(57)【要約】    はんだ合金であって、４０〜６５重量％のビスマスと、１〜１０重量％のインジウムと、０．１〜５重量％のガリウム、０．１〜５重量％の亜鉛、０．１〜２重量％の銅、０．０１〜０．１重量％のコバルト、０．１〜２重量％の銀、０．００５〜０．０５重量％のチタン、及び０．０１〜１重量％のニッケルのうちの少なくとも１つと、任意選択的に、最大１重量％のバナジウム、最大１重量％の希土類金属、最大１重量％のネオジム、最大１重量％のクロム、最大１重量％の鉄、最大１重量％のアルミニウム、最大１重量％のリン、最大１重量％の金、最大１重量％のテルル、最大１重量％のテルル、最大１重量％のセレン、最大１重量％のカルシウム、最大１重量％のバナジウム、最大１重量％のモリブデン、最大１重量％の白金、最大１重量％のマグネシウム、最大１重量％のケイ素、及び最大１重量％のマンガンのうちの１つ以上、並びに不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金。  【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ合金であって、
４０〜６５重量％のビスマスと、
１〜１０重量％のインジウムと、
以下のうちの少なくとも１つ：
０．１〜５重量％のガリウム、
０．１〜５重量％の亜鉛、
０．１〜２重量％の銅、
０．０１〜０．１重量％のコバルト、
０．１〜２重量％の銀、
０．００５〜０．０５重量％のチタン、及び
０．０１〜１重量％のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの１つ以上：
最大１重量％のバナジウム、
最大１重量％の希土類金属、
最大１重量％のネオジム、
最大１重量％のクロム、
最大１重量％の鉄、
最大１重量％のアルミニウム、
最大１重量％のリン、
最大１重量％の金、
最大１重量％のテルル、
最大１重量％のセレン、
最大１重量％のカルシウム、
最大１重量％のバナジウム、
最大１重量％のモリブデン、
最大１重量％の白金、
最大１重量％のマグネシウム、
最大１重量％のケイ素、及び
最大１重量％のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金。
【請求項２】
前記はんだ合金が、４２〜６０重量％のビスマス、好ましくは４５〜５９重量％のビスマス、より好ましくは４７〜５８．５重量％のビスマス、更により好ましくは５０〜５８重量％のビスマス、なお更により好ましくは５５〜５７．５重量％のビスマスを含む、請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項３】
前記はんだ合金が、１．５〜９重量％のインジウム、好ましくは２〜８重量％のインジウム、より好ましくは３〜７重量％のインジウムを含む、請求項１又は２に記載のはんだ合金。
【請求項４】
前記はんだ合金が、０．５〜４重量％のガリウム、より好ましくは１〜３重量％のガリウムを含む、請求項１〜３のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項５】
前記はんだ合金が、０．５〜４重量％の亜鉛、より好ましくは１〜３重量％の亜鉛を含む、請求項１〜４のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項６】
前記はんだ合金が、０．１５〜１．５重量％の銅、好ましくは０．１８〜０．３２重量％の銅を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のはんだ合金
【請求項７】
前記はんだ合金が、０．０２〜０．０９重量％のコバルト、好ましくは０．０３〜０．０８重量％のコバルトを含む、請求項１〜６のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項８】
前記はんだ合金が、０．２〜１．５重量％の銀、好ましくは０．３〜１．２重量％の銀を含む、請求項１〜７のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項９】
前記はんだ合金が、０．０５５〜０．０４５重量％のチタン、好ましくは０．０１〜０．０４重量％のチタンを含む、請求項１〜８のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項１０】
前記はんだ合金が、０．０２〜０．９重量％のニッケル、好ましくは０．０２５〜０．８重量％のニッケル、より好ましくは０．０３〜０．５重量％のニッケルを含む、請求項１〜９のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項１１】
前記はんだ合金が、
０．００１〜１重量％のバナジウム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のバナジウム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のバナジウム、及び／又は
０．００１〜１重量％の希土類金属、好ましくは０．０１〜０．５重量％の希土類金属、より好ましくは０．１〜０．３重量％の希土類金属、及び／又は
０．００１〜１重量％のネオジム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のネオジム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のネオジム、及び／又は
０．００１〜１重量％のクロム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のクロム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のクロム、及び／又は
０．００１〜１重量％の鉄、好ましくは０．０１〜０．５重量％の鉄、より好ましくは０．１〜０．３重量％の鉄、及び／又は
０．００１〜１重量％のアルミニウム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のアルミニウム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のアルミニウム、及び／又は
０．００１〜１重量％のリン、好ましくは０．０１〜０．５重量％のリン、より好ましくは０．１〜０．３重量％のリン、及び／又は
０．００１〜１重量％の金、好ましくは０．０１〜０．５重量％の金、より好ましくは０．１〜０．３重量％の金、及び／又は
０．００１〜１重量％のテルル、好ましくは０．０１〜０．５重量％のテルル、より好ましくは０．１〜０．３重量％のテルル、及び／又は
０．００１〜１重量％のセレン、好ましくは０．０１〜０．５重量％のセレン、より好ましくは０．１〜０．３重量％のセレン、及び／又は
０．００１〜１重量％のカルシウム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のカルシウム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のカルシウム、及び／又は
０．００１〜１重量％のバナジウム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のバナジウム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のバナジウム、及び／又は
０．００１〜１重量％のモリブデン、好ましくは０．０１〜０．５重量％のモリブデン、より好ましくは０．１〜０．３重量％のモリブデン、及び／又は
０．００１〜１重量％の白金、好ましくは０．０１〜０．５重量％の白金、より好ましくは０．１〜０．３重量％の白金、及び／又は
０．００１〜１重量％のマグネシウム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のマグネシウム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のマグネシウム、及び／又は
０．００１〜１重量％のケイ素、好ましくは０．０１〜０．５重量％のケイ素、より好ましくは０．１〜０．３重量％のケイ素、及び／又は
０．００１〜１重量％のマンガン、好ましくは０．０１〜０．５重量％のマンガン、より好ましくは０．１〜０．３重量％のマンガンを含む、請求項１〜１０のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項１２】
前記はんだ合金が、５０〜５４重量％のビスマス、４〜６重量％のインジウム、０．５〜１．５重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項１〜１１のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項１３】
前記はんだ合金が、４９〜５３重量％のビスマス、５〜７重量％のインジウム、０．５〜１．５重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項１〜１２のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項１４】
前記はんだ合金が、４９〜５３重量％のビスマス、４〜６重量％のインジウム、１．５〜２．５重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項１〜１３のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項１５】
前記はんだ合金が、５６〜５９重量％のビスマス、０．１〜０．３重量％の銅、０．０２〜０．０４のコバルト、２〜４重量％のインジウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項１〜１４のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項１６】
前記はんだ合金が、５６〜５９重量％のビスマス、０．１〜０．３重量％の銅、０．０２〜０．０４のコバルト、４〜６重量％のインジウム、１〜３重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項１〜１５のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項１７】
前記はんだ合金が、５６〜５９重量％のビスマス、０．２〜０．６重量％の銀、２〜４重量％のインジウム、及び不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項１〜１６のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項１８】
前記はんだ合金が、５６〜５９重量％のビスマス、０．２〜０．６重量％の銀、４〜６重量％のインジウム、１〜３重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項１〜１７のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項１９】
はんだ合金であって、
１〜１０重量％のビスマスと、
１〜１０重量％のインジウムと、
以下のうちの少なくとも１つ：
０．１〜５重量％のガリウム、
０．１〜５重量％の亜鉛、
０．１〜２重量％の銅、
０．０１〜０．１重量％のコバルト、
０．１〜２重量％の銀、
０．００５〜０．０５重量％のチタン、及び
０．０１〜１重量％のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの１つ以上：
最大１重量％のバナジウム、
最大１重量％の希土類金属、
最大１重量％のネオジム、
最大１重量％のクロム、
最大１重量％の鉄、
最大１重量％のアルミニウム、
最大１重量％のリン、
最大１重量％の金、
最大１重量％のテルル、
最大１重量％のセレン、
最大１重量％のカルシウム、
最大１重量％のバナジウム、
最大１重量％のモリブデン、
最大１重量％の白金、
最大１重量％のマグネシウム、
最大１重量％のケイ素、及び
最大１重量％のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金。
【請求項２０】
前記はんだ合金が、５〜９重量％のビスマス、好ましくは６〜８重量％のビスマス、より好ましくは６．５〜７．５重量％のビスマスを含む、請求項１９に記載のはんだ合金。
【請求項２１】
前記はんだ合金が、６〜８重量％のビスマス、４〜６重量％のインジウム、１〜３重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項１９又は請求項２０に記載のはんだ合金。
【請求項２２】
前記はんだ合金が、スズ−ビスマス合金又はスズ−ビスマス−銀共晶合金より少なくとも１０℃低い温度でリフローすることができる、請求項１〜２１のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項２３】
フラックスコア若しくはフラックスコーティングの有無にかかわらず、バー、スティック、固体若しくはフラックスコアードワイヤ、箔若しくはストリップ、フィルム、プリフォーム、粉末若しくはペースト（粉末＋フラックスブレンド）、又はボールグリッドアレイ接合部若しくはチップスケールパッケージに使用するためのはんだ球、又は他の予め形成されたはんだ部品の形態にある、請求項１〜２２のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれかに記載のはんだ合金を含むハンダ付け接合部。
【請求項２５】
はんだペーストであって、
請求項１〜２３のいずれかに記載のはんだ合金と、
はんだフラックスと、を含む、はんだペースト。
【請求項２６】
はんだペーストであって、
はんだ合金と、
活性化剤を含むはんだフラックスと、を含み、
前記活性化剤が、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とを含み、前記有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が、０．８〜２．５である、はんだペースト。
【請求項２７】
前記有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が、１〜２である、請求項２６に記載のはんだペースト。
【請求項２８】
前記はんだペーストが、
７８〜９２重量％のはんだ合金と、
８〜２２重量％のはんだフラックスとを含む、請求項２５〜２７のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項２９】
前記はんだフラックスが、前記はんだフラックスの総重量に基づいて、１２〜２０重量％の前記活性化剤を含む、請求項２６〜２８のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項３０】
前記はんだフラックスが、以下のうちの１つ以上：
好ましくは２５〜４０重量％の量で、１つ以上のロジン及び／又は１つ以上の樹脂、
好ましくは２０〜４０重量％の量で、１つ以上の溶媒、
好ましくは４〜１２重量％の量で、１つ以上の添加剤、
好ましくは１〜１０重量％の量で、１つ以上のレオロジー変性剤、及び
好ましくは０．５〜３重量％の量で、１つ以上の腐食防止剤を含む、請求項２５〜２９のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項３１】
前記有機酸活性化剤が、１つ以上のジカルボン酸、１つ以上のモノカルボン酸、１つ以上のハロ安息香酸、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、フェニルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ブラシル酸、マレイン酸、フェニルグルタル酸、ドデカン二酸、ジグリコール酸及び２−ヨード安息香酸のうちの１つ以上を含み、及び／又は
前記有機アミン活性化剤が、１つ以上の脂肪族又は芳香族含有第一級、第二級又は第三級アミン、複素環式アミン、ポリアミン単独、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、ベンゾイミダゾール、２−エチルイミダゾール、ジフェニルグアニジン、トリエタノールアミン、ベンゾトリアゾール、及びトリルトリアゾールのうちの１つ以上を含む、請求項２６〜３０のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項３２】
前記活性化剤が、１つ以上のアミノ酸活性化剤を更に含む、請求項２６〜３１のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項３３】
前記アミノ酸活性化剤が、グルタミン酸、アスパラギン酸、フェニルアラニン、バリン、チロシン、及びトリプトファンのうちの１つ以上を含む、請求項３２に記載のはんだ合金。
【請求項３４】
前記活性化剤が、
１〜５重量％のグルタル酸、
５〜１２重量％のアジピン酸、
０〜２重量％の２−ヨード安息香酸、及び
２〜１０重量％の２−エチルイミダゾールを含む、請求項２６〜３３のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項３５】
前記活性化剤が、
７〜１５重量％のアジピン酸、
０〜２重量％の２−ヨード安息香酸、及び
２〜１０重量％の２−エチルイミダゾールを含む、請求項２６〜３３のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項３６】
前記活性化剤が、
１〜５重量％のグルタル酸、
１〜１０重量％のグルタミン酸、
３〜１０重量％のアジピン酸、
０〜２重量％の２−ヨード安息香酸、及び
２〜１０重量％の２−エチルイミダゾールを含む、請求項２６〜３３のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項３７】
前記はんだフラックスが、
好ましくはポリエステル、ポリアクリレート及びポリフェノキシ樹脂から選択される１つ以上の熱可塑性ポリマー、及び／又は
好ましくは植物油ワックス及び天然ワックスから選択される１つ以上のワックス、及び／又は
好ましくはポリエステル又はポリアクリレート又はポリウレタン骨格を含有する樹脂、エポキシとアミン、酸、無水物などの硬化剤との反応生成物、酸又はその誘導体とアミンとの反応生成物、酸又はその誘導体とアルコールとの反応生成物、アリル、ビニル、メタクリレート、メタクリルアミド官能基を有する複数の炭素−炭素結合の反応生成物、ヒドロキシ及びイソシアネートの反応から選択される１つ以上の熱硬化性網目形成樹脂を含む、請求項２５〜３６のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項３８】
前記はんだフラックスが、好ましくはトリアゾール誘導体を含み、より好ましくはベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、及びカルボキシベンゾトリアゾールのうちの１つ以上を含む、腐食防止剤を更に含む、請求項２５〜３７のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項３９】
前記はんだ合金が、ビスマス及び／又はインジウムを含む、請求項２６〜３８のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項４０】
前記はんだ合金が、請求項１〜２３のいずれかに記載のはんだ合金を含む、請求項２６〜３９のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項４１】
はんだ接合部を形成する方法であって、
（ｉ）接合される２つ以上のワークピースを提供することと、
（ｉｉ）請求項１〜２３のいずれかに記載のはんだ合金、又は請求項２５〜４０のいずれかに記載のはんだペーストを提供することと、
（ｉｉｉ）接合される前記ワークピース付近の前記はんだ合金又ははんだペーストを加熱することと、を含む、方法。
【請求項４２】
はんだ付け方法における、請求項１〜２３のいずれかに記載のはんだ合金又は請求項２５〜４０のいずれかに記載のはんだペーストの使用。
【請求項４３】
前記はんだ付け方法が、ウェーブはんだ付け、表面実装技術（ＳＭＴ）はんだ付け、ダイアタッチはんだ付け、熱インターフェースはんだ付け、ハンドはんだ付け、レーザー及びＲＦ誘導はんだ付け、ソーラーモジュールへのはんだ付け、レベル２ＬＥＤパッケージ基板のはんだ付け、並びにリワークはんだ付けから選択される、請求項４２に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、冶金の分野に関し、より具体的には、はんだ合金及びはんだペーストに関する。はんだ合金は、特に限定されるものではないが、ウェーブはんだ付け、表面実装技術、熱風レベリング及びボールグリッドアレイ、ランドグリッドアレイ、底部終端パッケージ、ＬＥＤ及びチップスケールパッケージなどの電子はんだ付け用途での使用に好適である。
【背景技術】
【０００２】
ウェーブはんだ付け（又はフローはんだ付け）は、大量のはんだ付け電子アセンブリに広く使用される方法である。例えば、貫通孔回路基板のために使用することができ、基板は、溶融はんだの波を通過し、この波は、基板の底部に接して、接合される金属表面を湿潤する。別のはんだ付け技術は、プリント回路基板上のはんだパッド上にはんだペーストを印刷し、その後、リフロー炉を通してアセンブリ全体を配置して送ることを伴う。リフロープロセス中、はんだは、基板上のはんだ付け表面、並びに構成要素を溶融及び湿潤する。別のはんだ付けプロセスは、はんだ付け可能な保護層で銅終端をコーティングするために、プリント配線板を溶融はんだに浸漬することを伴う。このプロセスは、熱風レベリングとして知られている。ボールグリッドアレイ接合部又はチップスケールパッケージは、典型的には、２つの基板間のはんだの球と組み立てられる。これらの接合部のアレイは、回路基板上にチップを取り付けるために使用される。
【０００３】
典型的には、ポリイミド（polyimide、ＰＩ）は、３００℃を超える高温安定性のために、プリント回路基板（printed circuit board、ＰＣＢ）用の選択の基板であった。これにより、２１８℃で溶融するスズ−銀−銅（tin-silver-copper、ＳＡＣ）はんだペーストの使用が可能になる。これらのＰＩ系回路基板は、典型的には２４０℃〜２６０℃のピーク温度ではんだ付けされる。ＰＩと比較して、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate、ＰＥＴ）フィルムは、コストが著しく低い。しかしながら、ＰＥＴフィルムは、熱歪み及び熱破壊により、これらの高温で使用及びはんだ付けすることはできない。したがって、ＰＥＴ系フィルムを基板として使用する必要がある場合、低温はんだ付け温度が要求される。
【０００４】
取り扱い及び配置を容易にするために、はんだ合金は、典型的には、はんだペーストで採用される。はんだペーストは、典型的には、有機ペースト媒質（ペーストフラックス）及びはんだ粉末（合金）を含有する。ペーストフラックスの役割は、所与のリフロー条件でのはんだ粒子の合体と共に、ペーストの印刷性能及び安定性を提供することである。典型的には、はんだペーストフラックスは、以下の構成単位、すなわち、ロジン／樹脂、溶媒パッケージ、活性化剤パッケージ、添加剤、レオロジー変性剤、及び腐食防止剤を含む。従来のはんだフラックスは、低温はんだ合金での使用には好適ではない。これは、はんだペーストに一般的に採用される活性化剤の大部分が、より高い温度で（すなわち、はんだ溶融の前に）活性化される傾向があるためである。１つの経路は、より低い温度で必要な活性を達成することであり、非常に積極的な活性化剤を選択することである。しかしながら、このような解決策は、非常に積極的な活性化剤が、貯蔵中のはんだ合金との反応によってペーストの均質性を阻害するために不利である。更に、後リフロー残留物中に残っているいかなる未反応活性化剤も、電気的信頼性に悪影響を及ぼし得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のはんだ合金の融点よりも低い融点を有するが、同様又はより有利な機械的特性及び熱特性を有するはんだ合金が必要とされている。また、ＰＥＴ基板上にはんだ付け可能なはんだ合金が必要とされている。更に、はんだペーストを形成するために、そのようなはんだ合金と共に使用するのに好適なはんだフラックスが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、先行技術に関連する問題の少なくとも一部を解決すること、又は商業的に許容可能な代替策を提供することを目的とする。
【０００７】
したがって、第１の態様では、本発明は、はんだ合金であって、
４０〜６５重量％のビスマスと、
１〜１０重量％のインジウムと、
以下のうちの少なくとも１つ：
０．１〜５重量％のガリウム、
０．１〜５重量％の亜鉛、
０．１〜２重量％の銅、
０．０１〜０．１重量％のコバルト、
０．１〜２重量％の銀、
０．００５〜０．０５重量％のチタン、及び
０．０１〜１重量％のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの１つ以上：
最大１重量％のゲルマニウム、
最大１重量％の希土類金属、
最大１重量％のネオジム、
最大１重量％のクロム、
最大１重量％の鉄、
最大１重量％のアルミニウム、
最大１重量％のリン、
最大１重量％の金、
最大１重量％のテルル、
最大１重量％のセレン、
最大１重量％のカルシウム、
最大１重量％のバナジウム、
最大１重量％のモリブデン、
最大１重量％の白金、
最大１重量％のマグネシウム、
最大１重量％のケイ素、及び
最大１重量％のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金を提供する。
【０００８】
ここで、本発明を更に説明する。以下の節では、本発明の異なる態様が、より詳細に定義される。そのように定義される各態様は、別途明確に示されない限り、任意の他の態様又は複数の態様と組み合わせることができる。特に、好ましい又は有利であると示される任意の特徴は、好ましい又は有利であると示される任意の他の特徴又は複数の特徴と組み合わされてもよい。
【０００９】
本明細書で使用される用語「はんだ合金」は、９０〜４００℃の範囲の融点を有する可融性金属合金を包含する。合金は、鉛を含まない及び／又はアンチモンを含まないことが好ましく、鉛及び／又はアンチモンが意図的に添加されないことを意味する。したがって、鉛及びアンチモンの含有量は、ゼロであるか、又は偶発的不純物レベル以下である。
【００１０】
はんだ合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを呈し得る。例えば、典型的には、はんだ合金は、１７０℃未満、より典型的には１５０℃未満、更により典型的には１４０℃未満の温度ではんだ付けすることができる。したがって、はんだ合金は、低温基板上ではんだリフローを実行することができ、従来の基板及び構成要素のリフローにより誘導される反りを低減することができる。このような低温基板は、例えば、ＰＥＴ又は熱安定化ＰＥＴを含んでもよい。ＰＥＴ基板は、従来のＰＩ基板よりも低コスト（典型的には９ドル／平方メートル対９０ドル／平方メートル）であり、柔軟性の増加も示し得る。更に、ＰＥＴ回路基板は、無色透明（すなわち、透明）であり得、一方、ＰＩフィルムは、典型的には黄橙色であり、これは、はんだ合金及びＰＥＴ基板が、例えば、ディスプレイ、照明、スマートパッケージ、及びスマートラベルでの使用に特に好適であることを意味する。加えて、はんだ合金及びＰＥＴ基板は、ＰＥＴの「耐アーク性」特性が所望される用途に特に好適であり得る。
【００１１】
はんだ合金は、従来の導電性接着剤（electrically conductive adhesive、ＥＣＡ）の代替として機能し得る。
【００１２】
はんだ合金は、有利な湿潤特性、例えば、例えばＳＡＣはんだ合金などの従来のはんだ合金と実質的に類似した、又はそれよりも良好な湿潤特性を呈することができる。
【００１３】
はんだ合金は、プリント回路基板、特に可撓性ポリマー基板に取り付けられた電子部品に対して好適な機械的及び物理的安定性を示し得る。加えて、はんだ合金は、フレキシブル回路用途に好適な、許容可能なレベルの熱機械的信頼性を示し得る。
【００１４】
インジウムは、はんだ合金のリフロー温度を低減するように機能し得る。驚くべきことに、列挙された量のガリウム、亜鉛、銅、コバルト、銀、チタン、及びニッケルのうちの少なくとも１つを添加することは、はんだの融解挙動を実質的に変化させないが、凝固力学を改変することによってバルク合金特性を変化させることができることが見出された。有利なことに、インジウムが、ガリウム、亜鉛、銅、コバルト、銀、チタン、及びニッケルのうちの少なくとも１つと組み合わせて、列挙された量でベース合金に添加されると、低いリフロー温度は、ベース合金の有利なはんだ付け特性及び機械的特性において、小さい減少のみで示され、典型的には実質的に減少しないことが見出された。インジウムは、はんだ合金の有利な特性、例えば、その機械的特性、はんだ付け性、及び酸化に対する傾向を低下させることが知られているため、これは驚くべきことである。
【００１５】
はんだ合金は、４０〜６５重量％のビスマスを含む。好ましくは、はんだ合金は、４２〜６０重量％のビスマス、より好ましくは４５〜５９重量％のビスマス、更により好ましくは４７〜５８．５重量％のビスマス、更により好ましくは５０〜５８重量％のビスマス、なお更により好ましくは５５〜５７．５重量％のビスマスを含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、５０〜５５重量％のビスマスを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、５６〜５９重量％のビスマスを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、４３〜４７重量％のビスマスを含む。特定量のビスマスの存在は、固溶体強化によって機械的特性を改善する働きをすることができる。ビスマスはまた、クリープ抵抗を改善するように作用し得る。ビスマスはまた、湿潤及び拡散を改善することができる。
【００１６】
はんだ合金は、１〜１０重量％のインジウムを含む。好ましくは、はんだ合金は、１．５〜９重量％のインジウム、より好ましくは２〜８重量％のインジウム、更により好ましくは３〜７重量％のインジウムを含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、２．５〜３．５重量％のインジウム、好ましくは約３重量％のインジウムを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、３．５〜４．５重量％のインジウム、好ましくは約４重量％のインジウムを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、４．５〜５．５重量％のインジウム、好ましくは約５重量％のインジウムを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、５．５〜６．５重量％のインジウム、好ましくは約６重量％のインジウムを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、６．５〜７．５重量％のインジウム、好ましくは約７重量％のインジウムを含む。列挙された量のインジウムの存在は、他の合金元素と共に、はんだ合金の液相線温度を低下させる働きをすることができ、それにより、合金をベース合金よりも低い温度でリフローすることができる。しかしながら、インジウムの量が多いほど、その機械的強度、はんだ付け性、及び長期熱機械的安定性などの、はんだ合金の有利な特性を低下させる場合がある。加えて、インジウムの量が多いほど、はんだ合金は、不利に酸化され易くなる可能性がある。
【００１７】
はんだ合金は、０．１〜５重量％のガリウムを任意選択的に含む。合金はガリウムを含むことが好ましい。ガリウム、亜鉛、銅、コバルト、銀、チタン、及びニッケルのうちの少なくとも１つ以上の元素のうち、はんだ合金が少なくともガリウムを含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは０．５〜４重量％のガリウム、より好ましくは０．７５〜３．５重量％のガリウム、更により好ましくは１〜３重量％のガリウムを含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、０．５〜１．５重量％のガリウム、好ましくは約１重量％のガリウムを含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、１．５〜２．５重量％のガリウム、好ましくは約２重量％のガリウムを含む。ガリウムは、はんだ合金の液相線温度を低下させるように機能し得る。加えて、ガリウムは、固溶体強化を提供することができる。リフロー温度を低下させる際にインジウムよりもガリウムは有効ではないが、ガリウムは、有利な機械的特性を実質的に低下させることなく、リフロー温度を低下することができる。したがって、列挙された量のインジウム及びガリウムの組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。ガリウムの存在はまた、はんだ合金を含むはんだペーストの安定性を増加させることができる。しかしながら、より高いレベルのガリウムは、はんだ合金のはんだ付け性を低下させ得る。
【００１８】
はんだ合金は、０．１〜５重量％の亜鉛を任意選択的に含む。合金は亜鉛を含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは０．５〜４重量％の亜鉛、より好ましくは１〜３重量％の亜鉛を含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、０．５〜１．５重量％の亜鉛、好ましくは約１重量％の亜鉛を含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、１．５〜２．５重量％の亜鉛、好ましくは約２重量％の亜鉛を含む。亜鉛は、固溶体強化を提供することができる。したがって、列挙された量のインジウム及び亜鉛の組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。しかしながら、亜鉛のレベルが高くなると、はんだ合金のはんだ付け性を低下させ得る。
【００１９】
はんだ合金は、０．１〜２重量％の銅を任意選択的に含む。合金は銅を含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは、０．１５〜１．５重量％の銅、より好ましくは０．１８〜０．３２重量％の銅を含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、０．１８〜０．３２重量％の銅、好ましくは０．２〜０．３重量％の銅を含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、０．７〜１．１重量％の銅、好ましくは０．８〜１重量％の銅を含む。特定量の銅の存在は、金属間化合物の形成によって、機械的特性、例えば強度を改善するように機能し得る。加えて、銅の存在は銅溶解を低減し、クリープ抵抗も改善することもできる。したがって、列挙された量のインジウム及び銅の組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。
【００２０】
はんだ合金は、０．０１〜０．１重量％のコバルトを任意選択的に含む。はんだ合金はコバルトを含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは０．０２〜０．０９重量％のコバルト、より好ましくは０．０３〜０．０８重量％のコバルトを含む。コバルトはまた、基板／はんだ界面におけるＩＭＣ形成の速度を遅くし、耐落下衝撃性を増加させることができる。コバルトはまた、銅溶解を低減することができる。したがって、列挙された量のインジウムとコバルトとの組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。
【００２１】
はんだ合金は、０．１〜２重量％の銀を任意選択的に含む。はんだ合金は銀を含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは０．２〜１．５重量％の銀、より好ましくは０．３〜１．２重量％の銀を含む。好ましい実施形態では、はんだ合金は、０．１〜０．４重量％の銀、好ましくは０．２〜０．３重量％の銀を含む。別の好ましい実施形態では、はんだ合金は、０．７〜１．１重量％の銀、好ましくは０．８〜１重量％の銀を含む。特定量の銀の存在は、金属間化合物の形成によって、機械的特性、例えば強度を改善するように機能し得る。加えて、銀の存在は、湿潤及び拡散を改善するように作用し得る。したがって、列挙された量のインジウム及び銀の組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。
【００２２】
はんだ合金は、０．００５〜０．０５重量％のチタンを任意選択的に含む。はんだ合金はチタンを含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは０．０５５〜０．０４５重量％のチタン、より好ましくは０．０１〜０．０４重量％のチタンを含む。特定量のチタンの存在は、強度及び界面反応を改善するように機能し得る。チタンはまた、基板／はんだ界面における銅拡散を制御することによって、落下衝撃性能を改善することができる。したがって、列挙された量のインジウム及びチタンの組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。
【００２３】
はんだ合金は、０．０１〜１重量％のニッケルを任意選択的に含む。はんだ合金はニッケルを含むことが好ましい。はんだ合金は、好ましくは０．０２〜０．９重量％のニッケル、より好ましくは０．０２５〜０．８重量％のニッケル、更により好ましくは０．０３〜０．５重量％のニッケルを含む。特定量のニッケルの存在は、金属間化合物をスズで形成することによって機械的特性を改善する働きをすることができ、これにより、沈殿強化をもたらすことができる。ニッケルはまた、基板／はんだ界面でＩＭＣ成長を減少させることによって、耐落下衝撃性を増加させることもできる。ニッケルはまた、銅溶解を低減することができる。したがって、列挙された量のインジウム及びニッケルの組み合わせは、低温液相線温度と有利な機械的特性との組み合わせをはんだ合金に提供するのに特に有効である。
【００２４】
はんだ合金は、最大１重量％のゲルマニウムを任意選択的に含む。ゲルマニウムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％のゲルマニウム、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のゲルマニウム、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のゲルマニウムを含む。はんだ合金は、最大１重量％の希土類金属を任意選択的に含む。希土類金属が存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％の希土類金属、より好ましくは０．０１〜０．５重量％の希土類金属、更により好ましくは０．１〜０．３重量％の希土類金属を含む。はんだ合金は、最大１重量％のネオジムを任意選択的に含む。ネオジムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは、０．００１〜１重量％のネオジム、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のネオジム、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のネオジムを含む。はんだ合金は、最大１重量％のクロムを任意選択的に含む。クロムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％のクロム、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のクロム、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のクロムを含む。はんだ合金は、最大１重量％の鉄を任意選択的に含む。鉄が存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％の鉄、より好ましくは０．０１〜０．５重量％の鉄、更により好ましくは０．１〜０．３重量％の鉄を含む。はんだ合金は、最大１重量％のアルミニウムを任意選択的に含む。アルミニウムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％のアルミニウム、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のアルミニウム、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のアルミニウムを含む。はんだ合金は、最大１重量％のリンを任意選択的に含む。リンが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％のリン、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のリン、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のリンを含む。はんだ合金は、最大１重量％の金を任意選択的に含む。金が存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％の金、より好ましくは０．０１〜０．５重量％の金、更により好ましくは０．１〜０．３重量％の金を含む。はんだ合金は、最大１重量％のテルルを任意選択的に含む。テルルが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは、０．００１〜１重量％のテルル、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のテルル、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のテルルを含む。はんだ合金は、最大１重量％のセレンを任意選択的に含む。セレンが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％のセレン、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のセレン、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のセレンを含む。はんだ合金は、最大１重量％のカルシウムを任意選択的に含む。カルシウムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％のカルシウム、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のカルシウム、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のカルシウムを含む。はんだ合金は、最大１重量％のバナジウムを任意選択的に含む。バナジウムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％のバナジウム、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のバナジウム、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のバナジウムを含む。はんだ合金は、最大１重量％のモリブデンを任意選択的に含む。モリブデンが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは、０．００１〜１重量％のモリブデン、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のモリブデン、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のモリブデンを含む。はんだ合金は、最大１重量％の白金を任意選択的に含む。白金が存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％の白金、より好ましくは０．０１〜０．５重量％の白金、更により好ましくは０．１〜０．３重量％の白金を含む。はんだ合金は、最大１重量％のマグネシウムを任意選択的に含む。マグネシウムが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％のマグネシウム、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のマグネシウム、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のマグネシウムを含む。はんだ合金は、最大１重量％のケイ素を任意選択的に含む。ケイ素が存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％のケイ素、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のケイ素、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のケイ素を含む。はんだ合金は、最大１重量％のマンガンを任意選択的に含む。マンガンが存在する場合、はんだ合金は、好ましくは０．００１〜１重量％のマンガン、より好ましくは０．０１〜０．５重量％のマンガン、更により好ましくは０．１〜０．３重量％のマンガンを含む。
【００２５】
特定量のマンガンの存在は、強度及び界面反応を改善するように機能し得る。マンガンはまた、耐落下衝撃性を改善することができる。アルミニウム、カルシウム、バナジウム、マグネシウム、リン、ネオジム、ケイ素及びバナジウムは、脱酸素剤として機能し得、はんだ合金の湿潤性を改善することができる。金、クロム、鉄、モリブデン、白金、テルル及びセレンは、脱酸素剤として機能し得、強度及び界面反応を改善する役割を果たし得る。本明細書で使用するとき、用語、希土類元素は、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕから選択される１つ以上の元素を指す。希土類は、拡散及び湿潤性を改善するように作用し得る。セリウムは、この点に関して特に有効であることが見出されている。
【００２６】
合金は、典型的には、少なくとも２５重量％のスズ、より典型的には少なくとも３０重量％のスズ、更により典型的には少なくとも３２重量％のスズを含む。合金は、典型的には、最大５０重量％のスズ、より典型的には最大４５重量％のスズ、更により典型的には最大４３重量％のスズを含む。
【００２７】
本明細書に記載される合金は不可避不純物を含有し得るが、合計で、これらは組成物の１重量％を超える可能性は低いことが理解されるであろう。好ましくは、はんだ合金は、組成物の０．５重量％以下、より好ましくは組成物の０．３重量％以下、更により好ましくは組成物の０．１重量％以下、更により好ましくは組成物の０．０５重量％以下、最も好ましくは組成物の０．０２重量％以下の量の不可避不純物を含有する。
【００２８】
本明細書に記載されるはんだ合金は、列挙された元素からなり得る。あるいは、本明細書に記載されるはんだ合金は、列挙された元素から本質的になり得る。したがって、必須である元素（すなわち、スズ、ビスマス、インジウム、並びにガリウム、亜鉛、銅、コバルト、銀、チタン及びニッケルのうちの少なくとも１つ）に加えて他の非特定量の元素が、組成物の本質的な特性が組成物の存在によって実質的に影響されない限り、組成物中に存在してもよいことが理解されるであろう。
【００２９】
好ましい実施形態では、はんだ合金は、５０〜５４重量％のビスマス、４〜６重量％のインジウム、０．５〜１．５重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
【００３０】
好ましい実施形態では、はんだ合金は、４９〜５３重量％のビスマス、５〜７重量％のインジウム、０．５〜１．５重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
【００３１】
好ましい実施形態では、はんだ合金は、４９〜５３重量％のビスマス、４〜６重量％のインジウム、１．５〜２．５重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
【００３２】
好ましい実施形態では、はんだ合金は、５６〜５９重量％のビスマス、０．１〜０．３重量％の銅、０．０２〜０．０４のコバルト、２〜４重量％のインジウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
【００３３】
好ましい実施形態では、はんだ合金は、５６〜５９重量％のビスマス、０．１〜０．３重量％の銅、０．０２〜０．０４のコバルト、４〜６重量％のインジウム、１〜３重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
【００３４】
好ましい実施形態では、はんだ合金は、５６〜５９重量％のビスマス、０．２〜０．６重量％の銀、２〜４重量％のインジウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
【００３５】
好ましい実施形態では、はんだ合金は、５６〜５９重量％のビスマス、０．２〜０．６重量％の銀、４〜６重量％のインジウム、１〜３重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
【００３６】
更なる態様では、本発明は、はんだ合金であって、
１〜１０重量％のビスマスと、
１〜１０重量％のインジウムと、
以下のうちの少なくとも１つ：
０．１〜５重量％のガリウム、
０．１〜５重量％の亜鉛、
０．１〜２重量％の銅、
０．０１〜０．１重量％のコバルト、
０．１〜２重量％の銀、
０．００５〜０．０５重量％のチタン、及び
０．０１〜１重量％のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの１つ以上：
最大１重量％のバナジウム、
最大１重量％の希土類金属、
最大１重量％のネオジム、
最大１重量％のクロム、
最大１重量％の鉄、
最大１重量％のアルミニウム、
最大１重量％のリン、
最大１重量％の金、
最大１重量％のテルル、
最大１重量％のセレン、
最大１重量％のカルシウム、
最大１重量％のバナジウム、
最大１重量％のモリブデン、
最大１重量％の白金、
最大１重量％のマグネシウム、
最大１重量％のケイ素、及び
最大１重量％のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金を提供する。
【００３７】
疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴（例えば、元素及び元素含有量）は、この態様にも当てはまる。
【００３８】
はんだ合金は、好ましくは５〜９重量％のビスマス、より好ましくは６〜８重量％のビスマス、更により好ましくは６．５〜７．５重量％のビスマスを含む。特定量のビスマスの存在は、固溶体強化によって機械的特性を改善する働きをすることができる。ビスマスはまた、クリープ抵抗を改善するように作用し得る。ビスマスはまた、湿潤及び拡散を改善することができる。
【００３９】
好ましい実施形態では、はんだ合金は、６〜８重量％のビスマス、４〜６重量％のインジウム、１〜３重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
【００４０】
好ましい実施形態では、はんだ合金は、６〜８重量％のビスマス、５〜７重量％のインジウム、１〜３重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる。
【００４１】
いずれかの態様のはんだ合金は、好ましくは、スズ−ビスマス合金又はスズ−ビスマス−銀共晶合金よりも少なくとも１０℃低い温度でリフローすることができる。
【００４２】
いずれかの態様のはんだ合金は、フラックスコア若しくはフラックスコーティングの有無にかかわらず、好ましくは、バー、スティック、固体若しくはフラックスコアードワイヤ、箔若しくはストリップ、フィルム、プリフォーム、粉末若しくはペースト（粉末＋フラックスブレンド）、又はボールグリッドアレイ接合部若しくはチップスケールパッケージに使用するためのはんだ球、又は他の予め形成されたはんだ部品の形態である。
【００４３】
更なる態様では、本発明は、はんだ合金であって、
１〜１０重量％のインジウムと、
以下のうちの少なくとも１つ：
０．１〜５重量％のガリウム、
０．１〜５重量％の亜鉛、
０．１〜２重量％の銅、
０．０１〜０．１重量％のコバルト、
０．１〜２重量％の銀、
０．００５〜０．０５重量％のチタン、及び
０．０１〜１重量％のニッケルと、
任意選択的に以下のうちの１つ以上：
最大１重量％のバナジウム、
最大１重量％の希土類金属、
最大１重量％のネオジム、
最大１重量％のクロム、
最大１重量％の鉄、
最大１重量％のアルミニウム、
最大１重量％のリン、
最大１重量％の金、
最大１重量％のテルル、
最大１重量％のセレン、
最大１重量％のカルシウム、
最大１重量％のバナジウム、
最大１重量％のモリブデン、
最大１重量％の白金、
最大１重量％のマグネシウム、
最大１重量％のケイ素、及び
最大１重量％のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金を提供する。
【００４４】
疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴（例えば、元素及び元素含有量）は、この態様にも当てはまる。
【００４５】
更なる態様では、本発明は、以下の合金組成物を提供する。
（ａ）４８〜５７重量％のＢｉ
（ｂ）１〜１０重量％のＩｎ
（ｃ）以下のうちの１つ以上
０〜１重量％のニッケル、例えば０＜重量％のニッケル≦１
０〜１重量％の銅、例えば０＜重量％の銅≦１
０〜５重量％の銀、例えば０＜重量％の銀≦１
（ｄ）任意選択的に、以下の元素のうちの１つ以上
最大１重量％のチタン
最大２重量％の１つ以上の希土類、セリウム、ランタン、
ネオジム、例えば最大２重量％
最大１重量％のクロム
最大１０重量％のゲルマニウム
最大１重量％のガリウム
最大１重量％のコバルト
最大１重量％の鉄
最大１０重量％のアルミニウム
最大１重量％のリン
最大１重量％の金
最大１重量％のテルル
最大１重量％のセレン
最大１重量％のカルシウム
最大１重量％のバナジウム
最大１重量％のモリブデン
最大１重量％の白金
最大１重量％のマグネシウム
最大１重量％のケイ素
（ｅ）不可避不純物と共に、残部スズ。
【００４６】
疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴（例えば、元素及び元素含有量）は、この態様にも当てはまる。
【００４７】
更なる態様では、本発明は、以下の合金組成物を提供する。
（ａ）４８〜５７重量％のＢｉ
（ｂ）１〜１０重量％のＩｎ
（ｃ）以下のうちの１つ以上
０〜１重量％のニッケル
０〜１重量％の銅
０〜５重量％のコバルト
（ｄ）任意選択的に、以下の元素のうちの１つ以上
最大１重量％のチタン
最大２重量％の１つ以上の希土類、セリウム、ランタン、ネオジム
最大１重量％のクロム
最大１０重量％のゲルマニウム
最大１重量％のガリウム
最大１重量％の鉄
最大１０重量％のアルミニウム
最大１重量％のリン
最大１重量％の金
最大１重量％のテルル
最大１重量％のセレン
最大１重量％のカルシウム
最大１重量％のバナジウム
最大１重量％のモリブデン
最大１重量％の白金
最大１重量％のマグネシウム
最大１重量％のケイ素
最大１重量％のモリブデン
最大５重量％の銀
（ｄ）不可避不純物と共に、残部スズ。
【００４８】
疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴（例えば、元素及び元素含有量）は、この態様にも当てはまる。
【００４９】
更なる態様では、本発明は、以下の合金組成物を提供する。
（ａ）４０〜６０重量％のＢｉ
（ｂ）４０〜６０重量％のＩｎ
（ｃ）以下のうちの１つ以上
０〜１重量％のニッケル
０〜１重量％の銅
０〜１重量％のコバルト
（ｄ）任意選択的に、以下の元素のうちの１つ以上
最大１重量％のチタン
最大２重量％の１つ以上の希土類、セリウム、ランタン、ネオジム
最大１重量％のクロム
最大１０重量％のゲルマニウム
最大１重量％のガリウム
最大１重量％の鉄
最大１０重量％のアルミニウム
最大１重量％のリン
最大１重量％の金
最大１重量％のテルル
最大１重量％のセレン
最大１重量％のカルシウム
最大１重量％のバナジウム
最大１重量％のモリブデン
最大１重量％の白金
最大１重量％のマグネシウム
最大１重量％のケイ素
最大１重量％のモリブデン
最大５重量％の銀
（ｄ）不可避不純物と共に、残部スズ。
【００５０】
疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴（例えば、元素及び元素含有量）は、この態様にも当てはまる。
【００５１】
更なる態様では、本発明は、本明細書に記載のはんだ合金を含むはんだ付け接合部を提供する。
【００５２】
更なる態様では、本発明は、
本明細書に記載のはんだ合金と、
はんだフラックスと、を含む、はんだペーストを提供する。
【００５３】
更なる態様では、本発明は、
はんだ合金と、
活性化剤を含むはんだフラックスと、を含むはんだペーストであって、
活性化剤が、有機酸活性化剤及び有機アミン活性化剤の両方を含み、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が０．８〜２．５である、はんだペーストを提供する。
【００５４】
有利には、はんだペーストは、ＳＭＴ用途に好適な印刷性能を示すことが見出されている。はんだペーストはまた、室温で安定であってもよい。はんだ付けに使用される場合、１８０℃未満のリフロー温度のはんだ粒子の許容可能な合体が観察され得る。更に、ペーストは高い電気的信頼性を示し得、電気試験（satisfy electrical testing、ＳＩＲ）要件を満たし得る。
【００５５】
理論に束縛されるものではないが、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比を制御することによって、かかる有利な特徴が提供されると考えられる。具体的には、このような制御の結果として、はんだペーストは、従来のはんだペーストと比較して、はんだ付け特性において、著しい減少を伴わずに、典型的には著しい減少なしで、低温で十分な活性を呈すると考えられる。したがって、はんだペーストは両方とも安定であり、高信頼性はんだ接合部を提供するために使用することができる。
【００５６】
このような有利な特性は、はんだ合金がビスマス及び／又はインジウムを含む場合であっても、呈され得る。これは、低温又は周囲温度で保管された場合であっても、このような金属が容易に酸化する傾向を有し、ペーストフラックスと有害に反応する傾向があるので、驚くべきことである。
【００５７】
はんだペーストでは、はんだ合金は、典型的には粉末の形態である。
【００５８】
有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤のモル比は、好ましくは１〜２である。このような比が採用される場合、はんだペーストは特に安定であり、高い信頼性のはんだ接合を提供するのに特に好適である。
【００５９】
はんだペーストは、好ましくは、
７８〜９２重量％のはんだ合金と、
８〜２２重量％のはんだフラックスとを含む。
【００６０】
このような量のはんだ合金及びはんだフラックスは、特に有利なレオロジー特徴と、特に有利な焼結特徴との組み合わせを提供することができる。
【００６１】
はんだフラックスは、好ましくは、はんだフラックスの総重量に基づいて１２〜２０重量％の活性化剤を含む。このような量の活性化剤は、特に有利なレオロジー特徴と、特に有利な焼結特徴との組み合わせを提供し得る。
【００６２】
はんだフラックスは、好ましくは、以下のうちの１つ以上を含む：
好ましくは２５〜４０重量％の量で、１つ以上のロジン及び／又は１つ以上の樹脂、
好ましくは２０〜４０重量％の量で、１つ以上の溶媒、
好ましくは４〜１２重量％の量で、１つ以上の添加剤、
好ましくは１〜１０重量％の量で、１つ以上のレオロジー変性剤、及び
好ましくは０．５〜３重量％の量で、１つ以上の腐食防止剤。
【００６３】
ペーストフラックスは、印刷及びＳＭＴ塗布プロセスに不可欠な、はんだペーストの粘度、レオロジー、粘着性及びスランプ性能を制御するための重要な役割を果たす。ロジン及び／又は樹脂は、はんだペーストのそのようなレオロジー特性を達成し得る。ロジン／樹脂の非限定的な例は、様々な程度の軟化点及び酸値を伴う、ガムロジン、水素添加ロジン、エステル化ロジン、変性ロジン樹脂又は二量体化ロジンである。溶媒（典型的には溶媒の組み合わせ）は、典型的には、はんだの固化前の溶媒の蒸発を促進するように選択される。典型的な溶媒組成物としては、例えば、グリコール、グリコールエステル、グリコールエーテル及びこれらの組み合わせが挙げられる。非限定的な例としては、ヘキシルカルビトール、ジエチレングリコールジブチルエーテル、及びトリプロピレングリコールモノブチルエーテルが挙げられる。好適なレオロジー変性剤の例としては、限定するものではないが、商品名ＴＨＩＸＩＮ−Ｒ、Ｃｒａｙｖａｌｌａｃ  Ｓｕｐｅｒ、Ｂｒｉｊ  ３５、５８、Ｌ４、Ｏ２０、Ｓ１００、９３、Ｃ１０、Ｏ１０、Ｌ２３、Ｏ１０、Ｓ１０及びＳ２０で入手可能なものが挙げられる。添加剤は、単独で又は混合物中で使用することができる。添加剤の非限定的な例としては、有機分子、ポリマー、界面活性剤、及び無機材料が挙げられ、はんだペーストの機能的特徴又はレオロジー特性、及び合体後のはんだペーストの残留特徴を改善する。加えて、界面活性剤はまた、はんだペーストのレオロジー又は他の機能特性を制御するために使用されてもよい。界面活性剤は、アニオン性、カチオン性、又は非イオン性界面活性剤であってもよい。非限定的な例としては、商品名ＳＰＡＮ−８０、ＳＰＡＮ−２０、Ｔｗｅｅｎ−８０、Ｔｒｉｔｏｎ−Ｘ−１００、Ｓｏｒｂｉｔａｎ、ＩＧＥＰＡＬ−ＣＡ−６３０、Ｎｏｎｉｄｅｔ  Ｐ−４０、セチルアルコール、ＦＳ−３１００、ＦＳ−２８００、ＦＳ−２９００、ＦＳ−２３０、ＦＳ−３０で入手可能な界面活性剤が挙げられる。
【００６４】
有機酸活性化剤は、好ましくは、１つ以上のジカルボン酸、１つ以上のモノカルボン酸、１つ以上のハロ−安息香酸、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、フェニルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ブラシル酸、マレイン酸、フェニルグルタル酸、ドデカン二酸、ジグリコール酸及び２−ヨード安息香酸のうちの１つ以上を含む。
【００６５】
有機アミン活性化剤は、好ましくは、１つ以上の脂肪族又は芳香族含有第一級、第二級又は第三級アミン、複素環式アミン、ポリアミン単独、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、ベンゾイミダゾール、２−エチルイミダゾール、ジフェニルグアニジン、トリエタノールアミン、ベンゾトリアゾール及びトリルトリアゾールのうちの１つ以上を含む。
【００６６】
活性化剤は、好ましくは、１つ以上のアミノ酸活性化剤を更に含む。アミノ酸活性化剤は、好ましくは、グルタミン酸、アスパラギン酸、フェニルアラニン、バリン、チロシン及びトリプトファンのうちの１つ以上を含む。アミノ酸活性化剤は、特に有効な活性化剤である。アミノ酸活性化剤は、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比にはカウントされていない。
【００６７】
好ましい実施形態では、活性化剤は、
１〜５重量％のグルタル酸、
５〜１２重量％のアジピン酸、
０〜２重量％の２−ヨード安息香酸（例えば、０重量％又は０重量％〜２重量％、例えば０．１〜２重量％）、及び
２〜１０重量％の２−エチルイミダゾールを含む。
【００６８】
好ましい実施形態では、活性化剤は、
７〜１５重量％のアジピン酸、
０〜２重量％の２−ヨード安息香酸（例えば、０重量％又は０重量％〜２重量％、例えば０．１〜２重量％）、及び
２〜１０重量％の２−エチルイミダゾールを含む。
【００６９】
好ましい実施形態では、活性化剤は、
１〜５重量％のグルタル酸、
１〜１０重量％のグルタミン酸、
３〜１０重量％のアジピン酸、
０〜２重量％の２−ヨード安息香酸（例えば、０重量％又は０重量％〜２重量％、例えば０．１〜２重量％）、及び
２〜１０重量％の２−エチルイミダゾールを含む。
【００７０】
はんだフラックスは、好ましくは、
好ましくはポリエステル、ポリアクリレート及びポリフェノキシ樹脂から選択される１つ以上の熱可塑性ポリマー、及び／又は
好ましくは植物油ワックス及び天然ワックスから選択される１つ以上のワックス、及び／又は
好ましくはポリエステル又はポリアクリレート又はポリウレタン骨格を含有する樹脂、エポキシとアミン、酸、無水物などの硬化剤との反応生成物、酸又はその誘導体とアミンとの反応生成物、酸又はその誘導体とアルコールとの反応生成物、アリル、ビニル、メタクリレート、メタクリルアミド官能基を有する複数の炭素−炭素結合の反応生成物、ヒドロキシ及びイソシアネートの反応から選択される１つ以上の熱硬化性網目形成樹脂を含む。
【００７１】
低温はんだ付けペーストの場合、合体後の電気的信頼性は、多くの場合、非常に困難である。リフロー温度は、ペーストフラックス残留物の分解と比較して低いことが多いため、残留酸、アミン、又は任意の他のイオン性不純物を汚染する。これらの残留物は、表面絶縁試験（ＳＩＲ試験）中に、水分及び温度の組み合わせの存在下で試験バイアス電圧が印加されると、有意な電荷を伝導する。このような問題は、熱可塑性ポリマー、ワックス、及び熱硬化性網目形成樹脂のうちの１つ以上を含むことによって克服され得る。理論に束縛されるものではないが、このような種は３次元熱硬化性樹脂網目を形成することができ、結果として、リフロー後の残留物が固化して残留型インプターを捕捉するのに役立ち得ると考えられる。
【００７２】
好ましくは、はんだフラックスは、好ましくはトリアゾール誘導体を含み、より好ましくはベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、及びカルボキシベンゾトリアゾールのうちの１つ以上を含む、腐食防止剤を更に含む。このような腐食防止剤の存在は、周囲貯蔵中又は電気的若しくは熱的信頼性試験条件中に、得られるはんだ接合を保護するのに役立ち得る。
【００７３】
はんだ合金は、好ましくはビスマス及び／又はインジウムを含む。これは、ペーストがインジウム及び／又はビスマスの存在に対処するのに十分に安定であるため、ペーストの有利な特徴とビスマス及び／又はインジウムの有利な特徴との組み合わせを提供する。
【００７４】
はんだ合金は、好ましくは、本明細書に記載されるはんだ合金を含む（又はそれである）。
【００７５】
更なる態様では、本発明は、以下を含むはんだペースト組成物を提供する。
ａ）（７８〜９２重量％の）本明細書に記載されるようなＩｎ及びＢｉ含有はんだ合金並びに（８〜２２重量％の）はんだフラックス、
ｂ）一方、はんだペーストフラックスは、以下の構成単位を含む：
ａ．ロジン／樹脂（２５〜４０重量％）、
ｂ．溶媒パッケージ（２０〜４０重量％）、
ｃ．活性化剤パッケージ（１２〜２０重量％）、
ｄ．添加剤（４〜１２重量％）、
ｅ．レオロジー変性剤（１〜１０重量％）、及び
ｆ．腐食防止剤（０．５〜３重量％）。
【００７６】
更なる態様では、本発明は、活性化剤を含むはんだフラックスであって、活性化剤が有機酸活性化剤及び有機アミン活性化剤の両方を含み、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が０．８〜２．５である、はんだフラックスを提供する。
【００７７】
更なる態様では、本発明は、はんだ接合の形成方法を提供し、この方法は、
（ｉ）接合される２つ以上のワークピースを提供することと、
（ｉｉ）本明細書に記載のはんだ合金又は本明細書に記載のはんだペーストを提供することと、
（ｉｉｉ）接合されるワークピース付近のはんだ合金又ははんだペーストを加熱することと、を含む。
【００７８】
ワークピースは、基板及びダイなどのプリント回路基板の構成要素であってもよい。
【００７９】
ワークピースの少なくとも１つは、好ましくは、ポリマーフィルムであり、より好ましくは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、熱安定化ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレート（polyethylene naphthalate、ＰＥＮ）、熱安定化ＰＥＮ、ポリエーテルエーテルケトン（polyether ether ketone、ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（polycarbonate、ＰＣ）のうちの１つ以上を含むポリマーフィルムである。このようなフィルムは、フレキシブルプリント回路基板の製造における使用に特に好適である。加えて、これらの材料は、一貫した高品質フィルムのコスト、電気的及び機械的特性、並びに世界的な可用性の正しい組み合わせを持つ。ＰＥＴフィルム及び特に熱安定化ＰＥＴフィルムは、この点に関して特に好ましい。
【００８０】
更なる態様では、本発明は、はんだ付け方法において、本明細書に記載のはんだ合金又は本明細書に記載のはんだペーストの使用を提供する。
【００８１】
はんだ付け方法は、好ましくは、ウェーブはんだ付け、表面実装技術（Surface Mount Technology、ＳＭＴ）はんだ付け、ダイアタッチはんだ付け、熱インターフェースはんだ付け、手はんだ付け、レーザー及びＲＦ誘導はんだ付け、ソーラーモジュールへのはんだ付け、レベル２ＬＥＤパッケージ基板のはんだ付け、並びにリワークはんだ付けから選択される。
【００８２】
本明細書に記載のはんだ合金及びはんだペーストは、可撓性ポリマー基板（例としては、標準ＰＥＴ、熱安定化ＰＥＴ、及びＰＥＮ、ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＩなどのような他のポリマー基板が挙げられる）上のＳＭＴ型アセンブリで使用することができる。
【００８３】
本明細書に記載されるはんだ合金及びはんだペーストは、フレキシブル基板又は硬質基板上の階層的はんだアセンブリに使用されてもよい。例としては、ＳｎＢｉのような（例えばＳｎＢｉ）又はＳＡＣのような（例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）合金をダイアタッチ（レベル１）用に使用して、本明細書に記載のはんだ合金又ははんだペーストを使用する超低温アセンブリ（レベル２）が挙げられる。
【００８４】
本明細書に記載されるはんだ合金及びはんだペーストは、超低温ＳＭＴ型アセンブリで二重側剛性ＰＣＢ上に使用されてもよい。例えば、第１の側は、オフ共晶アルファＳｎＢｉ（ＨＲＬ１）又はアルファ共晶Ｓｎ−５７／５８Ｂｉ−０．２Ｃｕ−０．０３Ｃｏ（ＳＢＸ０２）合金を用いて、また第２の側は、本明細書に記載の合金を用いてはんだ付けされてもよい。レベル２ＳＭＴアセンブリ上の両方のアセンブリ。
【００８５】
本明細書に記載のはんだ合金及びはんだペーストは、例えば、電池、ディスプレイ（例えば、ＯＬＥＤ）及びセンサ（特に低温医療センサのアセンブリ）などの低温及び／又は感熱部品をはんだ付けするために使用されてもよい。
【００８６】
本明細書に記載のはんだ合金及びはんだペーストは、低温密閉封止を調製するために、及び／又は低温積層のために使用されてもよい。
【００８７】
本明細書に記載されるはんだ合金及びはんだペーストは、温度感受性基板及び他の構成要素の劣化及び／又は変色が無いことを確実にするアセンブリプロセスで使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
以下の図面を参照して、これらの合金のいくつかの非限定的な例及びそれらの性能の概要により、次に、本発明を更に説明する。
【図１】合金Ｓｎ  Ｂｉ−６ＩｎのＤＳＣプロット（熱流れＱ（ｍＷ）対温度Ｔ（℃））を示す。
【図２】合金Ｓｎ  Ｂｉ−６Ｉｎ−１ＧａのＤＳＣプロット（熱流れＱ（ｍＷ）対温度Ｔ（℃））を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８９】
これより、本発明を以下の非限定的な実施例に関して更に説明する。
【００９０】
実施例１
以下のはんだ合金を調製した：Ｓｎ−５Ｂｉ−６Ｉｎ及びＳｎ−５Ｂｉ−６Ｉｎ−１Ｇａ。図１及び図２から分かるように、１％のＧａをＳｎ−５Ｂｉ−６Ｉｎはんだに加えることにより、主な溶融相のオンセット温度が１１８℃〜１１０℃まで低下し、７８℃及び１００℃での相溶融を排除する。これはまた、８７℃付近で溶融する別の相の小さな分画も導入する。
【００９１】
２つのはんだ合金を使用して、はんだ接合部を調製した。１％のＧａの添加は、はんだ接合部の機械的特性に著しい悪影響を及ぼさなかった。特に、合金は、同様の剪断強度及び同様の熱サイクル挙動を示した。
【００９２】
実施例２
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
（ａ）５３〜５４重量％のＢｉ
（ｂ）４〜５重量％のＩｎ
（ｃ）０〜０．０５重量％のニッケル
（ｄ）不可避不純物と共に、残部スズ。
【００９３】
合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを示した。
【００９４】
実施例３
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
（ａ）５５〜５６重量％のＢｉ
（ｂ）２〜３重量％のＩｎ
（ｃ）０〜０．０５重量％のニッケル
（ｄ）０．３〜０．５％のＣｕ
（ｅ）不可避不純物と共に、残部スズ。
【００９５】
合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを示した。
【００９６】
実施例４
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
（ａ）５１〜５３重量％のＩｎ
（ｂ）０〜０．０５重量％のニッケル
（ｃ）０．３〜０．５％のＣｕ
（ｄ）不可避不純物と共に、残部スズ。
【００９７】
合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを示した。
【００９８】
実施例５
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
（ａ）５１〜５３重量％のＩｎ
（ｂ）０〜０．０５重量％のニッケル
（ｃ）０〜０．０５％のＧｅ
（ｄ）不可避不純物と共に、残部スズ。
【００９９】
合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを示した。
【０１００】
実施例６
以下の組成を有するはんだ合金を調製した。
（ａ）５１〜５３重量％のＩｎ
（ｂ）０〜０．０５重量％のニッケル
（ｃ）０〜０．０３％のＰ
（ｄ）不可避不純物と共に、残部スズ。
【０１０１】
合金は、低いリフロー温度及び有利な機械的特性の組み合わせを示した。
【０１０２】
前述の詳細な記載は、説明及び図解によって提供されたものであり、添付の特許請求の範囲の範囲を限定することを意図するものではない。本明細書に示される現時点で好ましい実施形態の多くの変形例は、当業者に明らかであり、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に留まる。
【図１】
2022502265.tif 000003
【図２】
2022502265.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月16日(2021.4.16)
【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】
はんだ合金であって、
４０〜６５重量％のビスマスと、
１〜１０重量％のインジウムと、
以下のうちの少なくとも１つ、
０．１〜５重量％のガリウム、
０．１〜５重量％の亜鉛、
０．１〜２重量％の銅、
０．０１〜０．１重量％のコバルト、
０．１〜２重量％の銀、
０．００５〜０．０５重量％のチタン、及び
０．０１〜１重量％のニッケルと、
任意選択的に、以下のうちの１つ以上：
最大１重量％のバナジウム、
最大１重量％の希土類金属、
最大１重量％のネオジム、
最大１重量％のクロム、
最大１重量％の鉄、
最大１重量％のアルミニウム、
最大１重量％のリン、
最大１重量％の金、
最大１重量％のテルル、
最大１重量％のセレン、
最大１重量％のカルシウム、
最大１重量％のバナジウム、
最大１重量％のモリブデン、
最大１重量％の白金、
最大１重量％のマグネシウム、
最大１重量％のケイ素、及び
最大１重量％のマンガンと、
任意の不可避不純物と共に残部のスズとを含む、はんだ合金。
【請求項２】
前記はんだ合金が、４２〜６０重量％のビスマス、好ましくは４５〜５９重量％のビスマス、より好ましくは４７〜５８．５重量％のビスマス、更により好ましくは５０〜５８重量％のビスマス、更により好ましくは５５〜５７．５重量％のビスマスを含み、及び／又は
前記はんだ合金が、１．５〜９重量％のインジウム、好ましくは２〜８重量％のインジウム、より好ましくは３〜７重量％のインジウムを含み、及び／又は
前記はんだ合金が、０．５〜４重量％のガリウム、より好ましくは１〜３重量％のガリウムを含み、及び／又は
前記はんだ合金が、０．５〜４重量％の亜鉛、より好ましくは１〜３重量％の亜鉛を含み、及び／又は
前記はんだ合金が、０．１５〜１．５重量％の銅、好ましくは０．１８〜０．３２重量％の銅を含み、及び／又は
前記はんだ合金が、０．０２〜０．０９重量％のコバルト、好ましくは０．０３〜０．０８重量％のコバルトを含み、及び／又は
前記はんだ合金が、０．２〜１．５重量％の銀、好ましくは０．３〜１．２重量％の銀を含み、及び／又は
前記はんだ合金が、０．０５５〜０．０４５重量％のチタン、好ましくは０．０１〜０．０４重量％のチタンを含み、及び／又は
前記はんだ合金が、０．０２〜０．９重量％のニッケル、好ましくは０．０２５〜０．８重量％のニッケル、より好ましくは０．０３〜０．５重量％のニッケルを含む、請求項１に記載のはんだ合金。
【請求項３】
前記はんだ合金が、
０．００１〜１重量％のバナジウム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のバナジウム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のバナジウム、及び／又は
０．００１〜１重量％の希土類金属、好ましくは０．０１〜０．５重量％の希土類金属、より好ましくは０．１〜０．３重量％の希土類金属、及び／又は
０．００１〜１重量％のネオジム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のネオジム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のネオジム、及び／又は
０．００１〜１重量％のクロム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のクロム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のクロム、及び／又は
０．００１〜１重量％の鉄、好ましくは０．０１〜０．５重量％の鉄、より好ましくは０．１〜０．３重量％の鉄、及び／又は
０．００１〜１重量％のアルミニウム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のアルミニウム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のアルミニウム、及び／又は
０．００１〜１重量％のリン、好ましくは０．０１〜０．５重量％のリン、より好ましくは０．１〜０．３重量％のリン、及び／又は
０．００１〜１重量％の金、好ましくは０．０１〜０．５重量％の金、より好ましくは０．１〜０．３重量％の金、及び／又は
０．００１〜１重量％のテルル、好ましくは０．０１〜０．５重量％のテルル、より好ましくは０．１〜０．３重量％のテルル、及び／又は
０．００１〜１重量％のセレン、好ましくは０．０１〜０．５重量％のセレン、より好ましくは０．１〜０．３重量％のセレン、及び／又は
０．００１〜１重量％のカルシウム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のカルシウム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のカルシウム、及び／又は
０．００１〜１重量％のバナジウム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のバナジウム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のバナジウム、及び／又は
０．００１〜１重量％のモリブデン、好ましくは０．０１〜０．５重量％のモリブデン、より好ましくは０．１〜０．３重量％のモリブデン、及び／又は
０．００１〜１重量％の白金、好ましくは０．０１〜０．５重量％の白金、より好ましくは０．１〜０．３重量％の白金、及び／又は
０．００１〜１重量％のマグネシウム、好ましくは０．０１〜０．５重量％のマグネシウム、より好ましくは０．１〜０．３重量％のマグネシウム、及び／又は
０．００１〜１重量％のケイ素、好ましくは０．０１〜０．５重量％のケイ素、より好ましくは０．１〜０．３重量％のケイ素、及び／又は
０．００１〜１重量％のマンガン、好ましくは０．０１〜０．５重量％のマンガン、より好ましくは０．１〜０．３重量％のマンガンを含む、請求項１又は請求項２に記載のはんだ合金。
【請求項４】
前記はんだ合金が、５０〜５４重量％のビスマス、４〜６重量％のインジウム、０．５〜１．５重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなり、又は、
前記はんだ合金が、４９〜５３重量％のビスマス、５〜７重量％のインジウム、０．５〜１．５重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなり、又は、
前記はんだ合金が、４９〜５３重量％のビスマス、４〜６重量％のインジウム、１．５〜２．５重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなり、又は、
前記はんだ合金が、５６〜５９重量％のビスマス、０．１〜０．３重量％の銅、０．０２〜０．０４のコバルト、２〜４重量％のインジウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなり、又は、
前記はんだ合金が、５６〜５９重量％のビスマス、０．１〜０．３重量％の銅、０．０２〜０．０４のコバルト、４〜６重量％のインジウム、１〜３重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなり、又は、
前記はんだ合金が、５６〜５９重量％のビスマス、０．２〜０．６重量％の銀、２〜４重量％のインジウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなり、又は、
前記はんだ合金が、５６〜５９重量％のビスマス、０．２〜０．６重量％の銀、４〜６重量％のインジウム、１〜３重量％のガリウム、及び任意の不可避不純物と共に残部のスズからなる、請求項１〜３のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項５】
前記はんだ合金が、スズ−ビスマス合金又はスズ−ビスマス−銀共晶合金より少なくとも１０℃低い温度でリフローすることができ、及び／又は
前記はんだ合金が、フラックスコア若しくはフラックスコーティングの有無にかかわらず、バー、スティック、固体若しくはフラックスコアードワイヤ、箔若しくはストリップ、フィルム、プリフォーム、粉末若しくはペースト（粉末＋フラックスブレンド）、又はボールグリッドアレイ接合部若しくはチップスケールパッケージに使用するためのはんだ球、又は他の予め形成されたはんだ部品の形態である、請求項１〜４のいずれかに記載のはんだ合金。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のはんだ合金を含むハンダ付け接合部。
【請求項７】
はんだペーストであって、
請求項１〜５のいずれかに記載のはんだ合金と、
はんだフラックスとを含む、はんだペースト。
【請求項８】
前記はんだフラックスが活性化剤を含み、
前記活性化剤が、有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とを含み、前記有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比は、０．８〜２．５である、請求項７に記載のはんだペースト。
【請求項９】
前記有機酸活性化剤と有機アミン活性化剤とのモル比が１〜２であり、及び／又は
前記はんだフラックスが、前記はんだフラックスの総重量に基づいて１２〜２０重量％の前記活性化剤を含み、及び／又は
前記有機酸活性化剤が、１つ以上のジカルボン酸、１つ以上のモノカルボン酸、１つ以上のハロ安息香酸、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、フェニルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ブラシル酸、マレイン酸、フェニルグルタル酸、ドデカン二酸、ジグリコール酸及び２−ヨード安息香酸のうちの１つ以上を含み、及び／又は
前記有機アミン活性化剤が、１つ以上の脂肪族又は芳香族含有第一級、第二級又は第三級アミン、複素環式アミン、ポリアミン単独、及びこれらの組み合わせ、好ましくは、ベンゾイミダゾール、２−エチルイミダゾール、ジフェニルグアニジン、トリエタノールアミン、ベンゾトリアゾール、及びトリルトリアゾールのうちの１つ以上を含み、及び／又は
前記活性化剤が、１つ以上のアミノ酸活性化剤を更に含み、好ましくは、前記アミノ酸活性化剤が、グルタミン酸、アスパラギン酸、フェニルアラニン、バリン、チロシン、及びトリプトファンのうちの１つ以上を含む、請求項８に記載のはんだペースト。
【請求項１０】
前記はんだペーストが、
７８〜９２重量％の前記はんだ合金と、
８〜２２重量％の前記はんだフラックスとを含み、及び／又は
前記はんだフラックスが、以下のうちの１つ以上：
好ましくは２５〜４０重量％の量で、１つ以上のロジン及び／又は１つ以上の樹脂、
好ましくは２０〜４０重量％の量で、１つ以上の溶媒、
好ましくは４〜１２重量％の量で、１つ以上の添加剤、
好ましくは１〜１０重量％の量で、１つ以上のレオロジー変性剤、及び、
好ましくは０．５〜３重量％の量で、１つ以上の腐食防止剤を含む、請求項７〜９のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項１１】
前記活性化剤が、
１〜５重量％のグルタル酸、
５〜１２重量％のアジピン酸、
０〜２重量％の２−ヨード安息香酸、及び
２〜１０重量％の２−エチルイミダゾールを含み、又は、
前記活性化剤が、
７〜１５重量％のアジピン酸、
０〜２重量％の２−ヨード安息香酸、及び
２〜１０重量％の２−エチルイミダゾールを含み、又は、
前記活性化剤が、
１〜５重量％のグルタル酸、
１〜１０重量％のグルタミン酸、
３〜１０重量％のアジピン酸、
０〜２重量％の２−ヨード安息香酸、及び
２〜１０重量％の２−エチルイミダゾールを含む、請求項８〜１０のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項１２】
前記はんだフラックスが、
好ましくはポリエステル、ポリアクリレート及びポリフェノキシ樹脂から選択される１つ以上の熱可塑性ポリマー、及び／又は
好ましくは植物油ワックス及び天然ワックスから選択される１つ以上のワックス、及び／又は
好ましくはポリエステル又はポリアクリレート又はポリウレタン骨格を含有する樹脂、エポキシと、アミン、酸、無水物などの硬化剤との反応生成物、酸又はその誘導体とアミンとの反応生成物、酸又はその誘導体とアルコールとの反応生成物、アリル、ビニル、メタクリレート、メタクリルアミド官能基を有する複数の炭素−炭素結合の反応生成物、ヒドロキシ及びイソシアネートの反応から選択される１つ以上の熱硬化性ネットワーク形成樹脂を含み、及び／又は
前記はんだフラックスが、好ましくはトリアゾール誘導体を含み、より好ましくはベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、及びカルボキシベンゾトリアゾールのうちの１つ以上を含む、腐食防止剤を更に含む、請求項７〜１１のいずれかに記載のはんだペースト。
【請求項１３】
はんだ接合部を形成する方法であって、
（ｉ）接合される２つ以上のワークピースを提供することと、
（ｉｉ）請求項１〜５のいずれかに記載のはんだ合金又は請求項７〜１２のいずれかに記載のはんだペーストを提供することと、
（ｉｉｉ）接合される前記ワークピース付近の前記はんだ合金又ははんだペーストを加熱することと、を含む、方法。
【請求項１４】
はんだ付け方法における、請求項１〜５のいずれかに記載のはんだ合金又は請求項７〜１２のいずれかに記載のはんだペーストの使用。
【請求項１５】
前記はんだ付け方法が、ウェーブはんだ付け、表面実装技術（ＳＭＴ）はんだ付け、ダイアタッチはんだ付け、熱インターフェースはんだ付け、ハンドはんだ付け、レーザー及びＲＦ誘導はんだ付け、ソーラーモジュールへのはんだ付け、レベル２ＬＥＤパッケージ基板のはんだ付け、並びにリワークはんだ付けから選択される、請求項１４に記載の使用。
【国際調査報告】
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