(57)【要約】      （修正有）【課題】Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｇ及びＩｎを含むはんだ材料であって、それが固化した後の低融点相の影響を軽減するはんだ材料の提供。【解決手段】Ｓｎを２５〜４５質量％、Ｓｂを３０〜４０質量％、Ｃｕを３〜８質量％、Ａｇを２５質量％以下、Ｉｎを１．５〜４質量％含み、更に、Ｓｉ及びＴｉを各々０．１質量％以下含むはんだ材料。前記はんだ材料が低融点相を実質的に含まないものであり、前記はんだ材料が、例えば、フラックスが混合されたペースト状、又は、箔状に加工された後、打ち抜かれたプリフォーム状である、はんだ材料。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎを２５〜４５質量％、Ｓｂを３０〜４０質量％、Ｃｕを３〜８質量％、Ａｇを２５質量％以下、Ｉｎを１．３〜６質量％含むことを特徴とするはんだ材料。
【請求項２】
Ｓｎを２５〜４５質量％、Ｓｂを３０〜４０質量％、Ｃｕを３〜８質量％、Ａｇを２５質量％以下、Ｉｎを１．３〜５質量％含むことを特徴とするはんだ材料。
【請求項３】
Ｓｎを２５〜４５質量％、Ｓｂを３０〜４０質量％、Ｃｕを３〜８質量％、Ａｇを２５質量％以下、Ｉｎを１．５〜４質量％含むことを特徴とするはんだ材料。
【請求項４】
Ａｇの含有量が１５〜２５質量％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のはんだ材料。
【請求項５】
Ｓｉ及びＴｉを各々０．１質量％以下含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のはんだ材料。
【請求項６】
フラックスが混合されたペースト状であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のはんだ材料。
【請求項７】
箔状に加工された後、打ち抜かれたプリフォームであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のはんだ材料。
【請求項８】
気密封止構造を持つ電子部品であって、気密封止材料として請求項１〜５のいずれか１項に記載のはんだ材料が用いられていることを特徴とする電子部品。
【請求項９】
容器を構成する基体および蓋部材を有し、これら基体及び蓋部材が請求項１〜５のいずれか１項に記載のはんだ材料によって接合されていることを特徴とする電子部品。
【請求項１０】
電子素子を内包する容器とこれを実装している配線基板とを具え、容器及び配線基板の接続材料として請求項１〜５のいずれか１項に記載のはんだ材料が用いられていることを特徴とする電子部品。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の電子部品を樹脂でモールドしたモジュール構造を有することを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ材料及びこのはんだ材料を用いて製造される電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば弾性表面波デバイスや水晶振動子などの電子部品では、その製造に際し、はんだ材料が多用される。例えば、弾性表面波チップ又は水晶振動片を容器に収納してこの容器を蓋部材で気密封止する際に、気密封止材料としてはんだ材料が使用される。また、このように気密封止された電子部品は、配線基板に実装されて使用されるが、その際の接続材料としてもはんだ材料が使用される。また、このように配線基板に実装された電子部品は、他の部品と共に樹脂によりモールドされモジュール化される場合もある。このモジュールを電子装置の基板に実装する際にも、接続材料としてはんだ材料が使用される。
【０００３】
従来のはんだ材料の典型例として、鉛と錫とを主成分とするもの、金と錫とを主成分とするもの、錫−銅−銀を主成分とするもの等がある。錫−銅−銀を主成分とするものは、鉛フリー化の要請に合致すること、高価な金を用いないで済むことから期待されている。
例えば、特許文献１には、錫−銅−銀を主成分とするはんだ材料として、アンチモン−銀−銅−、並びにアルミニウム、鉄及びチタンから選ばれる少なくとも一種、及び残部が錫から成るはんだ材料が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開  ＷＯ２０１４／０２４７１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、この出願に係る発明者も、Ｓｎ（錫）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）及びＩｎ（インジウム）を含むはんだ材料について鋭意研究を進めてきた。この材料も、鉛フリー化の要請に合致すること、金を使用しないで済むこと等の利点があるからである。
しかしながら、発明者の研究において、このはんだ材料の場合、詳細は後述するが、その組成を適正化しないと、以下のような課題があることが判明した。
すなわち、このはんだ材料を用いて、例えば水晶振動片を収納する容器と蓋部材との気密封止を行った場合、はんだ付け後の冷却条件次第では固化したはんだ中に、無視できない低融点相が生じることが判明した。この低融点相は例えば以下に説明するような不具合を発生させる原因になる。例えば水晶振動子は、ほとんどの場合、配線基板にはんだ材料（組成は問わない）により実装されて使用される。さらには、配線基板に実装された状態でモジュール化される場合もある。従って、例えば気密封止材料としてはんだ材料を用いた水晶振動子の場合では、これを配線基板にはんだ付けする際の熱やモジュール化する際の熱によって上記低融点相が影響を受け、気密封止部が再溶融して水晶振動子の気密封止状態を破壊する場合が起きる。さらには、水晶振動子と配線基板とのはんだ接合部に上記の低融点相が生じている場合、この接合部でも再溶融が生じるので、水晶振動子と配線基板との接合品質の低下を招く場合がある。
この出願はこのような点に鑑みなされたものであり、従って、この発明の目的は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｇ及びＩｎを含むはんだ材料であって、それが固化した後の低融点相の影響を軽減できるはんだ材料及びこれを用いた電子部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的の達成を図るため、この発明のはんだ材料によれば、Ｓｎを２５〜４５質量％、Ｓｂを３０〜４０質量％、Ｃｕを３〜８質量％、Ａｇを２５質量％以下、Ｉｎを１．３〜６質量％含むことを特徴とする。
なお、この発明を実施するに当たり、Ａｇの含有量を、１５〜２５質量％とするのが好ましい。また、Ｉｎの含有量を、好ましくは１．３〜５質量％、より好ましくは１．５〜４質量％とするのが良い。
また、この発明のはんだ材料を加熱溶融させた後の冷却条件は、好ましくは３．５℃／秒の冷却速度以上の早い冷却速度、より好ましくは５°／秒の冷却速度以上の早い冷却速度とするのが好ましい。このような冷却速度であると固化物に低融点相が生じるおそれを軽減できるからである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のはんだ材料によれば、固化後に低融点相が生じることを低減できるので、このはんだ材料を用いて気密封止や基板への接続をした電子部品等に熱が及んでも上述の不具合を防止できる。従って、信頼性が高く、そして、鉛フリーの要請に合致し、安価なはんだ材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のはんだ材料を用いて製造する電子部品の第１の例を説明する図である。
【図２】本発明のはんだ材料を用いて製造する電子部品の第２の例を説明する図である。
【図３】比較例のはんだ材料を所定の溶融・冷却条件で固化させたものを、示差走査熱量測定した結果を示した図である。
【図４】実施例のはんだ材料を実施例同様の所定の溶融・冷却条件で固化させたものを、示差走査熱量測定した結果を示した図である。
【図５】実施例及び比較例のはんだ材料を用いて製造した水晶振動子での封止後の良品率を示した図である。
【図６】Ｉｎの含有量とはんだ濡れ性との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこれら発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施形態中で述べる含有率、温度、冷却速度等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１０】
１． はんだ材料を固化させる冷却条件について
Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｇ及びＩｎを含むはんだ材料では、はんだ材料を溶融させた後の固化のための冷却速度の違いによって、固化後のはんだ中に無視できない低融点相が生じることが、発明者の実験により判明した。
具体的には、はんだ材料を溶融させた後に直ぐに熱容量の大きい金属に接触させて急激に冷却した場合（５０℃／秒以上の冷却速度と推定）、また、リフロー炉のプロファイルを種々に変えて、冷却速度でいって２０℃／秒、１０℃／秒、５℃／秒、３．５℃／秒、１℃°／秒と違えて冷却した場合それぞれの冷却条件で得た各々の試料の示差走査熱量（ＤＳＣ）特性を測定をしたところ、冷却速度が遅くなるほど、無視できない低融点相が生じることが判明した。
【００１１】
はんだ材料を用いて電子部品を製造する際のはんだ材料の冷却条件は、リフロー炉やはんだ封止装置等の製造装置により設定できる。しかし、低融点相を生じにくくするために冷却速度をなるべく早くしたいと言えど装置への負荷を考慮すれば限度があるから、早くても５℃／秒、好ましくは３．５℃／が良い。従って、はんだ材料においても、この程度の冷却速度において低融点相が生じないものが良い。
このようなとき、この発明のはんだ材料の組成において、特にＩｎの含有率を適正化すると、はんだ材料を溶融した後の冷却速度を５℃／秒さらには３．５℃／秒まで遅くしても、固化物に無視できない低融点相は実質的に生じないことが判明した。
【００１２】
２． はんだ材料の構成
上記のような知見から、この発明のはんだ材料は、Ｓｎを２５〜４５質量％、Ｓｂを３０〜４０質量％、Ｃｕを３〜８質量％、Ａｇを１５〜２５重量％、Ｉｎを１．３〜６質量％（好ましくは１．３〜５％、より好ましくは１．５〜４質量％）含むものである。以下、具体的に説明する。
このはんだ材料においてＳｎは、はんだ材料が融け始まる温度である固相線温度を支配する役目を持つことから、その含有量は、２５〜４５質量％（２５質量％以上、４５質量％以下）の範囲から、使用目的に応じ決定する。
またＳｂは、このはんだ材料の共晶点を制御する役目を持つ。具体的には、例えばＡｇ、Ｃｕを含むこのはんだ材料では、共晶点が高くなり易いが、Ｓｂを加えると共晶点を低くすることができる。しかし、Ｓｂの含有量を多くしすぎると、溶融したはんだの中にＳｂが再結晶化して散在し、はんだ材料の品質が低下する。従って、Ｓｂの含有量は、これらを考慮して、３０〜４０質量％（３０質量％以上、４０質量％以下）の範囲から、決定する。
【００１３】
またＣｕは、このはんだ材料の固化物をなじませる役目を持つ。ここでなじませるとは、はんだ材料中の各金属同士の結合を強固にすることをいう。Ｃｕの量が多すぎると、はんだ材料の溶融温度が大幅に上昇し、及び、はんだ付後の固化物の硬度が高くなるので、好ましくない。従って、Ｃｕの含有量は、これらを考慮して、３〜８質量％（３質量％以上、８質量％以下）の範囲から、決定する。
またＡｇは、はんだ材料の接合の安定性を保つ役目を持つ。ここで接合の安定性が良いとは、当該はんだ材料を用いてはんだ付けを行った後の固化物が、高い機械的強度を持つことをいう。さらに具体的には、水晶振動子等の電子部品おいて容器と蓋部材とを当該はんだ材料を用いて気密封止したときに、容器と蓋部材との接合強度が強いことをいう。ただし、Ａｇの含有量が多すぎると固化物内部でＡｇの結晶化が起こり易くなり、そのため、はんだの濡れ性が悪くなる。しかも、Ａｇの含有量が多くなるほど、コスト高になる。また、Ａｇの含有量が多すぎると、はんだ材料が融け始まる温度である固相線温度がＳｎの融点の温度の影響を受け易くなる性質がある。換言すれば、Ａｇの量を少なくすると当該はんだ材料の固相線温度の低下を制御することができる。従って、Ａｇの含有量は、これらを考慮して、２５質量％以下が良く、好ましくは、１５〜２５質量％（１５質量％以上、２５質量％以下）の範囲から、決定する。
【００１４】
またＩｎは、はんだ材料が完全に融ける温度である液相線温度を支配する役目を持つ。具体的には、Ｉｎの含有量を多くするにつれて液相線温度が上がる傾向を示す。しかし、Ｉｎの含有量を多くするにつれ液相線温度が不安定になる傾向を示す。一方、Ｉｎの含有量が少なすぎると、はんだ材料の濡れ性が低下し、そのため例えば気密封止の際の容器と蓋部材との接合性を悪化させ、封止良品率を低下させる。また、特記すべき事項として、当該はんだ材料は、溶融させた後の冷却速度が遅くなるに従い固化物中に低溶融相が生じ易くなるが、このＩｎの含有量を適正化することにより、この低溶融相を発生しずらくできるという効果が得られる。すなわち、Ｉｎの含有量を適正化することにより、はんだ材料を冷却・固化させる作業時の冷却条件の自由度を拡大させることができる。従って、これらの事項と、後述する実施例及び比較例での実験の結果と、を考慮すると、Ｉｎの含有量Ｘは、１．３質量％≦Ｘ≦６質量％、好ましくは、１．３質量％≦Ｘ≦５質量％、より好ましくは１．５質量％≦Ｘ≦４質量％が良い。
【００１５】
また、この発明のはんだ材料は、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｇ及びＩｎに加えてさらに他の材料を含ませることが出来る。
先ず好適な形態として、Ｓｉ（シリコン）及びＴｉ（チタン）を含ませることが出来る。Ｓｉ及びＴｉを含ませることで、示差走査熱量曲線の傾きが急峻になる。その理由は、Ｓｉ及びＴｉを加えることで半田を構成する結晶が細かくなるため、はんだを構成する粒子が細かくなり、固体から液体への変化が明瞭になるためと考えられる。Ｓｉ及びＴｉの含有量は、これが少なすぎては上記の粒子の微細化が得られず、多すぎてはＳｉ及びＴｉ自体が結晶として残り易くなる。従って、Ｓｉ及びＴｉの量はこれらを考慮し決定する。発明者の実験によれば、Ｓｉ及びＴｉの含有量は各々０．１質量％以下が良く、好ましくは０．０５質量％以下が良い。なお、Ｔｉは硬いためドロスになり易い性質を持つので、その量が多くなるとはんだ材料の粘性が高くなるおそれがある。従って、Ｔｉの含有量については上記のように０．１質量％以下、好ましくは０．０５質量％以下で良いが、より好ましくは０．０３質量％以下が良い。
上記の様にＳｉ及びＴｉを含むこの発明のはんだ材料では、固体から液体への変化が明瞭になるため、はんだ材料の溶融が不十分となるおそれや、十分に固化せずにはんだ材料で固定したはずの部分が剥離するおそれが、より一層少なくなる。
【００１６】
また、添加元素の他の形態として、この発明のはんだ材料は、はんだの流動性を向上させたり、はんだ材料の機械的強度を向上させるために、例えば、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｇａから選ばれる１又は複数の元素を、１質量％を超えない範囲で（複数元素の場合は各々が１質量％を超えない範囲で）、含んでも良い。
【００１７】
３． はんだ材料の製造例
次に、この発明のはんだ材料の製造方法の一例について説明する。まず、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ａｇ及びＩｎ各々を、個別に、例えばターボミル、ローラミル、遠心力粉砕機、パルベライザー等の公知の粉砕機を用いて粉砕し、各金属材料の粉末を得る。
【００１８】
次に、上記のように製造した各金属材料の粉末を、この発明でいう所定の含有量、具体的には後述の表１に示した組成をそれぞれ満たすよう秤量し、それらを混合する。
次に、この混合物を例えば加熱したるつぼ内で溶融して溶融金属を形成し、次に、例えば公知の遠心噴霧アトマイス法により造粒する。遠心噴霧アトマイス法は、高速で回転する回転盤上に、上記るつぼの溶融金属を連続供給し、回転盤の遠心力により溶融金属を周囲に噴霧する。この噴霧された溶融金属を所定の雰囲気中で冷却して固化することにより、微粒子化されたはんだ材料が得られる。なお、この微粒子の径が大きすぎると、生成するはんだペーストの基板への印刷性が悪くなり、小さすぎると、はんだペーストが加熱された際にはんだペーストの被塗布物へのぬれ性が悪くなる。そのため、例えば粒子画像計測やゼータ電位測定などの公知に粒度分布測定法を用い、球相当径で平均粒子径５μｍ〜５０μｍの範囲の粒径となるよう、上記加工物の出来映えを管理し、各微粒子を製造するのが良い。
このように微粒子化されたはんだ材料とフラックスとを混合することで、この発明のはんだ材料であってペースト状のはんだ材料が得られる。はんだペーストを構成する場合に用いるフラックスとしては、例えば、ロジン等の粘着付与材樹脂、チキソ剤、活性剤、溶剤等を含んだものが使用できる。また、フラックスの活性度の違いにかかわらず、各種フラックスを用いることができる。
【００１９】
４． 電子部品の例
次に、上述のように調製したペースト状のはんだ材料を用いて製造する電子部品の例を説明する。
図１は、電子部品としての水晶振動子の第１の例を説明するための、水晶振動子の分解斜視図である。この第１の例の水晶振動子１は、例えばセラミック製の平面形状が長方形状の基体１１と、この基体１１に接続された蓋部材１２と、これら基体１１および蓋部材１２を接合している本発明のはんだ材料２と、水晶振動片３とを備える。蓋部材１２は凹部を持ち周囲が縁部１３となっているキャップ状のものである。基体１１と蓋部材１２とで水晶振動片３を収納する容器１０を構成している。水晶振動片３は、表裏に励振用電極３０を有し、水晶振動片３の一端で基体１１に導電性接着剤４により固定されている。基体１１の、導電性接着剤４の位置には、図示しないビヤ配線が設けてある。そして、このビヤ配線は基体１１の裏面に設けてある図示しない実装端子に接続してある。
【００２０】
図２は、電子部品としての水晶振動子の第２の例を説明するための、水晶振動子の分解斜視図である。この第２の例の水晶振動子の第１の例との主な違いは、基体２１が水晶振動片３を収容する凹部を持つ構造のものである点と、蓋部材２２が平板状のものである点である。これら基体２１と蓋部材２２とで容器２０を構成している。この第２の例でも、基体２１と蓋部材２２とをこの発明に係るはんだ材料２で接合してある。なお、図２において、５で示すものは、水晶振動片３を固定するパッドである。基体２１の、パッド５の位置には、図示しないビヤ配線が設けてある。そして、このビヤ配線は基体２１の裏面に設けてある図示しない実装端子に接続してある。
【００２１】
これら水晶振動子の基体と蓋部材との接合は次のように行える。水晶振動片３を実装した基体１１又は２１の縁部付近に、本発明のはんだ材料のペーストを例えばスクリーン印刷法により塗布する。次に、この基体１１又２１に蓋部材１２又は２２を置く。次に、この試料を加熱可能な封止装置にセットし、蓋部材と基体とを例えば加圧しながら所定の熱を加えて両者を封止する。封止雰囲気は減圧雰囲気又は窒素雰囲気等の所定のガス雰囲気とする。このようにして、この発明にはんだ材料で気密封止された電子部品としての水晶振動子を得ることができる。なお、蓋部材にはんだ材料を予め塗布し溶融させた状態で使用しても良い。
なお、この発明を適用できる電子部品は、水晶振動子に限られず、弾性表面波フィルタ、センサー等、ハンダ封止を行いたい種々のものとできる。
また、この発明で言う電子部品とは、この発明のはんだ材料を封止材料として用いた上記の水晶振動子等に限られない。水晶振動子等の電子部品を配線基板に本発明のはんだ材料ではんだ付けして構成される、電子部品を実装した基板も含む。たとえば、図１や図１の水晶振動子の図示しない実装端子と図示しない配線基板上の接続端子とを本発明のはんだ材料で接続した電子部品実装基板もこの発明の電子部品に含まれる。さらには、このような電子部品を実装した基板を樹脂モールドして構成されるモジュールも、この発明の電子部品に含まれる。
【００２２】
５． 実施例及び比較例
５−１．ＤＳＣ測定による実験
この発明のはんだ材料が有する再溶融の危険が軽減できるという効果を確認するため、以下の実施例及び比較例による実験を行った。
表１に示した組成の実施例及び比較例のはんだ材料を、上述した製造方法により準備した。
次に、これら実施例及び比較例のはんだ材料各々を、４７５℃の温度で溶融した後、５℃／秒の冷却速度で冷却して固化させた。なお、ここで４７５℃の温度で溶融させた理由は、実施例及び比較例の各はんだ材料を確実に溶融させることができるようにするためである。従って、この温度は一例に過ぎない。
次に固化させた各試料に対し、示差走査熱量測定を実施した。そして、各試料ごとの固相線温度、液相線温度、２８０℃における液相率及び固相率を求めた。これらの結果を、表１に示してある。なお、測定に用いたＤＳＣ装置はＴｈｅｒｍｏ  Ｐｌｕｓ  ＥＶＯＩＩ／ＤＳＣ８２３０（リガク製）である。また、測定はＪＩＳＺ３１９８−１に規格化された方法で行った。また、液相率、固相率は、ＤＳＣ測定結果における全体のピ−ク面積を１００％として、２８０℃未満のピーク面積比を液相率、２８０℃以上のピーク面積比を固相率とした。なお、液相率、固相率の算出で２８０℃という温度を設定した理由は、現在汎用されている金／錫合金の融点が２８０℃であることから、金／錫合金の耐熱性と同等以上の耐熱性がこの発明のはんだ材料で保障できるか否かを判断し易くするためである。
比較例のＤＳＣ測定の結果の一例として比較例１の試料でのＤＳＣ特性図を図３に示し、実施例のＤＳＣ測定の結果の一例として実施例１の試料でのＤＳＣ特性図を図４に示した。なお、図３、図４において、横軸は温度（℃）、縦軸は熱流（ｍＷ）である。
【００２３】
図３から明らかなように、比較例１の場合は２２２℃の低融点相の吸収ピークが大きく、上記定義した液相率は１．８％であった。比較例２、３の各試料も、特性図は省略するが、比較例１と同様に低融点相の吸収ピークが大きく、また、表１から分かるように、比較例１と同様に液相率も１％を越える結果になっている。また、比較例４、５、６として、表１に示したように、Ｉｎの含有量を１質量％、１．３質量％、０．５質量％としたはんだ材料についても、それぞれ評価した。これら比較例４、５、６の各試料では、液相率は０．１％、０．２％、０．５％と小さい値を示したが、後述する「５−２．電子部品での実験」での封止の信頼性評価において、好ましい結果を示さなかったため、本発明の範囲外とした（詳細は後述する）。
【００２４】
一方、図４から明らかなように、実施例１の場合は、低融点相の吸収ピークは実質的になく、液相率は０．１％となった。その他の実施例の試料の場合も、特性図は省略するが、実施例１と同様に低融点相の吸収ピークは実質的に無く、表１から分かるように、実施例１と同様に液相率も大きくても０．７％でありほとんどのものが０．５％以下である。
従って、実施例の試料では、溶融・固化後に再び熱を加えられても再溶融は生じ難いことが分かる。すなわち、１度目の溶融・固化時の冷却速度を５℃／秒と実現可能な比較的早い速度とした場合でも、再加熱時の再溶融を防止できることが分かる。また、ＤＳＣの特性図は省略するが、各実施例のはんだ材料であって、はんだ材料の溶融後の冷却速度を３．５℃／秒とした場合でも、冷却速度が５℃／秒の場合と同様、低融点相は実質的に生じないことが発明者の実験で確認できた。
【００２５】
【表１】
2018047489.tif 000003
【００２６】
５−２．電子部品での実験
次に、図２を参照して説明した第２の例の水晶振動子により本発明の効果を確認した結果を説明する。
先ず、図２に示した第２の例の水晶振動子であって、はんだ材料として実施例１３、１、３、のはんだ材料、比較例６、４、５、１、２、３のはんだ材料を用いて気密封止した水晶振動子を、各々２０個ずつ製造した。すなわち、Ｉｎの含有量（質量％）に着目すると、０．５、１、１．３、１．５、２、４、６、７、８に当たるはんだ材料を用いて各試料を製造した。次に、封止直後の封止良品率、及び、封止後に良品と判定された試料を所定のリフロー炉に複数回通した後の良品率を、それぞれ調査した。なお、封止直後の封止良否判定は、基体２１と蓋部材２２との接合具合の顕微鏡観察と、公知のＨｅリークテストとで行った。また、リフロー炉を通した後の都度の良否判定は、公知のＨｅリークテスト及びバブルリークテストにより行った。また、リフロ−は、２１０℃以上の温度を８０秒±２０秒維持し、かつ、ピーク温度として２５５℃の温度を３０秒維持する温度プロファイルを持つリフロー炉を用いて行った。
【００２７】
図５は、実施例及び比較例の水晶振動子の封止直後の評価結果を示した図である。横軸にＩｎの含有量（質量％）をとり、縦軸に封止直後の良品率をとってある。図５から分かるように、Ｉｎの含有率が０．５質量％では良否率は０％、同１質量％では同７０％、同１．３質量％では同９０％、同１．５質量％以上から８％において良品率は１００％である。
また、表２に、封止後の良品をリフロー炉に複数回通した都度の良品率を示した。表２から分かるように、Ｉｎの含有率が１．５質量％以上で４質量％以下では、リフロー回数を増やしても良品率は１００％を維持している。また、Ｉｎの含有率が１．３質量％以上で６質量％以下であっても、良品率はある程度確保できており製造条件の適正化等により製品に適用できるともいえる。これに対し、Ｉｎ含有量が７質量％を越える試料では、リフロ回数１回目後でも不良が発生し、リフロー回数が増えるに従い不良が発生し、Ｉｎ含有量が６％ではリフロー５回後で不良が発生することが分かる。
これら図５、表２の結果を考察すると、Ｉｎの含有量が１．３質量％以上で６質量％以下であると本発明の効果が得られる。好ましくは、Ｉｎの含有量は１．３質量％以上で５質量％以下が良く、より好ましくは、Ｉｎの含有量は１．５質量％以上で４質量％以下が良いことが分かる。
【００２８】
【表２】
2018047489.tif 000004
【００２９】
５−３．濡れ性の確認実験
上記の封止実験で用いた比較例及び実施例のはんだ材料を用い、ＪＩＳＺ３２８４−４：２０４に規格化された方法に従い、はんだ濡れ性の評価を行った。
図６はその結果を示した図である。横軸にＩｎの含有量（質量％）をとり、縦軸に上記ＪＩＳ規格に規定されている濡れ速さ（μｍ／ｓｅｃ）をとってある。
この図６の結果から、濡れ性はＩｎの含有量が０．５質量％では−２．１と悪く、１質量％では０．５質量％に対し３倍以上度改善され、１．５質量％以上ではさらに改善され実用上問題ないレベルでほぼ維持される。
従って、濡れ性の観点からみても、Ｉｎの含有量の下限は１．３質量％が良く、より好ましくは１．５質量％が良いことが分かる。濡れ性が悪いと、例えば水晶振動子の気密封止の際のはんだの溶融・接合が良好に行われないので、封止後の良品率も悪くなると言えるから、図５や表２の結果と照らしても、Ｉｎの含有量の下限は１．３質量％が良く、より好ましくは１．５質量％が良いことが分かる。
【００３０】
５−４．Ｓｉ及びＴｉを添加した実験結果
次に、微量添加元素としてＳｉ及びＴｉを添加した実験結果を説明する。実施例１のはんだ材料において、Ａｇの含有量を０．０１質量％減らし、その代わりに、０．０５質量％のＳｉと、０．０５質量％のＴｉとを含ませで実施例１５のはんだ材料を調整した。
次に、この材料を、上述の実施例と同様に、４７５℃の温度で溶融した後、５℃／秒の冷却速度で冷却して固化させた。次に固化させた試料に対し、示差走査熱量測定を実施した。
Ｓｉ及びＴｉを含有したものの方が、それらを含有しないものより、熱流のピークが大きくなり、しかも、示差走査熱量曲線の傾きが急峻になっていることが分かった。このことは、固体から液体への変化が明瞭になることを意味するから、はんだ材料の溶融・固化がより良好に行えるといえる。
【符号の説明】
【００３１】
１：水晶振動子、    ２：はんだ材料、    ３：水晶振動片、
４：導電性接着剤、    ５：パッド
１０、２０：容器、      １１、２１：基体、    １２、２２：蓋部材
１３：縁部、    ３０：励振用電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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