(57)【要約】  ソルダペーストは、４４重量％と６０重量％未満との間の第１ソルダ合金粉末の量と、０重量％を超え４８重量％までの第２ソルダ合金粉末の量と、フラックスとからなり、第１ソルダ合金粉末は、２６０℃を超える固相線温度を有した第１ソルダ合金を含んでおり、第２ソルダ合金粉末は、２５０℃未満の固相線温度を有した第２ソルダ合金を含んでなるものである。別な態様では、ソルダペーストは、４４重量％と８７重量％の間の第１ソルダ合金粉末の量と、１３重量％と４８重量％の間の第２ソルダ合金粉末の量と、フラックスとからなる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソルダペースト（はんだペースト）であって、
４４重量％から６０重量％未満の第１ソルダ合金粉末の量と、
０重量％を超え、４８重量％までの第２ソルダ合金粉末の量と、
フラックスとからなり、
前記第１ソルダ合金粉末は、２６０℃を超える固相線温度を有した第１ソルダ合金を含んでおり、
前記第２ソルダ合金粉末は、２５０℃未満の固相線温度を有した第２ソルダ合金を含んでいる、ソルダペースト。
【請求項２】
前記第２ソルダ合金は２３０℃と２５０℃の間の固相線温度を有している請求項１記載のソルダペースト。
【請求項３】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ合金、Ｓｎ−Ｓｂ合金、またはＳｎ−Ｓｂ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔまたはＺｎ）を含んでいる請求項２記載のソルダペースト。
【請求項４】
前記第２ソルダ合金は２００℃と２３０℃の間の固相線温度を有している請求項１記載のソルダペースト。
【請求項５】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、またはＳｎ−Ｚｎ合金を含んでいる請求項４記載のソルダペースト。
【請求項６】
前記第２ソルダ合金は２００℃未満の固相線温度を有している請求項１記載のソルダペースト。
【請求項７】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｂｉ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、またはＢｉ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）を含んでいる請求項６記載のソルダペースト。
【請求項８】
前記第２ソルダ合金粉末の量は２重量％と４０重量％の間である請求項１記載のソルダペースト。
【請求項９】
前記第２ソルダ合金は、０重量％を超え４０重量％までのＳｂと、０重量％を超え４０重量％までのＳｎと、ＢｉとからなるＢｉ−Ｓｂ−Ｓｎ合金である請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１０】
前記第２ソルダ合金は、０重量％を超え４０重量％までのＳｂ、０重量％を超え４０重量％までのＳｎ、０重量％を超え５重量％までのＸ、およびＢｉからなるＢｉ−Ｓｂ−Ｓｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔまたはＺｎ）である請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１１】
前記第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｂｉ−Ｃｕ合金またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ合金を含んでいる請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１２】
前記第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ−Ｙ合金、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｙ合金またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｙ合金を含んでおり、ここでＹは、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、ＳｎまたはＺｎであり、Ｙは０重量％を超え、５重量％までの範囲である請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１３】
前記第１ソルダ合金は、
０重量％を超え２０重量％までのＡｇで残り部分はＢｉを含むか、
０重量％を超え５重量％までのＣｕで残り部分はＢｉを含むか、あるいは、
０重量％を超え２０重量％までのＡｇおよび０重量％を超え５重量％までのＣｕで残り部分はＢｉを含んでいる、請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１４】
前記第１ソルダ合金は、
２．６重量％から１５重量％のＡｇで残り部分はＢｉを含むか、
０．２重量％から１．５重量％のＣｕで残り部分はＢｉを含むか、あるいは、
２．６重量％から１５重量％のＡｇおよび０．２重量％から１．５重量％のＣｕで残り部分はＢｉを含んでいる、請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１５】
ソルダペースト（はんだペースト）であって、
４４重量％と８７重量％の間の第１ソルダ合金粉末の量と、
１３重量％と４８重量％の間の第２ソルダ合金粉末の量と、
フラックスとからなり、
前記第１ソルダ合金粉末は、２６０℃を超える固相線温度を有した第１ソルダ合金を含んでおり、
前記第２ソルダ合金粉末は、２５０℃未満の固相線温度を有した第２ソルダ合金を含んでいるソルダペースト。
【請求項１６】
前記第２ソルダ合金は２３０℃と２５０℃の間の固相線温度を有している請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項１７】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ合金、Ｓｎ−Ｓｂ合金、またはＳｎ−Ｓｂ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔまたはＺｎ）を含んでいる請求項１６記載のソルダペースト。
【請求項１８】
前記第２ソルダ合金は２００℃と２３０℃の間の固相線温度を有している請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項１９】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）合金、またはＳｎ−Ｚｎ合金を含んでいる請求項１８記載のソルダペースト。
【請求項２０】
前記第２ソルダ合金は２００℃未満の固相線温度を有している請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２１】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｂｉ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、またはＢｉ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）を含んでいる請求項２０記載のソルダペースト。
【請求項２２】
前記第２ソルダ合金粉末の量は２６重量％と４０重量％の間である請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２３】
前記第２ソルダ合金は、０重量％を超え４０重量％までのＳｂと、０重量％を超え４０重量％までのＳｎと、ＢｉとからなるＢｉ−Ｓｂ−Ｓｎ合金である請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２４】
前記第２ソルダ合金は、０重量％を超え４０重量％までのＳｂ、０重量％を超え４０重量％までのＳｎ、０重量％を超え５重量％までのＸ、およびＢｉからなるＢｉ−Ｓｂ−Ｓｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔまたはＺｎ）である項１５記載のソルダペースト。
【請求項２５】
前記第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｂｉ−Ｃｕ合金またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ合金を含んでいる請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２６】
前記第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ−Ｙ合金、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｙ合金またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｙ合金を含んでおり、ここでＹは、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、ＳｎまたはＺｎであり、Ｙは０重量％を超え、５重量％までの範囲である請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２７】
前記第１ソルダ合金は、
０重量％を超え２０重量％までのＡｇで残り部分はＢｉを含むか、
０重量％を超え５重量％までのＣｕで残り部分はＢｉを含むか、あるいは、
０重量％を超え２０重量％までのＡｇおよび０重量％を超え５重量％までのＣｕで残り部分はＢｉを含んでいる、請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２８】
前記第１ソルダ合金は、
２．６重量％から１５重量％のＡｇで残り部分はＢｉを含むか、
０．２重量％から１．５重量％のＣｕで残り部分はＢｉを含むか、あるいは、
２．６重量％から１５重量％のＡｇおよび０．２重量％から１．５重量％のＣｕで残り部分はＢｉを含んでいる請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２９】
前記第１ソルダ合金の固相線温度は３２０℃未満である請求項１記載のソルダペースト。
【請求項３０】
前記第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｂｉ−Ｃｕ合金、Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ合金、またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｙ合金であり、ここでＹは、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、ＳｎまたはＺｎからなり、
前記第２ソルダ合金は、Ｂｉ−Ｓｎ合金、Ｂｉ−Ｉｎ合金、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｓｎ合金、
Ｓｎ−Ｂｉ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、
Ｓｎ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、
Ｂｉ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、または、
Ｂｉ−Ｓｂ−Ｓｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔもしくはＺｎ）である、請求項１記載のソルダペースト。
【請求項３１】
前記第１ソルダ合金の固相線温度は３２０℃未満である請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項３２】
前記第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｂｉ−Ｃｕ合金、Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ合金、またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｙ合金（Ｙは、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、ＳｎまたはＺｎ）であり、
前記第２ソルダ合金は、Ｂｉ−Ｓｎ合金、Ｂｉ−Ｉｎ合金、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｓｎ合金、
Ｓｎ−Ｂｉ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、
Ｓｎ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、
Ｂｉ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、または、
Ｂｉ−Ｓｂ−Ｓｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔもしくはＺｎ）である、請求項１５記載のソルダペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に混成合金ソルダ（はんだ）ペーストの組成に関し、特に、一部の実施態様では、高温ソルダ結合部形成における適用のためのソルダペースト内のそれぞれの合金成分の組成に関する。
【背景技術】
【０００２】
［関連技術の説明］
電子組立部品の廃棄により発生する鉛は、環境および人の健康に害を及ぼすと考えられている。法律はますます電子相互結合産業および電子パッケージ産業でのＰｂ（鉛）含有ソルダの使用を禁止してきている。従来の共晶Ｐｂ−Ｓｎに代わるＰｂ無含有ソルダが幅広く研究されてきた。ＳｎＡｇ、ＳｎＣｕ、ＳｎＡｇＣｕおよびＳｎＺｎソルダが半導体産業および電子機器産業における相互結合のための主流ソルダになってきている。しかし、従来の高鉛含有ソルダ、すなわち、Ｐｂ−５ＳｎやＰｂ−５Ｓｎ−２．５Ａｇの代用としての高温Ｐｂ無含有ソルダの開発は未だその初期段階にある。高温ソルダは、組立部品がプリントワイヤボード（プリント配線板；ＰＷＢ）上に“はんだ付け”されているとき、その組立部品内の構成要素内で内部結合状態を保持するために活用される。
【０００３】
高温ソルダの一般的な利用は、ダイ結合のためである。１つの例示的プロセスにおいては、組立部品は高温ソルダを使用してシリコンダイを鉛フレーム上にはんだ付けすることで形成される。その後、封入状態あるいは非封入状態であるシリコンダイ／鉛フレーム組立部品は、はんだ付けによるか、または機械的な固定によってＰＷＢに取り付けられる。そのボード（ＰＷＢ）は、ボード上にその他の電子デバイスを表装（表面搭載）するため、さらに２〜３のリフロー（再流し込み）プロセスに曝露することもできる。更なるはんだ付けプロセス中に、シリコンダイと鉛フレームとの間の内部結合は良好に維持されなければならない。これには高温ソルダが機能不全を一切発生させずに複数のリフローに抵抗することを要件とする。従って当該産業で使用されるソルダリフロープロフィール（はんだ再流し込み特性）と両立させるためには、高温ソルダのための主要な必要条件には、（ｉ）２６０℃程度以上の溶解温度（融点）（典型的なソルダリフロープロフィールに従う）、（ｉｉ）良好な熱疲労抵抗、（ｉｉｉ）高い熱伝導性／電気伝導性、および（ｉｖ）低コストが含まれる。
【０００４】
現在、産業界において利用可能なドロップイン（落し込み式）無鉛代用品は存在しない。しかしながら、近年、高温ダイ結合利用のために２〜３の無鉛ソルダ候補、例えば、（１）Ｓｎ−Ｓｂ、（２）Ｚｎ主成分合金、（３）Ａｕ−Ｓｎ／Ｓｉ／Ｇｅおよび（４）Ｂｉ−Ａｇのごときが提案されている。
【０００５】
１０重量％未満のＳｂを含んだＳｎ−Ｓｂ合金は大量の金属間化合物を形成することなく良好な物理特性を維持する。しかし、その固相線温度は２５０℃を超えないため、リフロー抵抗のための２６０℃の必要性を満たすことができない。
【０００６】
共晶Ｚｎ−Ａｌ、Ｚｎ−Ａｌ−ＭｇおよびＺｎ−Ａｌ−Ｃｕを含んだＺｎ主成分合金は融点が３３０℃を超える。しかしながら、酸素に対するＺｎ、ＡｌおよびＭｇの高親和性により、様々な金属被覆表面仕上げ面に極端に乏しいウェッティング（湿潤化、濡れ性）が提供される。高温無鉛代替ソルダの１つとして提案されているＺｎ−（２０〜４０重量％）Ｓｎソルダ合金は３００℃を超える液相線温度を有するが、その固相線温度はたった２００℃程度である。２６０℃ほどのＺｎ−Ｓｎソルダの半固体状態が、続くリフロー中に成分間で良好な相互結合を維持すると考えられている。しかし、半固体ソルダが封入パッケージ内で圧縮され、その半固体ソルダを強制的に流出させるときに問題が発生する。これで予期せぬ機能不全のリスクが発生する。Ｚｎ主成分ソルダ合金は金属被覆表面とソルダとの間で大型ＩＭＣ層も形成する。ＩＭＣ層の存在と、続くリフローと運用の最中のその急成長は信頼性に関わる諸問題も引き起こす。
【０００７】
２種の金属間化合物で成る共晶Ａｕ−Ｓｎは、その融点２８０℃、良好な物理特性、高電気伝導性および高熱伝導性、並びに優れた腐食抵抗性によって、実験的に信頼性が高い高温ソルダであることが示された。しかしながら、極端な高コストによって、その利用は信頼性の重要度に関する考慮がコストに勝る分野に制限されている。
【０００８】
固相線温度２６２℃のＢｉ−Ａｇ合金は高温ダイ結合ソルダのための融点条件を満たしている。しかし、幾つかの重要な問題点が存在する：（１）様々な表面仕上げ面に対して乏しいウェッティング、および（２）乏しいウェッティングに起因する関連した弱い接合インターフェース（接触面）。
【０００９】
高融点無鉛ソルダのための融点条件はＳｎ−ＳｂソルダおよびＺｎ−Ｓｎソルダを不適格にする。Ａｕ多量含有ソルダの極端な高コストは、産業界による受け入れを制限している。Ｚｎ−ＡｌおよびＢｉ−Ａｇは融点条件を満たしており、受け入れ可能に低コストである。しかし、酸素（Ｚｎ−Ａｌソルダ系内にある）に対する高親和性のため、あるいは、（Ｂｉ−Ａｇソルダ系内、またはＰｂ−ＣｕおよびＰｂ−Ａｇ系のごとき鉛含有ソルダ内であっても）ソルダと基材金属被覆との間の乏しい反応化学特性のためのウェッティング特性に起因する弱い結合力のために、それらの乏しいウェッティングはこれら高融点ソルダを産業界において使用困難にしている（乏しいウェッティングによる弱い結合力のため）。しかし、それでもＢｉＡｇとＺｎＡｌの望ましい高融点はそれらに高温無鉛ソルダの候補としての資格を与える。
【００１０】
上述したように、ソルダの乏しいウェッティングは、（１）乏しい反応化学特性、または（２）ソルダの酸化、に起因する。弱い結合力は常に乏しいウェッティングに関係する。例えば、異なる金属被覆表面上に対するＢｉ主成分ソルダの乏しいウェッティングは、主としてＢｉと基材材料（すなわちＣｕ）との間の乏しい反応化学特性に起因し、あるいはリフロー中のＢｉの酸化に起因する。溶融時に合金表面上での金属浮滓の過剰形成を防止する目的でＧｅドープされたＢｉＡｇが開発されている。しかし、このドーピングはＢｉと基材の金属被覆表面仕上げ面との間の反応化学特性を変化させないであろう。ＢｉとＣｕはＩＭＣをＢｉ／Ｃｕインターフェース（界面）には形成しないであろう。このことは、乏しいウェッティングと弱い結合インターフェースの主たる理由である。ＢｉとＮｉはＢｉ／ＮｉインターフェースにＩＭＣ層を形成するであろうが、Ｂｉ３Ｎｉとソルダマトリックスの間のインターフェース、あるいはＢｉＮｉとＮｉ基材の間のインターフェースに沿って亀裂が絶えず拡大するため、脆いＩＭＣ（Ｂｉ３ＮｉまたはＢｉＮｉ）は結合強度を弱める。従って、Ｂｉと基材材料の間の反応化学特性は乏しいウェッティングと弱い結合力をもたらす。
【００１１】
ソルダ内で追加の元素を合金化することによってソルダ合金と金属被覆表面仕上げ面との間の反応化学特性を修正する試みが為されてきた。しかし、合金化には通常において幾らかの予期せぬ特性喪失が関与する。例えば、ＳｎはＢｉと較べて良好な反応化学特性を有する。しかし、ＢｉＡｇ（Ａｇは熱／電気伝導性を増加させる目的）内にＳｎを直接的に合金化すると、（１）融点の大幅な低下、または、（２）合金内にＡｇ３ＳｎのＩＭＣの形成、を促す可能性がある。リフロー中にそれらを溶融ソルダ内に溶解させる十分な時間がなければ、これはＳｎと基材金属との間の反応化学特性を改善させないであろう。よって、元素をソルダ内に直接的に合金化させること、例えば、Ｓｎを直接的にＢｉ−Ａｇ合金内に合金化させても最小程度の改善しか示さない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】（特になし）
【発明の概要】
【００１３】
［発明の実施態様の手短な概要］
本発明は混成合金ソルダペーストを設計して準備するための新規な技術を提供しており、構成成分の合金粉末からの組み合わされた利点を提供する。実施態様によっては、そのような混成合金ソルダペーストはダイ結合のごとき高温ソルダ利用に適している。なぜなら、構成成分は、第２合金による改善された反応化学、良好に制御されたＩＭＣ層厚および増強された信頼性と、第１合金による高温溶解温度および良好な熱／電気伝導性を含んだ望ましい利点を提供するからである。本発明はまた、混成合金ソルダペーストの準備方法と、電子部品または機械部品を混成合金ソルダペーストで結合させる方法も提供する。
【００１４】
本発明の技術は、比較的に低温における、あるいは第１合金ソルダ粉末の溶解に伴う反応化学特性を改善するための追加の粉末がペースト内に存在する混成合金粉末ペーストを設計する方法を提供する。実施態様によっては、混成合金粉末ペーストは複数種の合金粉末およびフラックス（flux）を含む。ペースト内の合金粉末は大部分を占める１種のソルダ合金粉末と、追加的な少量の合金粉末とで成る。追加物は、基材の様々な金属被覆表面仕上げ面上に、具体的には通常に使用されるＣｕとＮｉの表面仕上げ面、等々をウェッティングする優れた化学特性を提供する。
【００１５】
実施態様によっては、追加物は大部分のソルダの溶解に先立って、あるいはそれと共に溶解するであろう。溶融追加物は、部分的に溶融する、あるいは完全に溶融する第１合金に先立って、あるいはそれと共に基材上をウェッティングし、基材上に接着するであろう。その追加物は、基材金属皮膜表面仕上げ面に沿ってＩＭＣの形成を支配し、リフロープロセス中にＩＭＣに完全に変換されるように設計されている。よって、ＩＭＣ形成において追加物が果たす支配的役割のためにＩＭＣ層の厚みは、ペースト内の追加物の量によって良好に管理されるであろう。実施態様によっては、第１合金ソルダは追加物と基材との間に形成されるＩＭＣ層に対する強力な親和性を有するであろう。この強力な親和性はソルダ本体とＩＭＣと間の結合強度を増強するであろう。よって、所望の反応化学特性と、ＩＭＣ層の良好に管理された厚みは、ウェティング性能を改善させるだけでなく、ウェッティング性能に関連する結合強度も増強する。
【００１６】
本発明の他の特徴と様相は、例示として本発明の実施形態に従う特徴を図示する添付図面と組み合わせて以下の詳細な説明を読めば明らかになるであろう。発明の概要は本発明の範囲を限定することは意図しておらず、その範囲は請求の範囲によってのみ定義されている。
【００１７】
１以上の様々な実施形態に従う本発明は、以下の図面を参考に付して詳細に説明されている。図面は説明のためだけに提供されており、本発明の典型的または例示的な実施形態を単に説明するだけものである。これらの図面は、読者の理解を促進する目的で提供されており、本発明の広がり、範囲および適用性を制限するものと受け取られるべきではない。説明の明瞭性と容易化のため、これら図面は必ずしも寸法通りには作成されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に従って実施されるリフローソルダプロセスを図示する。
【図２】図２は、Ｃｕクーポン（切取り試片）とＡｌｌｏｙ４２クーポン上の９０重量％Ｂｉ１０．０２Ａｇ３．７４Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる例示的ソルダペーストのウェッティング性能を示す。
【図３】図３は、ＣｕクーポンとＡｌｌｏｙ４２クーポン上の８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ４２Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる例示的混成合金粉末ソルダペーストのウェッティング性能を示す。
【図４】図４は、ＣｕクーポンとＡｌｌｏｙ４２クーポン上の８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ５２Ｉｎ４８Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる例示的混成合金粉末ソルダペーストのウェッティング性能を示す。
【図５】図５は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ１５Ｓｂ＋１０重量％フラックスからなる混成合金粉末ソルダペーストのＤＳＣチャートである。
【図６】図６は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ３．５Ａｇ＋１０重量％フラックスからなる混成合金粉末ソルダペーストのＤＳＣチャートである。
【図７】図７は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ４２Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる混成合金粉末ソルダペーストのＤＳＣチャートである。
【図８ａ】図８ａと図８ｂは、ＣｕクーポンとＮｉクーポン上の混成合金粉末ソルダペースト製の結合部の断面画像である。この混成合金粉末ソルダペーストは８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ３．５Ａｇ＋１０重量％フラックスからなる。
【図８ｂ】図８ａと図８ｂは、ＣｕクーポンとＮｉクーポン上の混成合金粉末ソルダペースト製の結合部の断面画像である。この混成合金粉末ソルダペーストは８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ３．５Ａｇ＋１０重量％フラックスからなる。
【００１９】
これら図面は、本発明をそれらのみに限定すること、あるいは開示された通りの形態に制限することを意図するものではない。本発明は、改良および変更を加えて実施することが可能であり、本発明は「請求の範囲」およびその均等物によってのみ限定されることは理解されるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［発明の実施形態の詳細な説明］
本発明は、フラックス内に異なるソルダ合金の混合物を含んだソルダペーストに関する。複数のソルダ合金または金属がフラックス材料内に取り込まれる。第１ソルダ合金または金属（“第１合金”）はリフロー時にソルダ結合部の本体を形成するであろう。残る第２ソルダまたは金属、すなわちさらに別な追加ソルダ合金または金属（“第２合金”）が、金属基材との反応化学特性または第１合金に対する親和性に基づいて選択される。第２合金の溶解温度（融点）Ｔｍ（Ｂ）は第１合金の融点Ｔｍ（Ａ）よりも低い。リフロー時に第２合金がまず溶解し、基材上に広がる。第１合金が溶解すると、第２合金の存在が基材上の融解第１合金の硬化を促す。第２合金は、ＩＭＣに完全に変換され、最終結合部内に最少程度で存在するか非存在である低温溶融相を発生させるように設計されている。
【００２１】
ペースト内の追加物はリフロー時に反応化学特性を修正し、ウェッティングを改善し、ＩＭＣの厚みを制御し、よって接着強度を増強する。所望のウェッティングおよび信頼性を伴う高温無鉛はんだ付けのためのソルダに加えて、乏しいウェッティング性能のソルダが使用される時には常に、多くの他のはんだ付けの適用に設計プロセスが応用できる。例えば、Ｐｂ−Ｃｕ合金は高融点を有するが、様々な金属基材上でのウェッティング性能が乏しい。よってそれらははんだ付けに使用することが困難である。本発明においては、Ｓｎ合金またはＳｎ含有合金のごとき少量の追加物はＰｂ−Ｃｕを助けて様々な金属表面をウェッティングさせる。しかし、もしＳｎがＰｂ−Ｃｕ内で単に合金化されるだけなら、Ｃｕ６Ｓｎ５ＩＭＣ形成はＳｎから反応化学特性を低下させるであろう。ソルダ内で多量のＳｎを合金化するとＰｂ−Ｃｕの融点を大きく低下させるであろうが、それは好ましいことではない。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に従う混成ソルダペーストを使用したリフロープロセスを図示する。この混成ソルダペーストはフラックス内に懸濁された第１合金ソルダ粒子１１８と第２合金ソルダ粒子１１５とを含んでいる。実施態様によっては、基材に対する、あるいは通常の基材の範囲に対する優れた反応化学特性に従って第２合金は選択される。混成ソルダペーストは基材１２４に適用される。（説明のため、フラックスは図面には図示しない）
【００２３】
リフロー中に、組立部品の温度は第２合金の融点Ｔｍ（Ｂ）を超えて上昇する。第２合金１１２は溶解し、基材１２４上および固体状態を保つ第１合金粒子１１８上に広がる。第２合金の優れた表面反応化学特性は基材１２４上での溶融ソルダ合金１１２のウェッティングを促すであろう。これで溶融第２合金１１２と基材１２４との間にＩＭＣ層１０９が形成される。従って、ＩＭＣ層は主として当初のペースト内の第２合金１１５の量によって制御される。
【００２４】
さらに、第２合金は第１合金に対して良好な親和性を有するように設計される。この親和性は、（１）第１合金と第２合金との間の負の混合エンタルピーによるか、あるいは（２）第１合金および第２合金からの構成元素で構成される共晶相の形成によって決定できる。実施態様によっては、この親和性は溶融第２合金１１２内に第１合金１１８の一部が溶解する結果を招き、第１合金と第２合金の混成物１０６を形成する。
【００２５】
温度が第１合金の融点Ｔｍ（Ａ）を超えて上昇するにつれて第１合金は溶解を終結させ、第１合金と第２合金の溶液１０３を形成し、ＩＭＣ層１０９をウェッティングする。組立部品がＴｍ（Ａ）を超えて維持された状態で、第２合金は溶液１０３から除去され、ＩＭＣ層１０９を増加させ、溶融第１合金１００を残す。実施態様によっては、ＩＭＣ層１０９を形成するに加えて、第２合金からの余剰構成成分は第１合金からの構成成分と共にＩＭＣ内に取り込まれる。第１合金と第２合金との間の親和性はＩＭＣ層１０９上への第１合金１００のウェッティングの改善に貢献し、結合強度を増強する。
【００２６】
組立部品が冷却されると、ソルダバンプ１２１または結合部が、ＩＭＣ１０９に接着された基材１２４で形成され、固化した第１合金に接着される。固化後には、改善された接着インターフェースを備えた均質ソルダ結合部が達成されている。
【００２７】
混成ソルダペーストの使用から得られるソルダ結合部は、１つのソルダ合金を含んだソルダペーストの使用の大きな改善を示し、その単一ソルダ合金が第１合金と第２合金の元素で構成される場合であっても改善される。図２は、それぞれＣｕ基材２００とＡｌｌｏｙ４２基材２０５の上の８６．２４重量％Ｂｉ１０．０２Ａｇ３．７４Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなるソルダペーストを使用して形成されたソルダバンプ２０１と２０７を図示する。これらの結果が示すように、大きな脱ウェッティング２０２と２０６が１つ（単一）のソルダ合金の使用で発生する。一方、図３は、それぞれＣｕ基材２１０とＡｌｌｏｙ４２基材２１５の上の８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ４２Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる混成ソルダペーストを使用して形成されたソルダバンプ２１１と２１６を図示する。これらの結果が示すように、混成ソルダペーストの使用はほとんど、または全く視認できる脱ウェッティングを示さない。
【００２８】
一実施形態においては、混成ソルダペーストは第１合金としてのＢｉＡｇと第２合金としてのＳｎＳｂを含んでいる。第２合金においてＳｎは、様々な基材とのＢｉに勝るその優れた反応化学特性のために選択されている。ＳｎＳｂはＢｉＡｇよりも融点が低い。ＳｎとＢｉは負の混合エンタルピーを示し、二元相図に従って広い組成物範囲に共晶相を形成する。ＳｂとＢｉはまた負混合エンタルピーおよび相互無限溶解性も示す。リフロー中にＳｎＳｂが最初に溶解し、Ｓｎ含有ＩＭＣ層を基材表面上に形成する。温度がＢｉＡｇの融点を超えると、ペースト内の全ての合金粉末は溶解する。ＢｉとＳｎ／Ｓｂとの間の良好な親和性はＳｎ含有ＩＭＣ層上での溶融Ｂｉの良好な接着を保証する。さらに、第１合金内でのＡｇの存在はソルダ本体内に存在するＡｇ３ＳｎＩＭＣに余剰Ｓｎを変換する。よって、最少の低温溶解ＢｉＳｎ相が残されるか、または全く低温溶解ＢｉＳｎ相は残らない。なぜなら、Ｓｎは（１）ソルダと金属基材との間にＩＭＣ層を形成し、（２）Ａｇ３ＳｎをＢｉＡｇソルダバンプ内部に形成することによって完全に消費されるからである。
【００２９】
図５は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ１５Ｓｂ＋１０重量％フラックスの使用から得られる結合部のＤＳＣ曲線を図示する。最上部の曲線はセラミッククーポン上のリフロー後の熱流プロフィールを示す。１３８℃近辺のスパイクは第２合金の存在を示す。最下部の曲線はＣｕクーポン上のリフロー後のペーストの熱流プロフィールを示す。最下部の曲線でのこのスパイクの不在は、ＢｉＡｇ＋ＳｎＳｂ系内の低温溶解相の消失を立証する。図６は、ＢｉＡｇ＋ＳｎＡｇ系内の低温溶解相の消失を示す。図６の実験は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ３．５Ａｇ＋１０重量％フラックスを図５で示すようにセラミッククーポンとＣｕクーポン上で使用した。図７は、ＢｉＡｇ＋ＢｉＳｎ系内での消失を示す。図７の実験は、図５及び図６同様にセラミッククーポンとＣｕクーポン上で８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ４２Ｓｎ＋１０重量％フラックスを使用した。図７では、セラミック上のソルダリフロー後の熱流プロフィールを示す最上部の曲線は低温溶解相の欠落を示す。これは、混成ソルダペースト内の反応剤Ｓｎの少量と、ＳｎとＡｇとの間の高親和性とによるものであろうし、結果として、第２合金のＳｎが最終ソルダバンプ内のＩＭＣに第１合金のＡｇの一部と共に取り込まれる結果となる。
【００３０】
図８ａは、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ３．５Ａｇ＋１０重量％フラックスからなる混成ソルダペーストの使用から得られるソルダ結合部の顕微鏡図である。この実施例では、混成ソルダペーストがＣｕクーポン３００に適用された。ＩＭＣ３０１はＣｕ３００と第２合金との間に形成される。ＩＭＣ３０１のサイズは主としてペースト内の第２合金の量に依拠する。図示の実施例では、６重量％の第２合金Ｓｎ３．５Ａｇはたった数ミクロン厚のＩＭＣとなった。ソルダ結合部の大部分はＢｉリッチ相３０２内のＡｇ３０３で成る。１５０℃で２週間のエージング（寝かし）はＩＭＣ厚を大きくは増加させなかった。一方、ＢｉとＣｕは中間金属を形成せず、ＩＭＣ層がソルダと基材との間に存在しないため、Ｂｉ１１Ａｇのみが弱い結合（力）を形成する。
【００３１】
本発明の一実施形態においては、混成ソルダペーストを設計する方法は、仕上げソルダ結合部の所望の特性に応じて第１合金を選択し、続いて、適用可能な基材と、選択された第１合金との親和性とに基づいて第２合金を選択することを含む。第１合金、第２合金およびフラックスの相対量は、所望のＩＭＣ層厚、要求される適用条件およびリフロープロセス、等々の条件に基づいて決定できる。ＩＭＣ層厚はソルダペースト内の第２合金の量と、リフロープロフィールと、適用後のエージング条件とに関係する。許容可能なＩＭＣ層の厚みは異なる適用条件および異なるＩＭＣ組成によって変動できる。例えば、Ｃｕ６Ｓｎ５／Ｃｕ３ＳＮのＩＭＣ層には１０ミクロンがほぼ許容可能な厚みである。
【００３２】
ペースト内の第２合金の量が増加するにつれて最終結合部には低温溶解相が残るであろう。もし第２合金の量がソルダペースト内で低下したら、所望のウェッティング性能は達成が困難になろう。第２合金の量が減少すると、良好なウェッティングには基材上に印刷されるか提供された、さらに多い総量のペーストの使用が必要となる。しかし、ペーストの全量の増加は、はんだ付けパッケージからの形状的制約に干渉するかもしれない。
【００３３】
高温ソルダ適用のためには、第１合金は様々な高温溶解ソルダ合金から選択されなければならない。実施態様によっては、その固相線温度が２５８℃程度以上であるＢｉリッチ合金、すなわちＢｉ−Ａｇ、Ｂｉ−ＣｕおよびＢｉ−Ａｇ−Ｃｕが使用される。第２合金（追加物）は、様々な金属皮膜表面仕上げ面上でウェッティングして接着する優れた化学特性と、融解Ｂｉに対する良好な親和性とを示す合金から選択される。
【００３４】
これらの実施形態において、第２合金はＢｉリッチ合金に先立って、あるいはそれと共に溶解し、続いて基材上を容易にウェッティングして接着するであろう。一方、Ｂｉと第２合金との間の良好な親和性は良好なウェッティングを提供するであろう。従って、Ｓｎ、Ｓｎ合金、ＩｎおよびＩｎ合金が第２合金として選択される。選択された第２合金の融点に基づいて３つのグループが分類されている。グループＡは、固相線温度が約２３０℃から２５０℃の追加合金、すなわちＳｎ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｘ（Ｘ＝Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔおよびＺｎ）合金、等々を含む。グループＢは、固相線温度が約２００℃から２３０℃のソルダ合金であるＳｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｘ（Ｘ＝Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂおよびＺｎ）並びにＳｎ−Ｚｎ合金、等々を含む。グループＣは、２００℃未満の固相線温度であるソルダ合金、すなわちＳｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｉｎ、Ｉｎ−Ｃｕ、Ｉｎ−ＡｇおよびＩｎ−Ａｇ−Ｘ（Ｘ＝Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、ＳｎおよびＺｎ）、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｘ（Ｘ＝Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂまたはＺｎ）、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｘ（Ｘ＝Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂまたはＺｎ）、およびＢｉ−Ｉｎ−Ｘ（Ｘ＝Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂまたはＺｎ）合金、等々のソルダ合金を有する。これら合金において、Ｓｎ及び／又はＩｎは合金系の反応剤である。
【００３５】
本発明の一実施形態においては、第１合金はＢｉ−Ａｇ系からの合金であり、約２６０℃以上の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第１合金は０から２０重量％のＡｇを含み、残りはＢｉである。さらに別の実施形態では、第１合金は２．６から１５重量％のＡｇを含み、残りはＢｉである。
【００３６】
本発明の第２実施形態においては、第１合金はＢｉ−Ｃｕ系から選択され、約２７０℃以上の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第１合金は０から５重量％のＣｕを含み、残りはＢｉである。さらに別な実施形態では、第１合金は０．２から１．５重量％のＣｕを含み、残りはＢｉである。
【００３７】
本発明の第３実施形態においては、第１合金はＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ系から選択され、約２５８℃以上の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第１合金は０から２０重量％のＡｇと、０から５重量％のＣｕを含み、残りはＢｉである。さらに別な実施形態では、第１合金は２．６から１５重量％のＡｇと、０．２から１．５重量％のＣｕを含み、残りはＢｉである。
【００３８】
本発明の第４実施形態においては、第２合金はＳｎ−Ｓｂ系から選択され、約２３１℃から約２５０℃の固形線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は０から２０重量％のＳｂを含み、残りはＳｎである。さらに別な実施形態では、第２合金は０から１５重量％のＳｂを含み、残りはＳｎである。
【００３９】
本発明の第５実施形態では、第２合金はＳｎ−Ｓｂ−Ｘ（Ｘ＝Ａｇ，Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔおよびＺｎ）を含み、約２３０℃から約２５０℃の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は０から２０重量％のＳｂと０から２０重量％のＸを含み、残りはＳｎである。さらに別な実施形態では、第２合金は０から１０重量％のＳｂと０から５重量％のＸを含み、残りはＳｎである。
【００４０】
本発明の第６実施形態においては、第２合金はＳｎ−Ａｇを含み、約２２１℃以上の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は０から１０重量％のＡｇを含み、残りはＳｎである。別な実施形態では、第２合金は０から５重量％のＡｇを含み、残りはＳｎである。
【００４１】
本発明の第７実施形態においては、第２合金はＳｎ−Ｃｕを含み、約２２７℃以上の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は０から５重量％のＣｕを含み、残りはＳｎである。別な実施形態では、第２合金は０から２重量％のＣｕを含み、残りはＳｎである。
【００４２】
本発明の第８実施形態においては、第２合金はＳｎ−Ａｇ−Ｘ（Ｘ＝Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂおよびＺｎ）を含み、約２１６℃以上の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は０から１０重量％のＡｇと０から２０重量％のＸを含み、残りはＳｎである。別な実施形態では、第２合金は０から５重量％のＡｇと０から５重量％のＸを含み、残りはＳｎである。
【００４３】
本発明の第９実施形態においては、第２合金はＳｎ−Ｚｎを含み、約２００℃以上の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は０から２０重量％のＺｎを含み、残りはＳｎである。別な実施形態では、第２合金は０から９重量％のＺｎを含み、残りはＳｎである。
【００４４】
本発明の第１０実施形態においては、第２合金はＢｉ−Ｓｎ合金を含み、約１３９℃以上の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は８から８０重量％のＳｎを含み、残りはＢｉである。別な実施形態では、第２合金は３０から６０重量％のＳｎを含み、残りはＢｉである。
【００４５】
本発明の第１１実施形態においては、第２合金はＳｎ−Ｉｎ合金を含み、約１２０℃以上の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は０から８０重量％のＩｎを含み、残りはＳｎである。別な実施形態では、第２合金は３０から５０重量％のＩｎを含み、残りはＳｎである。
【００４６】
本発明の第１２実施形態においては、第２合金はＢｉ−Ｉｎ合金を含み、約１００℃から約２００℃の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は０から５０重量％のＩｎを含み、残りはＢｉである。別な実施形態では、第２合金は２０から４０重量％のＩｎを含み、残りはＢｉである。
【００４７】
本発明の第１３実施形態においては、第２合金はＩｎ−Ｃｕ合金を含み、約１００℃から約２００℃の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は０から１０重量％のＣｕを含み、残りはＩｎである。別な実施形態では、第２合金は０から５重量％のＣｕを含み、残りはＩｎである。
【００４８】
本発明の第１４実施形態においては、第２合金はＩｎ−Ａｇ合金を含み、約１００℃から約２００℃の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は０から３０重量％のＡｇを含み、残りはＩｎである。別な実施形態では、第２合金は０から１０重量％のＡｇを含み、残りはＩｎである。
【００４９】
第１５実施形態では、第２合金はＩｎ−Ａｇ−Ｘ（Ｘ＝Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、ＳｎおよびＺｎ）を含み、約１００℃から２００℃の固相線温度を有する。一特定実施形態では、第２合金は０から２０重量％のＡｇと０から２０重量％のＸを含み、残りはＩｎである。別な実施形態では、第２合金は０から１０重量％のＡｇと０から５重量％のＸを含み、残りはＩｎである。
【００５０】
本発明の更なる実施例は混成ソルダペーストを製造する方法を提供する。実施形態によっては、第１合金の粒子が形成され、第２合金の粒子が形成される。第１合金と第２合金の粒子はその後にフラックスと混合されてソルダペーストが形成される。最終ペーストは、第１合金粉末、第２合金粉末および残りのフラックスを含んでいる。実施形態によっては、第１合金粒子は少なくとも約２６０℃の固相線温度を有した合金製である。
【００５１】
さらに別な実施形態では、第２合金は、固相線温度が約２３０℃と約２５０℃の間である合金、固相線温度が約２００℃と約２３０℃の間である合金、又は、固相線温度が約２００℃未満である合金とを含んでいる。実施形態によっては、ペーストは約６０重量％と約９２重量％の間の第１合金粉末を含んでおり、第２合金粉末の量は０％を超えるが１２重量％以下であり、残りはフラックスである。さらに別な実施形態では、第２合金粉末は、２重量％と１０重量％の間の混成ソルダペーストである。
【００５２】
一特定実施形態では、第１合金は、Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｂｉ−Ｃｕ合金、又はＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ合金を含んでいる。さらに別な実施形態では、約２３０℃から約２５０℃の固相線温度を有した合金は、Ｓｎ合金、Ｓｎ−Ｓｂ合金、又はＳｎ−Ｓｂ−Ｘ（Ｘ＝Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔおよびＺｎ）合金を含んでいる。別の実施形態では、約２００℃から約２３０℃の固相線温度を有した合金は、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｘ（Ｘ＝Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂおよびＺｎ）合金、またはＳｎ−Ｚｎ合金を含んでいる。さらに別な実施形態では、約２００℃未満の固相線温度を有した合金は、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、またはＢｉ−Ｉｎ合金を含んでいる。
【００５３】
さらに別な実施形態では、第２合金粉末は、複数の合金粉末を含んだ粉末を含んでいる。例えば、第２合金粉末は、ここで説明した合金から選択された異なる合金の混合物を含むことができる。実施形態によっては、混成ソルダペースト内の第１合金と第２合金の相対量はソルダ適用形態に従って決定される。実施形態によっては、ペースト内の第２ソルダ合金の量が所定の閾値を超えて増加すると、最終ソルダ結合部内にいくらかの低温溶解相を維持する確率は増加するであろう。場合によっては、ペースト内の第２ソルダ合金の量が所定の閾値を下回ると、基材へのウェッティングは減少するであろう。一実施形態では、ペースト内の第２ソルダ合金の量は、低温溶解相がリフロー後に高温溶解ＩＭＣに完全に変換できるように決定される。別な実施形態では、ペースト内の第２合金は０重量％を超える量と約１２重量％未満の量との間で変動する。一特定実施形態では、ペースト内の第２合金は約２重量％を超えるが、約１０重量％未満である。
【００５４】
様々な通常の不純物すなわち少量の異なる元素に加えて、Ｓｎの反応特性が維持される限り他の元素を加えるか、合金内に取り込むことができる。
【００５５】
実施形態によっては、混成ソルダペーストでのハンダ付けに使用されるリフロープロフィールは、第１合金の融点を超える温度に素早く熱せられるよう設計される。この場合には、低温での短い浸し時間がＳｎ等の反応剤を基材側に素早く流させ、半固状溶解プールではなく完全溶解プール内で基材と反応させる。第１合金と第２合金の両方の溶解は、溶融ソルダから基材および部品への第２合金元素の拡散、並びに表面上への“沈め込み”を促すであろう。
【実施例】
【００５６】
Example（実施例）
ここで説明する範囲をカバーする様々な混成合金粉末ソルダペーストが、ソルダ性能の確認のために試験された。
【００５７】
表１は、Ｂｉ１１ＡｇまたはＢｉ２．６Ａｇを含んだ第１合金と、Ｓｎ１０Ａｇ２５ＳｂまたはＳｎ１０Ａｇ１０Ｓｂを含んだ第２合金と、フラックスとを使用して作製された例示的混成ソルダペーストの組成を説明する。
【００５８】
【表１】
2018511482.tif 000002
【００５９】
表２は、Ｂｉ１１Ａｇを含んだ第１合金と、Ｓｎ３．８Ａｇ０．７Ｃｕ、Ｓｎ３．５Ａｇ、Ｓｎ０．７ＣｕまたはＳｎ９Ｚｎを含んだ第２合金と、フラックスとを使用して作製された例示的混成ソルダペーストの組成を説明する。
【００６０】
【表２】
2018511482.tif 000003
【００６１】
表３は、Ｂｉ１１Ａｇを含んだ第１合金と、Ｂｉ４２Ｓｎ、Ｂｉ３３ＩｎまたはＩｎ４８Ｓｎを含んだ第２合金と、フラックスとを使用して作製された例示的混成ソルダペーストの組成を説明する。
【００６２】
【表３】
2018511482.tif 000004
【００６３】
表１、表２および表３によって説明したそれぞれのペーストが準備され、３穴ステンレス鋼ステンシルを使用してクーポン上に印刷された。Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌｌｏｙ４２およびアルミナのクーポンが使用された。それぞれのペーストがそれぞれのクーポンに印刷された。穴は１／４インチ（約０．６３５ｃｍ）径であった。印刷されたクーポンは混成合金粉末ソルダペースト用に設計されているプロフィールを備えたリフローオーブンを介してリフローされた。リフローは、３８０℃、４００℃および４２０℃の３域リフローオーブン内で、Ｎ２雰囲気下、ベルト速度１３インチ（約３３ｃｍ）／分で実施された。
【００６４】
ＣｕとＮｉのクーポン上のウェッティング性能は視覚的に検査された。混成ソルダ合金の全てが、単独ＢｉＡｇソルダペーストと比較して改善されたウェッティング性能を示した。図３と図４は典型的な結果を表わす写真である。図３は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ４２Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる混成合金粉末ソルダの１例のウェッティング性能を示す。左側の画像はＣｕクーポン上でリフローしたペーストを示し、右側の画像はＡｌｌｏｙ４２クーポン上でリフローしたペーストを示す。図４は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ５２Ｉｎ４８Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる混成合金粉末ソルダペーストの１例のウェッティング性能を示す。左側の画像はＣｕクーポン４００上でリフローしたペースト４０１を示し、右側の画像は、Ａｌｌｏｙ４２Ｃｕクーポン４０５上でリフローしたペースト４０２を示す。
【００６５】
リフローしたソルダボールはＤＳＣ試験のためにアルミナクーポンから剥離された。Ｃｕクーポン上とＮｉクーポン上に形成されたソルダバンプもＤＳＣ試験のためにパンチで除去された。１０℃／分の加熱速度で示差走査熱量計を使用してＤＳＣ測定が実施された。代表的なＤＳＣ曲線は図５から図７に示されている。図５は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ１５Ｓｂ＋１０重量％フラックスの使用で得られた結合部のＤＳＣ曲線を示す。最上部の曲線はセラミッククーポン上のリフロー後の熱流プロフィールを図示する。約１３８℃でのスパイクは第２合金の存在を示す。最下部の曲線はＣｕクーポン上のリフロー後のペーストの熱流プロフィールを示す。最下部の曲線でのこのスパイクの不在はＢｉＡｇ＋ＳｎＳｂ系内の低温溶解相の消失を確認する。図６は、ＢｉＡｇ＋ＳｎＡｇ系内の低温溶解相の消失を示す。図６の実験は、図５でのように、セラミッククーポン上とＣｕクーポン上での８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ３．５Ａｇ＋１０重量％フラックスを使用した。図７は、ＢｉＡｇ＋ＢｉＳｎ系での消失を示す。図７の実験は、図５及び図６でのように、セラミッククーポン上とＣｕクーポン上での８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ４２Ｓｎ＋１０重量％フラックスを使用した。図７において、セラミック上でのソルダリフロー後の熱流プロフィールを図示する最上部の曲線は低温溶解相の欠落を示す。これは、ＳｎとＡｇとの間の高親和性によるものであろうし、第２合金のＳｎは最終ソルダバンプ内のＩＭＣ内に取り込まれる結果となろう。
【００６６】
サンプルの断面は、ソルダバンプとＣｕクーポンまたはＮｉクーポンとの間のインターフェース（界面）でのＩＭＣ厚を決定するために画像化された。代表的な画像が図８に示されている。図８ａは、Ｃｕクーポン上で８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ３．５Ａｇ＋１０重量％フラックスを使用したソルダバンプの断面である。図８ｂは、Ｎｉクーポン上で同じソルダペーストを使用したソルダバンプの断面である。これら結果が示すように、ＩＭＣ層厚は両クーポン上で数μｍに規制された。
【００６７】
実施例においては、第２ソルダ合金は、０重量％を超え４０重量％までのＳｂ、０重量％を超え４０重量％までのＳｎ、およびＢｉで成るＢｉ−Ｓｂ−Ｓｎ合金である。
【００６８】
実施例においては、第２ソルダ合金はＢｉ−Ｓｂ−Ｓｎ−Ｘ合金であり、ここでＸは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔまたはＺｎである。これら実施例の実施において、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｓｎ−Ｘ合金は、０重量％を超え４０重量％までのＳｂ、０重量％を超え４０重量％までのＳｎ、０重量％を超え５重量％までのＸ、およびＢｉで成る。
【００６９】
実施例においては、第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ−Ｙ合金、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｙ合金、またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｙ合金であり、Ｙは、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、ＳｎまたはＺｎである。これら実施例の実施において、Ｙは、第１ソルダ合金の０重量％を超え５重量％までの範囲にある。
【００７０】
さらなる実施例においては、ソルダペーストは、さらに高い重量％の第２合金粉末、さらに低い重量％の第１合金粉末、またはそれらいくらかの組み合わせで成る。そのような１実施例では、ソルダペーストは、４４重量％と６０重量％未満の第１合金粉末と、０重量％を超え４８重量％未満の第２合金粉末と、０重量％と１５重量％の間のフラックスで成る。この実施例の１特定形態では、第２合金粉末の量は、２重量％を超え４０重量％未満であってもよい。
【００７１】
別なそのような実施例では、ソルダペーストは、４４重量％と８７重量％の間の第１ソルダ合金粉末と、１３重量％と４８重量％の間の第２ソルダ合金粉末と、０重量％と１５重量％の間のフラックスで成る。この実施例の１特定形態では、第２合金粉末の量は２６重量％と４０重量％の間であってもよい。
【００７２】
これら別実施例では、さらに高い重量％の第２合金粉末、さらに低い重量％の第１合金粉末、またはその組み合わせは、ソルダペーストの均質性を高める。この改善された均質性は混成合金ソルダペーストをさらに小さな結合部の形成に適用することを可能にし、少なくとも、たった０．２ｍｍ径の結合部の接着であろうがウェッティングと高温性能の両方を提供する。さらに、ソルダ合金粉末のこの組み合わせは、リフロー後のさらに高温なソルダ結合部温度さえも可能にする。例えば、そのような一形態においては、形成された結合部の再溶解温度は２７０℃を超えることができる。別なそのような形態では、形成された結合部の再溶解温度は２８０℃まで、あるいはそれ以上になり得る。
【００７３】
以上、本発明の様々な実施形態／実施例を説明してきたが、それらは例示として提供されただけであり、限定を意図したものではないことは理解されるべきである。同様に、様々な図面が本発明の例示的な構成またはその他の形態を図示するが、それらは本発明に含まれることができる特徴と機能性の理解を助けるために為されている。本発明は図示および説明された構成や形態に限定されず、望ましい特徴は様々な別構成および別形態を活用しても実施が可能である。事実、当業界の専門家には、本発明の望ましい特徴を実施するために、代替の機能的、論理的または物理的な分割および形態がいかに利用できるかは明らかであろう。また、ここで説明したもの以外の多数の異なる構成成分が様々な分割形態に適用できる。加えて、フロー図、運用の説明および方法クレーム（請求項）に関して、そこで実施ステップが提供されている順序は、特にその他に言及がない限り、様々な実施例が、明記された機能性を同一順序で実施すべく実施されることを要求しない。
【００７４】
本発明は様々な代表的実施例および態様によって上述されているが、１以上の個別の実施例で説明されている様々な特徴、形態および機能性は、説明されているそれらの特定実施例での適用性に限定されず、具体的に説明されていようがいまいが、そのような特徴が説明されている実施例の一部であると説明されていようがいまいが、単独または様々な組み合わせで本発明の他の実施例にも適用が可能であることは理解されるべきである。よって、本発明の広がりと範囲はいかなる上述の代表的な実施例に限定されるべきではない。
【００７５】
本明細書で使用されている用語および表現、並びにそれらの変形は、その他が特に明示的に述べられていなければ、限定されているものではなく開かれた意味である。その例として、“含む”なる語は、“限定なく含む”等を意味し、用語“例”は説明している物の代表例を提供するものであり、その枯渇的あるいは限定されたリストを提供するためのものではなく、特に数に言及されていないものは、“少なくとも１つ”、“１以上”等の意味であり、“従来的”、“伝統的”、“通常の”、“標準的”、“知られた”およびその類似表現は、所定の期間または所定の時期に利用可能な物に限定されると理解されるべきでなく、現在または将来の任意のときに利用が可能な、または知られている普通、伝統的、通常または標準的な技術を網羅すると読まれるべきである。同様に、この明細書が当該分野の専門家に明らかであるか知られた技術に言及する場合には、そのような技術は、現在または将来の任意のときに専門家に明らかであるか知られているものを網羅する。
【００７６】
“１以上”、“少なくとも”、“限定されない”等々の用語は、広がりを持たせる用語が不在である場合に、それより狭い場合が想定されているか必要とされているということを意味しているとは理解されるべきではない。用語“モジュール”の使用は、モジュールの一部として説明されているか請求されている構成成分あるいは機能性が全て共通のパッケージ内に収まるように設計されているとは意味しない。事実、モジュールの様々な構成要素は、制御ロジックであろうが他の構成要素であろうが、１つのパッケージ内で組み合わせが可能であり、あるいは別々に維持が可能であり、さらに複数のグループまたはパッケージに、または複数の位置に別々に配分することが可能である。
【００７７】
加えて、ここに記載する様々な実施例は代表的なブロック図、フローチャート、その他の図の形態で説明されている。本明細書を読んだ当該分野の専門家には明らかであろうが、説明および図解されている実施例およびそれらの様々な変形は、説明されている例に限定されることなく実施が可能である。例えば、ブロック図およびそれらに付随する説明は、特定の構成または形態を必須とするものと理解されるべきではない。
【符号の説明】
【００７８】
図２中の「Ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ」とは、脱ウェッティング（または、非濡れ）。
図２，３，４中の「Ａｌｌｏｙ  ４２」は、合金４２。
図８ａ，８ｂの「Ｓｏｌｄｅｒ」は、ソルダ（はんだ）。
「Ｂｉ−ｒｉｃｈ  ｐｈａｓｅ」は、Ｂｉリッチ相。
「ＩＭＣ」は、金属間化合物。
【図１】
2018511482.tif 000005
【図２】
2018511482.tif 000006
【図３】
2018511482.tif 000007
【図４】
2018511482.tif 000008
【図５】
2018511482.tif 000009
【図６】
2018511482.tif 000010
【図７】
2018511482.tif 000011
【図８ａ】
2018511482.tif 000012
【図８ｂ】
2018511482.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月1日(2017.11.1)
【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】
ソルダペースト（はんだペースト）であって、
４４重量％から６０重量％未満の第１ソルダ合金粉末の量と、
０重量％を超え、４８重量％までの第２ソルダ合金粉末の量と、
フラックスとからなり、
前記第１ソルダ合金粉末は、２６０℃を超える固相線温度を有した第１ソルダ合金からなり、当該第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｂｉ−Ａｇ−Ｙ合金、Ｂｉ−Ｃｕ合金、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｙ合金、Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ合金、またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｙ合金であり、ここでＹは、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、ＳｎまたはＺｎであり、
前記第２ソルダ合金粉末は、２５０℃未満の固相線温度を有した第２ソルダ合金からなる、ことを特徴とするソルダペースト。
【請求項２】
前記第２ソルダ合金は２３０℃と２５０℃の間の固相線温度を有している請求項１記載のソルダペースト。
【請求項３】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ合金、Ｓｎ−Ｓｂ合金、またはＳｎ−Ｓｂ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔまたはＺｎ）である、請求項２記載のソルダペースト。
【請求項４】
前記第２ソルダ合金は２００℃と２３０℃の間の固相線温度を有している請求項１記載のソルダペースト。
【請求項５】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、またはＳｎ−Ｚｎ合金である、請求項４記載のソルダペースト。
【請求項６】
前記第２ソルダ合金は２００℃未満の固相線温度を有している請求項１記載のソルダペースト。
【請求項７】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｂｉ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、またはＢｉ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）である、請求項６記載のソルダペースト。
【請求項８】
前記第２ソルダ合金粉末の量は２重量％と４０重量％の間である請求項１記載のソルダペースト。
【請求項９】
前記第２ソルダ合金は、０重量％を超え４０重量％までのＳｂと、０重量％を超え４０重量％までのＳｎと、ＢｉとからなるＢｉ−Ｓｂ−Ｓｎ合金である請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１０】
前記第２ソルダ合金は、０重量％を超え４０重量％までのＳｂ、０重量％を超え４０重量％までのＳｎ、０重量％を超え５重量％までのＸ、およびＢｉからなるＢｉ−Ｓｂ−Ｓｎ−Ｘ（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔまたはＺｎ）である請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１１】
前記第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｂｉ−Ｃｕ合金またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ合金である、請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１２】
前記第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ−Ｙ合金、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｙ合金またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｙ合金であり、ここでＹは、０重量％を超え、５重量％までの範囲である請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１３】
前記第１ソルダ合金は、
０重量％を超え２０重量％までのＡｇで残り部分はＢｉを含むか、
０重量％を超え５重量％までのＣｕで残り部分はＢｉを含むか、あるいは、
０重量％を超え２０重量％までのＡｇおよび０重量％を超え５重量％までのＣｕで残り部分はＢｉを含んでいる、請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１４】
前記第１ソルダ合金は、
２．６重量％から１５重量％のＡｇで残り部分はＢｉを含むか、
０．２重量％から１．５重量％のＣｕで残り部分はＢｉを含むか、あるいは、
２．６重量％から１５重量％のＡｇおよび０．２重量％から１．５重量％のＣｕで残り部分はＢｉを含んでいる、請求項１記載のソルダペースト。
【請求項１５】
ソルダペースト（はんだペースト）であって、
４４重量％と８７重量％の間の第１ソルダ合金粉末の量と、
１３重量％と４８重量％の間の第２ソルダ合金粉末の量と、
フラックスとからなり、
前記第１ソルダ合金粉末は、２６０℃を超える固相線温度を有した第１ソルダ合金からなり、当該第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｂｉ−Ａｇ−Ｙ合金、Ｂｉ−Ｃｕ合金、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｙ合金、Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ合金、またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｙ合金であり、ここでＹは、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｓｂ、ＳｎまたはＺｎであり、
前記第２ソルダ合金粉末は、２５０℃未満の固相線温度を有した第２ソルダ合金からなる、ことを特徴とするソルダペースト。
【請求項１６】
前記第２ソルダ合金は２３０℃と２５０℃の間の固相線温度を有している請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項１７】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ合金、Ｓｎ−Ｓｂ合金、またはＳｎ−Ｓｂ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔまたはＺｎ）合金である、請求項１６記載のソルダペースト。
【請求項１８】
前記第２ソルダ合金は２００℃と２３０℃の間の固相線温度を有している請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項１９】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、またはＳｎ−Ｚｎ合金である、請求項１８記載のソルダペースト。
【請求項２０】
前記第２ソルダ合金は２００℃未満の固相線温度を有している請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２１】
前記第２ソルダ合金は、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｂｉ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、またはＢｉ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）である、請求項２０記載のソルダペースト。
【請求項２２】
前記第２ソルダ合金粉末の量は２６重量％と４０重量％の間である請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２３】
前記第２ソルダ合金は、０重量％を超え４０重量％までのＳｂと、０重量％を超え４０重量％までのＳｎと、ＢｉとからなるＢｉ−Ｓｂ−Ｓｎ合金である請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２４】
前記第２ソルダ合金は、０重量％を超え４０重量％までのＳｂ、０重量％を超え４０重量％までのＳｎ、０重量％を超え５重量％までのＸ、およびＢｉからなるＢｉ−Ｓｂ−Ｓｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔまたはＺｎ）である項１５記載のソルダペースト。
【請求項２５】
前記第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ合金、Ｂｉ−Ｃｕ合金またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ合金である、請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２６】
前記第１ソルダ合金は、Ｂｉ−Ａｇ−Ｙ合金、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｙ合金またはＢｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｙ合金を含んでおり、ここでＹは、０重量％を超え、５重量％までの範囲である請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２７】
前記第１ソルダ合金は、
０重量％を超え２０重量％までのＡｇで残り部分はＢｉを含むか、
０重量％を超え５重量％までのＣｕで残り部分はＢｉを含むか、あるいは、
０重量％を超え２０重量％までのＡｇおよび０重量％を超え５重量％までのＣｕで残り部分はＢｉを含んでいる、請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２８】
前記第１ソルダ合金は、
２．６重量％から１５重量％のＡｇで残り部分はＢｉを含むか、
０．２重量％から１．５重量％のＣｕで残り部分はＢｉを含むか、あるいは、
２．６重量％から１５重量％のＡｇおよび０．２重量％から１．５重量％のＣｕで残り部分はＢｉを含んでいる請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項２９】
前記第１ソルダ合金の固相線温度は２８０℃以下である請求項１記載のソルダペースト。
【請求項３０】
前記第２ソルダ合金は、Ｂｉ−Ｓｎ合金、Ｂｉ−Ｉｎ合金、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｓｎ合金、
Ｓｎ−Ｂｉ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、
Ｓｎ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、
Ｂｉ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、または、
Ｂｉ−Ｓｂ−Ｓｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔもしくはＺｎ）である、請求項１記載のソルダペースト。
【請求項３１】
前記第１ソルダ合金の固相線温度は２８０℃以下である請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項３２】
前記第２ソルダ合金は、Ｂｉ−Ｓｎ合金、Ｂｉ−Ｉｎ合金、Ｂｉ−Ｓｂ−Ｓｎ合金、
Ｓｎ−Ｂｉ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、
Ｓｎ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｂｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、
Ｂｉ−Ｉｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＳｂもしくはＺｎ）、または、
Ｂｉ−Ｓｂ−Ｓｎ−Ｘ合金（Ｘは、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｄ、ＰｔもしくはＺｎ）である、請求項１５記載のソルダペースト。
【請求項３３】
前記第２ソルダ合金は、基材と反応して界面を提供する金属間化合物層を形成する反応性構成成分を含んでいる請求項１記載のソルダペースト。
【請求項３４】
前記反応性構成成分は、リフロー後に、該反応性構成成分が前記界面を提供する金属間化合物層の内に完全に消費されるような量、あるいは、該反応性構成成分が前記界面を提供する金属間化合物層および結合部内の一種以上の追加的金属間化合物の内に完全に消費されるような量で存在しており、ここで前記一種以上の追加的金属間化合物は、前記第２ソルダ合金の一種以上の構成成分および前記第１ソルダ合金の一種以上の構成成分からなる、請求項３３記載のソルダペースト。
【国際調査報告】
2018511482.tif 000014
2018511482.tif 000015
2018511482.tif 000016