(57)【要約】【課題】  ボイドの発生を抑制しつつ、はんだ接合時に液相線温度の高い金属からなる金属粉末を溶融したはんだ合金中に容易に拡散させ、はんだ接合後の成形はんだ（はんだ接合部）の溶融温度を変化させることのできる成形はんだ及び成形はんだの製造方法の提供。【解決手段】  複数種の金属粉末の混合体を加圧成形してなる成形はんだであって、前記複数種の金属粉末のうち少なくとも１種の金属粉末は複数の金属元素を含む合金からなり、前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱することにより溶融温度変化を生じることを特徴とする成形はんだ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種の金属粉末の混合体を加圧成形してなる成形はんだであって、
前記複数種の金属粉末のうち少なくとも１種の金属粉末は複数の金属元素を含む合金からなり、
前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱することにより溶融温度変化を生じることを特徴とする成形はんだ。
【請求項２】
前記複数種の金属粉末の液相線温度は、それぞれが５０℃以上の温度差を有していることを特徴とする請求項１に記載の成形はんだ。
【請求項３】
前記複数の金属元素を含む合金はＳｎを４０質量％以上含み、その固相線温度は２５０℃以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成形はんだ。
【請求項４】
前記複数種の金属粉末のうち１種はＣｕ金属粉末であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の成形はんだ。
【請求項５】
前記複数種の金属粉末の混合体に含まれる前記Ｃｕ金属粉末の含有割合は４０質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする請求項４に記載の成形はんだ。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の成形はんだであって、前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱する前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度（Ｔ）において、前記複数種の金属粉末のうち最も固相線温度の低い金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末が溶融状態となる割合（当該金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末全体のうちで溶融状態となるものの割合）をＸとするときに、加熱した後の前記成形はんだにおいて、前記金属粉末のうち最も固相線温度の低い金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末の溶融状態の割合がＸとなる温度が３００℃以上であることを特徴とする成形はんだ。
【請求項７】
前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱する前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度（Ｔ）におけるヒートフロー（Ｈ１）の絶対値（Ｈ１’）と、加熱した後の成形はんだの示差走査熱量測定における前記温度（Ｔ）のヒートフロー（Ｈ２）の絶対値（Ｈ２’）とが、以下の式（１）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の成形はんだ。
（Ｈ２’）／（Ｈ１’）≦０．２  …  （１）
【請求項８】
複数種の金属粉末を混合分散して前記複数種の金属粉末の混合体を作製する工程と、
前記複数種の金属粉末の混合体を加圧成形用容器に収容する工程と、
前記複数種の金属粉末の混合体を収容する前記加圧成形容器を加圧する工程とを含む成形はんだの製造方法であって、
前記複数種の金属粉末のうち少なくとも１種の金属粉末は複数の金属元素を含む合金からなり、
前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱することにより溶融温度変化を生じることを特徴とする成形はんだの製造方法。
【請求項９】
前記複数種の金属粉末の液相線温度は、それぞれが５０℃以上の温度差を有していることを特徴とする請求項８に記載の成形はんだの製造方法。
【請求項１０】
前記複数の金属元素を含む合金はＳｎを４０質量％以上含み、その固相線温度は２５０℃以下であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の成形はんだの製造方法。
【請求項１１】
前記複数種の金属粉末のうち１種はＣｕ金属粉末であることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の成形はんだの製造方法。
【請求項１２】
前記複数種の金属粉末の混合体に含まれる前記Ｃｕ金属粉末の含有割合は４０質量％以上８０質量％以下であることを特徴とする請求項１１に記載の成形はんだの製造方法。
【請求項１３】
前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱する前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度（Ｔ）において、前記複数種の金属粉末のうち最も固相線温度の低い金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末が溶融状態となる割合（当該金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末全体のうちで溶融状態となるものの割合）をＸとするときに、加熱した後の前記成形はんだにおいて、前記金属粉末のうち最も固相線温度の低い金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末の溶融状態の割合がＸとなる温度が３００℃以上であることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の成形はんだの製造方法。
【請求項１４】
前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱する前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度（Ｔ）におけるヒートフロー（Ｈ１）の絶対値（Ｈ１’）と、加熱した後の成形はんだの示差走査熱量測定における前記温度（Ｔ）のヒートフロー（Ｈ２）の絶対値（Ｈ２’）とが、以下の式（１）を満たすことを特徴とする請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載の成形はんだの製造方法。
（Ｈ２’）／（Ｈ１’）≦０．２  …  （１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形はんだ及び成形はんだの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路基板上に形成される電子回路に電子部品を接合する接合材料としては、主としてはんだ合金が用いられている。
【０００３】
ここで近年、エネルギー及び環境問題の観点から、電力の制御及び供給を行う電力用半導体素子、所謂パワー半導体が注目されている。このパワー半導体の材料としては、例えばＳｉ（シリコン）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）またはＧａＮ（窒化ガリウム）等が挙げられる。
【０００４】
上記パワー半導体としては、従来はＳｉ素子が広く用いられてきた。
ここでパワー半導体は、これが組み込まれた電子製品の使用時に発生するジュール熱により発熱する。しかし従来使用されているＳｉ素子の場合、１５０℃程度の耐熱性しかなく、それ以上の温度に加熱されると、半導体としての機能を失うという問題があった。
そのため、Ｓｉ素子の動作温度は１５０℃以下に保たれることとなり、接合材料の耐熱性としてはそれ以上の溶融温度を有していれば良く、固相線温度が１５０℃以上３００℃未満の接合材（はんだ合金等）を使用した接合（ダイボンド）が行われていた。
【０００５】
しかし昨今は、より電力損失が少なく、大電流が扱えるＳｉＣ素子が普及しつつあり、そのＳｉＣ素子は３００℃以上の高温でも動作可能であることから、ＳｉＣ素子のＤＣＢ基板への接合材料としては、動作時に溶融しない為に固相線温度が３００℃以上であることが求められる。
しかし、従来使用されている接合材はその固相線温度が３００℃未満であるため、ＳｉＣ素子の接合には適していない。
【０００６】
ＳｉＣ素子のような耐熱性の高いパワー半導体の接合に用いられる接合材としては、例えばＡｇを含む金属粉末をＤＣＢ基板上に配置し、これを一方向または双方向から加圧しながら加熱して金属粉末を緻密化（焼結）させる方法が挙げられる。
しかし当該方法では、液相線温度の高いＡｇを含む金属粉末を焼結させるために、例えば２００℃から３００℃の高温条件下で加熱及び加圧しなければならない。そのため、特に面積の大きいＳｉＣ素子をＤＣＢ基板上に接合させるために長時間の加熱及び加圧が必要となり、パワー半導体の生産性が阻害されるという問題があった。
【０００７】
そこで、効率的にＤＣＢ基板上にＳｉＣ素子を実装（接合）する方法として、固相線温度及び液相線温度の高い成形はんだを用いたはんだ接合方法が広く使用されている。
【０００８】
成形はんだとは、長方形、正方形及びディスク状といった所定の形状に成形されたはんだをいい、成形はんだをＤＣＢ基板とＳｉＣ素子で挟み、これを加熱することでＤＣＢ基板上にＳｉＣ素子を実装し得る。
【０００９】
このような成形はんだを成形する方法として、例えば半田よりも高融点の材質からなる粉末の夫々の粒子表面に、半田とぬれ易い金属の膜を形成し、これら粒子をフラックスと一緒に練ったものを溶融状半田中に入れて各粒子を分散・拡散させた後に、冷却・固化させた半田用インゴットの製造方法（特許文献１）や、高融点金属粒と熱分解可能な液状フラックスを混合した混合物を溶融はんだ中に投入し、これを冷やして作製したビレットを加工してフォームはんだを製造する方法（特許文献２参照）が開示されている。
【００１０】
特許文献１及び２に開示される半田用インゴットの製造方法及びフォームはんだの製造方法は、溶融したはんだ合金中に固相線温度／液相線温度の高い金属粉末を分散・拡散させることで、作製されるインゴットやフォームはんだの、特に固相線温度を上昇させる技術に関し、いずれもその製造にフラックスを用いている。
そのため、たとえフラックスに揮発し易い成分を用いた場合であっても、溶融したはんだ合金中にフラックスやフラックスの揮発により発生した気泡が残留し、これがボイドとなるリスクは依然として存在する。
また、金属粉末とフラックスとを混合したものを溶融したはんだ合金に投入する場合、フラックス成分がなくなるまで加熱する必要があるため、その間に金属粉末が溶融したはんだ合金に浸食されるリスクはやはり依然として残る。金属粉末を構成する金属の種類・性質によって、溶融したはんだ合金に浸食される速度が変わるため、特にはんだ合金に拡散しやすいＣｕからなる金属粉末を使用する場合、溶融したはんだ合金に浸食され、金属粉末が小さくなる・消滅してしまうリスクは大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−３１４８６号公報
【特許文献２】特許第５２４５４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は上記の課題を解決するものであり、ボイドの発生を抑制しつつ、はんだ接合時に液相線温度の高い金属からなる金属粉末を溶融したはんだ合金中に容易に拡散させ、はんだ接合後の成形はんだ（はんだ接合部）の溶融温度を変化させることのできる成形はんだ及び成形はんだの製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の成形はんだは、複数種の金属粉末の混合体を加圧成形してなり、前記複数種の金属粉末のうち少なくとも１種の金属粉末は複数の金属元素を含む合金からなり、前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱することにより溶融温度変化を生じることをその特徴とする。
【００１４】
前記複数種の金属粉末の液相線温度は、それぞれが５０℃以上の温度差を有していることが好ましい。
【００１５】
また前記複数の金属元素を含む合金はＳｎを４０質量％以上含み、その固相線温度は２５０℃以下であることが好ましい。
【００１６】
また前記複数種の金属粉末のうち１種はＣｕ金属粉末であることが好ましい。
【００１７】
また前記複数種の金属粉末の混合体に含まれる前記Ｃｕ金属粉末の含有割合は４０質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。
【００１８】
また本発明の成形はんだは、当該成形はんだに含まれる前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱する前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度（Ｔ）において、前記複数種の金属粉末のうち最も固相線温度の低い金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末が溶融状態となる割合（当該金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末全体のうちで溶融状態となるものの割合）をＸとするときに、加熱した後の前記成形はんだにおいて、前記金属粉末のうち最も固相線温度の低い金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末の溶融状態の割合がＸとなる温度が３００℃以上であることが好ましい。
【００１９】
また本発明の成形はんだは、前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱する前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度（Ｔ）におけるヒートフロー（Ｈ１）の絶対値（Ｈ１’）と、加熱した後の成形はんだの示差走査熱量測定における前記温度（Ｔ）のヒートフロー（Ｈ２）の絶対値（Ｈ２’）とが、以下の式（１）を満たすことが好ましい。
（Ｈ２’）／（Ｈ１’）≦０．２  …  （１）  
【００２０】
本発明の成形はんだの製造方法は、複数種の金属粉末を混合分散して前記複数種の金属粉末の混合体を作製する工程と、前記複数種の金属粉末の混合体を加圧成形用容器に収容する工程と、前記複数種の金属粉末の混合体を収容する前記加圧成形容器を加圧する工程とを含む成形はんだの製造方法であって、前記複数種の金属粉末のうち少なくとも１種の金属粉末は複数の金属元素を含む合金からなり、前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱することにより溶融温度変化を生じることをその特徴とする。
【００２１】
前記複数種の金属粉末の液相線温度は、それぞれが５０℃以上の温度差を有していることが好ましい。
【００２２】
前記複数の金属元素を含む合金はＳｎを４０質量％以上含み、その固相線温度は２５０℃以下であることが好ましい。
【００２３】
前記複数種の金属粉末のうち１種はＣｕ金属粉末であることが好ましい。
【００２４】
前記複数種の金属粉末の混合体に含まれる前記Ｃｕ金属粉末の含有割合は４０質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。
【００２５】
本発明の成形はんだの製造方法は、成形はんだに含まれる前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱する前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度（Ｔ）において、前記複数種の金属粉末のうち最も固相線温度の低い金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末が溶融状態となる割合（当該金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末全体のうちで溶融状態となるものの割合）をＸとするときに、加熱した後の前記成形はんだにおいて、前記金属粉末のうち最も固相線温度の低い金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末の溶融状態の割合がＸとなる温度が３００℃以上であることが好ましい。
【００２６】
本発明の成形はんだの製造方法は、前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱する前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度（Ｔ）におけるヒートフロー（Ｈ１）の絶対値（Ｈ１’）と、加熱した後の成形はんだの示差走査熱量測定における前記温度（Ｔ）のヒートフロー（Ｈ２）の絶対値（Ｈ２’）とが、以下の式（１）を満たすことが好ましい。
（Ｈ２’）／（Ｈ１’）≦０．２  …  （１）
【発明の効果】
【００２７】
本発明の成形はんだ及び成形はんだの製造方法は、ボイドの発生を抑制しつつ、はんだ接合時に液相線温度の高い金属からなる金属粉末を溶融したはんだ合金中に容易に拡散させ、はんだ接合後の成形はんだ（はんだ接合部）の溶融温度を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末を８０：２０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図２】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末を７０：３０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図３】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末を６０：４０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図４】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末を５０：５０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図５】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末を８０：２０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図６】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末を７０：３０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図７】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末を６０：４０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図８】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末を５０：５０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図９】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末を８０：２０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られた加熱温度別ＤＳＣチャート（１）。
【図１０】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末を８０：２０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られた加熱温度別ＤＳＣチャート（２）。
【図１１】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末を９０：１０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図１２】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末を８０：２０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図１３】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末を７０：３０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図１４】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末を６０：４０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図１５】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末を９０：１０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図１６】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末を８０：２０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図１７】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末を７０：３０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図１８】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末を６０：４０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図１９】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末を９０：１０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られた加熱温度別ＤＳＣチャート。
【図２０】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末を５０：５０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図２１】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末を２０：８０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図２２】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末を５０：５０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図２３】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末を２０：８０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図２４】Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末とを６０：４０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図２５】Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末とを５０：５０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図２６】Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末とを４０：６０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図２７】Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末とを３０：７０の割合で混合した成形はんだの加熱前の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図２８】Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末とを６０：４０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図２９】Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末とを５０：５０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図３０】Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末とを４０：６０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図３１】Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末と、Ｃｕからなる金属粉末とを３０：７０の割合で混合した成形はんだの加熱後の示差走査熱量測定により得られたＤＳＣチャート。
【図３２】Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末とＳｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末とを使用した成形はんだ、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末とＳｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末とを使用した成形はんだ、及びＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末とＣｕからなる金属粉末とを使用した成形はんだのリフロー時における温度条件を表す温度プロファイル。
【図３３】Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末とＣｕからなる金属粉末とを使用した成形はんだのリフロー時における温度条件を表す温度プロファイル。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の成形はんだ及び成形はんだの製造方法の一実施形態について詳細に説明する。
なお、本発明が当該実施形態に限定されないのはもとよりである。
【００３０】
＜複数種の金属粉末＞
本発明の成形はんだの製造に用いる複数種の金属粉末は、そのうちの少なくとも１種が複数の金属元素を含む合金からなることが好ましい。
このような合金を構成する合金元素としては、例えばＳｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｓｂ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｐ及びＩｎ等が挙げられ、これらの合金元素を複数組合せた合金を使用し得る。
その中でもＳｎを含む合金、特にＳｎを４０質量％以上含む合金が好ましく用いられる。なお、Ｓｎの含有量は４２質量％以上９７質量％以下であることがより好ましい。
また前記合金として、その固相線温度が２５０℃以下であるものが好ましく用いられる。
【００３１】
本実施形態の成形はんだは、後述するように加圧により成形される。即ち、成形時に加熱を伴わないため、はんだ接合前の成形はんだは、前記複数種の金属粉末は未だ溶融拡散しておらず、溶融温度変化が生じていない。
そのため、本実施形態の成形はんだを用いてはんだ接合を行う際、これに含まれる合金からなる金属粉末は、例えばピーク温度２５０℃程度の一般的な鉛フリーはんだを使用した接合時の加熱温度でも十分に溶融し得る。よって本実施形態の成形はんだは、２５０℃程度での加熱であっても、ＳｉＣ素子等のパワー半導体をＤＣＢ基板上に接合することができる。
【００３２】
前記合金からなる金属粉末の平均粒子径は、１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。より好ましい当該平均粒子径は、２μｍ以上２５μｍ以下であり、２μｍ以上８μｍ以下が特に好ましい。
【００３３】
また前記複数種の金属粉末の液相線温度は、それぞれが５０℃以上の温度差を有していることが好ましい。即ち、各金属粉末の液相線温度は、他の金属粉末の液相線温度と５０℃以上の温度差を有していることが好ましい。
このような金属粉末を用いて成形された本実施形態の成形はんだは、はんだ接合時の加熱温度を調整し易い。また当該成形はんだは、後述するはんだ接合時の加熱に伴う溶融温度変化を生じさせることができる。
【００３４】
また前記複数種の金属粉末のうち、その１種はＣｕ金属粉末であることが好ましい。Ｃｕは溶融温度が１０８５℃と高い。そのため、後述するはんだ接合時の加熱による成形はんだの溶融温度変化により、はんだ接合後の成形はんだ（はんだ接合部）の再溶融をより抑制することができる。
そのため、このような成形はんだは、特にＳｉＣ素子のようなパワー半導体の接合において好適に用いることができる。
【００３５】
本実施形態において、前記複数種の金属粉末の混合体に含まれる前記Ｃｕ金属粉末の含有割合は４０質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。より好ましい当該含有割合は、４０質量％以上６０質量％以下であり、４０質量％以上５０質量％以下が特に好ましい。
前記Ｃｕ金属粉末の含有割合をこの範囲とすることにより、はんだ接合後の成形はんだ（はんだ接合部）の再溶融をより抑制することができると共に、ＤＣＢ基板とパワー半導体との接合を良好に行うことができ、また熱伝導率を向上し得る。
【００３６】
なお、前記前記複数種の金属粉末として、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末とＣｕ金属粉末を用いる成形はんだの場合、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末とＣｕ金属粉末との含有割合は、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末：Ｃｕ金属粉末＝３０：７０から６０：４０であることが好ましい。
【００３７】
前記Ｃｕ金属粉末の平均粒子径は、１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。より好ましい当該平均粒子径は、１μｍ以上１０μｍ以下であり、１μｍ以上５μｍ以下が特に好ましい。
【００３８】
＜成形はんだの製造（成形）＞
本実施形態の成形はんだは、前記複数種の金属粉末を混合分散して前記複数種の金属粉末の混合体を作製し、これを加圧成形用容器に収容し、前記金属粉末の混合体と前記加圧成形用容器とを加圧することにより製造され得る。
【００３９】
前記複数種の金属粉末を混合分散して前記複数種の金属粉末の混合体を作製する方法としては、例えば前記複数種の金属粉末を混合機、撹拌機及びふるい機等を用いて、混合分散させる方法が挙げられる。なお、前記複数種の金属粉末を混合分散することができれば、いずれの方法を用いてもよい。
また、前記複数種の金属粉末の混合体を作製する前に、前記複数種の金属粉末を、それぞれふるい機等に通し、凝集物等を除去しておくことが望ましい。
【００４０】
前記金属粉末の混合体を収容する加圧成形用容器としては、粉体の加圧成形に用いることのできる容器であればよく、例えばアルミニウム等からなる粉体保持リングが好適に用いられる。
【００４１】
また前記複数種の金属粉末の混合体と前記加圧成形容器とを加圧する方法としては、粉体を加圧成形（固形化）し得る方法であればいずれでもよく、例えばブリケットマシンを用いて行うことができる。なお、当該加圧は室温で行われることが好ましい。
【００４２】
また上記加圧の条件は、前記複数種の金属粉末の混合体を成形（固形化）できる条件であればよく、前記複数種の金属粉末を構成する金属により適宜調整でき、例えば２００ｋＮ以上の加圧条件にて行うことができる。
なお、本実施形態の成形はんだの厚みは、使用するＤＣＢ基板、搭載する素子の種類、前記成形はんだの成形に用いる前記複数種の金属粉末の種類によって適宜調整し得るが、５０μｍ以上１，０００μｍ以下であることが好ましい。
【００４３】
＜成形はんだの溶融温度変化＞
本実施形態の成形はんだ（本実施形態の成形はんだの製造方法により製造された成形はんだを含む。以下同じ。）は、はんだ接合時において、前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱することにより、溶融温度変化が生じ得る。
即ち、本実施形態の成形はんだを用いてはんだ接合を行う際、前記複数種の金属粉末のうち、少なくとも最も低い液相線温度を有する金属粉末は、加熱により溶融し得る。そしてはんだ接合（加熱）時において、溶融している金属中に、これよりも液相線温度の高い金属粉末が拡散することで、成形はんだ中に溶融した金属よりも固相線温度の高い金属間化合物が形成され得る。そしてこの金属間化合物の形成により、（はんだ接合後の）成形はんだの溶融温度変化が生じ得る。
ここで、本明細書において「溶融温度の変化（溶融温度変化）」とは、ＪＩＳ規格Ｚ３１９８−１「溶融温度範囲測定方法」に規定する条件に基づき測定した成形はんだの固相線温度及び液相線温度において、以下の状態を示すことを指す。
即ち、本実施形態の成形はんだに含まれる前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱する前の、当該成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度（Ｔ）において、前記複数種の金属粉末のうち最も固相線温度の低い金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末が溶融状態となる割合（当該金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末のうちで溶融状態となるものの割合）をＸとするときに、前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱した後の前記成形はんだにおいて、前記複数種の金属粉末のうち最も固相線温度の低い金属粉末若しくは複数の金属元素を含む合金粉末の溶融状態の割合がＸとなる温度が前記温度（Ｔ）以上となることを指す。
【００４４】
本実施形態の成形はんだは、上述の通り加圧成形時に加熱を伴わないため、はんだ接合前の成形はんだにおいて、前記複数種の金属粉末は未だ溶融拡散しておらず、溶融温度変化は生じていない。
そのため、本実施形態の成形はんだを用いてはんだ接合を行う際、これに含まれる合金からなる金属粉末は、例えばピーク温度２５０℃程度の一般的な鉛フリーはんだを使用したはんだ接合時の加熱温度でも十分に溶融し得る。よって本実施形態の成形はんだは、２５０℃程度での加熱であっても、ＳｉＣ素子等のパワー半導体をＤＣＢ基板上に接合することができる。
更に本実施形態の成形はんだは、上述の通りはんだ接合時の加熱によって溶融温度変化が生じ得る。そのため、上述のはんだ接合時の加熱温度では再溶融し難くなり、信頼性の高いはんだ接合部を提供し得る。
【００４５】
また本実施形態の成形はんだは、はんだ接合時において前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱する前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度（Ｔ）におけるヒートフロー（Ｈ１）の絶対値（Ｈ１’）と、加熱した後の成形はんだの示差走査熱量測定における前記温度（Ｔ）のヒートフロー（Ｈ２）の絶対値（Ｈ２’）とが、以下の関係となることが好ましい。
（Ｈ２’）／（Ｈ１’）≦０．５
【００４６】
また（Ｈ１’）と（Ｈ２’）は、以下の式（１）を満たすことがより好ましい。
（Ｈ２’）／（Ｈ１’）≦０．２  …  （１）
【００４７】
上記成形はんだの示差走査熱量測定は、ＪＩＳ規格Ｚ３１９８−１「溶融温度範囲測定方法」に規定する条件に基づき測定し得る。
このような成形はんだは、上述のはんだ接合時の加熱温度（最も低い液相線温度以上の温度）での再溶融が更にし難くなるため、信頼性のより高いはんだ接合部を提供し得る。
【００４８】
＜成形はんだを用いたはんだ接合＞
本実施形態の成形はんだを用いたはんだ接合方法の一例は以下の通りである。
先ず、Ｓｉ素子、ＳｉＣ素子等の半導体素子を用意し、ＤＣＢ基板上にフラックスを塗布して、本実施形態の成形はんだを載置する。次いで、当該成形はんだの表面（ＤＣＢ基板に接していない面）に更にフラックスを塗布し、これにＳｉ素子、ＳｉＣ素子等を載置して、これを当該成形はんだの成形に用いる前記複数種の金属粉末の液相線温度のうち最も低い液相線温度以上の温度で加熱することにより、前記ＤＣＢ基板上にＳｉ素子、ＳｉＣ素子をはんだ接合する。
なお、予め本実施形態の成形はんだの両面にフラックスを塗布しておいてもよい。
【００４９】
上記はんだ接合時の加熱温度は、ＤＣＢ基板、搭載する素子の種類、前記成形はんだの成形に用いる前記複数種の金属粉末の種類によって適宜調整し得るが、１５０℃以上であることが好ましい。
上述の通り、前記成形はんだは、加圧成形時に加熱を伴わないため、はんだ接合前の成形はんだにおいて、前記複数種の金属粉末は未だ溶融拡散しておらず、溶融温度変化は生じていない。
そのため、当該成形はんだを用いてはんだ接合を行う際、これに含まれる合金からなる金属粉末は、例えばピーク温度２５０℃程度の一般的な鉛フリーはんだを使用した接合時の加熱温度でも十分に溶融し得るため、２５０℃程度での加熱であってもパワー半導体をＤＣＢ基板上にはんだ接合することができる。
【００５０】
更に上述の通り、前記成形はんだは、はんだ接合時の加熱によって溶融温度変化が生じ得る。そのため、上述のはんだ接合時の加熱温度では再溶融し難くなり、信頼性の高いはんだ接合部を提供し得る。
【００５１】
なお、上述のはんだ接合方法に使用するフラックスとしては、例えばベース樹脂、溶剤、活性剤及びチクソ剤を含むフラックスが挙げられる。これらの成分の種類、配合量等は、適宜調整可能である。
また本実施形態の成形はんだは、例えば、還元性雰囲気のギ酸リフロー等を用いる事ではんだ接合を行うことも可能である。
【００５２】
前記複数種の金属粉末として種々の金属からなる粉末を使用し得ること、及び各金属粉末の含有割合を変えても効果が生じ得ることを説明するために、以下、本実施形態の成形はんだの一例を以下に説明する。
【００５３】
（１）Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金とＳｎ−５０Ｉｎはんだ合金
Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末（ａ）と、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末（ｂ）とを、それぞれ以下の割合となるようにふるい機に入れて混合分散し、金属粉末の混合体を作製した。
例１）金属粉末（ａ）：金属粉末（ｂ）＝８０：２０
例２）金属粉末（ａ）：金属粉末（ｂ）＝７０：３０
例３）金属粉末（ａ）：金属粉末（ｂ）＝６０：４０
例４）金属粉末（ａ）：金属粉末（ｂ）＝５０：５０
【００５４】
次いで、ブリケットマシンの加圧板（下板）上にアルミリング（厚さ：１ｍｍ、外径：３４ｍｍ、内径：２６ｍｍ）を乗せ、各混合体をアルミリングに充填した。次いで、各アルミリング上に加圧板（上板）を乗せ、これを加重約３３０ｋＮで加圧し、各成形はんだを作製した。なお、作製された各成形はんだの厚みは、以下の通りである。
例１）７３０μｍ
例２）７００μｍ
例３）６８０μｍ
例４）６７０μｍ
【００５５】
例１）から例４）の成形はんだについて、以下の条件にて示差走査熱量測定を行った。その結果を図１から図４に示す。
図１から図４に表わされるように、例１）から例４）の成形はんだのいずれもが、１１８℃付近と２１７℃付近においてそれぞれ吸熱ピークを示した。
・示差走査熱量測定装置
製品名：ＭＤＳＣ  Ｑ−２０００、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製
昇温温度：２℃／ｍｉｎ
雰囲気：Ｎ２  ５０ｍｌ／ｍｉｎ
測定範囲：１００℃から２３０℃
【００５６】
次いで、例１）から例４）の各成形はんだについて、リフロー装置を用いて図３２に示す温度プロファイル条件にて２４０℃５分間、酸素濃度１００ｐｐｍの条件で加熱し、加熱後の各成形はんだについて、上記と同じ条件にて示差走査熱量測定を行った。その結果を図５から図８に示す。
【００５７】
また例１）の成形はんだについて、ピーク温度を１５０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃のそれぞれの加熱条件とする以外は図３２に示すプロファイル条件と同じ条件にて５分間、酸素濃度１００ｐｐｍの条件で加熱した後、上記と同じ条件にて示差走査熱量測定を行った。その結果を図９及び図１０に示す。
【００５８】
例１）から例４）の各成形はんだは、液相線温度が２１９℃であるＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末（ａ）と、液相線温度が１２０℃であるＳｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末（ｂ）を用いて成形されている。
そして、これらの成形はんだは、加圧成形時に加熱を行わないため、金属粉末（ａ）及び（ｂ）共に溶融拡散しておらず、溶融温度変化は生じていない。そのため、これらの成形はんだは、１２０℃以上の加熱温度であれば、少なくとも金属粉末（ｂ）が十分に溶融し得る。
【００５９】
更には、図１から図８に示す通り、例１）から例４）の各成形はんだは、金属粉末（ａ）及び（ｂ）のうち、最も低い液相線温度、即ち、金属粉末（ｂ）の液相線温度（１２０℃）以上の加熱によって溶融温度変化が生じている。
即ち、例１）から例４）の各成形はんだは、加熱により溶融した金属粉末（ｂ）中に金属粉末（ａ）が拡散し、各成形はんだ中にＳｎ−５０Ｉｎはんだ合金よりも固相線温度の高い金属間化合物が生成される。そしてこれにより、加熱後の各成形はんだにおいて溶融温度変化が生じ得る。
特に例１）の成形はんだは、加熱前に生じていた、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金の固相線温度（１１８℃）と液相線温度の間における吸熱ピークがほぼ消滅していることが分かる。
このように、例１）から例４）の各成形はんだ、特に例１）及び例２）の成形はんだは、Ｓｎ−５０Ｉｎの固相線温度である１１８℃では再溶融し難くなり、信頼性の高いはんだ接合部を提供し得る。
【００６０】
また、例１）から例４）の各成形はんだにおいて、加熱前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度を（Ｔ）、当該温度（Ｔ）におけるヒートフロー（Ｈ１）の絶対値を（Ｈ１’）、また加熱後の成形はんだの示差走査熱量測定における前記温度（Ｔ）のヒートフロー（Ｈ２）の絶対値を（Ｈ２’）とした場合、例１）から例４の各成形はんだの（Ｈ２’）／（Ｈ１’）の数値は以下の通りとなった。なお、（Ｔ）、（Ｈ１’）、（Ｈ２’）及び（Ｈ２’）／（Ｈ１’）の数値のいずれも小数点４位を四捨五入した。
なお例示として、図１に温度（Ｔ）及びヒートフロー（Ｈ１）の位置を、図５に温度（Ｔ）及び（Ｈ２）の位置を示す。
例１）０．００５／０．２２８＝０．０２２  …  １１８．９４９℃（Ｔ）
例２）０．００４／０．３２３＝０．０１２  …  １１８．８８６℃（Ｔ）
例３）０．００１／０．３８６＝０．００３  …  １１８．８８８℃（Ｔ）
例４）０．００７／０．３７４＝０．０１９  …  １１８．８８６℃（Ｔ）
【００６１】
（２）Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金とＳｎ−５８Ｂｉはんだ合金
Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末（ａ）と、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末（ｃ）とを、それぞれ以下の割合となるようにふるい機に入れて混合分散し、金属粉末の混合体を作製した。
例５）金属粉末（ａ）：金属粉末（ｃ）＝９０：１０
例６）金属粉末（ａ）：金属粉末（ｃ）＝８０：２０
例７）金属粉末（ａ）：金属粉末（ｃ）＝７０：３０
例８）金属粉末（ａ）：金属粉末（ｃ）＝６０：４０
【００６２】
次いで、上記（１）と同様の条件にて各成形はんだを作製した。なお、作製された各成形はんだの厚みは、以下の通りである。
例５）８００μｍ
例６）８００μｍ
例７）８００μｍ
例８）８００μｍ
【００６３】
例５）から例８）の各成形はんだについて、上記（１）と同様の条件にて示差走査熱量測定を行った。その結果を図１１から図１４に示す。
図１１から図１４に表わされるように、例５）から例８）の成形はんだのいずれもが、１３８℃と２１７℃付近においてそれぞれ吸熱ピークを示した。
【００６４】
次いで、例５）から例８）の各成形はんだについて、図３２に示す温度プロファイル条件にてリフロー装置を用いて２４０℃５分間、酸素濃度１００ｐｐｍの条件で加熱し、加熱後の各成形はんだについて、上記と同じ条件にて示差走査熱量測定を行った。その結果を図１５から図１８に示す。
【００６５】
また例５）の成形はんだについて、１５０℃、１９０℃のそれぞれの加熱条件とする以外は図３２に示すプロファイル条件と同じ条件にて５分間、酸素濃度１００ｐｐｍの条件で加熱した後、上記と同じ条件にて示差走査熱量測定を行った。その結果を図１９に示す。
【００６６】
例５）から例８）の各成形はんだは、液相線温度が２１９℃であるＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末（ａ）と、共晶温度（溶融温度）が１３８℃であるＳｎ−５８Ｂｉはんだ合金からなる金属粉末（ｃ）を用いて成形されている。
そして、これらの成形はんだは、加圧成形時に加熱を行わないため、金属粉末（ａ）及び（ｃ）共に溶融拡散しておらず、溶融温度変化は生じていない。そのため、これらの成形はんだは、１３８℃以上の加熱温度であれば、少なくとも金属粉末（ｃ）が十分に溶融し得る。
【００６７】
更には、図１１から図１８に示す通り、例５）から例８）の各成形はんだは、金属粉末（ａ）及び（ｃ）のうち、最も低い液相線温度、即ち、金属粉末（ｃ）の液相線温度（１３８℃）以上の加熱によって溶融温度変化が生じている。
即ち、例５）から例８）の各成形はんだは、加熱により溶融した金属粉末（ｃ）中に金属粉末（ａ）が拡散し、各成形はんだ中にＳｎ−５８Ｂｉはんだ合金よりも固相線温度の高い金属間化合物が生成される。そしてこれにより、加熱後の各成形はんだにおいて溶融温度変化が生じ得る。
特に例５）及び例６）の各成形はんだは、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金の共晶温度（溶融温度）である１３８℃付近における吸熱ピークがほぼなくなっていることが分かる。
このように、例５）から例８）の各成形はんだ、特に例５）及び例６）の各成形はんだは、Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金の共晶温度（溶融温度）である１３８℃では再溶融し難くなり、信頼性の高いはんだ接合部を提供し得る。
【００６８】
また、例５）から例８）の各成形はんだにおいて、加熱前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度を（Ｔ）、当該温度（Ｔ）におけるヒートフロー（Ｈ１）の絶対値を（Ｈ１’）、また加熱後の成形はんだの示差走査熱量測定における前記温度（Ｔ）のヒートフロー（Ｈ２）の絶対値を（Ｈ２’）とした場合、例５）から例８）の各成形はんだの（Ｈ２’）／（Ｈ１’）の数値は以下の通りとなった。なお、（Ｔ）、（Ｈ１’）、（Ｈ２’）及び（Ｈ２’）／（Ｈ１’）の数値のいずれも小数点４位を四捨五入した。
例５）０．００５／０．２７３＝０．０１８  …  １３９．７４７℃（Ｔ）
例６）０．００７／０．３４８＝０．０２０  …  １３９．８１０℃（Ｔ）
例７）０．００２／０．５２０＝０．００４  …  １３９．７９８℃（Ｔ）
例８）０．００４／０．５４９＝０．００７  …  １３９．８６８℃（Ｔ）
【００６９】
（３）Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金とＣｕ
Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末（ａ）と、Ｃｕからなる金属粉末（ｄ）とを、それぞれ以下の割合となるようにふるい機に入れて混合分散し、金属粉末の混合体を作製した。
例９）金属粉末（ａ）：金属粉末（ｄ）＝５０：５０
例１０）金属粉末（ａ）：金属粉末（ｄ）＝２０：８０
次いで、上記（１）と同様の条件にて各成形はんだを作製した。なお、作製された各成形はんだの厚みは、以下の通りである。
例９）６７０μｍ
例１０）７５０μｍ
【００７０】
例９）及び例１０）の各成形はんだについて、測定範囲を１００℃から４００℃とした以外は上記（１）と同様の条件にて示差走査熱量測定を行った。その結果を図２０及び図２１に示す。
図２０及び図２１に表わされるように、例９）及び例１０）の成形はんだのいずれもが、２１７℃付近において吸熱ピークを示した。
なお、図２０及び図２１には現れていないが、例９）及び例１０）の成形はんだは、金属粉末（ｄ）の溶融温度である１０８５℃においても吸熱ピークを有することが想定される。
【００７１】
次いで、例９）及び例１０）の各成形はんだについて、図３２に示す温度プロファイル条件にてリフロー装置を用いて２４０℃５分間、酸素濃度１００ｐｐｍの条件で加熱し、加熱後の各成形はんだについて、上記と同じ条件にて示差走査熱量測定を行った。その結果を図２２及び図２３に示す。
【００７２】
例９）及び例１０）の各成形はんだは、液相線温度が２１９℃であるＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金からなる金属粉末（ａ）と、溶融温度が１０８５℃であるＣｕからなる金属粉末（ｄ）を用いて成形されている。
そして、これらの成形はんだは、加圧成形時に加熱を行わないため、金属粉末（ａ）及び（ｄ）共に溶融拡散しておらず、溶融温度変化は生じていない。そのため、これらの成形はんだは、２１９℃以上の加熱温度であれば、少なくとも金属粉末（ａ）が十分に溶融し得る。
【００７３】
更には、図２０から図２３に示す通り、例９）及び例１０）の各成形はんだは、金属粉末（ａ）及び（ｄ）のうち、最も低い液相線温度、即ち、金属粉末（ａ）の液相線温度（２１９℃）以上の加熱によって溶融温度変化が生じている。
即ち、例９）及び例１０）の各成形はんだは、加熱により溶融した金属粉末（ａ）中に金属粉末（ｄ）が拡散し、各成形はんだ中にＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金よりも固相線温度の高い金属間化合物が生成される。そしてこれにより、加熱後の各成形はんだにおいて溶融温度変化が生じ得る。
そして図２２及び図２３に示す通り、加熱後の例９）及び例１０）の各成形はんだは、加熱前に生じていた、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金の固相線温度（２１７℃）付近の吸熱ピークがほぼなくなっていることが分かる。なお、図２０において、２１９℃以降に生じている発熱ピークについては、ＣｕＳｎ化合物の生成熱と推測される。
このように、例９）及び例１０）の各成形はんだは、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金の固相線温度である２１７℃では再溶融し難くなり、信頼性の高いはんだ接合部を提供し得る。
【００７４】
また、例９）及び例１０）の各成形はんだにおいて、加熱前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度を（Ｔ）、当該温度（Ｔ）におけるヒートフロー（Ｈ１）の絶対値を（Ｈ１’）、また加熱後の成形はんだの示差走査熱量測定における前記温度（Ｔ）のヒートフロー（Ｈ２）の絶対値を（Ｈ２’）とした場合、例９）及び例１０）の各成形はんだの（Ｈ２’）／（Ｈ１’）の数値は以下の通りとなった。なお、（Ｔ）、（Ｈ１’）、（Ｈ２’）及び（Ｈ２’）／（Ｈ１’）の数値のいずれも小数点４位を四捨五入した。
【００７５】
なお、特に例１０）においては、ＣｕＳｎ化合物の生成熱の影響を受けるため、図２１にも表わされるように、加熱前の示差走査熱量測定におけるヒートフローの値が広い範囲に渡り０以上となっている。
ただし、図２１からも分かる通り、例１０）の加熱前の示差走査熱量測定においてはＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金の固相線温度（２１７℃）付近において吸熱ピークを有していることから、これを最初の吸熱ピークとし、当該吸熱ピークを示す温度を（Ｔ）、当該温度（Ｔ）におけるヒートフローを（Ｈ１）、ヒートフロー（Ｈ１）の絶対値を（Ｈ１’）、また加熱後の成形はんだの示差走査熱量測定における前記温度（Ｔ）のヒートフローを（Ｈ２）、ヒートフロー（Ｈ２）の絶対値を（Ｈ２’）とした。
【００７６】
例９）０．０１２／０．６６８＝０．０１８  …  ２１７．５１２℃（Ｔ）
例１０）０．００６／０．０１９＝０．３１６  …  ２１６．７７１℃（Ｔ）
【００７７】
（４）Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金とＣｕ
Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末（ｂ）と、Ｃｕからなる金属粉末（ｄ）とを、それぞれ以下の割合となるようにふるい機に入れて混合分散し、金属粉末の混合体を作製した。
例１１）金属粉末（ｂ）：金属粉末（ｄ）＝６０：４０
例１２）金属粉末（ｂ）：金属粉末（ｄ）＝５０：５０
例１３）金属粉末（ｂ）：金属粉末（ｄ）＝４０：６０
例１４）金属粉末（ｂ）：金属粉末（ｄ）＝３０：７０
次いで、上記（１）と同様の条件にて各成形はんだを作製した。なお、作製された各成形はんだの厚みは、２００μｍであった。
【００７８】
例１１）から例１４）の各成形はんだについて、上記（３）と同様の条件にて示差走査熱量測定を行った。その結果を図２４から図２７に示す。
図２４から図２７に表わされるように、例１１）から例１４）の成形はんだのいずれもが、１１８℃付近において吸熱ピークを示した。
なお、図２４から図２７には現れていないが、例１１）から例１４）の成形はんだは、金属粉末（ｄ）の溶融温度である１０８５℃においても吸熱ピークを有することが想定される。
【００７９】
次いで、例１１）から例１４）の各成形はんだについて、リフロー装置を用いて図３３に示す温度プロファイル条件（１４０℃２分間−２００℃２分間−２５０℃２分間）にて酸素濃度１００ｐｐｍの条件で加熱し、加熱後の各成形はんだについて、上記と同じ条件にて示差走査熱量測定を行った。その結果を図２８から図３１に示す。
【００８０】
例１１）から例１４）の各成形はんだは、液相線温度が１２０℃であるＳｎ−５０Ｉｎはんだ合金からなる金属粉末（ｂ）と、溶融温度が１０８５℃であるＣｕからなる金属粉末（ｄ）を用いて成形されている。
そして、これらの成形はんだは、加圧成形時に加熱を行わないため、金属粉末（ｂ）及び（ｄ）共に溶融拡散しておらず、溶融温度変化は生じていない。そのため、これらの成形はんだは、１２０℃以上の加熱温度であれば、少なくとも金属粉末（ｂ）が十分に溶融し得る。
【００８１】
更には、図２４から図３１に示す通り、例１１）から例１４）の各成形はんだは、金属粉末（ｂ）及び（ｄ）のうち、最も低い液相線温度、即ち、金属粉末（ｂ）の液相線温度（１２０℃）以上の加熱によって溶融温度変化が生じている。
即ち、例１１）から例１４）の各成形はんだは、加熱により溶融した金属粉末（ｂ）中に金属粉末（ｄ）が拡散し、各成形はんだ中にＳｎ−５０Ｉｎはんだ合金よりも固相線温度の高い金属間化合物が生成される。そしてこれにより、加熱後の各成形はんだにおいて溶融温度変化が生じ得る。
そして図２８から図３１に示す通り、加熱後の例１１）から例１４）の各成形はんだは、加熱前に生じていた、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金の固相線温度（１１８℃）と液相線温度の間における吸熱ピークがほぼなくなっていることが分かる。なお、図２８から図３１において、１２０℃以降に生じている緩い発熱ピークについては、ＣｕＳｎ化合物の生成熱と推測される。
このように、例１１）から例１４）の各成形はんだは、Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金の固相線温度である１１８℃では再溶融し難くなり、信頼性の高いはんだ接合部を提供し得る。
【００８２】
また、例１１）から例１４）の各成形はんだにおいて、加熱前の成形はんだの示差走査熱量測定における最初の吸熱ピークを示す温度を（Ｔ）、当該温度（Ｔ）におけるヒートフロー（Ｈ１）の絶対値を（Ｈ１’）、また加熱後の成形はんだの示差走査熱量測定における前記温度（Ｔ）のヒートフロー（Ｈ２）の絶対値を（Ｈ２’）とした場合、例１１）から例１４）の各成形はんだの（Ｈ２’）／（Ｈ１’）の数値は以下の通りとなった。なお、（Ｔ）、（Ｈ１’）、（Ｈ２’）及び（Ｈ２’）／（Ｈ１’）の数値のいずれも小数点４位を四捨五入した。
例１１）０．０１１／０．５８９＝０．０１９  …  １１８．２４９℃（Ｔ）
例１２）０．００２／０．３８５＝０．００５  …  １１８．３１９℃（Ｔ）
例１３）０．０１０／０．４９２＝０．０２０  …  １１８．００１℃（Ｔ）
例１４）０．００２／０．３６６＝０．００５  …  １１８．００２℃（Ｔ）
【００８３】
上記例１）から例１４）の結果をまとめたものを以下の表１及び表２に表す。なお、表１及び表２に記載の数値のうち、各金属粉末の含有量についての単位は、特に但し書きのない限り、質量％とする。
【００８４】
【表１】
2020055032.tif 000003
【００８５】
【表２】
2020055032.tif 000004
【実施例】
【００８６】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳述する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００８７】
表３に表す組成及び割合にて、各金属からなる金属粉末を以下の条件にて加圧し、実施例１から５に係る成形はんだを作製した。
各金属からなる金属粉末の混合分散（混合体の作成）には、超音波ふるい（ステンレス鋼製、目開き：６３μｍ）を用いた。また加圧にはブリケットマシン（製品名：ＭＰ−３５−０２、（株）島津製作所製）を用いた。
具体的には、ブリケットマシンの加圧板（下板）上にアルミリング（厚さ：１ｍｍ、外径：３４ｍｍ、内径：２６ｍｍ）を乗せ、各混合体をそれぞれアルミリングに充填し、各アルミリング上に加圧板（上板）を乗せ、これを加重約３３０ｋＮで加圧することにより、各成形はんだを作製した。なお、作製された各成形はんだの厚みを表３に表す。
また比較例１及び比較例２については、表３に表す組成及び割合にて、各金属を溶融させ、これを所定の型に入れて冷却することにより、各成形はんだを作製した。なお、比較例１については２５０℃の温度で、比較例２については１７０℃の温度で溶融を行った。
なお、表３に記載の数値のうち、各金属粉末の含有量についての単位は、特に但し書きのない限り、質量％とする。
【００８８】
【表３】
2020055032.tif 000005
【００８９】
実施例１から３の各成形はんだについて、以下の条件にて示差走査熱量測定を行った。
・示差走査熱量測定装置
製品名：ＭＤＳＣ  Ｑ−２０００、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製
昇温温度：２℃／ｍｉｎ
雰囲気：Ｎ２  ５０ｍｌ／ｍｉｎ
測定範囲：１００℃から３００℃
【００９０】
実施例１及び２については、成形はんだの成形に用いた金属粉末のうち、液相線温度の低い方の金属（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金）の固相線温度と液相線温度の間、即ち２１７℃から２１９℃の間において吸熱ピークを示した。
また実施例３については、成形はんだの成形に用いた金属粉末のうち、液相線温度の低い方の金属（Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金）の共晶温度（溶融温度）付近、即ち１３８℃付近において吸熱ピークを示した。
【００９１】
また実施例４及び５の各成形はんだについて、以下の条件にて示差走査熱量測定を行った。
・示差走査熱量測定装置
製品名：ＭＤＳＣ  Ｑ−２０００、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製
昇温温度：２℃／ｍｉｎ
雰囲気：Ｎ２  ５０ｍｌ／ｍｉｎ
測定範囲：１００℃から４００℃
【００９２】
実施例４及び５共に、成形はんだの成形に用いた金属粉末のうち、液相線温度の低い方の金属（Ｓｎ−５０Ｉｎはんだ合金）の固相線温度と液相線温度の間、即ち１１８℃から１２０℃の間において吸熱ピークを示した。
【００９３】
比較例１及び２の各成形はんだについて、実施例１及び２と同じ条件にて示差走査熱量測定を行った。
比較例１については、成形はんだの成形に用いた金属粉末のうち、液相線温度の低い方の金属（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだ合金）の固相線温度と液相線温度の間、即ち２１７℃から２１９℃の間において吸熱ピークを示さなかった。
また比較例２については、成形はんだの成形に用いた金属粉末のうち、液相線温度の低い方の金属（Ｓｎ−５８Ｂｉはんだ合金）の共晶温度（溶融温度）付近、即ち１３８℃付近において吸熱ピークを示さなかった。
【００９４】
このように、比較例１及び２は、溶融により成形はんだを成形したため、当該溶融時において溶融温度変化が生じてしまっている。そのため、比較例１は２１９℃、比較例２は１３８℃の加熱でははんだ接合を行うことができず、はんだ接合時における加熱温度を更に上げなければならなくなる。
一方、実施例１から５は、成形はんだの成形に用いた金属粉末のうち、液相線温度の低い方の金属の液相線温度でもはんだ接合を行うことができるため、はんだ接合時における加熱温度の調整が容易となる。また、従来のはんだ接合時の加熱温度でも十分に溶融し得る。
【００９５】
次に、実施例１から３の成形はんだについて、リフロー装置を用いて図３２に示す温度プロファイル条件にて２４０℃５分間、酸素濃度１００ｐｐｍの条件で加熱を行い、上記と同じ条件にて示差走査熱量測定を行った。
実施例１及び２については、２１７℃から２１９℃の間における吸熱ピークがほぼなくなっていた。また実施例３については、１３８℃付近における吸熱ピークがほぼなくなっていた。
【００９６】
また実施例４及び５の成形はんだについて、リフロー装置を用いて図３３に示す温度プロファイル条件（１４０℃２分間−２００℃２分間−２５０℃２分間）にて１１分間、酸素濃度１００ｐｐｍの条件で加熱を行い、上記と同じ条件にて示差走査熱量測定を行ったところ、１１８℃から１２０℃の間における吸熱ピークがほぼなくなっていた。
【００９７】
このように、実施例１から５の成形はんだは、加熱により溶融温度変化が生じていることが分かる。そしてこのような成形はんだは、上記加熱時の温度では再溶融し難くなり、従ってはんだ接合後において、信頼性の高いはんだ接合部を提供することができる。
【００９８】
次いで、実施例１から５の成形はんだのはんだ接合性を確認した。
先ず、実施例１から３の成形はんだをそれぞれ６ｍｍ×６ｍｍの大きさに整えた。また６ｍｍ×６ｍｍ×０．３ｍｍｔの銅板（ａ）と３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍｔの銅板（ｂ）とを用意した。
実施例１から３の成形はんだの両面にフラックス（製品名：ＢＦ−３０、（株）タムラ製作所製）を薄く塗布し、銅板（ｂ）上に各成形はんだを載置した。
そして各成形はんだの面のうち銅板（ｂ）と接していない面に銅板（ａ）を載置し、これを図３２に示す温度プロファイル条件にて、高温観察装置（製品名：ＳＫ−５０００、山陽精工（株）製）を用いて５分間リフローし、各試験片を作製した。なお、酸素濃度は１００ｐｐｍとした。
【００９９】
上記各試験片について、銅板（ａ）及び（ｂ）と各成形はんだとの接合の有無を走査電子顕微鏡を用いて確認したところ、各試験片のいずれも銅板（ａ）及び（ｂ）と各成形はんだとが接合できていた。
【０１００】
また、実施例４及び５の成形はんだをそれぞれ１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさに整え、上記銅板（ａ）の上に重さ２ｇの重りを乗せ、図３３に示す温度プロファイル条件（１４０℃２分間−２００℃２分間−２５０℃２分間）にて１１分間リフローする以外は上記と同じ条件にて各試験片を作製した。なお、酸素濃度は１００ｐｐｍとした。
【０１０１】
上記各試験片について、銅板（ａ）及び（ｂ）と各成形はんだとの接合の有無を走査電子顕微鏡を用いて確認したところ、各試験片のいずれも銅板（ａ）及び（ｂ）と各成形はんだとが接合できていた。
【０１０２】
このように実施例１から５に係る成形はんだは、フラックスを用いずに成形できることからボイドの発生を抑制でき、また成形時に加熱を行わないことから、成形に用いた金属粉末のうち、最も液相線温度の低い金属の液相線温度にてはんだ接合を行うことができる。またこれらの成形はんだは、はんだ接合時に液相線温度の高い金属からなる金属粉末を溶融したはんだ合金中に容易に拡散させ、はんだ接合後の成形はんだ（はんだ接合部）の溶融温度を変化させることができるため、はんだ接合時の加熱温度では再溶融し難くなり、信頼性の高いはんだ接合部を提供することができる。
【図１】
2020055032.tif 000006
【図２】
2020055032.tif 000007
【図３】
2020055032.tif 000008
【図４】
2020055032.tif 000009
【図５】
2020055032.tif 000010
【図６】
2020055032.tif 000011
【図７】
2020055032.tif 000012
【図８】
2020055032.tif 000013
【図９】
2020055032.tif 000014
【図１０】
2020055032.tif 000015
【図１１】
2020055032.tif 000016
【図１２】
2020055032.tif 000017
【図１３】
2020055032.tif 000018
【図１４】
2020055032.tif 000019
【図１５】
2020055032.tif 000020
【図１６】
2020055032.tif 000021
【図１７】
2020055032.tif 000022
【図１８】
2020055032.tif 000023
【図１９】
2020055032.tif 000024
【図２０】
2020055032.tif 000025
【図２１】
2020055032.tif 000026
【図２２】
2020055032.tif 000027
【図２３】
2020055032.tif 000028
【図２４】
2020055032.tif 000029
【図２５】
2020055032.tif 000030
【図２６】
2020055032.tif 000031
【図２７】
2020055032.tif 000032
【図２８】
2020055032.tif 000033
【図２９】
2020055032.tif 000034
【図３０】
2020055032.tif 000035
【図３１】
2020055032.tif 000036
【図３２】
2020055032.tif 000037
【図３３】
2020055032.tif 000038