【事件の表示】
　特許第３３０６００７号「ハンダ材」の請求項１、２に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３０６００７号の請求項１、２に係る特許を取り消す。
【理　由】
１．手続きの経緯
　本件特許第３３０６００７号は、平成１０年６月３０日の特許出願に係るものであって、平成１４年５月１０日に請求項１、２に係る発明について特許権の設定の登録がされたものであり、その後、松村陽一より特許異議の申立てがなされた。
　そこで、当審より特許取消理由が通知され、その指定期間内である平成１５年１１月４日に訂正請求がなされ、当審より特許異議申立人に対して審尋がなされ、回答書が提出されたものである。
　
２．訂正請求について
２−１．訂正の内容
　特許権者が求めている訂正の内容は、次のとおりである。
（１）訂正事項ａ
　本件特許の願書に添付した明細書(以下、単に「明細書」という。)の特許請求の範囲の請求項１において、
「錫と、錫に対して３〜２１重量％の割合の亜鉛と、イットリウム、アルミニウム及び珪素からなる群より選択される１種の添加成分とからなり、該添加成分は全量に対して０．５重量％以下の割合で含まれることを特徴とするハンダ材。」とあるを、
「錫と、錫に対して３〜２１重量％の割合の亜鉛と、アルミニウムからなる添加成分とからなり、該添加成分は全量に対して０．５重量％以下の割合で含まれ、錫、亜鉛及び前記添加成分を加熱溶融して均一にし冷却することによって得られることを特徴とするハンダ材。」に訂正する。
（２）訂正事項ｂ
　明細書の段落【００１３】において、
「本発明のハンダ材は、錫と、錫に対して３〜２１重量％の割合の亜鉛と、イットリウム、アルミニウム及び珪素からなる群より選択される１種の添加成分とからなり、該添加成分はハンダ材全量に対して０．５重量％以下の割合で含まれる。」とあるを、
「本発明のハンダ材は、錫と、錫に対して３〜２１重量％の割合の亜鉛と、アルミニウムからなる添加成分とからなり、該添加成分はハンダ材全量に対して０．５重量％以下の割合で含まれ、錫、亜鉛及び前記添加成分を加熱溶融して均一にし冷却することによって得られる。」に訂正する。
　
２−２．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正事項ａは、「イットリウム、アルミニウム及び珪素からなる群より選択される１種の添加成分」において、イットリウムと珪素を削除して「アルミニウムからなる添加成分」に限定する訂正と、ハンダ材の製造過程に関する「錫、亜鉛及び前記添加成分を加熱溶融して均一にし冷却することによって得られる」という事項を追加する訂正よりなるものであるから、この訂正は特許請求の範囲の減縮を目的とするものである。
　そして、製造過程に関する訂正は、明細書の段落【００５０】の「（実施例９）酸素濃度100ppm以下の窒素雰囲気中で、純度99.98％の錫91.0重量部、純度99.99％の亜鉛8.5重量部及び純度99.97％のアルミニウム０．５重量部を溶融槽に投入し、加熱溶融して均一にした。この溶融物の一部を型に投入し冷却して、JISZ2201の13B試験片に準じた140mm×18mm×3mmのハンダ片を2片作成し、・・」の記載に基づくものであるから、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内のものといえる。
　訂正事項ｂは、訂正事項ａにより特許請求の範囲が訂正された関係上、これに整合させるための訂正であるから、明りょうでない記載の釈明を目的とするものであり、かつ、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内のものといえる。
　そして、これらの訂正事項ａ、ｂは、実質上特許請求の範囲を拡張し又は変更するものでもない。
　
２−３．訂正の適否についての結論
　以上のとおりであるから、上記訂正請求は、特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２項乃至３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議の申立てについて
３−１．本件発明
　以上のように訂正が認められることから、本件特許の請求項１、２に係る発明は、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１、２に記載された次のとおりのものである
　「【請求項１】錫と、錫に対して３〜２１重量％の割合の亜鉛と、アルミニウムからなる添加成分とからなり、該添加成分は全量に対して０．５重量％以下の割合で含まれ、錫、亜鉛及び前記添加成分を加熱溶融して均一にし冷却することによって得られることを特徴とするハンダ材。
【請求項２】前記亜鉛を錫に対して7〜13重量％の割合で含有する請求項４記載のハンダ材。」
（なお、請求項２において請求項４を引用しているが、これは請求項１の明らかな誤記であるから、以後、「請求項４」を「請求項１」と読み替える。また、本件特許の請求項１、２に係る発明を、以下、それぞれ、「本件発明１」、「本件発明２」という。）
　
３−２．引用刊行物の記載について
　当審の通知した取消理由において引用された、本件特許に係る出願前に頒布された刊行物である刊行物１〜３には、次の事項が記載されている。
（１）刊行物１：「Journal　of　ELECTRONIC　MATERIALS」Volume 27，No．3（March　1998）第９７−１０５頁
　「Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌハンダ合金のミクロ構造」という表題の論文であり、下記のように記載されている。
（１ａ）「Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌの非鉛含有ハンダのミクロ構造を走査式電子顕微鏡を用いて研究調査した。調査したハンダのＡｌ及びＺｎの含有量は、それぞれ、0.45％〜4.5％及び8.55％〜85.5％であった。」（９７頁の要約の欄１〜３行）
（１ｂ）「非鉛含有ハンダの開発は、鉛の使用に伴う健康上及び環境上の安全から、電子工学上相互に連係する材料にとっても重要な問題である。」（９７頁左欄２〜５行）
（１ｃ）「Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌハンダは、Ｚｎ−５Ａｌ母合金をＳｎと共に溶融することにより準備した。従って、ハンダの組成はＹＳｎ−Ｘ（Ｚｎ−5Ａｌ）となり、ここで、Ｘ及びＹは、それぞれＺｎ−５Ａｌ及びＳｎの重量％を表す。」（９８頁左欄２〜６行）
（１ｄ）「今回の研究で調査したハンダはYＳｎ−X（Ｚｎ−5Ａｌ）のX：Y（重量部）比が91：9から40：60の範囲のものであった。準備したハンダの組成は以下のものであった（括弧内はX：Y比である)。91Ｓｎ−8.55Ｚｎ−0.45Ａｌ（91：9）、80Ｓｎ−19Ｚｎ−1Ａｌ（80：20）、・・・85.5Ｚｎ−10Ｓｎ−4.5Ａｌ（10：90）。」（９８頁右欄２１〜３０行）
（１ｅ）「91Ｓｎ−9（Ｚｎ−5Ａｌ）ハンダ材
　この組成は、三元Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌ系の共晶組成に非常に近いものである。図１に示すように、このハンダの冷却曲線では、199.7℃においてプラトー領域が存在する。この冷却曲線では、199.7℃以外では温度の影響は見られず、共晶系の冷却反応の典型的な反応を示している。図２には、共晶組成の光学顕微鏡及び電子顕微鏡写真が示されている。その顕微鏡写真は、代表的な層状の共晶ミクロ組織を示している。」（98頁右欄33〜42行）
（１ｆ）「Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌハンダ合金の設計
　・・・マトリックスのＡｌ含有量は、最初の添加量に関係なく0.3％〜0.9％の範囲になることが明らかになった。・・・マトリックスは制限された量のＡｌを含むことができることから、Ａｌの含有量は１％未満にするのがよい。」（105頁左欄９行〜右欄１行）
　
（２）刊行物２：「Journal　of　 Materials　Science：Materials　in　Electronics」VOLUME　NINE・NUMBER　ONE（February　1998)、５−８頁
　「Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｎハンダによる銅のぬれ性」という表題の論文であり、下記のように記載されている。
（２ａ）「Ｚｎ−Ｓｎ合金の機械的特性は、Ｓｎ−Ｐｂハンダと互換性があるが［1]、Ｚｎ（亜鉛）は容易に酸化されるので酸化抵抗は十分ではない。アルミニウムは、亜鉛と合金化されることにより、亜鉛コートしたスチールの腐食抵抗を高めることができる［2]。Ｚｎ−Ｓｎ合金の腐食及び酸化抵抗の改良のために、Ｚｎ−Ｓｎ合金にアルミニウムを混入して、一連の研究が行われている。」（５頁左欄３〜11行）
（２ｂ）「鉛を含まないハンダの開発は、鉛に環境及び健康上の関心が存在するので、現在の重要な問題となっている。鉛を含有しない新しいハンダに対する種々の特性は、現在も広く使用されているＳｎ−Ｐｂハンダの特性と互換性がなければならない。」（５頁左欄11〜16行）
（２ｃ）「X（5Ａｌ−Ｚｎ）−YＳｎハンダを5Ａｌ−Ｚｎ母合金より用意した。ここで、X（wt％）は、9、20、30、40、50及び60であった。」（５頁左欄下から２行〜右欄１行）
（２ｄ）「４．結言
　Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｎハンダは、Ｃｕに対して優れたぬれ性を有している。ぬれ性バランスの調査で優れたぬれ性を得るためには、少なくとも５mm／秒の浸漬速度が必要である。共晶性の9（5Ａｌ−Ｚｎ）−91Ｓｎハンダは、温度245℃（共晶温度以上の45℃前後）で、少なくとも５mm／秒の浸債速度でのＣｕに対するぬれ時間は１秒未満である。Ａｌ及びＺｎの量を増加させると、Ａｌ−Ｚｎ−ＳｎハンダによるＣｕのぬれ性が強化される。Ａｌ及びＺｎがＣｕに向かって拡散し、Ｃｕと反応することによりぬれ性が生じるのである。」（８頁左欄13〜24行）
　
（３）刊行物３：特開昭４９−７８６５４号公報
　「アルミニウムと異種金属との接合用はんだ」の発明に関し、
（３ａ）「低融点金属はんだは、接合に際して生成する金属の結晶が一般的に粗結晶であるために、接合部における物理的強度の低下を避け難い。さらに、それら金属類の融点がはんだ付け作業により一層低下するので、接合部の経時的な鈍化作用も免れられない。また、それら金属の組み合わせによるはんだ接合部と母材との間の電位差が大きいため耐候性を低下する欠陥がある。」（第１頁左下欄下から２行〜右下欄６行）と記載されている。
　
３−４．当審の判断
３−４−１．本件発明１について
（本件発明１）
　本件発明１は、鉛を含有しないハンダ材（本件特許明細書段落【０００１】）であって、ハンダ材の成分組成を特定すると共に、「酸素濃度100ppm以下の窒素雰囲気中で、純度99.98％の錫91.0重量部、純度99.99％の亜鉛8.5重量部及び純度99.97％のアルミニウム０．５重量部を溶融槽に投入し、加熱溶融して均一にし・・型に投入し冷却して・・ハンダ片を作成」（同明細書【００５０】）という実施例９の記載を根拠にして、そのハンダ材の製造条件を「錫、亜鉛及び前記添加成分を加熱溶融して均一にし冷却することによって得られる」と特定したものであり、ハンダ材を得るに際し、錫、亜鉛及びアルミニウムについてそれぞれ単味金属を用いるものである。
　
（刊行物１に記載の発明）
　一方、刊行物１には、環境に有害な鉛を含有しないＳｎ−Ｚｎ−Ａｌハンダ材に関する研究及び考察について記載されており、ハンダ材の組成及び製造について、「Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌハンダは、Ｚｎ−５Ａｌ母合金をＳｎと共に溶融することにより準備した。従って、ハンダの組成はＹＳｎ−Ｘ（Ｚｎ−5Ａｌ）となり、ここで、Ｘ及びＹは、それぞれＺｎ−５Ａｌ及びＳｎの重量％を表す。」（１ｃ）、「今回の研究で調査したハンダはYＳｎ−X（Ｚｎ−5Ａｌ）のX：Y（重量部）比が91：9から40：60の範囲のものであった。準備したハンダの組成は・・・91Ｓｎ−8.55Ｚｎ−0.45Ａｌ（91：9）・・・」（１ｄ）、91Ｓｎ−9（Ｚｎ−5Ａｌ）ハンダ材について、「この組成は、三元Ｓｎ−Ｚｎ−Ａｌ系の共晶組成に非常に近いものである。図１に示すように、このハンダの冷却曲線では、199.7℃においてプラトー領域が存在する。」（１ｅ）旨記載されている。そして、これらの記載より、刊行物１には、91Ｓｎ−8.55Ｚｎ−0.45Ａｌ（数字は各元素の重量％）ハンダ材であって、Ｚｎ−5重量％Ａｌ母合金をＳｎと共に加熱溶融し冷却して製造されたハンダ材の発明が記載されているといえる。
　
（対比）
　そこで、本件発明１と、上記刊行物１に記載の発明を対比する。
　刊行物１に記載の発明において、Ａｌ（アルミニウム）は本件発明１の添加成分に相当し、また、Ｚｎ（亜鉛）量はＳｎ（錫）量に対して９．４重量％と計算できるから、本件発明１と刊行物１に記載の発明は、ともに、「錫と、錫に対して９、４重量％の割合の亜鉛と、アルミニウムからなる添加成分とからなり、該添加成分は全量に対して０．４５重量％の割合で含まれ、加熱溶融し冷却することによって得られるハンダ材」である点で共通するが、次の点で相違している。
　相違点：ハンダ材を得るに際し、本件発明１が、「錫、亜鉛及び添加成分を加熱溶融して均一にし冷却する」ものであるのに対し、刊行物１に記載の発明は、Ｚｎ−Ａｌ母合金をＳｎと共に加熱溶融し冷却するものである点。
　
（相違点の検討）
　そこで、上記相違点について検討する。
　本件発明１のハンダ材は、錫、亜鉛及び添加成分を加熱溶融する、即ち上記のように錫、亜鉛及びアルミニウムについてそれぞれ単味金属を用いて加熱溶融して得るものである。
　ところで、複数の金属原料を加熱溶融して冷却して合金を製造する場合、（イ）金属原料として合金を構成する各成分それぞれに単味金属を用いる方法と、（ロ）合金を構成する成分の一部を予め他の成分に合金化した原料、所謂、母合金を使用し、これと他の金属原料とを用いる方法の２つの常套手段があるが、何れの方法を用いるかは、合金を構成する各成分元素の比重・融点などの物性値や含有量などの条件を考慮に入れて決定する設計的な技術事項である。
　さらに、何れの方法を用いるにしても各原料金属を溶融させて均一にした後冷却することは、均一な合金を得るために当然必要となる技術事項である。
　そうすると、刊行物１に記載の発明のハンダ材でも均一性を求められるものであり、アルミニウムは錫と亜鉛に比べて融点が高く比重が小さいから、溶融して均一にするためには、溶融方法を検討する必要があることも明白であり、刊行物１に記載の発明において、上記常套手段の他の方法である単味金属原料を用いた方法を採用し、これらを加熱溶融して均一にし冷却することによって本件発明１のハンダ材を得ること、すなわち上記相違点における本件発明１のようにすることは、当業者が適宜になし得ることである。
　また、本件発明１におけるアルミニウム添加の作用効果は、ハンダ接合の機械特性等の経時変化を抑制することであるが（本件特許の明細書段落【００２２】）、刊行物３にも記載されているように（３ａ）、機械特性等の耐経時変化性はハンダ材に当然に要求される特性の１つである。さらに、刊行物２には、本件発明１や刊行物１に記載のハンダ材と同じアルミニウムー亜鉛−錫ハンダ材について、亜鉛−錫合金の機械的特性は錫−鉛ハンダと同等であるが、耐酸化性は十分でなく、耐酸化性を改良するためにアルミニウムが添加されること（２ａ）、すなわち、化学的な経時変化の改善について記載されており、刊行物１に記載の発明においても、そのハンダ材の経時変化について考慮することは当然のことといえる。しかも、本件特許の明細書の記載からみて、本件発明１におけるアルミニウムの添加範囲の特定に臨界的な意義があるものではないから、本件発明１における経時変化についての特性は当業者が適宜確認できる程度のもので、予想できないようなものではないということができる。
　なお、特許権者は、上申書による実験成績証明書を提出して、ハンダ材の原料として、錫、亜鉛及びアルミニウムそれぞれの単味金属を用いる方法によって得られるハンダ材は、亜鉛とアルミニウムの母合金を用いる方法によって得られるハンダ材に比べて引張伸びの経時変化が少ない試験結果を示しているが、そのようなことは本件特許の明細書には何ら記載されておらず、上記結果も限られた試料や実験条件の下で得られたものにすぎないから、上申書の内容は上記判断に影響を与えるものではない。
　したがって、本件発明１は、刊行物１〜３に記載された発明に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものである。
　
３−４−２．本件発明２について
　本件発明２は、本件発明１において、亜鉛の錫に対する割合をより好ましい範囲の「７〜１３重量％」に特定するものであるが、刊行物１に記載の発明における亜鉛の錫に対する割合は９．４重量％であるから、刊行物１に記載の発明は、本件発明２の範囲の規定を満足している。
　そうすると、本件発明２と刊行物１に記載の発明は前記相違点でのみ相違するから、本件発明１と同様、本件発明２は、刊行物１〜３に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものである。
　
４．むすび
　以上のとおりであるから、本件発明１、２に係る特許は特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものである。
　したがって、本件発明１、２に係る特許は、特許法第１１３条第２号に該当し、取り消されるべきものである。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
ハンダ材
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　錫と、錫に対して３〜２１重量％の割合の亜鉛と
、ア
ムか
る添
、錫、亜鉛及び前記添加成分を加熱溶融して均一にし冷却することによって得られ
　【請求項２】　前記亜鉛を錫に対して７〜１３重量％の割合で含有する請求項４記載のハンダ材。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【発明の属する技術分野】
　本発明は、電気、電子又は機械部品を接合するための鉛を含有しないハンダ材に関する。詳細には、回路基板等の電気又は電子部品やステンレス等の汎用性の高い金属材料の接合が可能な錫及び亜鉛を含有するハンダ材に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　ハンダ付けは、融点が比較的低い物質を用いて物体同士を接合する技術であり、古くから用いられ、その起源は古代メソポタミア文明に遡ることができると言われている。現代の産業において、ハンダ付けは電子機器の接合、組立に幅広く使用されている。例えば、実装基板においては、半導体、マイクロプロセッサー、メモリー、抵抗などの電子部品を基板に実装するための接合等に用いられている。ハンダ付けの長所は、部品を基板に固定するだけでなく、ハンダに含まれる金属の導電性により電気的接続が形成されることであり、この点において有機系の接着剤と異なる。
　【０００３】
　一般的に用いられるハンダは、錫と鉛とによる共晶ハンダで、その理論共晶点が１８３□であり、多くの熱硬化性樹脂がガス化を始める温度よりも低いため、錫／鉛共晶ハンダは、基板等の接合に用いられ、プリント基板などを熱によって損傷しなくて済むという特長を有している。また、この共晶ハンダは、錫成分が銅板の界面で特有の金属化合物層を形成し、ハンダと銅の接着力をより強固にすることも知られている。
　【０００４】
　このような特長を備えた錫と鉛による共晶ハンダは、電子機器の製造における部品の接合、組立において重要なものである。厚膜形成、導体回路形成及び半導体実装のような微細なハンダ付け処理においては、ハンダ粉末とフラックスとを混合したペースト状のソルダーペーストを用いたスクリーン印刷方式等が用いられており、パーソナルコンピューター、携帯電話やページャーなどに代表されるパーソナル機器の急激な普及が進むにつれ、電子部品の実装技術におけるハンダの需要は益々増大している。
　【０００５】
　電子機器の普及は、人々の生活を豊かにしている。しかし、その反面、使用しなくなった電子機器が多量に廃棄されていることも事実であり、廃棄物による環境問題が生じることが危ぶまれている。このため、廃棄物のリサイクル使用や有害な物質を用いない製造方法が提唱されている。特に、有害物質の排除は、環境汚染を未然に防ぐという観点から望ましく、ハンダによる接合技術においても開発が必要と考えられている。
　【０００６】
　【発明が解決しようとする課題】
　錫／鉛共晶ハンダは、母材に対する濡れ性が他の金属混合物よりも優れているという特質を有するが、このハンダに含まれる鉛は、廃棄された電子機器を埋め立て処分した場合、長年に渡って酸性雨などに晒されることにより鉛イオンが土壌中へ溶出することが懸念されている。これに対応するために、鉛を固定化する技術が提案されているが、土中への拡散について長期にわたる十分なデータは得られていない。さらに、最近のメモリ素子の高密度化に従い、鉛による電子機器への影響がクローズアップされており、半導体装置における高密度実装への対応の面からも鉛の使用に対して見直しが必要となっている。
　【０００７】
　このような状況から、鉛を含まないハンダを用いた接合技術が必要とされている。ところが、鉛を他の金属に代えたハンダや別の金属の組合せによるハンダは、濡れ性、ハンダ付け温度、材料強度、経済性等のハンダに必要とされる性質に関して、汎用製品として多量に用いられる程に十分なものとならないため、未だ普及に至っておらず、特定の用途に限定した使用が期待される程度である。
　【０００８】
　現状における電気・電子部品の接合・組立においては、ソルダーペーストを用いるスクリーン印刷方式の装置や設備が製造現場に浸透しているため、鉛を含まないハンダのソルダーペーストの実用化が求められている。しかし、現在のところ、錫／銀／ビスマスハンダ等の三元以上の複雑な系のハンダにおけるソルダーペーストの実用化が僅かに試みられているのみで、無鉛ソルダーペーストは殆ど実用化されていない。この理由の１つに満足な保存性を有するソルダーペーストが得られないことが挙げられる。更に、接合後のハンダの経時変化、つまり機械特性の変化等の問題もある。
　【０００９】
　【課題を解決するための手段】
　そこで、本発明者らは、廃棄物中の鉛による環境問題を解決するために、鉛を含有しない汎用性の高い金属によるハンダを用いたハンダ付けについて鋭意研究を重ねた結果、特定の第三成分を微量添加することにより、ソルダーペーストに調製した場合の錫−亜鉛ハンダの安定性の向上や、接合後の錫−亜鉛ハンダの経時変化を抑制が可能であることを見出し、本発明のハンダ材を完成するに至った。
　【００１０】
　【００１１】
　【００１２】
　【００１３】
　本発明のハンダ材は、錫と、錫に対して３〜２１重量％の割合の亜鉛と
、ア
ムか
る添
、錫、亜鉛及び前記添加成分を加熱溶融して均一にし冷却することによって得られ
　【００１４】
　上記亜鉛を錫に対して７〜１３重量％の割合で含有する。
　【００１５】
　上記ハンダ材は、実質的に錫−亜鉛二元共晶組成の比率で錫及び亜鉛を含有し、含有酸素濃度が１０００ｐｐｍ以下である。
　【００１６】
　上記ハンダ材とフラックスとからソルダーペーストが調製され、フラックスは、金属酸化物を溶解又は分解あるいは還元する成分と、バインダーとを含有する。
　【００１７】
　【発明の実施の形態】
　ソルダーペーストは、複数種の金属を加熱溶融して調製したハンダを粒状化したハンダ粉末と、別途調製されたフラックスとを混合することによって得られ、ハンダ付けする部材に塗布してリフロー（加熱）することにより、フラックスが気化又は分解し、溶融したハンダによって接合が形成される。フラックスの役割は、化学的にはハンダ粉末表面及びハンダ付けする部材表面の自然酸化膜の除去及び清浄化並びにリフロー工程中の再酸化防止があり、機械的には接合完了までの間ハンダ付けする部材どうしを仮固定する役割がある。従って、基本的には、金属酸化物を溶解又は分解あるいは還元する成分とバインダー（粘結剤）成分とがフラックスの必須成分となる。
　【００１８】
　錫及び亜鉛は汎用性の高い金属であるので、錫−亜鉛ハンダは経済的に非常に有利な接合材料であるが、ソルダーペーストに調製した場合、保存性に問題があるので、錫−亜鉛ハンダの安定性の向上が必要である。詳細には、従来の錫／鉛ハンダに用いられるフラックスを用いて錫−亜鉛ハンダのソルダーペーストを調製すると、錫／鉛ハンダの場合に比べて急激にソルダーペーストの粘度が上昇し、調製後約１カ月にはほぼ硬化して使用困難となる。つまり、ソルダーペーストの保存性が低い。この原因としては、ハンダ成分とフラックスの有機成分との反応・結合、溶剤等に混入している少量の酸素によるハンダの酸化などが考えられる。錫−亜鉛ハンダは、溶融したハンダが固化する際に表面に亜鉛が濃縮した薄膜が形成されるため、ハンダ粒子表面の反応性の高い亜鉛がフラックスと反応し易く、ソルダーペーストの安定性が低いと考えられる。
　【００１９】
　又、リフロー後のハンダについても、時間が経過するとハンダの特性が変化するという現象がみられる。これは、常温時効等により内部の状態が変化することによると考えられ、例えば、ハンダの伸びの低下や脆化等が起こる。このような接合後のハンダの経時変化を減少させることも必要である。
　【００２０】
　本発明では、少量の添加成分を錫−亜鉛ハンダに添加することにより、調製したソルダーペーストの保存性の向上や接合後のハンダの経時変化の抑制を図る。
　【００２１】
　ソルダーペーストの保存性を向上させるためには、添加成分（以後、第１の添加成分とも称する）として、具体的には、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、マンガン、ガリウム、インジウム、タリウム、燐、アンチモン、ビスマス、硫黄、セレン、テルル及びポロニウムが用いられる。これらの添加成分を錫−亜鉛ハンダに添加すると、添加成分は、ハンダを溶融した際に溶融ハンダの表面に浸出し易く、表面に濃縮した亜鉛の外側を覆ったり亜鉛と共存するようになり、反応性の高い亜鉛とフラックスとの反応が遅延することによりハンダの安定性及びソルダーペーストの保存性が増すと考えられる。第１の添加成分の添加によるソルダーペーストの保存性を向上する効果は０．１重量％程度で明らかであり、添加量を増加すれば効果も増大するが、多量に添加すればハンダ材の溶融温度が過剰に低くなり低融点相が形成されたりすることになる。更に、錫−亜鉛ハンダの性質から離れるので、錫−亜鉛ハンダの長所を活かした良好なハンダ材であるためにも、添加成分の配合量はハンダ材全量の１重量％以下、好ましくは０．５重量％以下とするのがよい。又、過剰の添加成分によりハンダ材のヒートサイクル試験等における疲労強度も低下する。錫−亜鉛ハンダは、共晶組成において融点が低くハンダ付け温度を低く設定できることが利点であるので、共晶組成付近の割合で錫及び亜鉛を配合し、全量の０．５重量％以下となるように上記第１の添加成分を添加すれば好適なハンダが得られる。
　【００２２】
　接合後の錫−亜鉛ハンダの経時変化を抑制する添加成分（以下、第２の添加成分とも称する）としては、スカンジウム、イットリウム、ランタン、チタン、ジルコニウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、銀、ホウ素、アルミニウム、珪素及び窒素が用いられる。これらは、錫又は亜鉛と化合物を形成するなどにより、ハンダが固化する際に核となり結晶粒を微小化して内部の結晶成長を抑制することにより、経時的な組織変化による機械特性の変化を抑制すると考えられる。添加成分の量が少量であれば、添加成分は錫−亜鉛ハンダ中全体に分散して組織の微細化に有効に作用する。しかし、多量に存在すると、異種相の成長等によりハンダの性質を変異させてしまうので、第２の添加成分の配合量は、錫−亜鉛ハンダの性質を損なわずに効果を得るためにハンダ材全量の１重量％以下、好ましくは０．５重量％以下とする。
　【００２３】
　上述のハンダ材は、錫に対する亜鉛の割合が３〜２１重量％、好ましくは７〜１３重量％となるように配合することにより、錫−亜鉛共晶組成（錫：亜鉛＝９１：９（重量比））とほぼ同程度の性質が発揮され、ハンダ付け温度又はリフロー温度を共晶点温度に近づけることができる。ハンダ材が酸化すると溶融温度が急激に上昇し濡れ性や強度等も極端に低下するので、ハンダ材の調製、特に溶融・混合工程は、得られるハンダ材の含有酸素量が１０００ｐｐｍ以下となるように窒素などの非酸化雰囲気を用いて酸化を防止しながら行うことが好ましい。
　【００２４】
　調製したハンダ材は、必要に応じて、通常の処方を用いて線ハンダやハンダ粉末に加工する。ハンダ粉末は、フラックスと混合することによりソルダーペーストとなる。フラックスは、化学的作用及び機械的作用を効率よく発現させるべく必要に応じて種々の物質を配合して構成される。一般的に、フラックスを構成する主成分は、ハンダ粉末及びハンダ付けする部材の表面を被覆する樹脂で、一般に、アビエチン酸などを主成分とするロジン系樹脂（松脂）が用いられ、例えば、ガムロジン、ウッドロジン、トールロジン及びこれらから得られる変性ロジン、ロジンエステル等がある。ロジン系樹脂はフラックスの化学的な作用も担う。ポリエステル樹脂やアクリル樹脂などの熱可塑性合成樹脂も用いられる。このような樹脂成分に、樹脂の清浄力等の化学的作用を補いハンダの接合性を向上させるための活性剤、活性剤の作用を補助する補助活性剤、ペーストとしての印刷性などを保持するためのチキソ剤、これらを溶解、混合させるための溶剤等を適宜取捨選択して添加することによりソルダーペーストが調製される。ハンダに光沢を付与するには有機酸が添加され、ｐＨを調整してダレを防止するためやハンダボールを形成するためにはアミン化合物等が添加される。一般的によく用いられるものとして、例えば、モノエタノールアミン、ステアリルアミン、ジフェニルアミン等のアミン化合物、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、アニリン等のようなアミン化合物のハロゲン化水素酸塩、クエン酸、乳酸、アジピン酸、ステアリン酸等の有機酸などがある。本発明においては、このような一般的に用いられる成分を必要に応じて適宜組み合わせてフラックスを調製することができ、ハンダ粉末と混合してソルダーペーストが得られる。本発明の第１の添加成分を配合したハンダ材によるソルダーペーストは、保存性が向上し、１〜３カ月以上保存できるソルダーペーストの提供も可能となる。
　【００２５】
　上述のように調製したソルダーペーストをハンダ付けする部材上にスクリーン印刷方式等の技術を用いて塗布した後に、接合する部材を対向させて接触させ、リフローを行う。リフロー工程において、１００〜１７０□程度の温度に加熱することによって上述のフラックスがハンダ粉末の表面を活性化し、ハンダ粉末と部材表面とが接触する。続いてハンダが溶融するリフロー温度に加熱することによりハンダ粉末が溶融する。この後冷却することにより、金属部材はハンダによって接合される。リフロー温度に加熱する時間は２００□以上で３０秒以下、２４０□では１０秒以下であることが好ましく、必要以上に加熱を続けるとハンダの酸化が進行し易い。リフローは大気雰囲気中で行うことも可能であるが、非酸化性雰囲気で行うのが望ましい。非酸化性雰囲気でのリフローでは、ハンダ粉末の酸化防止により溶融状態での錫−亜鉛合金の切れあるいは低粘性が維持されるので、高密度実装基板の接合のような緻密な接合の形成にも対応できる。
　【００２６】
　本発明のソルダーペストは、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、ＳＵＳステンレス鋼等の単種の金属部材だけでなく、合金材及び複合金属材等の部材の接合についても適用可能である。又、精細なハンダ接合にも十分対応でき、狭い間隔を有する細線状の金属部材では、線幅及び線間隔が０．３ｍｍ程度の部材のハンダ接合に対応できる。従って、基板の実装や各種電気電子部品の接合のためのハンダ接合に使用することができる。電気電子部品の例としては、半導体分野で用いられるＩＣパッケージ、ＣＰＵの導電部、パーソナルコンピュータに内蔵されるハードディスク、液晶パネルの電気回路、ＩＣカード、パーソナルコンピュータやプリンタの接続に用いられるケーブルコネクタ、通信用ケーブルに用いられる光コネクタ、自動車のラジエータ等が挙げられる。基板の実装形態には、片面表面実装、両面表面実装、両面表面実装リード付き部品搭載、片面表面実装リード付き部品搭載、リードスルー実装等があるが、いずれにおいても本発明の接合材を使用することができる。又、実装部品としては、受動部品としてのセラミックコンデンサ、インダクタ、ジャンパ、トランジスタ、ダイオード、アルミ電解コンデンサ、タンタル半固定抵抗、トリマー、コイル等が挙げられ、能動部品としては、ＩＣ、ＳＩ等が代表例である。パッケージ形状としては、ＳＯＩＣ、ＳＯＰ、ＱＩＰ、ＱＦＰ、ＰＬＣＣ、ＬＣＣ、ＳＯＪ、ＭＳＰ、ＢＧＡ、ＦＣ−ＢＧＡ、ＣＳＰ、ＰＬＣ、ＭＣＭ、ＯＥ−ＭＣＭ及び複数チップを重ねる高密度チップ等が挙げられる。
　【００２７】
　接合する部材の材質に応じて、部材に予めプリコートを施してもよく、プリコートの組成やプリコート方法を適宜選択することができる。
　【００２８】
　リフロー工程において、還元性雰囲気を用いると更に効果的である。還元性雰囲気としては、窒素等の不活性ガスに還元性を有するガス状物質を適量含有した雰囲気が挙げられ、還元性を有するガス状物質には、水素；メタノール蒸気、エタノール蒸気、プロパノール蒸気等のアルコール蒸気、蟻酸、酢酸等の酸蒸気などが挙げられる。
　【００２９】
　第２の添加成分を用いた錫−亜鉛ハンダは、リフロー後の冷却固化から長時間経ても組織的変化が少なく、伸びのよいハンダ接合部が得られる。
　【００３０】
　上述のように、本発明のソルダーペーストを用いると、現状の電気・電子組立品の組立製造工程において用いられているソルダーペースト用の装置及び設備を利用して、鉛を含有しない汎用性の高い錫−亜鉛系ハンダによる部品の接合が行える。
　【００３１】
　【実施例】
　以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
　【００３２】
　（実施例１）
　酸素濃度１００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で、純度９９．９８％の錫９１．０重量部、純度９９．９９％の亜鉛８．５重量部及び純度９９．９７％のマグネシウム０．５重量部を溶融槽に投入し、加熱溶融して均一にした。これを、直径５０μｍのノズルを通して断続的に放出させて液滴を形成し、窒素雰囲気中で冷却固化させることにより、ハンダ粉末を調製した。これを分級して粒経が約１０〜５０μｍのハンダ粉末を得た。
　【００３３】
　他方、重合ロジン（松脂）４６重量部、溶剤（主成分：テルピネオール）４４．５重量部、硬化ヒマシ油（チキソ剤）８重量部、活性剤（主成分：ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩）０．９重量部、パルミチン酸０．３重量部及びエチルアミン塩酸塩０．３重量部を混合しながら加熱した後に冷却して均質のフラックスを調製した。このフラックス１０重量部と前述のハンダ粉末９０重量部とを窒素雰囲気中で攪拌混合してソルダーペーストを得た。
　【００３４】
　このソルダーペーストを冷蔵庫中（５□）で６０日保存した後に取り出して粘度を測定したところ、初期の粘度から５％の増加に留まり十分に使用可能な状態であった。
　【００３５】
　更に、このソルダーペーストを用いて５ｍｍ×０．５ｍｍの銅製パッド上でのＩＣ部品のハンダ付けを下記のリフロー条件で行ったところ、リフロー温度２００〜２０５□でハンダが溶融した。冷却直後にハンダ付け部位について下記のようなヒートサイクル試験を実施したところ、１０００サイクル経過後も何等問題はなかった。
　【００３６】
　［リフロー条件］
　リフロー時間：６分、
　予備加熱温度：１５０□、
　最高加熱温度：２２８□、
　炉内雰囲気：窒素供給、酸素濃度５００ｐｐｍ
　［ヒートサイクル試験］
　温度範囲：−５０□〜＋１５０□
　サイクル数：１０００サイクル
　【００３７】
　（実施例２）
　マグネシウムに代えて、純度９９．９７％のカルシウムを用いたこと以外は実施例１と同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可能な状態であった。
　【００３８】
　（実施例３）
　マグネシウムに代えて、純度９９．９７％のバリウムを用いたこと以外は実施例１と同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可能な状態であった。
　【００３９】
　（実施例４）
　マグネシウムに代えて、純度９９．９７％のマンガンを用いたこと以外は実施例１と同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可能な状態であった。
　【００４０】
　（実施例５）　マグネシウムに代えて、純度９９．９７％のインジウムを用いたこと以外は実施例１と同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可能な状態であった。
　【００４１】
　（実施例６）
　マグネシウムに代えて、純度９９．９７％の燐を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可能な状態であった。
　【００４２】
　（実施例７）
　マグネシウムに代えて、純度９９．９９％の硫黄を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可能な状態であった。
　【００４３】
　（実施例８）
　マグネシウムに代えて、純度９９．９７％のビスマスを用いたこと以外は実施例１と同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、十分使用可能な状態であった。
　【００４４】
　（比較例１）
　酸素濃度１００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で、純度９９．９８％の錫９１．０重量部及び純度９９．９９％の亜鉛９．０重量部を溶融槽に投入し加熱溶融して、この一部を型に投入し冷却して、ＪＩＳ　Ｚ２２０１の１３Ｂ試験片に準じた１４０ｍｍ×１８ｍｍ×３ｍｍのハンダ片を２片作成し、作成直後及び１０日後のハンダ片の伸びを測定したところ、５２．２％及び４６．２％であった。
　【００４５】
　溶融物の残りを用いて、実施例１と同様にソルダーペーストを調製し、この一部を用いて実施例１と同様に銅製パッドのハンダ接合を行い、他の部分は同様に冷蔵庫中で４５日保存した。
　【００４６】
　ハンダ接合を行った際に、リフロー温度が１９９□の段階でハンダが溶融し、冷却後にハンダ付け部位のヒートサイクル試験を実施例１の条件で実施したところ、何等問題はなかった。
　【００４７】
　又、冷蔵庫で保存した後のソルダーペーストを取り出したところ、硬化しており、メタルマスクから所定の厚みで印刷することができなかった。
　【００４８】
　（比較例２）
　用いた錫の量を９０．５重量部、マグネシウムの量を１．０重量部に変更したこと以外は実施例１と同様の操作を繰り返してソルダーペーストを調製し、同様に冷蔵庫中で６０日保存した後に取り出したところ、粘度は初期の粘度から５％の増加に留まり、使用可能な状態であった。
　【００４９】
　更に、このソルダーペーストを用いて銅製部材のハンダ付けによる接合を試みたところ、リフロー温度が２００〜２０８□の段階でハンダが溶融した。冷却直後にハンダ付け部位のヒートサイクル試験を実施例１の条件で実施したところ、１０００サイクル終了後に３％の割合で不良が見つかった。
　【００５０】
　（実施例９）
　酸素濃度１００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で、純度９９．９８％の錫９１．０重量部、純度９９．９９％の亜鉛８．５重量部及び純度９９．９７％のアルミニウム０．５重量部を溶融槽に投入し、加熱溶融して均一にした。この溶融物の一部を型に投入し冷却して、ＪＩＳ　Ｚ２２０１の１３Ｂ試験片に準じた１４０ｍｍ×１８ｍｍ×３ｍｍのハンダ片を２片作成し、作成直後及び１０日後のハンダ片の伸びを測定したところ、作成直後で５３．５％、１０日後で５３．５％であった。
　【００５１】
　溶融物の残りを用いて実施例１と同様にソルダーペーストを調製し、銅製パッドの接合を行って、ヒートサイクル試験を実施例１と同じ条件で実施したところ、何等問題はなかった。
　【００５２】
　（実施例１０）
　アルミニウムに代えて、純度９９．９７％のチタンを用いたこと以外は実施例９と同様の操作によりハンダ片を作成し、作成直後及び１０日後の伸びを各々測定したところ、作成直後で５３．８％、１０日後で５３．８％であった。
　【００５３】
　（実施例１１）
　アルミニウムに代えて、純度９９．９７％の珪素を用いたこと以外は実施例９と同様の操作によりハンダ片を作成し、作成直後及び１０日後の伸びを各々測定したところ、作成直後で５４．５％、１０日後で５４．５％であった。
　【００５４】
　（実施例１２）
　アルミニウムに代えて、純度９９．９７％のイットリウムを用いたこと以外は実施例９と同様の操作を繰り返してハンダ片を作成し、作成直後及び１０日後の伸びを各々測定したところ、作成直後で５４．０％、１０日後で５４．０％であった。
　【００５５】
　【発明の効果】
　本発明によれば、少量の添加成分を用いた錫−亜鉛ハンダは、フラックスを加えて調製したソルダーペーストの保存性が改善される。又、接合後のハンダ接合の機械特性等の経時変化を抑制することができる。従って、鉛を含まない錫−亜鉛ハンダの実用化にとって極めて有効で、廃棄物に含まれる鉛の問題を解決可能である。故に、本発明は産業上及び環境対策上極めて有用である。