(57)【要約】  第１接合対象物（１０１）と第２接合対象物（１０２）との間に、金属組成物（１０５）を付与する。金属組成物（１０５）は、金属成分（１１０）とフラックス（１０８）とを含む。金属成分（１１０）は、Ｓｎ系金属からなる第１金属粉末（１０６）と、Ｓｎ系金属よりも融点の高いＣｕ系金属からなる第２金属粉末（１０７）と、からなる。フラックス（１０８）は、ロジン、溶剤、チキソ剤、活性剤などを含む。金属組成物（１０５）を加熱し、金属組成物（１０５）が第１金属粉末（１０６）の融点以上の温度に達すると、第１金属粉末（１０６）が溶融する。溶融したＳｎとＣｕＮｉ合金粉末とは、ＴＬＰ反応により、ＣｕＮｉＳｎ合金からなる金属間化合物相（１０９）を生成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属粉末と前記第１金属粉末より融点の高い第２金属粉末とを含む金属成分と、フラックス成分と、を含む金属組成物であって、
前記第２金属粉末の水素還元減量は、０．７５ｗｔ％以下であることを特徴とする金属組成物。
【請求項２】
前記第１金属粉末は、Ｓｎ粉末又はＳｎを含む合金粉末であり、
前記第２金属粉末は、ＣｕＮｉ合金粉末である、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属組成物。
【請求項３】
前記第２金属粉末の比表面積は、０．６１ｍ２／ｇ以上であることを特徴とする請求項２に記載の金属組成物。
【請求項４】
前記フラックスはロジンおよび活性剤を含み、
前記ロジンの重量に対する前記活性剤の重量の比は、１．０以上であることを特徴とする請求項２または３に記載の金属組成物。
【請求項５】
前記ロジンの酸価は、１３０以上であることを特徴とする請求項４に記載の金属組成物。
【請求項６】
前記活性剤は、カルボキシル基を有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の金属組成物。
【請求項７】
シート状、パテ状またはペースト状に成形されていることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の金属組成物。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の金属組成物を含む接合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属成分とフラックス成分とを含む金属組成物、及び金属組成物を含む接合材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば第１接合対象物と第２接合対象物とを接合する際に、金属組成物が用いられている。例えば特許文献１には、プリント基板（第１接合対象物）上に積層セラミックコンデンサ（第２接合対象物）を実装する際に用いられる金属ペースト（金属組成物）が開示されている。前記金属ペーストは、プリント基板上に設けられたランドと、積層セラミックコンデンサに設けられた外部電極とを接合する。【０００３】
前記金属ペーストは、Ｓｎ粉末とＣｕＮｉ合金粉末を含む金属成分と、ロジンと活性剤を含むフラックス成分と、を含んでいる。そして、前記金属ペーストに含まれるＳｎ粉末とＣｕＮｉ合金粉末とは、加熱されると、液相拡散（以下、「ＴＬＰ：Transient Liquid Phase Diffusion」）接合をともない、ＣｕＮｉＳｎ合金を生成する。【０００４】
ここで、加熱の温度は、Ｓｎの融点以上、ＣｕＮｉ合金の融点以下であり、例えば２５０〜３５０℃である。ＣｕＮｉＳｎ合金は、金属間化合物であり、高い融点（例えば４００℃以上）を有する。【０００５】
このように、前記金属ペーストでは比較的低温での熱処理によってＴＬＰ反応が進行し、得られた金属体は、熱処理温度以上の融点を有する金属間化合物を主相とした金属体に変化する。この結果、熱処理後の金属体は、耐熱性の高い接合材となる。【０００６】
なお、前記金属ペーストに含まれるロジンや活性剤は、一般的なはんだペーストのフラックス成分と同様に、金属粉末や接合対象物の酸化被膜を除去（還元）するために添加されている。ここで、一般的には、はんだペースト中におけるロジン、活性剤の含有割合（ｗｔ％）は、ロジン＞活性剤となっており、はんだペースト中の活性剤の量がロジンの量よりも多く添加されることはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１０８３９５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ＣｕＮｉ合金粉末の粒径が小さくなると、ＣｕＮｉ合金粉末表面の酸化度合いが高まるため、ロジンや活性剤によるＣｕＮｉ合金粉末表面の還元が不十分となって、ＳｎとＣｕＮｉとの濡れが悪くなる傾向にある。【０００９】
これにより、前記ＴＬＰ反応において、ＳｎとＣｕＮｉとの反応を十分に進行させることができなかったり、溶融したＳｎに固体のＣｕＮｉ合金粉末がはじかれて両者が分離したりすることがある。【００１０】
本発明の目的は、低温での熱処理によって耐熱性の高い材料となる金属組成物および接合材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の金属組成物は、第１金属粉末と第１金属粉末より融点の高い第２金属粉末とを含む金属成分と、フラックス成分と、を含む。ここで、例えば、第１金属粉末は、Ｓｎ粉末又はＳｎを含む合金粉末であり、第２金属粉末は、ＣｕＮｉ合金粉末であることが好ましい。金属組成物は、例えば接合材に含まれる。【００１２】
そして、本発明の金属組成物は、第２金属粉末の水素還元減量は、０．７５ｗｔ％以下であることを特徴とする。【００１３】
この構成では、金属組成物が加熱されると、金属組成物に含まれる第１金属粉末と第２金属粉末とが、液相拡散（以下、「ＴＬＰ」）反応を起こし、金属間化合物を生成する。加熱の温度は、第１金属の融点以上、第２金属の融点以下であり、例えば２５０〜３５０℃である。金属間化合物は、加熱温度以上の高い融点（例えば４００℃以上）を有する。【００１４】
第２金属粉末の水素還元減量が０ｗｔ％以上０．７５ｗｔ％以下である場合、第２金属粉末表面の酸化度合いが低く、ロジンや活性剤によって第２金属粉末表面が十分に還元される。【００１５】
したがって、この構成の金属組成物では比較的低温での熱処理によってＴＬＰ反応が進行する。すなわち、この構成の金属組成物は、低温での熱処理によって耐熱性の高い材料となる。【００１６】
なお、第２金属粉末の比表面積は、０ｍ2／ｇより大きく０．６１ｍ2／ｇ未満であることが好ましい。【００１７】
一方、第２金属粉末の比表面積が０．６１ｍ2／ｇ以上である場合、第２金属粉末の比表面積が大きいため、第２金属粉末表面の酸化度合いが高まる。【００１８】
そこで、フラックス成分はロジンと活性剤とを含み、ロジンの重量に対する活性剤の重量の比が１．０以上であることが好ましい。この場合、還元力が高く、ロジンや活性剤によって第２金属粉末の表面が十分に還元される。【００１９】
また、ロジンの酸価は、１３０以上であることが好ましい。ロジンの酸価が大きいということは、樹脂酸の量が多いということと等価である。樹脂酸が有するカルボキシル基と第２金属粉末の表面の酸化被膜とが加熱中に反応することによって酸化被膜が除去される。【００２０】
したがって、酸価の大きいロジンほど、金属粉末表面の酸化被膜を還元する効果が大きい。【００２１】
また、活性剤は、カルボキシル基を有することが好ましい。活性剤が有するカルボキシル基と第２金属粉末の表面の酸化被膜とが加熱中に反応することによって酸化被膜が除去される。カルボキシル基は、金属粉末表面を還元させる。【００２２】
なお、金属組成物は、シート状、パテ状またはペースト状に成形されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、低温での熱処理によって耐熱性の高い材料となる金属組成物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る金属組成物の反応過程を模式的に示す断面図である。
【図２】プリント配線基板２２に形成されたランド２１上に金属ペースト２５を介して実装された電子部品２４の側面図である。
【図３】破損部ＤＰに補修シート３０３を貼付した配管３１０の外観斜視図である。
【図４】図３に示す補修シート３０３が巻回された巻回体３００の外観斜視図である。
【図５】金属パテ３１が塗布されたボルト５０の断面図である。
【図６】図５に示すボルト５０の加熱後の断面図である。
【図７】図５に示すボルト５０の再加熱後の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態に係る金属組成物について説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係る金属組成物の反応過程を模式的に示す断面図である。
【００２７】
金属組成物１０５は、図１（Ａ）に示すように、例えば、第１接合対象物１０１と第２接合対象物１０２とを接合するために用いられる。すなわち金属組成物１０５は、例えば接合材として用いられる。
【００２８】
第１接合対象物１０１は、例えば、配管、ナット、及び積層セラミックコンデンサ等の電子部品である。第２接合対象物１０２は、例えば、配管に貼付する補修シートを構成する基材シート、ナットに嵌めるボルト、及び電子部品を実装するプリント基板である。
【００２９】
図１（Ｃ）に示す接合構造１００を得るため、まず、図１（Ａ）に示すように、第１接合対象物１０１と第２接合対象物１０２との間に、金属組成物１０５を付与する。金属組成物１０５は、例えばシート状、パテ状またはペースト状に成形されている。
【００３０】
金属組成物１０５は、金属成分１１０とフラックス１０８とを含む。金属成分１１０は、フラックス１０８中に均一に分散している。金属成分１１０は、Ｓｎ系金属からなる第１金属粉末１０６と、Ｓｎ系金属よりも融点の高いＣｕ系金属からなる第２金属粉末１０７と、からなる。
【００３１】
第１金属粉末１０６の材料は、Ｓｎである。
【００３２】
第２金属粉末１０７の材料は、金属組成物１０５の加熱によって溶融する第１金属粉末１０６と反応し、金属間化合物を生成し得るものである。本実施形態において、第２金属粉末１０７の材料は、Ｃｕ−Ｎｉ系合金、より具体的にはＣｕ−１０Ｎｉ合金である。
【００３３】
次に、フラックス１０８は、ロジン、溶剤、チキソ剤、活性剤などを含む。フラックス１０８は、接合対象物や金属粉末の表面の酸化被膜を除去する機能を果たす。
【００３４】
ロジンは例えば、ロジンを変性した変性ロジン及びロジンなどの誘導体からなるロジン系樹脂、その誘導体からなる合成樹脂、またはこれらの混合体などである。
【００３５】
ロジン系樹脂は例えば、重合ロジン、ガムロジン、トールロジン、ウッドロジン、水素添加ロジン、ホルミル化ロジン、ロジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性アルキド樹脂、その他各種ロジン誘導体などである。
【００３６】
合成樹脂は例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、フェノキシ樹脂、テルペン樹脂などである。
【００３７】
溶剤は例えば、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、芳香族系、炭化水素類などである。
【００３８】
チキソ剤は例えば、硬化ヒマシ油、カルナバワックス、アミド類、ヒドロキシ脂肪酸類、ジベンジリデンソルビトール、ビス（ｐ−メチルベンジリデン）ソルビトール類、蜜蝋、ステアリン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸エチレンビスアミドなどである。
【００３９】
また、活性剤は例えば、アミンのハロゲン化水素酸塩、有機ハロゲン化合物、有機酸、有機アミン、多価アルコールなどである。ここで、活性剤は、モノカルボン酸、ジカルボンサン、トリカルボン酸などのカルボキシル基を有することが好ましい。カルボキシル基は、金属粉末表面の酸化被膜と反応し、金属粉末表面を還元させる。
【００４０】
アミンのハロゲン化水素酸塩は例えば、ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩、ジフェニルグアニジン塩酸塩、シクロヘキシルアミン臭化水素酸塩、エチルアミン塩酸塩、エチルアミン臭化水素酸塩、ジエチルアニリン臭化水素酸塩、ジエチルアニリン塩酸塩、トリエタノールアミン臭化水素酸塩、モノエタノールアミン臭化水素酸塩などである。
【００４１】
有機ハロゲン化合物は例えば、塩化パラフィン、テトラブロモエタン、ジブロモプロパノール、２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、トリス（２，３−ジブロモプロピル）イソシアヌレートなどである。
【００４２】
有機酸は例えば、アジピン酸、セバシン酸、マロン酸、フマル酸、グリコール酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、フェニルコハク酸、マレイン酸、サルチル酸、アントラニル酸、グルタル酸、スベリン酸、ステアリン酸、アビエチン酸、安息香酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ドデカン酸などである。
【００４３】
有機アミンは例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリブチルアミン、アニリン、ジエチルアニリンなどである。
【００４４】
多価アルコールは例えば、エリスリトール、ピロガロール、リビトールなどである。
【００４５】
次に、図１（Ａ）に示した状態で金属組成物１０５を例えば熱風で加熱する。これにより金属組成物１０５が第１金属粉末１０６の融点以上の温度に達すると、第１金属粉末１０６が、図１（Ｂ）に示すように溶融する。加熱の温度は、Ｓｎの融点以上、ＣｕＮｉの融点以下であり、例えば２５０〜３５０℃である。
【００４６】
そして、溶融したＳｎと第２金属粉末１０７であるＣｕＮｉ合金粉末とは、液相拡散（以下、「ＴＬＰ」）反応により、ＣｕＮｉＳｎ系合金を生成する。ＣｕＮｉＳｎ系合金は、Ｃｕ、ＮｉおよびＳｎからなる群より選ばれる少なくとも２種を含んだ合金である。ＣｕＮｉＳｎ系合金は、たとえば（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５、Ｃｕ４Ｎｉ２Ｓｎ５、Ｃｕ５ＮｉＳｎ５、（Ｃｕ，Ｎｉ）３Ｓｎ、ＣｕＮｉ２Ｓｎ、Ｃｕ２ＮｉＳｎ，Ｎｉ３Ｓｎ４，Ｃｕ６Ｓｎ５等の金属間化合物であり、熱処理温度以上の高い融点（例えば４００℃以上）を有する。図１（Ｃ）において、ＣｕＮｉＳｎ系合金（金属間化合物）からなる金属間化合物相１０９が図示されている。
【００４７】
このように、金属組成物１０５では比較的低温での熱処理によってＴＬＰ反応が進行する。この結果、金属組成物１０５は、耐熱性の高い接合材１０４となる。
【００４８】
接合材１０４の耐熱性が高いと、たとえば、半導体装置の製造に際して、はんだ付けを行なう工程を経て半導体装置を製造した後、その半導体装置をリフローはんだ付けの方法で基板に実装するような場合にも、先のはんだ付けによって得られたはんだ付け部分を耐熱強度に優れたものとすることができる。リフローはんだ付けの工程で再溶融してしまうことがなく、信頼性の高い実装を行なうことができる。
【００４９】
以下、金属組成物１０５の具体的な使用例について説明する。まず、ペースト状に成形された金属組成物１０５の使用例について説明する。
【００５０】
図２は、プリント配線基板２２に形成されたランド２１上に金属ペースト２５を介して実装された電子部品２４の側面図である。
【００５１】
まず、プリント配線基板２２に形成されたランド２１上に金属ペースト２５を設ける。金属ペースト２５は、図１に示した金属組成物１０５と同様に、金属成分１１０とフラックス１０８とを含む。
【００５２】
次に、ランド２１上に、電子部品２４を実装機によって搭載する。電子部品２４は、積層セラミックコンデンサである。電子部品２４は、複数の内部電極を含むセラミック積層体２０と、セラミック積層体２０の両端部に設けられ、各内部電極に接続する外部電極２３とを有する。
【００５３】
次に、電子部品２４と金属ペースト２５とを、例えばリフロー装置を用いて加熱する。これにより金属ペースト２５が第１金属粉末１０６の融点以上の温度に達すると、第１金属粉末１０６が、図１（Ｂ）に示すように溶融する。
【００５４】
そして、溶融したＳｎと第２金属粉末１０７であるＣｕＮｉ合金粉末とは、ＴＬＰ反応により、ＣｕＮｉＳｎ系合金（金属間化合物）を生成する。
【００５５】
このように、金属ペースト２５では比較的低温での熱処理によってＴＬＰ反応が進行する。この結果、金属ペースト２５は、耐熱性の高い接合材１０４となる。
【００５６】
次に、シート状に成形された金属組成物１０５の使用例について説明する。
【００５７】
図３は、破損部ＤＰに補修シート３０３を貼付した配管３１０の外観斜視図である。図４は、図３に示す補修シート３０３が巻回された巻回体３００の外観斜視図である。
【００５８】
まず、巻回体３００から補修シート３０３を裁断し、配管３１０の破損部ＤＰを塞ぐように、補修シート３０３の粘着面を配管３１０に貼付する。補修シート３０３は、粘着面を有する。
【００５９】
補修シート３０３は、金属シートを、フレキシブルな基材シートに貼付したものである。この金属シートは、図１に示した金属組成物１０５と同様に、金属成分１１０とフラックス１０８とを含む。基材シートは、例えばＣｕで構成される。
【００６０】
次に、補修シート３０３を熱風で加熱する。これにより補修シート３０３が第１金属粉末１０６の融点以上の温度に達すると、補修シート３０３中の第１金属粉末１０６が、図１（Ｂ）に示すように溶融する。
【００６１】
そして、溶融したＳｎと第２金属粉末１０７であるＣｕＮｉ合金粉末とは、ＴＬＰ反応により、ＣｕＮｉＳｎ系合金（金属間化合物）を生成する。この結果、補修シート３０３には、ＣｕＮｉＳｎ系合金からなる金属間化合物層が形成される。
【００６２】
このように、補修シート３０３では比較的低温での熱処理によってＴＬＰ反応が進行し、補修シート３０３は、破損部ＤＰを耐熱性の高い金属間化合物層で覆うことができる。したがって、補修シート３０３は、配管３１０の補修を行うことができる。
【００６３】
次に、パテ状に成形された金属組成物１０５の使用例について説明する。
【００６４】
図５は、金属パテ３１が塗布されたボルト５０の断面図である。図６は、図５に示すボルト５０の加熱後の断面図である。図７は、図５に示すボルト５０の再加熱後の断面図である。
【００６５】
まず、図５に示すように、金属パテ３１をボルト５０のねじ部５１に塗布する。金属パテ３１も、図１に示した金属組成物１０５と同様に、金属成分１１０とフラックス１０８とを含む。
【００６６】
次に、ボルト５０を、ナット６０のねじ部６１に嵌め合せる。
【００６７】
次に、ボルト５０とナット６０のねじ部６１とを、例えばホットエアガンによって加熱する。これにより金属パテ３１が第１金属粉末１０６の融点以上の温度に達すると、第１金属粉末１０６が、図１（Ｂ）に示すように溶融する。
【００６８】
加熱が終了すると、第１金属は自然冷却し、凝固し、第１金属相を形成する。つまり、金属パテ３１は、室温で、第１金属を主成分とする金属体に第２金属粒が分散してなる比較的緻密な金属部材３２となる（図６参照）。この結果、ボルト５０とナット６０とが金属部材３２によって強固に接合される。
【００６９】
次に、ボルト５０とナット６０のねじ部６１とを、例えばホットエアガンによって再加熱する。これにより、ボルト５０とナット６０のねじ部６１とを接合する金属部材３２が第１金属粉末１０６の融点以上の温度に達すると、溶融したＳｎと第２金属粉末１０７であるＣｕＮｉ合金粉末とは、ＴＬＰ反応により、ＣｕＮｉＳｎ系合金（金属間化合物）を生成する。
【００７０】
この結果、比較的緻密であった金属部材３２が比較的空孔の多い金属間化合物部材３０に変化する（図７参照）。
【００７１】
次に、金属間化合物部材３０を分離部分として、ボルト５０とナット６０とを分離する。
【００７２】
ここで、金属間化合物部材３０は、金属間化合物部材３０の空孔率が金属部材３２の空孔率よりも高い部材である。そのため、ユーザは、金属間化合物部材３０を分離部分として、ボルト５０とナット６０とを容易に分離することができる。
【００７３】
したがって、この使用例によれば、加熱処理により、ボルト５０及びナット６０を容易かつ強固に接合でき、つまり、ボルト５０及びナット６０の緩み止めを容易に行うことができ、再加熱処理により、ボルト５０及びナット６０を容易に分離できる。
【００７４】
次に、金属組成物１０５の構成を変えて実施した実験例について記載する。
【００７５】
（実験１）
実験１では、Ｓｎ粉末（第１金属粉末）とＣｕＮｉ合金粉末（第２金属粉末）とを含む金属成分と、ロジン及び活性剤を含むフラックス成分と、を混合することにより作製された複数の試料１〜５、５１を用意し、ＴＬＰ反応が進行するかどうか判定した。ＴＬＰ反応は、複数の試料１〜５、５１を、例えばリフロー装置を用いて大気圧下において２５０℃で５分間加熱することにより判定した。
【００７６】
ＣｕＮｉ合金粉末の粒径（Ｄ５０）と比表面積と水素還元減量とを表１に示す。また、複数の試料１〜５、５１で使用した各材料の情報と各材料の配合比率とを表２に示す。
【００７７】
【表１】
2016039056.tif 000003
【００７８】
【表２】
2016039056.tif 000004
【００７９】
なお、試料１〜５は、本発明の実施例に係る金属組成物であり、試料５１は、本発明の実施例の比較例に係る金属組成物である。ここで、Ｓｎ粉末の粒径（Ｄ５０）は、例えば１０μｍである。ＣｕＮｉ合金粉末の比表面積は、０ｍ2／ｇより大きく０．６１ｍ2／ｇ未満である。また、ＣｕＮｉ合金粉末の水素還元減量とは、ＪＰＭＡ Ｐ０３−１９９２法に規定されている測定方法に準じて得られるものであり、ここでは、ＣｕＮｉ合金粉末の初期重量を予め測定し、ＣｕＮｉ合金粉末を、８７５℃、３０分間、水素中で還元した後の重量を測定し、両重量の差を初期重量で除算して得られる重量減少率である。また、活性剤であるアジピン酸は、カルボキシル基を有する。
【００８０】
実験により、試料５１では、表１に示すように、ＴＬＰ反応が殆ど進行しなかったことが明らかとなった。このような結果となった理由は、ＣｕＮｉ合金粉末の水素還元減量が０．７５ｗｔ％を超えており、すなわち、ＣｕＮｉ合金粉末表面の酸化度合いが高く、ロジンや活性剤によってＣｕＮｉ合金粉末の表面が十分に還元できなかったためであると考えられる。
【００８１】
一方、複数の試料１〜５では、表１に示すように、ＴＬＰ反応が適正に進行し、金属間化合物相が生成されたことが明らかとなった。このような結果となった理由は、ＣｕＮｉ合金粉末の水素還元減量が０．７５ｗｔ％以下であり、すなわち、ＣｕＮｉ合金粉末表面の酸化度合いが低く、ロジンや活性剤によってＣｕＮｉ合金粉末の表面が十分に還元されたためであると考えられる。
【００８２】
したがって、各試料１〜５では比較的低温での熱処理によってＴＬＰ反応が進行する。この結果、各試料１〜５は、耐熱性の高い材料となる。
【００８３】
（実験２）
実験２では、Ｓｎ粉末（第１金属粉末）とＣｕＮｉ合金粉末（第２金属粉末）とを含む金属成分と、ロジン及び活性剤を含むフラックス成分と、を混合することにより作製された複数の試料６〜８、５２〜５５を用意し、ＴＬＰ反応が進行するかどうか判定した。ＴＬＰ反応は、複数の試料６〜８、５２〜５５を、例えばリフロー装置を用いて大気圧下において２５０℃で５分間加熱することにより判定した。
【００８４】
複数の試料６〜８、５２〜５５は、主に、ＣｕＮｉ合金粉末の比表面積が０．６１ｍ2／ｇ以上である点で、実験１で用いた複数の試料１〜５、５１と異なっている。
【００８５】
ＣｕＮｉ合金粉末の粒径（Ｄ５０）とＣｕＮｉ合金粉末の比表面積とＣｕＮｉ合金粉末の水素還元減量とロジンの重量パーセント濃度と活性剤の重量パーセント濃度とロジンの重量に対する活性剤の重量の比とＳｎ及びＣｕＮｉ合金粉末の分離の有無とＴＬＰ反応の有無とを表３に示す。また、複数の試料６〜８、５２〜５５で使用した各材料の情報と各材料の配合比率とを表４に示す。
【００８６】
【表３】
2016039056.tif 000005
【００８７】
【表４】
2016039056.tif 000006
【００８８】
なお、試料６〜８は、本発明の実施例に係る金属組成物であり、試料５２〜５５は、本発明の実施例の比較例に係る金属組成物である。また、活性剤であるセバシン酸は、カルボキシル基を有する。
【００８９】
実験により、試料５２、５３では、表３に示すように、Ｓｎ及びＣｕＮｉ合金粉末が分離し、ＴＬＰ反応が局所的にしか進行しなかったことが明らかとなった。
【００９０】
このような結果となった理由は、ＣｕＮｉ合金粉末の比表面積が０．６１ｍ2／ｇ以上であり、すなわち、ペースト中に含まれるＣｕＮｉ合金粉末の還元すべき表面積の割合が大きくなり、ロジンや活性剤によってＣｕＮｉ合金粉末の表面が十分に還元できなかったためであると考えられる。
【００９１】
また、実験により、試料５４、５５では、表３に示すようにロジンの量が試料５２、５３より多くても、Ｓｎ及びＣｕＮｉ合金粉末が分離し、ＴＬＰ反応が局所的にしか進行しなかったことが明らかとなった。
【００９２】
このような結果となった理由は、ＣｕＮｉ合金粉末の比表面積が０．６１ｍ2／ｇ以上であり、すなわち、ペースト中に含まれるＣｕＮｉ合金粉末の還元すべき表面積の割合が大きく、さらに、活性剤よりもＣｕＮｉ合金粉末表面の還元能力の低いロジン量を増やしてもＣｕＮｉ合金粉末の表面が十分に還元できなかったためであると考えられる。
【００９３】
一方、複数の試料６〜８では、表３に示すように、Ｓｎ及びＣｕＮｉ合金粉末が分離せず、ＴＬＰ反応が適正に進行し、金属間化合物相が生成されたことが明らかとなった。
【００９４】
このような結果となった理由は、ＣｕＮｉ合金粉末の比表面積が０．６１ｍ2／ｇ以上であるものの、ロジンの重量に対する活性剤の重量の比が１．０以上である（即ち活性剤の量が多い）ため活性剤の還元力が高く、活性剤によってＣｕＮｉ合金粉末の表面が十分に還元されたためであると考えられる。
【００９５】
したがって、各試料６〜８では比較的低温での熱処理によってＴＬＰ反応が進行する。この結果、各試料６〜８は、耐熱性の高い材料となる。
【００９６】
（実験３）
実験３では、Ｓｎ粉末（第１金属粉末）とＣｕＮｉ合金粉末（第２金属粉末）とを含む金属成分と、ロジン及び活性剤を含むフラックス成分と、を混合することにより作製された複数の試料９〜１２、５６、５７を用意し、ＴＬＰ反応が進行するかどうか判定した。ＴＬＰ反応は、複数の試料９〜１２、５６、５７を、例えばリフロー装置を用いて大気圧下において２５０℃で５分間加熱することにより判定した。
【００９７】
ロジンの種類とロジンの酸価とＴＬＰ反応の有無とを表５に示す。また、複数の試料９〜１２、５６、５７で使用した各材料の情報と各材料の配合比率とを表６に示す。
【００９８】
【表５】
2016039056.tif 000007
【００９９】
【表６】
2016039056.tif 000008
【０１００】
なお、試料９〜１２は、本発明の実施例に係る金属組成物であり、試料、５６〜５７は、本発明の実施例の比較例に係る金属組成物である。複数の試料９〜１２、５６、５７についてＣｕＮｉ合金粉末の比表面積は０．６１ｍ2／ｇ未満である。また、活性剤であるセバシン酸は、カルボキシル基を有する。ＣｕＮｉ合金粉末の粒径（Ｄ５０）は、３０μｍである。
【０１０１】
実験により、試料５６、５７では、表５に示すように、ＴＬＰ反応が進行しなかったことが明らかとなった。このような結果となった理由は、ＣｕＮｉ合金粉末の比表面積が０．６１ｍ2／ｇ未満であるものの、ロジンの酸価が１３０未満であり、即ちロジンの還元力が低く、ロジンや活性剤によってＣｕＮｉ合金粉末の表面が十分に還元できなかったためであると考えられる。
【０１０２】
一方、複数の試料９〜１２では、表５に示すように、ＴＬＰ反応が適正に進行し、金属間化合物相が生成されたことが明らかとなった。このような結果となった理由は、ロジンの酸価が１３０以上であり、即ちロジンの還元力が高く、ロジンによってＣｕＮｉ合金粉末の表面が十分に還元されたためであると考えられる。
【０１０３】
なお、ロジンの酸価が大きいということは、樹脂酸の量が多いということと等価である。樹脂酸が有するカルボキシル基と第２金属粉末の表面の酸化被膜とが加熱中に反応することによって酸化被膜が除去される。したがって、酸価の大きいロジンほど、金属粉末表面の酸化被膜を還元する効果が大きい。
【０１０４】
したがって、各試料９〜１２では比較的低温での熱処理によってＴＬＰ反応が進行する。この結果、各試料９〜１２は、耐熱性の高い材料となる。
【０１０５】
《他の実施形態》
なお、本実施形態において第１金属粉末１０６の材料は、Ｓｎ単体であるが、これに限るものではない。実施の際は、第１金属粉末１０６の材料は、Ｓｎを含む合金（具体的にはＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｓｒ、ＴｅおよびＰからなる群より選ばれる少なくとも１種とＳｎとを含む合金）であってもよい。
【０１０６】
また、本実施形態において第２金属粉末１０７の材料は、ＣｕＮｉ合金であるが、これに限るものではない。実施の際は、第２金属粉末１０７の材料は例えば、ＣｕＮｉ合金、ＣｕＭｎ合金、ＣｕＡｌ合金、ＣｕＣｒ合金、及びＡｇＰｄ合金等からなる群より選ばれる１種または複数種の粉末であってもよい。
【０１０７】
ここで、液相拡散（ＴＬＰ）反応を利用する場合、材料に適した熱処理条件（温度および時間）を設定すればよい。
【０１０８】
また、以上に示した実施形態の加熱工程において、熱風加熱以外に遠赤外線加熱や高周波誘導加熱を行ってもよい。
【０１０９】
最後に、前記実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１０】
２０…セラミック積層体
２１…ランド
２２…プリント配線基板
２３…外部電極
２４…電子部品
２５…金属ペースト
３０…金属間化合物部材
３１…金属パテ
３２…金属部材
５０…ボルト
６０…ナット
１００…接合構造
１０１…第１接合対象物
１０２…第２接合対象物
１０４…接合材
１０５…金属組成物
１０６…第１金属粉末
１０７…第２金属粉末
１０８…フラックス
１０９…金属間化合物相
１１０…金属成分
３００…巻回体
３０３…補修シート
３１０…配管
ＤＰ…破損部
【図１】
2016039056.tif 000009
【図２】
2016039056.tif 000010
【図３】
2016039056.tif 000011
【図４】
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【図５】
2016039056.tif 000013
【図６】
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【図７】
2016039056.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月19日(2017.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属粉末と前記第１金属粉末より融点の高い第２金属粉末とを含む金属成分と、フラックス成分と、を含む金属組成物であって、
前記第１金属粉末は、Ｓｎ粉末又はＳｎを含む合金粉末であり、前記第２金属粉末は、ＣｕＮｉ合金粉末であり、
前記フラックスはロジンおよび活性剤を含み、前記ロジンの重量に対する前記活性剤の重量の比は、１．０以上であり、
前記第２金属粉末の水素還元減量は、０．７５ｗｔ％以下であることを特徴とする金属組成物。
【請求項２】
第１金属粉末と前記第１金属粉末より融点の高い第２金属粉末とを含む金属成分と、フラックス成分と、を含む金属組成物であって、
前記第１金属粉末は、Ｓｎ粉末又はＳｎを含む合金粉末であり、前記第２金属粉末は、ＣｕＮｉ合金粉末であり、
前記フラックス成分は、ロジンを含み、
前記ロジンの酸価は、１３０以上であることを特徴とする金属組成物。
【請求項３】
前記活性剤は、カルボキシル基を有することを特徴とする請求項２に記載の金属組成物。
【請求項４】
シート状、パテ状またはペースト状に成形されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の金属組成物。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の金属組成物を含む接合材。
【国際調査報告】
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