(57)【要約】【課題】  Ｐｂフリー化に伴って主流になりつつあるＳｎ量の増したＳｎ系はんだ組成において、Ｓｎ−Ｐｂ系と比較して更に電極喰われの問題が顕在化するといった課題を解決するものである。【解決手段】  ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が基板電極および部品電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体において、主要なはんだ付け接合部が、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ０．３重量％以上のＣｕ元素を含むものであり、基板電極および部品電極の少なくとも一方がＡｇ系電極であることを特徴とする電子部品接合体、その製造方法、およびそれを含む電子装置等を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体において、主要なはんだ付け接合部が、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ０．３重量％以上のＣｕ元素を含むものであり、該基板電極および該部品電極の少なくとも一方がＡｇ系電極であることを特徴とする、電子部品接合体。
【請求項２】
該主要なはんだ付け接合部が、９５重量％以上のＳｎ元素を含むものである、請求項１に記載の電子部品接合体。
【請求項３】
該Ａｇ系電極が、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体である、請求項１または２に記載の電子部品接合体。
【請求項４】
ＰｂフリーのＳｎ系はんだおよびフラックスを含むはんだペーストを用いて部品電極および基板電極を介して電子部品を基板にはんだ付け実装する電子部品接合体の製造方法において、該Ｓｎ系はんだが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−ＩｎおよびＳｎ−Ｂｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、該はんだペーストが該Ｓｎ系はんだおよび／または該フラックス中にＣｕ元素を含み、該はんだペーストの全金属成分に対するＣｕ元素の含有量が０．３重量％以上であり、該基板電極および該部品電極の少なくとも一方がＡｇ系電極であり、該はんだ付け実装で該Ｓｎ系はんだを液相線温度以上に加熱することを特徴とする、電子部品接合体の製造方法。
【請求項５】
該Ｓｎ系はんだが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ０．３重量％以上のＣｕ元素を含むものである、請求項４に記載の電子部品接合体の製造方法。
【請求項６】
該Ｓｎ系はんだが、９５重量％以上のＳｎ元素を含むものである、請求項４または５に記載の電子部品接合体の製造方法。
【請求項７】
該Ａｇ系電極が、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体である、請求項４−６のいずれかに記載の電子部品接合体の製造方法。
【請求項８】
ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体において、該基板電極および該部品電極の一方がＡｇ系電極であって、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体を含み、他方の電極がＣｕを含有するものであり、且つ該はんだ付け実装によって形成された接合層が少なくともＳｕおよびＣｕを含有するものであることを特徴とする、電子部品接合体。
【請求項９】
該ＰｂフリーのＳｎ系はんだが、Ｐｂフリーで且つＣｕフリーのＳｎ系はんだである、請求項８記載の電子部品接合体。
【請求項１０】
ＰｂフリーのＳｎ系はんだを用いて部品電極および基板電極を介して電子部品を基板にはんだ付け実装する電子部品接合体の製造方法において、該基板電極および該部品電極の一方がＡｇ系電極であって、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体を含み、他方の電極がＣｕを含有するものであり、且つ該はんだ付け実装によって少なくともＳｕおよびＣｕを含有する接合層を形成することを特徴とする、電子部品接合体の製造方法。
【請求項１１】
該ＰｂフリーのＳｎ系はんだが、Ｐｂフリーで且つＣｕフリーのＳｎ系はんだである、請求項１０記載の電子部品接合体の製造方法。
【請求項１２】
該Ｐｂフリーで且つＣｕフリーのＳｎ系はんだが、フラックスと共に使用されるものである、請求項１０および１１のいずれかに記載の電子部品接合体の製造方法。
【請求項１３】
該Ｐｂフリーで且つＣｕフリーのＳｎ系はんだが箔状はんだであり、該はんだ付け実装が還元雰囲気中で行われる、請求項１０および１１のいずれかに記載の電子部品接合体の製造方法。
【請求項１４】
ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体において、該Ｓｎ系はんだが、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ９５重量％以上のＳｎ元素を含むものであり、該基板電極および該部品電極の少なくとも一方が電気メッキＮｉ系電極であって、４重量％未満のＣｏを含有、またはＣｏを含有しないことを特徴とする、電子部品接合体。
【請求項１５】
該電気メッキＮｉ系電極が、２重量％以下のＣｏを含有、またはＣｏを含有しない、請求項１４に記載の電子部品接合体。
【請求項１６】
ＰｂフリーのＳｎ系はんだを用いて部品電極および基板電極を介して電子部品を基板にはんだ付け実装する電子部品接合体の製造方法において、該Ｓｎ系はんだが、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−ＩｎおよびＳｎ−Ｂｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ９５重量％以上のＳｎ元素を含むものであり、該基板電極および該部品電極の少なくとも一方が電気メッキＮｉ系電極であって、４重量％未満のＣｏを含有、またはＣｏを含有せず、該はんだ付け実装で該Ｓｎ系はんだを液相線温度以上に加熱することを特徴とする、電子部品接合体の製造方法。
【請求項１７】
該ＰｂフリーのＳｎ系はんだが、フラックスと共に使用されるものである、請求項１６に記載の電子部品接合体の製造方法。
【請求項１８】
該ＰｂフリーのＳｎ系はんだが箔状はんだであり、該はんだ付け実装が還元雰囲気中で行われる、請求項１６に記載の電子部品接合体の製造方法。
【請求項１９】
該電気メッキＮｉ系電極が、２重量％以下のＣｏを含有、またはＣｏを含有しない、請求項１６−１８のいずれかに記載の電子部品接合体の製造方法。
【請求項２０】
ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体を含む電子装置において、主要なはんだ付け接合部が、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ０．３重量％以上のＣｕ元素を含むものであり、該基板電極および該部品電極の少なくとも一方がＡｇ系電極であることを特徴とする、電子装置。
【請求項２１】
ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体を含む電子装置において、該基板電極および該部品電極の一方がＡｇ系電極であって、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体を含み、他方の電極が少なくともそのはんだ付け面においてＣｕを含有するものであり、且つ該はんだ付け実装によって形成された接合部がＣｕを含有するものであることを特徴とする、電子装置。
【請求項２２】
ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体を含む電子装置において、該Ｓｎ系はんだが、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ９５重量％以上のＳｎ元素を含むものであり、該基板電極および該部品電極の少なくとも一方が電気メッキＮｉ系電極であって、４重量％未満のＣｏを含有、またはＣｏを含有しないことを特徴とする、電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだを使用して電子部品をはんだ付け実装した電子部品接合体に関するものである。さらに本発明は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだを使用して電子部品をはんだ付け実装することによる電子部品接合体の製造方法に関するものである。また、本発明は、かかるＰｂフリーのＳｎ系はんだを使用して電子部品をはんだ付け実装した電子部品接合体を含む電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、はんだ付け可能な電極にはんだ付け実装する場合において、はんだ接合時及び高温での環境下で電極喰われ（電極拡散とも呼ばれる）が発生し、接合信頼性の低下するといった問題があった。
【０００３】
特にＡｇ系電極でのはんだ付けにおいては、はんだ中にＡｇを添加することで、喰われをある程度抑える従来技術があった。ところが、車載のような高温環境下においては、接続強度が低下してくるといった問題や、Ｐｂフリー化に伴うＳｎ含有量の増加によって、Ａｇ添加でも接続信頼性が低下するといった問題があった。
【０００４】
例えば、特許文献１に、Ｓｎを主体としたＰｂフリーはんだを、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ、ＡｕまたはＣｕの導体層にはんだ付けする際に、ＳｎにＺｎと、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｂ、ＢｉおよびＩｎのうちの少なくとも１種をはんだに添加して、はんだへの導体層材料の拡散移動（電極拡散）の抑制することが、開示されている。
【０００５】
また、Ｎｉめっき電極上へはんだ付する場合において、Ｐｂフリーはんだ化に伴い、使用環境下によっては、激しく喰われが発生し、接続信頼性が低下するといった問題があった。
【０００６】
Ｎｉめっき電極に関しては、例えば、特許文献２に、Ｐｂフリーはんだバンプと接着剤層の間にＳｎの溶解拡散を防止するためのはんだ合金層を薄く形成して、無電解メッキのＮｉ系電極にはんだ付けを行うことが記載されている。特許文献３には、下地導体層とＰｂフリーはんだ層との間に実質的に硫黄を含まない電界メッキのＮｉ系接合層を設けてはんだ付けして、耐衝撃強度の向上を図ることが記載されている。また、特許文献４に、主成分ＳｎのほかにＺｎ、ＣｕおよびＡｇを少なくとも含むＰｂフリーはんだ材料で、はんだ付け面が無電解メッキのＮｉで形成された電極をはんだ付けして、電極材料の拡散を防止することが、記載されている。
【０００７】
しかしながら、これらの先行技術によっては、必ずしも満足のできる電極材料の喰われ防止効果が得られず、さらなる改善が求められている。
【特許文献１】特開平１０−１９３１７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２８０４１７号公報
【特許文献３】特開２００３−３０９２２３号公報
【特許文献４】特開２００２−１８５１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
Ｐｂフリー化に伴い、Ｓｎ系のはんだ組成は、Ｓｎを基本としたＳｎ量が増す組成が主流になると考えられる。この様なはんだ組成は、Ｓｎ−Ｐｂ系と比較して更に電極喰われの問題が顕在化するといった問題があった。このような課題に対して、本発明は、合金生成を阻害する材料の組み合わせを明確にし、課題を解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにおいて、Ｓｎ含有量の増加に伴う、Ｓｎ系はんだへの電極材料の拡散について、特定の電極（Ａｇ、Ｎｉ）に対して、はんだ中に特定の元素を存在させ、または電極側に添加されている特定の元素を制御することで、Ｓｎと電極材料（Ａｇ、Ｎｉ）の反応が大きく抑制できることを見出し、本発明に到達した。本発明は、はんだ付け実装において、合金生成を阻害する材料の組み合わせを明確にし、高温・長時間保持されても、良好なＰｂフリーはんだによる接合を可能にするものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体において、主要なはんだ付け接合部が、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ０．３重量％以上のＣｕ元素を含むものであり、基板電極および部品電極の少なくとも一方がＡｇ系電極であることを特徴とする、電子部品接合体を提供する。
【００１１】
かかる電子部品接合体として、さらに詳細には、該主要なはんだ付け接合部が、９５重量％以上のＳｎ元素を含むものである電子部品接合体が挙げられる。さらに、該Ａｇ系電極が、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体である電子部品接合体が挙げられる。
【００１２】
また、本発明は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだおよびフラックスを含むはんだペーストを用いて部品電極および基板電極を介して電子部品を基板にはんだ付け実装する電子部品接合体の製造方法において、該Ｓｎ系はんだが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−ＩｎおよびＳｎ−Ｂｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、該はんだペーストが該Ｓｎ系はんだおよび／または該フラックス中にＣｕ元素を含み、該はんだペーストの全金属成分に対するＣｕ元素の含有量が０．３重量％以上であり、基板電極および部品電極の少なくとも一方がＡｇ系電極であり、該はんだ付け実装で該Ｓｎ系はんだを液相線温度以上に加熱することを特徴とする、電子部品接合体の製造方法を提供する。
【００１３】
かかる電子部品接合体の製造方法として、さらに詳細には、該Ｓｎ系はんだが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ０．３重量％以上のＣｕ元素を含むものである、電子部品接合体の製造方法が挙げられる。また、該Ｓｎ系はんだが、９５重量％以上のＳｎ元素を含むものである、電子部品接合体の製造方法が挙げられる。さらに、該Ａｇ系電極が、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体である、電子部品接合体の製造方法が挙げられる。
【００１４】
さらに、本発明は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体において、基板電極および部品電極の一方がＡｇ系電極であって、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体を含み、他方の電極がＣｕを含有するものであり、且つ該はんだ付け実装によって形成された接合層が少なくともＳｕおよびＣｕを含有するものであることを特徴とする、電子部品接合体を提供する。かかる電子部品接合体として、さらに詳細には、該ＰｂフリーのＳｎ系はんだが該Ｐｂフリーで且つＣｕフリーのＳｎ系はんだである、電子部品接合体が挙げられる。
【００１５】
また、本発明は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだを用いて部品電極および基板電極を介して電子部品を基板にはんだ付け実装する電子部品接合体の製造方法において、基板電極および部品電極の一方がＡｇ系電極であって、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体を含み、他方の電極がＣｕを含有するものであり、且つ該はんだ付け実装によって少なくともＳｕおよびＣｕを含有する接合層を形成することを特徴とする、電子部品接合体の製造方法を提供する。
【００１６】
かかる電子部品接合体の製造方法として、さらに詳細には、該ＰｂフリーのＳｎ系はんだが該Ｐｂフリーで且つＣｕフリーのＳｎ系はんだである、電子部品接合体の製造方法が挙げられる。また、該ＰｂフリーのＳｎ系はんだが、フラックスと共に使用されるものである電子部品接合体の製造方法が挙げられる。さらに、該ＰｂフリーのＳｎ系はんだが箔状はんだであり、該はんだ付け実装が還元雰囲気中で行われる、電子部品接合体の製造方法も挙げられる。
【００１７】
さらに、本発明は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体において、該Ｓｎ系はんだが、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ９５重量％以上のＳｎ元素を含むものであり、基板電極および部品電極の少なくとも一方が電気メッキＮｉ系電極であって、４重量％未満のＣｏを含有、またはＣｏを含有しないことを特徴とする、電子部品接合体を提供する。かかる電子部品接合体として、さらに詳細には、該電気メッキＮｉ系電極が、２重量％以下のＣｏを含有、またはＣｏを含有しない、電子部品接合体が挙げられる。
【００１８】
さらに、本発明は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだを用いて部品電極および基板電極を介して電子部品を基板にはんだ付け実装する電子部品接合体の製造方法において、該Ｓｎ系はんだが、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−ＩｎおよびＳｎ−Ｂｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ９５重量％以上のＳｎ元素を含むものであり、基板電極および部品電極の少なくとも一方が電気メッキＮｉ系電極であって、４重量％未満のＣｏを含有、またはＣｏを含有せず、該はんだ付け実装で該Ｓｎ系はんだを液相線温度以上に加熱することを特徴とする、電子部品接合体の製造方法を提供する。
【００１９】
かかる電子部品接合体の製造方法として、さらに詳細には、該ＰｂフリーのＳｎ系はんだがフラックスと共に使用されるものである、電子部品接合体の製造方法が挙げられる。また、該ＰｂフリーのＳｎ系はんだが箔状はんだであり、該はんだ付け実装が還元雰囲気中で行われる、電子部品接合体の製造方法も挙げられる。さらに、該電気メッキＮｉ系電極が、２重量％以下のＣｏを含有、またはＣｏを含有しない、電子部品接合体の製造方法が挙げられる。
【００２０】
さらに、本発明は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体を含む電子装置において、主要なはんだ付け接合部が、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ０．３重量％以上のＣｕ元素を含むものであり、基板電極および部品電極の少なくとも一方がＡｇ系電極であることを特徴とする、電子装置を提供する。
【００２１】
また、本発明は、ＰｂフリーでのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体を含む電子装置において、基板電極および部品電極の一方がＡｇ系電極であって、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体を含み、他方の電極が少なくともそのはんだ付け面においてＣｕを含有するものであり、且つ該はんだ付け実装によって形成された接合部がＣｕを含有するものであることを特徴とする、電子装置を提供する。
【００２２】
また、本発明は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体を含む電子装置において、該Ｓｎ系はんだが、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ  、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ９５重量％以上のＳｎ元素を含むものであり、基板電極および部品電極の少なくとも一方が電気メッキＮｉ系電極であって、４重量％未満のＣｏを含有、またはＣｏを含有しないことを特徴とする、電子装置を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によって、Ｐｂフリーはんだ材料を使用して、Ａｇ電極又は電気メッキＮｉ電極に接合しようとする部品に対して、初期及び高温環境下において、強度劣化が少ない高信頼性な接合が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の第１の態様である電子部品接合体は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体であって、主要なはんだ付け接合部が、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ０．３重量％以上のＣｕ元素を含むものであり、基板電極および部品電極の少なくとも一方がＡｇ系電極である。Ｃｕ元素の含有量が０．３重量％以上の、かかるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群の少なくとも１種を含む主要なはんだ付け接合部は、Ａｇ系電極との組合せにおいて、はんだ合金層の界面とＡｇ系電極の間にＳｎＡｇＣｕ等の薄い層を伴い、Ｓｎ系はんだへの電極材料の拡散を阻止することが可能になりやすい。Ｃｕ元素の含有量が０．３重量％未満では、Ｓｎ系はんだへの電極材料の拡散を阻止しにくく、好ましくない。
【００２５】
かかる態様の電子部品接合体において、主要なはんだ付け接合部中のＣｕ元素の含有量は、好ましくはＳｎ系はんだへの電極材料の拡散を阻止しやすい０．５重量％以上である。Ｃｕ元素の含有量の上限としては、２重量％以下が好ましい。尚、Ｃｕ元素の含有量は、主要なはんだ付け接合部中の平均値を言う。さらに主要なはんだ付け接合部中のＳｎ元素の含有量は、９０重量％以上でも良い場合もあるが、好ましくはＳｎ系はんだへの電極材料の拡散を阻止しやすい９５重量％以上である。尚、Ｓｎ元素の含有量は、主要なはんだ付け接合部中の平均値を言う。さらに基板電極および部品電極の少なくとも一方がＡｇ系電極であり、好ましくは基板電極がＡｇ系電極である。そのＡｇ系電極としては、少なくともそのはんだ付け面が、好ましくはＳｎ系はんだへの電極材料の拡散を阻止しやすいＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔ、さらに好ましくはＡｇ−ＰｔおよびＡｇ−Ｐｄからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体である。Ａｇ−Ｐｔの焼成厚膜導体が特に好ましく、その具体的組成としては、例えばＡｇ９５重量％、Ｐｔ１重量％の他、Ｂ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｓｉ、ＺｎまたはＯを含む元素または化合物を合計で４重量％含むものが挙げられる。その焼成厚膜導体の厚さとしては、７−３０μｍが好ましい。
【００２６】
また、主要なはんだ付け接合部としては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉが好ましく、特にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕが好ましい。具体例をその組成で示すと、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、９９．３Ｓｎ−０．７Ｃｕ、９５．８Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７Ｃｕおよび９９．２３Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０７Ｎｉが挙げられる。Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕにおいて、好ましくはＡｇ含有量が１−３．９重量％であり、Ｃｕ含有量が０．３−１．５重量％であり、特に９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕが好ましい。尚、２種以上でも良いが、好ましくは１種の主要なはんだ付け接合部として使用される。また、本発明におけるＰｂフリーとは、実質上Ｐｂを含まないものであって、微量のＰｂ、その他の例えばＪＩＳＡ級に準ずるＦｅなどの不可避的不純物を含んでも良い。
【００２７】
本発明の第２の態様である電子部品接合体の製造方法は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだおよびフラックスを含むはんだペーストを用いて部品電極および基板電極を介して電子部品を基板にはんだ付け実装する電子部品接合体の製造方法であって、そのＳｎ系はんだが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−ＩｎおよびＳｎ−Ｂｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、そのはんだペーストがＳｎ系はんだおよび／またはフラックス中にＣｕ元素を含み、はんだペーストの全金属成分に対するＣｕ元素の含有量が０．３重量％以上であり、基板電極および部品電極の少なくとも一方がＡｇ系電極であり、そのはんだ付け実装で該Ｓｎ系はんだを液相線温度以上に加熱するものである。
【００２８】
かかる態様の電子部品接合体の製造方法において、Ｃｕ元素がはんだペーストを形成するＳｎ系はんだおよびフラックスのいずれかまたは両方に含まれても良い。フラックス中にＣｕを含ませる場合には、所定の量のＣｕ塩としてフラックス中混入するのが好ましい。尚、Ｓｎ系はんだとフラックスの比率は、特に限定されるものではないが、フラックスの重量％で表すと、通常９重量％から１５重量％、特に９重量％から１２重量％の範囲が好ましい。
【００２９】
通常は、合金の形でＳｎ系はんだ中にＣｕを含ませるのが好ましく、その場合にはＳｎ系はんだが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ０．３重量％以上のＣｕ元素を含むのが好ましい。そのＳｎ系はんだ中のＣｕ元素の含有量は、さらに好ましくはＳｎ系はんだへの電極材料の拡散を阻止しやすい０．５重量％以上である。尚、Ｃｕ元素の含有量の上限としては、２重量％以下が好ましい。さらにＳｎ系はんだ中のＳｎ元素の含有量は、はんだペーストの全金属成分に対して、９０重量％以上でも良い場合もあるが、好ましくはＳｎ系はんだへの電極材料の拡散を阻止しやすい９５重量％以上である。また、Ｓｎ系はんだとしては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉが好ましく、特にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕが好ましい。具体例を各々の重量％でその組成を示すと、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、９９．３Ｓｎ−０．７Ｃｕ、９５．８Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７Ｃｕおよび９９．２３Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０７Ｎｉが挙げられる。Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕにおいて、好ましくはＡｇ含有量が１−３．９重量％であり、Ｃｕ含有量が０．３−１．５重量％であり、特に９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕが好ましい。尚、２種以上でも良いが、好ましくは１種の主要なはんだ付け接合部として使用される。
【００３０】
液相線温度以上に加熱するその具体的な温度としては、その系によって少し異なるが、２２０℃以上が好ましく、特に２３０℃以上が好ましい。また、その温度の上限としては、一般に３００℃以下が好ましく、特に２５０℃以下が好ましい。尚、Ａｇ系電極については、前記の第１の態様と同様である。
【００３１】
本発明の第３の態様である電子部品接合体は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体であって、基板電極および部品電極の一方がＡｇ系電極であって、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体を含み、他方の電極がＣｕを含有するものであり、且つ該はんだ付け実装によって形成された接合層が少なくともＳｕおよびＣｕを含有するものである。どちらか一方の電極にＣｕを含有させて、Ｐｂフリーで且つＣｕフリーのＳｎ系はんだおよびＡｇ系電極と組合せることによって、はんだ付け実装におけるはんだの溶解時にＣｕをはんだ中に固溶させて、例えばＳｎ−Ｃｕ合金のような少なくともＳｕおよびＣｕを含有する接合層をはんだと電極の間に形成させて、Ｃｕを含有させたはんだ材料を使用する場合と同等の効果を得ることを可能にするものである。
【００３２】
そのＰｂフリーのＳｎ系はんだとしては、Ｐｂフリーで且つＣｕフリーのＳｎ系はんだが好ましいが、前記のごとくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−ＮｉのようなＣｕを含むものでも良い。Ｐｂフリーで且つＣｕフリーのＳｎ系はんだとしては、Ｓｎ系はんだへの電極材料の拡散を阻止しやすい点で、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｎ−ＩｎおよびＳｎ−Ｂｉが好ましく、特にＳｎ−Ａｇが好ましい。具体例をその組成で示すと、９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇが挙げられる。電子部品のはんだ付け面すなわち部品電極にＣｕを含有させたものとしては、部品電極自体がＣｕであるもの、部品電極の表面がＣｕであるもの、および部品電極の全体または表面にＣｕが含有されたものが挙げられ、実用上部品電極自体がＣｕであるもの、および部品電極の表面がＣｕ、Ｃｕ−ＺｎまたはＣｕ／Ａｕ（フラッシュ）であるものが好ましく、特にＣｕが好ましい。基板電極および部品電極の一方がＡｇ系電極であるが、いずれであっても同様の効果を得ることが可能である。尚、そのＡｇ系電極については、前記の第１の態様と同様である。
【００３３】
本発明の第４の態様である電子部品接合体の製造方法は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだを用いて部品電極および基板電極を介して電子部品を基板にはんだ付け実装する電子部品接合体の製造方法であって、基板電極および部品電極の一方がＡｇ系電極であって、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体を含み、他方の電極がＣｕを含有するものであり、且つそのはんだ付け実装によって少なくともＳｕおよびＣｕを含有する接合層を形成するものである。そのＰｂフリーのＳｎ系はんだとしては、Ｐｂフリーで且つＣｕフリーのＳｎ系はんだが好ましいが、前記のようなＣｕを含むものでも良い。
【００３４】
かかる態様の電子部品接合体の製造方法において、好ましくはそのＰｂフリーのＳｎ系はんだが、フラックスと共に使用されるものである。具体的には、Ｓｎ系はんだがフラックスと共に混合されたはんだペースト状のものがこのましいが、それ以外にも例えば糸状はんだがフラックスと別々に使用されても良い。また、別の好ましい態様例として、そのＰｂフリーのＳｎ系はんだが箔状はんだであり、該はんだ付け実装が還元雰囲気中で行われる方法も挙げられる。その場合の還元雰囲気としては、好ましくは水素ガス、酢酸等の有機酸ガスが挙げられる。尚、Ｐｂフリーで且つＣｕフリーのＳｎ系はんだ、電子部品のはんだ付け面すなわち部品電極にＣｕを含有させたもの、Ａｇ系電極等については、前記の第３の態様と同様である。
【００３５】
本発明の第５の態様である電子部品接合体は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体であって、そのＳｎ系はんだが、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ９５重量％以上のＳｎ元素を含むものであり、基板電極および部品電極の少なくとも一方が電気メッキＮｉ系電極であって、４重量％未満のＣｏを含有、またはＣｏを含有しないものである。さらに基板電極および部品電極の少なくとも一方が電気メッキＮｉ系電極であり、好ましくは基板電極が電気メッキＮｉ系電極である。一般に電気Ｎｉめっきによる電極には、Ｎｉ以外の成分として、ＣｏやＳ等の元素を混入されるが、特にその場合に、特定のＳｎ系はんだとＣｏ含有率を制御した電気メッキＮｉ系電極を組み合わせることによって、Ｓｎ系はんだへの電極材料の拡散を阻止するようにしたものである。
【００３６】
かかる態様の電子部品接合体において、その電気メッキＮｉ系電極は、好ましくは２重量％以下のＣｏを含有、またはＣｏを含有しないものであり、特に好ましくは２重量％以下のＣｏを含有するものである。また、ここでＳｎ系はんだとしては、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−ＢｉおよびＳｎ−Ｉｎが好ましい。具体例をその組成で示すと、１００Ｓｎ、９９．３Ｓｎ−０．７Ｃｕ、９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇ、９６．５Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ、４２Ｓｎ−５８Ｂｉおよびおよび（９０−９９）Ｓｎ−（１−１０）Ｓｂが挙げられ、Ｓｎが好ましい。Ｓｎ系はんだ中のＳｎ元素の含有量は、９０重量％以上でも良い場合もあるが、好ましくはＳｎ系はんだへの電極材料の拡散を阻止しやすい９５重量％以上である。尚、２種以上でも良いが、好ましくは１種のＳｎ系はんだとして使用される。
【００３７】
本発明の第６の態様である電子部品接合体の製造方法は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだを用いて部品電極および基板電極を介して電子部品を基板にはんだ付け実装する電子部品接合体の製造方法であって、そのＳｎ系はんだが、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−ＩｎおよびＳｎ−Ｂｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ９５重量％以上のＳｎ元素を含むものであり、基板電極および部品電極の少なくとも一方が電気メッキＮｉ系電極であって、４重量％未満のＣｏを含有、またはＣｏを含有せず、そのはんだ付け実装でＳｎ系はんだを液相線温度以上に加熱するものである。
【００３８】
かかる態様の電子部品接合体の製造方法において、前記の第４の態様と同様に、好ましくはそのＰｂフリーのＳｎ系はんだがフラックスと共に使用される場合、およびＰｂフリーのＳｎ系はんだが箔状はんだであり、該はんだ付け実装が還元雰囲気中で行われる場合が挙げられる。また、液相線温度以上に加熱するその具体的な温度としては、その系によって少し異なるが、２２０℃以上が好ましく、特に２３０℃以上が好ましい。また、その温度の上限としては、一般に３００℃以下が好ましく、特に２５０℃以下が好ましい。尚、Ｓｎ系はんだ、Ｃｕ元素含有量および電気メッキＮｉ系電極等については、前記の第５の態様と同様である。
【００３９】
本発明の第７の態様である電子装置は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体を含む電子装置であって、主要なはんだ付け接合部が、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ０．３重量％以上のＣｕ元素を含むものであり、基板電極および部品電極の少なくとも一方がＡｇ系電極である。ここで、ＰｂフリーのＳｎ系はんだ、Ａｇ系電極等は、前記の第１の態様と同様である。
【００４０】
本発明の第８の態様である電子装置は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体を含む電子装置であって、基板電極および部品電極の一方がＡｇ系電極であって、少なくともそのはんだ付け面においてＡｇ、Ａｇ−ＰｄおよびＡｇ−Ｐｔからなる群から選ばれる少なくとも１種の焼成厚膜導体を含み、他方の電極が少なくともそのはんだ付け面においてＣｕを含有するものであり、且つそのはんだ付け実装によって形成された接合部がＣｕを含有するものである。ここで、ＰｂフリーのＳｎ系はんだ、Ａｇ系電極、電子部品のはんだ付け面等は、前記の第３の態様と同様である。
【００４１】
本発明の第９の態様である電子装置は、ＰｂフリーのＳｎ系はんだにより電子部品が部品電極および基板電極を介して基板にはんだ付け実装された電子部品接合体を含む電子装置であって、そのＳｎ系はんだが、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ−ＣｕおよびＳｎ−Ｂｉ−Ｃｕからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、且つ９５重量％以上のＳｎ元素を含むものであり、基板電極および部品電極の少なくとも一方が電気メッキＮｉ系電極であって、４重量％未満のＣｏを含有、またはＣｏを含有しないものである。ここで、ＰｂフリーのＳｎ系はんだ、電気メッキＮｉ系電極等は、前記の第５の態様と同様である。
【００４２】
本発明における電子部品としては、特に限定されるものではなく、その具体例としては、放熱材として使用されるヒートシンク、デバイス素子などが挙げられる。ヒートシンクの例として、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕなどの金属またはＣｕ−Ｚｎ、Ｆｅ−Ｎｉなどの合金を含む母材にＮｉめっき、Ａｕめっき、Ｃｕめっきなどの表面処理が施されたものが挙げられる。
【００４３】
また本発明における電極としては、前記のはんだ付け面における特徴の他は特に限定されるものではなく、その具体例としては、セラミック、Ｃｕ、Ａｌ等の基板上にＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ／Ａｕ（フラッシュ）などの配線が形成された電極が挙げられる。また、電子部品側の電極（部品電極）についても、上記のはんだ付け面における特徴の他は特に限定されるものではなく、その具体例としては、ヒートシンクの裏面、またはパワーデバイス素子付きのヒートシンクの裏面にメッキによって具備された電極が挙げられる。
【００４４】
また本発明におけるはんだ付け実装としては、前記のはんだ付けにおける特徴の他は特に限定されるものではない。なお、特に詳述しないが、本発明の実装による製造方法において、通常はんだ付けの実装で行われる操作が、必要に応じて行われても良い。
【００４５】
さらに、本発明における電子装置としては、前記の特徴の他は特に限定されるものではない。その具体例としては、セラミック基板上に回路形成されたハイブリッドＥＣＵ製品など、車に搭載用の電子装置等が挙げられる。
【実施例】
【００４６】
実施例１
図１に示されるように、Ａｇを主成分とした基板電極（例えば全厚さが１０μｍのＡｇＰｄ厚膜導体（２））がスクリーン印刷法形成されたアルミナセラミック基板（４）上に、Ｓｎ系はんだではんだ付実装する場合において、少なくともＣｕが０．３重量（ｍａｓｓ）％以上含有するＳｎ系はんだ材料（たとえばＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ）を使用しフラックスと混合されたはんだペーストを得て、スクリーン印刷等の方法で電極（ＡｇＰｄ厚膜導体）上にはんだペースト層（１）として印刷後、パワーデバイス素子（６）が重ねられたヒートシンク（５）の裏面にＮｉメッキされた部品電極（３）を印刷されたはんだペースト（１）上に積層して、はんだ付け実装する。実装する条件としては、ピーク温度約２４０℃の一般的なリフロー条件で、実装を行う。雰囲気としては、不活性雰囲気又はＡｉｒ雰囲気にて、実装を行う。
【００４７】
電子部品における部品電極の表面処理として、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｓｎ−ＰｂなどのＣｕを含まない電子部品を基板に実装する場合は、金属材料成分中にＣｕを含有するはんだペースト、又はフラックス中に金属Ｃｕを含有するはんだペーストを用いる。金属材料成分中にＣｕを含有するはんだペーストの場合、金属組成中のＣｕが、０．３重量％以上の材料を用いる。例えば、９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、９９．３Ｓｎ−０．７Ｃｕ、９５．８Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７Ｃｕなどが好ましい。この様なはんだ組成を用いて実装する場合の、Ａｇ電極表面に形成される合金層を、対Ａｇ喰われ防止効果のある一般的なＳｎ−Ｐｂ−Ａｇ共晶はんだ（６２Ｓｎ−３６Ｐｂ−２Ａｇ）の場合を基準に、初期接合強度で比較すると、Ｃｕ含有量によって初期接合強度が変化し、０．３重量（ｍａｓｓ）％以上のＣｕ含有量で、Ａｇ喰われ防止効果のあるＳｎ−Ｐｂ−Ａｇはんだと同程度以上の実力を有することを見出した（図４参照）。
【００４８】
この様な接合体を、さらに各々１５０℃の高温で放置後の接続強度を、Ａｇ喰われ防止効果のある一般的なＳｎ−Ｐｂ−Ａｇ共晶はんだ（６２Ｓｎ−３６Ｐｂ−２Ａｇ）の場合を基準に、Ｃｕ含有量によって比較した（図５参照）。この様に、Ａｇ拡散抑制用にＡｇが添加されたはんだ材料であっても、Ｃｕの有無が大きく接続信頼性に関係していることを見出した。ここで、接合した部位の断面を詳細に比較してみたところ、Ｃｕが添加されたはんだ組成は、ＳｎＡｇ合金層の界面とＡｇ電極の間に、ＳｎＡｇＣｕの薄い層が存在ことを見出した。この層が、初期の接合反応層の成長を抑えるだけでなく、高温耐久時の成長も抑えることが判明した。
【００４９】
実施例２
接合に用いるはんだ材料中にＣｕを添加したものである実施例１と同様に、実装する電子部品側の部品電極にＣｕが用いられている場合も同様な効果を発揮することを見出した。すなはち、例えば、Ｃｕ電極にはんだバンプ（Ｓｎ−３．５Ａｇはんだ）が形成されたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）を用いて実装した場合やＣｕ電極（８）のパワーデバイス素子（６）付きヒートシンク（５）など、はんだ（７）との接合部として関与する部品電極の少なくともはんだ付けされる面にＳｎ−Ｃｕ合金層形成される場合は、セラミック基板（４）上のＡｇ系電極（ＡｇＰｄ厚膜導体）におけるＳｎＡｇはんだのはんだ付時に反対側の基板電極のはんだ（７）の接合界面近傍（Ａｇ厚膜導体（２）界面）にＣｕ元素が移動し、はんだ中にＣｕ添加された時と同等のＳｎＡｇＣｕ層が形成されることを見出した（図２参照）。
【００５０】
また、はんだ材料にＣｕが添加されていない場合で、実装する部品側電極材料最表面の表面処理材料にＣｕ、Ｃｕ／Ａｕ、Ｃｕ／はんだ又はＣｕ／Ｓｎを使用した部品を、はんだペーストはんだ付実装する場合においても、はんだペーストのリフロー中に、電極のＣｕ材料がはんだ中に溶け込むことによって、上記と同等の性能を有することも見出した。
【００５１】
実施例３
ＰｂフリーのＳｎ系はんだ材料を使用して、電気メッキＮｉ電極に接合する場合について記述する。すなわち、図３に示すように、Ｃｕフレームからなる基板（１２）上に形成されたＣｏ含有量が１００ｐｐｍ（０．０１重量％）以下の電気メッキＮｉ電極（１０）にＰｂフリーでかつＣｕフリーのＳｎ系はんだ（純Ｓｎはんだ）ペースト（９）を印刷し、パワーデバイス素子（６）が重ねられたヒートシンク（５）の裏面にメッキによって具備されたＮｉ−Ｐ電極（１１）をはんだペーストに積層して、はんだ付け実装する。実装する条件としては、実施例１と同様である。
【００５２】
この場合、はんだ材料が、従来のＳｎＰｂはんだからＳｎ基のＰｂフリーはんだ材料へ変更した場合、車載環境を想定した高温下での放置試験で、従来ＳｎＰｂ系と比較して大きく低下する事が判明した。この原因について、Ｎｉめっきを詳細に調査したところ、一般に電気Ｎｉめっきと言われるモノの中には、Ｎｉ以外の成分として、ＣｏやＳ等の元素が混入される。
【００５３】
発明者らは、これらの元素の着目して検討を重ねた結果、これら故意及び無意識に添加されている数ある元素の中で、特にＣｏ元素のみが、高温環境下によって、ＳｎＮｉ合金の成長を著しく左右させることを掴んだ。これによると、例えば、１５０℃の高温環境下において、Ｃｏ含有量が２％をこえると、はんだへ電極材料が拡散して形成したＮｉＳｎ合金層の生成が顕著になること、更に、Ｃｏ含有量が４％を超えたＮｉ電極では、ＮｉＳｎ合金層の成長が著しく多くなることを見出した（図６参照）。特に１２５℃を超える高温環境下で使用する場合、Ｃｏ元素を使用しないことで、合金層消失を防止できることを見出した。更に１５０℃以上の高温下においては、更に顕著な差が生じることが判明した。図７には、本発明によりＣｏ含有量が０％であるＮｉメッキ電極を用いてはんだ付け実装されたもの（ａ）と、Ｃｏ含有量が８％であるＮｉメッキ電極を用いてはんだ付け実装されたもの（ｂ）を、それぞれ２００℃で４８時間高温放下にて放置した例を示す。（ｂ）では、Ｓｎはんだ付け部（主要はんだ付け接合部）側への、ＮｉＳｎ合金層（接合層）の増加が見られるが、（ａ）ではほとんど見られない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明におけるＡｇ系基板電極上にＰｂフリーのＳｎ系はんだを実装した場合の断面模式図を示す。
【図２】本発明におけるＣｕ含有部品電極と共にＰｂフリー、ＣｕフリーのＳｎ系はんだを実装した場合の断面模式図を示す。
【図３】本発明におけるＣｏ含有量を制御した基板電極上にＰｂフリーのＳｎ系はんだを実装した場合の断面模式図を示す。
【図４】本発明におけるＡｇ系基板電極上にＰｂフリーのＳｎ系はんだを実装した電子接合体のはんだ付け部の初期強度とはんだ中のＣｕ含有量の関係を示す。
【図５】本発明におけるＡｇ系基板電極上にＰｂフリーのＳｎ系はんだを実装した電子接合体のはんだ付け部の加熱処理後の強度とはんだ中のＣｕ含有量の関係を示す。
【図６】Ｎｉメッキ中のＣｏ元素含有量とはんだへの電極材料の拡散による合金層生成の関係を示す。
【図７】本発明によるＣｏ含有量０％のＮｉメッキ電極を用いたはんだ付け実装と、Ｃｏ含有量８％のＮｉメッキ電極を用いたはんだ付け実装を高温処理した例を示す。
【符号の説明】
【００５５】
１…Ｓｎ−Ｃｕはんだペースト
２…ＡｇＰｄ厚膜導体
３…Ｎｉ電極
４…セラミック基板
５…ヒートシンク
６…パワーデバイス素子
７…Ｓｎ−Ａｇはんだはんだペースト
８…Ｃｕ電極
９…純Ｓｎはんだペースト
１０…Ｃｏ含有量の制御された電気Ｎｉメッキ電極
１１…Ｎｉ−Ｐメッキ電極
１２…Ｃｕフレーム基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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