の伸び(特に，厳しい環境の時の上限温度に近い１００
℃での伸びに優れる)を向上させることが分かった(後述
の１１図)。Ｉｎを添加することにより固相線温度，液
相線温度はともに１％添加につき約２℃ずつ低くなり，
添加前のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ３元系の融点を少し高くなる
ように組成を調整すればＩｎ添加量に制限がなくなる
が，原材料のコストが増加するためＩｎの添加量は２％
以下とした。

【００２５】しかし，１５０℃近くの高温の伸びは向上
しないことも分かった。そこで，Ａｇの添加を検討し
た。Ｓｎ−５Ｚｎ−１３ＢｉにＡｇを添加した結果，１
５０℃での高温の伸びが大幅に向上することが分かった
(後述の１３図)。つまり、本発明の第二の目的を達成す
るために、Ｚｎ：４〜６mass％，Ｂｉ：１０〜１６mass
％，Ｃｕ：０.１〜２mass％，Ａｇ：０.２〜２mass％，
残りＳｎから成る５元系組成の合金はんだ、もしくはＺ
ｎ-Ｂｉ-Ｓｎ系における組成の重量(mass)％表示を座標
(Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ)で表示し，Ａ(６,１６,残），Ｂ
(６,１０,残），Ｃ(３.７,１６,残）で囲まれて成る組
成に，Ｃｕ：０.１〜２mass％，Ａｇ：０.２〜２mass
％，から成る５元系の合金はんだを用いた。

【００２６】一方、ペーストのポットライフ(ペースト
としての特性を保持)等のペースト安定性及びぬれ性確
保には，はんだ表面を酸化されない特殊な有機膜で覆
い，ペースト中のロジンとはんだとが約150℃の高温ま
で反応しないように工夫することで達成できた。即ち，
印刷時及びリフローの予熱段階でのはんだボールと雰囲
気との接触を避けることにより，高温になると有機膜が
溶けて接続を容易にするプロセスを可能にした。そして
絶縁特性が保証される量のハロゲンを入れることによ
り，Ｎ2リフローもしくはエアリフローで接続すること
ができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例によりさら
に詳細に説明する。

【００２８】図１のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ３元系状態図では
概略的な液相線温度と固相線温度の関係しか分からな
い。はんだ付けには液相線温度と固相線温度は最も重要
なファクターであり，また，接続の歩留まりにも関係し
てくる。そこで，必要とする融点域に絞った組成の固相
線温度と液相線温度をＤＳＣ(示差熱分析法)により徹底
的に調べることにした。測定は，２℃/minの昇温速度で
行った。得られたＤＳＣ曲線は吸熱ピークの低温側の裾
野が広がる形状をとり，固相線温度は従来の方法(吸熱
ピークに入る前の直線部より高温側に向けて引いた接線
と吸熱ピークより低温側に向けて引いた接線との交点の
温度を固相線温度とする)では，厳密には正確でないた
め，定義通りＤＳＣ曲線の直線部が吸熱ピークにより曲
線へと変わり始める点の温度とした。

【００２９】図３は図１の純Ｓｎ付近の範囲を拡大し，
液相線温度と固相線温度を表示したものである。これに
よると固相線温度はＢｉが少ない範囲では要求範囲に入
っているが，Ｂｉ量が１０mass％以上になると１７０℃
以下，１６mass％以上になると１５０℃以下となること
が分かったため，液相線温度と固相線温度の温度差は大
きくなることが予測される。この場合，高温での信頼性
のマージンが取れなくなり，接続プロセス上での問題が
生じやすくなるため，固相線温度は１６０℃以上である
ことが望ましい。図１では，液相線温度が局所的に低く
なり，固相線温度と液相線温度の差を小さくするＳｎ−
Ｚｎ２元共晶ラインがＳｎ−９Ｚｎを起点として３元共
晶点Ｓｎ−４Ｚｎ−５６Ｂｉ(融点１３０℃)まで伸びて
いる事がわかるが，図１は概略的なものであるため，そ
の２点を結ぶＳｎ−Ｚｎ２元共晶線(曲線)の正確な位置
がわからない。そこで，これを知るために固相線温度が
１６０〜１７０℃となる領域を含むＢｉ量１０〜１４ma
ss％，図１上でＳｎ−Ｚｎ２元共晶線が示されている領
域を含むＺｎ量４〜６mass％で示される領域について綿
密に測定をすることにした。その結果は図３に示した。
これによると，Ｂｉ量が１０〜１４mass％，Ｚｎが５〜
６mass％の範囲内に液相線温度の低くなる谷間が存在
し，これがＳｎ−Ｚｎ２元共晶線(図３太線)であること
がわかる。つまり，固相線温度と液相線温度との差をな
るべく小さくとるためには，この２元共晶線上の組成を
選択すれば良いことがわかる。この２元共晶線を超えて
Ｚｎ量の多い組成領域では，液相線温度が急激に高くな
るので，電子部品接続用として実用的ではないことがわ
かる。しかし，必要としている固相線温度１５０℃以上
となる領域では，２元共晶線は，Ｚｎが５mass％以上の
領域に入ってしまうためＺｎ量は，４〜６mass％の中で
も４.５〜６mass％が望ましい。次に液相線温度は１９
７℃以下であることが必要なのでＢｉ量を１０mass％以
上とする。また，先に述べた通り固相線温度が１５０℃
以上ならＢｉ量は１６mass％以下，マージンを考えて１
７０℃以上とするためには１０mass％以下が望ましい。

【００３０】図４は，図３の状態図の結果及びそれを更
に詳細に分析した結果から得たデータより作成したもの
である。それぞれＢｉ量を１３mass％，１４mass％，１
６mass％一定にした場合の液相線温度と固相線温度との
温度差ΔＴとＺｎ量の関係である。Ｂｉ量を１３mass
％，１４mass％の時，Ｚｎ５.５mass％前後でΔＴが最
小である。Ｂｉ量が１６mass％の時，Ｚｎ５mass％前後
でΔＴが最小である。これらの結果から，Ｚｎは４〜６
mass％が望ましい。Ｚｎ量は多くても，少なくてもΔＴ
は増すので接続の観点から望ましくない。冷却時に液体
と固体の共存域を長い時間保つことは接続時の信頼性の
問題で望ましくない。次にＺｎ量に対する液相線温度に
ついて示す。最高２２０〜２３０℃のリフロー温度の制
約条件から，できる限り液相線温度を下げることがぬれ
性の観点から望ましい。経験的に融点から３０〜５０℃
高い温度でリフローするのが，ぬれ性，液体の粘性の観
点で望ましいとされている。従って，２２０〜２３０℃
のリフロー温度の場合，上限の液相線温度は１９７℃で
ある。図５はＢｉ量を１４mass％一定とした時に，Ｚｎ
量に対する液相線温度である。Ｚｎ量は多くなっても，
また少なくなっても液相線温度は上昇し，Ｚｎ量は５ma
ss％前後で最小になる。即ち，Ｚｎは４〜６mass％の範
囲では，液相線温度を下げられ，かつ液相線温度と固相
線温度との温度差を小さくとれる領域となる。

【００３１】次に，Ｚｎ量とぬれ拡がり率(Ｚｎの酸化
に対するぬれ性の評価)との関係を図６に示す。Ｚｎ量
は６mass％以上でぬれ拡がり率が一定値に近づいてくる
ことから，ぬれ性の観点からＺｎ量としては６mass％以
下が望ましい。

【００３２】融点(液相線温度,固相線温度)はＺｎ量と
Ｂｉ量の組合せで決まる。特に,Ｚｎ量に関してはぬれ
性等に大きく影響してくるため，上記各種の検討が必要
になる。Ｂｉ量に関しては図８に示すようにＢｉ量の広
い範囲でぬれ性は安定している。従って，Ｂｉ量はＺｎ
量との組合せにおける融点(液相線温度,固相線温度)調
整の役割が大きい。

【００３３】はんだ付け性の面からの詳細検討を以下に
示す。最高２２０〜２３０℃のリフロー温度で，プリン
ト基板のＣｕ端子に対するはんだのぬれ性を評価した。
評価はＣｕ基板上の直径１mmのはんだボールのぬれ拡が
り率を組成を変えて(Ｓｎ−５Ｚｎ− xＢｉ(ｘ＝０，１
０，１５，１９，２２，２５，３０)，Ｓｎ−yＺｎ−１
９Ｂｉ(ｙ＝０，１，３，４，５，７))測定し，その大
小によって行った。使用したフラックスは０.２mass％
の塩素が入ったロジン系である。ぬれ拡がり率の値は表
１に載せ，結果は前述の通り図６，図８に示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】Ｚｎ量が多い程ぬれ性は低下している。ま
た，同様に，Ｂｉ量によるぬれ性の影響を調べると，こ
の系では，ぬれ性はＢｉ量にほとんど依存しないことが
分かる。また，請求項の組成範囲付近のはんだボール
は，純Ｓｎはんだボールの約８５％，Ｓｎ−９Ｚｎはん
だボールの約１５０％のぬれ拡がり率を確保しているこ
とがわかる。また，図９にＳｎ−５Ｚｎ−１３ＢｉにＣ
ｕを０〜１mass％，Ｉｎを０〜２mass％添加したときの
ぬれ拡がり率の変化を示す。これによると，Ｃｕ，Ｉｎ
の添加をしてもぬれ性は低下せず，Ｓｎ−５Ｚｎ−１３
Ｂｉのぬれ性を維持できることがわかる。これより，こ
の系でのぬれ性は，Ｚｎ量に大きく依存し，請求項の組
成範囲付近で，十分ではないが，接続に必要なぬれが得
られることが分かった。一方，請求項の組成範囲内のは
んだペーストは印刷によって基板上に薄くのばして供給
するため，ぬれ拡がりの面では問題は少ないが，はんだ
合金粒子は直径数３０μmと小さく，はんだ合金粒子総
表面積は大きな値となるため，リフロー時の粒子の表面
酸化による粒子の融け残りが発生し，電気特性上の問題
が発生する恐れがある。この問題を解決するには，Ｏ2
をパージしながらはんだ付けのできるＮ2リフローまた
はベーパーリフローを用いることによりクリアできる。
特にこのはんだは瞬時でも大気にさらすと強固な酸化膜
ができるので，はんだ粉を大気にさらさないでペースト
化する工夫等により，ぬれ性を確保できた。なお，本ペ
ーストは強めのフラックスを用いてリフローし，洗浄す
る方式は当然可能であるが，弱めのフラックスを用い
て，不活性雰囲気でリフローし，洗浄しない低残渣の方
式を可能にした。また，接続強度の面で評価を行うため
に，試料の組成を変えて(Ｓｎ−５Ｚｎ−ｘＢｉ(ｘ＝
０，１０，１５，１７，１９，２５)，Ｓｎ−ｙＺｎ−
１５Ｂｉ(ｙ＝２，３，４，５，６，７)室温引張試験を
行なった。引張り試験条件は室温で，０.０５mm／minの
引張り速度で評価した。標点間距離は１０ｍｍである。
試験片は窒素雰囲気で鋳込んで，鋳込みはリフロー条件
と同じ冷却速度で行った。試験片には熱やひずみを加え
ないように放電加工で作製した。試験結果を表２，図７
に示した。

【００３６】

【表２】

【００３７】それによると，Ｓｎ−５Ｚｎ−ｘＢｉの引
張強度は，ｘが１０〜２０mass%のとき(３元系)，ｘが
０ mass%のとき(２元系)と比較して約５０％向上してい
る。これはＢｉを加え３元系とすることにより室温で
(Ｓｎ)＋Ｚｎ相((Ｓｎ)はＳｎベースの固溶体を表す)中
のマトリックスとなる(Ｓｎ)中にＢｉが固溶し固溶体硬
化を起こしたためと思われる。また，そのために伸び率
は減少する。さらにＢｉ量を増加させると， (Ｓｎ)中
に固溶できずに晶出した脆い(Ｂｉ)が多くなり引張強度
を低下させるものと思われる。一方，Ｓｎ−ｙＺｎ−１
５Ｂｉの引張強度は，Ｚｎ量が５乃至６mass％前後で最
大値を示し，６ mass％以上では急激に低下する傾向を
示し，Ｚｎ量が少なくなると強度は低下してくる。従っ
て，Ｚｎ量が４〜６mass％の範囲は適正範囲と考えられ
る。これはＺｎ量増加にともない，(Ｓｎ)＋Ｚｎ相中の
高強度(約 12kgf/mm2；日本金属学会金属データブックP
147)の純Ｚｎ針状結晶が太く，長くなり(Ｓｎ)マトリッ
クスを強化するが，針状結晶のサイズが大きくなるにつ
れて針状結晶とマトリックスの整合性が低下し，針状結
晶とマトリックスの複合強化の効果が無くなってくるこ
とによると思われる。上記の２つの相乗効果によってＳ
ｎ−(５〜６)Ｚｎ−(１０〜２０)Ｂｉの引張強度は９kg
f/mm2以上とＳｎ-Ｐｂ共晶組成の約２倍の値を示すこと
が分かった。

【００３８】またＳｎ−５Ｚｎ−１３ＢｉへのＣｕ，Ｉ
ｎの添加が引張強度や伸び率の温度依存性に与える影響
について示したのが図１０，図１１，図１２，図１３で
ある。これによると，添加することによる引張強度の温
度依存性は殆ど変化しないことがわかる。一方，伸び率
の温度依存性は，Ｃｕを添加した場合，添加量増加とと
もに伸び率のピ−クを与える温度が高温側へ移動する。
またＩｎを添加した場合，添加量増加とともに，１００
℃付近の伸び率が向上する。高温における伸び率の向上
は実装構造体に熱ひずみが生ずる高温における接続信頼
性を確保するための必要条件である。

【００３９】本発明はガラスエポキシ基板を対象にした
が，コンポジット基板及び他のエポキシ系基板やそれ以
上の耐熱性基板，例えばガラスポリイミド基板，ＢＴ
(ガラス布基材ビスマレイド・トリアジン)基板，セラミ
ック基板等に使用できることは言うまでもない。

【００４０】〔パワーモジュール基板実装への適用例〕
図１４(a)はＳｉチップ３を搭載したAl2O3等のセラミッ
ク絶縁基板４にＣｕヒートシンク板５をＳｎ-５Ｚｎ-１
３Ｂｉ-０.８ＣｕもしくはＳｎ-５Ｚｎ-１３Ｂｉ-０.８
Ｃｕ-１Ａｇはんだ６で接合した場合のパワーモジュー
ル基板実装例である。図１４(b)はＮｉめっき７を施し
たＣｕヒートシンク板５と０.２ｍｍ厚に圧延したＳｎ-
５Ｚｎ-１３Ｂｉ-０.８Ｃｕ-１Ａｇはんだ箔６を示し，
両者を接合して図１４(c)に示す予備はんだ付けしたＣ
ｕヒートシンク板を示す。Ｓｎ-５Ｚｎ-１３Ｂｉ-０.８
Ｃｕ-１Ａｇはんだを使用した理由は針状晶の改質と１
５０℃の高温での信頼性確保を目的とする。セラミック
絶縁基板へのメタライズは一般にはＷ導体にＮｉめっき
(約２μｍ)，その上に薄いＡｕめっき(０.１μｍ)のＷ
−Ｎｉ−Ａｕ８の構成が採用されている。この場合，予
めＳｉチップ３とセラミック絶縁基板４とを高温のＳｎ
−５mass%Ｓｂはんだ９（融点：液相240℃，固相２３２
℃)，もしくはＳｎ−３.５mass%Ａｇはんだ（融点：２
２１℃)で接続することにより，該Ｓｎ−５mass%Ｓｂは
んだ，Ｓｎ−３.５mass%Ａｇはんだを溶かさないでＳｎ
-５Ｚｎ-１３Ｂｉ-０.８ＣｕもしくはＳｎ-５Ｚｎ-１３
Ｂｉ-０.８Ｃｕ-１Ａｇはんだを用いて２１５〜２２０
℃の温度階層接続が可能である。Ｓｎ-５Ｚｎ-１３Ｂｉ
-０.８ＣｕもしくはＳｎ−５Ｚｎ−１３Ｂｉ-０.８Ｃｕ
-１Ａｇはんだとの温度階層接続を可能とするＳｉチッ
プ３を接続する他のはんだ材として，Ａｕ−２０mass%
Ｓｎ(融点：液相２８０℃)も同様に温度階層接続が可能
である。特にＳｉチップのような割れやすいものを接続
する場合は融点は下がるが比較的やわらかく，伸びやす
いＳｎ-５Ｚｎ-１３Ｂｉ-０.８Ｃｕ-５Ｉｎを使用する
ことも可能である。絶縁基板としてAl2O3以外に熱放散
性に優れるＡｌＮ基板等も使用される。これらのセラミ
ック基板のメタライズ材としてＷもしくはＭｏメタライ
ズ膜上にＮｉめっき(もしくはＮｉめっき上に約０.２
μｍ程度のＡｕめっき)が使用される。ヒートシンク基
板としてはＣｕ板にＮｉめっきを数μｍ被覆してＣｕの
表面酸化を防止して使用するのが一般的である。Ｗ，Ｍ
ｏもしくは他の複合基板等のヒートシンク材に対して
も，同様にＮｉめっきを施すことにより，同様な接続が
可能である。また，Ｃｕ板に直接にはんだ付けを行うこ
とも可能であるが，合金層の強度を保つためＣｕの上に
Ｚｎを１〜２μｍ施し，その上にＳｎめっきを施すこ
と，もしくはＣｕの上にＮｉめっき，更にその上にＡｇ
めっきを施すこと等により，界面での強度劣化を防止す
ることも可能である。このはんだの接合強度は高いの
で，高温での耐クリープ性，耐熱疲労性にも優れること
が期待できる。半導体等が搭載されていない場合は，絶
縁基板にＣｕヒートシンク板を強いフラックス中で接合
できるので，ボイドの少ない接合体ができる。また，温
度階層接続を活用すれば，はんだを使用する位置を上記
とは逆にすることも可能である。はんだの供給は圧延箔
が一般的であるが，ペースト印刷する方式等も可能であ
る。はんだ箔の圧延性は比較的良く，０.１〜０.２ｍｍ
厚の範囲で可能である。ペースト印刷の場合は，予備は
んだとしての利用が主である。

【００４１】〔表面実装への適用例〕はんだペーストを
使用し，Ｓｎ系はんだめっきされた４２アロイリードを
持つＱＦＰ及びチップ部品をプリント基板に１０００ｐ
ｐｍのＯ2を含むＮ2リフローで接続した場合について記
す。対象ピッチは０.５ｍｍピッチであり，はんだボー
ルの粒子径は５０μｍ前後である。Ｃｕパッドはパッド
幅；０.２８ｍｍで，Ｃｕ箔厚さは１８μｍである。Ｚ
ｎによる表面酸化を防止するため，ペーストを作るとき
もはんだボールを直接に大気にさらさない工夫を凝らし
た。従って，酸素濃度1000ｐｐｍ程度のＮ2雰囲気，も
しくはエア中でも印刷した下面はぬれることが分かっ
た。ぬれ拡がり性の点では従来はんだには及ばないが，
Ｓｎ系はんだめっきされたリード上には良く拡がってお
り，フィレットが形成される。また，Ｃｕパッド上への
ぬれ性も従来はんだに近い状態を確保している。RMAタ
イプの弱活性フラックスを使用することにより十分なぬ
れを確保できた。

【００４２】〔ＢＧＡの表面実装への適用例〕図１５は
Ｓｉチップ３を有機基板１０に接着後，Ａｕ線１１でワ
イヤボンドし，樹脂モールド１２したＢＧＡ(Ball Grid
Array)パッケージの接続に適用した例を示す。径０.７
５ｍｍのＳｎ−５Ｚｎ−１３Ｂｉ−１ＣｕもしくはＳｎ
−５Ｚｎ−１３Ｂｉ−１Ｃｕ−２Ｉｎはんだボール１３
を作り，有機基板１０の端子上に配列し，強めのフラッ
クスで融かしガラスエポキシ基板１４側の端子上にボー
ル１３を形成させる。一例として検討した端子ピッチは
１.２７ｍｍで，基板パッド径は０.７５ｍｍで，パッケ
ージ端子径は０.７０ｍｍで，端子数は約５００ピンで
ある。リフロー後のはんだバンプ高さは約０.６ｍｍで
ある。５００ピンのボール先端の凹凸は最大２０μｍで
あった。ガラスエポキシ基板１４上にフラックス２５を
塗布し，このＢＧＡを搭載し，２２０℃でＮ2リフロー
すると100％に近い高歩留まり接続が可能となる。フラ
ックスの洗浄はＢＧＡと基板間の隙間が広いので容易で
ある。他方，環境の問題を考慮し，低残渣フラックスを
用いた洗浄レスプロセスも可能である。更には，始めに
酸化させない状態に保つことによりカルボキシル基を持
つ揮発性溶剤の僅かな還元性に依存したフラックスレス
方式も可能である。この場合も，リフロー時に酸化され
ないようにＮ2リフロー雰囲気でおこない，基板の端子
には酸化されにくくするためＣｕパツド１５上にＮｉめ
っきを約３μｍ施し，更にその上に０.１μｍのＡｕめ
っきを施すことにより，良い状態での接続が可能であ
る。更に，ハンダボールの表面酸化に対し，直前に表面
をエキシマレーザ等でなめるように表面処理することに
より，または，外気と遮断する特殊な有機膜を被覆させ
フラックスレス接続をより確実に可能にする。なお，エ
キシマレーザによる表面処理効果の原因は不明である
が，単に表面の酸化膜を破壊するだけではなく，酸化さ
れにくくする効果があると言われている。なお，ＢＧＡ
をガラスエポキシ基板に接続する方式として，ＱＦＰ実
装と同様に，基板のＣｕパッド１５上にペースト１６を
塗布しておき，その上にＢＧＡを搭載してリフローする
方式も可能である。ペーストを塗布してリフローする場
合，もしくは基板のパッド側に予備はんだをしてリフロ
ーする場合，同一組成に限らず，２２０〜２３０℃での
ぬれ性に優れる少量のＳｎ−Ｂｉ系，Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ
系等のはんだで接続し，ＢＧＡ側のＳｎ−５Ｚｎ−１３
Ｂｉ−１ＣｕもしくはＳｎ−５Ｚｎ−１３Ｂｉ−１Ｃｕ
−２Ｉｎはんだボールとの接続が可能である。これらの
はんだボールが主成分であることから溶融しても融点は
これらのはんだとあまり変わらない。

【００４３】図１６はＳｎ−５Ｚｎ−１３Ｂｉ−１Ａｇ
はんだを線径３０μｍに線引きし，１３０μｍピッチの
接続を可能にする接続方式を示し，ＳｉチップのＡｌ導
体上に直接ワイヤボンドするプロセスを示す。(a)はキ
ャピラリー１７でボールを形成したはんだをＡｌ導体１
８上に圧着(熱，超音波を加えることもある）している
過程である。(b)は接着後，線をクランプし絞られたと
ころで引きちぎってはんだ端子２１を形成した状態であ
る。(c)はキャピラリー先端に一定長さのはんだ線を送
り出した状態である。(d)は不活性雰囲気もしくは還元
性雰囲気においてアークもしくはレーザ１９等で瞬時に
溶融すると表面張力の作用ではんだ線の先端では球状の
ボール２０が形成される。図１７はチップ１３周辺のは
んだボール端子２１のレベリングを行なった後，ガラス
エポキシ等の有機基板１４のＣｕパッド２２上にＮｉ−
Ａｕめっき２３を施した端子に，はんだバンプを位置決
めし（図１７(ａ)），不活性雰囲気で加熱圧着してフリ
ップチップ接続し，樹脂２４を充填したものである（図
１７(ｂ)）。図１７(ｃ)は端子部を拡大したものであ
る。更に，樹脂を充填して硬化させた。使用した樹脂
は，ヤング率５００〜１０００kgf/mm2，熱膨張係数１
５×１０~6／℃〜３５×１０~6／℃なる物性を有するも
のである。この樹脂を使用することにより大型チップで
もガラスエポキシ基板等に対して高信頼実装を可能にす
る(例えば，特願昭62-151190)。なお，フラックスレス
接合のため，はんだとＡｕとの接合性を向上させるた
め，はんだ表面に形成された酸化膜をエキシマレーザ等
で除去することは効果がある。チップのＡｌ導体に接続
したが，端子部をはんだにぬれるメタライズを設けるこ
とにより，ワイヤボンドしたものをフラックス中でウエ
ットバックすることにより，球状のはんだバンプを作る
ことも可能である。このはんだはＡｌとの接触電位が小
さいため，差電食が起こりにくい長所がある。更に，線
引き等においても強度があり，粘りがあるため切れず連
続的に細線に引き伸ばすことができる。

【００４４】なお，Ｓｎ−９Ｚｎ共晶(融点：１９９℃)
はＳｎ−５Ｚｎ系より酸化され易く，融点上２２０℃の
リフローは困難である。しかし，リフロー温度を均一化
し，２３０℃位まで可能であれば，この融点を更に下げ
ることができれば使用可能となる。この共晶系にＢｉを
添加しても融点，特に固相線温度が下がり，接続し易く
なる。即ち，図２から分かるように共晶ラインを下る
と，一例としてＳｎ-８Ｚｎ-３Ｂｉ(液相線:198℃,固相
線:190℃)，Ｓｎ-７Ｚｎ-６Ｂｉ(液相線:198℃,固相線:
182℃)，Ｓｎ-６Ｚｎ-８Ｂｉ(液相線:198℃,固相線:172
℃)の順で固相線が下がってくることが予想される。こ
れらの領域でもＣｕ添加によるＺｎの針状晶のアスペク
ト比を低下させたり，球状化させることが可能である。
リフロー温度としては最大２３０℃あれば液体として十
分な溶融状態にあると考えられる。課題は表面の酸化で
あったが，前述のように有機膜で保護することにより，
酸化を防止することができ，ぬれの問題をクリアできる
ようになったので，使用可能になる。そこで，上記はん
だ組成にＣｕを添加したＳｎ-８Ｚｎ-３Ｂｉ-０.８Ｃ
ｕ，Ｓｎ-７Ｚｎ-６Ｂｉ-０.８Ｃｕ，Ｓｎ-６Ｚｎ-８Ｂ
ｉ-０.８Ｃｕ組成を用いてはんだペースト，箔，線等へ
の応用が展開できる。Ｃｕの添加量は０.１〜２.０％の
範囲である。また，Ａｇを添加することで１５０℃近く
の高温強度を向上することができる。Ａｇの添加量は
０.２〜２.０％の範囲である。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明のＳｎ−Ｚｎ−Ｂ
ｉ系はんだは、Ｐｂのような環境に対して有害な元素を
含まず、コスト高にならず，資源的に安定して供給可能
であり，かつ，従来のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだと同等のリ
フロー温度で従来から使用されているガラスエポキシ基
板にＬＳＩ，部品を従来のプロセスであるＮ2リフロー
装置ではんだ付けできる。即ち，ＬＳＩ，部品の位置決
め，搭載，印刷，リフローを従来プロセスで使用可能で
ある。本はんだは強度がＳｎ−Ｐｂ共晶の２倍程度(引
張強度9〜10kgf/ 2)と強く，耐高温強度，耐クリープ
性に優れる。電子部品の継ぎ手としても従来のＳｎ−Ｐ
ｂ共晶はんだと比べ同等の耐疲労性を有するものであ
る。添加元素を変えることにより，柔らかい接合により
Ｓｉチップとの接続を可能にすることができる。また，
予熱温度レベルまで耐えられる表面酸化防止膜を形成す
ることにより，Ｚｎの酸化によるぬれ性低下を阻止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知のＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ ３元系状態図(液相線
温度)

【図２】Ｓｎ−５Ｚｎ−１３ＢｉとＳｎ−５Ｚｎ−１３
Ｂｉ−１Ｃｕの組織写真模式図

【図３】熱分析によって明らかにした純Ｓｎ付近のＳｎ
−Ｚｎ−Ｂｉ３元系状態図

【図４】Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系におけるＺｎ量と，液相線
温度と固相線温度との温度差の関係

【図５】Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系におけるＺｎ量と液相線温
度との関係

【図６】Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系におけるＺｎ量とぬれ拡が
り率の関係

【図７】Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系におけるＺｎ量と引張り強
度の関係

【図８】Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系におけるＢｉ量とぬれ拡が
り率の関係

【図９】Ｓｎ−５Ｚｎ−１３Ｂｉに添加するＣｕ量，Ｉ
ｎ量とぬれ拡がり率との関係

【図１０】Ｓｎ−５Ｚｎ−１３Ｂｉに添加するＣｕ量，
Ｉｎ量と引張強度温度依存性との関係

【図１１】Ｓｎ−５Ｚｎ−１３Ｂｉに添加するＩｎ量と
伸び率温度依存性との関係

【図１２】Ｓｎ−５Ｚｎ−１３Ｂｉに添加するＣｕ量と
伸び率温度依存性との関係

【図１３】Ｓｎ−５Ｚｎ−１３Ｂｉに添加するＡｇ量と
伸び率温度依存性との関係

【図１４】パワーモジュールの断面図と予備はんだのプ
ロセスを示す。

【図１５】ＢＧＡの断面図と接続部の拡大である。

【図１６】はんだバンプ形成プロセス法を示す断面を示
す。

【図１７】はんだバンプ方式の実装法を示す断面図を示
す。

【符号の説明】

１.Ｚｎ針状組織 １６.はん
だボール ２.Ｂｉ固溶体 １７.ガラ
スエポキシ基板 ３.Ｃｕ−Ｚｎ球状組織 １８.Ｃｕ
パツド ４.Ｓｎ−Ｚｎ２元共晶線 １９.ペー
スト ５.Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ３元共晶組織出現領域 ２０.キャ
ピラリー ６.Ｓｉチップ ２１.Ａｌ
導体 ７.セラミック絶縁基板 ２２.アー
クもしくはレーザ ８.Ｃｕヒートシンク板 ２３.球状
のボール ９.Ｓｎ−５Ｚｎ−１３Ｂｉはんだ ２４.はん
だボ−ル端子 １０.Ｎｉめっき ２５.Ｃｕ
パッド １１.Ｗ−Ｎｉ−Ａｕ ２６.Ｎｉ
−Ａｕめっき １２.Ｓｎ−５mass%Ｓｂはんだ ２７.樹脂 １３.有機基板 ２８.フラ
ックス １４.Ａｕ線 １５.樹脂モールド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 寿治 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｚｎ：４〜６mass％，Ｂｉ：１０〜１６ma
   ss％，Ｃｕ：０.１〜２mass％，残りＳｎから成る４元
   系組成の合金はんだを用いたことを特徴とする鉛フリー
   はんだ。
2. 【請求項２】Ｚｎ-Ｂｉ-Ｓｎ系における組成の重量(mas
   s)％表示を座標(Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ)で表示し，Ａ(６,１
   ６,残），Ｂ(６,１０,残），Ｃ(３.７,１６,残）で囲ま
   れて成る組成に，Ｃｕ：０.１〜２mass％から成る４元
   系の合金はんだを用いたことを特徴とする鉛フリーはん
   だ。
3. 【請求項３】Ｚｎ：４〜６mass％，Ｂｉ：１０〜１６ma
   ss％，Ａｇ：０.２〜２mass％，残りＳｎから成る４元
   系組成の合金はんだを用いたことを特徴とする鉛フリー
   はんだ。
4. 【請求項４】Ｚｎ-Ｂｉ-Ｓｎ系における組成の重量(mas
   s)％表示を座標(Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ)で表示し，Ａ(６,１
   ６,残），Ｂ(６,１０,残），Ｃ(３.７,１６,残）で囲ま
   れて成る組成に，Ａｇ：０.１〜２mass％から成る４元
   系の合金はんだを用いたことを特徴とする鉛フリーはん
   だ。
5. 【請求項５】Ｚｎ：４〜６mass％，Ｂｉ：１０〜１６ma
   ss％，Ｃｕ：０.１〜２mass％，Ｉｎ：０.１〜２mass
   ％，残りＳｎから成る５元系組成の合金はんだを用いた
   ことを特徴とする鉛フリーはんだ。
6. 【請求項６】Ｚｎ-Ｂｉ-Ｓｎ系における組成の重量(mas
   s)％表示を座標(Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ)で表示し，Ａ(６,１
   ６,残），Ｂ(６,１０,残），Ｃ(３.７,１６,残）で囲ま
   れて成る組成に，Ｃｕ：０.１〜２mass％，Ｉｎ：０.１
   〜２mass％，から成る５元系の合金はんだを用いたこと
   を特徴とする鉛フリーはんだ。
7. 【請求項７】Ｚｎ：４〜６mass％，Ｂｉ：１０〜１６ma
   ss％，Ｃｕ：０.１〜２mass％，Ａｇ：０.２〜２mass
   ％，残りＳｎから成る５元系組成の合金はんだを用いた
   ことを特徴とする鉛フリーはんだ。
8. 【請求項８】Ｚｎ-Ｂｉ-Ｓｎ系における組成の重量(mas
   s)％表示を座標(Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ)で表示し，Ａ(６,１
   ６,残），Ｂ(６,１０,残），Ｃ(３.７,１６,残）で囲ま
   れて成る組成に，Ｃｕ：０.１〜２mass％，Ａｇ：０.２
   〜２mass％，から成る５元系の合金はんだを用いたこと
   を特徴とする鉛フリーはんだ。
9. 【請求項９】Ｚｎ-Ｂｉ-Ｓｎ系における組成の重量(mas
   s)％表示を座標(Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｎ)で表示し，Ｆ(８.
   ５,３,残），Ｇ(５.５,１３,残），Ｈ(４,１３,残），
   Ｉ(７.５,３,残）で囲まれて成る組成に，Ｃｕ：０.１
   〜２mass％から成る４元系の合金はんだを用いたことを
   特徴とする鉛フリーはんだ。
10. 【請求項１０】請求項１から９のいずれかに記載される
    はんだを酸化防止用の有機膜で覆ったことを特徴とする
    鉛フリーはんだペースト。
11. 【請求項１１】請求項１から９のいずれかに記載したは
    んだを用いて、電子部品と基板とを接続したことを特徴
    とする実装品。
12. 【請求項１２】請求項１０記載のはんだペーストを用い
    て、基板に電子部品を表面実装したことを特徴とする実
    装品。