(57)【要約】【課題】  高温域において使用可能な、新規の無鉛はんだ合金を提供すること。【解決手段】  Ｓｎ、Ｂｉ、及びＣｕを含有するはんだ合金であって、Ｓｎ含有量が０．６０〜１．８０質量％であり、Ｃｕ含有量が０．０５〜１．４０質量％であり、残部がＢｉ及び不可避不純物であり、Ｓｎ含有量とＣｕ含有量が、以下の式を満たす、はんだ合金：  Ｃｕ含有量（質量％）≦１．６１×Ｓｎ含有量（質量％）−０．９２  Ｃｕ含有量（質量％）≧１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．２９。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎ、Ｂｉ、及びＣｕを含有するはんだ合金であって、
Ｓｎ含有量が０．６０〜１．８０質量％であり、Ｃｕ含有量が０．０５〜１．４０質量％であり、残部がＢｉ及び不可避不純物であり、Ｓｎ含有量とＣｕ含有量が、以下の式を満たす、はんだ合金：
Ｃｕ含有量（質量％）≦１．６１×Ｓｎ含有量（質量％）−０．９２
Ｃｕ含有量（質量％）≧１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．２９。
【請求項２】
Ｂｉ含有量が９６．８０〜９９．３５質量％である、請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項３】
固相線温度が２４０℃以上である、請求項１〜２のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項４】
液相線温度が２７２℃以下である、請求項１〜３のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項５】
次の式：  ［液相線温度］−［固相線温度］
の値が、３０℃以下である、請求項１〜４のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項６】
リフロー１回処理後の接合強度が４４Ｐａ以上である、請求項１〜５のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項７】
リフロー３回処理後の接合強度が４９ＭＰａ以上である、請求項１〜６のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項８】
２５０℃１０００時間の高温保持後の接合強度が３０ＭＰａ以上である、請求項１〜７のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項９】
はんだ合金の形状が、粉状、ボール状、又はシート状である、請求項１〜８のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載のはんだ合金を材料とした部材。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれかに記載のはんだ合金ではんだ付けされた電子部品の内部接合はんだ継手。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれかに記載のはんだ合金ではんだ付けされたパワートランジスタのはんだ継手。
【請求項１３】
請求項１〜８のいずれかに記載のはんだ合金を有するプリント回路板。
【請求項１４】
請求項１〜８のいずれかに記載のはんだ合金を有する電子部品。
【請求項１５】
請求項１〜８のいずれかに記載のはんだ合金を有するパワートランジスタ。
【請求項１６】
請求項１１または１２に記載のはんだ継手又は請求項１３に記載のプリント回路板または請求項１４に記載の電子部品または請求項１５に記載のパワートランジスタを有する電子機器。
【請求項１７】
請求項１１または１２に記載のはんだ継手を有するパワーデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境面の配慮から、鉛を含有しないはんだ合金の使用が推奨されている。はんだ合金は、その組成に応じてはんだとしての使用に適した温度域が変わってくる。
【０００３】
パワーデバイスは、電力変換用の素子として、ハイブリッド自動車、送変電など幅広い分野で使用されている。従来はＳｉチップのデバイスで対応できたが、高耐圧、大電流用途、高速動作が求められる分野では、Ｓｉよりもバンドギャップが大きいＳｉＣ、ＧａＮ等が近年注目を浴びている。
【０００４】
従来のパワーモジュールでは動作温度が１７０℃程度までであったのが、次世代型のＳｉＣ、ＧａＮ等では２００℃あるいはそれ以上の温度域となる可能性があるとされる。これに伴い、これらチップを搭載したモジュールに使用される各材料には耐熱性、放熱性が求められている。
【０００５】
接合材料に関して言えば、Ｐｂフリーの観点からＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだが好ましいが、次世代型モジュールでは動作温度が２００℃を超える可能性があるので、融点が２２０℃付近であるＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだよりも、さらに耐熱性が求められる。具体的にはラジエターの冷却およびエンジン回りの温度の許容性から、好ましくは２５０℃以上の融点を持つはんだが求められる。なお、はんだの組成は、特に断りがなければ質量％表示であり、上記Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕは、Ａｇ：３．０質量％、Ｃｕ：０．５質量％、残部Ｓｎの組成のことである。ＲｏＨＳの規制対象外ではあるものの、環境規制の観点から好ましくないＰｂはんだ（Ｐｂ−５Ｓｎ）であれば次世代型モジュールの動作温度には対応しうる。Ｐｂはんだと同様に耐熱はんだとしてはＡｕ系はんだ（Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｓｉ、Ａｕ−Ｓｎ）が使用されている（非特許文献１〜３）。廉価なはんだとしてはＳｎベースのはんだが知られている（特許文献１、２）。
【０００６】
そこで、近年次世代型モジュールの接合材料として注目されているのが金属微粉ペーストである。金属粉のサイズが小さいので、表面エネルギーが高く、その金属の融点よりもはるかに低い温度で焼結が始まる。そして、はんだとは異なり、いったん焼結すれば、その金属の融点近くまで昇温しないと再溶融しない。このような特性を生かし、Ａｇ微粉ペーストで開発が進んでいる（特許文献３）。
【０００７】
Ｐｂ−５Ｓｎはんだは次世代型パワーモジュールの接合材料としての機能は十分であるが、有鉛であり、将来的な環境規制の観点からも使用しないことが望ましい。また、Ａｕ系はんだは機能、環境面からは接合材料としては望ましいが、材料価格の問題点を抱える。Ｓｎベースはんだは融点が低く例えば２５０℃のような高温環境下において、接合強度を低下させる恐れがある。また、Ａｇ微粉ペーストは条件によっては十分な接合強度、耐熱性を接合層に付与することが可能であるが、材料価格の問題点を抱える。
【０００８】
特許文献４のソルダペーストでは、組成の異なる複数種の粉末がブレンドされていて、それが溶融後に合金となる設計となっているが、そのためにはそれぞれの粉末の融点を超える加熱が必要であり、例えばＣｕ粉を用いるならばＣｕの融点１０８４．６℃以上に加熱しないと完全な溶融は期待できず、はんだ付け時の加熱操作に依存した不均一性の懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２７１９８１号公報
【特許文献２】特開２０００−１４１０７９号公報
【特許文献３】国際公開ＷＯ２０１１／１５５０５５号
【特許文献４】国際公開ＷＯ２００７／０５５３０８号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｐ．Ａｌｅｘａｎｄｒｏｖ，Ｗ．Ｗｒｉｇｈｔ，Ｍ．Ｐａｎ，Ｍ．Ｗｅｉｎｅｒ，Ｌ．Ｊｉａｏ  ａｎｄ  Ｊ．Ｈ．Ｚｈａｏ，Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，４７（２００３）ｐ．２６３．
【非特許文献２】Ｒ．Ｗ．Ｊｏｈｎｓｏｎ  ａｎｄ  Ｌ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ，Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｆｏｒｕｍ  ４８３−４８５（２００５）ｐ．７８５．
【非特許文献３】Ｓ．Ｔａｎｉｍｏｔｏ，Ｋ．Ｍａｔｓｕｉ，Ｙ．Ｍｕｒａｋａｍｉ，Ｈ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ  ａｎｄ  Ｈ．Ｏｋｕｍｕｒａ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＩＭＡＰＳ  ＨｉＴＥＣ  ２０１０（Ｍａｙ  １１−１３，２０１０、Ａｌｂｕｑｕｅｒｑｕｅ，Ｎｅｗ  Ｍｅｘｉｃｏ，ＵＳＡ），ｐ３２−３９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、次世代型パワーモジュールの接合材料に求められる高温域、例えば２５０℃を超える温度域においても、優れた特性を有するはんだ合金が、求められていた。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、鉛が添加されて含まれることなく、高温域において使用可能な、新規のはんだ合金を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、鋭意研究の結果、後述するＢｉベースのはんだ合金によって、上記目的を達成できることを見いだして、本発明に到達した。
【００１４】
したがって、本発明は以下の（１）を含む。
（１）
Ｓｎ、Ｂｉ、及びＣｕを含有するはんだ合金であって、
Ｓｎ含有量が０．６０〜１．８０質量％であり、Ｃｕ含有量が０．０５〜１．４０質量％であり、残部がＢｉ及び不可避不純物であり、Ｓｎ含有量とＣｕ含有量が、以下の式を満たす、はんだ合金：
Ｃｕ含有量（質量％）≦１．６１×Ｓｎ含有量（質量％）−０．９２
Ｃｕ含有量（質量％）≧１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．２９
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、鉛が添加されて含まれることなく、次世代型パワーモジュールの接合材料に求められる高温域、例えば２５０℃を超える温度域においても、優れた特性を有するはんだ合金を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本願の実施例が満たす式の範囲を図示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明を実施の態様をあげて詳細に説明する。本発明は以下にあげる具体的な実施の態様に限定されるものではない。
【００１８】
［はんだ合金］
本発明のはんだ合金は、Ｓｎ、Ｂｉ、及びＣｕを含有するはんだ合金であって、Ｓｎ含有量が０．６０〜１．８０質量％であり、Ｃｕ含有量が０．０５〜１．４０質量％であり、残部がＢｉ及び不可避不純物であり、Ｓｎ含有量とＣｕ含有量が、以下の式を満たす、はんだ合金にある：
Ｃｕ含有量（質量％）≦１．６１×Ｓｎ含有量（質量％）−０．９２
Ｃｕ含有量（質量％）≧１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．２９
【００１９】
本発明のはんだ合金は、固相線温度及び液相線温度がともに高い温度帯であり、高温での長時間保持後にも十分な接合強度を維持するために、次世代型パワーモジュールの接合材料に求められる高温域、例えば２５０℃を超える温度域においても、優れた特性を有する。好適な実施の態様において、本発明のはんだ合金は、鉛が意図的添加されて含まれることがないために、将来の環境規制の観点からも有利であり、高価なＡｇを使用しないために材料価格の点からも有利である。
【００２０】
不可避不純物とは、意図的に添加した成分ではなく、材料あるいは工程に由来して不可避的に混入した成分をいう。例えば、原料となる金属が４Ｎ品であれば、不可避不純物は最大０．０１質量％含んでいることになる。好適な実施の態様において、本発明のはんだ合金は、いわゆる無鉛はんだ合金であるが、例えばＲｏＨＳ指令によって規定されている鉛含有率１０００ｐｐｍ（０．１質量％）以下の範囲で不可避不純物として鉛を含有していてもよい。
【００２１】
［Ｂｉ］
Ｂｉ（ビスマス）が、本発明のはんだ合金の主要な構成元素として、含有される。好適な実施の態様において、はんだ合金に対するＢｉの含有量は、例えば９６．８０〜９９．３５質量％、好ましくは９６．８０〜９９．１６質量％、あるいは９８．８２〜９９．１６質量％とすることができる。好適な実施の態様において、はんだ合金に対するＢｉの含有量は、例えば９６．８０質量％以上、好ましくは９８．８２質量％以上、あるいは例えば９９．３５質量％以下、好ましくは９９．１６質量％以下とすることができる。このような範囲とすることによって、２５０℃１０００時間後のシェア強度をさらに高い範囲のものとすることができる。
【００２２】
［Ｓｎ］
はんだ合金に対するＳｎの含有量は、例えば０．６０〜１．８０質量％、好ましくは０．７９〜１．８０質量％、さらに好ましくは０．７９〜０．９９質量％とすることができる。好適な実施の態様において、はんだ合金に対するＳｎの含有量は、例えば０．６０質量％以上、好ましくは０．７９質量％以上、あるいは例えば１．８０質量％以下、好ましくは０．９９質量％以下とすることができる。このような範囲とすることによって、２５０℃１０００時間後のシェア強度をさらに高い範囲のものとすることができる。
【００２３】
［Ｃｕ］
好適な実施の態様において、はんだ合金に対するＣｕの含有量は、例えば０．０５〜１．４０質量％、好ましくは０．０５〜０．１９質量％の範囲とすることができる。好適な実施の態様において、はんだ合金に対するＣｕの含有量は、例えば０．０５質量％以上、あるいは例えば１．４０質量％以下、好ましくは０．１９質量％以下とすることができる。このような範囲とすることによって、２５０℃１０００時間後のシェア強度をさらに高い範囲のものとすることができる。またＣｕ濃度が１．４０質量％を超えると、製造装置へのはんだ付着が無視できなくなる。また固相線温度も低下しやすくなる。
【００２４】
［Ｃｕ含有量とＳｎ含有量の関係］
好適な実施の態様において、Ｃｕ含有量とＳｎ含有量は次の式を満たす：
Ｃｕ含有量（質量％）≦１．６１×Ｓｎ含有量（質量％）−０．９２
Ｃｕ含有量（質量％）≧１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．２９
好適な実施の態様において、Ｃｕ含有量とＳｎ含有量は次の式を満たす：
Ｃｕ含有量（質量％）≦１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．１４
Ｃｕ含有量（質量％）≧１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．２９
【００２５】
［固相線温度］
固相線温度は、例えば２４０℃以上、あるいは２４１℃以上、あるいは２４３℃以上とすることができる。固相線温度が高い（例えば２４０℃以上）はんだ合金の場合２５０℃環境下で、１０００時間後のシェア強度が３０ＭＰａ以上あるので、高温域で十分使用できる。
【００２６】
［液相線温度］
液相線温度は、例えば２７２℃以下、あるいは２７１℃以下とすることができる。
【００２７】
［液相線温度と固相線温度］
好適な実施の態様において、次の式：  ［液相線温度］−［固相線温度］の値（固相液相温度差：ＰＲ）を、例えば３０℃以下、あるいは２８℃以下、あるいは１９℃以下とすることができる。
【００２８】
［好適な組成］
好適な実施の態様において、はんだ合金の組成は、例えば以下とすることができる。
Ｓｎ：Ｂｉ：Ｃｕ＝０．６０〜１．８０質量％：  ９６．８０〜９９．３５質量％：０．０５〜１．４０質量％であって、次の式を満たす組成：
Ｃｕ含有量（質量％）≦１．６１×Ｓｎ含有量（質量％）−０．９２
Ｃｕ含有量（質量％）≧１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．２９
Ｓｎ：Ｂｉ：Ｃｕ＝０．７９〜１．８０質量％：  ９６．８０〜９９．１６質量％：０．０５〜１．４０質量％であって、次の式を満たす組成：
Ｃｕ含有量（質量％）≦１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．１４
Ｃｕ含有量（質量％）≧１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．２９
Ｓｎ：Ｂｉ：Ｃｕ＝０．７９〜０．９９質量％：  ９８．８２〜９９．１６質量％：  ０．０５〜０．１９質量％であって、次の式を満たす組成：
Ｃｕ含有量（質量％）≦１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．１４
Ｃｕ含有量（質量％）≧１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．２９
【００２９】
［接合強度］
はんだ合金の接合強度は、実施例に記載の手段によって、測定することができる。好適な実施の態様において、接合強度は、リフロー１回もしくは３回後のシェア強度として、例えばリフロー１回処理後のシェア強度として例えば４４ＭＰａ以上、あるいは４６ＭＰａ以上、４７ＭＰａ以上、４９ＭＰａ以上、好ましくは５４ＭＰａ以上とすることができる。リフロー３回後とは、リフロー処理を３回実施する処理を行ったことをいう。またリフロー３回後のシェア強度として、例えば４９ＭＰａ以上、あるいは５０ＭＰａ以上、５２ＭＰａ以上、好ましくは５８ＭＰａ以上とすることができる。好適な実施の態様において、接合強度は、空気雰囲気下２５０℃で１０００時間保持した後に測定したシェア強度として、例えば３０ＭＰａ以上、あるいは３１ＭＰａ以上、４２ＭＰａ以上、好ましくは４５ＭＰａ以上とすることができる。
【００３０】
［はんだ合金の形状］
本発明のはんだ合金の形状は、はんだとして使用するために必要に応じた形状を、適宜採用することができる。実施例に記載のようにシート形状の部材とすることができ、さらに、例えばワイヤー、粉、ボール、板、棒などの形状の部材とすることができる。はんだ合金の形状は、粉体の形状、はんだボールの形状（ボール状）、又はシート状とすることが特に好ましい。はんだボールは、例えば直径５０μｍ〜５００μｍのボールをいう。好適な実施の態様において、粉体とはんだボールとを包含して、はんだ粉と称することがある。はんだ粉は、はんだペースト用に使用することができ、この場合は、例えば粒径５０μｍ未満のものを用いることができる。
【００３１】
［好適な実施の態様］
好適な実施の態様において、本願発明は、次の（１）以下を含む。
（１）
Ｓｎ、Ｂｉ、及びＣｕを含有するはんだ合金であって、
Ｓｎ含有量が０．６０〜１．８０質量％であり、Ｃｕ含有量が０．０５〜１．４０質量％であり、残部がＢｉ及び不可避不純物であり、Ｓｎ含有量とＣｕ含有量が、以下の式を満たす、はんだ合金：
Ｃｕ含有量（質量％）≦１．６１×Ｓｎ含有量（質量％）−０．９２
Ｃｕ含有量（質量％）≧１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．２９
（２）
Ｂｉ含有量が９６．８０〜９９．３５質量％である、（１）に記載のはんだ合金。
（３）
固相線温度が２４０℃以上である、（１）〜（２）のいずれかに記載のはんだ合金。
（４）
液相線温度が２７２℃以下である、（１）〜（３）のいずれかに記載のはんだ合金。
（５）
次の式：  ［液相線温度］−［固相線温度］
の値が、３０℃以下である、（１）〜（４）のいずれかに記載のはんだ合金。
（６）
リフロー１回処理後の接合強度が４４Ｐａ以上である、（１）〜（５）のいずれかに記載のはんだ合金。
（７）
リフロー３回処理後の接合強度が４９ＭＰａ以上である、（１）〜（６）のいずれかに記載のはんだ合金。
（８）
２５０℃１０００時間の高温保持後の接合強度が３０ＭＰａ以上である、（１）〜（７）のいずれかに記載のはんだ合金。
（９）
はんだ合金の形状が、粉状、ボール状、又はシート状である、（１）〜（８）のいずれかに記載のはんだ合金。
（１０）
（１）〜（８）のいずれかに記載のはんだ合金を材料とした部材。
（１１）
（１）〜（８）のいずれかに記載のはんだ合金ではんだ付けされた電子部品の内部接合はんだ継手。
（１２）
（１）〜（８）のいずれかに記載のはんだ合金ではんだ付けされたパワートランジスタのはんだ継手。
（１３）
（１）〜（８）のいずれかに記載のはんだ合金を有するプリント回路板。
（１４）
（１）〜（８）のいずれかに記載のはんだ合金を有する電子部品。
（１５）
（１）〜（８）のいずれかに記載のはんだ合金を有するパワートランジスタ。
（１６）
（１１）または（１２）に記載のはんだ継手又は（１３）に記載のプリント回路板または（１４）に記載の電子部品または（１５）に記載のパワートランジスタを有する電子機器。
（１７）
（１１）または（１２）に記載のはんだ継手を有するパワーデバイス。
【００３２】
好適な実施の態様において、本願発明は、上記はんだ合金を材料とした部材、上記はんだ合金ではんだ付けされた電子部品の内部接合はんだ継手、上記はんだ合金ではんだ付けされたパワートランジスタのはんだ継手、上記はんだ合金を有するプリント回路板、上記はんだ合金を有する電子部品、上記はんだ合金を有するパワートランジスタを含む。また、好適な実施の態様において、本願発明は、上記のはんだ継手、プリント回路板、電子部品、パワートランジスタを有する電子機器を含み、上記のはんだ継手を有するパワーデバイスを含む。
【実施例】
【００３３】
以下に実施例をあげて、本発明を詳細に説明する。本発明は、以下に例示する実施例に限定されるものではない。
【００３４】
［実施例１］
黒鉛るつぼにＢｉ、Ｃｕ、Ｓｎのチップ原料を所定量投入し、黒鉛るつぼをアトマイズ装置にセットし、不活性ガス雰囲気とし、均一に原料が溶解するまで一定時間保持して溶湯を得た。
その後、黒鉛るつぼの底部に設置されたストッパーを引き上げ、溶湯を下部に投下した。その時不活性ガスを溶湯に吹き付け、はんだ粉を製造した。
はんだ粉は０．５ｇ正確に秤量し、酸に溶解した後、ＩＣＰ発光分光分析器で濃度を測定し、その結果を表１（表１−１及び表１−２）に記載した。
【００３５】
［固相線温度、液相線温度、融点の測定］
はんだ合金の固相線温度（ＳＰＴ）、液相線温度（ＬＰＴ）及び融点（ＭＰ）の測定は、ＪＩＳ  Ｚ３１９８−１：２０１４に準拠し、示差走査熱量測定（ＤＳＣ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）による方法で実施した。これらの結果をまとめて表１（表１−１及び表１−２）に示す。
【００３６】
［シェア強度の測定（リフロー１回もしくは３回後）］
Ｓｉウエハの片面にスパッタリングにより、Ａｌ面（厚さ３μｍ）を作製し、更に塗布によりポリイミド膜を形成その後露光現像によりポリイミド膜に３００μｍ直径の開口部のランドを形成した。
さらに無電解めっきによりランド部の上に、Ｎｉ層（厚さ２．５μｍ）、Ｐｄ層（厚さ０．０５μｍ）、Ａｕ層（厚さ０．０２μｍ）を順次形成してＵＢＭを設けた。
ＵＢＭの上にフラックスを塗布し、さらにその上に３００μｍΦのはんだ粉を搭載し、リフロー処理を行って、加熱接合させた。リフロー処理の条件は、リフロー温度２９０℃×１分間で行い、これを１回だけ行うか、あるいは３回くり返した。
その後接合強度（シェア強度）を以下の条件により測定した。
接合強度は、ＭＩＬ  ＳＴＤ−８８３Ｇに準じて測定した。荷重センサに取り付けられたツールが基板面まで下降し、装置が基板面を検出し下降を停止し、検出した基板面から設定された高さまでツールが上昇し、ツールで接合部を押して破壊時の荷重を計測した。これらの結果をまとめて表１（表１−１及び表１−２）に示す。
＜測定条件＞
装置：ｄａｇｅ社製  ｄａｇｅ  ｓｅｒｉｅｓ  ４０００
方法：ダイシェアテスト
テストスピード：１００μｍ／ｓ
テスト高さ：２０．０μｍ
ツール移動量：０．９ｍｍ
【００３７】
［シェア強度の測定（高温試験後）］
リフロー処理後（リフロー処理１回）に、高温試験として、空気雰囲気下で、２５０℃で１０００時間保持した後、上記と同様にシェア強度を測定した。これらの結果をまとめて、表１（表１−１及び表１−２）に示す。
【００３８】
［実施例２〜１２］
実施例１と同様の手順で、はんだ粉を作製し、ＩＣＰ発光分光分析器で濃度を測定し、示差走査熱量測定によって固相線温度、液相線温度及び融点を測定し、さらにリフロー１回後、リフロー３回後、及び高温試験後のシェア強度を測定した。これらの結果をまとめて表１（表１−１及び表１−２）に示す。
【００３９】
［比較例１〜１４］
実施例１と同様の手順で、はんだ粉を作製し、ＩＣＰ発光分光分析器で濃度を測定し、示差走査熱量測定によって固相線温度、液相線温度及び融点を測定し、さらにリフロー１回もしくは３回後と高温試験後のシェア強度を測定した。これらの結果をまとめて表１（表１−１及び表１−２）に示す。
【００４０】
【表１−１】
2020069516.tif 000002
【００４１】
【表１−２】
2020069516.tif 000003
【００４２】
［結果］
表１（表１−１及び表１−２）から示されるように、実施例１〜１２のはんだ合金は、２５０℃で１０００時間経過後においても、十分なシェア強度を維持していた。
【００４３】
表１（表１−１及び表１−２）において、比較例２、４、６、８、１０、１２はすでにリフロー３回後のシェア強度が低すぎるものであった。
比較例１、３、５、７、９、１１、１３、１４は固相線温度が低すぎるものであった。そのために、はんだ合金としては不十分であると考えて、シェア強度測定は行わなかった。
【００４４】
実施例１、２は、比較例２と比較すると、Ｃｕ含有量がほぼ同程度であるがＳｎ含有量が異なることによって、リフロー１回後とリフロー３回後のシェア強度が大きく向上したものとなっていた。また実施例１と２を比較するとＣｕ含有量がほぼ同程度であるがＳｎ含有量が異なることによって、２５０℃１０００時間後のシェア強度が明らかに向上したものとなっていた。同様に、実施例３、４は比較例４と比較すると、実施例５、６は比較例６と比較すると、実施例７、８は比較例８と比較すると、実施例９、１０は比較例１０と比較すると、実施例１１、１２は比較例１２と比較すると、Ｃｕ含有量がほぼ同程度であるがＳｎ含有量が異なることによって、リフロー１回後とリフロー３回後のシェア強度が大きく向上したものとなっていた。
実施例３と４、同じく５と６、更に７と８、更に９と１０、更に１１と１２を比較するとＣｕ含有量がほぼ同程度であるがＳｎ含有量が異なることによって、２５０℃１０００時間後のシェア強度が明らかに向上したものとなっていた。
同じく２５０℃１０００時間後のシェア強度の高かった例えば２、４、６、８、１０、１２の固相線温度を各々見てみるとＣｕ濃度が低くなると固相線温度が徐々に上昇していることが分かる。低Ｃｕ濃度はんだの方が固相線温度が高いので、耐熱性に優れたはんだと言える。
高温はんだとして求められる特性から固相線温度の下限を２４０℃と考えることができ、ここからＣｕ濃度は１．４質量％が上限であろう。
【００４５】
表１（表１−１及び表１−２）から示されるように、実施例１〜１２のはんだ合金は、その組成について、一定の規則性ある範囲を満たすようなものとなっていた。この範囲を示す式を以下に示す。以下の式によって示される範囲を、図１に示す。
【００４６】
図１に示されるように、実施例１〜１２のはんだ合金の組成は、以下の範囲を満たすものとなっていた：
０．６０≦Ｓｎ含有量（質量％）≦１．８０
０．０５≦Ｃｕ含有量（質量％）≦１．４０
Ｃｕ含有量（質量％）≦１．６１×Ｓｎ含有量（質量％）−０．９２
Ｃｕ含有量（質量％）≧１．５０×Ｓｎ含有量（質量％）−１．２９
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、高温域において、優れた特性を有するはんだ合金を提供する。本発明は産業上有用な発明である。
【図１】
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