(57)【要約】【課題】平均粒径が５μｍ以下の微細な粉末であって、溶融後に形成されるハンダバンプのボイド発生を低減した、ハンダ粉末及び該粉末を用いたハンダ用ペーストを提供する。【解決手段】中心核、中心核を被包する被覆層及び被覆層を被包する最外層で構成される構造を有する平均粒径５μｍ以下のハンダ粉末であって、中心核がＡｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｎｉ又はＩｎからなり、被覆層がＳｎからなり、最外層がＡｇ、Ｃｕ、Ｂｉ又はＧｅからなり、中心核の金属と最外層の金属とが同一であるか又は異なり、Ｓｎの含有割合が８５〜９９．９質量％であるか、或いは、中心核がＡｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｇｅ、Ｎｉ又はＩｎからなり、被覆層がＳｎからなり、最外層がＡｇ、Ｃｕ、Ｂｉ又はＧｅからなり、粉末にＢｉ又はＩｎのいずれか一方又はその双方が使用され、中心核の金属と最外層の金属とが同一であるか又は異なり、Ｓｎの含有割合が３５〜６０質量％である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心核、前記中心核を被包する被覆層及び前記被覆層を被包する最外層で構成される構造を有する平均粒径５μｍ以下のハンダ粉末であって、
前記中心核が銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム、ニッケル又はインジウムからなり、
前記被覆層が錫からなり、
前記最外層が銀、銅、ビスマス又はゲルマニウムからなり、
前記中心核の金属と前記最外層の金属とが同一であるか又は異なり、
錫の含有割合が８５〜９９．９質量％であることを特徴とするハンダ粉末。
【請求項２】
銀を含むとき銀の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜５．０質量％であり、銅を含むとき銅の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、ビスマスを含むときビスマスの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％であり、ゲルマニウムを含むときゲルマニウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、ニッケルを含むときニッケルの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、インジウムを含むときインジウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％である請求項１記載のハンダ粉末。
【請求項３】
中心核を被包する被覆層及び前記被覆層を被包する最外層が無電解めっきにて作製される請求項１記載のハンダ粉末。
【請求項４】
中心核、前記中心核を被包する被覆層及び前記被覆層を被包する最外層で構成される構造を有する平均粒径５μｍ以下のハンダ粉末であって、
前記中心核が銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム、ニッケル又はインジウムからなり、
前記被覆層が錫からなり、
前記最外層が銀、銅、ビスマス又はゲルマニウムからなり、
前記粉末にビスマス又はインジウムのいずれか一方又はその双方が使用され、
前記中心核の金属と前記最外層の金属とが同一であるか又は異なり、
錫の含有割合が３５〜６０質量％であることを特徴とするハンダ粉末。
【請求項５】
ビスマス又はインジウムのいずれか一方のみを含むときビスマス又はインジウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して４０〜６０質量％であり、ビスマス及びインジウムの双方を含むときビスマス及びインジウムの合計の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して４０〜６０質量％である請求項４記載のハンダ粉末。
【請求項６】
銀を含むとき銀の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜５．０質量％であり、銅を含むとき銅の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、ゲルマニウムを含むときゲルマニウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、ニッケルを含むときニッケルの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％である請求項４記載のハンダ粉末。
【請求項７】
中心核を被包する被覆層及び前記被覆層を被包する最外層が無電解めっきにて作製される請求項４記載のハンダ粉末。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか１項に記載のハンダ粉末とハンダ用フラックスを混合しペースト化することにより得られたハンダ用ペースト。
【請求項９】
電子部品の実装に用いられる請求項８記載のハンダ用ペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファインピッチ用鉛フリーのハンダ粉末及び該粉末を用いたハンダ用ペーストに関する。更に詳しくは、平均粒径が５μｍ以下でかつ溶融時にボイドの少ないハンダ粉末及び該粉末を用いたハンダ用ペーストに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子部品接合に用いられるハンダは環境の面から鉛フリー化が進められ、現在では、錫を主成分としたハンダ粉末が採用されている。ハンダ粉末のような微細な金属粉末を得る方法としては、ガスアトマイズ法や回転ディスク法などといったアトマイズ法、メルトスピニング法、回転電極法、機械的プロセス、化学的プロセスが知られている。ガスアトマイズ法は、誘導炉やガス炉で金属を溶融した後、タンディッシュの底のノズルから溶融金属を流下させ、その周囲より高圧ガスを吹き付けて粉化する方法である。回転ディスク法とも呼ばれる遠心力アトマイズ法は、溶融した金属を高速で回転するディスク上に落下させて、接線方向に剪断力を加えて破断して微細粉を作る方法である。
【０００３】
一方、電子部品の微細化とともに接合部分のファインピッチ化も進んでおり、より微細な粒径のハンダ粉末が求められ、それぞれの技術の改良が進められている。具体的には、ガスアトマイズ法を改良した技術として、ガスを巻き込ませた状態の金属溶湯をノズルより噴射させ、該ノズルの周囲から高圧ガスを吹き付けることを特徴とする金属微粉末の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。上記特許文献１に開示された方法によれば、溶湯がノズルを通過する際にガスを巻き込ませることによって、ノズルから出湯した時点で溶湯がすでに分断され、より平均粒径の小さな粉末を製造することができる。また、回転ディスク法を改良した技術として、回転体に金属微粉末サイズ調整手段としてのメッシュを配し、このメッシュを通して溶融金属を飛散させる金属微粉末の製法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。上記特許文献２に開示された方法によれば、従来の回転ディスク法に比べて微細な金属微粉末を効率良く生成できる。更に、ガスアトマイズ法と回転ディスク法を組み合わせた技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１８９５６号公報（請求項１、段落［０００２］）
【特許文献２】特開平６−２６４１１６号公報（請求項１、段落［００１６］、第３図）
【非特許文献１】皆川和己、垣澤英樹、木村隆、馬苣生、唐捷、原田幸明、「鉛フリー微細球状粉末の新たな製造法」、第１２回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術、社団法人溶接学会、平成１８年２月、ｐ．１１３〜ｐ．１１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１，２及び非特許文献１に示される方法では、現在求められている平均粒径が５μｍ以下である、微細なハンダ粉末の収率が非常に悪く、製造コストが高くなるという問題を生じていた。また上記従来の方法により得られた粉末を分級することにより、粒径が５μｍ以下のハンダ粉末を得ることはできるが、微細な粒径の粉末は、体積に比べて表面積が大きく、表面に酸化膜が形成されているものが多かった。このような表面に酸化膜が形成されたハンダ粉末を用いてハンダ溶融すると、ハンダバンプ中に発生するボイドが著しく増加し、大きな問題となる。
【０００５】
本発明の目的は、平均粒径が５μｍ以下の微細な粉末であって、溶融後に形成されるハンダバンプのボイド発生を低減した、ハンダ粉末及び該粉末を用いたハンダ用ペーストを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、中心核、中心核を被包する被覆層及び被覆層を被包する最外層で構成される構造を有する平均粒径５μｍ以下のハンダ粉末であって、中心核が銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム、ニッケル又はインジウムからなり、被覆層が錫からなり、最外層が銀、銅、ビスマス又はゲルマニウムからなり、中心核の金属と最外層の金属とが同一であるか又は異なり、錫の含有割合が８５〜９９．９質量％であることを特徴とするハンダ粉末である。
請求項１に係るハンダ粉末では、中心核を被包する被覆層を錫とし、最外層を錫より貴な金属としたので、平均粒径５μｍ以下といった微細な粉末を形成しても、最外層によって表面に錫が露出しないため、表面に錫が露出した従来のハンダ粉末に比べて、粉末表面が酸化し難くなる。このように、従来は微細なハンダ粉末表面に生じていた酸化膜の形成を抑制するため、本発明のハンダ粉末を用いてハンダ溶融すると、形成されるハンダバンプのボイド発生を低減することができる。また、錫よりも貴な金属或いは水素過電圧が低い金属とした中心核や最外層を構成する金属元素により、ハンダ合金の機械的強度の増加や融点の低下が期待される。錫の含有割合が８５〜９９．９質量％としたハンダ粉末は、ハンダに必要な低融点を示す。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、銀を含むとき銀の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜５．０質量％であり、銅を含むとき銅の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、ビスマスを含むときビスマスの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％であり、ゲルマニウムを含むときゲルマニウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、ニッケルを含むときニッケルの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、インジウムを含むときインジウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％であるハンダ粉末である。
請求項２に係る発明では、ハンダ粉末中に上記種類の元素が含まれるとき、その含有割合が上記範囲内であれば、ハンダ合金の機械的強度の増加や融点を低下させるのに好適である。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、中心核を被包する被覆層及び被覆層を被包する最外層が無電解めっきにて作製されるハンダ粉末である。
【０００９】
請求項４に係る発明は、中心核、中心核を被包する被覆層及び被覆層を被包する最外層で構成される構造を有する平均粒径５μｍ以下のハンダ粉末であって、中心核が銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム、ニッケル又はインジウムからなり、被覆層が錫からなり、最外層が銀、銅、ビスマス又はゲルマニウムからなり、粉末にビスマス又はインジウムのいずれか一方又はその双方が使用され、中心核の金属と最外層の金属とが同一であるか又は異なり、錫の含有割合が３５〜６０質量％であることを特徴とするハンダ粉末である。
請求項４に係るハンダ粉末では、中心核を被包する被覆層を錫とし、最外層を錫より貴な金属としたので、平均粒径５μｍ以下といった微細な粉末を形成しても、最外層によって表面に錫が露出しないため、表面に錫が露出した従来のハンダ粉末に比べて、粉末表面が酸化し難くなる。このように従来は微細なハンダ粉末表面に生じていた酸化膜の形成を抑制するため、本発明のハンダ粉末を用いてハンダ溶融すると、形成されるハンダバンプのボイド発生を低減することができる。また、錫よりも貴な金属或いは水素過電圧が低い金属とした中心核や最外層を構成する金属元素により、ハンダ合金の機械的強度の増加や融点の低下が期待される。錫の含有割合が３５〜６０質量％としたハンダ粉末は、ビスマスやインジウムを多量に含むが錫単体による粉末の融点よりも低い融点を示す。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明であって、ビスマス又はインジウムのいずれか一方のみを含むときビスマス又はインジウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して４０〜６０質量％であり、ビスマス及びインジウムの双方を含むときビスマス及びインジウムの合計の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して４０〜６０質量％であるハンダ粉末である。
請求項５に係る発明では、ハンダ粉末中に上記種類の元素が含まれるとき、その含有割合が上記範囲内であれば、錫を主成分とするハンダ粉末よりも融点を低くすることができるため、好適である。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項４に係る発明であって、銀を含むとき銀の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜５．０質量％であり、銅を含むとき銅の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、ゲルマニウムを含むときゲルマニウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であり、ニッケルを含むときニッケルの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であるハンダ粉末である。
請求項６に係る発明では、ハンダ粉末中に上記種類の元素が含まれるとき、その含有割合が上記範囲内であれば、ハンダ合金の機械的強度の増加や融点を低下させるのに好適である。
【００１２】
請求項７に係る発明は、請求項４に係る発明であって、中心核を被包する被覆層及び被覆層を被包する最外層が無電解めっきにて作製されるハンダ粉末である。
【００１３】
請求項８に係る発明は、請求項１ないし７いずれか１項に記載のハンダ粉末とハンダ用フラックスを混合しペースト化することにより得られたハンダ用ペーストである。
請求項８に係る発明では、本発明のハンダ粉末を用いて得られたハンダ用ペーストは、リフローハンダ付けで形成されるハンダバンプのボイド発生を低減することができる。
【００１４】
請求項９に係る発明は、請求項８に係る発明であって、電子部品の実装に用いられるハンダ用ペーストである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のハンダ粉末は、中心核を被包する被覆層を錫とし、最外層を錫より貴な金属としたので、平均粒径５μｍ以下といった微細な粉末を形成しても、最外層によって表面に錫が露出しないため、表面に錫が露出した従来のハンダ粉末に比べて、粉末表面が酸化し難くなる。このように従来は微細なハンダ粉末表面に生じていた酸化膜の形成を抑制するため、本発明のハンダ粉末を用いてハンダ溶融すると、形成されるハンダバンプのボイド発生を低減することができる。また、中心核や最外層を構成する金属元素により、ハンダ合金の機械的強度の増加や融点の低下が期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に本発明を実施するための第１の最良の形態を説明する。
本発明の第１のハンダ粉末は、中心核、この中心核を被包する被覆層及び被覆層を被包する最外層で構成される構造を有し、平均粒径が５μｍ以下のハンダ粉末である。中心核には錫よりも貴な金属或いは水素過電圧が低い金属が使用され、被覆層には錫が使用され、最外層には錫より貴な金属が使用される。中心核を構成する錫よりも貴な金属或いは水素過電圧が低い金属としては、銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム、ニッケル又はインジウムが挙げられる。また、最外層を構成する錫より貴な金属としては、銀、銅、ビスマス又はゲルマニウムが挙げられる。中心核の金属と最外層の金属とは同一であるか又は異なる。この第１のハンダ粉末中の錫の含有割合は８５〜９９．９質量％である。
【００１７】
中心核を被包する被覆層を錫とし、最外層を錫より貴な金属としたので、平均粒径５μｍ以下といった微細な粉末を形成しても、最外層によって表面に錫が露出しないため、表面に錫が露出した従来のハンダ粉末に比べて、粉末表面が酸化し難くなる。このように従来は微細なハンダ粉末表面に生じていた酸化膜の形成を抑制するため、本発明の第１のハンダ粉末を用いてハンダ溶融すると、形成されるハンダバンプのボイド発生を低減することができる。また、中心核や最外層を構成する金属元素により、ハンダ合金の機械的強度の増加や融点の低下が期待される。錫の含有割合が８５〜９９．９質量％とした本発明の第１のハンダ粉末は、錫単体による粉末の融点とほぼ同一の融点を示す。
【００１８】
粉末中に銀を含むときは、銀の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜５．０質量％であることが好適である。また、粉末中に銅を含むときは、銅の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であることが好適である。また、粉末中にビスマスを含むときは、ビスマスの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％であることが好適である。また、粉末中にゲルマニウムを含むときは、ゲルマニウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であることが好適である。また、粉末中にニッケルを含むときは、ニッケルの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であることが好適である。更に、粉末中にインジウムを含むときは、インジウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１０質量％であることが好適である。ハンダ粉末中に上記種類の元素が含まれるとき、その含有割合が上記範囲内であれば、ハンダ合金の機械的強度の増加や融点を低下させるのに好適である。
【００１９】
次に本発明を実施するための第２の最良の形態を説明する。
本発明の第２のハンダ粉末は、中心核、この中心核を被包する被覆層及び被覆層を被包する最外層で構成される構造を有し、平均粒径が５μｍ以下のハンダ粉末である。中心核には錫よりも貴な金属或いは水素過電圧が低い金属が使用され、被覆層には錫が使用され、最外層には錫より貴な金属が使用される。中心核を構成する錫よりも貴な金属或いは水素過電圧が低い金属としては、銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム、ニッケル又はインジウムが挙げられる。また、最外層を構成する錫より貴な金属としては、銀、銅、ビスマス又はゲルマニウムが挙げられる。粉末にはビスマス又はインジウムのいずれか一方又はその双方が使用される。中心核の金属と最外層の金属とは同一であるか又は異なる。この第２のハンダ粉末中の錫の含有割合は３５〜６０質量％である。
【００２０】
中心核を被包する被覆層を錫とし、最外層を錫より貴な金属としたので、平均粒径５μｍ以下といった微細な粉末を形成しても、最外層によって表面に錫が露出しないため、表面に錫が露出した従来のハンダ粉末に比べて、粉末表面が酸化し難くなる。このように従来は微細なハンダ粉末表面に生じていた酸化膜の形成を抑制するため、本発明の第２のハンダ粉末を用いてハンダ溶融すると、形成されるハンダバンプのボイド発生を低減することができる。また、中心核や最外層を構成する金属元素により、ハンダ合金の機械的強度の増加や融点の低下が期待される。錫の含有割合が３５〜６０質量％とした本発明の第２のハンダ粉末は、ビスマスやインジウムを多量に含むが錫単体による粉末の融点よりも低い融点を示す。
【００２１】
粉末中にビスマス又はインジウムのいずれか一方のみを含むときは、ビスマス又はインジウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して４０〜６０質量％であることが好適である。また、粉末中にビスマス及びインジウムの双方を含むときは、ビスマス及びインジウムの合計の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して４０〜６０質量％であることが好適である。ハンダ粉末中にビスマスやインジウムが含まれるとき、その含有割合が上記範囲内であれば、錫を主成分とするハンダ粉末よりも融点を低くすることができる。
【００２２】
また、粉末中に銀を含むときは、銀の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜５．０質量％であることが好適である。また、粉末中に銅を含むときは、銅の含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であることが好適である。また、粉末中にゲルマニウムを含むときは、ゲルマニウムの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であることが好適である。また、粉末中にニッケルを含むときは、ニッケルの含有割合が粉末全体量１００質量％に対して０．１〜１．０質量％であることが好適である。ハンダ粉末中に上記種類の元素が含まれるとき、その含有割合が上記範囲内であれば、ハンダ合金の機械的強度の増加や融点を低下させるのに好適である。
【００２３】
次に、本発明のハンダ粉末の製造方法を説明する。
先ず、溶媒に中心核を構成する金属元素を含む化合物と被覆層を構成する金属元素を含む化合物及び分散剤をそれぞれ添加して混合することにより、溶解液を調製した後、この溶解液のｐＨを調整する。溶解液中の中心核を構成する金属元素を含む化合物と被覆層を構成する金属元素を含む化合物は、得られるハンダ粉末に含まれる中心核と被覆層の含有割合となるように配合される。溶媒としては、水、アルコール、エーテル、ケトン、エステル等が挙げられる。中心核を構成する際に使用される銀化合物としては、塩化銀、硝酸銀等が挙げられる。銅化合物としては、塩化銅(II)、硫酸銅(II)、酢酸銅等が挙げられる。ビスマス化合物としては、塩化ビスマス(III)、硫酸ビスマス(III)、硝酸ビスマス(III)等が挙げられる。ゲルマニウム化合物としては、塩化ゲルマニウム(II)、β−カルボキシエチルゲルマニウム等が挙げられる。ニッケル化合物としては、塩化ニッケル(II)、硫酸ニッケル(II)六水和物、硝酸ニッケル(II)六水和物等が挙げられる。インジウム化合物としては、塩化インジウム、硝酸インジウム、硫酸インジウム等が挙げられる。また、被覆層を構成する際に使用される錫化合物としては、塩化錫(II)、酢酸錫(II)、シュウ酸錫(II)等が挙げられる。分散剤としては、セルロース系、ビニル系、多価アルコールなど、また、その他にもゼラチン、カゼイン等を用いることができる。なお、溶媒に中心核を構成する金属元素を含む化合物と被覆層を構成する金属元素を含む化合物をそれぞれ添加して溶解させた後、錯化剤を加えて、金属元素を錯体化した後に、分散剤を添加しても良い。錯化剤を加えることでｐＨがアルカリ側でも金属イオンが沈殿せず、広い範囲での合成が可能となる。錯化剤としては、コハク酸、酒石酸、グリコール酸、乳酸、フタル酸、リンゴ酸、クエン酸、シュウ酸、エチレンジアミン四酢酸、イミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸、又はその塩等が挙げられる。
【００２４】
次いで、還元剤を溶解した水溶液を調製し、この水溶液のｐＨを先に作製した溶解液と同程度に調整する。還元剤としては、テトラヒドロホウ酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン等のホウ素水素化物、ヒドラジン等の窒素化合物、三価のチタンイオン、２価のクロムイオン等の金属イオン等が挙げられる。
【００２５】
次に、調製した溶解液に還元剤水溶液を添加して混合することにより、溶解液中の各金属イオンが還元され、液中に金属粉末が分散した分散液が得られる。この還元反応では、先ず、錫よりも貴な金属或いは水素過電圧が低い金属が還元されて中心核を形成し、続いて錫が還元されて、錫が中心核の表面に析出することにより、金属粉末が形成される。このような反応は微細な粒径の粉末が製造し易いという効果がある。この分散液に分散している金属粉末は、中心核に被覆層が被包した構造をとり、その粒径は０．１〜５μｍである。
【００２６】
続いて、ｐＨが先に作製した溶解液と同程度に調整され、最外層を構成する金属元素を含む化合物を溶解した水溶液を用意する。水溶液中の最外層を構成する金属元素を含む化合物は、得られるハンダ粉末に含まれる最外層の含有割合となるように配合される。ここでは、最外層を構成する金属元素を含む化合物を溶解した水溶液に、錯化剤を加えて、金属元素を錯体化した後に、ｐＨを調製しても良い。錯化剤を加えることでｐＨがアルカリ側でも金属イオンが沈殿せず、広い範囲での合成が可能となる。金属粉末分散液にこの水溶液を添加して混合することにより、分散液中に分散している金属粉末の表面に最外層を構成する金属元素が析出される。その後、洗浄濾過を行い、乾燥させることにより、中心核、被覆層及び最外層で構成されたハンダ粉末が得られる。粉末を構成する中心核、被覆層及び最外層の割合を所望の割合に代えることで、本発明の第１のハンダ粉末並びに第２のハンダ粉末をそれぞれ製造することができる。
【００２７】
なお、この実施の形態では、ハンダ粉末の製造に、化学的手法を用いたが、中心核の製造には、アトマイズ法のような物理的手法でも可能である。
【００２８】
本発明のハンダ粉末とハンダ用フラックスを混合しペースト化することにより得られたハンダ用ペーストは、リフローハンダ付けで形成されるハンダバンプのボイド発生を低減することができる。ハンダ粉末とハンダ用フラックスの配合割合は、ハンダ粉末が７０〜９０質量％、ハンダ用フラックスが１０〜３０質量％である。このようなハンダ用ペーストは電子部品の実装に用いられることが好ましい。
【実施例】
【００２９】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず、水１リットルに塩化銅(II)２．５８×１０-3ｍｏｌ、塩化錫(II)２．６４×１０-1ｍｏｌ及び分散剤としてメチルセルロース１４ｇをそれぞれ添加して混合することにより、溶解液を調製した後、この溶解液のｐＨを１．０に調整した。また、還元剤として２価クロムイオンを用い、８．１７×１０-1ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液１リットルを調製し、この水溶液のｐＨを１．０に調整した。次いで、先に調製した溶解液に２価クロムイオン水溶液を添加して混合することにより、溶解液中の各金属イオンを還元させて、液中に金属粉末が分散した分散液を得た。次に、ｐＨを１．０に調整した６．０８×１０-2ｍｏｌ／Ｌの硝酸銀水溶液２００ミリリットルを用意し、金属粉末分散液に硝酸銀水溶液を添加して混合することにより、分散液中に分散している金属粉末の表面に銀を析出させた。その後、洗浄濾過を行い、乾燥させることでハンダ粉末を得た。得られたハンダ粉末を元素分析したところ、銀が３．９質量％、錫が９５．６質量％及び銅が０．５質量％であった。
【００３０】
＜実施例２＞
先ず、水１リットルに塩化銅(II)２．５８×１０-3ｍｏｌ、塩化錫(II)２．６４×１０-1ｍｏｌ及び分散剤としてメチルセルロース１４ｇをそれぞれ添加して混合することにより、溶解液を調製した後、この溶解液のｐＨを１．０に調整した。また還元剤として２価クロムイオンを用い、８．１７×１０-1ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液１リットルを調製し、この水溶液のｐＨを１．０に調整した。次いで、先に調製した溶解液に２価クロムイオン水溶液を添加して混合することにより、溶解液中の各金属イオンを還元させて、液中に金属粉末が分散した分散液を得た。次に、６．０８×１０-2ｍｏｌ／Ｌの硝酸銀水溶液２００ミリリットルに錯化剤としてクエン酸三ナトリウム二水和物を３．１０×１０-2ｍｏｌ加えて、銀イオンを錯体化した後、この水溶液のｐＨを１．０に調整した。続いて、金属粉末分散液に硝酸銀水溶液を添加して混合することにより、分散液中に分散している金属粉末の表面に銀を析出させた。その後、洗浄濾過を行い、乾燥させることでハンダ粉末を得た。得られたハンダ粉末を元素分析したところ、銀が４．０質量％、錫が９５．５質量％及び銅が０．５質量％であった。
【００３１】
＜実施例３＞
先ず、水１リットルに塩化銅(II)２．５８×１０-3ｍｏｌ及び塩化錫(II)２．６４×１０-1ｍｏｌを溶解させた後、錯化剤としてクエン酸三ナトリウム二水和物を７．９１×１０-1ｍｏｌ加えて、２価銅イオンと２価錫イオンを錯体化し、更に、分散剤としてメチルセルロース１４ｇを添加して混合することにより、溶解液を調製した後、この溶解液のｐＨを９．０に調整した。また、還元剤としてジメチルアミンボランを用い、２．６４×１０-1ｍｏｌ／Ｌのジメチルアミンボラン水溶液１リットルを調製し、この水溶液のｐＨを９．０に調整した。次いで、先に調製した溶解液に、ジメチルアミンボラン水溶液を添加混合することにより、各金属イオンを還元させて、液中に金属粉末が分散した分散液を得た。次に、６．０８×１０-2ｍｏｌ／Ｌの硝酸銀水溶液２００ミリリットルに、錯化剤としてクエン酸三ナトリウム二水和物を３．１０×１０-2ｍｏｌ加えて、銀イオンを錯体化した後、この水溶液のｐＨを９．０に調整した。続いて、金属粉末分散液に硝酸銀水溶液を添加混合することにより、分散液中に分散している金属粉末の表面に銀を析出させた。その後、洗浄濾過を行い、乾燥させることでハンダ粉末を得た。得られたハンダ粉末を元素分析したところ、銀が４．１質量％、錫が９５．５質量％及び銅が０．４質量％であった。
【００３２】
＜実施例４＞
先ず、水１リットルにβ−カルボキシエチルゲルマニウム２．１７×１０-4ｍｏｌ、塩化錫(II)２．６４×１０-1ｍｏｌ及び分散剤としてメチルセルロース１４ｇをそれぞれ添加して混合することにより、溶解液を調製した後、この溶解液のｐＨを１．０に調整した。また、還元剤として２価クロムイオンを用い、８．０２×１０-1ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液１リットルを調製し、この水溶液のｐＨを１．０に調整した。次いで、先に調製した溶解液に２価クロムイオン水溶液を添加して混合することにより、各金属イオンを還元させて、液中に金属粉末が分散した分散液を得た。次に、ｐＨを１．０に調整した１．７４×１０-2ｍｏｌ／Ｌの塩化銅水溶液２００ミリリットルを用意し、金属粉末分散液に塩化銅水溶液を添加して混合することにより、分散液中に分散している金属粉末の表面に銅を析出させた。その後、洗浄濾過を行い、乾燥させることでハンダ粉末を得た。得られたハンダ粉末を元素分析したところ、ゲルマニウムが０．１質量％、錫が９９．２質量％及び銅が０．７質量％であった。
【００３３】
＜実施例５＞
先ず、水１リットルに塩化ニッケル(II)５．３８×１０-4ｍｏｌ、塩化錫(II)２．６４×１０-1ｍｏｌ及び分散剤としてメチルセルロース１４ｇをそれぞれ添加して混合することにより、溶解液を調製した後、この溶解液のｐＨを１．０に調整した。また、還元剤として２価クロムイオンを用い、８．０２×１０-1ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液１リットルを調製した後、この水溶液のｐＨを１．０に調整した。次いで、先に調製した溶解液に２価クロムイオン水溶液を添加して混合することにより、各金属イオンを還元させて、液中に金属粉末が分散した分散液を得た。次に、ｐＨを１．０に調整した１．７４×１０-2ｍｏｌ／Ｌの塩化銅水溶液２００ミリリットルを用意し、金属粉末分散液に塩化銅水溶液を添加して混合することにより、分散液中に分散している金属粉末の表面に銅を析出させた。その後、洗浄濾過を行い、乾燥させることでハンダ粉末を得た。得られたハンダ粉末を元素分析したところ、ニッケルが０．１質量％、錫が９９．２質量％及び銅が０．７質量％であった。
【００３４】
＜実施例６＞
先ず、水１リットルに硫酸ビスマス(III)８．９２×１０-4ｍｏｌ、塩化錫(II)１．３２×１０-1ｍｏｌ及び分散剤としてメチルセルロース１４ｇをそれぞれ添加して混合することにより、溶解液を調製した後、この溶解液のｐＨを１．０に調整した。また、還元剤として２価クロムイオンを用い、８．６１×１０-1ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液１リットルを調製した後、この水溶液のｐＨを１．０に調整した。次いで、先に調製した溶解液に２価クロムイオン水溶液を添加して混合することにより、各金属イオンを還元させて、液中に金属粉末が分散した分散液を得た。次に、ｐＨを１．０に調整した５．０８×１０-2ｍｏｌ／Ｌの硫酸ビスマス(III)水溶液１リットルを用意し、金属粉末分散液に硫酸ビスマス(III)水溶液を添加して混合することにより、分散液中に分散している金属粉末の表面にビスマスを析出させた。その後、洗浄濾過を行い、乾燥させることでハンダ粉末を得た。得られたハンダ粉末を元素分析したところ、ビスマスが５８質量％及び錫が４２質量％であった。
【００３５】
＜実施例７＞
先ず、水１リットルに塩化インジウム四水和物１．４８×１０-2ｍｏｌ、塩化錫(II)２．６４×１０-1ｍｏｌ及び分散剤としてメチルセルロース１４ｇをそれぞれ添加して混合することにより、溶解液を調製した後、この溶解液のｐＨを１．０に調整した。また、還元剤として２価クロムイオンを用い、８．７２×１０-1ｍｏｌ／Ｌの２価クロムイオン水溶液１リットルを調製した後、この水溶液のｐＨを１．０に調整した。次いで、先に調製した溶解液に２価クロムイオン水溶液を添加して混合することにより、各金属イオンを還元させて、液中に金属粉末が分散した分散液を得た。次に、ｐＨを１．０に調整した４．７３×１０-2ｍｏｌ／Ｌの硝酸銀水溶液２００ミリリットルを用意し、金属粉末分散液に硝酸銀水溶液を添加して混合することにより、分散液中に分散している金属粉末の表面に銀を析出させた。その後、洗浄濾過を行い、乾燥させることでハンダ粉末を得た。得られたハンダ粉末を元素分析したところ、インジウムが５．０質量％、錫が９２．０質量％及び銀が３．０質量％であった。
【００３６】
＜比較例１＞
吹き込みガスとしてアルゴンガスを用いたガスアトマイズ法により、錫、銀及び銅の合金粉末を作製した。この合金粉末をハンダ粉末とした。得られたハンダ粉末を元素分析したところ、錫が９５．５質量％、銀が４．０質量％及び銅が０．５質量％であった。
＜比較例２＞
吹き込みガスとしてアルゴンガスを用いたガスアトマイズ法と回転ディスク法の双方を組み合わせた方法により、錫、銀及び銅の合金粉末を作製した。この合金粉末をハンダ粉末とした。得られたハンダ粉末を元素分析したところ、錫が９５．５質量％、銀が４．０質量％及び銅が０．５質量％であった。
【００３７】
＜比較試験＞
実施例１〜７及び比較例１，２で得られたハンダ粉末について、以下の物性試験を行った。先ず、得られたハンダ粉末をレーザー回折散乱法を用いた粒度分布測定装置（LEED & NORTHRUP社製：MICROTRAC FRA）にて粒径分布を測定し、その平均粒径を求めた。次に、集束イオンビーム加工（Focused Ion Beam milling）観察装置にてハンダ粉末の中心部分を通るように薄く加工し、粉末の断面構造を走査電子顕微鏡及び透過電子顕微鏡にて観察した。更に、得られたハンダ粉末を粒径５μｍ以下のものに分級し、得られたハンダ粉末における粒径５μｍ以下のハンダ粉末の歩留り率を求めた。
実施例１〜７及び比較例１，２で得られたハンダ粉末の平均粒径、粉末の断面構造及び粒径５μｍ以下のハンダ粉末の歩留まり率の結果を表１及び表２にそれぞれ示す。
【００３８】
続いて、実施例１〜７及び比較例１，２で得られたハンダ粉末を粒径５μｍ以下のものに分級し、この分級したハンダ粉末にハンダ用フラックスを１５質量％の割合で混合してペースト化することにより、ハンダ用ペーストを得た。得られたハンダ用ペーストをフリップチップ用基板に印刷し、窒素雰囲気中、最高温度２４０℃の条件でリフローハンダ付けを行い、基板上にハンダバンプを形成した。基板上に形成されたハンダバンプを透過Ｘ線顕微鏡にて観察し、ハンダバンプ内部のボイドを測定した。
得られたボイド観察結果を表１及び表２にそれぞれ示す。なお、表１及び表２中におけるボイド欄の「優」は、形成したハンダ内部のボイドがそのハンダバンプ面積に対して占める割合が１０％未満であるようなボイドが存在する場合を表し、「良」は、形成したハンダ内部のボイドがそのハンダバンプ面積に対して占める割合が１０〜３０％であるようなボイドが存在する場合を表し、「不良」は、形成したハンダ内部のボイドがそのハンダバンプ面積に対して占める割合が３０％を越えるようなボイドが存在する場合を表す。
【００３９】
【表１】
2008137049.tif 000002
【００４０】
【表２】
2008137049.tif 000003
【００４１】
表１及び表２より明らかなように、従来のガスアトマイズ法やガスアトマイズ法と回転ディスク法を組み合わせた方法で作製した比較例１及び２のハンダ粉末は、得られたハンダ粉末の平均粒径が大きく、粒径５μｍ以下の歩留まり率が低い結果となった。一方、実施例１〜７のハンダ粉末では、平均粒径が２．１μｍ以下と極めて微細な粉末が得られており、粒径５μｍ以下の歩留まり率が８０％以上と、非常に高い歩留まりを達成していることが確認された。また、ボイド測定結果では、比較例１及び２のハンダ粉末を用いた場合、ともに評価が「不良」であり、形成したハンダバンプに多くのボイドが発生していた。一方、実施例１〜７のハンダ粉末を用いた場合、評価が「良」〜「優」であり、形成したハンダバンプに発生しているボイドが抑制されていることが確認された。