WO2025243793A1 - ソルダペースト、及び接合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明に係るソルダペーストは、第１はんだ合金粉末と、第２はんだ合金粉末と、フラックスと、を含むソルダペーストであって、第１はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎを含有し、Ａｇの含有量が３．９質量％以上である合金の粉末であり、第２はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕを含有する合金の粉末であることを特徴とする。かかるソルダペーストによれば、ペーストの溶融性を高められ、はんだ接合部の破壊モード及びハイスピードシェア強度の適正化が図られる。

Description

ソルダペースト、及び接合体の製造方法

　本発明は、ソルダペースト、及び接合体の製造方法に関する。
　本願は、２０２４年５月２４日に、日本に出願された特願２０２４－０８５０７７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　エレクトロニクス業界では、電子機器のシステム・イン・パッケージ（ＳｉＰ）設計の増加に伴い、部品の小型化が進んでいる。ＳｉＰとは、集積回路の１つであり、複数個のＩＣ又はパッケージを積層することで、メモリの大容量化及び機能の複合化を実現する高密度実装技術である。
　このＳｉＰは、スマートフォンやタブレットＰＣ、デジタルカメラ、車載電子機器、医療機器、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）デバイス等の様々な分野で活用されている。

　ＳｉＰ設計では、複数の部品を、１つのアセンブリに相互接続するため、複数回の加熱工程を伴うはんだ付けが必要な場合がある。複数回の加熱工程を伴う、多段階で行うはんだ付けの相互接続の際には、後に行われる加熱工程中に、先の加熱工程で溶融したはんだが再溶融しないように、異なる液相線温度のはんだが必要となる。
　一般的に、最先で行うはんだ付けの相互接続には、ＳｎＡｇＣｕはんだが用いられている。鉛フリーはんだとして広く利用されているＳｎＡｇＣｕはんだは、ＳｎＰｂ共晶はんだに比べて液相線温度が高温側へシフトする。そのため、第２段階以降で行うはんだ付けでは、はんだの液相線温度を、ＳｎＡｇＣｕはんだの液相線温度に比べて低く設定する必要がある。
　はんだの液相線温度が低い、いわゆる低温はんだとしては、Ｓｎ－Ｂｉ系鉛フリーはんだが知られている。しかし、Ｓｎ－Ｂｉ系鉛フリーはんだの代表的な合金組成は、Ｂｉを大量に含んでいるために脆い性質を有する。また、合金の溶融温度が低いことから、熱疲労に対する信頼性が劣る。

　これに対して、従来より、一方のはんだ合金粉末の液相線温度が、他方のはんだ合金粉末の固相線温度に比べて低い関係にある、組成の異なる２種類以上のはんだ合金粉末を併用したソルダペースト、そのソルダペーストを使用してアセンブリを形成する方法、そのソルダペーストを使用してはんだ接合部を形成する方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０２０／２２７６３８号

　電子部品の小型化、高機能化がますます進むなか、従来のソルダペーストにおいても更なる高性能化が求められる。
　しかしながら、上述のような、異なる液相線温度のはんだ合金粉末を併用したソルダペーストでは、加熱条件によっては、はんだ合金粉末の未溶融が発生するおそれがある。また、かかるソルダペーストでは、それぞれのはんだ合金粉末の特性が異なることから、形成されるはんだ接合部の特性（破壊モード、ハイスピードシェア強度など）を制御することが難しく、はんだ合金粉末の組合せにより奏する特性の違いを予測することも困難である。

　特に、はんだ合金の機械的強度を単に向上させるだけでは、はんだ継手に加わる応力が接合界面に集中して、はんだ継手の接合界面で破断が生じやすくなるため、はんだ継手としては最も回避すべき破壊モードとなってしまうことがある。
　そこで、本発明者らは、はんだ合金に対し、通常の機械的強度を測定する試験よりも、より過酷な条件で評価することに着目し、従来よりも遥かに高い速度でシェア強度試験（ハイスピードシェア試験）を行った。この評価は、従来から行われているシェア強度の試験条件とは大きく異なり、瞬時にはんだ継手を破断した時の破壊モードを確認することができる評価である。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ペーストの溶融性を高められ、破壊モード及びハイスピードシェア強度の適正化が図られるソルダペースト、並びにこれを用いた接合体の製造方法を提供する。

　上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。

［１］　第１はんだ合金粉末と、第２はんだ合金粉末と、フラックスと、を含むソルダペーストであって、前記第１はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎを含有し、Ａｇの含有量が３．９質量％以上である合金の粉末であり、前記第２はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕを含有する合金の粉末である、ソルダペースト。

［２］　前記第１はんだ合金粉末と前記第２はんだ合金粉末との混合比は、前記第１はんだ合金粉末が４５質量部以上６５質量部以下であり、前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５５質量部以下である、［１］に記載のソルダペースト。
［３］　前記第１はんだ合金粉末と前記第２はんだ合金粉末との混合比は、前記第１はんだ合金粉末が５０質量部超６５質量部以下であり、前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５０質量部未満である、［２］に記載のソルダペースト。

［４］　前記第１はんだ合金粉末は、Ａｇの含有量が３．９質量％以上４．５質量％以下であり、Ｉｎの含有量が１８質量％以上２２質量％以下であり、残部がＳｎである、［１］～［３］のいずれか一項に記載のソルダペースト。

［５］　前記第２はんだ合金粉末は、Ａｇの含有量が２．９質量％以上４質量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．３質量％以上１質量％以下であり、残部がＳｎである、［１］～［４］のいずれか一項に記載のソルダペースト。

［６］　前記第１はんだ合金粉末において、Ｉｎ／Ａｇで表される質量比が、４以上５．５以下である、［１］～［５］のいずれか一項に記載のソルダペースト。

［７］　はんだ付けすることにより接合体を得る工程を含み、前記はんだ付けの際、［１］～［６］のいずれか一項に記載のソルダペーストを用いて加熱を行う、接合体の製造方法。

　なお、本明細書において、合金組成を示す「％」は、特に断りがない限り「質量％」である。合金の固相線温度及び液相線温度は、示差熱分析により測定される温度である。第１はんだ合金粉末の平均粒径、及び第２はんだ合金粉末の平均粒径は、各はんだ合金粒子群についての体積基準の平均粒径である。

　はんだ接合部の破壊モードは、接合部におけるはんだ自体（はんだバルク）での破壊である場合、はんだバルクと金属間化合物（ＩＭＣ）との界面での剥離破壊である場合、ＩＭＣ界面での剥離破壊である場合等がある。
　ＩＭＣ界面（接合界面）は電極と接合しているため、接合界面で応力を緩和することは容易ではない。ただ、物理的及び電気的な負荷は、主としてはんだ継手の接合界面に加わる。このため、比較的に変形しやすいバルクで応力を緩和した方が、破壊を抑制することができると考えられる。
　前記のはんだ接合部の破壊モードは、ハイスピードシェア試験を行うことにより評価する。

　本発明によれば、ペーストの溶融性を高められ、破壊モード及びハイスピードシェア強度の適正化が図られるソルダペースト、並びにこれを用いた接合体の製造方法を提供することができる。

ペーストの溶融性の評価におけるリフロープロファイルを示す図である。 ペーストの溶融性の評価における評価基準を示す図である。

（ソルダペースト）
　ソルダペーストの一実施形態は、第１はんだ合金粉末と、第２はんだ合金粉末と、フラックスと、を含むものである。
　本実施形態のソルダペーストにおいて、前記第１はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎを含有し、Ａｇの含有量が３．９質量％以上である合金の粉末である。前記第２はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕを含有する合金の粉末である。

　本実施形態のソルダペーストは、低温から中温（１５０～２１０℃）でのはんだ付け用途に適しており、例えば、ピークはんだ付け温度がＳｎ－Ａｇ－Ｃｕはんだの加熱時のピーク温度に比べて低い温度でのはんだ付け用に好適なものである。
　本実施形態のソルダペーストでは、はんだ合金の液相線温度が異なる、第１はんだ合金粉末と第２はんだ合金粉末とが併用される。Ｉｎを含有する第１はんだ合金粉末が、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕを含有する第２はんだ合金粉末に比べて、液相線温度が相対的に低い。
　かかる実施形態のソルダペーストを利用した場合、第２はんだ合金粉末の固相線温度より低く、第１はんだ合金粉末の液相線温度よりも高いピーク温度で加熱するように設計することができる。

＜第１はんだ合金粉末＞
　本実施形態のソルダペーストにおいて、第１はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎを含有する合金の粉末である。
　第１はんだ合金粉末の総質量に対して、Ａｇの含有量は、３．９質量％以上であり、３．９質量％以上５質量％以下でもよいし、３．９質量％以上４．５質量％以下でもよい。例えば、Ａｇの含有量は３．９質量％、４質量％、４．５質量％であってもよい。
　第１はんだ合金粉末の総質量に対して、Ｉｎの含有量は、例えば１８質量％以上でもよいし、１８質量％以上２５質量％以下でもよいし、１８質量％以上２２質量％以下でもよい。例えば、Ｉｎの含有量は１９質量％、２０質量％、２１質量％であってもよい。
　第１はんだ合金粉末の総質量に対して、Ｓｎの含有量は、残部であり、９０質量％以上でもよい。

　第１はんだ合金粉末を構成する合金は、Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎ以外の金属元素を含有するものでもよい。Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎ以外の金属元素としては、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ａｓ等が挙げられる。また、第１はんだ合金粉末は不可避的不純物を含んでもよい。
　本実施形態のソルダペーストにおいては、合金組成や粒径の異なる２種類以上の第１はんだ合金粉末を含んでもよい。

　好ましい第１はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎを含有し、Ａｇの含有量が３．９質量％以上４．５質量％以下であり、Ｉｎの含有量が１８質量％以上２２質量％以下である合金の粉末であり；より好ましい第１はんだ合金粉末は、Ａｇの含有量が３．９質量％以上４．５質量％以下であり、Ｉｎの含有量が１８質量％以上２２質量％以下であり、残部がＳｎからなるＳｎ－Ａｇ－Ｉｎ合金の粉末である。

　第１はんだ合金粉末において、Ｉｎ／Ａｇで表される質量比は、４以上５．５以下であることが好ましく、４．２以上５．４以下でもよいし、４．４以上５．２以下でもよい。
　Ｉｎ／Ａｇで表される質量比が、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、接合部のはんだ自体（はんだバルク）において、過剰なバルク強度になることを防止し、破壊モードをより適正なものに制御しやすくなる。
　また、Ｉｎ／Ａｇで表される質量比が、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、接合部のはんだ自体（はんだバルク）において、バルクが過剰なシェア強度となることを防止し、適切なシェア強度が得られやすくなる。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、接合強度の著しい低下を防止し、目的のハイスピードシェア強度が得られやすくなる。

　第１はんだ合金粉末の固相線温度は、例えば、１３５℃以上１５０℃以下であり、１４０℃以上１４５℃以下でもよい。
　第１はんだ合金粉末の液相線温度は、例えば、１８０℃以上２００℃以下であり、１９０℃以上２００℃以下でもよい。
　第１はんだ合金粉末の粒径は、特に制限されず、通常のソルダペーストに用いる程度の粒径でよく、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に該当するサイズ（粒度分布）を有していると、微細な部品へのはんだ付けが可能となる。例えば、第１はんだ合金粉末は、平均粒径として１μｍ以上１０００μｍ以下である。
　ここでの第１はんだ合金粉末の平均粒径とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置によって測定される粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。

＜第２はんだ合金粉末＞
　本実施形態のソルダペーストにおいて、第２はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕを含有する合金の粉末である。
　第２はんだ合金粉末の総質量に対して、Ａｇの含有量は、例えば２．９質量％以上４質量％以下でもよいし、３質量％以上４質量％以下でもよい。例えば、Ａｇの含有量は２．９質量％、３質量％、３．２質量％、３．５質量％、４質量％であってもよい。
　第２はんだ合金粉末の総質量に対して、Ｃｕの含有量は、例えば０．３質量％以上１．５質量％以下でもよいし、０．３質量％以上１質量％以下でもよいし、０．３質量％以上０．７質量％以下でもよい。例えば、Ｃｕの含有量は０．３質量％、０．５質量％、０．７質量％、０．７５質量％、０．８質量％、０．９質量％であってもよい。
　第２はんだ合金粉末の総質量に対して、Ｓｎの含有量は、残部であり、９０質量％以上でもよい。

　第２はんだ合金粉末を構成する合金は、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕ以外の金属元素を含有するものでもよい。Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕ以外の金属元素としては、例えば、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｐ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ａｓ等が挙げられる。また、第２はんだ合金粉末は不可避的不純物を含んでもよい。
　本実施形態のソルダペーストにおいては、合金組成や粒径の異なる２種類以上の第２はんだ合金粉末を含んでもよい。

　好ましい第２はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕを含有し、Ａｇの含有量が２．９質量％以上４質量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．３質量％以上１質量％以下である合金の粉末であり；より好ましい第２はんだ合金粉末は、Ａｇの含有量が３質量％以上４質量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．３質量％以上０．７質量％以下であり、残部がＳｎからなるＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ合金の粉末である。

　第２はんだ合金粉末において、Ａｇ／Ｃｕで表される質量比は、１０以下であることが好ましく、３以上９以下でもよいし、５以上８．５以下でもよいし、６以上８以下でもよい。
　Ａｇ／Ｃｕで表される質量比が、前記の範囲内であると、ペーストの溶融性を高められやすくなり、また、破壊モード及びハイスピードシェア強度の適正化が共に図られやすくなる。

　第２はんだ合金粉末の固相線温度は、例えば、２０５℃以上２２５℃以下であり、２１０℃以上２２０℃未満でもよい。
　第２はんだ合金粉末の液相線温度は、例えば、２１５℃以上２３５℃以下であり、２１５℃以上２３０℃以下でもよい。
　第２はんだ合金粉末の粒径は、特に制限されず、通常のソルダペーストに用いる程度の粒径でよく、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に該当するサイズ（粒度分布）を有していると、微細な部品へのはんだ付けが可能となる。例えば、第２はんだ合金粉末は、平均粒径として１μｍ以上１０００μｍ以下である。
　ここでの第２はんだ合金粉末の平均粒径とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置によって測定される粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。

　≪第１はんだ合金粉末と第２はんだ合金粉末との混合比≫
　本実施形態のソルダペーストにおいて、第１はんだ合金粉末と第２はんだ合金粉末との混合比は、前記第１はんだ合金粉末が４５質量部以上６５質量部以下であり、前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５５質量部以下である。
　両者の混合比は、破壊モード及びハイスピードシェア強度の適正化の観点から、第１はんだ合金粉末が５０質量部以上６５質量部以下、第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５０質量部以下であることが好ましく、第１はんだ合金粉末が５０質量部超６５質量部以下、第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５０質量部未満であることが好ましく、第１はんだ合金粉末が５５質量部以上６５質量部以下、第２はんだ合金粉末が３５質量部以上４５質量部以下であることがより好ましく、第１はんだ合金粉末が６０質量部以上６５質量部以下、第２はんだ合金粉末が３５質量部以上４０質量部以下であることがさらに好ましい。

＜フラックス＞
　本実施形態のソルダペーストにおいて、フラックスは、特に制限はなく、例えば、樹脂成分としてロジン、溶剤、活性剤、チキソ剤等を含有するものである。
　前記活性剤としては、有機酸、ハロゲン化合物、アミン化合物等が挙げられる。
　前記チキソ剤としては、エステル系チキソ剤、アマイド系チキソ剤、ソルビトール系チキソ剤、セルロースナノファイバー等が挙げられる。

　本実施形態のソルダペーストにおいて、フラックスの含有量は、ソルダペーストの総質量に対して、５質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましく；第１はんだ合金粉末と第２はんだ合金粉末との合計の含有量は、ソルダペーストの総質量に対して、７０質量％以上９５質量％以下であることが好ましく、８５質量％以上９５質量％以下であることがより好ましい。

　本実施形態のソルダペーストにおいては、任意で第１はんだ合金粉末及び第２はんだ合金粉末とは別の金属粉末を含有してもよい。この金属粉末の組成に制限は無く、含んでもよい金属としては、例えば、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｎｉ、Ｇｅ、Ｐ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ａｓが挙げられる。これらの金属は、１種を含んでもよいし、２種以上を含んでもよい。
　金属粉末は、組成や粒径の異なる２種類以上の粉末であってもよい。
　また、金属粉末は、表面が金属粉末を構成する金属とは異なる金属によってめっきされていてもよいし、樹脂粉末や炭素繊維を含有してもよい。例えば、樹脂粉末としてはプラスチック粉末が挙げられ、炭素繊維としてはカーボンファイバーが挙げられる。樹脂粉末や炭素繊維は、組成や粒径の異なる２種類以上の粉末であってもよい。また、樹脂粉末や炭素繊維は、表面が金属によってめっきされていてもよい。

　以上説明したように、本実施形態のソルダペーストは、特定の合金組成を有する第１はんだ合金粉末及び第２はんだ合金粉末と、フラックスと、を含むものである。
　前記第１はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎを含有し、Ａｇの含有量が３．９質量％以上である合金の粉末である。前記第１はんだ合金粉末は、Ｉｎを含むことで、ピークはんだ付け温度が下げられる。また、脆い性質のＢｉと異なり、Ｉｎの採用によって、溶融性を高めつつはんだバルクの強度が過剰になることを防止できる。Ａｇの含有量が３．９質量％以上であるため、接合部におけるはんだバルクの強度が高められる。
　また、はんだ合金の液相線温度が異なる、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕを含有する第２はんだ合金粉末と、上述の第１はんだ合金粉末と、を併用することで、加熱時に、はんだ合金同士の溶融性が良好となる。
　したがって、本実施形態のソルダペーストによれば、ペーストの溶融性を高められ、破壊モード及びハイスピードシェア強度の適正化が図られる。

　前記第１はんだ合金粉末と前記第２はんだ合金粉末との好適な混合比は、前記第１はんだ合金粉末が４５質量部以上６５質量部以下であり、前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５５質量部以下である。両者の混合比が、前記の好適な範囲に制御されることで、第１はんだ合金粉末及び第２はんだ合金粉末の両方の特性が十分に発揮される。
　前記第１はんだ合金粉末と前記第２はんだ合金粉末との、より好適な混合比は、前記第１はんだ合金粉末が５０質量部超６５質量部以下であり、前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５０質量部未満である。両者の混合比が、前記のより好適な範囲に制御されることで、ペーストの溶融性を高められ、かつ、はんだ接合部の破壊モード及びハイスピードシェア強度の適正化が図られやすくなる。

　本実施形態のソルダペーストを用いてはんだ付けを行う場合、例えば、加熱中に、より低い固相線温度の第１はんだ合金粉末が初めに溶融する。これと同時に、固相線温度が相対的に高い第２はんだ合金粉末は、加熱で溶融した合金（第１はんだ合金粉末）に、部分的に又は完全に溶融し得る。このように作製されるはんだ接合部は、破壊モード及びハイスピードシェア強度の適正化が図られる。

　ソルダペーストの好適な形態は、第１はんだ合金粉末と、第２はんだ合金粉末と、フラックスと、からなるソルダペーストであって、前記第１はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎを含有し、Ａｇの含有量が３．９質量％以上である合金の粉末であり、前記第２はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕを含有する合金の粉末であり、前記第１はんだ合金粉末と前記第２はんだ合金粉末との混合比は、前記第１はんだ合金粉末が４５質量部以上６５質量部以下であり、前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５５質量部以下のソルダペーストである。

　ソルダペーストの好適な他の形態は、第１はんだ合金粉末と、第２はんだ合金粉末と、フラックスと、からなるソルダペーストであって、第１はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎを含有し、Ａｇの含有量が３．９質量％以上４．５質量％以下であり、Ｉｎの含有量が１８質量％以上２２質量％以下であり、残部がＳｎである合金の粉末であり、第２はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕを含有し、Ａｇの含有量が２．９質量％以上４質量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．３質量％以上１質量％以下であり、残部がＳｎである合金の粉末であり、前記第１はんだ合金粉末と前記第２はんだ合金粉末との混合比は、前記第１はんだ合金粉末が４５質量部以上６５質量部以下であり、前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５５質量部以下のソルダペーストである。

　ソルダペーストの好適な他の形態は、第１はんだ合金粉末と、第２はんだ合金粉末と、フラックスと、からなるソルダペーストであって、第１はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎを含有し、Ａｇの含有量が３．９質量％以上４．５質量％以下であり、Ｉｎの含有量が１８質量％以上２２質量％以下であり、残部がＳｎであり、前記第１はんだ合金粉末におけるＩｎ／Ａｇで表される質量比が４以上５．５以下である合金の粉末であり、第２はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕを含有し、Ａｇの含有量が２．９質量％以上４質量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．３質量％以上１質量％以下であり、残部がＳｎである合金の粉末であり、前記第１はんだ合金粉末と前記第２はんだ合金粉末との混合比は、前記第１はんだ合金粉末が４５質量部以上６５質量部以下であり、前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５５質量部以下のソルダペーストである。

　ソルダペーストの好適な他の形態は、第１はんだ合金粉末と、第２はんだ合金粉末と、フラックスと、からなるソルダペーストであって、第１はんだ合金粉末は、Ａｇの含有量が３．９質量％以上４．５質量％以下であり、Ｉｎの含有量が１８質量％以上２２質量％以下であり、残部がＳｎからなるＳｎ－Ａｇ－Ｉｎ合金の粉末であり、第２はんだ合金粉末は、Ａｇの含有量が３質量％以上４質量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．３質量％以上０．７質量％以下であり、残部がＳｎからなるＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ合金の粉末であり、前記第１はんだ合金粉末と前記第２はんだ合金粉末との混合比は、前記第１はんだ合金粉末が４５質量部以上６５質量部以下であり、前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５５質量部以下のソルダペーストである。

　ソルダペーストの好適な他の形態は、第１はんだ合金粉末と、第２はんだ合金粉末と、フラックスと、からなるソルダペーストであって、第１はんだ合金粉末は、Ａｇの含有量が３．９質量％以上４．５質量％以下であり、Ｉｎの含有量が１８質量％以上２２質量％以下であり、残部がＳｎからなり、前記第１はんだ合金粉末におけるＩｎ／Ａｇで表される質量比が４以上５．５以下であるＳｎ－Ａｇ－Ｉｎ合金の粉末であり、第２はんだ合金粉末は、Ａｇの含有量が３質量％以上４質量％以下であり、Ｃｕの含有量が０．３質量％以上０．７質量％以下であり、残部がＳｎからなるＳｎ－Ａｇ－Ｃｕ合金の粉末であり、前記第１はんだ合金粉末と前記第２はんだ合金粉末との混合比は、前記第１はんだ合金粉末が４５質量部以上６５質量部以下であり、前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５５質量部以下のソルダペーストである。

（接合体の製造方法）
　接合体の製造方法の一実施形態は、はんだ付けすることにより接合体を得る工程を含む製造方法である。本実施形態の接合体の製造方法では、前記はんだ付けの際、上述したソルダペーストを用いて加熱を行う。

　以下、本実施形態の接合体の製造方法として、ソルダペースト塗布操作、部品取付け操作、加熱方法の一例としてリフロー操作をこの順に行う形態について説明する。

・ソルダペースト塗布操作
　ソルダペースト塗布操作においては、上述したソルダペーストを、基板の表面に塗布する。
　基板としては、例えば、プリント配線基板、ウェーハ等が挙げられる。
　ソルダペーストを塗布する方法としては、例えば、開口部を有するマスクを用いてソルダペーストを印刷塗布する方法、ディスペンサ等を用いてソルダペーストを吐出する方法、プローブピン等を用いてソルダペーストを転写する方法等が挙げられる。

・部品取付け操作
　部品取付け操作においては、ソルダペーストが印刷された基板の所定位置に、部品を取り付ける。
　部品としては、例えば、チップ、集積回路、トランジスタ、ダイオード、抵抗器、コンデンサ、半導体パッケージ、基板等が挙げられる。

　・リフロー操作
　リフロー操作の雰囲気は、本発明の効果が奏される限り特に限定されないが、例えば、窒素ガス雰囲気、又は還元性ガス雰囲気であってもよい。
　還元性ガス雰囲気は、例えば、リフロー炉において還元性化合物を揮発させて形成されるものであってもよいし、液体の還元性化合物に対して窒素を通気させることにより得られる還元性ガスを、リフロー炉へ供給して形成されるものであってもよい。還元性化合物としては、ギ酸が好ましい。
　リフロー操作の雰囲気が還元性ガス雰囲気である場合、用いるソルダペーストは、活性剤の量を低減させてもよく、活性剤を含有しなくてもよい。これにより、フラックス残渣をより低減することが可能である。

　リフロー操作においては、リフロー炉において、ソルダペーストに含まれる第２はんだ合金粉末の固相線温度より低く、第１はんだ合金粉末の液相線温度よりも高い温度（すなわち、ピーク温度）で、部品取り付け後の基板を加熱する（これを本加熱という）。
　加熱温度としては、例えば、第１はんだ合金粉末の液相線温度よりも１０～２０℃高い温度であってもよい。加熱時間としては、例えば、１０秒～３分間であってもよい。
　リフロー操作は、本加熱の前に、本加熱の加熱温度よりも低い温度で部品取り付け後の基板を加熱する、プリヒートを行うものであってもよい。

　リフロー操作において、加熱温度が、第１はんだ合金粉末の固相線温度以上に上昇すると、第１はんだ合金粉末は溶融し始め、溶融はんだとなる。この溶融はんだは、部品と基板との接合面に広がり、濡れ始める。同時に、第２はんだ合金粉末が、前記溶融はんだに溶融し始める。本加熱が続くと、前記溶融はんだは完全に溶融し、第２はんだ合金粉末は前記溶融はんだに溶融し続けて、はんだ接合部を形成する。第２はんだ合金粉末は、前記溶融はんだに溶融し続けて、均質な液状態を形成し得る。その結果、はんだ接合部の機械的性能が向上する。

　以上説明した本実施形態にかかる接合体の製造方法によれば、上述した特定のソルダペーストが採用されているため、製造される接合体において、破壊モード及びハイスピードシェア強度の適正化が図られて、接合強度が向上する。

　上述した特定のソルダペースト、及びこれを用いた接合体の製造方法は、スマートフォンやタブレットＰＣ、デジタルカメラ、車載電子機器、医療機器、ＩｏＴデバイス等の分野でのはんだ付け用途において有用な技術である。

　以下、実施例により本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

＜ソルダペーストの調製＞
　（実施例１～５、比較例１～３５）
　表１～３に示した合金組成の各はんだ合金をアトマイズして、体積基準で測定した場合の平均粒径が３２μｍである、第１はんだ合金粉末及び第２はんだ合金粉末をそれぞれ作製した。
　作製したはんだ合金粉末の一部についての固相線温度、液相線温度を以下に示した。
　Ｓｎ－４Ａｇ－２０Ｉｎ　固相線温度１４３（℃）、液相線温度１９８（℃）
　Ｓｎ－３．２Ａｇ－２０Ｉｎ　固相線温度１４１（℃）、液相線温度１９５（℃）

　Ｓｎ－３Ａｇ－０．５Ｃｕ　固相線温度２１７（℃）、液相線温度２２０（℃）
　Ｓｎ－２．９Ａｇ－０．５Ｃｕ　固相線温度２１７（℃）、液相線温度２２０（℃）
　Ｓｎ－４Ａｇ－０．５Ｃｕ　固相線温度２１７（℃）、液相線温度２２９（℃）
　Ｓｎ－３．８Ａｇ－０．５Ｃｕ　固相線温度２１７（℃）、液相線温度２１７（℃）
　Ｓｎ－３Ａｇ－０．３Ｃｕ　固相線温度２１８（℃）、液相線温度２２１（℃）
　Ｓｎ－３Ａｇ－１Ｃｕ　固相線温度２１６（℃）、液相線温度２２４（℃）
　Ｓｎ－３Ａｇ－２Ｃｕ　固相線温度２１６（℃）、液相線温度２７７（℃）

　Ｓｎ－３Ａｇ　固相線温度２２１（℃）、液相線温度２２２（℃）
　Ｓｎ－３．５Ａｇ　固相線温度２２０（℃）、液相線温度２２１（℃）
　Ｓｎ－５Ａｇ　固相線温度２２０（℃）、液相線温度２４５（℃）
　Ｓｎ－５Ｓｂ　固相線温度２４０（℃）、液相線温度２４３（℃）

　次いで、第１はんだ合金粉末及び第２はんだ合金粉末を、表１～３に示した混合比で混合し、この後、下記組成のフラックスと混和して、各例のソルダペーストをそれぞれ調製した。その際のはんだ合金粉末とフラックスとの混合比は、第１はんだ合金粉末及び第２はんだ合金粉末の混合物を８８．５質量部、フラックスを１１．５質量部とした。

　フラックスの組成：水添酸変性ロジン４０質量％、溶剤４０質量％、有機酸１０質量％、チキソ剤１０質量％

＜評価＞
　各例のソルダペーストに対し、以下のようにして、ペーストの溶融性の評価、破壊モードの評価、ハイスピードシェア強度の評価を実施した。それらの評価結果を、表１～３に併記した。

［ペーストの溶融性］
　使用した基板、部品、リフロー装置、観察装置を以下に示した。
　　基板：ＦＲ－４、基板サイズ１０５ｍｍ×１０５ｍｍ×０．８ｍｍ
　　部品：ＱＦＰ
　　リフロー装置：千住金属工業株式会社製のＳＮＲ－６１５
　　観察装置：光学顕微鏡、株式会社キーエンス製のＶＨＸ－６０００

・ソルダペースト塗布操作、部品取付け操作：
　ソルダペーストを、前記基板の表面に塗布し、ソルダペーストが塗布された基板の所定位置に、前記部品を取り付けた。
・リフロー操作：
　次いで、前記リフロー装置で、部品取り付け後の基板を加熱した。
　加熱条件としては、窒素雰囲気下、昇温速度１℃／ｓにより１９０℃まで加熱し、１９０℃から２１０℃の範囲（ピーク温度）で１５０秒間加熱し続けた。その際のリフロープロファイルを図１に示した。

　ペーストの溶融性は、前記リフロー操作の後、徐冷し、ソルダペーストが塗布された基板の所定位置（部品の端子が取り付けられた部位）を、前記観察装置で観察し、はんだ合金粉末の溶融状態（溶融、未溶融）を、下記評価基準に基づいて判定することにより評価した。この評価基準を図２に示した。
　評価基準
　　Ａ：はんだ合金粉末が溶融して、表面凹凸が確認されなかった（表面凹凸なし）。
　　Ｂ：はんだ合金粉末は溶融したが、表面凹凸が確認された（表面凹凸あり）。
　　Ｃ：はんだ合金粉末の溶融が不十分であった（溶融が不十分）。
　　Ｄ：はんだ合金粉末は溶融しなかった（未溶融）。

［破壊モード及びハイスピードシェア強度］
　ハイスピードシェア（ＨＳＳ）試験を行うことにより、はんだ接合部の特性として、破壊モード及びハイスピードシェア強度を評価した。

・ＨＳＳ試験向け基板の作製
　ソルダペーストを、マスク開口（ｄｉａ）０．９１ｍｍ，マスク厚さ０．２４ｍｍのマスクにて、基板に印刷し、それをリフローすることで、はんだ接合部を備えたＨＳＳ試験向け基板を得た。
　リフロー詳細
　　リフロー装置：千住金属工業株式会社製ＳＮＲ－６１５
　　リフロー条件：ピーク温度２２０℃、ピーク時間３５秒間、窒素雰囲気；ピーク温度については、溶融性の差異により本評価に影響が生じないようにするため２２０℃とした。

・ＨＳＳ試験
　得られたＨＳＳ試験向け基板を、ＨＳＳ試験機（Ｎｏｒｄｓｏｎ　Ｄａｇｅ社製のＤＡＧＥ－４０００ＨＳ）中の治具に取り付け、前記作製の手順にて作製したはんだ接合部５個をシェアし、この時のシェアに要した強度（ハイスピードシェア強度）を測定した。
　ＨＳＳ試験の条件は以下のとおりである。
　　シェア速度４０００ｍｍ／ｓｅｃ、シェア高さ１０μｍ

・破壊モードの評価
　前記のＨＳＳ試験後のＨＳＳ試験向け基板を、光学顕微鏡（株式会社キーエンス製のＶＨＸ－６０００）で観察して、破壊モードの評価を行った。
　破壊モードの評価は、シェアによる破壊様式を、下記評価基準に基づいて判定することにより実施した。
　評価基準
　５個のはんだ接合部について、
　　Ａ：５個全てバンプ全面に渡る金属間化合物（ＩＭＣ）界面での剥離破壊がなく、かつ、バンプ面の９０％以上に渡る面積においてはんだ自体（はんだバルク）での破壊が、１個以上含まれる場合
　　Ｂ：５個全てのバンプにて、ＩＭＣ界面での剥離破壊とバルクでの破壊が同時に生じ、バンプ面でのはんだ自体での破壊面積が９０％未満である場合
　　Ｃ：バンプ全面に渡るＩＭＣ界面での剥離破壊が、１個以上含まれる場合

・ハイスピードシェア強度の評価
　ハイスピードシェア強度の評価は、前記のＨＳＳ試験で測定した強度（ハイスピードシェア強度）を指標とし、下記評価基準に基づいて判定することにより実施した。
　ここでいうハイスピードシェア強度は、一定値以上の値を示す必要があるが、単に高い値を示すのみではなく、シェア強度が高すぎると、不適切な破壊モードの発生確率が上昇してしまう観点より、下記評価基準の通り、一定範囲内の値である必要がある。
　評価基準
　５個のはんだ接合部における、
　　Ａ：ハイスピードシェア強度の平均値が１０．５Ｎを超え、１３Ｎ未満であるもの
　　Ｃ：ハイスピードシェア強度の平均値が１３Ｎ以上、又は１０．５Ｎ以下であるもの

　表１～３に示す結果から、実施例１～５のソルダペーストにおいては、ペーストの溶融性が高められ、かつ、破壊モード及びハイスピードシェア強度の適正化が図られていることを確認できる。
　一方、比較例１～３５のソルダペーストにおいては、ハイスピードシェア強度が不十分なものがあった。比較例１～３５のソルダペーストでは、ペーストの溶融性の向上、破壊モード及びハイスピードシェア強度の適正化のいずれかが認められなかった。

　以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (7)

1. 　第１はんだ合金粉末と、第２はんだ合金粉末と、フラックスと、を含むソルダペーストであって、
   　前記第１はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＩｎを含有し、Ａｇの含有量が３．９質量％以上である合金の粉末であり、
   　前記第２はんだ合金粉末は、Ｓｎ、Ａｇ及びＣｕを含有する合金の粉末である、ソルダペースト。
2. 　前記第１はんだ合金粉末と前記第２はんだ合金粉末との混合比は、
   　前記第１はんだ合金粉末が４５質量部以上６５質量部以下であり、
   　前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５５質量部以下である、請求項１に記載のソルダペースト。
3. 　前記第１はんだ合金粉末と前記第２はんだ合金粉末との混合比は、
   　前記第１はんだ合金粉末が５０質量部超６５質量部以下であり、
   　前記第２はんだ合金粉末が３５質量部以上５０質量部未満である、請求項２に記載のソルダペースト。
4. 　前記第１はんだ合金粉末は、
   　Ａｇの含有量が３．９質量％以上４．５質量％以下であり、
   　Ｉｎの含有量が１８質量％以上２２質量％以下であり、残部がＳｎである、請求項１に記載のソルダペースト。
5. 　前記第２はんだ合金粉末は、
   　Ａｇの含有量が２．９質量％以上４質量％以下であり、
   　Ｃｕの含有量が０．３質量％以上１質量％以下であり、残部がＳｎである、請求項１に記載のソルダペースト。
6. 　前記第１はんだ合金粉末において、Ｉｎ／Ａｇで表される質量比が、４以上５．５以下である、請求項１に記載のソルダペースト。
7. 　はんだ付けすることにより接合体を得る工程を含み、
   　前記はんだ付けの際、請求項１～６のいずれか一項に記載のソルダペーストを用いて加熱を行う、接合体の製造方法。