(57)【要約】【課題】ＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料による電子部品と基板とのはんだ付けにおいて、高温条件下での連続使用によるはんだ付け部の劣化を防止し、十分な耐熱疲労強度が得られるはんだ付け方法を提供することを目的とする。【解決手段】リード４とランド２の少なくとも一方に、Ｃｕを含む材料から成る母材４ａ、２ａを被覆するバリアメタル層４ｂ、２ｂを設け、リード４とランド２との間にはんだ材料を供給し、溶融状態でバリアメタル層４ｂ、２ｂと接触させ、凝固させてリード４とランド２との間をはんだ付けすることにより、はんだ付け部３の劣化防止と、耐熱疲労強度の向上が可能となる。【選択図】  図１
2004241542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料を用いて第１の部材と第２の部材との間をはんだ付けする方法であって、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方に、Ｃｕを含む材料から成る母材を被覆するバリアメタル層を設け、第１の部材と第２の部材との間にはんだ材料を供給してはんだ材料を溶融状態でバリアメタル層と接触させ、凝固させることにより第１の部材と第２の部材との間をはんだ付けするはんだ付け方法。
【請求項２】
バリアメタル層がＮｉ層を含む、請求項１に記載のはんだ付け方法。
【請求項３】
バリアメタル層が、Ｎｉ層の母材から遠い側に位置するＡｕ層を更に含む、請求項２に記載のはんだ付け方法。
【請求項４】
バリアメタル層の少なくとも１つの層が、電気めっき法、溶融めっき法、置換めっき法および蒸着法からなる群から選択される方法により形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載のはんだ付け方法。
【請求項５】
第１の部材が基板に形成された電極であり、第２の部材が電子部品の電極である、請求項１〜４のいずれかに記載のはんだ付け方法。
【請求項６】
はんだ材料の温度を２０５℃〜２３０℃において溶融状態とし、第１の部材と第２の部材との間をはんだ付けする請求項１又は２又は３又は４又は５に記載のはんだ付け方法。
【請求項７】
ＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料を用いて第１の部材と第２の部材との間がはんだ付けされた接合構造体であって、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方が、Ｃｕを含む材料から成る母材と母材を被覆するバリアメタル層とを備える接合構造体。
【請求項８】
バリアメタル層が、Ｎｉ層の母材から遠い側に位置するＡｕ−Ｚｎ化合物層を更に含む、請求項７記載の接合構造体。
【請求項９】
Ｎｉ層の母材から遠い側に位置するＡｕ−Ｚｎ化合物層の厚さが０．０１〜０．１μｍとなる請求項８記載の接合構造体。
【請求項１０】
第１の部材が基板に形成された電極であり、第２の部材が電子部品の電極である、請求項７又は８又は９に記載の接合構造体。
【請求項１１】
ＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料を用いてはんだ付けされる電気部品または電子部品であって、Ｃｕを含む材料から成る母材と母材を被覆するバリアメタル層とを備える電極を有する電気部品または電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ある部材を他の部材にはんだ付けする方法に関し、より詳細には電子回路基板の製造プロセスにおいて、基板に形成されたランドと電子部品の電極（例えばリード）とをはんだ付けする方法に関する。更に、本発明はこのようなはんだ付け方法により得られる接合構造体、またこのようなはんだ付け方法に用いられる電気部品又は電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子機器などに用いられる電子回路基板の製造プロセスにおいて、電子部品を基板に実装するため、より詳細には、電子部品から引き出されたリードと基板に形成されたランドとを電気的および物理的に接合するために用いられる方法の１つとしてリフローはんだ付け方法が知られている。
【０００３】
一般的なリフローはんだ付け方法では、まず、基板に形成された配線パターンの一部であるランド上に、いわゆるクリームはんだ（図示せず）をスクリーン印刷法により供給する。クリームはんだは、通常、はんだ材料から成るはんだ粉末と、ロジン、活性剤および溶剤から成るフラックスとが混合されて構成される。その後、電子部品から引き出されたリードが、接合されるべきランド上に配置されたクリームはんだと付着するようにして、電子部品を基板の所定の箇所に配置する。このようにして電子部品がクリームはんだを介して配置された基板を、用いるはんだ材料の融点以上の温度で熱処理することにより、フラックスを活性化させ、クリームはんだ中のはんだ粉末を構成するはんだ材料を一旦溶融させると共に、クリームはんだ中のフラックスなどの他の成分を蒸発（または揮発）させる。次いで、これを冷却（または放冷）することにより、溶融したはんだ材料を凝固させる。凝固したはんだ材料は、電子部品のリードと基板のランドとの間の接合部を形成し、これらを電気的および物理的に接合する。接合部には、はんだ材料以外のフラックスなどの他の成分が存在し得るが、このような他の成分は熱処理時においてはんだ材料と相分離するので接合部の内部には存在せず、接合部表面にわずかに残留し得る程度である。これにより、実質的にはんだ材料から成る接合部（またははんだ付け部）によって電子部品が基板に実装された電子回路基板が得られる。
【０００４】
はんだ材料としては、Ｓｎ−Ｐｂ系材料、特に、共晶組成を有するもの（以下、単にＳｎ−Ｐｂ共晶材料と言う）が一般的に使用されている。Ｓｎ−Ｐｂ系材料の共晶組成は、Ｓｎ−３７Ｐｂ組成（即ち、３７重量％のＰｂおよび残部（６３重量％）のＳｎから成る組成）であり、この共晶組成においてＳｎ−Ｐｂ系材料は１８３℃の融点を有することが知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２６０８０１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、上記のような電子回路基板を備える電子機器の廃棄処理法が問題視され始め、はんだ材料に含まれる鉛（Ｐｂ）による地球環境や人体への影響が懸念されている。このため、はんだ材料として従来使用されて来たＳｎ−Ｐｂ系材料に代えて、鉛を含まないはんだ材料、即ち、鉛フリーはんだ材料を使用しようとする動きがあり、その実用化が図られている。
【０００７】
現在、鉛フリーはんだ材料としては種々の組成を有する材料が提案されているが、その１つにＳｎ−Ｚｎ系材料がある。近年の研究の結果、Ｓｎ−Ｚｎ系材料の共晶組成は、おおよそＳｎ−９Ｚｎ組成（即ち、９重量％のＺｎおよび残部（９１重量％）のＳｎから成る組成）であり、この共晶組成においてＳｎ−Ｚｎ系材料は１９９℃の融点を有することが判って来た。
【０００８】
基板に実装すべき電子部品の耐熱温度および既存のはんだ付け方法の適用を考慮すれば、鉛フリーはんだ材料の融点は、電子部品を損傷しない程度に十分に低く、従来のＳｎ−Ｐｂ系材料の融点に比較的近いことが望ましい。上記のようなＳｎ−Ｚｎ系材料の融点は、例えばＳｎ−Ａｇ系材料などの他の鉛フリーはんだ材料の融点よりも低く、Ｓｎ−Ｐｂ系材料の融点に比較的近いことから、Ｓｎ−Ｚｎ系材料はＳｎ−Ｐｂ系材料の代替候補として有力視され得る。
【０００９】
しかし、Ｓｎ−Ｐｂ系材料に代えてＳｎ−Ｚｎ系材料を用いることにより、電子部品の熱損傷を回避しつつ電子部品を基板にはんだ付けできるという利点があるが、これにより得られた電子回路基板を高温条件下における連続使用試験に付した結果、基板のランドと電子部品のリードとの間の接合部が劣化し、十分な耐熱疲労強度が得られないことが判った。
【００１０】
これは、Ｓｎ−Ｚｎ系材料に含まれる亜鉛（Ｚｎ）が、ランドおよびリードの材料として使用されている銅（Ｃｕ）と接触し、接合部とランドとの間および接合部とリードとの間の接合界面にＣｕ−Ｚｎから成る金属間化合物を形成することによると考えられる。
【００１１】
以下、図２を参照しながら、上述の従来のリフローはんだ付け方法において、Ｓｎ−Ｐｂ系材料に代えてＳｎ−Ｚｎ系材料から成るはんだ粉末を含むクリームはんだを用いて、電子部品を基板にはんだ付けした電子回路基板について説明する。
【００１２】
この電子回路基板においては、基板６に形成されたランド７と、電子部品１０から引き出されたリード９とが接合部８を介して電気的および機械的に接合される。ランド７は、一般的にはＣｕから成り、配線パターンと一体的に形成され得る。また、リード９は、一般的にはＣｕから成る母材９ａが、Ｓｎ−Ｐｂ共晶材料から成るめっき９ｂで被覆されて成る。接合部８は、クリームはんだが熱処理されて成るものであり、上述のように、はんだ粉末に由来するはんだ材料で実質的に構成される。
【００１３】
尚、現在、電子部品のリードのめっき材料についても鉛フリー化が進められているが、現状のような過渡期においては未だＳｎ−Ｐｂ系材料が用いられている場合がある。
【００１４】
熱処理の際、はんだ材料とランド７とが直接接触しているので、ランド７を構成するＣｕがはんだ材料中に拡散してＺｎと結合し、この接触界面にてＣｕ−Ｚｎから成る金属間化合物１１を形成する。
【００１５】
また、熱処理の際には、はんだ粉末のはんだ材料が溶融すると共に、熱処理温度よりも低い融点を有するＳｎ−Ｐｂ共晶材料から成るめっき９ｂもまた溶融し、溶融状態のはんだ材料と接触するめっき９ｂの部分は、はんだ材料中に溶融拡散していく。このため、リード９のめっき９ｂが部分的に剥げて、母材９ａが溶融状態のはんだ材料と直接に接触するようになる。従って、上記と同様にしてリード９の母材９ａを構成するＣｕがはんだ材料中に拡散してＺｎと結合し、この接触界面にてＣｕ−Ｚｎから成る金属間化合物１２を形成する。
【００１６】
以上のようにして電子部品をはんだ付けした基板を特に、高温条件下に長時間配置すると、より多くのＣｕが接合部（またははんだ材料）中へ拡散してＣｕ−Ｚｎから成る金属間化合物１１および１２の形成が進む。やがて、はんだ材料中のＺｎの全てが、Ｃｕ−Ｚｎから成る金属間化合物の形成に消費されると、次いで、金属間化合物の形成に寄与せずに残っているＣｕおよび／またはＣｕ−Ｚｎ金属間化合物を構成しているＣｕがはんだ材料中へ拡散し、このＣｕの拡散により生じたボイドへはんだ材料中のＳｎが拡散移動するという、相互拡散が起こる。このような現象が生じることにより、接合部の劣化を招くと考えられる。
【００１７】
尚、従来のように、Ｓｎ−Ｐｂ系材料から成るはんだ粉末を含むクリームはんだを用いる場合であっても、ランドおよび／またはリードの材料として使用されている銅（Ｃｕ）が接合部中に拡散して、Ｓｎ−Ｐｂ系材料に含まれるスズ（Ｓｎ）と結合することにより、接合部とランドおよび／またはリードとの間の接合界面にＳｎ−Ｃｕから成る金属間化合物を形成し得る。しかし、Ｓｎ−Ｃｕから成る金属間化合物は安定であるので、高温条件下での連続使用にも耐え得る。よって、Ｓｎ−Ｃｕから成る金属間化合物が形成されても、Ｃｕ−Ｚｎから成る金属間化合物の場合のような接合部の劣化の問題は生じなかったものと考えられる。
【００１８】
また、リード９の母材９ａの材料には、Ｃｕの他にもＦｅ−４２Ｎｉ合金材料（即ち、４２重量％のＮｉと残部（５８重量％）のＦｅから成る組成を有する合金材料）が用いられる場合がある。この場合には、リード９のめっき９ｂがはんだ材料中に溶融拡散して母材９ａとはんだ材料が直接接触してもリード９と接合部８との界面にはＣｕ−Ｚｎから成る金属間化合物１２は形成されない。しかし、Ｃｕから成るランド７と接合部８との界面には依然としてＣｕ−Ｚｎから成る金属間化合物１２が形成されるので、得られた電子回路基板を高温条件下における連続使用試験に付した際には接合部の劣化が起こり、十分な耐熱疲労強度が得られないという問題は避けられない。
【００１９】
以上、Ｓｎ−Ｚｎ系材料の場合について詳述したが、ＳｎおよびＺｎを少なくとも含む他のはんだ材料についても同様の問題が起こり得る。
【００２０】
本発明の目的は、はんだ材料としてＳｎ−Ｚｎ系材料などのＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料を用いて電子部品を基板にはんだ付け（または接合）する場合に特有の問題である、高温条件下での連続使用によるはんだ付け部（または接合部）の劣化を効果的に防止することができ、十分な耐熱疲労強度を得ることのできるはんだ付け方法およびこれにより得られる電子回路基板を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの要旨によれば、Ｓｎ−Ｚｎ系材料などのＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料を用いて第１の部材と第２の部材との間をはんだ付けする（または接合する、以下も同様）方法であって、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方にＣｕを含む材料から成る母材を被覆するバリアメタル層を設け、第１の部材と第２の部材との間にはんだ材料を供給（または配置）してはんだ材料を溶融状態でバリアメタル層と接触させ、凝固させることにより第１の部材と第２の部材との間をはんだ付けするはんだ付け方法が提供される。
【００２２】
上記のようなはんだ付け方法によれば、Ｃｕを含む材料から成る母材がバリアメタル層により被覆されており、ＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料がバリアメタル層と接触するので、はんだ材料中のＺｎが、該母材に含まれるＣｕと直接接触することが回避される。これにより、Ｃｕ−Ｚｎから成る金属間化合物の形成を効果的に抑制または防止することができ、よって、高温条件下での連続使用によるはんだ付け部（本明細書において接合部とも言う）の劣化、ひいては耐熱疲労強度の低下を招く原因を排除することができる。
【００２３】
尚、本発明において、第１の部材および第２の部材の双方がＣｕを含む材料で出来ており、双方の部材からはんだ材料（または接合部）中にＣｕが拡散し得る場合には、これら双方の部材において、Ｃｕを含む材料がはんだ材料と直接接触しないようにバリアメタル層で覆われていることが好ましく、これによりＣｕ−Ｚｎから成る金属間化合物の形成を防止することができる。しかし、本発明は必ずしもこれに限定されず、上記のような場合であっても、いずれか一方のみがバリアメタル層を備えることにより、バリアメタル層が無い場合に比べて耐熱疲労強度の低下を緩和することが可能である。
【００２４】
本発明においてバリアメタル層は、単層および多層のいずれから成るものであってもよいが、Ｃｕを含む母材が溶融状態のはんだ材料と実質的に接触しないように該母材を被覆することが必要である。よって、バリアメタル層の材料には、溶融状態のはんだ材料中に実質的に拡散（または溶解）しないか、拡散してもその下方に位置するＣｕを含む母材が露出してはんだ材料と実質的に接触しない程度である材料を用いることが好ましい。尚、本明細書において、はんだ付けされるべき部材の母材を基準とし、これに対してはんだ材料と接触する露出表面側を「上方」と言い、母材側を「下方」と言うものとする。
【００２５】
本発明の好ましい態様においては、バリアメタル層はＮｉ層（即ち、Ｎｉから成る層、後述する他の層についても同様）またはＮｉ層を含む多層積層体であり得る。Ｎｉは、はんだ材料と接触しても該はんだ材料中に殆ど拡散せず、その下方に位置する母材を露出させることがないため、母材に含まれるＣｕがはんだ材料中に溶出しないので、バリアメタル層の材料として用いるのに適する。
【００２６】
また、バリアメタル層としてＮｉ層を含む多層積層体を用いる場合、Ａｕ層をＮｉ層の上方に設けられ得る。Ｎｉ層は空気中で酸化されやすく、その酸化物のためにはんだ材料に対する濡れ性が比較的劣る。しかし、Ａｕ層をＮｉ層の上方に設けた場合は、Ｎｉ層の場合に比べて酸化され難いので、はんだ材料に対する濡れ性が良好である。Ｎｉ層の上方にこのような層を設けてバリアメタル層表面を構成することにより、バリアメタル層としてＮｉ層を単独で用いる場合よりも、はんだ材料に対する濡れ性を向上させることができ、よって、接合部の接合信頼性（主として接合強度）を向上させることができる。
【００２７】
バリアメタル層を構成する層（バリアメタル層が多層積層体である場合には少なくとも１つの層）は、例えば、当該技術分野において既知の電気めっき法、溶融めっき法、置換めっき法および蒸着法などの方法により形成され得る。
【００２８】
また、本発明の別の要旨によれば、ＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料を用いて第１の部材と第２の部材との間がはんだ付けされた接合構造体であって、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方が、Ｃｕを含む材料から成る母材と母材を被覆するバリアメタル層とを備える接合構造体が提供される。
【００２９】
このような接合構造体によっても、Ｃｕを含む材料から成る母材がバリアメタル層に被覆されているので、上記の本発明のはんだ付け方法と同様に、Ｃｕ−Ｚｎから成る金属間化合物の形成を効果的に抑制または防止することができる。これにより、本発明の接合構造体を高温条件下での連続使用に付した際にも接合部の劣化を招かず、高い耐熱疲労強度を維持することができる。
【００３０】
本発明のはんだ付け方法によって得られる接合構造体のバリアメタル層としてＮｉ層が残存するが、バリアメタル層としてＮｉ層およびその上方に位置するＡｕ層を用いた場合には、Ａｕ層が溶融状態のはんだ材料と接触することによりＡｕがはんだ材料中へ溶出（または溶融拡散）させないで、Ｎｉ層の上方でＡｕとＺｎを反応させ、Ａｕ−Ｚｎの化合物を層状に形成させると、Ｎｉ層単独よりも高い密着力と高い耐熱疲労強度を得ることができる。
【００３１】
また本発明において、第１の部材および第２の部材は、基板および電子部品であり得、より詳細には、基板に設けられた電極および電子部品の電極であり得る。
【００３２】
上記のような基板には、例えば、紙フェノール系材料、ガラスエポキシ系材料、ポリイミドフィルム系材料、セラミック系材料、および金属系材料などから成るものが含まれる。このような基板に形成される電極は、例えば配線パターンと一体的に形成されたランドであり得、これは、例えばＣｕから成る母材をバリアメタル層で被覆して成り得る。
【００３３】
また、上記のような電子部品には、半導体部品（例えば、いわゆるＱＦＰ（クアッド・フラット・パッケージ）部品、ＣＳＰ（チップ・スケール・パッケージ）部品、およびＳＯＰ（シングル・アウトサイド・パッケージ）部品など）、チップ部品（例えば、抵抗、コンデンサ、トランジスタ、インダクタなど）、ならびにコネクタなどが含まれる。このような電子部品の電極は、例えば、電子部品から引き出されたリード、端子もしくはターミナルなどであり得、これは、例えばＣｕから成る母材をバリアメタル層で被覆して成り得る。
【００３４】
しかし、本発明はこれに限定されず、第１の部材および第２の部材は、互いにはんだ付けされるべき種々の部材であり得る。従って、本発明の更に別の要旨によれば、ＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料を用いてはんだ付けされる電気部品または電子部品であって、Ｃｕを含む材料から成る母材と母材を被覆するバリアメタル層とを備える電極を有する電気部品または電子部品もまた提供される。
【００３５】
尚、本明細書において、はんだ材料とは、比較的低い融点を有する金属材料、例えば約１００〜２５０℃の温度にて溶融する金属材料を言うものである。ＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料とは、このようなはんだ材料のうち、ＳｎおよびＺｎを少なくとも含むものであり、例えばＳｎ−Ｚｎ系材料（Ｓｎ−Ｚｎ共晶材料およびＳｎ−Ｚｎ共晶材料にＢｉを添加したＳｎ−Ｚｎ−Ｂｉ材料を含む）であり得る。また、「〜系材料」とは、その金属成分で構成される系の共晶組成を中心とし、微量の他の金属成分を更に含み得る材料を言うものである。例えば、Ｓｎ−Ｚｎ系材料とはＳｎ−９Ｚｎ共晶組成を中心とし、微量の他の金属成分（意図的に添加されるか、不可避的に混入するかを問わない）を含み得る。Ｓｎ−Ｚｎ系材料は、例えば約１９０〜２００℃の融点を有し得る。
【００３６】
尚、本発明において、はんだ付け方法は、例えばリフローはんだ付け方法およびフローはんだ付け方法のいずれによっても実施され得、基板の片面のみをはんだ付けしても、基板の両面をはんだ付けしてもよいこと、また、本発明の接合構造体はこれらのいずれの方法によっても得られることは、当業者には容易に理解されよう。
【００３７】
また、本発明におけるＣｕとＺｎとの接触をバリアメタル層を設けることにより防止するという概念は、ＣｕとＺｎとが共存してＣｕ−Ｚｎから成る金属間化合物を形成することによる弊害を除去することが望まれる場合に好適に利用され得るであろう。
【００３８】
尚、本発明においてはんだ付け方法は、第１の部材と第２の部材とがはんだ付けされた接合構造体の製造方法としても理解され得る。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１つの実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態におけるはんだ付け方法によって得られる電子回路基板の概略部分断面図である。
【００４０】
まず、基板１とこれに接合すべき電子部品５とを準備する。基板１には、Ｃｕから成る母材２ａがＮｉとＡｕ層から成るバリアメタル層２ｂで被覆されて成るランド２が形成されているが、このランド２は、例えば、次のような方法により形成することができる。
【００４１】
例えば、ガラスエポキシ樹脂などから成る基板１の上面にＣｕから成る母材２ａを、銅箔の熱圧着（または貼付け）およびエッチングにより配線パターン（図示せず）と一体的に形成する。配線パターンは、例えば約５０〜１００μｍの幅を有し得る。その後、基板１の表面の所定の領域に配線パターンを覆ってレジストを形成する。このとき、母材２ａはレジストに覆われずに露出する。母材２ａの高さ（即ち、配線パターンの高さ）は、例えば約１０〜４０μｍとされ得る。
【００４２】
このようにして母材２ａが形成された基板１をＮｉが溶解した電解液に浸し、母材２ａに適切な電圧を印加して、母材２ａの表面にＮｉを析出させることにより、無電解めっき法を用いて、Ｎｉ層を形成する。Ｎｉ層の高さは、例えば約２〜５μｍとされ得る。さらに、Ｎｉ表面にＡｕめっきを置換めっき法により、例えば０．０１μｍ〜０．１μｍを形成すれば、基板１の表面に、母材２ａおよびこれを被覆するバリアメタル層（本実施形態においてはＮｉ／Ａｕ層）２ｂから成るランド２を形成することができる。ランド２は、例えば基板１の上面から見て矩形の輪郭を有し得、例えば約０．５〜２ｍｍの横幅および約０．５〜２ｍｍの縦幅であり得るが、本実施形態はこれに限定されず、任意の適切な形状および寸法であり得る。
【００４３】
尚、本実施形態においては、電気めっき法によりＮｉ層を形成する方法を例示したが、これに代えて、例えば母材２ａが形成された基板１を、溶融状態のＮｉ材料に浸漬する溶融めっき法や、このような基板１をめっき用の金属を含む液状物に浸漬して母材２ａの表面部分をめっき金属で置換する置換めっき法や、上記母材２ａにＮｉを蒸着させる蒸着法により、母材２ａを被覆するＮｉ層を形成することもできる。このような電気めっき法、溶融めっき法および蒸着法は、当業者であれば適切な条件を設定して実施することができる。
【００４４】
他方、電子部品５にはリード４が設けられている。リード４は、Ｃｕから成る母材４ａがＮｉ単層から成るバリアメタル層４ｂで被覆されて成る。このリード４は、上記と同様の方法によりバリアメタル層４ｂとしてＮｉ層を母材４ａの表面に形成することにより予め得られ、このリード４を用いて電子部品５が作製され得る。
【００４５】
以上のようにして準備した基板１のランド２の上に、例えばスクリーン印刷法や、ディスペンスなどによってクリームはんだを供給する。このクリームはんだは、Ｓｎ−Ｚｎ系材料、例えばＳｎ−Ｚｎ共晶材料から成る金属粒子（またははんだ粉末）が、フラックスに分散されて構成される。フラックスには、ロジン、活性剤および溶剤から成るような市販のものを使用することができる。金属粒子は、例えば約２０〜４０μｍの平均粒径を有し得、クリームはんだ全体基準で約８５〜９０重量％の割合で存在し得る。
【００４６】
その後、電子部品５のリード４がランド２の上に供給されたクリームはんだと接触するようにして、電子部品５を基板１の上に適切に配置する。ここで、クリームはんだはリード４のバリアメタル層４ｂおよびランド２のバリアメタル層２ｂと接触し、母材４ａおよび２ａとは接触しない。このようにして得られた基板１を、例えば約２０５〜２３０℃、好ましくは約２１０〜２２０℃の加熱雰囲気に通して熱処理する。これにより、クリームはんだに熱が供給されて、クリームはんだ中の金属粒子を構成するＳｎ−Ｚｎ系材料が溶融すると共に、フラックスなどの金属粒子以外の成分は蒸発（または揮発）して除去される。
【００４７】
このとき、溶融状態のＳｎ−Ｚｎ系材料は、バリアメタル層２ｂおよび４ｂと接触するが、これらを構成するＮｉは溶融状態のＳｎ−Ｚｎ系材料中へ殆ど溶融拡散しないので、溶融状態のＳｎ−Ｚｎ系材料が母材２ａおよび４ａと直接接触することはない。従って、Ｃｕ−Ｚｎから成る金属間化合物の形成が防止される。また、このとき、Ｎｉの上方のＡｕは、はんだ中のＺｎと反応し、Ａｕ−Ｚｎ化合物層を層状に形成させ、はんだとの密着性を良くするためには、はんだ付け条件は約２０５〜２３０℃、好ましくは約２１０℃〜２２０℃としなければならない。これよりも温度が高すぎるとＡｕはＺｎと反応し、層状に化合物を作らず、はんだ中に溶融したあと粒状のＡｕ−Ｚｎ化合物を形成する。これよりも温度が低すぎると、ＡｕとＺｎは十分に反応しない。また、Ａｕ−Ｚｎ化合物層の厚さは、例えば０．０１μｍ〜０．１μｍが好ましく、これよりも厚くなるとＡｕ−Ｚｎ層の脆さが接合特性に現われ、また、これよりも薄ければ、その効果はほとんどない。
【００４８】
次いで、熱処理した基板１を冷却（または放冷）して、溶融状態のＳｎ−Ｚｎ系材料を凝固させることにより、実質的にＳｎ−Ｚｎ系材料から成る接合部（またははんだ付け部）３が形成される。この接合部３により、電子部品５のリード４と基板１のランド２とが電気的および機械的に接合（またははんだ付け）される。
【００４９】
以上のようにして、電子部品５が基板１に実装された電子回路基板が作製される。得られた電子回路基板における電子部品５のリード４と接合部３との間の接合界面および基板１のランド２と接合部３との間の接合界面のいずれにおいても、Ｃｕ−Ｚｎから成る金属間化合物の形成が防止される。
【００５０】
また、本実施形態においては、ランドおよびリードの双方の母材がＣｕから成り、これら母材の双方をバリアメタル層で覆うものとしたが、本発明はこれに限定されず、これらの少なくとも一方がＣｕを含み、Ｃｕを含む母材がバリアメタル層で覆われていればよい。例えば、リードの母材がＦｅ−４２Ｎｉ合金材料から成って、Ｃｕを含まない場合には、該母材をバリアメタル層で覆う必要は必ずしもなく、例えばＳｎ−Ｐｂ系材料などから成るめっきで該母材が被覆されていてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、ＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料を用いて第１の部材と第２の部材との間をはんだ付けする方法において、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方に、Ｃｕを含む材料から成る部分を母材として該母材を被覆するバリアメタル層を設けて、はんだ材料を溶融状態でバリアメタル層と接触させ、凝固させることにより第１の部材と第２の部材との間がはんだ付け（または接合）される。
【００５２】
このようなはんだ付け方法によれば、はんだ材料中のＺｎが該母材に含まれるＣｕと直接接触せず、これにより、Ｃｕ−Ｚｎから成る金属間化合物の形成を効果的に抑制または防止することができ、よって、高温条件下での連続使用による接合部の劣化、ひいては耐熱疲労強度の低下を招く原因を排除することができる。
【００５３】
更に、本発明によれば、ＳｎおよびＺｎを含むはんだ材料を用いて第１の部材と第２の部材との間がはんだ付けされた接合構造体において、第１の部材および第２の部材の少なくとも一方が、Ｃｕを含む材料から成る母材と母材を被覆するバリアメタル層とを備える構成であるため、上記と同様の効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるはんだ付け方法によって得られる電子回路基板の概略部分断面図
【図２】従来のはんだ付け方法によって得られる電子回路基板の概略部分断面図
【符号の説明】
１  基板
２ａ  ランド母材
２ｂ  バリアメタル層
２  ランド
３  はんだ付け部（接合部）
５  電子部品
４ａ  リード母材
４ｂ  バリアメタル層
４  リード
【図１】
2004241542.tif 000003
【図２】
2004241542.tif 000004