JP2004141937A - はんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末 - Google Patents
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Abstract
【課題】はんだペーストを製造するために使用する表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を提供する。
【解決手段】Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に、厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属からなる貴金属層を形成したはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末であって、必要に応じてＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面と貴金属層の間に厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの内のいずれかの金属からなる拡散吸収防止層を形成してなる。
【選択図】 なし
【解決手段】Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に、厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属からなる貴金属層を形成したはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末であって、必要に応じてＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面と貴金属層の間に厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの内のいずれかの金属からなる拡散吸収防止層を形成してなる。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、はんだペーストを製造するために使用する表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペーストは、ＧａＡｓ光素子、ＧａＡｓ高周波素子、熱電素子などの半導体素子と基板との接合や微細かつ高気密性が要求されるＳＡＷフィルター、水晶発信子などの封止に使用されている。このＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストに含まれるＡｕ−Ｓｎ合金粉末は、Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有することが知られている。
【０００３】
このＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストに使用されるＡｕ−Ｓｎ合金粉末は、通常、Ａｕ−Ｓｎ合金を溶解して溶湯を作製し、温度：３００〜４００℃に保持し、この温度に保持された溶湯を自然落下させ、この自然落下する溶湯に周囲から不活性ガスを噴射して落下する溶湯に高圧不活性ガスを衝突させるガスアトマイズ法により製造する。かかる従来のガスアトマイズ法により得られたＡｕ−Ｓｎ合金粉末は平均粒径：１０〜１００μｍを有しているが、このガスアトマイズして得られたＡｕ−Ｓｎ合金粉末は表面が酸化されやすく、このＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面には一般に酸化膜が形成されている。この表面酸化膜を除去するためにロジン系のペースト化剤が使用されており、このＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストはＡｕ−Ｓｎ合金粉末にロジン系ペースト化剤と混合して製造している。
ところが、ロジン系ペースト化剤を混合したＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストは、ろう付け後にロジンの残渣が生じるために、これを洗浄で取り除かなければならず、洗浄行程を組み込めない前記ＧａＡｓ光素子、ＧａＡｓ高周波素子、熱電素子などの半導体素子と基板との接合には適用できない。
そのため、ロジンを含まないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストが開発されており、流動パラフィン、テトラリン、ジエチルベンゼンを含むペースト化剤にＡｕ−Ｓｎ合金粉末：２〜２０質量％を添加した残渣の発生が極めて少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストが開発されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２２６４８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末は製造後ただちにＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストの原料として使用されることは稀であり、通常は製造したのち一旦貯蔵され、必要に際して適宜取り出して使用される。そのために、ロジンを含まないペースト化剤を使用して作製したＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストはＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成された表面酸化膜の除去が十分でないために、前記ロジンを含まないＡｕ−Ｓｎ合金はんだはロジンを含むペースト化剤を使用して作製したＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストに比べて十分な濡れ広がり性を確保することができなかった。そのため、ロジンを含まないペースト化剤を使用して洗浄工程を必要としない濡れ広がり性に優れたＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストの開発に迫られていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、濡れ広がり性に一層優れたロジンを含まないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを作製すべく研究を行った。その結果、
（ａ）Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に、貴金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ）からなる貴金属層を形成してＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される酸化膜の量を減らしたＡｕ−Ｓｎ合金粉末を作製し、この表面酸化膜の少ないＡｕ−Ｓｎ合金粉末をロジンを含まないペースト化剤と混合して得られたはんだペーストは、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末がリフロー中に雰囲気から酸化されることを防ぐと共にロジンなどの活性成分を含まなくても十分な濡れ広がり性を実現できる、
（ｂ）その際、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属層の厚さは１０〜１０００ｎｍの範囲内にあることが好ましい、
（ｃ）Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成された極めて薄い貴金属層は加熱または長期間放置するとＡｕ−Ｓｎ合金粉末内部に拡散してＡｕ−Ｓｎ合金粉末の融点を上げるところから、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面にＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの内のいずれかの金属からなる拡散吸収防止層を形成し、この拡散吸収防止層の上に貴金属からなる貴金属層を形成すると、長時間保存しても貴金属層がＡｕ−Ｓｎ合金粉末に拡散吸収されることはなく、またろう付け加熱時に貴金属層がＡｕ−Ｓｎ合金粉末に拡散吸収されることを防止し、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の融点を上昇させることはない、
（ｄ）前記Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属層または貴金属層および拡散吸収防止層からなる複合コーティング層は、それぞれＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面全面に形成されている必要はなく、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面の３０面積％以上に形成されていれば、その部分を起点として粉末の溶融が進み、はんだの濡れが問題なく達成される、という研究結果が得られたのである。
【０００７】
この発明は、かかる研究結果にもとづいてなされたものであって、
（１）Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に、厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属からなる貴金属層を形成してなるはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、
（２）前記貴金属層は、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面の３０面積％以上に亘って形成されている（１）記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、
（３）Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に、
厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの内のいずれかの金属からなる拡散吸収防止層と、この拡散吸収防止層の上に形成された厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属からなる貴金属層とからなる複合コーティング層を形成してなるはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、
（４）前記貴金属層および拡散吸収防止層からなる複合コーティング層は、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面の３０面積％以上に亘って形成されている（３）記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、に特徴を有するものである。
【０００８】
前記貴金属層は、貴金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ）を電解または無電解メッキにより形成したメッキ層であってもよく、貴金属粉末を凝集させた凝集粉末層であってもよく、また貴金属からなるターゲットを用いてスパッタリングして得られたスパッタリング層であってもよい。したがって、この発明は、
（５）前記貴金属層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属を電解メッキして得られた電解メッキ層である前記（１）、（２）、（３）または（４）記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、
（６）前記貴金属層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属からなるターゲットを用いてスパッタリングして得られたスパッタリング層である（１）、（２）、（３）または（４）記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、
（７）前記貴金属層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属粉末を凝集させた凝集粉末層である前記（１）、（２）、（３）または（４）記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、に特徴を有するものである。
【０００９】
Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金は、Ａｕ−Ｓｎはんだ合金として最も広く用いられており、その成分組成も既に知られているので、その成分組成範囲の限定理由の説明は省略する。また、この発明のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末は、通常のアトマイズ法により作製したＡｕ−Ｓｎ合金粉末を使用し、その平均粒径は１０〜１００μｍの範囲内にあり、この平均粒径は市販のＡｕ−Ｓｎ合金粉末の平均粒径と同じである。
【００１０】
かかる通常のＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ）からなる貴金属層は、その厚さが１０ｎｍ未満ではＡｕ−Ｓｎ合金粉末溶融時に瞬時に溶融したＡｕ−Ｓｎ合金に吸収されて十分な効果が得られず、一方、１０００ｎｍを越えると、Ａｕ−Ｓｎ合金の組成の変動が大きくなり、融点が大きく変化し、それによって濡れ広がり性に悪影響を与えるので好ましくない。したがって、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属層の厚さは１０〜１０００ｎｍに定めた。貴金属層の厚さの一層好ましい範囲は電解メッキ層の場合は２００〜５００ｎｍ、スッパッタリング層の場合は１００〜５００ｎｍ、凝集粉末層の場合は３００〜７００ｎｍである。
【００１１】
また、この発明のＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成されるＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの内のいずれかの金属からなる拡散吸収防止層は必要に応じて形成されるが、その厚さが１０ｎｍ未満では貴金属からなる貴金属層の拡散に対するバリア効果が薄いので好ましくなく、一方、１０００ｎｍを越えると、Ａｕ−Ｓｎ合金に不純物として取り込まれ、組成の変動が大きくなり、融点が大きく変化して濡れ広がり性に悪影響を与えるので好ましくない。したがって、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される拡散吸収防止層の厚さは１０〜１０００ｎｍに定めた。拡散吸収防止層の厚さの一層好ましい範囲は５０〜５００ｎｍである。
【００１２】
また、この発明のＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ）からなる貴金属層は、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面全面に形成されることが最も好ましいが、表面全面に形成されなくても所定の効果が得られ、その被覆率は３０％未満になると十分な効果が得られないので、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属層の被覆率は３０％以上に定めた。さらに拡散吸収防止層の被覆率は３０％未満になると、十分な効果が得られないので、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される拡散吸収防止層の被覆率は３０％以上に定めた。
【００１３】
【発明の実施の形態】
Ｓｎ：２０質量％を含有し、残部がＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、平均粒径：２０μｍを有する市販のガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末を従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末として用意した。
【００１４】
実施例１
このＡｕ−Ｓｎ合金粉末に対し、シアン化第一金カリウムを水に溶解し、クエン酸を加えてＰＨを約５に調整した浴を用いて無電解メッキによりＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面全面に表１に示される厚さのＡｕからなる貴金属層を形成し、本発明はんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末（以下、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末という）１〜５および比較はんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末（以下、比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末という）１〜２を作製した。なお、Ａｕからなる貴金属層の厚さは無電解メッキ時間を調整することにより調節した。
かかる本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１〜５、比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１〜２および先に用意した従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末のそれぞれに対し、流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金について、光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表１に示した。なお、表面光沢の有無は溶融はんだ部分における反射率を測定し、５０％以上の反射率を表面光沢「有」、５０％未満の反射率を表面光沢「無」として評価した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
表１に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１〜５を含むはんだペーストは、従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１〜２を含むはんだペーストは好ましくない特性があることがわかる。
【００１７】
実施例２
撹拌機構とメッシュ状のアノード及びカソードを備えたメッキ装置を用意し、市販のメッキ液（日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製のパラデックスＭＳ（商品名））を用い、このメッキ液中にＡｕ−Ｓｎ合金粉末を撹拌・分散しながら、電流密度：２Ａ／ｄｍ２、メッキ浴温度：６０℃で電解メッキ時間を変えることにより電解メッキを行い、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末に表２に示される厚さのＰｄからなる貴金属層を形成することにより本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末６〜１０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３〜４を作製した。なお、Ｐｄからなる貴金属層の厚さは電解メッキ時間を調整することにより調節した。
かかる本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末６〜１０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３〜４のそれぞれに対し、流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表２に示した。
【００１８】
【表２】
【００１９】
表２に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末６〜１０を含むはんだペーストは、表１の従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３〜４を含むはんだペーストは好ましくない特性があることがわかる。
【００２０】
実施例３
撹拌機構とメッシュ状のアノード及びカソードを備えたメッキ装置を用意し、市販のメッキ液（日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製のスーパーロジウムＮｏ１（商品名））を用い、このメッキ液中にＡｕ−Ｓｎ合金粉末を撹拌・分散しながら、電流密度：１．３４Ａ／ｄｍ２、メッキ浴温度：５０℃で電解メッキ時間を変えることにより電解メッキを行い、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末に表３に示される厚さのＲｈからなる貴金属層を形成し、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末５〜６を作製した。なお、Ｒｈからなる貴金属層の厚さは電解メッキ時間を調整することにより調節した。
かかる本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末５〜６に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表３に示した。
【００２１】
【表３】
【００２２】
表３に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１５を含むはんだペーストは、表１の従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末５〜６を含むはんだペーストは好ましくない特性があることがわかる。
【００２３】
実施例４
撹拌機構とメッシュ状のアノード及びカソードを備えたメッキ装置を用意し、市販のメッキ液（日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製のプラタネクス３ＬＳ（商品名））を用い、このメッキ液中にＡｕ−Ｓｎ合金粉末を撹拌・分散しながら、電流密度：２Ａ／ｄｍ２、メッキ浴温度：８０℃で電解メッキ時間を変えることにより電解メッキを行い、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末に表４に示される厚さのＰｔからなる貴金属層を形成し、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１６〜２０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末７〜８を作製した。なお、Ｐｔからなる貴金属層の厚さは電解メッキ時間を調整することにより調節した。
かかる本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１６〜２０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末７〜８に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表４に示した。
【００２４】
【表４】
【００２５】
表４に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１６〜２０を含むはんだペーストは、表１の従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末７〜８を含むはんだペーストは好ましくない特性があることがわかる。
【００２６】
実施例５
撹拌機構とメッシュ状のアノード及びカソードを備えたメッキ装置を用意し、市販のメッキ液（日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製のルテネックス（商品名））を用い、このメッキ液中にＡｕ−Ｓｎ合金粉末を撹拌・分散しながら、電流密度：１Ａ／ｄｍ２、メッキ浴温度：６５℃で電解メッキ時間を変えることにより電解メッキを行い、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末に表５に示される厚さのＲｕからなる貴金属層を形成し、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２１〜２５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末９〜１０を作製した。なお、Ｒｕからなる貴金属層の厚さは電解メッキ時間を調整することにより調節した。
かかる本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２１〜２５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末９〜１０に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表５に示した。
【００２７】
【表５】
【００２８】
表５に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２１〜２５を含むはんだペーストは、表１の従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末９〜１０を含むはんだペーストは好ましくない特性があることがわかる。
【００２９】
実施例６
直流マグネトロンスパッタリング装置を用意し、この装置に金ターゲットをセットし、一方、先に用意したガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末を金ターゲットの下方に位置するトレイに薄く広げ、さらにトレイを自転させて均一にコーティングすることにより厚さ：５０ｎｍのＡｕからなる貴金属層を形成した本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２６〜３０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１２を作製した。この場合、コーティングされるのは粉末のターゲット方向を向いている面のみであるが、ＳＥＭ観察によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末表面の貴金属層の被覆率を測定した。得られた本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２６〜３０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１２に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表６に示した。
【００３０】
【表６】
【００３１】
表６に示される結果から、貴金属層の被覆率が３０面積％以上の本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２６〜３０を含むはんだペーストは、表１に示される従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、貴金属層の被覆率が３０面積％未満のこの発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１２を含むはんだペーストは、はんだ広がり率が十分でないことがわかる。
【００３２】
実施例７
先に用意した平均粒径：２０μｍを有する市販のガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末と、市販の超微粒Ａｕ粉末（平均粒径：０．０１μｍ）を質量被４０：１の割合でヘキサン溶媒をとしてボールミルにより１２時間混合した。混合後、得られた混合粉末をＳＥＭで観察したところ、超微粒Ａｕ粉末がガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面を、表７に示される厚さを有する超微粒Ａｕ粉末が凝集してなる凝集粉末層が形成された本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３１〜３５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１３〜１４が得られた。これら本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３１〜３５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１３〜１４に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表７に示した。
【００３３】
【表７】
【００３４】
表７に示される結果から、貴金属層の被覆率が３０面積％以上の本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３１〜３５を含むはんだペーストは、表１に示される従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１３〜１４を含むはんだペーストは、はんだ広がり率が十分でないことがわかる。
【００３５】
実施例８
直流マグネトロンスパッタリング装置を用意し、この装置にまずＮｉターゲットをセットし、一方、先に用意したガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末を金ターゲットの下方に位置するトレイに薄く広げ、さらにトレイを自転させて均一にコーティングすることにより厚さ：５０ｎｍのＮｉからなる拡散吸収防止層を形成した。
引き続いて、同じ直流マグネトロンスパッタリング装置にＡｕターゲットをセットし、厚さ：５０ｎｍのＮｉからなる拡散吸収防止層を形成したガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末の上に、さらにＡｕからなる貴金属層を形成し、Ｎｉ層およびＡｕ層からなる複合コーティング層を形成することにより本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３６〜４０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１５〜１６を作製した。この場合、コーティングされるのは粉末のターゲット方向を向いている面のみであるが、ＳＥＭ観察によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末表面のＮｉ層およびＡｕ層の被覆率も測定した。得られた本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３６〜４０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１５〜１６に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表８に示した。
【００３６】
【表８】
【００３７】
表８に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３６〜４０を含むはんだペーストは、表１に示される従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１５〜１６を含むはんだペーストは、はんだ広がり率が十分でないことがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
上述のように、この発明のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末は、ロジンを含まないペースト化剤に添加しても、従来のはんだペーストに比べて濡れ広がり性に優れ、しかもロジンを含まないのでろう付け後の残渣の発生が少なく、ろう付け後の洗浄工程を省略することが出来、しかも良好なはんだ付けを行うことが出来るのでコストを低減することができ、産業上優れた効果をもたらすものである。
【産業上の利用分野】
この発明は、はんだペーストを製造するために使用する表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペーストは、ＧａＡｓ光素子、ＧａＡｓ高周波素子、熱電素子などの半導体素子と基板との接合や微細かつ高気密性が要求されるＳＡＷフィルター、水晶発信子などの封止に使用されている。このＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストに含まれるＡｕ−Ｓｎ合金粉末は、Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有することが知られている。
【０００３】
このＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストに使用されるＡｕ−Ｓｎ合金粉末は、通常、Ａｕ−Ｓｎ合金を溶解して溶湯を作製し、温度：３００〜４００℃に保持し、この温度に保持された溶湯を自然落下させ、この自然落下する溶湯に周囲から不活性ガスを噴射して落下する溶湯に高圧不活性ガスを衝突させるガスアトマイズ法により製造する。かかる従来のガスアトマイズ法により得られたＡｕ−Ｓｎ合金粉末は平均粒径：１０〜１００μｍを有しているが、このガスアトマイズして得られたＡｕ−Ｓｎ合金粉末は表面が酸化されやすく、このＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面には一般に酸化膜が形成されている。この表面酸化膜を除去するためにロジン系のペースト化剤が使用されており、このＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストはＡｕ−Ｓｎ合金粉末にロジン系ペースト化剤と混合して製造している。
ところが、ロジン系ペースト化剤を混合したＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストは、ろう付け後にロジンの残渣が生じるために、これを洗浄で取り除かなければならず、洗浄行程を組み込めない前記ＧａＡｓ光素子、ＧａＡｓ高周波素子、熱電素子などの半導体素子と基板との接合には適用できない。
そのため、ロジンを含まないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストが開発されており、流動パラフィン、テトラリン、ジエチルベンゼンを含むペースト化剤にＡｕ−Ｓｎ合金粉末：２〜２０質量％を添加した残渣の発生が極めて少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストが開発されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２２６４８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末は製造後ただちにＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストの原料として使用されることは稀であり、通常は製造したのち一旦貯蔵され、必要に際して適宜取り出して使用される。そのために、ロジンを含まないペースト化剤を使用して作製したＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストはＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成された表面酸化膜の除去が十分でないために、前記ロジンを含まないＡｕ−Ｓｎ合金はんだはロジンを含むペースト化剤を使用して作製したＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストに比べて十分な濡れ広がり性を確保することができなかった。そのため、ロジンを含まないペースト化剤を使用して洗浄工程を必要としない濡れ広がり性に優れたＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストの開発に迫られていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、濡れ広がり性に一層優れたロジンを含まないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを作製すべく研究を行った。その結果、
（ａ）Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に、貴金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ）からなる貴金属層を形成してＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される酸化膜の量を減らしたＡｕ−Ｓｎ合金粉末を作製し、この表面酸化膜の少ないＡｕ−Ｓｎ合金粉末をロジンを含まないペースト化剤と混合して得られたはんだペーストは、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末がリフロー中に雰囲気から酸化されることを防ぐと共にロジンなどの活性成分を含まなくても十分な濡れ広がり性を実現できる、
（ｂ）その際、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属層の厚さは１０〜１０００ｎｍの範囲内にあることが好ましい、
（ｃ）Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成された極めて薄い貴金属層は加熱または長期間放置するとＡｕ−Ｓｎ合金粉末内部に拡散してＡｕ−Ｓｎ合金粉末の融点を上げるところから、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面にＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの内のいずれかの金属からなる拡散吸収防止層を形成し、この拡散吸収防止層の上に貴金属からなる貴金属層を形成すると、長時間保存しても貴金属層がＡｕ−Ｓｎ合金粉末に拡散吸収されることはなく、またろう付け加熱時に貴金属層がＡｕ−Ｓｎ合金粉末に拡散吸収されることを防止し、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の融点を上昇させることはない、
（ｄ）前記Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属層または貴金属層および拡散吸収防止層からなる複合コーティング層は、それぞれＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面全面に形成されている必要はなく、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面の３０面積％以上に形成されていれば、その部分を起点として粉末の溶融が進み、はんだの濡れが問題なく達成される、という研究結果が得られたのである。
【０００７】
この発明は、かかる研究結果にもとづいてなされたものであって、
（１）Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に、厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属からなる貴金属層を形成してなるはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、
（２）前記貴金属層は、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面の３０面積％以上に亘って形成されている（１）記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、
（３）Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に、
厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの内のいずれかの金属からなる拡散吸収防止層と、この拡散吸収防止層の上に形成された厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属からなる貴金属層とからなる複合コーティング層を形成してなるはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、
（４）前記貴金属層および拡散吸収防止層からなる複合コーティング層は、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面の３０面積％以上に亘って形成されている（３）記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、に特徴を有するものである。
【０００８】
前記貴金属層は、貴金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ）を電解または無電解メッキにより形成したメッキ層であってもよく、貴金属粉末を凝集させた凝集粉末層であってもよく、また貴金属からなるターゲットを用いてスパッタリングして得られたスパッタリング層であってもよい。したがって、この発明は、
（５）前記貴金属層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属を電解メッキして得られた電解メッキ層である前記（１）、（２）、（３）または（４）記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、
（６）前記貴金属層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属からなるターゲットを用いてスパッタリングして得られたスパッタリング層である（１）、（２）、（３）または（４）記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、
（７）前記貴金属層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属粉末を凝集させた凝集粉末層である前記（１）、（２）、（３）または（４）記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末、に特徴を有するものである。
【０００９】
Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金は、Ａｕ−Ｓｎはんだ合金として最も広く用いられており、その成分組成も既に知られているので、その成分組成範囲の限定理由の説明は省略する。また、この発明のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末は、通常のアトマイズ法により作製したＡｕ−Ｓｎ合金粉末を使用し、その平均粒径は１０〜１００μｍの範囲内にあり、この平均粒径は市販のＡｕ−Ｓｎ合金粉末の平均粒径と同じである。
【００１０】
かかる通常のＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ）からなる貴金属層は、その厚さが１０ｎｍ未満ではＡｕ−Ｓｎ合金粉末溶融時に瞬時に溶融したＡｕ−Ｓｎ合金に吸収されて十分な効果が得られず、一方、１０００ｎｍを越えると、Ａｕ−Ｓｎ合金の組成の変動が大きくなり、融点が大きく変化し、それによって濡れ広がり性に悪影響を与えるので好ましくない。したがって、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属層の厚さは１０〜１０００ｎｍに定めた。貴金属層の厚さの一層好ましい範囲は電解メッキ層の場合は２００〜５００ｎｍ、スッパッタリング層の場合は１００〜５００ｎｍ、凝集粉末層の場合は３００〜７００ｎｍである。
【００１１】
また、この発明のＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成されるＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの内のいずれかの金属からなる拡散吸収防止層は必要に応じて形成されるが、その厚さが１０ｎｍ未満では貴金属からなる貴金属層の拡散に対するバリア効果が薄いので好ましくなく、一方、１０００ｎｍを越えると、Ａｕ−Ｓｎ合金に不純物として取り込まれ、組成の変動が大きくなり、融点が大きく変化して濡れ広がり性に悪影響を与えるので好ましくない。したがって、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される拡散吸収防止層の厚さは１０〜１０００ｎｍに定めた。拡散吸収防止層の厚さの一層好ましい範囲は５０〜５００ｎｍである。
【００１２】
また、この発明のＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属（Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ）からなる貴金属層は、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面全面に形成されることが最も好ましいが、表面全面に形成されなくても所定の効果が得られ、その被覆率は３０％未満になると十分な効果が得られないので、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される貴金属層の被覆率は３０％以上に定めた。さらに拡散吸収防止層の被覆率は３０％未満になると、十分な効果が得られないので、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に形成される拡散吸収防止層の被覆率は３０％以上に定めた。
【００１３】
【発明の実施の形態】
Ｓｎ：２０質量％を含有し、残部がＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有し、平均粒径：２０μｍを有する市販のガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末を従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末として用意した。
【００１４】
実施例１
このＡｕ−Ｓｎ合金粉末に対し、シアン化第一金カリウムを水に溶解し、クエン酸を加えてＰＨを約５に調整した浴を用いて無電解メッキによりＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面全面に表１に示される厚さのＡｕからなる貴金属層を形成し、本発明はんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末（以下、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末という）１〜５および比較はんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末（以下、比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末という）１〜２を作製した。なお、Ａｕからなる貴金属層の厚さは無電解メッキ時間を調整することにより調節した。
かかる本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１〜５、比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１〜２および先に用意した従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末のそれぞれに対し、流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金について、光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表１に示した。なお、表面光沢の有無は溶融はんだ部分における反射率を測定し、５０％以上の反射率を表面光沢「有」、５０％未満の反射率を表面光沢「無」として評価した。
【００１５】
【表１】
表１に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１〜５を含むはんだペーストは、従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１〜２を含むはんだペーストは好ましくない特性があることがわかる。
【００１７】
実施例２
撹拌機構とメッシュ状のアノード及びカソードを備えたメッキ装置を用意し、市販のメッキ液（日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製のパラデックスＭＳ（商品名））を用い、このメッキ液中にＡｕ−Ｓｎ合金粉末を撹拌・分散しながら、電流密度：２Ａ／ｄｍ２、メッキ浴温度：６０℃で電解メッキ時間を変えることにより電解メッキを行い、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末に表２に示される厚さのＰｄからなる貴金属層を形成することにより本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末６〜１０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３〜４を作製した。なお、Ｐｄからなる貴金属層の厚さは電解メッキ時間を調整することにより調節した。
かかる本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末６〜１０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３〜４のそれぞれに対し、流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表２に示した。
【００１８】
【表２】
表２に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末６〜１０を含むはんだペーストは、表１の従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３〜４を含むはんだペーストは好ましくない特性があることがわかる。
【００２０】
実施例３
撹拌機構とメッシュ状のアノード及びカソードを備えたメッキ装置を用意し、市販のメッキ液（日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製のスーパーロジウムＮｏ１（商品名））を用い、このメッキ液中にＡｕ−Ｓｎ合金粉末を撹拌・分散しながら、電流密度：１．３４Ａ／ｄｍ２、メッキ浴温度：５０℃で電解メッキ時間を変えることにより電解メッキを行い、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末に表３に示される厚さのＲｈからなる貴金属層を形成し、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末５〜６を作製した。なお、Ｒｈからなる貴金属層の厚さは電解メッキ時間を調整することにより調節した。
かかる本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末５〜６に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表３に示した。
【００２１】
【表３】
表３に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１５を含むはんだペーストは、表１の従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末５〜６を含むはんだペーストは好ましくない特性があることがわかる。
【００２３】
実施例４
撹拌機構とメッシュ状のアノード及びカソードを備えたメッキ装置を用意し、市販のメッキ液（日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製のプラタネクス３ＬＳ（商品名））を用い、このメッキ液中にＡｕ−Ｓｎ合金粉末を撹拌・分散しながら、電流密度：２Ａ／ｄｍ２、メッキ浴温度：８０℃で電解メッキ時間を変えることにより電解メッキを行い、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末に表４に示される厚さのＰｔからなる貴金属層を形成し、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１６〜２０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末７〜８を作製した。なお、Ｐｔからなる貴金属層の厚さは電解メッキ時間を調整することにより調節した。
かかる本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１６〜２０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末７〜８に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表４に示した。
【００２４】
【表４】
表４に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１６〜２０を含むはんだペーストは、表１の従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末７〜８を含むはんだペーストは好ましくない特性があることがわかる。
【００２６】
実施例５
撹拌機構とメッシュ状のアノード及びカソードを備えたメッキ装置を用意し、市販のメッキ液（日本エレクトロプレイティング・エンジニヤース製のルテネックス（商品名））を用い、このメッキ液中にＡｕ−Ｓｎ合金粉末を撹拌・分散しながら、電流密度：１Ａ／ｄｍ２、メッキ浴温度：６５℃で電解メッキ時間を変えることにより電解メッキを行い、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末に表５に示される厚さのＲｕからなる貴金属層を形成し、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２１〜２５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末９〜１０を作製した。なお、Ｒｕからなる貴金属層の厚さは電解メッキ時間を調整することにより調節した。
かかる本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２１〜２５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末９〜１０に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表５に示した。
【００２７】
【表５】
表５に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２１〜２５を含むはんだペーストは、表１の従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末９〜１０を含むはんだペーストは好ましくない特性があることがわかる。
【００２９】
実施例６
直流マグネトロンスパッタリング装置を用意し、この装置に金ターゲットをセットし、一方、先に用意したガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末を金ターゲットの下方に位置するトレイに薄く広げ、さらにトレイを自転させて均一にコーティングすることにより厚さ：５０ｎｍのＡｕからなる貴金属層を形成した本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２６〜３０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１２を作製した。この場合、コーティングされるのは粉末のターゲット方向を向いている面のみであるが、ＳＥＭ観察によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末表面の貴金属層の被覆率を測定した。得られた本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２６〜３０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１２に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表６に示した。
【００３０】
【表６】
表６に示される結果から、貴金属層の被覆率が３０面積％以上の本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末２６〜３０を含むはんだペーストは、表１に示される従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、貴金属層の被覆率が３０面積％未満のこの発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１１〜１２を含むはんだペーストは、はんだ広がり率が十分でないことがわかる。
【００３２】
実施例７
先に用意した平均粒径：２０μｍを有する市販のガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末と、市販の超微粒Ａｕ粉末（平均粒径：０．０１μｍ）を質量被４０：１の割合でヘキサン溶媒をとしてボールミルにより１２時間混合した。混合後、得られた混合粉末をＳＥＭで観察したところ、超微粒Ａｕ粉末がガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面を、表７に示される厚さを有する超微粒Ａｕ粉末が凝集してなる凝集粉末層が形成された本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３１〜３５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１３〜１４が得られた。これら本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３１〜３５および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１３〜１４に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。
これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表７に示した。
【００３３】
【表７】
表７に示される結果から、貴金属層の被覆率が３０面積％以上の本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３１〜３５を含むはんだペーストは、表１に示される従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１３〜１４を含むはんだペーストは、はんだ広がり率が十分でないことがわかる。
【００３５】
実施例８
直流マグネトロンスパッタリング装置を用意し、この装置にまずＮｉターゲットをセットし、一方、先に用意したガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末を金ターゲットの下方に位置するトレイに薄く広げ、さらにトレイを自転させて均一にコーティングすることにより厚さ：５０ｎｍのＮｉからなる拡散吸収防止層を形成した。
引き続いて、同じ直流マグネトロンスパッタリング装置にＡｕターゲットをセットし、厚さ：５０ｎｍのＮｉからなる拡散吸収防止層を形成したガスアトマイズＡｕ−Ｓｎ合金粉末の上に、さらにＡｕからなる貴金属層を形成し、Ｎｉ層およびＡｕ層からなる複合コーティング層を形成することにより本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３６〜４０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１５〜１６を作製した。この場合、コーティングされるのは粉末のターゲット方向を向いている面のみであるが、ＳＥＭ観察によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末表面のＮｉ層およびＡｕ層の被覆率も測定した。得られた本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３６〜４０および比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１５〜１６に対し、それぞれ流動パラフィン：２．４質量％、パラフィンワックス２．６質量％を添加し混合し、加熱溶解してはんだペーストを作製した。これらはんだペーストを用い、ＪＩＳ Ｚ ３１９７で規定される方法にしたがってはんだ広がり率を測定し、また同時に溶融後のＡｕ−Ｓｎ合金はんだについて、実施例１と同様にして光学顕微鏡によりＡｕ−Ｓｎ合金粉末が解けずに残る未溶融部分の有無を観察し、さらに表面光沢の有無を観察し、その結果を表８に示した。
【００３６】
【表８】
表８に示される結果から、本発明表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末３６〜４０を含むはんだペーストは、表１に示される従来Ａｕ−Ｓｎ合金粉末を含むはんだペーストに比べてはんだ広がり率が大きいことがわかる。しかし、この発明の範囲から外れた比較表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末１５〜１６を含むはんだペーストは、はんだ広がり率が十分でないことがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
上述のように、この発明のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末は、ロジンを含まないペースト化剤に添加しても、従来のはんだペーストに比べて濡れ広がり性に優れ、しかもロジンを含まないのでろう付け後の残渣の発生が少なく、ろう付け後の洗浄工程を省略することが出来、しかも良好なはんだ付けを行うことが出来るのでコストを低減することができ、産業上優れた効果をもたらすものである。
Claims (7)
- Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に、厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属からなる貴金属層を形成してなることを特徴とするはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末。
- 前記貴金属層は、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面の３０面積％以上に亘って形成されていることを特徴とする請求項１記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末。
- Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末の表面に、
厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉの内のいずれかの金属からなる拡散吸収防止層と、この拡散吸収防止層の上に形成された厚さ：１０〜１０００ｎｍを有するＡｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属からなる貴金属層とからなる複合コーティング層を形成してなることを特徴とするはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末。 - 前記貴金属層および拡散吸収防止層からなる複合コーティング層は、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の表面の３０面積％以上に亘って形成されていることを特徴とする請求項３記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末。
- 前記貴金属層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属層は電解メッキまたは無電解メッキして得られたメッキ層であることを特徴とする請求項１、２，３または４記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末。
- 前記貴金属層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属からなるターゲットを用いてスパッタリングして得られたスパッタリング層であることを特徴とする請求項１、２，３または４記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末。
- 前記貴金属層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕの内のいずれかの貴金属粉末を凝集してなる凝集粉末層であることを特徴とする請求項１、２，３または４記載のはんだペースト用表面被覆Ａｕ−Ｓｎ合金粉末。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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