WO2021112201A1 - プリフォームはんだの製造方法 - Google Patents

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WO2021112201A1
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metal particles
lead
free solder
particles
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PCT/JP2020/045126
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French (fr)
Inventor
西村　哲郎
徹哉 赤岩
Original Assignee
株式会社日本スペリア社
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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
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0205—Non-consumable electrodes; C-electrodes
    • 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
    • B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing preform solder.
  • solder paste or a solder sheet is placed at a necessary place to make a reflow furnace.
  • a method of heating and soldering may be adopted.
  • the solder melted by heating is extruded from between the members to be joined by the weight of the electronic components, semiconductor chips, etc., and as a result, the joining force may decrease.
  • thermal stress may be applied to the portion where the solder joint portion has become thin, and cracks may occur in the solder joint portion.
  • Patent Documents 1 and 2 a method for producing a composite material in which metal particles are dispersed in a solder alloy or a composite material has been proposed.
  • Patent Documents 1 and 2 as a method for producing preform solder, a mixed mother alloy is prepared from a mixture composed of a thermally decomposable flux and refractory metal particles, and the mixed mother alloy is charged and stirred in a large amount of molten solder.
  • a billet is produced and the billet is made into pellets or washer through extrusion, rolling, and punching steps.
  • the technique for containing metal particles disclosed in Patent Documents 1 and 2 is to prepare a mixed mother alloy from a mixture of thermally decomposable flux and refractory metal particles, and put the mixed mother alloy into a large amount of molten solder and stir it.
  • the metal particles are eroded by the molten solder and the shape becomes smaller and the flux remains, as compared with the conventional method of directly injecting a predetermined amount of metal particles into the molten solder. Is stated to be resolved.
  • the size of the metal particles can be controlled more easily than in the conventional case by performing the preform solder in which the metal particles are uniformly dispersed in the lead-free solder without the metal particles becoming smaller or the flux remaining. It is an object of the present invention to provide a method for producing a preform solder which can be obtained only by itself.
  • solder particles and a metal having a higher melting point than the lead-free solder As a result of repeated studies on a manufacturing method capable of uniformly dispersing metal particles in lead-free solder and facilitating particle size maintenance, the present inventor has found that lead-free solder particles and a metal having a higher melting point than the lead-free solder. A uniform mixed powder with particles is obtained, and this is pressure-molded to obtain a pressure-molded product, which is then molded into a predetermined shape from the pressure-molded product via the extrusion-molded product to form a preform. We have found that obtaining solder solves the above-mentioned problems.
  • the present invention is a step of mixing and stirring lead-free solder particles and metal particles having a melting point higher than that of the lead-free solder to obtain a uniform mixed powder in a particle state, and the mixed powder is pressure-molded.
  • the present invention relates to a method for producing a preform solder, which comprises a step of obtaining a pressure-molded product and a step of molding the pressure-molded product into a predetermined shape with an extrusion molding apparatus to obtain an extrusion-molded product.
  • An embodiment of the present invention can further include a step of molding the extruded product into a predetermined shape to obtain a preform solder.
  • preform solder in which metal particles are uniformly dispersed in lead-free solder without reducing the size of the metal particles or leaving flux remaining can be easily controlled in size of the metal particles as compared with the conventional case. It is possible to provide a method for producing a preform solder that can be obtained only by itself.
  • the method for producing preform solder according to the embodiment of the present invention includes particles of lead-free solder and metal particles having a melting point higher than that of the lead-free solder (hereinafter referred to as "predetermined metal particles” or “metal particles”). (There is)) and a step of obtaining a uniform mixed powder in a particle state (also referred to as step 1), and a step of pressure-molding the mixed powder to obtain a pressure-molded product (step 2). Also referred to as), and a step (also referred to as step 3) of molding the pressure-molded product into a predetermined shape with an extrusion molding apparatus to obtain an extrusion-molded product. Further, a step (also referred to as step 4) of molding the extruded product into a predetermined shape to obtain a preform solder can be included.
  • a mixed powder obtained by uniformly mixing lead-free solder particles and predetermined metal particles is obtained, and then the mixed powder is pressure-molded to make the metal particles uniform in the lead-free solder phase.
  • a pressure-molded product dispersed in is obtained. Therefore, the extruded product obtained from this pressure-molded product and the preform solder obtained from the extruded product also have metal particles uniformly dispersed in the lead-free solder phase.
  • the preform solder can be obtained without melting the predetermined metal particles through the mixed powder, the shape and size of the metal particles do not substantially change. Therefore, the shape and size of the metal particles in the preform solder can be controlled by controlling the shape and size of the metal particles before forming the mixed powder without considering the composition of the lead-free solder. It is possible to do.
  • the mixing and stirring means that can be used in step 1 is not particularly limited as long as it is possible to uniformly mix the lead-free solder and predetermined metal particles, and is used, for example, when mixing powder.
  • a known stirring / mixing device or the like can be used. Examples of such a stirring / mixing device include a container rotary type, a mechanical stirring type, and a non-stirring type. Examples of the container rotation type include a horizontal cylindrical type, an inclined cylindrical type, a V type, and a double conical type. The inner wall of the container may or may not have protrusions. Further, the number of rotating shafts for rotating the container may be one, but two or more may be provided.
  • the rotation axis direction of the stirring blade may be horizontal, vertical, or may have a predetermined inclination angle other than these.
  • the non-stirring type include a so-called static mixer.
  • the container may be manually shaken using a sealable container having a volume selected according to the amount.
  • Room temperature may be used as the temperature condition for uniformly mixing and stirring the lead-free solder particles and the predetermined metal particles.
  • a stirring / mixing device provided with a cooling device or the like may be used.
  • the step 1 is preferably performed under reduced pressure or in an inert gas atmosphere.
  • the particles of lead-free solder may be powder or granular.
  • the shape of the particles may be spherical, irregular, or the like, but spherical is preferable.
  • the size of the particles may be any size specified in JIS standard Z3282, but Type 4 and Type 5 are preferable.
  • Lead-free solder is an alloy containing Sn as a main component, and is, for example, Sn-Ag type, Sn-Ag-Cu type, Sn-Zn type, Sn-Sb type, Sn-Ag-Bi type, Sn-Ag-.
  • Examples thereof include lead-free solder alloys such as In-based, Sn—Cu—Ni-based, Sn—Cu-based, Sn—Bi-based, and Sn—In-based. Of these, lead-free solder compositions such as Sn—Cu—Ni-based and Sn—Cu-based are preferable.
  • the particle size of the predetermined metal particles can be arbitrarily set according to the purpose in which the preform solder is used, and for example, 50 ⁇ m to 100 ⁇ m can be exemplified.
  • the predetermined metal particles may be any metal having a melting point higher than that of the lead-free solder described above, and examples thereof include metals such as Cu and Ni, and alloys composed of Cu and Ni.
  • metals such as Cu and Ni, and alloys composed of Cu and Ni.
  • an alloy of Cu and Ni when a Cu—Ni alloy having a Ni content of 0.1 to 44% by mass is dispersed in a Sn—Cu—Ni-based or Sn—Ag—Cu-based lead-free solder alloy. Suitable.
  • the pressure molding means applicable in step 2 is not particularly limited as long as the mixed powder obtained in step 1 can be pressed to form a predetermined shape, and the powder is pressure molded.
  • a known pressurizing device or the like used in the case can be used.
  • a cylinder 1 having openings at both ends is installed on a horizontally stationary bottom plate 2 so that the length direction of the cylinder 1 is vertical, and one end of the cylinder is placed on the bottom plate 2.
  • a push rod 3 that can slide while pressing the mixed powder 4 (lead-free solder particles 5, metal particles 6) filled in the cylinder 1 from above in the vertical direction is provided, and the push rod 3 is vertically sealed.
  • An example is provided with a pressurizing device that presses from the upper side in the direction.
  • the load pressure and temperature at the time of pressure molding are not particularly limited, and may be conditions that can be shaped to the extent that the pressure-molded product can be installed in the extrusion molding apparatus without collapsing in step 3.
  • the shape of the pressure-molded product is not particularly limited and may be any shape suitable for use in step 3, but a cylindrical shape is preferable from the viewpoint of evenly pressurizing.
  • the pressure molded product is also called a billet.
  • the pressure-molded product obtained in the step 2 can be extruded into a predetermined shape, and the preform solder of the desired quality can be molded from the extrusion-molded product in the step 4.
  • the extrusion molding apparatus used for manufacturing a general solder wire can be used.
  • the extrusion speed, the set temperature of the extrusion die, and the like can be appropriately determined according to the composition of the lead-free solder, the shape and characteristics of the pressure-molded product and the extrusion-molded product.
  • a pressure molded product (billet) is formed from a cylindrical shape to a linear extrusion molded product having a circular cross section
  • a linear extrusion molded product having a diameter of 1/5 or less of the billet diameter should be formed. Molding conditions can be set to.
  • Sn—Cu—Ni-based lead-free solder is used, linear extrusion molding with a wire diameter of 1/5 or less of the billet is performed by heating the extrusion portion of the extrusion molding apparatus to 100 ° C. or higher. It is possible to extrude a product satisfactorily. Further, the obtained extruded product has an appearance equivalent to that of a general solder wire, and can also have flexibility depending on the type of lead-free solder composition.
  • the shape of the extruded product is not particularly limited, and may be any shape suitable for use in step 4.
  • a linear body having a circular cross section can be mentioned.
  • step 4 the extruded product obtained in step 3 is molded into a desired shape using a known molding device or the like to obtain a preform solder.
  • the shape of the preform solder is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the application and the like. For example, a sheet shape, a ribbon shape, a wire shape, a spherical shape, a pellet, a washer and the like can be mentioned.
  • the extruded product is a linear cylinder as described above, it may be formed into a sheet shape or the like using, for example, a known rolling apparatus, and further processed into a desired shape if necessary.
  • the preform solder obtained by the above manufacturing method is a lead-free solder in which metal particles having a melting point higher than that of the lead-free solder are dispersed. Further, even when the shape and size of the metal particles contained in the preform solder are formed into the preform shape, they do not change from the shape and size before compounding, so that they are particularly suitable for joining semiconductor elements.
  • Step 1 SN100C powder (powder size: type4) manufactured by Nippon Superior Co., Ltd. as particles of lead-free solder, and Cu-30Ni alloy particles (particle size:: type4) manufactured by Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd. as metal particles having a higher melting point than lead-free solder. 2000 g and 6 g, respectively, of a 75 ⁇ m-opening material) were filled in a sealable cylindrical container and mixed in a sealed state.
  • the container was rotated at a rotation speed of 120 to 130 rpm with the central axis in the length direction of the cylinder as the rotation axis, and the mixture was mixed and stirred for about 5 minutes. Subsequently, the container was rotated 10 times with the direction orthogonal to the central axis as the rotation axis, and then mixed and stirred again at the rotation speed for 5 minutes with the central axis as the rotation axis.
  • the lead-free solder powder and metal particles were uniformly dispersed.
  • the dispersed state of the obtained mixed powder was visually confirmed, there was no uneven distribution of metal particles.
  • Step 2 The hollow portion inside the cylinder 1 of the Tanizawa Iron Works 50t press specification compaction molding apparatus shown in FIG. 1 is filled with the mixed powder obtained in step 1, then covered with a push rod 3 and has a pressure of 50t.
  • Step 3 Using a 150t press specification extrusion molding device (type: SPC-2C) manufactured by Yamaguchi Seisakusho, the billet molded in step 2 has a diameter under the conditions of die heater temperature: 110 ° C, cylinder heater temperature 110 ° C, and extrusion die size: inner diameter 8 mm ⁇ . An 8 mm linear extruded product was molded.
  • SPC-2C 150t press specification extrusion molding device
  • FIG. 2 shows a photograph of the linear extruded product having a diameter of 8 mm obtained in step 3 divided into three parts in the front, center, and rear parts in the length direction.
  • a photograph of the cut surface obtained by cutting each in the length direction is shown in FIG.
  • An enlarged photograph of the portion surrounded by the dotted square in FIG. 3 is shown in FIG. 4 (FIGS. 4 (a), 4 (b), 4 (c)).
  • An enlarged photograph of one of the metal particles 6 in FIG. 4A is shown in FIG.
  • the obtained extruded product has a good appearance and has a metallic luster similar to that of a general solder wire. It was also confirmed that the extruded product before division had flexibility that could be bent into a horseshoe shape. From FIG. 4, it can be seen that the metal particles 6 are dispersed in the lead-free solder phase. Further, when the size of the metal particles 6 was measured, it was confirmed that the irregular shape matched the size and shape of the lead-free solder before mixing at 50 ⁇ m or more (see, for example, FIG. 5). Further, from FIGS. 3, 4, and 5, it can be seen that the formed linear solder has no voids and the metal particles 6 are uniformly dispersed in the state before blending.
  • the metal particles maintain the initial particle size and are uniformly dispersed in the lead-free solder phase.
  • the preform solder finally obtained by using this will have the same characteristics. Further, the above-mentioned process is very simple as compared with the conventional method. Therefore, it is possible to easily manufacture a preform solder in which metal particles having the initial particle size are uniformly dispersed.

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Abstract

鉛フリーはんだの粒子と前記鉛フリーはんだよりも融点の高い金属の粒子とを混合撹拌し、粒子状態で均一な混合粉体を得る工程、前記混合粉体を加圧成型して、加圧成形物を得る工程、及び、前記加圧成形物を押出成形装置にて所定の形状に成形して押出成形物を得る工程を含む、プリフォームはんだの製造方法により、金属粒子が小さくなったりフラックスが残ったりすることなく、鉛フリーはんだ中に金属粒子が均一に分散したプリフォームはんだを、金属粒子のサイズ管理を従来に比べて簡便に行うだけで得ることが可能なプリフォームはんだの製造方法を提供することができる。

Description

プリフォームはんだの製造方法
　本発明は、プリフォームはんだの製造方法に関するものである。
　従来、例えばプリント基板に集積回路（ＩＣ）などの電子部品の端子をはんだ付けしたり、半導体チップを基板上に固着したりする際に、はんだペースト又ははんだシートを必要箇所に配置してリフロー炉等により加熱してはんだ付けする方法が採用される場合がある。このようなリフロー方式によるはんだ付け方法では、加熱により溶融したはんだが、電子部品や半導体チップ等の自重により被接合部材間から押し出され、その結果、接合力が低下する場合がある。また、電子部品が傾いて基板に接合される場合、長時間の使用の結果、はんだ接合部が薄くなった部分に熱応力が加わり、はんだ接合部にクラックの発生等が生じる場合がある。
　これらの改善策として、例えば、はんだ合金に金属粒子を分散させた複合材や複合材の製法が提案されている（特許文献１、２）。
　特許文献１及び２には、プリフォームはんだの製造方法として、熱分解可能なフラックスと高融点金属粒子からなる混合物で混合母合金を作製し、混合母合金を大量の溶融はんだに投入・撹拌してビレットを作製し、該ビレットを押出、圧延、打ち抜き工程を経てペレットやワッシャーにする旨の開示がある。
特開２０１３－９９７８９号公報 国際公開第２００７／０３２４２９号
　特許文献１及び２で開示の金属粒子を含有させる技術は、熱分解可能なフラックスと高融点金属粒子からなる混合物で混合母合金を作製し、混合母合金を大量の溶融はんだに投入・撹拌してビレットを作製することにより、従来より実施されている所定量の金属粒子を直接溶融はんだ中に投入する方法に比べ、金属粒子が溶融はんだに侵食されて形状が小さくなったりフラックスが残るという課題が解消される旨記載されている。
　しかし、従来の金属粒子を直接溶融はんだに投入する方法や特許文献１や特許文献２に記載の、混合母合金を作製し、混合母合金を大量の溶融はんだに投入・撹拌してビレットを作製する方法では、何れの方法も溶融はんだ中に金属粒子を投入するため、金属粒子を溶融はんだ中に均一分散させるという課題に加え、金属粒子が溶融はんだに侵食されて、小さくなる可能性がある。更に、溶融はんだの組成により融点や溶融時の特性が異なるために、金属粒子のサイズ管理が煩雑になる。
　そこで、本発明は、金属粒子が小さくなったりフラックスが残ったりすることなく、鉛フリーはんだ中に金属粒子が均一に分散したプリフォームはんだを、金属粒子のサイズ管理を従来に比べて簡便に行うだけで得ることが可能なプリフォームはんだの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明者は、金属粒子の鉛フリーはんだ中への均一分散且つ粒径維持管理が容易にできる製法について検討を重ねた結果、鉛フリーはんだの粒子と前記鉛フリーはんだよりも融点の高い金属の粒子との均一な混合粉体を得て、これを加圧成型して、加圧成型物を得た後、当該加圧成型物から前記押出成形物を経て所定の形状に成形してプリフォームはんだを得ることで、前述の課題解決が解決されることを見出した。
　本発明は、鉛フリーはんだの粒子と前記鉛フリーはんだよりも融点の高い金属の粒子とを混合撹拌し、粒子状態で均一な混合粉体を得る工程、前記混合粉体を加圧成型して、加圧成形物を得る工程、及び、前記加圧成形物を押出成形装置にて所定の形状に成形して押出成形物を得る工程を含む、プリフォームはんだの製造方法に関する。
　本発明の実施形態では、さらに、前記押出成形物を所定の形状に成形してプリフォームはんだを得る工程を含むことができる。
　本発明によれば、金属粒子が小さくなったりフラックスが残ったりすることなく、鉛フリーはんだ中に金属粒子が均一に分散したプリフォームはんだを、金属粒子のサイズ管理を従来に比べて簡便に行うだけで得ることが可能なプリフォームはんだの製造方法を提供することができる。
鉛フリーはんだ粒子及び金属粒子の混合粉末を加圧成形物であるビレットに成形する圧粉成型装置を模式的に示した断面図である。 実施例で得られた押出成形物をその長さ方向に前、中央、後の部分で３分割した際の外観写真を示した図である。 図２で示した３分割された押出成形物について、それぞれを長さ方向に切断した切断面の写真を示した図である。 （ａ）図３中の「前」と標記した押出成形物の点線四角で囲んだ部分の一部を拡大した写真を示した図である。（ｂ）図３中の「中央」と標記した押出成形物の点線四角で囲んだ部分の一部を拡大した写真を示した図である。（ｃ）図３中の「後」と標記した押出成形物の点線四角で囲んだ部分の一部を拡大した写真を示した図である。 図４（ａ）中の金属粒子６の一つを拡大した写真を示した図である。
　本発明の実施形態に係るプリフォームはんだの製造方法は、鉛フリーはんだの粒子と前記鉛フリーはんだよりも融点の高い金属の粒子（以下、「所定の金属粒子」又は「金属粒子」と称する場合がある。）とを混合撹拌し、粒子状態で均一な混合粉体を得る工程（工程１とも称する。）、前記混合粉体を加圧成型して、加圧成形物を得る工程（工程２とも称する。）、及び、前記加圧成形物を押出成形装置にて所定の形状に成形して押出成形物を得る工程（工程３とも称する。）を含む。また、さらに、前記押出成形物を所定の形状に成形してプリフォームはんだを得る工程（工程４とも称する。）を含むことができる。
　このように、鉛フリーはんだの粒子と所定の金属粒子とを均一に混合した混合粉体を得たうえで、この混合粉体を加圧成型することで、鉛フリーはんだ相に金属粒子が均一に分散された加圧成形物が得られる。そのため、この加圧成形物から得られる押出成形物、及び、当該押出成形物から得られるプリフォームはんだも同様に、鉛フリーはんだ相に金属粒子が均一に分散されたものとなる。しかも、混合粉体を経て所定の金属粒子が溶融させることなくプリフォームはんだが得られるため、金属粒子の形状、大きさは実質的に変化しない。このため、鉛フリーはんだの成分組成を考慮することなく、混合粉体を形成する前の金属粒子の形状、大きさを管理することで、プリフォームはんだ中の金属粒子の形状、大きさを管理することが可能である。
　工程１において用いることが可能な混合撹拌手段としては、鉛フリーはんだと所定の金属粒子を均一に混合することが可能であれば、特に限定はなく、例えば、粉体を混合する際に用いられる公知の撹拌混合装置等を用いることができる。このような撹拌混合装置としては、例えば、容器回転式、機械撹拌式、無撹拌式等が挙げられる。容器回転式としては、例えば、水平円筒型、傾斜円筒型、Ｖ型、二重円錐式等が挙げられる。容器の内壁には、突起が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。また、容器を回転させる回転軸は１つでもよいが、２つ以上有するものであってもよい。機械撹拌式は、撹拌翼の回転軸方向は水平でもよいし、垂直でもよいし、これら以外の所定の傾斜角を有してもよい。無撹拌式としては、所謂スタティックミキサが挙げられる。また、少量を混合撹拌する場合は、その量に応じて選択された容積を有する密封可能な容器を用いて手動で容器を振とうさせてもよい。
　鉛フリーはんだの粒子と所定の金属粒子を均一に混合撹拌する際の温度条件としては、室温でよい。大量に処理する際に発熱する場合は、冷却装置が設けられた撹拌混合装置等を用いてもよい。鉛フリーはんだの粒子及び所定の金属粒子の酸化を防止する観点から、工程１は、減圧下や不活性ガス雰囲気にて行うことが好ましい。
　鉛フリーはんだの粒子は、粉末、粒状何れでもよい。粒子の形状は、球状、不定形等いずれでもよいが、球状が好ましい。粒子の大きさは、ＪＩＳ規格Ｚ３２８２に規定される大きさであればよいが、Ｔｙｐｅ４、Ｔｙｐｅ５が好ましい。
　鉛フリーはんだは、Ｓｎを主成分とする合金であり、例えば、Ｓｎ－Ａｇ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ｚｎ系、Ｓｎ－Ｓｂ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｂｉ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｉｎ系、Ｓｎ－Ｃｕ－Ｎｉ系及びＳｎ－Ｃｕ系、Ｓｎ－Ｂｉ系、Ｓｎ－Ｉｎ系等の鉛フリーはんだ合金が挙げられる。このうち、Ｓｎ－Ｃｕ－Ｎｉ系及びＳｎ－Ｃｕ系等の鉛フリーはんだ組成が好ましい。
　所定の金属粒子の粒径は、プリフォームはんだの使用される目的に応じ任意に設定が可能で、例えば５０μｍ～１００μｍが例示できる。
　所定の金属粒子は、前述の鉛フリーはんだよりも融点が高い金属であればよく、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属、ＣｕとＮｉからなる合金等が挙げられる。ＣｕとＮｉの合金の場合、Ｎｉ含量が０．１～４４質量％であるＣｕ－Ｎｉ合金が、Ｓｎ－Ｃｕ－Ｎｉ系やＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ系の鉛フリーはんだ合金中に分散させる場合に好適である。
　工程２において適用可能な加圧成形手段は、工程１で得られた混合粉体を加圧して所定の形状の形状に成形可能なものであれば特に限定はなく、粉体を加圧成型する際に使用される公知の加圧装置等を用いることができる。例えば図１に示すように、両端で開口する円筒１を、水平に静置した底板２上に、円筒１の長さ方向が鉛直方向となるように設置して、円筒の一方端を底板２により封止し、円筒１内に充填された混合粉末４（鉛フリーはんだの粒子５、金属粒子６）を鉛直方向上側から押圧しながら摺動可能な押し棒３を設け、押し棒３を鉛直方向上側から押圧する加圧装置を設けたもの等が挙げられる。加圧成型時の負荷圧力、温度は特に限定はなく、工程３において加圧成形物が崩壊することなく押出成形装置に設置可能な程度に賦形可能な条件であればよい。加圧成形物の形状は、特に限定はなく、工程３で用いる際に適した形状であればよいが、均等に加圧する観点から円筒形状が好ましい。尚、加圧成形物はビレットとも称される。
　工程３において適用可能な押出成形装置としては、工程２で得られた加圧成形物から所定の形状に押出成形可能で、この押出成形物から工程４において所望の品質のプリフォームはんだが成形可能なものであれば特に限定はない。例えば、一般的なはんだ線を製造する際に用いられる押出成形装置を用いることができる。押出成形条件は、鉛フリーはんだの組成、加圧成形物及び押出成形物の形状、特性等に応じて、押出速度、押出金型の設定温度等を適宜決定することができる。例えば、加圧成形物（ビレット）が円柱形状から、断面円形の線状の押出成形物を成形する場合は、ビレットの直径の１／５以下の直径の線状の押出成形物を成形するように成形条件を設定することができる。また、例えば、Ｓｎ－Ｃｕ－Ｎｉ系の鉛フリーはんだを用いる場合、押出成形装置の押出部を１００℃以上に加温することにより、ビレットの１／５以下の線径の線状の押出成形物を良好に押出成形が可能である。また、得られる押出成形物は、一般的なはんだ線と同等の外観を有し、鉛フリーはんだ組成の種類によっては可撓性も有することができる。
　押出成形物の形状は、特に限定はなく、工程４で用いる際に適した形状であればよい。例えば、断面円形の線状体等が挙げられる。
　工程４では、工程３で得られた押出成形物を、公知の成形装置等を用いて所望の形状に成形し、プリフォームはんだを得る。プリフォームはんだの形状は特に限定はなく、用途等に応じて適宜選択可能である。例えば、シート状、リボン状、ワイヤ状、球形状、ペレット、ワッシャー等が挙げられる。押出成形物が前述のように線状の円柱である場合は、例えば、公知の圧延装置を用いてシート状等に成形し、必要に応じて、さらに所望の形状に加工すればよい。
　以上のような製造方法により得られるプリフォームはんだは、鉛フリーはんだ中に、この鉛フリーはんだよりも融点の高い金属粒子が分散されたものである。また、プリフォームはんだ中に含まれる金属粒子の形状やサイズがプリフォーム形状に成形した場合にも配合前の形状やサイズと変化しないため、特に半導体素子の接合に適している。
　実施例に基づき、本発明の実施形態に係るプリフォームはんだの製造方法について説明する。
（工程１）
　鉛フリーはんだの粒子として株式会社日本スペリア社製ＳＮ１００Ｃ粉末（粉末サイズ：ｔｙｐｅ４）を、鉛フリーはんだよりも融点の高い金属粒子として福田金属箔粉工業株式会社製Ｃｕ－３０Ｎｉ合金粒子（粒径：目開き７５μｍ通過物）をそれぞれ２０００ｇ及び６ｇを密閉可能な円筒状の容器に充填し、密閉状態で混合した。
　容器をその円筒の長さ方向の中心軸を回転軸として回転速度１２０～１３０ｒｐｍにて回転させて約５分間混合撹拌した。続けて、容器を上記中心軸に直交する方向を回転軸として１０回回転させた後、上記中心軸を回転軸として５分間上記回転速度で再度混合撹拌した。
　以上のようにして、鉛フリーはんだ粉末と金属粒子の均一分散を行った。得られた混合粉体の分散状態を目視にて確認したところ、金属粒子の偏在はなかった。
（工程２）
　図１に示す、谷澤鉄工所製５０ｔプレス仕様圧粉成型装置の円筒１の内側の中空部分に工程１で得られた混合粉体を充填後、押し棒３にて蓋をして５０ｔの圧力にて５分間プレスし、直径約６０ｍｍのビレット（加圧成形物）を加圧成型した。
（工程３）
　工程２で成形したビレットを山口製作所製１５０ｔプレス仕様押出成形装置（形式：ＳＰＣ－２Ｃ）を用いて、ダイヒーター温度：１１０℃、シリンダヒーター温度１１０℃、押出ダイ寸法：内径８ｍｍΦの条件で直径８ｍｍの線状の押出成形物を成形した。
　工程３で得られた直径８ｍｍの線状の押出成形物を長さ方向に前、中央、後の部分で３分割した写真を図２に示す。また、それぞれを長さ方向に切断した切断面の写真を図３に示す。図３中の点線四角で囲んだ部分を拡大した写真を図４（図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ））に示す。図４（ａ）中の金属粒子６の一つを拡大した写真を図５に示す。
　図２より、得られた押出成形物は、外観が良好であり、一般的なはんだ線と同様の金属光沢を有することが分かる。また、分割前の押出成形品は、馬蹄形状に折り曲げが可能な可撓性を有することを確認した。図４より、鉛フリーはんだ相中に金属粒子６が分散していることがわかる。また、金属粒子６のサイズを測定すると、５０μｍ以上で、不定形の形状が鉛フリーはんだの混合前のサイズと形状に合致することが確認された（例えば図５参照）。更に、図３、図４、図５より、成形された線状はんだには空隙もなく、金属粒子６が配合前の状態で均一に分散していることがわかる。
　以上のように、前述の工程を経ることで、押出成形物は、空隙も見られず、金属粒子が当初の粒子径を維持して、均一に鉛フリーはんだ相中に分散されていることから、これを用いて最終的に得られるプリフォームはんだも同様の特性を有することになる。また前述の工程は、従来の方法に比べて非常に簡易である。よって、当初の粒径を保持した状態の金属粒子が均一に分散されているプリフォームはんだを容易に製造することが可能となる。
　１　円筒
　２　底板
　３　押し棒
　４　混合粉末
　５　鉛フリーはんだの粒子
　６　金属粒子

Claims (2)

  1. 　鉛フリーはんだの粒子と前記鉛フリーはんだよりも融点の高い金属の粒子とを混合撹拌し、粒子状態で均一な混合粉体を得る工程、
    　前記混合粉体を加圧成型して、加圧成形物を得る工程、及び、
    　前記加圧成形物を押出成形装置にて所定の形状に成形して押出成形物を得る工程を含む、
    　プリフォームはんだの製造方法。
  2. 　さらに、前記押出成形物を所定の形状に成形してプリフォームはんだを得る工程を含む、請求項１記載のプリフォームはんだの製造方法。
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