(57)【要約】【課題】平均粒径を５μｍ以下とすることにより、ハンダ用ペーストのファインピッチパターンでの印刷性を向上する。【解決手段】ハンダ粉末は、中心核と、この中心核を被包する被覆層と、この被覆層を被包する最外層とにより構成される構造を有し、その平均粒径は５μｍ以下である。また中心核は銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム又は錫からなり、被覆層は中心核よりイオン化傾向が大きい銅、ビスマス、ゲルマニウム、錫又はニッケルからなり、最外層は被覆層よりイオン化傾向が大きいビスマス、ゲルマニウム、錫、ニッケル又はインジウムからなる。更に中心核、被覆層又は最外層のいずれかは錫からなり、錫の含有割合は８５〜９９．８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、ゲルマニウム又は錫からなり、
前記被覆層が前記中心核よりイオン化傾向が大きい銅、ビスマス、ゲルマニウム、錫又はニッケルからなり、
前記最外層が前記被覆層よりイオン化傾向が大きいビスマス、ゲルマニウム、錫、ニッケル又はインジウムからなり、
前記中心核、前記被覆層又は前記最外層のいずれかが錫からなり、前記錫の含有割合が８５〜９９．８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】
被覆層又は最外層のいずれか一方又は双方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、ゲルマニウム又は錫からなり、
前記被覆層が前記中心核よりイオン化傾向が大きい銅、ビスマス、ゲルマニウム、錫又はニッケルからなり、
前記最外層が前記被覆層よりイオン化傾向が大きいビスマス、ゲルマニウム、錫、ニッケル又はインジウムからなり、
前記中心核、前記被覆層又は前記最外層のいずれかが錫からなり、前記錫の含有割合が３５〜５９．９質量％であり、
前記ビスマスを含むとき前記インジウムを含まず、前記インジウムを含むとき前記ビスマスを含まない
ことを特徴とするハンダ粉末。
【請求項５】
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４０〜６０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４０〜６０質量％である請求項４記載のハンダ粉末。
【請求項６】
被覆層又は最外層のいずれか一方又は双方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７】
請求項１ないし６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て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８】
電子部品の実装に用いられる請求項７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このハンダ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以下のハンダ粉末及びこのハンダ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】
電子部品の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のアトマイズ法の他に、メルトスピニング法、回転電極法、機械的プロセス、化学的プロセス等が知られている。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。また回転ディスク法は、遠心力アトマイズ法とも呼ばれ、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、この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既に分断され、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合せた技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。このガスアトマイズ法と回転ディスク法を組合せた技術では、ノズルから流出した溶融金属に不活性ガスのジェット流を吹付けて溶融金属を粉砕し、更にこの粉砕した溶融金属を回転するディスク上に落下させるように構成される。このように構成されたガスアトマイズ法と回転ディスク法を組合せた技術では、それぞれの単体法よりも微細粉を作製できるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−１８９５６号公報（請求項１、段落［００１４］）
【特許文献２】特開平６−２６４１１６号公報（請求項１、段落［００１６］、図３）
【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  著、「鉛フリー微細球状粉の新たな製造法」、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、特許文献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不具合があった。
本発明の目的は、平均粒径を５μｍ以下とすることにより、ハンダ用ペーストのファインピッチパターンでの印刷性を向上できる、ハンダ粉末及びこのハンダ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】
【０００５】
請求項１に係る発明は、中心核、この中心核を被包する被覆層及びこの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、ゲルマニウム又は錫からなり、被覆層が中心核よりイオン化傾向が大きい銅、ビスマス、ゲルマニウム、錫又はニッケルからなり、最外層が被覆層よりイオン化傾向が大きいビスマス、ゲルマニウム、錫、ニッケル又はインジウムからなり、中心核、被覆層又は最外層のいずれかが錫からなり、錫の含有割合が８５〜９９．８質量％であることを特徴とするハンダ粉末である。
この請求項１に記載されたハンダ粉末では、このハンダ粉末が平均粒径５μｍ以下と微細な粉末であるので、ハンダ用ペーストを基板等にファインピッチパターンで印刷できる。またハンダ粉末の錫の含有割合を８５〜９９．８質量％としたので、ハンダに必要な低融点を示す。
なお、請求項１において、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。
また、請求項１において、被覆層又は最外層のいずれか一方又は双方を無電解めっきにて作製することができる。
【０００６】
請求項４に係る発明は、中心核、この中心核を被包する被覆層及びこの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、ゲルマニウム又は錫からなり、被覆層が中心核よりイオン化傾向が大きい銅、ビスマス、ゲルマニウム、錫又はニッケルからなり、最外層が被覆層よりイオン化傾向が大きいビスマス、ゲルマニウム、錫、ニッケル又はインジウムからなり、中心核、被覆層又は最外層のいずれかが錫からなり、錫の含有割合が３５〜５９．９質量％であることを特徴とするハンダ粉末である。
この請求項４に記載されたハンダ粉末では、このハンダ粉末が平均粒径５μｍ以下と微細な粉末であるので、ハンダ用ペーストを基板等にファインピッチパターンで印刷できる。
なお、請求項４において、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４０〜６０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４０〜６０質量％である。
また、請求項４において、被覆層又は最外層のいずれか一方又は双方を無電解めっきにて作製することができる。
【０００７】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし６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て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。
この請求項７に記載されたハンダ用ペーストでは、このハンダ用ペーストに含まれるハンダ粉末が平均粒径５μｍ以下と微細な粉末であるので、ハンダ用ペーストを基板等にファインピッチパターンで印刷できる。
請求項８に係る発明は、請求項７に係る発明であって、電子部品の実装に用いられることを特徴とする。
この請求項８に記載されたハンダ用ペーストでは、このハンダ用ペーストに含まれるハンダ粉末が平均粒径５μｍ以下と微細な粉末であるので、ハンダ用ペーストを基板等にファインピッチパターンで印刷でき、より微細な電子部品をハンダ用ペーストにより実装できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ハンダ粉末が、中心核、被覆層及び最外層で構成される構造を有するとともに、その平均粒径が５μｍ以下であって、中心核が銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム又は錫からなり、被覆層が中心核よりイオン化傾向が大きい銅、ビスマス、ゲルマニウム、錫又はニッケルからなり、最外層が被覆層よりイオン化傾向が大きいビスマス、ゲルマニウム、錫、ニッケル又はインジウムからなり、更に中心核、被覆層又は最外層のいずれかが錫からなってその含有割合が８５〜９９．８質量％であるので、ハンダ用ペーストを基板等にファインピッチパターンで印刷できるとともに、ハンダに必要な低融点を示す。
またハンダ粉末の平均粒径を５μｍ以下とするとともに、錫の含有割合を３５〜５９．９質量％とすれば、ハンダ用ペーストを基板等にファインピッチパターンで印刷できるとともに、ビスマス又はインジウムの含有量を増やすことにより、錫単体によるハンダ粉末より低い温度で溶融する。
【０００９】
また上記ハンダ粉末とハンダ用フラックスを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調製すれば、ハンダ用ペーストに含まれるハンダ粉末が平均粒径５μｍ以下と微細な粉末であるので、ハンダ用ペーストを基板等にファインピッチパターンで印刷できるとともに、錫単体によるハンダ粉末とハンダ用フラックスとを混合したハンダ用ペーストとほぼ同一か或いは低い温度で溶融する。
更に上記ハンダ用ペーストを電子部品の実装に用いれば、微細な電子部品をハンダ用ペーストにより実装できるとともに、錫単体によるハンダ粉末とハンダ用フラックスとを混合したハンダ用ペーストとほぼ同一か或いは低い温度で溶融する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に本発明を実施するための最良の形態を説明する。
＜第１の実施の形態＞
この実施の形態のハンダ粉末は、中心核と、この中心核を被包する被覆層と、この被覆層を被包する最外層とにより構成される構造を有し、平均粒径が５μｍ以下、好ましくは０．１〜５μｍの粉末である。中心核は銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム又は錫のいずれかからなり、被覆層は中心核よりイオン化傾向の大きい銅、ビスマス、ゲルマニウム、錫又はニッケルのいずれかからなり、最外層は被覆層よりイオン化傾向の大きいビスマス、ゲルマニウム、錫、ニッケル又はインジウムのいずれかからなる。銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム、錫、ニッケル及びインジウムはこの順にイオン化傾向が大きくなる。
【００１１】
例えば、中心核として銀を選択すると、被覆層は銀よりイオン化傾向の大きい銅、ビスマス、ゲルマニウム、錫又はニッケルから選択され、被覆層として銅を選択すると、最外層は銅よりイオン化傾向の大きいビスマス、ゲルマニウム、錫、ニッケル又はインジウムから選択される。中心核として銅を選択すると、被覆層は銅よりイオン化傾向の大きいビスマス、ゲルマニウム、錫又はニッケルから選択され、被覆層としてビスマスを選択すると、最外層はビスマスよりイオン化傾向の大きいゲルマニウム、錫、ニッケル又はインジウムから選択される。中心核としてビスマスを選択すると、被覆層はビスマスよりイオン化傾向の大きいゲルマニウム、錫又はニッケルから選択され、被覆層としてゲルマニウムを選択すると、最外層はゲルマニウムよりイオン化傾向の大きい錫、ニッケル又はインジウムから選択される。中心核としてゲルマニウムを選択すると、被覆層はゲルマニウムよりイオン化傾向の大きい錫又はニッケルが選択され、被覆層として錫を選択すると、最外層は錫よりイオン化傾向の大きいニッケル又はインジウムが選択される。中心核として錫を選択すると、被覆層は錫よりイオン化傾向の大きいニッケルが選択され、被覆層としてニッケルを選択すると、最外層はニッケルよりイオン化傾向の大きいインジウムが選択される。
【００１２】
また上記中心核、被覆層又は最外層のいずれかは錫からなり、ハンダ粉末中の錫の含有割合は８５〜９９．８質量％、好ましくは８９〜９９．８質量％である。ここで、ハンダ粉末の平均粒径を５μｍ以下に限定したのは、５μｍを越えるとハンダ用ペーストを基板等にファインピッチパターンで印刷できず、微細な電子部品をハンダ用ペーストにより実装できないからである。またハンダ粉末中の錫の含有割合を８５〜９９．８質量％の範囲に限定したのは、８５質量％未満では錫単体によるハンダ粉末より融点がかなり高くなってしまい、９９．８質量％を越えるとハンダ合金の電極に対する濡れ性の低下や機械的強度の低下が発生してしまうからである。なお、本明細書における『ハンダ合金』とは、ハンダ粉末とハンダ用フラックスとを混合して得られたハンダ用ペーストを加熱してハンダ粉末を溶融させたときに、ハンダ粉末の中心核をなす金属又は半金属と、被覆層をなす金属又は半金属とが融和混合したものをいい、その後に固化したものも含む。
【００１３】
被覆層が銀を含むときは、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％、好ましくは３〜４質量％であり、被覆層が銅を含むときは、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％、好ましくは０．５〜０．７質量％である。また被覆層が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％、好ましくは０．１〜６質量％であり、被覆層が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％、好ましくは０．１〜０．５質量％である。更に被覆層が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％、好ましくは０．１〜０．５質量％であり、被覆層が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％、好ましくは０．１〜８質量％である。ここで、被覆層が銀を含むときその含有割合を０．１〜５．０質量％の範囲に限定し、被覆層が銅を含むときその含有割合を０．１〜１．０質量％の範囲に限定し、被覆層がゲルマニウムを含むときその含有割合を０．１〜１．０質量％の範囲に限定し、被覆層がニッケルを含むときその含有割合を０．１〜１．０質量％の範囲に限定したのは、ハンダ合金の融点を低く抑えるとともに、ハンダ合金の機械的強度を向上するためである。また被覆層がビスマスを含むときその含有割合を０．１〜１０質量％の範囲に限定し、被覆層がインジウムを含むときその含有割合を０．１〜１０質量％の範囲に限定したのは、ハンダ合金の機械的強度を向上するためである。
【００１４】
このように構成された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又は半金属元素を含む化合物と、被覆層を構成しかつ中心核よりイオン化傾向の大きい金属元素又は半金属元素を含む化合物と、最外層を構成しかつ被覆層よりイオン化傾向の大きい金属元素又は半金属元素を含む化合物と、分散剤と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。また中心核は銀、銅、ビスマス、ゲルマニウム又は錫のいずれかからなり、被覆層は中心核よりイオン化傾向の大きい銅、ビスマス、ゲルマニウム、錫又はニッケルのいずれかからなり、最外層は被覆層よりイオン化傾向の大きいビスマス、ゲルマニウム、錫、ニッケル又はインジウムのいずれかからなる。銀を含む化合物としては、塩化銀、硝酸銀等が挙げられ、銅を含む化合物としては、塩化銅(II)、硫酸銅(II)、酢酸銅等が挙げられる。ビスマスを含む化合物としては、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、ゲルマニウムを含む化合物としては、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。錫を含む化合物としては、塩化錫(II)、酢酸錫(II)、シュウ酸錫(II)等が挙げられ、ニッケルを含む化合物としては、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、インジウムを含む化合物としては、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が挙げられ、その他にゼラチン、カゼイン等を用いることができる。
【００１５】
次に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や２価のクロムイオン等の金属イオン等が挙げられる。更に上記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又は半金属イオンが還元され、液中に金属粉末又は半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、先ず溶解液中の３種類の金属又は半金属のうち最もイオン化傾向に小さい金属又は半金属が還元されて中心核を形成し、次に溶液中の残りの２種類の金属又は半金属のうちイオン化傾向の小さい金属又は半金属が還元されてこの金属又は半金属が上記中心核の表面に析出することにより被覆層を形成し、更に溶液中の残りの１種類の金属又は半金属が還元されてこの金属又は半金属が上記被覆層の表面に析出することにより最外層を形成する。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。このように比較的簡単な工程で比較的短時間に、中心核が被覆層で被包されかつ被覆層が最外層で被包された３重構造をとり、平均粒径５μｍ以下、好ましくは０．１〜５μｍのハンダ粉末を作製することができる。
【００１６】
なお、溶解液中の中心核を構成する金属元素又は半金属元素を含む化合物と、溶解液中の被覆層を構成する金属元素又は半金属元素を含む化合物と、溶解液中の最外層を構成する金属元素又は半金属元素を含む化合物とは、得られるハンダ粉末に含まれる中心核、被覆層及び最外層のそれぞれ含有割合となるように配合される。
また、中心核又は被覆層のいずれかが錫を含むとき、最外層は錫よりイオン化傾向の大きいニッケル又はインジウムを含む。
【００１７】
＜第２の実施の形態＞
この実施の形態では、ハンダ粉末中の錫の含有割合が３５〜５９．９質量％、好ましくは４２〜５２質量％であり、中心核、被覆層又は最外層が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４０〜６０質量％、好ましくは５５〜５８質量％であり、最外層が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４０〜６０質量％、好ましくは４８〜５２質量％である。ここで、ハンダ粉末中の錫の含有割合を３５〜５９．９質量％の範囲に限定したのは、錫単体によるハンダ粉末より融点の低いビスマスやインジウムを比較的多く含有させることを考慮したためである。また中心核、被覆層又は最外層がビスマスを含むときその含有割合を４０〜６０質量％の範囲に限定し、最外層がインジウムを含むときその含有割合を４０〜６０質量％の範囲に限定したのは、ハンダ合金の融点を錫単体による粉末の融点よりも低くするためである。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
このように構成されたハンダ粉末の製造方法は、第１の実施の形態のハンダ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、製造することができる。
【００１８】
なお、第１及び第２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、中心核はアトマイズ法のような物理的手法により製造することが可能である。
また、第１又は第２の実施の形態のハンダ粉末１００質量％に対して、ハンダ用フラックスを１０〜３０質量％、好ましくは１０〜２５質量％混合しペースト化することによりハンダ用ペーストを調製すれば、ハンダ用ペーストに含まれるハンダ粉末が平均粒径５μｍ以下と微細な粉末であるので、ハンダ用ペーストを基板等にファインピッチパターンで印刷できる。ここで、ハンダ用フラックスの混合量を１０〜３０質量％の範囲に限定したのは、１０質量％未満ではフラックス不足でペースト化できず、３０質量％を越えるとペースト中におけるハンダ合金の割合が減少し所望サイズのハンダバンプが得られないからである。
更に、上記ハンダ用ペーストを電子部品の実装に用いれば、ハンダ用ペーストに含まれるハンダ粉末が平均粒径５μｍ以下と微細な粉末であるので、微細な電子部品をハンダ用ペーストにより実装できる。
【実施例】
【００１９】
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、硝酸銀１．２２×１０-2ｍｏｌと、塩化銅(II)２．５８×１０-3ｍｏｌと、塩化錫(II)２．６４×１０-1ｍｏｌと、分散剤としてメチルセルロース１４ｇと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／リットルの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。次に上記溶解液に上記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、液中に中心核が被覆層及び最外層により被包された金属粉末が分散した分散液を得た。具体的には、上記還元反応で、先ず溶解液中の３種類の金属（銀、銅及び錫）のうち最もイオン化傾向に小さい金属（銀）が還元されて中心核を形成し、次に溶液中の残りの２種類の金属（銅及び錫）のうちイオン化傾向の小さい金属（銅）が還元されてこの金属が上記中心核の表面に析出することにより被覆層を形成し、更に溶液中の残りの１種類の金属（錫）が還元されてこの金属が上記被覆層の表面に析出することにより最外層を形成する。更にこの分散液を洗浄濾過し、上記金属粉末を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、銅及び錫の含有量はそれぞれ４．０質量％、０．５質量％及び９５．５質量％であった。
【００２０】
＜実施例２＞
先ず水１リットルに、塩化銅(II)３．４８×１０-1ｍｏｌと、塩化錫(II)２．６４×１０-1ｍｏｌと、β−カルボキシエチルゲルマニウム２．１７×１０-4ｍｏｌと、分散剤としてメチルセルロース１４ｇと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／リットルの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。次に上記溶解液に上記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又は半金属イオンを還元させて、液中に中心核が被覆層及び最外層により被包された金属粉末又は半金属粉末が分散した分散液を得た。具体的には、上記還元反応で、先ず溶解液中の３種類の金属及び半金属（銅、錫及びゲルマニウム）のうち最もイオン化傾向の小さい金属（銅）が還元されて中心核を形成し、次に溶液中の残りの２種類の金属及び半金属（錫及びゲルマニウム）のうちイオン化傾向の小さい半金属（ゲルマニウム）が還元されてこの半金属が上記中心核の表面に析出することにより被覆層を形成し、更に溶液中の残りの１種類の金属（錫）が還元されてこの金属が上記被覆層の表面に析出することにより最外層を形成する。更にこの分散液を洗浄濾過し、上記金属粉末を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、銅、ゲルマニウム及び錫の含有量はそれぞれ０．７質量％、０．１質量％及び９９．２質量％であった。
【００２１】
＜実施例３＞
先ず水１リットルに、塩化銅(II)３．４８×１０-3ｍｏｌと、塩化錫(II)２．６４×１０-1ｍｏｌと、塩化ニッケル(II)５．３８×１０-4ｍｏｌと、分散剤としてメチルセルロース１４ｇと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／リットルの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。次に上記溶解液に上記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、液中に中心核が被覆層及び最外層により被包された金属粉末が分散した分散液を得た。具体的には、上記還元反応で、先ず溶解液中の３種類の金属（銅、錫及びニッケル）のうち最もイオン化傾向に小さい金属（銅）が還元されて中心核を形成し、次に溶液中の残りの２種類の金属（錫及びニッケル）のうちイオン化傾向の小さい金属（錫）が還元されてこの金属が上記中心核の表面に析出することにより被覆層を形成し、更に溶液中の残りの１種類の金属（ニッケル）が還元されてこの金属が上記被覆層の表面に析出することにより最外層を形成する。更にこの分散液を洗浄濾過し、上記金属粉末を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、銅、錫及びニッケルの含有量はそれぞれ０．７質量％、９９．２質量％及び０．１質量％であった。
【００２２】
＜実施例４＞
先ず水１リットルに、硝酸銀９．４６×１０-3ｍｏｌと、塩化錫(II)２．６４×１０-1ｍｏｌと、塩化インジウム(III)４水和物１．４８×１０-2ｍｏｌと、分散剤としてメチルセルロース１４ｇと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／リットルの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。次に上記溶解液に上記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、液中に中心核が被覆層及び最外層により被包された金属粉末が分散した分散液を得た。具体的には、上記還元反応で、先ず溶解液中の３種類の金属（銀、錫及びインジウム）のうち最もイオン化傾向に小さい金属（銀）が還元されて中心核を形成し、次に溶液中の残りの２種類の金属（錫及びインジウム）のうちイオン化傾向の小さい金属（錫）が還元されてこの金属が上記中心核の表面に析出することにより被覆層を形成し、更に溶液中の残りの１種類の金属（インジウム）が還元されてこの金属が上記被覆層の表面に析出することにより最外層を形成する。更にこの分散液を洗浄濾過し、上記金属粉末を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、錫及びインジウムの含有量はそれぞれ３．０質量％、９２．０質量％及び５．０質量％であった。
【００２３】
＜実施例５＞
先ず水１リットルに、硝酸銀１．７０７×１０-3ｍｏｌと、硫酸ビスマス(III)５．０２２×１０-2ｍｏｌと、塩化錫(II)１．３１９×１０-1ｍｏｌと、分散剤としてメチルセルロース１４ｇと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、８．５０１×１０-1ｍｏｌ／リットルの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。次に上記溶解液に上記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、液中に中心核が被覆層及び最外層により被包された金属粉末が分散した分散液を得た。具体的には、上記還元反応で、先ず溶解液中の３種類の金属及び半金属（銀、ビスマス及び錫）のうち最もイオン化傾向に小さい金属（銀）が還元されて中心核を形成し、次に溶液中の残りの２種類の半金属及び金属（ビスマス及び錫）のうちイオン化傾向の小さい半金属（ビスマス）が還元されてこの半金属が上記中心核の表面に析出することにより被覆層を形成し、更に溶液中の残りの１種類の金属（錫）が還元されてこの金属が上記被覆層の表面に析出することにより最外層を形成する。更にこの分散液を洗浄濾過し、上記金属粉末を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、ビスマス及び錫の含有量はそれぞれ０．５質量％、５７．０質量％及び４２．５質量％であった。
【００２４】
＜比較例１＞
吹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、銀及び銅の合金からなるハンダ粉末を作製した。得られたハンダ粉末を元素分析したところ、錫、銀及び銅の含有量はそれぞれ９５．５質量％、４．０質量％及び０．５質量％であった。
＜比較例２＞
吹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合せた方法により、錫、銀及び銅の合金からなるハンダ粉末を作製した。具体的には、ノズルから流出した溶融金属に不活性ガスのジェット流を吹付けて溶融金属を粉砕し、更にこの粉砕した溶融金属を回転するディスク上に落下させることにより、上記ハンダ粉末を作製した。得られたハンダ粉末を元素分析したところ、錫、銀及び銅の含有量はそれぞれ９５．５質量％、４．０質量％及び０．５質量％であった。
【００２５】
＜比較試験１及び評価＞
実施例１〜５、比較例１及び２の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。また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。更に上記ハンダ粉末を粒径５μｍ以下のものに分級し、実施例１〜５、比較例１及び２で得られたハンダ粉末に対する粒径５μｍ以下のハンダ粉末の歩留り率を求めた。実施例１〜５、比較例１及び２のハンダ粉末の断面構造、平均粒径及び歩留まり率を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１から明らかなように、従来のガスアトマイズ法や、ガスアトマイズ法及び回転ディスク法を組合せた方法で作製した比較例１及び２では、ハンダ粉末の平均粒径が１９．０μｍ及び１３．４μｍと大きくなり、粒径５μｍ以下の歩留まり率が６．５％及び１０．５％と低かったのに対し、実施例１〜５では、ハンダ粉末の平均粒径が１．６〜２．２μｍと極めて細かくなり、粒径５μｍ以下の歩留まり率が８５．３〜９１．１％と極めて高くなった。