WO2025254166A1 - はんだペースト、はんだ接合体、および、はんだ接合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

このはんだペーストは、はんだ粉末と、スペーサー粉末（２１）と、を含有し、前記スペーサー粉末（２１）の溶融温度が前記はんだ粉末の溶融温度よりも高く、前記スペーサー粉末（２１）は、前記はんだ粉末の融液と接触した状態で、前記はんだ粉末の融点＋２０℃の温度で５分間加熱しても溶解せず、前記スペーサー粉末（２１）の粒径の下位１０％径（Ｄ１０）と上位１０％径（Ｄ９０）の差が３０μｍ以下とされており、塗布して加熱処理した際の前記スペーサー粉末（２１）の平面充填率が５０％未満である。

Description

はんだペースト、はんだ接合体、および、はんだ接合体の製造方法

　本発明は、はんだ粉末を含むはんだペースト、第一部材と第二部材とがはんだ層を介して接合されたはんだ接合体、および、はんだ接合体の製造方法に関するものである。
　本願は、２０２４年６月５日に、日本に出願された特願２０２４－０９１６２９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　例えば、ＬＥＤやパワーモジュールといった各種デバイスにおいては、回路基板の上に半導体素子等の電子部品が接合された構造とされている。
　半導体素子等の電子部品を回路基板上に接合する際には、例えば特許文献１に示すように、はんだ材を用いた方法が広く使用されている。

　ここで、電子部品が、広い面積を有する半導体チップ、高発熱を生じるパワー半導体、複数の電気接続部を有するフリップチップ実装式のチップである場合には、電子部品と基板との間のはんだ層の厚さがばらついて、電子部品と基板との間の距離を一定にすることが困難であった。
　はんだ層の厚さがばらついて電子部品が傾斜して基板に接合されると、電子部品であるチップ内において熱抵抗変化が生じ、期待した放熱性が得られない問題があった。また、電子部品が高輝度のＬＥＤである場合には、ＬＥＤからの発光角度が期待した角度にならない問題があった。

　そこで、例えば特許文献２には、はんだ付けの温度で溶融しない直径が１～３００μｍの真球度が０．９０以上のＮｉボールを使用したはんだペーストが開示されている。特許文献２においては、Ｎｉボールを半導体素子の電極等に実装した際のセルフアライメント性を確保できると共に、Ｎｉボールははんだ付けの温度で溶融しないため、はんだ継手における高さのばらつきを抑制できる旨が記載されている。

特開２０００－２７１７８２号公報 日本国特許第５５８５７５２号公報

　しかし、特許文献２においては、はんだ付けの温度で溶融せず直径が１～３００μｍであり真球度が０．９０以上であるＮｉボールを使用したはんだペーストの記載はあるが、Ｎｉボールがどの程度の割合ではんだペーストに含有されている等の詳細については開示されていなかった。特に、Ｎｉボールの集合体であるＮｉパウダの場合、Ｎｉパウダをどの程度の割合ではんだペーストに含有させるか開示されていなかった。
　このため、はんだ層におけるＮｉボールによる電子部品の傾斜抑制効果を十分に得ることができないおそれがあった。

　この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、部材同士を接合する際に形成されるはんだ層の厚さを均一にすることが可能なはんだペースト、第一部材と第二部材とが均一な厚さのはんだ層を介して接合されたはんだ接合体、および、はんだ接合体の製造方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の態様１のはんだペーストは、はんだ粉末と、スペーサー粉末と、を含有し、前記スペーサー粉末の溶融温度が前記はんだ粉末の溶融温度よりも高く、前記スペーサー粉末は、前記はんだ粉末の融液と接触した状態で、前記はんだ粉末の融点＋２０℃の温度で５分間加熱しても溶解せず、前記スペーサー粉末の粒径の下位１０％径（Ｄ１０）と上位１０％径（Ｄ９０）の差が３０μｍ以下とされており、塗布して加熱処理した際の前記スペーサー粉末の平面充填率が５０％未満であることを特徴としている。

　本発明の態様１のはんだペーストによれば、前記スペーサー粉末の溶融温度が前記はんだ粉末の溶融温度よりも高く、前記スペーサー粉末は、前記はんだ粉末の融液と接触した状態で、前記はんだ粉末の融点＋２０℃の温度で５分間加熱しても溶解せず、前記スペーサー粉末の粒径の下位１０％径（Ｄ１０）と上位１０％径（Ｄ９０）の差が３０μｍ以下とされているので、リフロー加熱後にはんだの厚さがスペーサー粉末の直径に等しくなる量のはんだペーストを塗布すれば、はんだペーストを塗布して加熱した際に、このスペーサー粉末によってはんだ層の厚さが規定される。
　そして、塗布して加熱処理した際の前記スペーサー粉末の平面充填率が５０％未満とされているので、スペーサー粉末が重なるように配置されずに均一に分散することになり、はんだ層の厚さを均一にすることができる。

　本発明の態様２のはんだペーストは、態様１のはんだペーストにおいて、前記スペーサー粉末の平均粒径が１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされていることを特徴としている。
　本発明の態様２のはんだペーストによれば、前記スペーサー粉末の平均粒径が１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされているので、はんだ層の厚さを１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内で均一に形成することができる。

　本発明の態様３のはんだ接合体は、第一部材と第二部材とはんだ層とを有し、前記第一部材と前記第二部材とが前記はんだ層を介して接合されたはんだ接合体であって、前記はんだ層には、スペーサー粉末が分散しており、前記スペーサー粉末の溶融温度が前記はんだ層の溶融温度よりも高く、前記スペーサー粉末は、前記はんだ粉末の融液と接触した状態で、前記はんだ層の融点＋２０℃の温度で５分間加熱しても溶解せず、前記スペーサー粉末の粒径の下位１０％径（Ｄ１０）と上位１０％径（Ｄ９０）の差が３０μｍ以下であり、前記スペーサー粉末の平面充填率が５０％未満とされていることを特徴としている。

　本発明の態様３のはんだ接合体によれば、前記はんだ層に、スペーサー粉末が分散しており、前記スペーサー粉末の溶融温度が前記はんだ層の溶融温度よりも高く、前記スペーサー粉末は、前記はんだ粉末の融液と接触した状態で、前記はんだ粉末の融点＋２０℃の温度で５分間加熱しても溶解せず、前記スペーサー粉末の粒径の下位１０％径（Ｄ１０）と上位１０％径（Ｄ９０）の差が３０μｍ以下であり、前記スペーサー粉末の平面充填率が５０％未満とされているので、はんだ層の厚さを均一に形成することができ、第一部材と第二部材との距離を一定とすることができる。

　本発明の態様４のはんだ接合体は、態様３のはんだ接合体において、前記スペーサー粉末の平均粒径が１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされていることを特徴としている。
　本発明の態様４のはんだ接合体によれば、前記スペーサー粉末の平均粒径が１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされているので、はんだ層の厚さが１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内となり、第一部材と第二部材との距離を一定とすることができる。

　本発明の態様５のはんだ接合体は、態様３または態様４のはんだ接合体において、前記第一部材が回路基板とされ、前記第二部材が半導体素子とされていることを特徴としている。
　本発明の態様５のはんだ接合体によれば、前記第一部材が回路基板とされ、前記第二部材が半導体素子とされているので、半導体素子と回路基板とが傾いて接合されることが抑制され、性能の安定した半導体デバイスを構成することが可能となる。

　本発明の態様６のはんだ接合体の製造方法は、第一部材と第二部材とがはんだ層を介して接合されたはんだ接合体の製造方法であって、前記第一部材の接合面および前記第二部材の接合面のいずれか一方又は両方に態様１または態様２に記載のはんだペーストを塗布するペースト塗布工程と、塗布したはんだペーストを介して前記第一部材と前記第二部材とを積層する積層工程と、前記はんだペーストを介して積層した前記第一部材および前記第二部材を熱処理してはんだ層を形成し、前記第一部材と前記第二部材とを前記はんだ層を介して接合するはんだ接合工程と、を有しており、前記はんだ接合工程における加熱温度が、前記はんだ粉末の溶融温度以上、かつ、前記スペーサー粉末の溶融温度未満であることを特徴としている。

　本発明の態様６のはんだ接合体の製造方法によれば、本発明の態様１または態様２のはんだペーストを用いているので、はんだ接合工程において、はんだ粉末の溶融物の中にスペーサー粉末が沈むように存在することになり、このスペーサー粉末によってはんだ層の厚さが規定される。
　そして、塗布して加熱処理した際の前記スペーサー粉末の平面充填率が５０％未満とされているので、スペーサー粉末が重なるように配置されずに均一に分散することになり、はんだ層の厚さを均一にすることができる。

　本発明の態様によれば、部材同士を接合する際に形成されるはんだ層の厚さを均一にすることが可能なはんだペースト、第一部材と第二部材とが均一な厚さのはんだ層を介して接合されたはんだ接合体、および、はんだ接合体の製造方法を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るはんだペーストおよびはんだ接合体の概略説明図である。 本発明の一実施形態に係るはんだ層の拡大説明図である。 本発明の一実施形態に係るはんだペーストおよびはんだ接合体（はんだ層）における平面充填率の説明図である。 本発明の一実施形態に係るはんだ接合体の製造方法を示すフロー図である。

　以下に、本発明の実施形態であるはんだペースト、はんだ接合体、および、はんだ接合体の製造方法について、図面を参照して説明する。

　本実施形態に係るはんだ接合体１０は、図１に示すように、第一部材１１と第二部材１２とが、はんだ層１３を介して接合されたものである。本実施形態では、はんだ接合体１０は、回路基板（第一部材１１）と半導体素子（第二部材１２）とが、はんだ層２０を介して接合された半導体デバイスとされている。

　ここで、回路基板（第一部材１１）は、例えば、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、鉄又は鉄合金、窒化アルミニウム等の熱伝導性に優れた物質で構成されており、本実施形態では、鉄合金（コバール）で構成されたものとされている。なお、回路基板（第一部材１１）の接合面には、はんだとの濡れを確保するためＡｕ等の膜が成膜されていることが好ましい。
　また、半導体素子（第二部材１２）の接合面には、はんだとの濡れを確保するためＡｕ等の膜が成膜されていることが好ましい。

　はんだ層２０は、本実施形態であるはんだペーストによって形成されており、図２に示すように、はんだ層２０の内部には、スペーサー粉末２１が分散している。そして、スペーサー粉末２１の平面充填率が５０％未満とされている。

　ここで、本実施形態であるはんだペーストについて説明する。本実施形態であるはんだペーストは、はんだ粉末と、スペーサー粉末２１と、を含有している。

　はんだ粉末は、接合する第一部材１１および第二部材１２の接合面の材質に応じて、適宜選択される。
　本実施形態において、回路基板（第一部材１１）の接合面、および、半導体素子（第二部材１２）の接合面が貴金属（Ａｕ）で構成されている場合には、はんだ粉末としては、例えば、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系はんだ、Ａｕ－Ｓｎ系はんだ、Ｓｎ－Ｃｕ系はんだ、等を適用することができる。
　本実施形態では、はんだ粉末は、Ｓｎの含有量が１０ｍａｓｓ％以上８０ｍａｓｓ％以下とされ、残部がＡｕおよび不可避不純物とされたＡｕ－Ｓｎはんだとされている。
　なお、はんだ粉末の平均粒径は、１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされていることが好ましい。はんだ粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、後述するスペーサー粉末２１のＤ５０の測定法と同様にして測定される。

　そして、スペーサー粉末２１は、溶融温度がはんだ粉末の溶融温度よりも高いものとされており、スペーサー粉末２１は、はんだ粉末の融液と接触した状態で、はんだ粉末の融点＋２０℃の温度で５分間加熱しても溶解せず、スペーサー粉末２１の粒径の下位１０％径（Ｄ１０）と上位１０％径（Ｄ９０）の差が３０μｍ以下とされている。Ｄ１０とＤ９０の差は、２μｍ以上であってもよく、１０μｍ以上でもよい。
　スペーサー粉末２１が溶解しないとは、スペーサー粉末２１がはんだ粉末の融液に溶け込まないことも包含する。例えば、スペーサー粉末がＡｕからなり、はんだ粉末がＡｕ－Ｓｎ合金からなる場合、スペーサー粉末がはんだ粉末の融液と接触した状態で、はんだ粉末の融点＋２０℃の温度で加熱すると、スペーサー粉末とはんだ粉末の融液との界面で、スペーサー粉末がＡｕ－Ｓｎ合金となる反応が進み、スペーサー粉末が溶解する場合がある。このようにはんだ粉末の融液に溶け込むスペーサー粉末は、本実施形態から除外される。
　なお、スペーサー粉末が真球でない場合、等体積球相当径（Volume-equivalent diameter）をもって粒子の粒径と定義する。等体積球相当径とは、粒子の体積と同じ体積を有する球の直径である。スペーサー粉末が真球の場合、その真球の直径を粒子の粒径と定義する。Ｄ９０は、粒子径がＤ１０以下の粒子の割合が１０％となる粒子径であり、Ｄ９０は、粒子径がＤ９０以下の粒子の割合が９０％となる粒子径である。
　１ｇのスペーサー粉末２１を１００ｍｌの分散溶媒中に分散させて、レーザー回折・散乱装置（マイクロトラック社製MT-3000）を用い、スペーサー粉末２１の体積基準の粒度分布を測定する。測定された体積基準の粒度分布からＤ１０，Ｄ５０（平均粒径），Ｄ９０を算出する。レーザー回折・散乱法で測定された体積基準の粒度分布における粒子径は、等体積球相当径である。
　ここで、本実施形態では、はんだ粉末が上述のＡｕ－Ｓｎはんだとされていることから、スペーサー粉末２１は、はんだ粉末（Ａｕ－Ｓｎはんだ）の溶融温度（２８０℃）よりも溶融温度が高いものとされている。

　このスペーサー粉末２１は、その表面がはんだ粉末の溶融物との濡れ性が良い材質とされていることが好ましい。
　本実施形態では、はんだ粉末が上述のＡｕ－Ｓｎはんだとされていることから、スペーサー粉末２１の少なくとも表面は、Ｎｉ、Ｃｕから選択される一種または二種からなる金属材料で構成されていることが好ましい。

　そして、このスペーサー粉末２１は、はんだペーストを塗布して加熱処理した際の平面充填率が５０％未満とされている。平面充填率は、１０ｐｐｍ（０．００１％）以上であってもよく、１０ｐｐｍ以上１０％以下が好ましい。
　ここで、スペーサー粉末２１の平面充填率について、図３を用いて説明する。
　スペーサー粉末２１を真球形状と仮定し、その半径をｒとした場合に、スペーサー粉末２１を平面状に一層でスペーサー粉末２１の粒子同士が接するように配置した場合（図３に示す六方最密充填時）、一辺の長さが２ｒの正三角形の面積中に０．５個存在することになり、スペーサー粉末２１の占有面積率（平面充填率）は９０．６９％となる。スペーサー粉末２１が真球ではない場合には、ペースト塗布範囲内の、互いに重複しない任意の３ヶ所にて１００μｍ四方を観察し、それらに占めるスペーサー粉末２１の面積率（占有面積率）の平均を平面充填率と定義する。スペーサー粉末２１が真球の場合も同様にして平面充填率は測定される。
　詳細には、基板上にはんだペーストを、加熱後の厚さがスペーサー粉末２１の平均粒径となるように塗布する。塗布したはんだペーストの上にチップを積層する。塗布されたはんだペーストの温度がはんだ粉末の融点以上となる時間が５秒以上となるように窒素雰囲気中で加熱し、回路基板とチップとをはんだ接合する（リフロー）。適切な加熱時間は、はんだペーストの成分によって左右されるが、一般に５秒以上１２０秒以下であり、好ましくは５秒以上３０秒以下である。次いで、チップとはんだ層との界面からスペーサー粉末の平均粒径の１／２の距離離れた位置にてチップと平行な平面ではんだ層を切断する。切断面を観察し、上述した方法により、スペーサー粉末２１の平面充填率を測定する。
　本実施形態では、はんだペーストを塗布して加熱処理した際の平面充填率が５０％未満とされていることから、スペーサー粉末２１が一層で分散されることになる。
　このように、はんだペーストを塗布して加熱処理した際のスペーサー粉末２１の平面充填率が５０％未満とされていることから、これを凝固することで形成されるはんだ層２０においても、スペーサー粉末２１の平面充填率が５０％未満となる。

　ここで、スペーサー粉末２１の平均粒径は、１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされていることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内とされていることがより好ましい。作製するはんだ層の厚さは、スペーサー粉末２１の平均粒径となる。このため、スペーサー粉末２１の平均粒径は、目標とするはんだ層の厚さによって決定される。例えば、一辺の長さが１ｍｍ程度の正方形の照明用ＬＥＤチップを回路基板に接合する場合、スペーサー粉末２１の平均粒径は、５～２０μｍであることが好ましい。一辺の長さが５ｍｍ程度の正方形のパワー半導体チップを回路基板に接合する場合、スペーサー粉末２１の平均粒径は、１５～１００μｍであることが好ましい。
　また、スペーサー粉末２１の最大長さａと最大長さに直交する方向の最大長さｂとの比ａ／ｂが、１以上２以下の範囲内であることが好ましく、１以上１．２以下であることがさらに好ましい。ただしａ≧ｂとする。
　また、スペーサー粉末２１は、球形状をなしていることが好ましい。
　スペーサー粉末２１の平均粒径は、レーザー回折・散乱法で測定された体積基準の粒度分布におけるＤ５０である。
　乾式の粒子形状分析装置を用いて、１０００個のスペーサー粉末２１の粒子のａ／ｂを測定し、その平均値をスペーサー粉末２１のａ／ｂとする。

　次に、本実施形態である半導体デバイス（はんだ接合体１０）の製造方法について、図４のフロー図を参照して説明する。

（ペースト塗布工程Ｓ０１）
　まず、回路基板（第一部材１１）の接合面および半導体素子（第二部材１２）の接合面のいずれか一方又は両方に、本実施形態であるはんだペーストを塗布する。なお、はんだペーストの塗布方法は特に限定されないが、例えば、メタルマスク法、スクリーン印刷法、ディスペンス法等を適用することができる。

（積層工程Ｓ０２）
　上述のように塗布したはんだペーストを介して、回路基板（第一部材１１）と半導体素子（第二部材１２）を積層する。

（はんだ接合工程Ｓ０３）
　はんだペーストを介して積層した回路基板（第一部材１１）と半導体素子（第二部材１２）に対して加熱処理を行う。なお、この加熱処理時における加熱温度は、はんだ粉末の溶融温度以上、かつ、スペーサー粉末２１の溶融温度未満に設定する。
　ここで、平面充填率が５０％未満であることから、スペーサー粉末２１が一層で分散されることになる。

　溶融したはんだペーストを凝固することにより、はんだ層２０が形成され、回路基板（第一部材１１）と半導体素子（第二部材１２）とがはんだ層２０を介して接合される。
　ここで、はんだ粉末の溶融物中において、スペーサー粉末２１が一層で分散されていることから、はんだ層２０の厚さ（回路基板（第一部材１１）と半導体素子（第二部材１２）との距離）が一定となる。

　以上のような構成とされた本実施形態であるはんだペーストにおいては、はんだ粉末と、スペーサー粉末２１と、を含有しており、スペーサー粉末２１は、溶融温度がはんだ粉末の溶融温度よりも高く、スペーサー粉末２１は、はんだ粉末の融液と接触した状態で、はんだ粉末の融点＋２０℃の温度で５分間加熱しても溶解しない。このため、このスペーサー粉末２１によってはんだ層の厚さが規定される。
　そして、塗布して加熱処理した際のスペーサー粉末２１の平面充填率が５０％未満とされているので、スペーサー粉末２１が重なるように配置されずに一層で均一に分散することになり、形成されるはんだ層２０の厚さを均一にすることができる。

　本実施形態であるはんだ接合体１０においては、はんだ層２０に、溶融温度がはんだ層２０の溶融温度よりも高いスペーサー粉末２１が分散しており、スペーサー粉末２１の平面充填率が５０％未満とされているので、スペーサー粉末２１が重なるように配置されずに一層で均一に分散することになり、はんだ層２０の厚さを均一に形成することができ、回路基板（第一部材１１）と半導体素子（第二部材１２）とが傾いて接合されることが抑制され、性能の安定した半導体デバイス１０を構成することが可能となる。

　また、本実施形態において、スペーサー粉末２１の平均粒径が１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされている場合には、はんだ層２０の厚さを１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内で均一に形成することができ、回路基板（第一部材１１）と半導体素子（第二部材１２）との距離が一定となり、安定した性能の半導体デバイス１０を製造することができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的要件を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　本実施形態では、はんだ接合体１０を、回路基板（第一部材１１）と半導体素子（第二部材１２）とが、はんだ層２０を介して接合された半導体デバイスとして説明したが、これに限定されることはなく、他のはんだ接合体であってもよい。
　また、はんだ粉末をＡｕ－Ｓｎはんだで構成したものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えばＳｎ系はんだ、Ｐｂ系はんだ等の他のはんだ材料であってもよい。なお、はんだ粉末の材質に応じて、スペーサー粉末２１の材質を適宜選択することが好ましい。

　以下に、本発明の有効性を確認するために行った確認実験の結果について説明する。

　表１に示すはんだ粉末およびスペーサー粉末を含むはんだペーストを準備した。
　表面にＡｕメタライズ処理を施したＡｌ_２Ｏ_３からなる基板上に、上述のはんだペーストを、リフロー加熱後にスペーサー粉末の粒径の厚みとなるように塗布した。
　適正ペースト塗布厚さの算出式：（（チップ下のスペーサーを除いたはんだ体積）／（スペーサーを除いたはんだペースト中のはんだの体積比率）＋（チップ下のスペーサー体積））／（チップ面積）
　ここで、はんだ体積はスペーサー厚み１個分の厚さとなる前提で算出し、スペーサー体積ははんだペースト中のスペーサー濃度から算出する。
　塗布したはんだペーストの上にチップ（１ｍｍ×１ｍｍ）を積層した。

　そして、リフロー炉（マルコム社製ＳＲＳ－１Ｃ）を用いて、窒素雰囲気で、以下の加熱パターンで加熱処理し、回路基板とチップとをはんだ接合した。
　常温から２００℃まで昇温速度１．５℃／秒で加熱、２００℃で２分間保持、２００℃から３００℃まで昇温速度１．５℃／秒で加熱、３００℃で５秒保持。

　なお、スペーサー粉末のはんだに対する濡れ角は、以下のようにして測定した。
　ソルダーチェッカーＳＡＴ－５２００（株式会社レスカ製）を用いて、はんだを融点＋２０℃の温度で溶融させ、そこにスペーサー粉末と同じ材料からなる板の端部を深さ５ｍｍ浸漬し、その後、２ｍｍ引き抜いて５秒間静止したときの、液面と板とがなす角θを濡れ角とした。

　上述のようにして得られたはんだ接合体について、スペーサー粉末の分散性、はんだ層のボイド、チップの傾き、スペーサー粉末の残存状況について、以下のように評価した。また、これらの評価からはんだ接合体の総合評価を行った。

（スペーサー粉末の分散性）
　はんだ層の厚さ方向に沿った断面において、スペーサー粉末が厚さ方向に積層されずに一層で分散したものを「良」、スペーサー粉末が積層されていたものを「不良」と判定した。

（はんだ層のボイド）
　チップの真上から透過Ｘ線装置にて観察し、チップの面積に対して投影して観察されたボイドの合計面積が占める割合をボイド率とした。測定を３回実施してボイド率の平均値を算出し、ボイド率が３０％以下のものを「良」、ボイド率が３０％を超えるものを「不良」と評価した。

（チップの傾き）
　はんだ接合体をチップ面の中央線と直交する面で切断し、基板面とチップ面とがなす角度を測定し、これをチップの傾きとした。測定を３回実施してチップの傾きの平均値を算出し、チップの傾きが１°未満の場合を「良」、チップの傾きが１°以上の場合を「不良」と評価した。

（スペーサー粉末の残存状況）
　チップとはんだ層との界面からスペーサー粉末の平均粒径の１／２の距離離れた位置にてチップと平行な平面ではんだ層を切断した。切断面を観察し、スペーサー粉末が消失していないか、またスペーサー粉末の輪郭の形状がリフロー前から変化していないかを確認した。スペーサー粉末が消失しておらず、またスペーサー粉末の輪郭の形状が変化していない場合を「良」と評価した。スペーサー粉末が消失したか、またはスペーサー粉末の輪郭の形状が変化した場合を「不良」と評価した。

（総合評価）
　全項目が「良」となったものを「優良」、チップの傾きが「良」でその他の項目の一つが「不良」となったものを「良好」、その他のものを「不可（不良）」と判断した。

　比較例１，２においては、スペーサー粉末の含有量が多く、スペーサー粉末の平面充填率が５０％以上とされており、はんだペーストとして塗布することができなかった。このため、はんだ接合体を作製できなかった。
　比較例３においては、スペーサー粉末が、粒径の下位１０％径（Ｄ１０）と上位１０％径（Ｄ９０）の差が３５μｍとされており、スペーサー粉末の粒径のばらつきが大きく、チップの傾きを抑制できなかった。
　比較例４においては、スペーサー粉末が、はんだ粉末の融点＋２０℃の温度で５分間加熱した際に溶解してしまい、はんだ層の厚さを均一にすることができなかった。

　これに対して、本発明例１～９においては、チップの傾きを抑制できた。スペーサー粉末が重なるように配置されずに一層で均一に分散し、はんだ層の厚さを均一に形成することができたためと推測される。
　また、はんだ材との濡れ性が良い（濡れ角が９０°以下）スペーサー粉末を用いた本発明例１～７においては、ボイドの発生を十分に抑制可能であることが確認された。
　スペーサー粉末の残存状況に関して、本発明例１～９及び比較例３では、スペーサー粉末の輪郭が明確に確認でき、スペーサー粉末の輪郭はリフロー前から変化していなかった。しかし、比較例４では、スペーサー粉末が消失していた。

　以上の確認実験の結果から、本発明例によれば、部材同士を接合する際に形成されるはんだ層の厚さを均一にすることが可能なはんだペースト、第一部材と第二部材とが均一な厚さのはんだ層を介して接合されたはんだ接合体、および、はんだ接合体の製造方法を提供可能であることが確認された。

　本実施形態のはんだペーストは、回路基板と、回路基板の上に接合された半導体素子等の電子部品とを有するはんだ接合体に好適に適用される。

１０　はんだ接合体、１１　第一部材、１２　第二部材、２０　はんだ層、２１　スペーサー粉末、Ｓ０１　ペースト塗布工程、Ｓ０２　積層工程、Ｓ０３　はんだ接合工程。

Claims (6)

1. 　はんだ粉末と、スペーサー粉末と、を含有し、
   　前記スペーサー粉末の溶融温度が前記はんだ粉末の溶融温度よりも高く、前記スペーサー粉末は、前記はんだ粉末の融液と接触した状態で、前記はんだ粉末の融点＋２０℃の温度で５分間加熱しても溶解せず、前記スペーサー粉末の粒径の下位１０％径（Ｄ１０）と上位１０％径（Ｄ９０）の差が３０μｍ以下とされており、塗布して加熱処理した際の前記スペーサー粉末の平面充填率が５０％未満であることを特徴とするはんだペースト。
2. 　前記スペーサー粉末の平均粒径が１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載のはんだペースト。
3. 　第一部材と第二部材とはんだ層とを有し、前記第一部材と前記第二部材とが前記はんだ層を介して接合されたはんだ接合体であって、
   　前記はんだ層には、スペーサー粉末が分散しており、前記スペーサー粉末の溶融温度が前記はんだ層の溶融温度よりも高く、前記スペーサー粉末は、前記はんだ粉末の融液と接触した状態で、前記はんだ層の融点＋２０℃の温度で５分間加熱しても溶解せず、前記スペーサー粉末の粒径の下位１０％径（Ｄ１０）と上位１０％径（Ｄ９０）の差が３０μｍ以下であり、前記スペーサー粉末の平面充填率が５０％未満とされていることを特徴とするはんだ接合体。
4. 　前記スペーサー粉末の平均粒径が１μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とされていることを特徴とする請求項３に記載のはんだ接合体。
5. 　前記第一部材が回路基板とされ、前記第二部材が半導体素子とされていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のはんだ接合体。
6. 　第一部材と第二部材とがはんだ層を介して接合されたはんだ接合体の製造方法であって、
   　前記第一部材の接合面および前記第二部材の接合面のいずれか一方又は両方に請求項１または請求項２に記載のはんだペーストを塗布するペースト塗布工程と、
   　塗布したはんだペーストを介して前記第一部材と前記第二部材とを積層する積層工程と、
   　前記はんだペーストを介して積層した前記第一部材および前記第二部材を熱処理してはんだ層を形成し、前記第一部材と前記第二部材とを前記はんだ層を介して接合するはんだ接合工程と、
   　を有しており、
   　前記はんだ接合工程における加熱温度が、前記はんだ粉末の溶融温度以上、かつ、前記スペーサー粉末の溶融温度未満であることを特徴とするはんだ接合体の製造方法。