WO2014129258A1 - 半田組成物、電気接続構造、電気接続部材、プリント配線板および電子回路装置 - Google Patents

半田組成物、電気接続構造、電気接続部材、プリント配線板および電子回路装置 Download PDF

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Definitions

  • the present technology relates to a solder composition mainly composed of tin (Sn), an electrical connection structure using the solder composition, an electrical connection member, a printed wiring board, and an electronic circuit device.
  • Patent Documents 1, 2, and 3 There has been reported a method for improving the properties of a solder composition by adding an additive to a solder composition containing tin (Sn) as a main component.
  • an additive for example, Ni, silver (Ag), and antimony (Sb) are added to Sn in order to improve impact resistance.
  • solder composition having a lower electrical resistance, an electrical connection structure using the solder composition, an electrical connection member, a printed wiring board, and an electronic circuit device.
  • solder composition according to an embodiment of the present technology contains Sn and germanium (Ge), and each content of antimony (Sb) and bismuth (Bi) is less than 0.003% by weight.
  • the contents of Sb and Bi are less than 0.003% by weight, so that the amount of Sb and Bi dissolved in Sn is reduced.
  • An electrical connection structure is a structure in which components are joined to each other by the solder composition.
  • An electrical connection member according to an embodiment of the present technology is obtained by plating a base material with the above solder composition.
  • a printed wiring board according to an embodiment of the present technology has an electrical connection portion using the solder composition.
  • An electronic circuit device has an electrical connection using the solder composition.
  • the amount of Sb and Bi that are dissolved in Sn is reduced As a result, electrical resistance can be reduced.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a lead wire illustrated in FIG. 2. It is a figure showing the magnitude
  • FIG. 4B is an enlarged view of a part of FIG. 4A. It is a figure showing the magnitude
  • FIG. 1 illustrates a configuration of an electrical connection portion 10 (electrical connection structure) of a printed wiring board according to the first embodiment of the present technology.
  • solder 13 is provided between the wiring 12 on the substrate 11 and the electrode 14, and the wiring 12 and the electrode 14 are electrically and mechanically connected.
  • the solder 13 is formed by soldering the wiring 12 and the electrode 14 using the solder composition 13M.
  • the substrate 11 is made of a mixed material of glass and epoxy resin
  • the wiring 12 is made of copper (Cu)
  • the electrode 14 is made of iron (Fe), copper, Fe—Ni alloy, or the like.
  • a material plated with tin (Sn) or gold (Au) or the like may be used for the electrode 14.
  • the electrode 14 is provided with a component including a resin material.
  • solder composition 13M The main component of the solder 13 (solder composition 13M) is Sn, and the solder 13 is melt-bonded to the wiring 12, for example.
  • solder composition 13M is prepared so that the contents of Sb and Bi are less than 0.003% by weight. Thereby, the electrical resistance of the solder 13 and also the electrical connection part 10 can be lowered.
  • solder composition 13M the increase in the resistance value is suppressed by suppressing the contents of Sb and Bi to less than 0.003% by weight, respectively.
  • the electrical resistivity of the solder composition 13M is preferably 1.24 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m or less.
  • the JIS Z 3282 standard and ISO 9543 specify that Sb is 0.1% by weight or less and Bi is 0.1% by weight or less.
  • the electrical resistance of solder may be increased by Sb and Bi. There is. For this reason, here, the contents of Sb and Bi in the solder composition 13M are specified to be lower.
  • the solder composition 13M may not contain Sb and Bi at all.
  • solder 13 In order to lower the electric resistance value of the solder, it is conceivable to use a metal having a low electric resistance, such as silver (Ag), but the solder containing Ag tends to be hard. This hard solder has little absorption effect against mechanical vibrations of electronic parts or electronic circuit devices having mechanical electrical contacts such as switches and connectors. For this reason, a change in contact resistance or the like may occur and electrical characteristics may be deteriorated. By reducing the Sb and Bi contents and suppressing the increase in electrical resistance, the solder 13 can be easily adjusted to an appropriate hardness.
  • silver silver
  • the solder composition 13M contains, for example, 0.001 wt% to 0.1 wt%, preferably 0.01 wt% to 0.03 wt% Ge.
  • the characteristic of the solder 13 (solder composition 13M) is also caused by the size of the crystal. For example, by reducing the size of one crystal and increasing the number of crystals, the strength of the solder can be increased. Become. On the other hand, by increasing the size of one crystal and reducing the number of crystals, the electrical resistance of the solder can be lowered. When the solder composition 13M contains Ge, the crystal can be enlarged and the electric resistance value can be further reduced.
  • the solder composition 13M preferably contains iron (Fe).
  • the Fe content is, for example, 0.002 wt% to 0.02 wt%, preferably 0.005 wt% to 0.01 wt%.
  • Lead (Pb) is also preferably contained in the solder composition 13M, and the content thereof is, for example, 0.02 wt% to 0.1 wt%, preferably 0.02 wt% to 0.04 wt%. is there. Since Fe and Pb enlarge the crystal of the solder 13 like the Ge, the electric resistance value of the solder 13 can be further reduced.
  • the solder composition 13M contains copper (Cu) in an amount exceeding 0.05% by weight.
  • Cu copper
  • fusing point of the solder composition 13M falls, and workability
  • the melting point of Sn is 232 ° C., but the melting point is lowered to about 227 ° C. by containing, for example, 0.7 wt% to 0.75 wt% Cu. If the amount of Cu is too large, the melting point starts to rise, so the Cu content in the solder 13 is preferably 2% by weight or less.
  • the Cu content is, for example, 0.7 wt% to 0.9 wt%.
  • the Cu of the wiring 12 or the electrode 14 is dissolved in the solder 13 at the time of fusion bonding. For this reason, Cu may not be contained in the solder composition 13M.
  • the Cu concentration in the solder bath is preferably maintained at about 0.3 wt% to 2 wt%.
  • the purity of Sn used for the solder composition 13M is preferably 99.99%.
  • Sn with a purity of 99.9% may contain 0.003% by weight or more of Sb and 0.01% or more of Bi.
  • Sn with a purity of 99.99% the content of impurities derived from Sn, such as Sb and Bi, can be suppressed.
  • a Sn having a desired impurity concentration may be selected from Sn having a purity of 99.9%.
  • the wiring 12 and the electrode 14 are connected, for example, as follows.
  • Ge, Fe, Pb and Cu are added to Sn having a purity of 99.99% to prepare a solder composition 13M.
  • Ge, Fe, Pb, and Cu are, for example, 0.01% by weight, 0.005% by weight to 0.01% by weight, 0.02% by weight to 0.04% by weight, and 0.7% by weight to 0.00%, respectively. Add to 9 wt%.
  • the amount of Cu added may be 0.2% by weight or less.
  • Ge may be added in an amount of more than 0.01% by weight, for example, in the range of 0.01% to 0.03% by weight.
  • the amount of Sb and Bi contained in the solder composition 13M is measured by, for example, an ICP emission spectroscopic analyzer (ICP-AES).
  • ICP-AES ICP emission spectroscopic analyzer
  • solder composition 13M After preparing the solder composition 13M in this way, it is melted and processed into a ball shape, for example. Next, for example, the solder composition 13M ball is placed on the wiring 12 coated with flux and heated to a predetermined temperature. Then, the electrical connection part 10 is formed by joining the electrode 14 to the melted solder composition 13.
  • the powdered solder composition 13M may be mixed with the flux, or may be used by filling the center of the solder composition 13M processed into a tube with the flux.
  • the solder composition 13M constituting the solder 13 was prepared so that the contents of Sb and Bi were less than 0.003% by weight. Electric resistance value can be lowered.
  • the ratio of the resistance component in the impedance is lowered, so that the electrical characteristics can be improved.
  • the electrical connection portion 10 having a low electrical resistance value is applied to, for example, a circuit connection portion of a power supply system, power loss such as heat generation at the connection portion can be suppressed.
  • the minute signal circuit attenuation and phase shift of the minute signal can be suppressed by the electrical connection unit 10.
  • solder composition 13M contains Ge, Fe and Pb, the crystal of the solder 13 becomes large, and the electric resistance value of the solder 13 can be further lowered.
  • the melting point of the solder composition 13M can be lowered and workability can be improved.
  • deterioration of components and the like provided on the substrate 11 and the electrode 14 can be suppressed.
  • FIG. 2 illustrates a cross-sectional configuration of an electrical connection portion (electrical connection portion 10A) of the printed wiring board according to the second embodiment of the present technology.
  • the electrical connection portion 10A lead wires 20 plated with solder 13 are inserted into the through holes H of the substrate 11 and the wiring 12.
  • the solder 13 has the same configuration as that used in the printed wiring board of the first embodiment, and the operation and effect thereof are also the same.
  • the solder (solder 13A) for connecting the lead wire 20 and the wiring 12 is also formed by the solder composition 13M, for example.
  • the lead wire 20 is obtained by coating a base material 21 with solder 13 as shown in FIG.
  • a copper-clad steel wire CP wire
  • the solder 13 is hot-plated on the base material 21, for example.
  • the solder composition 13M is prepared in the same manner as in the first embodiment, and then melted in a solder bath.
  • the lead wire 20 is formed by immersing the base material 21 coated with flux in the solder composition 13M in the solder bath.
  • the base material 21 may be immersed in a static solder bath or may be immersed in a jet solder bath.
  • the solder composition 13M may not contain Fe.
  • the printed wiring board and the lead wire 20 having the solder 13 as described above can be used in any electronic circuit device other than an acoustic device, for example.
  • the solder 13 having a low electric resistance for example, the characteristics of the acoustic device can be improved.
  • Example> A solder composition was prepared by adding additives of the types and amounts shown in Table 1 to Sn, and the electrical resistivity was measured by passing a current of 1 mA (Experimental Examples 1 to 18).
  • solder composition was prepared by adding 0.7 wt% Cu and 0.01 wt% Ge as additives to Sn.
  • the solder composition had a resistivity of 1.22 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • solder composition was prepared by adding 0.7 wt% Cu, 0.01 wt% Ge, and 0.007 wt% Fe to Sn as additives.
  • the solder composition had a resistivity of 1.21 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • Example 3 A solder composition was prepared by adding 0.7% by weight of Cu, 0.01% by weight of Ge, 0.03% by weight of Pb and 0.005% by weight of Fe to Sn as additives. Contained .0011 wt% Sb and 0.0018 wt% Bi. The solder composition had a resistivity of 1.20 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • Example 4 A solder composition was prepared by adding 0.7% by weight of Cu, 0.01% by weight of Ge, 0.03% by weight of Pb and 0.005% by weight of Fe to Sn as additives. Contained 0023 wt% Sb and 0.0021 wt% Bi. The solder composition had a resistivity of 1.24 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • Example 5 A solder composition was prepared by adding 0.7% by weight of Cu, 0.01% by weight of Ge, 0.03% by weight of Pb and 0.3% by weight of Bi to Sn.
  • the solder composition had a resistivity of 1.26 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • solder composition was prepared by adding 0.7% by weight of Cu, 0.01% by weight of Ge, 0.03% by weight of Pb and 0.03% by weight of Bi to Sn.
  • the solder composition had a resistivity of 1.25 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • Example 7 A solder composition was prepared by adding 0.7% by weight of Cu, 0.01% by weight of Ge and 0.3% by weight of Bi to Sn and containing 0.0012% by weight of Sb as impurities. Was. The solder composition had a resistivity of 1.27 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • Example 8 A solder composition was prepared by adding 0.7% by weight of Cu, 0.01% by weight of Ge and 0.03% by weight of Bi to Sn, and contained 0.001% by weight of Pb as an impurity.
  • the solder composition had a resistivity of 1.28 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • a solder composition was prepared by adding 0.7 wt% Cu, 0.01 wt% Ge, 0.3 wt% Bi and 0.005 wt% Fe to Sn as additives. Contained 0.001% by weight of Sb. The solder composition had a resistivity of 1.36 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • solder composition containing 0.7 wt% Cu, 0.01 wt% Ge, 0.05 wt% Pb, 0.003% wt Sb and 0.3 wt% Bi as additives to Sn was prepared.
  • the solder composition had a resistivity of 1.26 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • solder composition As additives to Sn, 0.7% by weight Cu, 0.01% by weight Ge, 0.03% by weight Pb, 0.01% by weight Sb, 0.03% by weight Bi and 0.007% by weight A solder composition was prepared by adding Fe. The solder composition had a resistivity of 1.27 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • solder composition (Experimental example 12) Additives to Sn as 0.7 wt% Cu, 0.01 wt% Ge, 0.05 wt% Sb, 0.03% wt Bi, 0.007 wt% Fe and 0.10 wt% Of In was added to prepare a solder composition.
  • the solder composition had a resistivity of 1.48 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • solder composition by adding 0.7 wt% Cu, 0.01 wt% Ge, 0.3 wt% Bi, 0.007 wt% Fe and 0.007 wt% Ni to Sn as additives was prepared.
  • the solder composition had a resistivity of 1.44 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m.
  • 4A and 4B are views of the crystal of the solder composition (Experimental Example 7) to which neither Pb nor Fe is added, observed with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
  • FE-SEM field emission scanning electron microscope
  • FIGS. 5A and 5B the solder composition containing Pb and Fe (Experimental Example 3) is composed of substantially large crystals, and the total number of crystals is small.
  • 4A and 5A are enlarged views of 1000 times
  • FIGS. 4B and 5B are enlarged views of 3000 times.
  • the crystal becomes large and the electrical resistivity further decreases.
  • Ni and In are preferably not added (Experimental Examples 12 to 18). Ni and In are thought to increase the electrical resistivity because they tend to make crystals finer.
  • the intermetallic compound of Ni and Sn (Ni 3 Sn 4 ) and the solid solution state of In in Sn may also affect the electrical resistivity, respectively.
  • FIG. 6 shows the relationship between the concentrations of Sb and Bi in the solder composition and the resistivity of the solder composition, based on the results of Experimental Examples 3, 4, 10, and 11. From this graph, it can be seen that a low electrical resistivity in the vicinity of 1.24 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ m can be obtained with a solder composition in which each of Sb and Bi is less than 0.003% by weight.
  • the content of Sb and Bi is around 0.003% by weight
  • the relationship between the Sb and Bi concentration and the resistivity (straight line) changes, and the linearity is considered when variation in the content of Sb and Bi is taken into account. Cannot be maintained. Therefore, by using a solder composition in which the content of each of Sb and Bi is less than 0.003% by weight, it is possible to perform electrical connection between components without deteriorating electrical characteristics.
  • the present technology has been described with reference to the embodiment, the present technology is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
  • the electrical connection portion 10 is formed on the printed wiring board has been described.
  • the electrical connection structure of the present technology is applicable to, for example, a BGA (Ball Grid Array) or the like.
  • the ball-shaped solder 13 may be provided on the BGA component 31 (FIG. 7).
  • the lead wire 20 obtained by plating the linear base material 21 with the solder composition 13M has been described as an example.
  • the base material may have any shape.
  • this technique can also take the following structures.
  • solder composition according to any one of (1) to (7), wherein the Ge is added to Sn having a purity of 99.99%.
  • An electrical connection member having a base material plated with a solder composition, wherein the solder composition contains Sn and Ge, and each content of Sb and Bi is less than 0.003% by weight.
  • a printed wiring board having an electrical connection portion using a solder composition, wherein the solder composition contains Sn and Ge, and each content of Sb and Bi is less than 0.003% by weight.
  • An electronic circuit device comprising parts electrically connected using a solder composition, wherein the solder composition contains Sn and Ge, and each content of Sb and Bi is less than 0.003% by weight.

Abstract

　ＳｎおよびＧｅを含み、Ｓｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満である半田組成物。

Description

半田組成物、電気接続構造、電気接続部材、プリント配線板および電子回路装置
　本技術は、スズ（Ｓｎ）を主成分とした半田組成物、その半田組成物を用いた電気接続構造、電気接続部材、プリント配線板および電子回路装置に関する。
　スズ（Ｓｎ）を主成分として含有する半田組成物に添加物を加え、半田組成物の特性を向上させる方法が報告されている（例えば、特許文献１，２，３）。例えば特許文献１では、耐衝撃性を高めるため、Ｓｎにニッケル（Ｎｉ），銀（Ａｇ）およびアンチモン（Ｓｂ）を添加している。
特許３５７５３１１号 特開平１１－７７３６７号公報 特開２００８－１６８３２２号公報
　しかしながら、このような半田組成物で、その電気抵抗を低下させる方法については十分検討されておらず、半田により電子回路の電気特性を低下させる虞がある。
　したがって、より低い電気抵抗を有する半田組成物、その半田組成物を用いた電気接続構造、電気接続部材、プリント配線板および電子回路装置を提供することが望ましい。
　本技術の一実施の形態の半田組成物は、Ｓｎおよびゲルマニウム（Ｇｅ）を含み、アンチモン（Ｓｂ），ビスマス（Ｂｉ）それぞれの含有量が０．００３重量％未満のものである。
　本技術の一実施の形態の半田組成物では、Ｓｂ、Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満であるので、Ｓｎに固溶するＳｂおよびＢｉの量が少なくなる。
　本技術の一実施の形態の電気接続構造は、上記の半田組成物により部品同士が接合された構造である。
　本技術の一実施の形態の電気接続部材は、母材を上記の半田組成物によりめっきしたものである。
　本技術の一実施の形態のプリント配線板は上記半田組成物を用いた電気接続部を有するものである。
　本技術の一実施の形態の電子回路装置は上記半田組成物を用いた電気接続部を有するものである。
　本技術の一実施の形態の半田組成物、その半田組成物を用いた電気接続構造、電気接続部材、プリント配線板および電子回路装置によれば、Ｓｎに固溶するＳｂおよびＢｉの量を少なくするようにしたので、電気抵抗を低下させることができる。
本技術の第１の実施の形態に係るプリント配線板の電気接続部の構成を表す断面図である。 本技術の第２の実施の形態に係るプリント配線板の電気接続部の構成を表す断面図である。 図２に示したリード線の構成を表す断面図である。 ＰｂおよびＦｅを含まない半田組成物の結晶の大きさを表す図である。 図４Ａの一部の拡大図である。 ＰｂおよびＦｅを含む半田組成物の結晶の大きさを表す図である。 図５Ａの一部の拡大図である。 半田組成物へのＳｂおよびＢｉの添加量と抵抗率との関係を表した図である。 図１等に示した半田を用いた電気接続部の他の例を表す断面図である。
　以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（半田を用いて溶融接合を行った例）
２．第２の実施の形態（半田を用いて溶融めっきを行った例）
＜第１の実施の形態＞
　図１は本技術の第１の実施の形態に係るプリント配線板の電気接続部１０（電気接続構造）の構成を表したものである。この電気接続部１０では、基板１１上の配線１２と電極１４との間に半田１３が設けられており、配線１２と電極１４とが電気的および機械的に接続されている。半田組成物１３Ｍを用いて配線１２と電極１４との半田付けを行うことにより、半田１３が形成される。例えば、基板１１はガラスとエポキシ樹脂との混合材料、配線１２は銅（Ｃｕ）、電極１４は鉄（Ｆｅ），銅またはＦｅ－Ｎｉ合金等によりそれぞれ構成されている。電極１４にスズ（Ｓｎ）または金（Ａｕ）等でメッキされた材料を用いるようにしてもよい。電極１４には例えば樹脂材料を含む部品が設けられている。
　半田１３（半田組成物１３Ｍ）の主成分はＳｎであり、半田１３は例えば配線１２に溶融接合されている。本実施の形態では、半田組成物１３ＭをＳｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満となるように調製する。これにより、半田１３、更には電気接続部１０の電気抵抗を下げることができる。
　ＳｂおよびＢｉはＳｎに固溶し易く、ＳｂおよびＢｉを多く含むことにより電気抵抗が上昇する。半田組成物１３Ｍでは、Ｓｂ，Ｂｉの含有量をそれぞれ、０．００３重量％未満に抑えることにより、その抵抗値の上昇を抑えている。半田組成物１３Ｍの電気抵抗率は１．２４×１０-7Ωｍ以下であることが好ましい。なお、ＪＩＳ　Ｚ３２８２規格およびＩＳＯ９５４３では、Ｓｂ　０．１重量％以下、Ｂｉ　０．１重量％以下と規定しているが、この範囲内であってもＳｂおよびＢｉにより半田の電気抵抗が上昇する虞がある。このため、ここでは半田組成物１３Ｍ中のＳｂおよびＢｉの含有量をより低く規定している。半田組成物１３Ｍには、ＳｂおよびＢｉが全く含まれていなくてもよい。
　半田の電気抵抗値を下げるために、電気抵抗の低い金属、例えば銀（Ａｇ）等を用いることも考えられるが、Ａｇを含有する半田は硬くなり易い。スイッチやコネクタなどの機械的な電気接点を有する電子部品あるいは電子回路装置の機械的振動に対して、この硬い半田は吸収効果が少ない。このため、接触抵抗の変化などが生じて電気特性を劣化させる虞がある。ＳｂおよびＢｉの含有量を少なくして電気抵抗の上昇を抑えることにより、半田１３を適度な硬さに調整し易くなる。
　半田組成物１３Ｍは例えば０．００１重量％～０．１重量％、好ましくは０．０１重量％～０．０３重量％のＧｅを含んでいる。半田１３（半田組成物１３Ｍ）の特性は、その結晶の大きさにも起因しており、例えば一つの結晶を小さくして、結晶の数を増やすことにより、半田の強度を高めることが可能となる。一方、一つの結晶を大きくして、結晶の数を減らすことにより、半田の電気抵抗を下げることができる。半田組成物１３ＭがＧｅを含有することにより、結晶を大きくして、より電気抵抗値を下げることができる。
　半田組成物１３Ｍには、鉄（Ｆｅ）が含有されていることが好ましい。Ｆｅの含有量は、例えば０．００２重量％～０．０２重量％、好ましくは０．００５重量％～０．０１重量％である。鉛（Ｐｂ）も半田組成物１３Ｍに含有されていることが好ましく、その含有量は、例えば０．０２重量％～０．１重量％、好ましくは０．０２重量％～０．０４重量％である。これらＦｅおよびＰｂは、上記Ｇｅと同様に半田１３の結晶を大きくするため、半田１３の電気抵抗値をより下げることが可能となる。
　半田組成物１３Ｍは０．０５重量％を超える量の銅（Ｃｕ）を含むことが好ましい。Ｃｕが含有されることにより、半田組成物１３Ｍの融点が下がり、作業性を向上させることができる。Ｓｎの融点は２３２℃であるが、例えば０．７重量％～０．７５重量％のＣｕを含むことにより、２２７℃程度にまで融点が下がる。Ｃｕが多すぎると、融点が上がりはじめるため、半田１３中のＣｕは２重量％以下であることが好ましい。Ｃｕの含有量は、例えば０．７重量％～０．９重量％である。配線１２または電極１４がＣｕを含む場合には、溶融接合の際に配線１２または電極１４のＣｕが半田１３中に溶解する。このため、半田組成物１３ＭにはＣｕが含まれていなくてもよい。半田槽中に浸漬して溶融接合を行う場合、半田槽中のＣｕ濃度は０．３重量％～２重量％程度に維持されていることが好ましい。
　半田組成物１３Ｍに用いるＳｎの純度は９９．９９％であることが好ましい。例えば、純度９９．９％のＳｎには、０．００３重量％以上のＳｂおよび０．０１％以上のＢｉが含まれている虞がある。純度９９．９９％のＳｎを用いることにより、原料のＳｎに由来する不純物、例えばＳｂおよびＢｉの含有量を抑えることができる。純度９９．９％のＳｎから、所望の不純物濃度（Ｓｂ，ＢｉおよびＰｂなどの濃度）のものを選択して用いるようにしてもよい。
　このような半田組成物１３Ｍを用いて、配線１２と電極１４とを例えば以下のようにして接続する。
　まず、例えば純度９９．９９％のＳｎに、Ｇｅ、Ｆｅ、ＰｂおよびＣｕを添加して半田組成物１３Ｍを調製する。Ｇｅ、Ｆｅ、ＰｂおよびＣｕは、例えばそれぞれ、０．０１重量％、０．００５重量％～０．０１重量％、０．０２重量％～０．０４重量％、０．７重量％～０．９重量％となるように添加する。配線１２または電極１４がＣｕを含む場合には、Ｃｕの添加量を０．２重量％以下にしてもよい。Ｇｅは０．０１重量％より多く添加してもよく、例えば０．０１重量％～０．０３重量％の範囲で添加する。半田組成物１３Ｍに含まれるＳｂおよびＢｉの量は例えばＩＣＰ発光分光分析装置（ＩＣＰ－ＡＥＳ）により測定する。
　このようにして半田組成物１３Ｍを調整した後、これを溶融させて例えばボール状に加工する。次いで、例えばフラックスを塗布した配線１２に、この半田組成物１３Ｍのボールを載せて所定の温度に加熱する。その後、溶解した半田組成物１３に電極１４を接合させることにより、電気接続部１０が形成される。粉末状にした半田組成物１３Ｍをフラックスと混ぜ合わせて用いるようにしてもよく、あるいは管状に加工した半田組成物１３Ｍの中心にフラックスを充填して用いるようにしてもよい。
　本実施の形態のプリント配線板では、半田１３を構成する半田組成物１３ＭをＳｂ、Ｂｉの含有量がそれぞれ０．００３重量％未満となるように調製したので、半田１３および電気接続部１０の電気抵抗値を下げることができる。例えば、電気抵抗値の低い電気接続部１０を有するプリント配線板では、インピーダンスでの抵抗成分の比率が下がるので、電気特性を向上させることが可能となる。この電気抵抗値の低い電気接続部１０を、例えば電源系の回路接続部に適用させると、接続部における発熱などの電力損失を抑えることができる。微小信号回路では、電気接続部１０により微小信号の減衰や位相ずれが抑えられる。
　また、半田組成物１３ＭがＧｅ，ＦｅおよびＰｂを含むことにより、半田１３の結晶が大きくなり、より半田１３の電気抵抗値を下げることができる。
　更に、半田組成物１３ＭがＣｕを含むことにより、半田組成物１３Ｍの融点を下げて、作業性を向上させることができる。半田組成物１３Ｍの融点を下げることにより、基板１１および電極１４に設けられた部品等の劣化も抑えられる。
　以下、他の実施の形態について説明するが、以降の説明において上記実施の形態と同一構成部分については同一符号を付してその説明は適宜省略する。
＜第２の実施の形態＞
　図２は、本技術の第２の実施の形態に係るプリント配線板の電気接続部（電気接続部１０Ａ）の断面構成を表したものである。この電気接続部１０Ａでは基板１１および配線１２の貫通孔Ｈに半田１３によりめっきされたリード線２０が挿入されている。この半田１３は上記第１の実施の形態のプリント配線板で用いられたものと同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。リード線２０と配線１２とを接続するための半田（半田１３Ａ）も、例えば上記半田組成物１３Ｍにより形成する。
　リード線２０は図３に示したように、母材２１を半田１３により被覆したものである。母材２１には例えば銅覆鋼線（ＣＰ線）を用いることができ、このような母材２１に半田１３が例えば溶融めっきされている。詳細には、まず、上記第１の実施の形態と同様にして半田組成物１３Ｍを調製した後、半田槽中でこれを溶融させる。次いで、例えばフラックスを塗布した母材２１を半田槽中の半田組成物１３Ｍに浸漬させることにより、リード線２０を形成する。母材２１は、静止型半田槽中で浸漬させてもよく、あるいは噴流半田槽中で浸漬させてもよい。母材２１がＦｅを含む場合には、この溶融めっきの工程で母材２１のＦｅが半田１３に溶解するため、半田組成物１３ＭがＦｅを含んでいなくてもよい。
（適用例）
　以下、上記のような半田１３を有するプリント配線板およびリード線２０は例えば音響装置などの他、あらゆる電子回路装置に用いることが可能である。電気抵抗の低い半田１３を用いることにより、例えば音響装置の特性を向上させることができる。
＜実施例＞
　Ｓｎに、表１に示した種類および量の添加物を加えて半田組成物を調製し、その電気抵抗率を１ｍＡの電流を流して測定した（実験例１～１８）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（実験例１）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕおよび０．０１重量％のＧｅを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．２２×１０-7Ωｍであった。
（実験例２）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅおよび０．００７重量％のＦｅを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．２１×１０-7Ωｍであった。
（実験例３）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０３重量％のＰｂおよび０．００５重量％のＦｅを加えて半田組成物を調製したところ、不純物として０．００１１重量％のＳｂおよび０．００１８重量％のＢｉを含有していた。この半田組成物の抵抗率は１．２０×１０-7Ωｍであった。
（実験例４）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０３重量％のＰｂおよび０．００５重量％のＦｅを加えて半田組成物を調製したところ、不純物として０．００２３重量％のＳｂおよび０．００２１重量％のＢｉを含有していた。この半田組成物の抵抗率は１．２４×１０-7Ωｍであった。
（実験例５）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０３重量％のＰｂおよび０．３重量％のＢｉを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．２６×１０-7Ωｍであった。
（実験例６）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０３重量％のＰｂおよび０．０３重量％のＢｉを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．２５×１０-7Ωｍであった。
（実験例７）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅおよび０．３重量％のＢｉを加えて半田組成物を調製したところ、不純物として０．００１２重量％のＳｂを含有していた。この半田組成物の抵抗率は１．２７×１０-7Ωｍであった。
（実験例８）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅおよび０．０３重量％のＢｉを加えて半田組成物を調製したところ、不純物として０．００１重量％のＰｂを含有していた。この半田組成物の抵抗率は１．２８×１０-7Ωｍであった。
（実験例９）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．３重量％のＢｉおよび０．００５重量％のＦｅを加えて半田組成物を調製したところ、不純物として０．００１重量％のＳｂを含有していた。この半田組成物の抵抗率は１．３６×１０-7Ωｍであった。
（実験例１０）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０５重量％のＰｂ、０．００３重量％のＳｂおよび０．３重量％のＢｉを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．２６×１０-7Ωｍであった。
（実験例１１）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０３重量％のＰｂ、０．０１重量％のＳｂ、０．０３重量％のＢｉおよび０．００７重量％のＦｅを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．２７×１０-7Ωｍであった。
（実験例１２）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０５重量％のＳｂ、０．０３重量％のＢｉ、０．００７重量％のＦｅおよび０．１０重量％のＩｎを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．４８×１０-7Ωｍであった。
（実験例１３）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０３重量％のＰｂ、０．０５重量％のＳｂ、０．３重量％のＢｉ、０．００７重量％のＦｅおよび０．００７重量％のＮｉを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．４５×１０-7Ωｍであった。
（実験例１４）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０３重量％のＰｂ、０．０５重量％のＳｂ、０．３重量％のＢｉ、０．００７重量％のＦｅおよび０．００１重量％のＮｉを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．４４×１０-7Ωｍであった。
（実験例１５）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０３重量％のＰｂ、０．０５重量％のＳｂ、０．３重量％のＢｉ、０．００７重量％のＦｅ、０．００１重量％のＮｉおよび０．００３重量％のＩｎを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．４３×１０-7Ωｍであった。
（実験例１６）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０３重量％のＰｂ、０．３重量％のＢｉ、０．００７重量％のＦｅおよび０．００７重量％のＮｉを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．４５×１０-7Ωｍであった。
（実験例１７）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．３重量％のＢｉ、０．００７重量％のＦｅおよび０．００７重量％のＮｉを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．４４×１０-7Ωｍであった。
（実験例１８）
　Ｓｎに添加物として０．７重量％のＣｕ、０．０１重量％のＧｅ、０．０３重量％のＰｂ、０．３重量％のＢｉ、０．００７重量％のＦｅ、０．００１重量％のＮｉおよび０．００３重量％のＩｎを加えて半田組成物を調製した。この半田組成物の抵抗率は１．４５×１０-7Ωｍであった。
　表１の結果より、Ｓｂ，Ｂｉそれぞれが０．００３重量％未満の半田組成物（実験例１～４）では、電気抵抗率の値を低く抑えることができた。
　図４Ａ，図４ＢはＰｂおよびＦｅのどちらも添加されていない半田組成物（実験例７）の結晶を電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）で観察したものである。この結晶構造では、大きな結晶同士の間に小さな結晶（黒線）が多数存在しており、全体として結晶の数が多くなっている。一方、図５Ａ，図５Ｂに示したように、ＰｂおよびＦｅを含む半田組成物（実験例３）は、ほぼ大きな結晶で構成されており、全体の結晶の数が少なくなっている。図４Ａ，図５Ａは１０００倍、図４Ｂ，図５Ｂは３０００倍の拡大図である。このように、ＦｅおよびＰｂを含むことにより、結晶が大きくなり、電気抵抗率は更に低下する。ＮｉおよびＩｎは添加しないことが好ましい（実験例１２～１８）。ＮｉおよびＩｎは結晶を微細化し易いため、電気抵抗率を上昇させると考えられる。ＮｉとＳｎとの金属間化合物（Ｎｉ3Ｓｎ4）、ＩｎのＳｎへの固溶状態もそれぞれ電気抵抗率に影響を与えている可能性がある。
　図６は、実験例３，４，１０，１１の結果に基づき、半田組成物中でのＳｂ、Ｂｉそれぞれの濃度と、半田組成物の抵抗率との関係を示したものである。このグラフから、Ｓｂ，Ｂｉそれぞれが０．００３重量％未満の半田組成物では、１．２４×１０-7Ωｍ近傍の低い電気抵抗率を得られることがわかる。ＳｂおよびＢｉそれぞれの含有量が０．００３重量％の付近でＳｂ，Ｂｉ濃度と抵抗率との関係（直線の傾き）が変化し、ＳｂおよびＢｉの含有量のばらつきを考慮した場合に直線性を維持できなくなる。従って、ＳｂおよびＢｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満の半田組成物を用いることにより、電気特性を低下させることなく、部品同士の電気接続を行うことが可能となる。
　以上、実施の形態を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記第１の実施の形態ではプリント配線板に電気接続部１０が形成されている場合について説明したが、本技術の電気接続構造は例えばＢＧＡ（Ball Grid Array）等へも適用可能であり、ＢＧＡ部品３１にボール状の半田１３を
設けるようにしてもよい（図７）。
　また、上記第２の実施の形態では線状の母材２１を半田組成物１３Ｍによりめっきしたリード線２０を例に挙げて説明したが、母材の形状はいかなるものであってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成をとることも可能である。
（１）ＳｎおよびＧｅを含み、Ｓｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満である半田組成物。
（２）更にＰｂを含有する前記（１）記載の半田組成物。
（３）更にＦｅを含有する前記（１）または（２）記載の半田組成物。
（４）更にＣｕを含有する前記（１）乃至（３）のうちいずれか１つ記載の半田組成物。（５）前記Ｇｅの含有量は０．０１重量％以上である前記（１）乃至（４）のうちいずれか１つ記載の半田組成物。
（６）前記Ｆｅの含有量は０．００５重量％以上である前記（３）記載の半田組成物。
（７）前記Ｃｕの含有量は０．７重量％以上である前記（４）記載の半田組成物。
（８）純度９９．９９％のＳｎに前記Ｇｅが添加された前記（１）乃至（７）のうちいずれか１つ記載の半田組成物。
（９）半田組成物を用いて部品同士が接合され、前記半田組成物は、ＳｎおよびＧｅを含み、Ｓｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満である電気接続構造。
（１０）半田組成物によりめっきされた母材を有し、前記半田組成物は、ＳｎおよびＧｅを含み、Ｓｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満である電気接続部材。
（１１）半田組成物を用いた電気接続部を有し、前記半田組成物は、ＳｎおよびＧｅを含み、Ｓｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満であるプリント配線板。
（１２）半田組成物を用いて電気接続された部品を備え、前記半田組成物は、ＳｎおよびＧｅを含み、Ｓｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満である電子回路装置。
　本出願は、日本国特許庁において２０１３年２月２５日に出願された日本特許出願番号第２０１３－３４３２０号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
　当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (12)

  1. 　ＳｎおよびＧｅを含み、
    　Ｓｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満である
    　半田組成物。
  2. 　更にＰｂを含有する
    　請求項１記載の半田組成物。
  3. 　更にＦｅを含有する
    　請求項２記載の半田組成物。
  4. 　更にＣｕを含有する
    　請求項３記載の半田組成物。
  5. 　前記Ｇｅの含有量は０．０１重量％以上である
    　請求項１記載の半田組成物。
  6. 　前記Ｆｅの含有量は０．００５重量％以上である
    　請求項３記載の半田組成物。
  7. 　前記Ｃｕの含有量は０．７重量％以上である
    　請求項４記載の半田組成物。
  8. 　純度９９．９９％のＳｎに前記Ｇｅが添加された
    　請求項１記載の半田組成物。
  9. 　半田組成物を用いて部品同士が接合され、
    　前記半田組成物は、
    　ＳｎおよびＧｅを含み、
    　Ｓｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満である
    　電気接続構造。
  10. 　半田組成物によりめっきされた母材を有し、
    　前記半田組成物は、
    　ＳｎおよびＧｅを含み、
    　Ｓｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満である
    　電気接続部材。
  11. 　半田組成物を用いた電気接続部を有し、
    　前記半田組成物は、
    　ＳｎおよびＧｅを含み、
    　Ｓｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満である
    　プリント配線板。
  12. 　半田組成物を用いて電気接続された部品を備え、
    　前記半田組成物は、
    　ＳｎおよびＧｅを含み、
    　Ｓｂ，Ｂｉそれぞれの含有量が０．００３重量％未満である
    　電子回路装置。
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