WO2020241316A1 - はんだ合金、はんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、およびソルダプリフォーム - Google Patents

はんだ合金、はんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、およびソルダプリフォーム Download PDF

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WO2020241316A1
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solder
alloy
powder
solder alloy
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浩由 川崎
宗形　修
正人 白鳥
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千住金属工業株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C13/00—Alloys based on tin

Definitions

  • the present invention relates to a solder alloy, a solder powder, a solder paste, a solder ball, and a solder preform in which erosion of Fe is suppressed.
  • a mounting board on which electronic components are mounted on a printed circuit board is used.
  • a mounting board in which a plurality of boards are laminated in order to realize a full range of functions is used.
  • Examples of the conduction between the boards and the mounting of electronic components on the board include a method of connecting by surface mounting and a method of inserting terminals into through holes of the board for mounting.
  • Examples of the mounting process on such a printed circuit board include flow soldering, reflow soldering, and manual soldering.
  • Flow soldering is usually used as the mounting process.
  • Flow soldering is a method of soldering by applying the jet surface of a solder bathtub to the connection surface side of a printed circuit board.
  • a solder bathtub is required for flow soldering. Since high-temperature molten solder flows in the solder bathtub for a long time, stainless steel or the like whose main component is Fe is used in the solder bathtub from the viewpoint of corrosion resistance. However, the inner surface of the solder bath may be eroded by Fe erosion due to long-term use. It is considered that the cause of such Fe erosion is that Sn and Fe in the solder alloy are alloyed by mutual diffusion, and this is easily dissolved in Sn in the molten solder. Since it takes a huge amount of cost and time to reexamine the material of the solder bath, a solder alloy capable of suppressing the occurrence of Fe erosion is being studied.
  • Patent Document 1 discloses a solder alloy containing a predetermined amount of Fe and Ge in order to suppress Fe eating.
  • Patent Document 1 The invention described in Patent Document 1 is not limited to extending the life of the solder bath, and is in a harsh environment where Fe-eating is likely to occur, such as Fe-plated Fe-eating applied to the tip of the soldering iron.
  • the purpose is to suppress Fe eating in the solder.
  • a solder alloy having a high Fe content and also containing Ge is disclosed.
  • solder alloy containing Sn as a main component
  • acicular crystals derived from the SnFe compound may precipitate and the circuit may be short-circuited.
  • the solder alloy described in Patent Document 1 may contain a large amount of Ni in order to improve the wettability. If the Ni content is high, the SnCuNi compound will precipitate near the bonding interface of the solder alloy, and there is a concern that the mechanical strength of the solder joint will decrease.
  • the conventional solder alloy is designed by focusing only on Fe erosion, and it is necessary to secure the mechanical strength as a solder joint that is required from the beginning for the conventional solder alloy. Therefore, in addition to Fe-eating, it is necessary to design the alloy so as to secure the mechanical strength of the solder joint, which is the most important as a solder alloy.
  • the object of the present invention is a solder alloy in which Fe erosion of the solder bath is suppressed, the mechanical strength of the solder joint is high, and circuit short circuit does not occur, solder powder using this solder alloy, solder paste, solder balls, and To provide a solder preform.
  • the present inventors In order to focus on Fe erosion of the solder bathtub and suppress the crystallization of acicular crystals, the present inventors have studied in detail the alloy composition in which Ge is also contained in the solder alloy having a low Fe content. In addition, the present inventors have focused on the fact that the SnCuNi compound does not precipitate near the bonding interface of the solder alloy so as to improve the mechanical strength of the solder joint, and further examined the alloy composition in which the Ni content is suppressed. went. Further, in order to improve the mechanical strength of the solder joint, the present inventors should prevent intermetallic compounds such as Cu 3 Sn and Cu 6 Sn 5 from growing at the bonding interface between the electrode and the solder alloy. I also paid attention to. Therefore, a detailed study was conducted on the alloy composition in which the Fe content and the Ni content are low and the Cu content is a predetermined amount.
  • the above effect is more sufficiently exhibited. Obtained.
  • the thickening effect of the solder paste is exhibited and the yellowing is suppressed by thickening the As on the surface of the solder alloy, and further, the solder alloy is further suppressed. It was found that the wettability of the solder was also maintained.
  • the present invention obtained from these findings is as follows. (1) In terms of mass%, Cu: 0.55 to 0.75%, Ni: 0.0350 to 0.0600%, Ge: 0.0035 to 0.0200%, Fe: 0.0020 to 0.0100% , And a solder alloy having an alloy composition in which the balance is Sn.
  • solder alloy according to (1) above wherein the alloy composition is mass% and contains Ag: 0 to 4.0%.
  • Ni, Fe, Cu, and Ge each represent the content (mass%) of the alloy composition.
  • Cu 0.55 to 0.75%
  • Cu is used in general solder alloys and is an element that improves the joint strength of solder joints. Further, Cu is a noble element with respect to Sn, and when it coexists with As, it promotes the thickening suppressing effect of As. If Cu is less than 0.55%, the strength of the solder joint will not improve.
  • the lower limit of the Cu content is 0.55% or more, preferably 0.55% or more, and more preferably 0.60% or more.
  • the Cu content exceeds 0.75%, the melting point of the solder alloy rises, causing thermal damage to electronic components.
  • the upper limit of the Cu content is 0.75% or less, preferably less than 0.75%, and more preferably 0.70% or less.
  • Ni is an element that suppresses the growth of intermetallic compounds such as Cu 3 Sn and Cu 6 Sn 5 at the bonding interface.
  • the lower limit of the Ni content is 0.0350% or more, preferably 0.0350% or more, and more preferably 0.0400% or more.
  • the upper limit of the Ni content is 0.0600% or less, preferably less than 0.0600%, and more preferably 0.0550% or less.
  • Ge 0.0035 to 0.0200% Ge is an element that suppresses the oxidation of the solder alloy, prevents discoloration of the solder alloy and deterioration of wettability, and suppresses the generation of dross derived from Fe.
  • the lower limit of the Ge content is 0.0035% or more, preferably 0.0040% or more, and more preferably 0.0080% or more.
  • the upper limit of the Ge content is 0.0200% or less, preferably less than 0.0200%, more preferably 0.0150% or less, and particularly preferably 0.0120% or less.
  • Fe 0.0020 to 0.0100% Fe suppresses Fe erosion on the inner surface of the solder bath when the solder alloy is melted in an iron or stainless solder bath, and like Ni, metal-to-metal compounds such as Cu 3 Sn and Cu 6 Sn 5 join at the bonding interface. It is an element that suppresses the growth of solder. Further, within the above range, precipitation of acicular crystals due to the SnFe compound is suppressed, and a short circuit of the circuit can be prevented.
  • the needle-like crystal in the present invention is a crystal having an aspect ratio of 2 or more, which is the ratio of the major axis to the minor axis, in one SnFe compound when observed in a range of 300 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m in a cross-sectional SEM photograph of a solder alloy. Represents.
  • the Fe content is less than 0.0020%, Fe is eaten in the solder bath, and a coarse Cu 6 Sn 5 compound is precipitated.
  • the lower limit of the Fe content is 0.0020% or more, preferably 0.0050% or more.
  • the Fe content exceeds 0.0100%, acicular crystals are precipitated and the circuit is short-circuited.
  • the upper limit of the Fe content is 0.0100% or less, preferably less than 0.0100%, and more preferably 0.0080% or less.
  • Ag is an optional element capable of forming Ag 3 Sn at the crystal interface to improve the reliability of the solder alloy.
  • Ag is a noble element with respect to Sn, and when it coexists with As, it promotes the thickening suppressing effect of As.
  • the Ag content is preferably 0 to 4%, more preferably 0.5 to 3.5%, still more preferably 1.0 to 3.0%, and particularly preferably 2.0 to 3. It is 0%.
  • the content of each constituent element is within the above range, and at least two types of Ni, Fe, Cu, and Ge are each of the above formulas (1) to (5). It is desirable to satisfy at least one equation.
  • the solder alloy does not function independently of each constituent element, but can exhibit various effects only when the contents of each constituent element are all within a predetermined range.
  • Fe and Ni which are involved in suppressing Fe erosion, improving the mechanical strength of the solder joint, and suppressing short circuit of the circuit, When Fe or Ni and other elements satisfy a predetermined relationship, the effect of the present invention can be more fully exhibited.
  • Ni and Fe are preferably 0.0430 to 0.0700, more preferably 0.045 to 0.0600 in the formula (1).
  • the formula (2) is preferably 3.50 to 30.00, and more preferably 6.25 to 30.00.
  • the formula (3) is preferably 10.83 to 18.57, and more preferably 11.0 to 15.0.
  • the formula (4) is preferably 65.00 to 325.00, more preferably 81.25 to 325.00.
  • the formula (5) is preferably 0.0060 to 0.0280, and more preferably 0.0100 to 0.0200.
  • As is an optional element that suppresses yellowing in order to form an As concentrated layer on the surface of the solder alloy. Further, when the solder alloy according to the present invention is added as a solder powder to the solder paste, the thickening suppressing effect is exhibited.
  • the lower limit of the As content is preferably 0.0040% or more, and more preferably 0.0040% or more in order to sufficiently exert the effect of containing As. On the other hand, when As is 0.0250% or less, wettability is maintained.
  • the upper limit of the As content is preferably 0.0250% or less, more preferably 0.0200% or less, and further preferably 0.0100% or less.
  • the As-concentrated layer formed when As is contained refers to a region in which the As concentration is higher than the average As concentration in the solder material (the ratio of the mass of As to the mass of the solder alloy), and specifically.
  • the existence of the solder can be confirmed by the criteria described later.
  • the As concentrated layer is preferably present on at least a part of the surface side of the solder alloy, and preferably covers the entire surface.
  • the reason why the yellow change can be suppressed and the change in the viscosity of the solder paste with time can be suppressed is not clear, but it is presumed as follows. To. It is considered that the increase in viscosity is caused by the formation of salts, the agglomeration of solder powder, etc. by the reaction that occurs between Sn or Sn oxide and various additives such as activators contained in solder paste (flux). Be done. If an As-concentrated layer is present on the surface as in the solder alloy according to the present invention, the As-concentrated layer is interposed between the solder powder and the flux, and the above-mentioned reaction is less likely to occur. It is presumed that the effects will appear at the same time.
  • S1 In the chart of XPS analysis performed on the above sample, the integrated value of the detection intensity of As in the region where the depth of SiO 2 conversion is 0 to 2 ⁇ D1 (nm)
  • S2 In the chart of XPS analysis, SiO 2 Integrated value of As detection intensity in the region where the conversion depth is 2 ⁇ D1 to 4 ⁇ D1 (nm)
  • D1 In the chart of XPS analysis, the SiO 2 conversion depth at which the O atom detection intensity is maximum ( At a portion deeper than Do ⁇ max (nm), the first SiO 2 equivalent depth (nm) at which the detection intensity of O atoms is 1/2 the maximum detection intensity (strength at Do ⁇ max).
  • the thickness of the As concentrated layer (SiO 2 conversion) is preferably 0.5 to 8.0 nm, more preferably 0.5 to 4.0 nm, and 0.5 to 2 0.0 nm is most preferable.
  • the thickness of the As concentrated layer is within the above range, the yellowing is suppressed and a solder material having excellent wettability can be obtained.
  • the yellowness b * in the L * a * b * color system of the solder alloy is preferably 0 to 10.0, more preferably 3.0 to 5.7, and 3 .0 to 5.0 is the most preferable. If the yellowness b * in the L * a * b * color system of the solder material is within the above range, the yellowness is low and the solder has a metallic luster, so that during automatic processing of image recognition of the solder joint, Solder joints are detected accurately.
  • the yellowness b * is determined by using a CM-3500d2600d type spectrophotometer (manufactured by Konica Minolta) with a D65 light source and a 10-degree field of view, JIS Z 8722: 2009 "Color measurement method-reflection and The spectral transmittance can be measured according to the "transmissive object color” and can be obtained from the color values (L *, a *, b *).
  • Sn The rest of the solder alloy according to the present invention is Sn.
  • unavoidable impurities may be contained. Even if it contains unavoidable impurities, it does not affect the above-mentioned effects.
  • solder powder according to the present invention is used in the solder paste described later, and is preferably a spherical powder.
  • the spherical powder improves the fluidity of the solder alloy.
  • the solder powder according to the present invention is a spherical powder, it is preferable that the size (particle size distribution) satisfying symbols 1 to 8 is satisfied in the powder size classification (Table 2) in JIS Z 3284-1: 2014. A size satisfying symbols 4 to 8 (particle size distribution) is more preferable, and a size satisfying symbols 5 to 8 (particle size distribution) is more preferable.
  • the particle size satisfies this condition, the surface area of the powder is not too large and the increase in viscosity is suppressed, and the aggregation of fine powder is suppressed and the increase in viscosity may be suppressed. Therefore, it is possible to solder to finer parts.
  • the sphericity of the solder powder is preferably 0.90 or more, more preferably 0.95 or more, and most preferably 0.99 or more.
  • the sphericity of the spherical powder is measured using a CNC image measuring system (Ultra Quick Vision ULTRA QV350-PRO measuring device manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.) using the minimum region centering method (MZC method).
  • MZC method minimum region centering method
  • the sphericity represents the deviation from the sphere, and is, for example, an arithmetic mean value calculated when the diameter of each of 500 balls is divided by the major axis, and the value is 1.00, which is the upper limit. The closer it is, the closer it is to a true sphere.
  • solder paste according to the present invention contains the above-mentioned solder powder and flux.
  • Flux components The flux used in solder paste is organic acid, amine, amine hydrohalide, organic halogen compound, thixo agent, rosin, solvent, surfactant, base agent, polymer compound, silane. It is composed of either a coupling agent or a colorant, or a combination of two or more.
  • Organic acids include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dimer acid, propionic acid, 2,2-bishydroxymethylpropionic acid, tartaric acid, malic acid, glycolic acid, Examples thereof include diglycolic acid, thioglycolic acid, dithioglycolic acid, stearic acid, 12-hydroxystearic acid, palmitic acid, oleic acid and the like.
  • amines ethylamine, triethylamine, ethylenediamine, triethylenetetramine, 2-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenyl Imidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 1- Cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazolium trimerite, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazolium trimerite, 2,4 -Dia
  • Amine hydrohalide is a compound obtained by reacting an amine with hydrogen halide, and examples of the amine include ethylamine, ethylenediamine, triethylamine, diphenylguanidine, ditrilguanidine, methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole and the like.
  • hydrogen halides include hydrides of chlorine, bromine, and iodine.
  • organic halogen compound examples include trans-2,3-dibromo-2-butene-1,4-diol, triallyl isocyanurate hexabromide, 1-bromo-2-butanol, 1-bromo-2-propanol and 3-bromo.
  • thixotropy examples include wax-based thixotropy, amide-based thixotropy, sorbitol-based thixotropy, and the like.
  • wax-based thixotropy examples include castor oil and the like.
  • amide-based thixo agent examples include monoamide-based thixo agent, bisamide-based thixo agent, and polyamide-based thixo agent.
  • examples of the sorbitol-based thixotropy include dibenzylidene-D-sorbitol and bis (4-methylbenzylidene) -D-sorbitol.
  • Examples of the base agent include nonionic surfactants, weak cationic surfactants, rosin and the like.
  • nonionic surfactant examples include polyethylene glycol, polyethylene glycol-polypropylene glycol copolymer, aliphatic alcohol polyoxyethylene adduct, aromatic alcohol polyoxyethylene adduct, polyhydric alcohol polyoxyethylene adduct and the like. ..
  • terminal diamine polyethylene glycol terminal diamine polyethylene glycol-polypropylene glycol copolymer, aliphatic amine polyoxyethylene adduct, aromatic amine polyoxyethylene adduct, polyvalent amine polyoxyethylene addition
  • the body is mentioned.
  • the rosin examples include raw material rosins such as gum rosin, wood rosin and tall oil rosin, and derivatives obtained from the raw material rosin.
  • the derivative examples include purified rosin, hydrogenated rosin, disproportionated rosin, polymerized rosin and ⁇ , ⁇ unsaturated carboxylic acid modified products (acrylicated rosin, maleated rosin, fumarized rosin, etc.), and the polymerized rosin.
  • Examples thereof include purified products, hydrides and disproportionated products of the above, and purified products, hydrides and disproportionated products of the ⁇ , ⁇ unsaturated carboxylic acid modified products, and two or more kinds can be used.
  • At least one or more resins selected from terpene resin, modified terpene resin, terpene phenol resin, modified terpene phenol resin, styrene resin, modified styrene resin, xylene resin, and modified xylene resin are further added.
  • As the modified terpene resin an aromatic modified terpene resin, a hydrogenated terpene resin, a hydrogenated aromatic modified terpene resin and the like can be used.
  • As the modified terpene phenol resin, hydrogenated terpene phenol resin or the like can be used.
  • modified styrene resin styrene acrylic resin, styrene maleic anhydride and the like can be used.
  • modified xylene resin examples include a phenol-modified xylene resin, an alkylphenol-modified xylene resin, a phenol-modified resol-type xylene resin, a polyol-modified xylene resin, and a polyoxyethylene-added xylene resin.
  • the solvent examples include water, alcohol-based solvent, glycol ether-based solvent, terpineols, and the like.
  • alcohol-based solvents isopropyl alcohol, 1,2-butanediol, isobornylcyclohexanol, 2,4-diethyl-1,5-pentanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 2,5 -Dimethyl-2,5-hexanediol, 2,5-dimethyl-3-hexin-2,5-diol, 2,3-dimethyl-2,3-butanediol, 1,1,1-tris (hydroxymethyl) Ethan, 2-ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol, 2,2'-oxybis (methylene) bis (2-ethyl-1,3-propanediol), 2,2-bis (hydroxymethyl) -1,3-propanediol, 1,2,6-trihydroxyhex
  • glycol ether-based solvent examples include diethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, 2-methylpentane-2,4-diol, diethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, and triethylene glycol monobutyl ether. ..
  • surfactant examples include polyoxyalkylene acetylene glycols, polyoxyalkylene glyceryl ether, polyoxyalkylene alkyl ether, polyoxyalkylene ester, polyoxyalkylene alkyl amine, polyoxyalkylene alkyl amide and the like.
  • the flux content is preferably 5 to 95%, more preferably 5 to 15%, based on the total mass of the solder paste. Within this range, the thickening suppressing effect caused by the solder powder is sufficiently exhibited.
  • the solder paste according to the present invention is produced by a method generally used in the art.
  • known methods such as a dropping method in which molten solder material is dropped to obtain particles, a spraying method in which centrifugal spraying is performed, and a method in which bulk solder material is crushed can be adopted.
  • the dropping method and the spraying method the dropping and spraying are preferably performed in an inert atmosphere or a solvent in order to form particles.
  • each of the above components is heated and mixed to prepare a flux, and the above solder powder or, in some cases, zirconium oxide powder is introduced into the flux, and the mixture can be stirred and mixed for production.
  • solder ball The solder alloy according to the present invention can be used as a solder ball.
  • the solder alloy according to the present invention can be produced by using a dropping method which is a general method in the art. Further, a solder joint can be manufactured by processing a solder ball by a method common in the art, such as mounting one solder ball on one electrode coated with flux and joining the solder balls.
  • the lower limit of the particle size of the solder balls is preferably 1 ⁇ m or more, more preferably 10 ⁇ m or more, further preferably 20 ⁇ m or more, and particularly preferably 30 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the particle size of the solder balls is preferably 3000 ⁇ m or less, more preferably 1000 ⁇ m or less, further preferably 600 ⁇ m or less, and particularly preferably 300 ⁇ m or less.
  • solder preform The solder alloy according to the present invention can be used as a preform.
  • shape of the preform include washers, rings, pellets, discs, ribbons, wires and the like.
  • solder joint The solder alloy according to the present invention can form a solder joint by joining a PKG (Package) electrode such as an IC chip and a substrate electrode such as a PCB (printed circuit board).
  • a solder joint is composed of electrodes and solder joints.
  • the solder joint portion refers to a portion mainly formed of a solder alloy.
  • the method for producing a solder alloy according to the present invention is not limited, and it can be produced by melting and mixing raw metal.
  • the method of forming the As concentrated layer when the solder alloy contains As there is no limitation on the method of forming the As concentrated layer when the solder alloy contains As.
  • heating the solder material in an oxidizing atmosphere air or oxygen atmosphere
  • the heating temperature is not limited, but can be, for example, 40 to 200 ° C, or 50 to 80 ° C.
  • the heating time is also not limited, and may be, for example, several minutes to several days, preferably several minutes to several hours. In order to form a sufficient amount of As concentrated layer, the heating time is preferably 10 minutes or more, more preferably 20 minutes or more.
  • the solder alloy according to the present invention can be produced as a low ⁇ -ray alloy by using a low ⁇ -wire as a raw material thereof.
  • a low ⁇ -ray alloy is used for forming solder bumps around a memory, soft errors can be suppressed.
  • the solder alloys shown in Tables 1 to 5 were melted at 250 ° C. and cooled to 100 ° C., which is below the solid phase temperature of the entire alloy composition, in 1 minute.
  • the range of 300 ⁇ m ⁇ 300 ⁇ m was performed at any three places, and the presence or absence of acicular crystals derived from the SnFe compound was confirmed.
  • the acicular crystal in this example represents a crystal having an aspect ratio of 2 or more, which is the ratio of the major axis to the minor axis, in one SnFe compound. When acicular crystals were not observed in all three places, it was evaluated as " ⁇ ", and when acicular crystals were observed in at least one place, it was evaluated as "x".
  • the size of the sample was 5.0 mm ⁇ 5.0 mm.
  • the solder powder having an average particle size of 21 ⁇ m and corresponding to 5 in the powder size classification (Table 2) of JIS Z3284-1: 2014 is heated in the air at 60 ° C. for 30 minutes using a drying device. Obtained. Comparative Example 8 was not heat-treated.
  • FIGS. 1 to 3 An example of the chart obtained by XPS analysis is shown in FIGS.
  • the scale of the detection intensity (cps) on the vertical axis is changed for the same sample, and the horizontal axis is the depth (nm) converted to SiO 2 calculated from the sputtering time.
  • the vertical axis is the detection intensity (cps)
  • the horizontal axis is the SiO 2 conversion depth calculated from the sputtering time (min) or the sputtering time using the sputtering etching rate of the SiO 2 standard sample.
  • the horizontal axis in the XPS analysis chart is the depth converted to SiO 2 calculated from the sputtering time using the sputtering etching rate of the SiO 2 standard sample. It was set to (nm).
  • the depth converted to SiO 2 at which the detection intensity of O atom was maximized was set to Do ⁇ max (nm) (see FIG. 2).
  • the first SiO 2 equivalent depth at which the detection intensity of O atom becomes 1/2 of the maximum detection intensity (strength at Do ⁇ max) was set to D1 (nm). ..
  • the integrated value of the detection intensity of As in the region from the outermost surface to the depth 2 ⁇ D1 (the region where the depth converted to SiO 2 is 0 to 2 ⁇ D1 (nm)) ( S1) and the integrated value of the detection intensity of As in the region from the depth 2 ⁇ D1 to the portion further deepened by 2 ⁇ D1 (the region where the depth converted to SiO 2 is 2 ⁇ D1 to 4 ⁇ D1 (nm)) ( S2) (see FIG. 3) was obtained and compared.
  • the mass ratio (flux: solder powder) of the solder powder obtained from the solder alloys of Examples and Comparative Examples in Tables 3 to 5 and the flux shown in Table 6 is 11:89.
  • a solder paste was prepared by heating and stirring as described above and then cooling.
  • a rotational viscometer (PCU-205, manufactured by Malcolm Co., Ltd.) was used in accordance with the method described in "4.2 Viscosity Characteristics Test" of JIS Z 3284-3: 2014, and the rotation speed was 10 rpm.
  • the yellowness b * is determined by using a CM-3500d2600d spectrophotometer (manufactured by Konica Minolta) with a D65 light source and a 10-degree field of view, JIS Z 8722: 2009 "Color measurement method-reflection and transmission object color”.
  • the spectral transmittance was measured according to the above and determined from the color values (L *, a *, b *).
  • the color values (L *, a *, b *) are based on the JIS Z 8781-4: 2013 standard.
  • ⁇ b * is 70% or less of ⁇ b * (reference): ⁇ (good)
  • the value of ⁇ b * is greater than 70% of ⁇ b * (reference): ⁇ (impossible) 8.
  • Respect solderability above "6" and a solder paste was prepared in the same manner, to print each solder paste immediately after production on the Cu plate, a N 2 atmosphere in a reflow furnace, at a heating rate of 1 ° C. / s 25 After heating from ° C. to 260 ° C., it was cooled to room temperature. Wetability was evaluated by observing the appearance of the solder bumps after cooling with an optical microscope. When the unmelted solder powder was not observed, it was evaluated as “ ⁇ ”, and when the unmelted solder powder was observed, it was evaluated as “x”. The evaluation results are shown in Tables 1-5.
  • Comparative Examples 1 to 7 and Comparative Examples 9 to 15 do not satisfy at least one of the requirements of the present invention in any of the alloy compositions, so that Fe elution suppression and needle-like crystal precipitation suppression in the solder bathtub are suppressed. , At least one of suppression of IMC growth with respect to Cu and suppression of SnCuNi formation in the bump was inferior. Since the heat treatment was not performed in Comparative Example 8, it was found that the surface thickening of As could not be confirmed, the thickening of the solder paste was not suppressed, and the solder alloy turned yellow.

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Abstract

はんだ浴槽のＦｅ食われが抑制され、はんだ継手の機械的強度が高く、回路の短絡が発生しないはんだ合金、このはんだ合金を用いたはんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、ソルダプリフォーム、およびはんだ継手を提供する。はんだ合金は、質量％で、Ｃｕ：０．５５～０．７５％、Ｎｉ：０．０３５０～０．０６００％、Ｇｅ：０．００３５～０．０２００％、Ｆｅ：０．００２０～０．０１００％、及び残部がＳｎである合金組成を有する。

Description

はんだ合金、はんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、およびソルダプリフォーム
　本発明は、Ｆｅの浸食が抑制されたはんだ合金、はんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、およびソルダプリフォームに関するものである。
　種々の電子機器類には、プリント基板に電子部品を搭載した実装基板が使用されている。実装基板には、単層基板であるものに加えて、充実した機能を実現するために複数の基板を積層したものが使用されている。基板間の導通や電子部品の基板への実装には、面実装により接続する方法や基板のスルーホールに端子を挿入して実装する方法が挙げられる。このようなプリント基板への実装工程としては、フローソルダリング、リフローソルダリング、マニュアルソルダリングなどが挙げられる。
　これらの中で、ある程度の大きさを有する電子部品の実装には、接続強度などの観点から端子をスルーホールに挿入して実装する方法が採用されている。実装工程としては通常フローソルダリングが採用されている。フローソルダリングは、はんだ浴槽の噴流面をプリント基板の接続面側に当てることによりはんだ付けを行う方法である。
　フローソルダリングでははんだ浴槽が必要になる。はんだ浴槽内では高温の溶融はんだが長時間流動しているため、耐食性の観点から、はんだ浴槽には主成分がＦｅであるステンレス等が用いられている。しかし、長時間の使用によりはんだ浴槽の内面がＦｅ食われにより浸食されることがある。このようなＦｅ食われが発生する原因は、はんだ合金中のＳｎとＦｅとが相互拡散により合金化し、これが溶融はんだ中のＳｎに溶解し易くなるためであると考えられている。はんだ浴槽の材質を検討し直すことは膨大な費用と時間がかかるため、Ｆｅ食われの発生を抑制することができるはんだ合金が検討されている。
　特許文献１には、Ｆｅ食われを抑制するため、所定量のＦｅとＧｅを含有するはんだ合金が開示されている。
特開２００８－１６８３２２公報
　特許文献１に記載の発明は、はんだ浴槽の寿命を延長することに限らず、はんだ鏝の鏝先に施されているＦｅメッキのＦｅ食われなど、Ｆｅ食われが発生しやすい過酷な環境下でのＦｅ食われをも抑制することを目的としている。このように、同文献に記載の発明では、あらゆる環境下でのＦｅ食われを抑制することのみに着目しているため、Ｆｅ含有量が多くＧｅも含有するはんだ合金が開示されている。
　しかし、Ｓｎを主成分とするはんだ合金では、Ｆｅを多く含有する場合、ＳｎＦｅ化合物由来の針状結晶が析出し、回路が短絡するおそれがある。また、特許文献１に記載のはんだ合金は濡れ性を向上させるために多量のＮｉを含有し得る。Ｎｉ含有量が多いとはんだ合金の接合界面近傍でＳｎＣｕＮｉ化合物が析出してしまい、はんだ継手の機械的強度が低下する懸念がある。
　このように、従来のはんだ合金はＦｅ食われにのみに着目して合金設計がなされており、従来のはんだ合金に当初から求められているはんだ継手としての機械的強度も確保しなければならない。よって、Ｆｅ食われに加えて、はんだ合金として最も重要であるはんだ継手の機械的強度が確保されるように合金設計がなされる必要がある。
　本発明の課題は、はんだ浴槽のＦｅ食われが抑制され、はんだ継手の機械的強度が高く、回路の短絡が発生しないはんだ合金、このはんだ合金を用いたはんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、およびソルダプリフォームを提供することである。
　本発明者らは、はんだ浴槽のＦｅ食われに着目するとともに針状結晶の晶出を抑制するため、Ｆｅ含有量が少ないはんだ合金において、Ｇｅも同時に含有する合金組成について詳細に検討した。また、本発明者らは、はんだ継手の機械的強度が改善するように、ＳｎＣｕＮｉ化合物がはんだ合金の接合界面近傍に析出しないことに着目し、更にＮｉ含有量を抑えた合金組成についても検討を行った。さらに、本発明者らは、はんだ継手の機械的強度が向上するためには、Ｃｕ３ＳｎやＣｕ６Ｓｎ５などの金属間化合物が電極とはんだ合金との接合界面で成長しないようにすることにも着目した。そこで、Ｆｅ含有量およびＮｉ含有量が少なく、且つＣｕが所定量含有する合金組成について、詳細な検討を行った。
　その結果、偶然にも、Ｆｅ含有量が従来のはんだ合金よりも少ない範囲ではんだ浴槽のＦｅ食われが十分に抑制される知見が得られた。またＦｅ含有量が少ないために針状結晶の析出も抑えられる知見が得られた。さらに、Ｎｉ含有量が少ないため、はんだ合金の接合界面近傍にＳｎＣｕＮｉ化合物の析出が抑制される知見が得られた。これに加えて、Ｆｅ含有量やＮｉ含有量が少なすぎると、Ｃｕ３ＳｎやＣｕ６Ｓｎ５などの金属間化合物が成長するため、これらの元素はある程度の量を含有する必要がある知見も得られた。
　また、好適な態様として、ＮｉとＦｅ、ＣｕとＮｉ、ＣｕとＦｅ、およびＧｅとＦｅの少なくとも１組が、各々所定の関係を満たす場合には、上記効果が更に十分に発揮される知見が得られた。この他の好ましい態様として、さらにＡｓを含有するはんだ合金では、Ａｓがはんだ合金の表面に濃化することによりソルダペーストの増粘抑制効果が発揮されるとともに黄色変化が抑制され、さらにははんだ合金の濡れ性も維持される知見が得られた。
　これらの知見から得られた本発明は以下のとおりである。
　（１）質量％で、Ｃｕ：０．５５～０．７５％、Ｎｉ：０．０３５０～０．０６００％、Ｇｅ：０．００３５～０．０２００％、Ｆｅ：０．００２０～０．０１００％、及び残部がＳｎである合金組成を有することを特徴とするはんだ合金。
　（２）更に、合金組成は、質量％で、Ａｇ：０～４．０％を含有する、上記（１）に記載のはんだ合金。
　（３）更に、合金組成は、下記（１）～（５）式を満たす、上記（１）または上記（２）に記載のはんだ合金。
　０．０４３０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦０．０７００　　　　　　　　　　　（１）
　３．５０≦Ｎｉ／Ｆｅ≦３０．００　　　　　　　　　　　　　　（２）
　１０．８３≦Ｃｕ／Ｎｉ≦１８．５７　　　　　　　　　　　　　（３）
　６５．００≦Ｃｕ／Ｆｅ≦３２５．００　　　　　　　　　　　　（４）
　０．００６０≦Ｇｅ＋Ｆｅ≦０．０２８０　　　　　　　　　　　（５）
　上記（１）～（５）式中、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＧｅは、各々合金組成の含有量（質量％）を表す。
　（４）更に、合金組成は、質量％で、Ａｓ：０．００４０～０．０２５０％を含有する、上記（１）～上記（３）のいずれか１項に記載のはんだ合金。
　（５）上記（１）～上記（４）のいずれか１項に記載のはんだ合金からなるはんだ粉末とフラックスとを有するソルダペースト。
　（６）上記（１）～上記（４）のいずれか１項に記載のはんだ合金からなるはんだボール。
　（７）上記（１）～上記（４）のいずれか１項に記載のはんだ合金からなるソルダプリフォーム。
はんだボール表面のＸＰＳ分析のチャートである。 はんだボール表面のＸＰＳ分析のチャートである。 はんだボール表面のＸＰＳ分析のチャートである。
　本発明を以下により詳しく説明する。本明細書において、はんだ合金組成に関する「％」は、特に指定しない限り「質量％」である。
　１．　合金組成
　（１）　Ｃｕ：０．５５～０．７５％
　Ｃｕは、一般的なはんだ合金で使用されており、はんだ継手の接合強度を向上させる元素である。また、ＣｕはＳｎに対して貴な元素であり、Ａｓと共存することによりＡｓの増粘抑制効果を助長する。Ｃｕが０．５５％未満の場合には、はんだ継手の強度が向上しない。Ｃｕ含有量の下限は０．５５％以上であり、好ましくは０．５５％超えであり、より好ましくは０．６０％以上である。一方、Ｃｕ含有量が０．７５％を超えるとはんだ合金の融点が上昇し、電子部品に熱的損傷を与えてしまう。Ｃｕ含有量の上限は０．７５％以下であり、好ましくは０．７５％未満であり、より好ましくは０．７０％以下である。
　（２）　Ｎｉ：０．０３５０～０．０６００％
　Ｎｉは、Ｃｕ３ＳｎやＣｕ６Ｓｎ５などの金属間化合物が接合界面で成長することを抑制する元素である。Ｎｉ含有量が０．０３５０％未満の場合、これらの金属間化合物が成長してはんだ継手の機械的強度が劣化する。Ｎｉ含有量の下限は０．０３５０％以上であり、好ましくは０．０３５０％超えであり、より好ましくは０．０４００％以上である。一方、Ｎｉ含有量が０．０６００％を超えるとはんだ合金中の接合界面近傍においてＳｎＣｕＮｉ化合物が多量に析出してはんだ継手の機械的強度が劣化する。Ｎｉ含有量の上限は０．０６００％以下であり、好ましくは０．０６００％未満であり、より好ましくは０．０５５０％以下である。
　（３）　Ｇｅ：０．００３５～０．０２００％
　Ｇｅははんだ合金の酸化を抑制してはんだ合金の変色や濡れ性の劣化を防ぐとともに、Ｆｅ由来のドロスの発生を抑える元素である。Ｇｅ含有量が０．００３５％未満の場合、はんだ合金の変色や濡れ性の劣化が発生する。Ｇｅ含有量の下限は、０．００３５％以上であり、好ましくは０．００４０％以上であり、より好ましくは０．００８０％以上である。一方、Ｇｅ含有量が０．０２００％を超えると、はんだ合金の表面に多量の酸化物が析出するために濡れ性が悪化し、これに伴いはんだ継手の機械的強度が劣化する。Ｇｅ含有量の上限は０．０２００％以下であり、好ましくは０．０２００％未満であり、さらに好ましくは０．０１５０％以下であり、特に好ましくは０．０１２０％以下である。
　（４）　Ｆｅ：０．００２０～０．０１００％
　Ｆｅは、鉄製またはステンレス製のはんだ浴槽ではんだ合金を溶融した場合にはんだ浴槽内面のＦｅ食われを抑制するとともに、Ｎｉと同様にＣｕ３ＳｎやＣｕ６Ｓｎ５などの金属間化合物が接合界面で成長することを抑制する元素である。また、上記範囲内ではＳｎＦｅ化合物による針状結晶の析出が抑制され、回路の短絡を防ぐことができる。本発明における針状結晶とは、はんだ合金の断面ＳＥＭ写真において、３００μｍ×３００μｍの範囲で観察したときに、１つのＳｎＦｅ化合物において、長径と短径との比であるアスペクト比が２以上の結晶を表す。
　Ｆｅ含有量が０．００２０％未満であるとはんだ浴槽のＦｅ食われが発生し、また、粗大なＣｕ６Ｓｎ５化合物が析出する。Ｆｅ含有量の下限は０．００２０％以上であり、好ましくは０．００５０％以上である。一方、Ｆｅ含有量が０．０１００％を超えると針状結晶が析出して回路が短絡する。Ｆｅ含有量の上限は０．０１００％以下であり、好ましくは０．０１００％未満であり、より好ましくは０．００８０％以下である。
　（５）　Ａｇ：０～４．０％
　Ａｇは、結晶界面にＡｇ３Ｓｎを形成してはんだ合金の信頼性を向上させることができる任意元素である。また、ＡｇはＳｎに対して貴な元素であり、Ａｓと共存することによりＡｓの増粘抑制効果を助長する。さらに、Ａｇ含有量が上記範囲内であれば融点の上昇を抑制することができるため、はんだ浴槽内の設定温度を過度に高くする必要がなく、Ｆｅ食われを抑制することもできる。Ａｇ含有量は好ましくは０～４％であり、より好ましくは０．５～３．５％であり、さらに好ましくは１．０～３．０％であり、特に好ましくは２．０～３．０％である。
　（６）　（１）～（５）式の少なくとも１式
　０．０４３０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦０．０７００　　　　　　　　　　　（１）
　３．５０≦Ｎｉ／Ｆｅ≦３０．００　　　　　　　　　　　　　　（２）
　１０．８３≦Ｃｕ／Ｎｉ≦１８．５７　　　　　　　　　　　　　（３）
　６５．００≦Ｃｕ／Ｆｅ≦３２５．００　　　　　　　　　　　　（４）
　０．００６０≦Ｇｅ＋Ｆｅ≦０．０２８０　　　　　　　　　　　（５）
　上記（１）～（５）式中、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＧｅは、各々合金組成の含有量（質量％）を表す。
　本発明に係るはんだ合金は、各構成元素の含有量が上述の範囲内である上で、さらに、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＧｅの少なくとも２種が各々上記（１）～（５）式の少なくとも１式を満たすことが望ましい。はんだ合金は各構成元素が独自に機能するのではなく、各構成元素の含有量がすべて所定の範囲である場合に、初めて種々の効果を発揮することができる。本発明では、各構成元素の含有量が上述の範囲であることに加えて、更にＦｅ食われの抑制、はんだ継手の機械的強度の向上、および回路の短絡の抑制に関与するＦｅ及びＮｉ、Ｆｅ又はＮｉとその他の元素同士が所定の関係を満たすことにより、本発明の効果を更に十分に発揮することができる。
　（１）式および（２）式、（３）式、（４）式、ならびに（５）式の少なくとも１つを満たすことが好ましく、（１）～（５）式を同時に満たすことがより好ましい。
　また、ＮｉとＦｅは、（１）式が０．０４３０～０．０７００であることが好ましく、０．０４５～０．０６００であることがより好ましい。（２）式が３．５０～３０．００であることが好ましく、６．２５～３０．００であることがより好ましい。ＣｕとＮｉは、（３）式が１０．８３～１８．５７であることが好ましく、１１．０～１５．０であることがより好ましい。ＣｕとＦｅは、（４）式が６５．００～３２５．００であることが好ましく、８１．２５～３２５．００であることがより好ましい。ＧｅとＦｅは、（５）式が０．００６０～０．０２８０であることが好ましく、０．０１００～０．０２００であることがより好ましい。
　（７）Ａｓ：０．００４０～０．０２５０％
　Ａｓははんだ合金の表面にＡｓ濃化層を形成するために黄色変化を抑制する任意元素である。また、ソルダペースト中に本発明に係るはんだ合金をはんだ粉末として添加すると増粘抑制効果を発揮する。Ａｓ含有量の下限は、Ａｓを含有する効果が十分に発揮するようにするため、好ましくは０．００４０％以上であり、より好ましくは０．００４０％超えである。一方、Ａｓが０．０２５０％以下では濡れ性が維持される。Ａｓ含有量の上限は、好ましくは０．０２５０％以下であり、より好ましくは０．０２００％以下であり、さらに好ましくは０．０１００％以下である。
　本発明においてＡｓを含有する場合に形成されるＡｓ濃化層とは、Ａｓ濃度が、はんだ材料中の平均Ａｓ濃度（はんだ合金の質量に対するＡｓの質量の割合）より高い領域をいい、具体的には後述の判定基準により存在を確認することができる。Ａｓ濃化層は、はんだ合金の表面側の少なくとも一部に存在していることが好ましく、表面全体を覆っていることが好ましい。
　本発明のようにＡｓを含有する場合にＡｓ濃化層が形成されると、黄色変化が抑制されるとともにソルダペーストの粘度の経時変化が抑制できる理由は明らかでないが、以下のように推察される。粘度上昇はＳｎやＳｎ酸化物とソルダペースト（フラックス）に含まれる活性剤等の各種添加剤との間で生じる反応により、塩が形成されたり、はんだ粉末が凝集すること等によって引き起こされると考えられる。本発明に係るはんだ合金のように表面にＡｓ濃化層が存在すると、はんだ粉末とフラックスの間にＡｓ濃化層が介在することになり、上述のような反応が起こりにくくなるため、上記の効果が同時に発現すると推察される。
　（７－１）Ａｓ濃化層の判定基準
　５．０ｍｍ×５．０ｍｍの大きさのサンプル（はんだ材料が板状でない場合には、５．０ｍｍ×５．０ｍｍの範囲にはんだ材料（はんだ粉末、はんだボール等）を隙間なく敷き詰めたもの）において、任意の７００μｍ×３００μｍのエリアを選定し、イオンスパッタリングを併用したＸＰＳ分析を行う。サンプル１個につき１つのエリアを選定し、３つのサンプルについてそれぞれ１回ずつ、合計３回の分析を行った。全３回の分析の全てにおいてＳ１≧Ｓ２となる場合、Ａｓ濃化層が形成されていると判断する。
　ここで、Ｓ１、Ｓ２及びＤ１の定義は以下の通りである。
　Ｓ１：：上述のサンプルについて行ったＸＰＳ分析のチャートにおいて、ＳｉＯ２換算の深さが０～２×Ｄ１（ｎｍ）の領域におけるＡｓの検出強度の積分値
　Ｓ２：ＸＰＳ分析のチャートにおいて、ＳｉＯ２換算の深さが２×Ｄ１～４×Ｄ１（ｎｍ）の領域におけるＡｓの検出強度の積分値
　Ｄ１：ＸＰＳ分析のチャートにおいて、Ｏ原子の検出強度が最大となったＳｉＯ２換算の深さ（Ｄｏ・ｍａｘ（ｎｍ））より深い部分において、Ｏ原子の検出強度が最大検出強度（Ｄｏ・ｍａｘにおける強度）の１／２の強度となる最初のＳｉＯ２換算の深さ（ｎｍ）。
　上記のＡｓ濃化層の判定基準の詳細な条件は、実施例の記載に従う。本発明に係るはんだ合金のように、表面がＡｓ濃化層を有することにより、はんだ合金の黄色変化を抑制するとともにソルダペーストの粘度上昇を抑制することができる。
　（７－２）Ａｓ濃化層の厚み
　Ａｓ濃化層の厚み（ＳｉＯ２換算）は、０．５～８．０ｎｍが好ましく、０．５～４．０ｎｍがより好ましく、０．５～２．０ｎｍが最も好ましい。Ａｓ濃化層の厚みが上記範囲内であれば、黄色変化が抑制され、濡れ性に優れたはんだ材料が得られる。
　（７－３）黄色度
　本発明において、はんだ合金のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における黄色度ｂ＊は、０～１０．０が好ましく、３．０～５．７がより好ましく、３．０～５．０が最も好ましい。はんだ材料のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系における黄色度ｂ＊が上記範囲内であれば、黄色度が低く、はんだが金属光沢を有するため、はんだ継手の画像認識の自動処理の際に、はんだ継手が的確に検出される。
　本発明において、黄色度ｂ＊は、ＣＭ－３５００ｄ２６００ｄ型分光測色計（コニカミノルタ社製）を使用して、Ｄ６５光源、１０度視野において、ＪＩＳ　Ｚ　８７２２：２００９「色の測定方法－反射及び透過物体色」に準じて分光透過率を測定して、色彩値（Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊）から求めることができる。
　（８）残部：Ｓｎ
　本発明に係るはんだ合金の残部はＳｎである。前述の元素の他に不可避的不純物を含有してもよい。不可避的不純物を含有する場合であっても、前述の効果に影響することはない。
　２．はんだ粉末
　本発明に係るはんだ粉末は、後述するソルダペーストに使用され、球状粉末であることが好ましい。球状粉末であることによりはんだ合金の流動性が向上する。本発明に係るはんだ粉末が球状粉末である場合、ＪＩＳ　Ｚ　３２８４－１：２０１４における粉末サイズの分類（表２）において記号１～８を満たすサイズ（粒度分布）を満たしていることが好ましい。より好ましくは記号４～８を満たすサイズ（粒度分布）であり、さらに好ましくは記号５～８を満たすサイズ（粒度分布）である。粒径がこの条件を満たすと、粉末の表面積が大きすぎず粘度の上昇が抑制され、また、微細粉末の凝集が抑制されて粘度の上昇が抑えられることがある。このため、より微細な部品へのはんだ付けが可能となる。
　はんだ粉末の真球度は０．９０以上が好ましく、０．９５以上がより好ましく、０．９９以上が最も好ましい。本発明において、球状粉末の真球度は、最小領域中心法（ＭＺＣ法）を用いるＣＮＣ画像測定システム（ミツトヨ社製のウルトラクイックビジョンＵＬＴＲＡ　ＱＶ３５０－ＰＲＯ測定装置）を使用して測定する。本発明において、真球度とは真球からのずれを表し、例えば５００個の各ボールの直径を長径で割った際に算出される算術平均値であり、値が上限である１．００に近いほど真球に近いことを表す。
　３．ソルダペースト
　本発明に係るソルダペーストは前述のはんだ粉末、およびフラックスを含有する。
　（１）フラックスの成分
　ソルダペーストに使用されるフラックスは、有機酸、アミン、アミンハロゲン化水素酸塩、有機ハロゲン化合物、チキソ剤、ロジン、溶剤、界面活性剤、ベース剤、高分子化合物、シランカップリング剤、着色剤の何れか、または２つ以上の組み合わせで構成される。
　有機酸としては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸、プロピオン酸、２，２－ビスヒドロキシメチルプロピオン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、ジグリコール酸、チオグリコール酸、ジチオグリコール酸、ステアリン酸、１２－ヒドロキシステアリン酸、パルミチン酸、オレイン酸等が挙げられる。
　アミンとしては、エチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、２－メチルイミダゾール、２－ウンデシルイミダゾール、２－ヘプタデシルイミダゾール、１，２－ジメチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール、２－フェニルイミダゾール、２－フェニル－４－メチルイミダゾール、１－ベンジル－２－メチルイミダゾール、１－ベンジル－２－フェニルイミダゾール、１－シアノエチル－２－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾール、１－シアノエチル－２－エチル－４－メチルイミダゾール、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾール、１－シアノエチル－２－ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１－シアノエチル－２－フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４－ジアミノ－６－［２′－メチルイミダゾリル－（１′）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２′－ウンデシルイミダゾリル－（１′）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２′－エチル－４′－メチルイミダゾリル－（１′）］－エチル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－［２′－メチルイミダゾリル－（１′）］－エチル－ｓ－トリアジンイソシアヌル酸付加物、２－フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２－フェニル－４，５－ジヒドロキシメチルイミダゾール、２－フェニル－４－メチル－５－ヒドロキシメチルイミダゾール、２，３－ジヒドロ－１Ｈ－ピロロ［１，２－ａ］ベンズイミダゾール、１－ドデシル－２－メチル－３－ベンジルイミダゾリウムクロライド、２－メチルイミダゾリン、２－フェニルイミダゾリン、２，４－ジアミノ－６－ビニル－ｓ－トリアジン、２，４－ジアミノ－６－ビニル－ｓ－トリアジンイソシアヌル酸付加物、２，４－ジアミノ－６－メタクリロイルオキシエチル－ｓ－トリアジン、エポキシ－イミダゾールアダクト、２－メチルベンゾイミダゾール、２－オクチルベンゾイミダゾール、２－ペンチルベンゾイミダゾール、２－（１－エチルペンチル）ベンゾイミダゾール、２－ノニルベンゾイミダゾール、２－（４－チアゾリル）ベンゾイミダゾール、ベンゾイミダゾール、２－（２′－ヒドロキシ－５′－メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２－（２′－ヒドロキシ－３′－ｔｅｒｔ－ブチル－５′－メチルフェニル）－５－クロロベンゾトリアゾール、２－（２′－ヒドロキシ－３′，５′－ジ－ｔｅｒｔ－アミルフェニル）ベンゾトリアゾール、２－（２′－ヒドロキシ－５′－ｔｅｒｔ－オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２，２′－メチレンビス［６－（２Ｈ－ベンゾトリアゾール－２－イル）－４－ｔｅｒｔ－オクチルフェノール］、６－（２－ベンゾトリアゾリル）－４－ｔｅｒｔ－オクチル－６′－ｔｅｒｔ－ブチル－４′－メチル－２，２′－メチレンビスフェノール、１，２，３－ベンゾトリアゾール、１－［Ｎ，Ｎ－ビス（２－エチルヘキシル）アミノメチル］ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、１－［Ｎ，Ｎ－ビス（２－エチルヘキシル）アミノメチル］メチルベンゾトリアゾール、２，２′－［［（メチル－１Ｈ－ベンゾトリアゾール－１－イル）メチル］イミノ］ビスエタノール、１－（１′，２′－ジカルボキシエチル）ベンゾトリアゾール、１－（２，３－ジカルボキシプロピル）ベンゾトリアゾール、１－［（２－エチルヘキシルアミノ）メチル］ベンゾトリアゾール、２，６－ビス［（１Ｈ－ベンゾトリアゾール－１－イル）メチル］－４－メチルフェノール、５－メチルベンゾトリアゾール、５－フェニルテトラゾール等が挙げられる。
　アミンハロゲン化水素酸塩は、アミンとハロゲン化水素を反応させた化合物であり、アミンとしては、エチルアミン、エチレンジアミン、トリエチルアミン、ジフェニルグアニジン、ジトリルグアニジン、メチルイミダゾール、２－エチル－４－メチルイミダゾール等が挙げられ、ハロゲン化水素としては、塩素、臭素、ヨウ素の水素化物が挙げられる。
　有機ハロゲン化合物としては、ｔｒａｎｓ－２，３－ジブロモ－２－ブテン－１，４－ジオール、トリアリルイソシアヌレート６臭化物、１－ブロモ－２－ブタノール、１－ブロモ－２－プロパノール、３－ブロモ－１－プロパノール、３－ブロモ－１，２－プロパンジオール、１，４－ジブロモ－２－ブタノール、１，３－ジブロモ－２－プロパノール、２，３－ジブロモ－１－プロパノール、２，３－ジブロモ－１，４－ブタンジオール、２，３－ジブロモ－２－ブテン－１，４－ジオール等が挙げられる。
　チキソ剤としては、ワックス系チキソ剤、アマイド系チキソ剤、ソルビトール系チキソ剤等が挙げられる。ワックス系チキソ剤としては例えばヒマシ硬化油等が挙げられる。アマイド系チキソ剤としては、モノアマイド系チキソ剤、ビスアマイド系チキソ剤、ポリアマイド系チキソ剤が挙げられ、具体的には、ラウリン酸アマイド、パルミチン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ベヘン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイド、飽和脂肪酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、不飽和脂肪酸アマイド、ｐ－トルエンメタンアマイド、芳香族アマイド、メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスラウリン酸アマイド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド、飽和脂肪酸ビスアマイド、メチレンビスオレイン酸アマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド、ｍ－キシリレンビスステアリン酸アマイド、芳香族ビスアマイド、飽和脂肪酸ポリアマイド、不飽和脂肪酸ポリアマイド、芳香族ポリアマイド、置換アマイド、メチロールステアリン酸アマイド、メチロールアマイド、脂肪酸エステルアマイド等が挙げられる。ソルビトール系チキソ剤としては、ジベンジリデン－Ｄ－ソルビトール、ビス（４－メチルベンジリデン）－Ｄ－ソルビトール等が挙げられる。
　ベース剤としてはノニオン系界面活性剤、弱カチオン系界面活性剤、ロジン等が挙げられる。
　ノニオン系界面活性剤としては、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合体、脂肪族アルコールポリオキシエチレン付加体、芳香族アルコールポリオキシエチレン付加体、多価アルコールポリオキシエチレン付加体等が挙げられる。
　弱カチオン系界面活性剤としては、末端ジアミンポリエチレングリコール、末端ジアミンポリエチレングリコール-ポリプロピレングリコール共重合体、脂肪族アミンポリオキシエチレン付加体、芳香族アミンポリオキシエチレン付加体、多価アミンポリオキシエチレン付加体が挙げられる。
　ロジンとしては、例えば、ガムロジン、ウッドロジン及びトール油ロジン等の原料ロジン、並びに該原料ロジンから得られる誘導体が挙げられる。該誘導体としては、例えば、精製ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン及びα，β不飽和カルボン酸変性物（アクリル化ロジン、マレイン化ロジン、フマル化ロジン等）、並びに該重合ロジンの精製物、水素化物及び不均化物、並びに該α，β不飽和カルボン酸変性物の精製物、水素化物及び不均化物等が挙げられ、二種以上を使用することができる。また、ロジン系樹脂に加えて、テルペン樹脂、変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、変性テルペンフェノール樹脂、スチレン樹脂、変性スチレン樹脂、キシレン樹脂、及び変性キシレン樹脂から選択される少なくとも一種以上の樹脂をさらに含むことができる。変性テルペン樹脂としては、芳香族変性テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、水添芳香族変性テルペン樹脂等を使用することができる。変性テルペンフェノール樹脂としては、水添テルペンフェノール樹脂等を使用することができる。変性スチレン樹脂としては、スチレンアクリル樹脂、スチレンマレイン酸樹脂等を使用することができる。変性キシレン樹脂としては、フェノール変性キシレン樹脂、アルキルフェノール変性キシレン樹脂、フェノール変性レゾール型キシレン樹脂、ポリオール変性キシレン樹脂、ポリオキシエチレン付加キシレン樹脂等が挙げられる。
　溶剤としては、水、アルコール系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、テルピネオール類等が挙げられる。アルコール系溶剤としてはイソプロピルアルコール、１，２－ブタンジオール、イソボルニルシクロヘキサノール、２，４－ジエチル－１，５－ペンタンジオール、２，２－ジメチル－１，３－プロパンジオール、２，５－ジメチル－２，５－ヘキサンジオール、２，５－ジメチル－３－ヘキシン－２，５－ジオール、２，３－ジメチル－２，３－ブタンジオール、１，１，１－トリス（ヒドロキシメチル）エタン、２－エチル－２－ヒドロキシメチル－１，３－プロパンジオール、２，２′－オキシビス（メチレン）ビス（２－エチル－１，３－プロパンジオール）、２，２－ビス（ヒドロキシメチル）－１，３－プロパンジオール、１，２，６－トリヒドロキシヘキサン、ビス［２，２，２－トリス（ヒドロキシメチル）エチル］エーテル、１－エチニル－１－シクロヘキサノール、１，４－シクロヘキサンジオール、１，４－シクロヘキサンジメタノール、エリトリトール、トレイトール、グアヤコールグリセロールエーテル、３，６－ジメチル－４－オクチン－３，６－ジオール、２，４，７，９－テトラメチル－５－デシン－４，７－ジオール等が挙げられる。グリコールエーテル系溶剤としては、ジエチレングリコールモノ－２－エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、２－メチルペンタン－２，４－ジオール、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ジブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル等が挙げられる。
　界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアセチレングリコール類、ポリオキシアルキレングリセリルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンエステル、ポリオキシアルキレンアルキルアミン、ポリオキシアルキレンアルキルアミド等が挙げられる。
　（２）フラックスの含有量
　フラックスの含有量は、ソルダペーストの全質量に対して５～９５％であることが好ましく、５～１５％であることがより好ましい。この範囲であると、はんだ粉末に起因する増粘抑制効果が十分に発揮される。
　（３）ソルダペーストの製造方法
　本発明に係るソルダペーストは、当業界で一般的な方法により製造される。まず、はんだ粉末の製造は、溶融させたはんだ材料を滴下して粒子を得る滴下法や遠心噴霧する噴霧法、バルクのはんだ材料を粉砕する方法等、公知の方法を採用することができる。滴下法や噴霧法において、滴下や噴霧は、粒子状とするために不活性雰囲気や溶媒中で行うことが好ましい。そして、上記各成分を加熱混合してフラックスを調製し、フラックス中に上記はんだ粉末や、場合によっては酸化ジルコニウム粉末を導入し、攪拌、混合して製造することができる。
　４．はんだボール
　本発明に係るはんだ合金は、はんだボールとして使用することができる。はんだボールとして使用する場合は、本発明に係るはんだ合金を、当業界で一般的な方法である滴下法を用いてはんだボールを製造することができる。また、はんだボールを、フラックスを塗布した１つの電極上にはんだボールを１つ搭載して接合するなど、当業界で一般的な方法で加工することによりはんだ継手を製造することができる。はんだボールの粒径の下限は、１μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、２０μｍ以上がさらに好ましく、３０μｍ以上が特に好ましい。また、はんだボールの粒径の上限は、３０００μｍ以下が好ましく、１０００μｍ以下がより好ましく、６００μｍ以下がさらに好ましく、３００μｍ以下が特に好ましい。
　５．ソルダプリフォーム
　本発明に係るはんだ合金は、プリフォームとして使用することができる。プリフォームの形状としては、ワッシャ、リング、ペレット、ディスク、リボン、ワイヤー等が挙げられる。
　６．はんだ継手
　本発明に係るはんだ合金は、ＩＣチップなどのＰＫＧ（Ｐａｃｋａｇｅ）の電極とＰＣＢ（ｐｒｉｎｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｂｏａｒｄ）などの基板の電極とを接合してはんだ継手を形成することができる。はんだ継手は、電極およびはんだ接合部で構成される。はんだ接合部とは、主にはんだ合金で形成されている部分を示す。
　７．はんだ合金の形成方法
　本発明に係るはんだ合金の製造方法に限定はなく、原料金属を溶融混合することにより製造することができる。
　はんだ合金がＡｓを含有する場合にＡｓ濃化層を形成する方法にも限定はない。Ａｓ濃化層の形成方法の一例としては、はんだ材料を酸化雰囲気（空気や酸素雰囲気）中で加熱することが挙げられる。加熱温度に限定はないが、例えば、４０～２００℃とすることができ、５０～８０℃であってもよい。加熱時間にも限定はなく、例えば、数分～数日間、好ましくは数分～数時間とすることができる。十分な量のＡｓ濃化層を形成するためには、加熱時間は１０分以上、さらには２０分以上とすることが好ましい。
　本発明に係るはんだ合金は、その原材料として低α線材を使用することにより低α線合金を製造することができる。このような低α線合金は、メモリ周辺のはんだバンプの形成に用いられるとソフトエラーを抑制することが可能となる。
　本発明を以下の実施例により説明するが、本発明が以下の実施例に限定されることはない。
　表１～５の実施例及び比較例に記載のはんだ合金（質量％）を用いて、１．はんだ浴槽内でのＦｅの溶出抑制、２．針状結晶の析出抑制、３．Ｃｕに対するＩＭＣ成長抑制、４．バンプ内でのＳｎＣｕＮｉ形成抑制について評価した。また、表３～５のＡｓを含有する実施例および比較例については、さらに、５．Ａｓの表面濃化、６．増粘抑制、７．黄色度変化、８．はんだ濡れ性も合わせて評価した。
　１．はんだ浴槽内でのＦｅの溶出抑制
　容積が３０ＬのＳＵＳ３０４製はんだ浴槽を用い、表１～５に記載のはんだ合金を４０ｋｇ投入し、２８０℃、１２時間攪拌加熱した。加熱攪拌後、はんだ浴槽内の溶融はんだを冷却し、ＩＣＰ－ＡＥＳ（高周波誘導結合プラズマ発光分光分析装置）による元素分析にてＦｅ含有量の増加量を測定した。
　加熱攪拌によりＦｅ含有量の増加が２０ｐｐｍ／１２ｈ未満であった場合には「○」と評価し、２０ｐｐｍ／１２ｈ以上であった場合には「×」と評価した。
　２．針状結晶の析出抑制
　表１～５に記載のはんだ合金を、２５０℃で溶融し、全合金組成の固相線温度以下である１００℃まで１分間で冷却した。冷却後のはんだ合金の断面ＳＥＭ写真において、３００μｍ×３００μｍの範囲を任意の３か所で行い、ＳｎＦｅ化合物由来の針状結晶の有無を確認した。本実施例における針状結晶とは、１つのＳｎＦｅ化合物において、長径と短径との比であるアスペクト比が２以上の結晶を表す。
　３か所すべてにおいて針状結晶が観察されなかった場合には「○」と評価し、少なくとも１か所において針状結晶が観察された場合には「×」と評価した。
　３．Ｃｕに対するＩＭＣ成長抑制
　液状フラックスが塗布されたＢａｒｅ－Ｃｕ板を、２８０℃に加熱された表１～５に示す合金組成を有する溶融はんだにディップし、はんだメッキＣｕ板を作製した。このはんだメッキＣｕ板を１５０℃に加熱したホットプレート上で３００時間加熱処理を行った。冷却後のはんだ合金の断面ＳＥＭ写真において、３００μｍ×３００μｍの範囲を任意の３か所で行い、金属間化合物の最大結晶粒径を求めた。
　本実施例において、最大結晶粒径とは、得られた画像から同定された金属化合物の中で、目視にて最大の結晶粒を選択し、選択した結晶粒について、間隔が最大となるように平行な２本の接線を引き、その間隔を最大結晶粒径とした。
　結晶粒径の最大値が５μｍ未満の場合には「○」と評価し、最大値が５μｍ以上の場合には「×」と評価した。
　４．バンプ内でのＳｎＣｕＮｉ形成抑制
　上記「３．」と同様にはんだメッキＣｕ板を作製し、上記「３．」と同様の方法でＣｕ板とはんだ合金との界面での任意の３か所を観察し、はんだ合金中においてＳｎＣｕＮｉ系化合物の有無を確認した。すべての箇所においてＳｎＣｕＮｉ系化合物の形成がはんだ合金の界面近傍で観察されなかった場合には「○」と評価し、少なくとも１か所においてＳｎＣｕＮｉ系化合物の形成が観察された場合には「×」と評価した。
　５．Ａｓの表面濃化
　Ａｓ濃化層の有無は、ＸＰＳ（Ｘ線光電分光法：Ｘ－ｒａｙ　Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による深さ方向分析を用いて以下の様に評価した。
　（分析条件）
　・分析装置：微小領域Ｘ線光電子分光分析装置（クレイトス・アナリティカル社製ＡＸＩＳ　Ｎｏｖａ）
　・分析条件：Ｘ線源　ＡｌＫα線、Ｘ線銃電圧　１５ｋＶ、Ｘ線銃電流値　１０ｍＡ、分析エリア　７００μｍ×３００μｍ
　・スパッタ条件：イオン種　Ａｒ＋、加速電圧　２ｋＶ、スパッタリングレート　０．５ｎｍ／ｍｉｎ（ＳｉＯ２換算）
　・サンプル：カーボンテープを貼ったステージ上に、表３～５に示す合金組成を有するはんだ粉末を隙間なく平坦に敷き詰めたものを３つ用意し、サンプルとした。ただし、サンプルの大きさは５．０ｍｍ×５．０ｍｍとした。はんだ粉末は、平均粒径が２１μｍであり、ＪＩＳ　Ｚ３２８４－１：２０１４の粉末サイズ分類（表２）の５に該当するものを用い、大気中において乾燥装置を用いて６０℃で３０分間加熱して得られた。比較例８は加熱処理を行わなかった。
　（評価手順）
　５．０ｍｍ×５．０ｍｍの大きさのサンプルの中から、任意の７００μｍ×３００μｍのエリアを選定し、イオンスパッタリングを行いながらＳｎ、Ｏ及びＡｓの各原子についてＸＰＳ分析を行い、ＸＰＳ分析のチャートを得た。サンプル１個につき１つのエリアを選定し、３つのサンプルについてそれぞれ１回ずつ、合計３回の分析を行った。
　ＸＰＳ分析により得られたチャートの一例を図１～３に示す。図１～３は、同一のサンプルについて縦軸の検出強度（ｃｐｓ）のスケールを変更したものであり、横軸はスパッタ時間から算出したＳｉＯ２換算の深さ（ｎｍ）である。ＸＰＳ分析のチャートにおいては、縦軸は、検出強度（ｃｐｓ）であり、横軸は、スパッタ時間（ｍｉｎ）又はスパッタ時間からＳｉＯ２標準試料のスパッタエッチングレートを用いて算出したＳｉＯ２換算の深さ（ｎｍ）のいずれかから選択できるが、図１～３においては、ＸＰＳ分析のチャートにおける横軸を、スパッタ時間からＳｉＯ２標準試料のスパッタエッチングレートを用いて算出したＳｉＯ２換算の深さ（ｎｍ）とした。
　そして、各サンプルのＸＰＳ分析のチャートにおいて、Ｏ原子の検出強度が最大となったＳｉＯ２換算の深さをＤｏ・ｍａｘ（ｎｍ）とした（図２参照）。そして、Ｄｏ・ｍａｘより深い部分において、Ｏ原子の検出強度が、最大検出強度（Ｄｏ・ｍａｘにおける強度）の１／２の強度となる最初のＳｉＯ２換算の深さをＤ１（ｎｍ）とした。
　次いで、各サンプルのＸＰＳ分析のチャートにおいて、最表面から深さ２×Ｄ１までの領域（ＳｉＯ２換算の深さが０～２×Ｄ１（ｎｍ）の領域）におけるＡｓの検出強度の積分値（Ｓ１）と、深さ２×Ｄ１からさらに２×Ｄ１だけ深い部分までの領域（ＳｉＯ２換算の深さが２×Ｄ１～４×Ｄ１（ｎｍ）の領域）におけるＡｓの検出強度の積分値（Ｓ２）（図３参照）とを求め、その比較を行った。
　そして、以下の基準に基づいて評価を行った。
　・全３回の測定の全てにおいてＳ１＞Ｓ２となる
　　　　　　　　　　：Ａｓ濃化層が形成されている（○）
　・全３回の測定のうちの２回以下の回数でＳ１＞Ｓ２となる
　　　　　　　　　　：Ａｓ濃化層が形成されていない（×）
　６．増粘抑制
　表３～５の実施例及び比較例のはんだ合金から得られたはんだ粉末と表６に示すフラックスを、フラックスとはんだ粉末との質量比（フラックス：はんだ粉末）が１１：８９となるように加熱撹拌した後、冷却することによりソルダペーストを作製した。これらのソルダペーストについて、ＪＩＳ　Ｚ　３２８４－３：２０１４の「４．２　粘度特性試験」に記載された方法に従って、回転粘度計（ＰＣＵ－２０５、株式会社マルコム製）を用い、回転数：１０ｒｐｍ、測定温度：２５℃にて、粘度を１２時間測定し続けた。そして、初期粘度（撹拌３０分後の粘度）と１２時間後の粘度とを比較し、以下の基準に基づいて増粘抑制効果の評価を行った。
　１２時間後の粘度　≦　初期粘度×１．２　：経時での粘度上昇が小さく良好（○）
　１２時間後の粘度　＞　初期粘度×１．２　：経時での粘度上昇が大きく不良（×）
　７．黄色度変化
　表３～５に示す合金組成を有するはんだボール（球径０．３ｍｍ）を２００℃の恒温槽中で２時間加熱した。Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系における黄色度ｂ＊について、加熱前及び加熱後のはんだボールの測定を行い、加熱後のｂ＊から加熱前のｂ＊を引いた増加量（Δｂ＊）を算出した。比較例８のみ加熱処理を行わないはんだボールを用いて恒温槽に導入した。
　黄色度ｂ＊は、ＣＭ－３５００ｄ２６００ｄ型分光測色計（コニカミノルタ社製）を使用して、Ｄ６５光源、１０度視野において、ＪＩＳ　Ｚ　８７２２：２００９「色の測定方法－反射及び透過物体色」に準じて分光透過率を測定して、色彩値（Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊）から求めた。なお、色彩値（Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊）は、ＪＩＳ　Ｚ　８７８１－４：２０１３の規格に基づいている。
　Δｂ＊の値がΔｂ＊（基準）の７０％以下である　　　　　　：○（良好）
　Δｂ＊の値がΔｂ＊（基準）の７０％より大きい　　　　　　：×（不可）
　８．はんだ濡れ性
　上記「６．」と同様にして作製したソルダペーストに関して、作製直後の各ソルダペーストをＣｕ板上に印刷し、リフロー炉でＮ２雰囲気中、１℃／ｓの昇温速度で２５℃から２６０℃まで加熱した後、室温まで冷却した。冷却後のはんだバンプの外観を光学顕微鏡で観察することで濡れ性を評価した。溶融しきれていないはんだ粉末が観察されない場合には「○」と評価し、溶融しきれていないはんだ粉末が観察された場合には「×」と評価した。
　評価した結果を表１～５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
  
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
  
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
  
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
  
　表１～５に示すように、実施例１～１００は、いずれの合金組成においても本発明の要件をすべて満たすため、はんだ浴槽内でのＦｅの溶出が抑制され、針状結晶の析出が抑制され、Ｃｕに対するＩＭＣ成長が抑制され、バンプ内でのＳｎＣｕＮｉ形成が抑制されていることがわかった。また、表３～５のＡｓを含有する実施例については、さらに、Ａｓの表面濃化が確認でき、ソルダペーストの増粘が抑制され、はんだ合金の黄色度の変化が抑制され、優れたはんだ濡れ性をも示すことがわかった。
　一方、比較例１～７および比較例９～１５は、いずれの合金組成においても本発明の要件の少なくとも１つを満たさないため、はんだ浴槽内でのＦｅの溶出抑制、針状結晶の析出抑制、Ｃｕに対するＩＭＣ成長抑制、バンプ内でのＳｎＣｕＮｉ形成抑制の少なくとも１つが劣った。比較例８は加熱処理を行わなかったため、Ａｓの表面濃化が確認できず、ソルダペーストの増粘が抑制されず、はんだ合金が黄色変化することがわかった。
 

Claims (7)

  1. 　質量％で、Ｃｕ：０．５５～０．７５％、Ｎｉ：０．０３５０～０．０６００％、Ｇｅ：０．００３５～０．０２００％、Ｆｅ：０．００２０～０．０１００％、及び残部がＳｎである合金組成を有することを特徴とするはんだ合金。
  2. 　更に、前記合金組成は、質量％で、Ａｇ：０～４．０％を含有する、請求項１に記載のはんだ合金。
  3. 　更に、前記合金組成は、下記（１）～（５）式の少なくとも１式を満たす、請求項１または２に記載のはんだ合金。
    　０．０４３０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦０．０７００　　　　　　　　（１）
    　３．５０≦Ｎｉ／Ｆｅ≦３０．００　　　　　　　　　　　（２）
    　１０．８３≦Ｃｕ／Ｎｉ≦１８．５７　　　　　　　　　　（３）
    　６５．００≦Ｃｕ／Ｆｅ≦３２５．００　　　　　　　　　（４）
    　０．００６０≦Ｇｅ＋Ｆｅ≦０．０２８０　　　　　　　　（５）
    　上記（１）～（５）式中、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＧｅは、各々前記合金組成の含有量（質量％）を表す。
  4. 　更に、前記合金組成は、質量％で、Ａｓ：０．００４０～０．０２５０％を含有する、請求項１～３のいずれか１項に記載のはんだ合金。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のはんだ合金からなるはんだ粉末とフラックスとを有するソルダペースト。
  6. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のはんだ合金からなるはんだボール。
  7. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のはんだ合金からなるソルダプリフォーム。
     
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