JP2006205198A - Solder material and its manufacturing method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an unleaded high-temperature solder material which can be used for soldering within a high temperature range from 250 to 350°C, and further to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: Crucibles 2, 3, 4 are arranged in a vacuum vessel 1, and Sn 5, Ag 6, and Al 7 are contained in the respective crucibles. The vacuum vessel 1 is evacuated by means of a pump 16. After a required negative pressure has been achieved, the respective crucibles are heated up to a required temperature. As a result, Sn, Ag, and Al change from solid to liquid, and begin to evaporate soon. The evaporation is carried out while turning a substrate 15 by operating a motor 18 connected to a substrate holder 14 via a supporting shaft 17. Thus, a thin film deposit is formed on the surface of the substrate 15. Next, the substrate 15 is taken out from the vacuum vessel 1, and the deposit is separated from the substrate 15 serving as a collecting member. Thus, the deposit can be obtained as a powder solder material. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、はんだ材料及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a solder material and a manufacturing method thereof.

電子部品実装等で用いられる従来のはんだは、Ｓｎ（錫）とＰｂ（鉛）とによる共晶はんだで、その共晶点が１８３℃であり、多くの熱硬化性樹脂がガス化を始める温度よりも低い。このため、錫−鉛共晶はんだは、基板等の接合に用いられた時にプリント基板等を熱によって損傷しなくてもすむという特徴を有している。したがって、錫―鉛共晶はんだは、電子機器の製造における部品の接合、組立てにおいて重要な材料である。   Conventional solder used in electronic component mounting is a eutectic solder made of Sn (tin) and Pb (lead), the eutectic point is 183 ° C., and a temperature at which many thermosetting resins start to gasify. Lower than. For this reason, the tin-lead eutectic solder has a feature that the printed board or the like does not need to be damaged by heat when used for joining the boards or the like. Therefore, tin-lead eutectic solder is an important material for joining and assembling parts in the manufacture of electronic equipment.

一方でＰＡモジュール等の高周波を扱う実装部品では、図１２に示すようにモジュール部品の内部において、モジュール基板４１と電子部品４２の接合にはんだ材料４３が用いられている。このようにして生産されたモジュール部品はマザー基板に実装して使用されるが、その際にモジュール部品内部のはんだ材料４３が溶融して形状が変化すると高周波特性が変化するため、マザー基板への実装時に溶融しないように溶融温度２５０〜３００℃の高温はんだ材料（例えばＰｂ−４０％Ｓｎ等）が使用されている。   On the other hand, in a mounting component handling a high frequency such as a PA module, a solder material 43 is used for joining the module substrate 41 and the electronic component 42 inside the module component as shown in FIG. The module parts produced in this way are used by being mounted on the mother board. At that time, when the solder material 43 inside the module parts melts and changes its shape, the high frequency characteristics change. A high-temperature solder material (for example, Pb-40% Sn) having a melting temperature of 250 to 300 ° C. is used so as not to melt at the time of mounting.

また、パワートランジスタ等の高電圧、高電流が負荷され大きな発熱を伴う半導体実装部品では、図１３に示すような部品の内部において、フラットリード４４と金属箔４５の接合に高温はんだ４６が用いられ、これらの内部接合において接合の耐熱性を確保するため、溶融温度３００〜３５０℃の高温はんだ材料（例えばＰｂ−５％Ｓｎ等）が使用されている。   Further, in a semiconductor mounting component that is loaded with a high voltage and a high current such as a power transistor and generates a large amount of heat, a high temperature solder 46 is used to join the flat lead 44 and the metal foil 45 inside the component as shown in FIG. In order to ensure the heat resistance of the joint in these internal joints, a high-temperature solder material (for example, Pb-5% Sn) having a melting temperature of 300 to 350 ° C. is used.

しかしながら近年、地球環境保護の関心が高まる中、廃棄物によって環境問題が生じることが危ぶまれており、はんだ材料においても、廃棄された電子機器等から鉛（Ｐｂ）が土壌に溶出することが懸念されている。これを解決するために鉛を含まないはんだ材料が必要とされており、溶融温度２００〜２５０℃のＳｎ−Ｐｂはんだ材料については、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系のはんだを使用して、鉛を含まないはんだ材料の実用化が進んでいる。   However, in recent years, with increasing interest in protecting the global environment, it is feared that environmental problems will occur due to waste, and there is a concern that lead (Pb) may elute from the discarded electronic devices into the soil even in solder materials. Has been. In order to solve this, a solder material containing no lead is required. For Sn—Pb solder material having a melting temperature of 200 to 250 ° C., Sn—Ag and Sn—Cu solders are used. Practical use of lead-free solder materials is progressing.

一方で、高耐熱が求められる高温はんだ材料については、代替材料が見当たらず、実用化には、程遠いのが現状である。溶融温度２５０〜３００℃を実現する高温はんだ材料としては、ビスマスを９０重量％以上含有するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３５３５９０号公報 On the other hand, there is no alternative material for high-temperature solder materials that require high heat resistance, and it is far from practical use. Some high-temperature solder materials that achieve a melting temperature of 250 to 300 ° C. contain 90% by weight or more of bismuth (see, for example, Patent Document 1).
JP 2001-353590 A

しかしながら、特許文献１に記載された従来の高温はんだ材料は、ガラスのような脆い基板上に形成された導体にはんだ付けするためのものであり、凝固時の応力緩和を目的として、多量のＢｉを含有している。その組成比率はＢｉからなる９０重量％以上の第１金属元素と、９０重量部以上の第１金属元素と９．９重量部以下で２元共晶し得る第２金属元素と、さらに合計０．１〜３．０重量％の第３金属元素である。このように耐衝撃性に劣るＢｉを９０重量％以上含有していたため信頼性が十分ではない。すなわち、このようなはんだ材料は、接合強度が弱く、また、接合強度の経時的な劣化も大きい。   However, the conventional high-temperature solder material described in Patent Document 1 is for soldering to a conductor formed on a brittle substrate such as glass, and a large amount of Bi is used for the purpose of stress relaxation during solidification. Contains. The composition ratio is 90% by weight or more of the first metal element made of Bi, 90% by weight or more of the first metal element and 9.9 parts by weight or less of the second metal element that can be binary eutectic, and a total of 0. 0.1 to 3.0% by weight of the third metal element. Thus, since Bi which is inferior in impact resistance is contained 90% by weight or more, the reliability is not sufficient. That is, such a solder material has a low bonding strength, and the bonding strength deteriorates with time.

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料とその製造方法、無鉛で高耐熱の電子部品、無鉛で高耐熱の接合方法を提供することを目的とする。   In view of the above-described conventional problems, the present invention is a lead-free high-temperature solder material that can be used for soldering at a high temperature range of 250 to 350 ° C. and a manufacturing method thereof, lead-free and high-heat-resistant electronic components, lead-free and heat-resistant. It is an object to provide a joining method.

本願の第１発明のはんだ材料は、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕのうち少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が非平衡状態で混合されていることを特徴とする。このような構成により、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料を実現することができる。   The solder material according to the first invention of the present application is a solder material mainly composed of at least three kinds of metallic elements among Sn, Ag, Al, Bi, and Cu, and each element is mixed in a non-equilibrium state. It is characterized by. With such a configuration, a lead-free high-temperature solder material that can be used for soldering in a high-temperature range of 250 to 350 ° C. can be realized.

本願の第２発明のはんだ材料は、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕのうち少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が原子レベルで混合されていることを特徴とする。このような構成により、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料を実現することができる。   The solder material according to the second invention of the present application is a solder material mainly composed of at least three kinds of metallic elements among Sn, Ag, Al, Bi, and Cu, and each element is mixed at an atomic level. Features. With such a configuration, a lead-free high-temperature solder material that can be used for soldering in a high-temperature range of 250 to 350 ° C. can be realized.

本願の第３発明のはんだ材料は、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕのうち少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、主成分とする金属元素の全ては含まず、かつ、いずれか１つまたは複数の金属元素を主成分とする複数種類の薄膜が積層され、かつ、積層された複数種類の薄膜全体には主成分とする金属元素の全てが含まれていることを特徴とする。このような構成により、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料を実現することができる。   The solder material of the third invention of the present application is a solder material mainly composed of at least three kinds of metal elements among Sn, Ag, Al, Bi, and Cu, and does not include all the metal elements mainly composed of In addition, a plurality of types of thin films mainly composed of any one or a plurality of metal elements are laminated, and all of the laminated plurality of types of thin films contain all of the metal elements that are the main components. It is characterized by. With such a configuration, a lead-free high-temperature solder material that can be used for soldering in a high-temperature range of 250 to 350 ° C. can be realized.

本願の第４発明のはんだ材料の製造方法は、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕのうち少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料の製造方法であって、各元素、あるいは少なくとも２種類の単一金属、あるいは合金を各々るつぼ内で加熱して蒸発させ、各るつぼに対向して設けられた回収材上に形成された薄膜状の堆積物をはんだ材料として得ることを特徴とする。このような組成により、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料を実現することができる。   The method for producing a solder material according to the fourth invention of the present application is a method for producing a solder material mainly composed of at least three kinds of metallic elements among Sn, Ag, Al, Bi, and Cu, and each element or at least 2 Each type of single metal or alloy is heated and evaporated in each crucible, and a thin film-like deposit formed on a recovery material provided opposite to each crucible is obtained as a solder material. . With such a composition, a lead-free high-temperature solder material that can be used for soldering at a high temperature range of 250 to 350 ° C. can be realized.

本願の第５発明のはんだ材料の製造方法は、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕのうち少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料の製造方法であって、各元素、あるいは少なくとも２種類の単一金属、あるいは合金からなるターゲット材に高エネルギー粒子を衝突させてスパッタリングまたは蒸気化し、各ターゲット材に対向して設けられた回収材上に形成された薄膜状の堆積物をはんだ材料として得ることを特徴とする。このような組成により、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料を実現することができる。   The method for producing a solder material according to the fifth invention of the present application is a method for producing a solder material mainly composed of at least three kinds of metallic elements among Sn, Ag, Al, Bi, and Cu, and each element or at least 2 Sputtering or vaporization by colliding high energy particles with a target material made of a single metal or alloy of various types, and depositing a thin film-like deposit formed on the recovery material provided opposite each target material It is obtained as follows. With such a composition, a lead-free high-temperature solder material that can be used for soldering at a high temperature range of 250 to 350 ° C. can be realized.

本願の第４または第５発明のはんだ材料の製造方法において、好適には、堆積物と回収材とを分離して堆積物をはんだ材料として得るに際して、回収材に振動を与えることが望ましい。このような構成により、はんだ材料としての堆積物と回収材とを低コストで簡単に分離することができる。あるいは、好適には、堆積物と回収材とを分離して堆積物をはんだ材料として得るに際して、回収材を堆積物に対して選択的に溶解させることが望ましい。このような構成により、はんだ材料としての堆積物と回収材とを低コストで簡単に分離することができる。   In the method for manufacturing a solder material according to the fourth or fifth invention of the present application, it is desirable that vibration is applied to the collected material when the deposited material and the collected material are separated to obtain the deposited material as the solder material. With such a configuration, the deposit as the solder material and the recovery material can be easily separated at low cost. Alternatively, preferably, when the deposit and the collection material are separated to obtain the deposit as a solder material, it is desirable to selectively dissolve the collection material with respect to the deposit. With such a configuration, the deposit as the solder material and the recovery material can be easily separated at low cost.

あるいは、好適には、堆積物と回収材とを分離して得た堆積物からなる粉体を、樹脂ペーストに混合することが望ましい。このような構成により、低コストで簡単に高温はんだペーストを製造することができる。   Alternatively, it is preferable to mix a powder made of a deposit obtained by separating the deposit and the collected material into the resin paste. With such a configuration, a high-temperature solder paste can be easily manufactured at a low cost.

あるいは、好適には、回収材がテープ状であり、テープ状回収材から堆積物を分離してはんだリボンを得ることが望ましい。このような構成により、低コストで簡単に高温はんだリボンを製造することができる。   Alternatively, preferably, the recovery material is in the form of a tape, and it is desirable to obtain a solder ribbon by separating the deposit from the tape-like recovery material. With such a configuration, a high-temperature solder ribbon can be easily manufactured at a low cost.

あるいは、好適には、回収材が高融点材料からなるワイヤーであることが望ましい。このような構成により、低コストで簡単に糸はんだ状の高温はんだを製造することができる。   Alternatively, it is preferable that the recovered material is a wire made of a high melting point material. With such a configuration, high-temperature solder in the form of thread solder can be easily manufactured at low cost.

以上のように、本願発明のはんだ材料によれば、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料を提供することが可能となる。また、本願発明のはんだ材料の製造方法によれば、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料の製造方法を提供することが可能となる。   As described above, according to the solder material of the present invention, it is possible to provide a lead-free high-temperature solder material that can be used for soldering in a high temperature range of 250 to 350 ° C. Moreover, according to the manufacturing method of the solder material of this invention, it becomes possible to provide the manufacturing method of a lead-free high-temperature solder material which can be used for the soldering in a high temperature range of 250-350 degreeC.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１〜図５を参照して説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１は、本発明の実施の形態１において用いた蒸着装置の概略構成を示す断面図である。図１において、真空容器１内に第１るつぼ２、第２るつぼ３、第３るつぼ４が配置され、それぞれのるつぼ内にＳｎからなる第１材料５、Ａｇからなる第２材料６、Ａｌからなる第３材料７が設けられている。それぞれのるつぼは、第１ヒーター８、第２ヒーター９、第３ヒーター１０により加熱できるよう構成されており、各ヒーターは、第１温調器１１、第２温調器１２、第３温調器１３により温度調節される。各るつぼに対向して設けられた基板ホルダー１４に回収材としての基板１５が載置されている。真空容器１内をポンプ１６により排気し、所定の圧力に達した後、各るつぼを所定の温度まで加熱すると、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌが固体から液体へと変化し、やがて蒸発しはじめる。基板ホルダー１４と支柱１７を介して接続されたモーター１８を動作させることにより基板１５を回転させながら蒸着を行い、基板１５の表面に薄膜状の堆積物を形成した。このとき、図示しないるつぼシャッター（各るつぼに設けられている）の開口を調整することにより、蒸発量の比、及び、堆積物中の含有量の比がＳｎ：Ａｇ：Ａｌ＝７５：１１：１４（重量比）となるようにした。含有量の比を所望の値にするため、事前に個々のるつぼのみを加熱したときの蒸着速度をるつぼ温度の関数として求めておき、実際にはんだ材料を得る際に所望の比になるように各るつぼの温度に差をもたせるようにした。なお、各るつぼの加熱開始から蒸発が始まるまでの間は、るつぼシャッターは全閉状態とした。また、基板１５の材質はテフロン（登録商標）とした。   FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a vapor deposition apparatus used in Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a first crucible 2, a second crucible 3, and a third crucible 4 are arranged in a vacuum vessel 1, and a first material 5 made of Sn, a second material 6 made of Ag, and Al are put in the respective crucibles. A third material 7 is provided. Each crucible is configured to be heated by a first heater 8, a second heater 9, and a third heater 10, and each heater has a first temperature controller 11, a second temperature controller 12, and a third temperature controller. The temperature is adjusted by the vessel 13. A substrate 15 as a recovery material is placed on a substrate holder 14 provided facing each crucible. When the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated by the pump 16 and reaches a predetermined pressure, when each crucible is heated to a predetermined temperature, Sn, Ag, and Al change from solid to liquid and start to evaporate. The motor 18 connected via the substrate holder 14 and the support column 17 was operated to perform evaporation while rotating the substrate 15, thereby forming a thin film-like deposit on the surface of the substrate 15. At this time, by adjusting the opening of a crucible shutter (not shown) (not shown), the ratio of evaporation and the ratio of content in the deposit are Sn: Ag: Al = 75: 11. 14 (weight ratio). In order to set the content ratio to a desired value, the vapor deposition rate when only individual crucibles are heated in advance is obtained as a function of the crucible temperature so that the desired ratio is obtained when actually obtaining the solder material. A difference was made in the temperature of each crucible. Note that the crucible shutter was fully closed from the start of heating of each crucible to the start of evaporation. The material of the substrate 15 was Teflon (registered trademark).

次に基板１５を真空容器１から取り出し、基板１５を超音波洗浄器にかけ、基板１５に水中で超音波振動を与えることにより、堆積物と回収材としての基板１５とを分離し、堆積物を粉末として得ることができた。   Next, the substrate 15 is taken out from the vacuum container 1, the substrate 15 is subjected to an ultrasonic cleaner, and the substrate 15 is subjected to ultrasonic vibration in water to separate the deposit from the substrate 15 as a recovery material, and the deposit is removed. It could be obtained as a powder.

こうして得られた粉末においては、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌの各元素が非平衡状態で混合されていることが判明した。すなわち、図２のように、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌの各元素が原子レベルで混合されていることがわかった（図２の各円は１個１個の原子を指す）。以下、このことについて詳しく説明する。   In the powder thus obtained, it was found that Sn, Ag, and Al elements were mixed in a non-equilibrium state. That is, it was found that Sn, Ag, and Al elements were mixed at the atomic level as shown in FIG. 2 (each circle in FIG. 2 represents one atom at a time). This will be described in detail below.

図３は、本発明の実施の形態１において得られた堆積物について、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）法を用いて示差走査熱量分析曲線を取得したものである。図３より、約３３０℃を中心とした比較的ブロードな吸熱特性が得られ、この堆積物が融点２５０℃〜３５０℃の高温はんだとして利用可能であることがわかった。一方、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌを、含有量の比がＳｎ：Ａｇ：Ａｌ＝７５：１１：１４（重量比）となるように液相で混合させた場合、すなわち、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌを粉末などを原料として準備し上記の重量比で一つのるつぼ内に入れ、これを加熱して液化させて混合させた場合、冷却後に得られた合金は、図４のように、Ｓｎ９６．５％重量比−Ａｇ３．５％重量比からなるＳｎ−３．５Ａｇ合金と、Ｓｎ９８％重量比−Ａｌ２％重量比からなるＳｎ−２Ａｌ合金と、Ａｇ３７％重量比−Ａｌ６３％重量比からなるＡｇ−６３Ａｌ合金とが混在する様相を呈する。これは、このような状態が化学的に安定であるためである。このことは、図５に示す、液相で混合させることによって得た合金の示差走査熱量分析曲線において、約２２５℃と約５５６℃に急峻な吸収が見られることから推察できる。すなわち、Ｓｎ９６．５％重量比−Ａｇ３．５％重量比からなるＳｎ−３．５Ａｇ合金の融点２２１℃と、Ｓｎ９８％重量比−Ａｌ２％重量比からなるＳｎ−２Ａｌ合金の融点２２８℃が近いため、これらは分離されずに２２５℃付近のピークとなって現れ、Ａｇ３７％重量比−Ａｌ６３％重量比からなるＡｇ−６３Ａｌ合金の融点５６６℃にピークが現れている。このように、液相で混合させた場合には平衡状態で混合され、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌの各元素が原子レベルでは混合されないため、このようなはんだ材料は２２０℃程度で一部が溶解しはじめることになり、高温はんだとしては使えない。なお、図４の各楕円は、数十〜数万程度の原子群からなるものと考えている。   FIG. 3 shows the differential scanning calorimetry curve of the deposit obtained in Embodiment 1 of the present invention, using the DSC (Differential Scanning Calorimetry) method. From FIG. 3, it was found that a relatively broad endothermic characteristic centered at about 330 ° C. was obtained, and this deposit was usable as a high-temperature solder having a melting point of 250 ° C. to 350 ° C. On the other hand, when Sn, Ag and Al are mixed in a liquid phase so that the content ratio is Sn: Ag: Al = 75: 11: 14 (weight ratio), that is, Sn, Ag and Al are powdered. Is prepared as a raw material and placed in one crucible at the above weight ratio, and when heated and liquefied and mixed, the alloy obtained after cooling is Sn 96.5% by weight as shown in FIG. Sn-3.5Ag alloy consisting of ratio-Ag3.5% weight ratio, Sn-2Al alloy consisting of Sn98% weight ratio-Al2% weight ratio, and Ag-63Al alloy consisting of Ag37% weight ratio-Al63% weight ratio It seems to be mixed. This is because such a state is chemically stable. This can be inferred from the fact that steep absorption is observed at about 225 ° C. and about 556 ° C. in the differential scanning calorimetry curve of the alloy obtained by mixing in the liquid phase shown in FIG. That is, the melting point 221 ° C. of the Sn-3.5Ag alloy composed of Sn 96.5% weight ratio-Ag 3.5% weight ratio is close to the melting point 228 ° C. of the Sn-2Al alloy composed of Sn 98% weight ratio-Al 2% weight ratio. Therefore, these are not separated and appear as a peak around 225 ° C., and a peak appears at the melting point of 566 ° C. of the Ag-63Al alloy having an Ag 37% weight ratio-Al 63% weight ratio. In this way, when mixed in the liquid phase, they are mixed in an equilibrium state, and each element of Sn, Ag, and Al is not mixed at the atomic level, so such a solder material is partially dissolved at about 220 ° C. It will start and cannot be used as high-temperature solder. Each ellipse in FIG. 4 is considered to be composed of several tens to tens of thousands of atomic groups.

こうして得られたはんだ材料について、接合強度を測定したところ、従来例と比較して１．４倍接合強度が強かった。また、接合強度の経時的な劣化も小さいことが確かめられた。   When the bonding strength of the solder material thus obtained was measured, the bonding strength was 1.4 times that of the conventional example. It was also confirmed that the deterioration of the bonding strength with time was small.

なお、蒸着を行う際にるつぼシャッターを操作して、Ｓｎ薄膜、Ａｇ薄膜、Ａｌ薄膜を積層させた場合においても、図３のようなＤＳＣ特性が得られることが確認できた。この場合、各薄膜の厚さは、最大で１００ｎｍ以下となるようにすることが好ましいこともわかった。これは、あまりに各膜の厚さが厚いと、はんだとして用いる際の加熱時に十分な溶融が行えなかったためである。同様に、Ｓｎ−Ａｇ薄膜、Ｓｎ−Ａｌ薄膜、Ａｇ−Ａｌ薄膜を積層させてもよいことがわかった。つまり、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料を得るに際して、全ての主成分を含まない複数種類の薄膜が積層されていてもよいことがわかった。   It was confirmed that the DSC characteristics as shown in FIG. 3 were obtained even when the Sn thin film, the Ag thin film, and the Al thin film were laminated by operating the crucible shutter during the vapor deposition. In this case, it was also found that the thickness of each thin film is preferably 100 nm or less. This is because if the thickness of each film is too large, sufficient melting could not be performed during heating when used as solder. Similarly, it has been found that a Sn—Ag thin film, a Sn—Al thin film, and an Ag—Al thin film may be laminated. In other words, it was found that when obtaining a solder material mainly composed of at least three kinds of metal elements, a plurality of kinds of thin films not containing all the principal ingredients may be laminated.

同様に、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕのうち少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、主成分とする金属元素の全ては含まず、かつ、いずれか１つまたは複数の金属元素を主成分とする複数種類の薄膜が積層され、かつ、積層された複数種類の薄膜全体には主成分とする金属元素の全てが含まれている薄膜も、融点２５０℃〜３５０℃の高温はんだとして利用可能であることがわかった。この場合も、各薄膜の厚さは、最大で１００ｎｍ以下となるようにすることが好ましかった。   Similarly, it is a solder material mainly composed of at least three kinds of metal elements among Sn, Ag, Al, Bi, and Cu, does not include all of the metal elements that are principal components, and either one or A thin film in which a plurality of types of thin films mainly composed of a plurality of metal elements are laminated, and a thin film in which all of the plurality of types of laminated thin films contain all of the metal elements as the main components is also used. It was found that it can be used as a high-temperature solder at ℃. Also in this case, it was preferable that the thickness of each thin film was 100 nm or less at the maximum.

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態２において用いた蒸着装置の概略構成を示す断面図である。図６において、真空容器１内に第１るつぼ２、第２るつぼ３が配置され、それぞれのるつぼ内にＳｎ−Ａｇ合金からなる第１材料５、Ａｇ−Ａｌ合金からなる第２材料６が設けられている。それぞれのるつぼは、第１ヒーター８、第２ヒーター９により加熱できるよう構成されており、各ヒーターは、第１温調器１１、第２温調器１２により温度調節される。各るつぼに対向して設けられた基板ホルダー１４に回収材としての基板１５が載置されている。真空容器１内をポンプ１６により排気し、所定の圧力に達した後、各るつぼを所定の温度まで加熱すると、第１材料及び第２材料が固体から液体へと変化し、やがて蒸発しはじめる。基板ホルダー１４と支柱１７を介して接続されたモーター１８を動作させることにより基板１５を回転させながら蒸着を行い、基板１５の表面に薄膜状の堆積物を形成した。このとき、図示しないるつぼシャッター（各るつぼに設けられている）の開口を調整することにより、蒸発量の比、及び、堆積物中の含有量の比がＳｎ：Ａｇ：Ａｌ＝７５：１１：１４（重量比）となるようにした。含有量の比を所望の値にするため、事前に個々のるつぼのみを加熱したときの蒸着速度をるつぼ温度の関数として求めておき、実際にはんだ材料を得る際に所望の比になるように各るつぼの温度に差をもたせるようにした。なお、各るつぼの加熱開始から蒸発が始まるまでの間は、るつぼシャッターは全閉状態とした。また、基板１５の材質はテフロン（登録商標）とした。 (Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the vapor deposition apparatus used in Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 6, a first crucible 2 and a second crucible 3 are arranged in a vacuum vessel 1, and a first material 5 made of Sn—Ag alloy and a second material 6 made of Ag—Al alloy are provided in each crucible. It has been. Each crucible is configured to be heated by a first heater 8 and a second heater 9, and the temperature of each heater is adjusted by a first temperature controller 11 and a second temperature controller 12. A substrate 15 as a recovery material is placed on a substrate holder 14 provided facing each crucible. When the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated by the pump 16 and reaches a predetermined pressure, when each crucible is heated to a predetermined temperature, the first material and the second material change from solid to liquid, and eventually begin to evaporate. The motor 18 connected via the substrate holder 14 and the support column 17 was operated to perform evaporation while rotating the substrate 15, thereby forming a thin film-like deposit on the surface of the substrate 15. At this time, by adjusting the opening of a crucible shutter (not shown) (not shown), the ratio of evaporation and the ratio of content in the deposit are Sn: Ag: Al = 75: 11. 14 (weight ratio). In order to set the content ratio to a desired value, the vapor deposition rate when only individual crucibles are heated in advance is obtained as a function of the crucible temperature so that the desired ratio is obtained when actually obtaining the solder material. A difference was made in the temperature of each crucible. Note that the crucible shutter was fully closed from the start of heating of each crucible to the start of evaporation. The material of the substrate 15 was Teflon (registered trademark).

次に基板１５を真空容器１から取り出し、基板１５を超音波洗浄器にかけ、基板１５に水中で超音波振動を与えることにより、堆積物と回収材としての基板１５とを分離し、堆積物を粉末として得ることができた。   Next, the substrate 15 is taken out from the vacuum container 1, the substrate 15 is subjected to an ultrasonic cleaner, and the substrate 15 is subjected to ultrasonic vibration in water to separate the deposit from the substrate 15 as a recovery material, and the deposit is removed. It could be obtained as a powder.

こうして得られた粉末においても、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌの各元素が非平衡状態で混合されていること、すなわち、図２のように、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌの各元素が原子レベルで混合されており、図３のようなブロードな吸熱特性が得られることがわかった。つまり、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料の製造方法において、少なくとも２種類の単一金属または合金を各々るつぼ内で加熱して蒸発させ、各るつぼに対向して設けられた回収材上に形成された薄膜状の堆積物をはんだ材料として得ることによっても、良好な特性を示す高温はんだが得られることが判明した。これは、第１及び第２材料が合金であっても、蒸発した際に気相中で原子レベルにまでバラバラになるためであると考えられる。   Even in the powder thus obtained, Sn, Ag, and Al elements are mixed in a non-equilibrium state, that is, Sn, Ag, and Al elements are mixed at the atomic level as shown in FIG. Thus, it was found that a broad endothermic characteristic as shown in FIG. 3 was obtained. In other words, in the method for producing a solder material containing at least three kinds of metal elements as a main component, at least two kinds of single metals or alloys are heated in each crucible and evaporated, and a recovery provided opposite to each crucible. It has been found that a high-temperature solder exhibiting good characteristics can also be obtained by obtaining a thin film-like deposit formed on a material as a solder material. This is considered to be because even if the first and second materials are alloys, they will fall to the atomic level in the gas phase when evaporated.

こうして得られたはんだ材料について、接合強度を測定したところ、従来例と比較して１．３倍接合強度が強かった。また、接合強度の経時的な劣化も小さいことが確かめられた。   When the bonding strength of the solder material thus obtained was measured, the bonding strength was 1.3 times that of the conventional example. It was also confirmed that the deterioration of the bonding strength with time was small.

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態３において用いたスパッタリング装置の概略構成を示す断面図である。図７において、真空容器１内にＳｎ製第１ターゲット材１９、Ａｇ製第２ターゲット材２０、Ａｌ製第３ターゲット材２１が配置されている。それぞれのターゲットには、第１バッキングプレート２２、第２バッキングプレート２３、第３バッキングプレート２４が設けられ、各々第１ＤＣ電源２５、第２ＤＣ電源２６、第３ＤＣ電源２７が接続されている。各ターゲット材に対向して設けられた基板ホルダー１４に回収材としての基板１５が載置されている。真空容器１内にガス供給装置２８からアルゴンガスを供給しつつ、真空容器１内をポンプ１６により排気し、所定の圧力に制御しながら、各ＤＣ電源を操作して第１、第２、第３ターゲットに直流の高電圧を印加すると、真空容器１内にプラズマが発生し、高エネルギー粒子としてのアルゴンイオンが各ターゲット材に衝突し、第１ターゲット材１９、第２ターゲット材２０、第３ターゲット材２１からそれぞれＳｎ、Ａｇ、Ａｌ原子がスパッタリングされて飛び出す。基板ホルダー１４と支柱１７を介して接続されたモーター１８を動作させることにより基板１５を回転させながらスパッタリングを行い、基板１５の表面に薄膜状の堆積物を形成した。このとき、ＤＣ電源から供給されるＤＣ電流を調整することにより、スパッタリング量の比、及び、堆積物中の含有量の比がＳｎ：Ａｇ：Ａｌ＝７５：１１：１４（重量比）となるようにした。含有量の比を所望の値にするため、事前に個々のターゲットのみをスパッタリングしたときの堆積速度をＤＣ電流の関数として求めておき、実際にはんだ材料を得る際に所望の比になるように各ターゲットに供給するＤＣ電流に差をもたせるようにした。また、基板１５の材質はテフロン（登録商標）とした。 (Embodiment 3)
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the sputtering apparatus used in Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 7, a first target material 19 made of Sn, a second target material 20 made of Ag, and a third target material 21 made of Al are arranged in the vacuum vessel 1. Each target is provided with a first backing plate 22, a second backing plate 23, and a third backing plate 24, to which a first DC power source 25, a second DC power source 26, and a third DC power source 27 are connected, respectively. A substrate 15 as a recovery material is placed on a substrate holder 14 provided to face each target material. While supplying argon gas from the gas supply device 28 into the vacuum vessel 1, the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated by the pump 16, and each DC power source is operated while controlling to a predetermined pressure, and the first, second, second When a DC high voltage is applied to the three targets, plasma is generated in the vacuum vessel 1, and argon ions as high energy particles collide with each target material, and the first target material 19, the second target material 20, the third target material. Sn, Ag, and Al atoms are sputtered out of the target material 21, respectively. Sputtering was performed while rotating the substrate 15 by operating the motor 18 connected to the substrate holder 14 via the support column 17, and a thin film deposit was formed on the surface of the substrate 15. At this time, by adjusting the DC current supplied from the DC power source, the ratio of the sputtering amount and the ratio of the content in the deposit become Sn: Ag: Al = 75: 11: 14 (weight ratio). I did it. In order to set the content ratio to a desired value, the deposition rate when only individual targets are sputtered in advance is obtained as a function of DC current so that the desired ratio is obtained when actually obtaining the solder material. A difference was made in the DC current supplied to each target. The material of the substrate 15 was Teflon (registered trademark).

次に基板１５を真空容器１から取り出し、基板１５を超音波洗浄器にかけ、基板１５に水中で超音波振動を与えることにより、堆積物と回収材としての基板１５とを分離し、堆積物を粉末として得ることができた。   Next, the substrate 15 is taken out from the vacuum container 1, the substrate 15 is subjected to an ultrasonic cleaner, and the substrate 15 is subjected to ultrasonic vibration in water to separate the deposit from the substrate 15 as a recovery material, and the deposit is removed. It could be obtained as a powder.

こうして得られた粉末においても、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌの各元素が非平衡状態で混合されていること、すなわち、図２のように、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌの各元素が原子レベルで混合されており、図３のようなブロードな吸熱特性が得られることがわかった。つまり、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料の製造方法において、各元素からなるターゲット材に高エネルギー粒子を衝突させてスパッタリングし、各ターゲット材に対向して設けられた回収材上に形成された薄膜状の堆積物をはんだ材料として得ることによっても、良好な特性を示す高温はんだが得られることが判明した。これは、スパッタリングにおいても、蒸着の場合と同様、ターゲット材から飛び出した原料粒子は気相中で原子レベルにまでバラバラになっているためであると考えられる。   Even in the powder thus obtained, Sn, Ag, and Al elements are mixed in a non-equilibrium state, that is, Sn, Ag, and Al elements are mixed at the atomic level as shown in FIG. Thus, it was found that a broad endothermic characteristic as shown in FIG. 3 was obtained. In other words, in a method for producing a solder material mainly composed of at least three kinds of metal elements, sputtering is performed by causing high energy particles to collide with a target material made of each element, and on a recovery material provided facing each target material. It was found that a high-temperature solder exhibiting good characteristics can also be obtained by obtaining a thin film-like deposit formed in (1) as a solder material. This is presumably because, in sputtering, as in the case of vapor deposition, the raw material particles that have jumped out of the target material are scattered to the atomic level in the gas phase.

こうして得られたはんだ材料について、接合強度を測定したところ、従来例と比較して１．５倍接合強度が強かった。また、接合強度の経時的な劣化も小さいことが確かめられた。   When the bonding strength of the solder material thus obtained was measured, the bonding strength was 1.5 times that of the conventional example. It was also confirmed that the deterioration of the bonding strength with time was small.

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について、図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態４において用いたスパッタリング装置の概略構成を示す断面図である。図８において、真空容器１内にＳｎ−Ａｇ製第１ターゲット材１９、Ａｇ−Ａｌ製第２ターゲット材２０が配置されている。それぞれのターゲットには、第１バッキングプレート２２、第２バッキングプレート２３が設けられ、各々第１ＤＣ電源２５、第２ＤＣ電源２６が接続されている。各ターゲット材に対向して設けられた基板ホルダー１４に回収材としての基板１５が載置されている。真空容器１内にガス供給装置２８からアルゴンガスを供給しつつ、真空容器１内をポンプ１６により排気し、所定の圧力に制御しながら、各ＤＣ電源を操作して第１、第２、第３ターゲットに直流の高電圧を印加すると、真空容器１内にプラズマが発生し、高エネルギー粒子としてのアルゴンイオンが各ターゲット材に衝突し、第１ターゲット材１９、第２ターゲット材２０からそれぞれＳｎおよびＡｇ原子、Ａｇ及びＡｌ原子がスパッタリングされて飛び出す。基板ホルダー１４と支柱１７を介して接続されたモーター１８を動作させることにより基板１５を回転させながらスパッタリングを行い、基板１５の表面に薄膜状の堆積物を形成した。このとき、ＤＣ電源から供給されるＤＣ電流を調整することにより、スパッタリング量の比、及び、堆積物中の含有量の比がＳｎ：Ａｇ：Ａｌ＝７５：１１：１４（重量比）となるようにした。含有量の比を所望の値にするため、事前に個々のターゲットのみをスパッタリングしたときの堆積速度をＤＣ電流の関数として求めておき、実際にはんだ材料を得る際に所望の比になるように各ターゲットに供給するＤＣ電流に差をもたせるようにした。また、基板１５の材質はテフロン（登録商標）とした。 (Embodiment 4)
Next, Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the sputtering apparatus used in Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 8, a Sn—Ag first target material 19 and an Ag—Al second target material 20 are arranged in the vacuum container 1. Each target is provided with a first backing plate 22 and a second backing plate 23, to which a first DC power source 25 and a second DC power source 26 are connected, respectively. A substrate 15 as a recovery material is placed on a substrate holder 14 provided to face each target material. While supplying argon gas from the gas supply device 28 into the vacuum vessel 1, the inside of the vacuum vessel 1 is evacuated by the pump 16, and each DC power source is operated while controlling to a predetermined pressure, and the first, second, second When a DC high voltage is applied to the three targets, plasma is generated in the vacuum vessel 1 and argon ions as high energy particles collide with each target material, and Sn from the first target material 19 and the second target material 20 respectively. And Ag atoms, Ag and Al atoms are sputtered out. Sputtering was performed while rotating the substrate 15 by operating the motor 18 connected to the substrate holder 14 via the support column 17, and a thin film deposit was formed on the surface of the substrate 15. At this time, by adjusting the DC current supplied from the DC power source, the ratio of the sputtering amount and the ratio of the content in the deposit become Sn: Ag: Al = 75: 11: 14 (weight ratio). I did it. In order to set the content ratio to a desired value, the deposition rate when only individual targets are sputtered in advance is obtained as a function of DC current so that the desired ratio is obtained when actually obtaining the solder material. A difference was made in the DC current supplied to each target. The material of the substrate 15 was Teflon (registered trademark).

次に基板１５を真空容器１から取り出し、基板１５を超音波洗浄器にかけ、基板１５にエタノール中で超音波振動を与えることにより、堆積物と回収材としての基板１５とを分離し、堆積物を粉末として得ることができた。   Next, the substrate 15 is taken out from the vacuum vessel 1, the substrate 15 is subjected to an ultrasonic cleaner, and ultrasonic vibration is applied to the substrate 15 in ethanol, whereby the deposit and the substrate 15 as a recovery material are separated, and the deposit Could be obtained as a powder.

こうして得られた粉末においても、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌの各元素が非平衡状態で混合されていること、すなわち、図２のように、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌの各元素が原子レベルで混合されており、図３のようなブロードな吸熱特性が得られることがわかった。つまり、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料の製造方法であって、少なくとも２種類の単一金属または合金からなるターゲット材に高エネルギー粒子を衝突させてスパッタリングし、各ターゲット材に対向して設けられた回収材上に形成された薄膜状の堆積物をはんだ材料として得ることによっても、良好な特性を示す高温はんだが得られることが判明した。これは、スパッタリングにおいても、蒸着の場合と同様、ターゲット材から飛び出した原料粒子は気相中で原子レベルにまでバラバラになっているためであると考えられる。   Even in the powder thus obtained, Sn, Ag, and Al elements are mixed in a non-equilibrium state, that is, Sn, Ag, and Al elements are mixed at the atomic level as shown in FIG. Thus, it was found that a broad endothermic characteristic as shown in FIG. 3 was obtained. That is, a method for producing a solder material mainly composed of at least three kinds of metal elements, in which high energy particles are collided with a target material made of at least two kinds of single metals or alloys and sputtered to each target material. It has been found that a high-temperature solder exhibiting good characteristics can also be obtained by obtaining a thin film-like deposit formed on a collecting material provided oppositely as a solder material. This is presumably because, in sputtering, as in the case of vapor deposition, the raw material particles that have jumped out of the target material are scattered to the atomic level in the gas phase.

以上本願発明の実施の形態１、２、３及び４においては、回収材に振動を与えることにより、回収材に堆積させた堆積物を粉末として得る場合を例示したが、回収材を堆積物に対して選択的に溶解させることによって、回収材に堆積させた堆積物を粉末またはシートとして得ることもできる。この場合、有機溶剤に容易に溶ける樹脂を回収材としての基板に用いることができる。   As described above, in Embodiments 1, 2, 3, and 4 of the present invention, the case where the collected material is obtained as a powder by applying vibration to the collected material has been exemplified. On the other hand, the deposit deposited on the recovered material can be obtained as a powder or a sheet by being selectively dissolved. In this case, a resin that is easily soluble in an organic solvent can be used for the substrate as a recovery material.

こうして得られたはんだ材料について、接合強度を測定したところ、従来例と比較して１．３倍接合強度が強かった。また、接合強度の経時的な劣化も小さいことが確かめられた。   When the bonding strength of the solder material thus obtained was measured, the bonding strength was 1.3 times that of the conventional example. It was also confirmed that the deterioration of the bonding strength with time was small.

また、少なくとも３種類の金属元素を主成分とする合金をるつぼ内で加熱するか、または、少なくとも３種類の金属元素を主成分とする合金製のターゲットに高エネルギー粒子を衝突させることにより、回収材の表面にはんだ材料を堆積させてもよい。この場合においても、蒸着源（るつぼ）またはターゲット材から飛び出した原料粒子は、気相中で原子レベルにまでバラバラになるため、回収材の表面において、非平衡状態で混合、原子レベルで混合される。   In addition, the alloy mainly containing at least three kinds of metal elements is heated in the crucible, or the high energy particles are collided with the target made of the alloy mainly containing at least three kinds of metal elements. A solder material may be deposited on the surface of the material. Even in this case, since the raw material particles jumping out from the vapor deposition source (crucible) or the target material are dispersed to the atomic level in the gas phase, they are mixed in the non-equilibrium state and mixed at the atomic level on the surface of the recovered material. The

また、堆積物と回収材とを分離して得た堆積物からなる粉体を、樹脂ペーストに混合して、鉛フリー（無鉛）高温はんだペーストとしても利用可能である。すなわち、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が非平衡状態で混合されている粉末がペースト化されているもの、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が原子レベルで混合されている粉末がペースト化されているもの、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、主成分とする全ての金属元素は含まず、かつ、いずれか１つまたは複数の金属元素を主成分とする複数種類の薄膜が積層され、かつ、積層された複数種類の薄膜全体には全ての元素が主成分として含まれている薄膜からなる粉末がペースト化されているものを、鉛フリー（無鉛）高温はんだペーストとして利用することができる。ここで、「薄膜からなる粉末」とは、粉末の集合全体としては粉末様でありながら、個々の粉体の構造が薄膜状であるものを指す。また、「粉末がペースト化されている」とは、粉末が有機系の溶媒に混合され、塗布しやすく液状になっているものを指す。ペースト化されているものは、印刷、ディスペンス、塗布及びリフローを組み合わせて、広く実装分野に応用可能である。すなわち、これをペーストはんだとして用いて２つの端子間を接合することにより、無鉛で高耐熱の接合方法を実現することができる。   Moreover, the powder which consists of a deposit obtained by isolate | separating a deposit and a collection | recovery material is mixed with a resin paste, and it can utilize also as a lead-free (lead-free) high temperature solder paste. That is, a solder material mainly containing at least three kinds of metal elements, in which a powder in which each element is mixed in a non-equilibrium state is made into a paste, and contains at least three kinds of metal elements as a main ingredient Solder material in which each element is mixed at the atomic level and made into a paste, or a solder material mainly composed of at least three kinds of metal elements, and all the metal elements composed mainly In addition, a plurality of types of thin films containing one or more metal elements as the main component are laminated, and all the plurality of types of laminated thin films contain all the elements as the main components. A paste made of a thin film powder can be used as a lead-free (lead-free) high-temperature solder paste. Here, the “powder made of a thin film” refers to a powder that is like a powder as a whole but has a thin film structure. Further, “powder is made into a paste” refers to a powder that is mixed with an organic solvent and is in a liquid state that is easy to apply. What is made into a paste can be widely applied to the mounting field by combining printing, dispensing, coating and reflow. That is, by using this as paste solder to join two terminals, a lead-free and high heat-resistant joining method can be realized.

また、回収材が基板である場合を例示したが、回収材がテープ状であり、テープ状回収材から堆積物を分離してはんだリボンを得ることも可能である。すなわち、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が非平衡状態で混合され、リボン状に成形されているもの、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が原子レベルで混合され、リボン状に成形されているもの、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、主成分とする金属元素の全ては含まず、かつ、いずれか１つまたは複数の金属元素を主成分とする複数種類の薄膜が積層され、かつ、積層された複数種類の薄膜全体には全ての元素が主成分として含まれている薄膜が、リボン状に成形されているものを、無鉛の高温はんだリボンとして利用することができる。ここで、「リボン状に成形されている」とは、厚さが概ね０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、幅が概ね０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の薄板状に成形されたもので、粘着テープのようにボビンに巻かれた状態で保管できるような帯状のものを指す。また、「薄膜が積層され、リボン状に成形されている」とは、全体としてはリボン状でありながら、リボン（薄板）の断面構造を詳細に観察すると、異種の薄膜が積層されているようなものを指す。このようなリボン状のはんだ材料をパンチして第１の端子に転写し、はんだ材料が転写された第１の端子と第２の端子を接触させた状態で加熱することによりはんだ材料を溶融させた後冷却し、第１の端子と第２の端子を接合することが可能である。   Moreover, although the case where the collection | recovery material was a board | substrate was illustrated, the collection | recovery material is tape shape, it is also possible to isolate | separate deposits from a tape-like collection material and to obtain a solder ribbon. That is, a solder material mainly composed of at least three kinds of metal elements, in which each element is mixed in a non-equilibrium state and formed into a ribbon shape, and a solder mainly composed of at least three kinds of metal elements A material in which each element is mixed at the atomic level and formed into a ribbon shape, or a solder material mainly composed of at least three kinds of metal elements, including all the metal elements composed mainly A thin film in which a plurality of types of thin films mainly composed of any one or a plurality of metal elements is laminated, and all the elements are contained as a main component in the plurality of laminated thin films. However, the ribbon-shaped one can be used as a lead-free high-temperature solder ribbon. Here, “formed in a ribbon shape” means a thin plate having a thickness of approximately 0.01 mm to 0.5 mm and a width of approximately 0.1 mm to 10 mm. In this way, it refers to a strip that can be stored in a state wound on a bobbin. “Thin films are laminated and formed into ribbons” means that the cross-sectional structure of the ribbon (thin plate) is observed in detail, but dissimilar thin films are laminated, although it is ribbon-like as a whole. It points to something. Such a ribbon-shaped solder material is punched and transferred to the first terminal, and the solder material is melted by heating in a state where the first terminal to which the solder material is transferred and the second terminal are in contact with each other. After cooling, it is possible to join the first terminal and the second terminal.

また、回収材が高融点材料からなるワイヤーであってもよく、この場合、糸はんだ様の無鉛高温はんだを実現することができる。すなわち、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が非平衡状態で混合され、高融点材料からなるワイヤーの表面に形成されているもの、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が原子レベルで混合され、高融点材料からなるワイヤーの表面に形成されているもの、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、主成分とする金属元素の全ては含まず、かつ、いずれか１つまたは複数の金属元素を主成分とする複数種類の薄膜が積層され、かつ、積層された複数種類の薄膜全体には全ての元素が主成分として含まれている薄膜が、高融点材料からなるワイヤーの表面に形成されているものを、糸はんだのように使用することが可能である。つまり、第１の端子と第２の端子を接触させた状態で加熱し、第１の端子と第２の端子が接触した部分の近傍に、糸はんだ様のはんだ材料を接触させ、はんだ材料を溶融させた後冷却し、第１の端子と第２の端子を接合することができる。ワイヤーの材質としては、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）などの高融点材料はもちろん、合金はんだの主成分金属のいずれよりも融点が高ければ、これを用いることができる。   Further, the recovery material may be a wire made of a high melting point material, and in this case, a lead-free high-temperature solder like a thread solder can be realized. That is, a solder material mainly composed of at least three kinds of metal elements, each element being mixed in a non-equilibrium state and formed on the surface of a wire made of a high melting point material, at least three kinds of metal elements A solder material mainly composed of at least three kinds of metal elements, each element being mixed at an atomic level and formed on the surface of a wire made of a high melting point material. A solder material containing at least three kinds of metal elements as a main component, not including all of the metal elements as main components, and a plurality of kinds of solder materials containing any one or more metal elements as main components A thin film in which all the elements are contained as the main component in the laminated thin film is formed on the surface of the wire made of a high melting point material. , It can be used as the solder wire. That is, heating is performed in a state where the first terminal and the second terminal are in contact with each other, a thread solder-like solder material is brought into contact with the vicinity of a portion where the first terminal and the second terminal are in contact, and the solder material is The first terminal and the second terminal can be joined by cooling after being melted. As the material of the wire, not only high melting point materials such as W (tungsten) and Ta (tantalum), but also any melting point higher than any of the main component metals of the alloy solder can be used.

また、本願発明により得られた無鉛の高温はんだ材料により接合された接合構造体からなる電子部品は、無鉛で高耐熱という優れた特徴を備える。   Moreover, the electronic component which consists of the joining structure joined by the lead-free high-temperature solder material obtained by this invention is equipped with the outstanding characteristics of lead-free and high heat resistance.

また、図９に示すように、３種類の金属元素を主成分とする合金製のターゲットに高エネルギー粒子を衝突させるに際して、各々のターゲットの間についたて２９を設けることにより、単一組成に近い薄膜を積層することも可能である。なお、ついたて２９を設けたことのほかは、図９の構成は図７の構成と同じであるので、詳細は省略する。   In addition, as shown in FIG. 9, when high energy particles collide with an alloy target containing three kinds of metal elements as main components, by providing a butt 29 between each target, it is close to a single composition. It is also possible to stack thin films. Since the configuration of FIG. 9 is the same as the configuration of FIG. 7 except that the screen 29 is provided, details are omitted.

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施の形態５における、基板と電子部品とを接合する方法を示す断面図である。図１０（ａ）において、基板３０上に配線やランドなどの導体パターン３１が形成されている。次に、図１０（ｂ）のように、基板に感光性材料３２を形成し、露光、現像を経て図１０（ｃ）のようにパターニングする。ここで、露出した導体部分は電子部品を実装するためのランド３３である。次に、基板を図１に示した蒸着装置に設置し、図１０（ｄ）のように、基板表面にはんだ材料３４を形成する。次いで、図１０（ｅ）のように、感光性材料からなるパターンをエッチングしてはんだ材料をリフトオフすることにより基板上にはんだ材料からなるパターンを形成する。そして、図１０（ｆ）のように、基板に電子部品３５をマウントする。次に、基板をリフローしてはんだ材料を溶融させて基板と電子部品を接合する。このような接合方法により、無鉛で耐熱性に優れた接合方法が実現できた。 (Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a method for joining a substrate and an electronic component in Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 10A, a conductor pattern 31 such as wiring or land is formed on a substrate 30. Next, as shown in FIG. 10B, a photosensitive material 32 is formed on the substrate, and after exposure and development, patterning is performed as shown in FIG. 10C. Here, the exposed conductor portion is a land 33 for mounting an electronic component. Next, the substrate is set in the vapor deposition apparatus shown in FIG. 1, and a solder material 34 is formed on the substrate surface as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 10E, the pattern made of the photosensitive material is etched to lift off the solder material, thereby forming the pattern made of the solder material on the substrate. Then, as shown in FIG. 10F, the electronic component 35 is mounted on the substrate. Next, the substrate is reflowed to melt the solder material, and the substrate and the electronic component are joined. By such a joining method, a lead-free joining method having excellent heat resistance could be realized.

感光性材料を用いなくても、次のような方法によっても、基板に電子部品を接合することができる。すなわち、基板に、所定のパターニングが施されたマスクを近接または接触させた状態で、本願発明の実施の形態１、２、３または４で述べたはんだ材料の製造方法を用いて基板表面の所定の位置にはんだ材料を形成することにより、所望の位置（ランド）にはんだ材料を堆積させることができる。次いで、基板に電子部品をマウントし、基板をリフローしてはんだ材料を溶融させて基板と電子部品を接合する。   Even without using a photosensitive material, an electronic component can be bonded to the substrate by the following method. That is, the substrate surface is predetermined using the solder material manufacturing method described in the first, second, third, or fourth embodiment of the present invention in a state where a mask subjected to predetermined patterning is brought close to or in contact with the substrate. By forming the solder material at the position, the solder material can be deposited at a desired position (land). Next, the electronic component is mounted on the substrate, the substrate is reflowed to melt the solder material, and the substrate and the electronic component are joined.

また、２つの電子部品を接合する際にも、本願発明は適用可能である。つまり、第１の電子部品に、所定のパターニングが施されたマスクを近接または接触させた状態で、本願発明の実施の形態１、２、３または４で述べたはんだ材料の製造方法を用いて第１の電子部品の表面の所定の位置にはんだ材料を形成するステップと、第１の電子部品に第２の電子部品を接触させるステップと、これをリフローしてはんだ材料を溶融させて第１の電子部品と第２の電子部品を接合するステップを順次行うことにより、２つの電子部品を接合することができる。   The present invention can also be applied when two electronic components are joined. That is, the solder material manufacturing method described in the first, second, third, or fourth embodiment of the present invention is used in a state where a mask subjected to predetermined patterning is brought close to or in contact with the first electronic component. Forming a solder material at a predetermined position on the surface of the first electronic component; bringing the second electronic component into contact with the first electronic component; and reflowing the solder material to melt the first electronic component. By sequentially performing the step of joining the electronic component and the second electronic component, the two electronic components can be joined.

以上述べた本願発明の実施の形態においては、はんだ材料中の含有量の比がＳｎ：Ａｇ：Ａｌ＝７５：１１：１４（重量比）である場合を例示したが、主成分たる少なくとも３種類の金属元素として、Ｓｎ、Ａｇ及びＡｌを用いる場合、Ｓｎが最も多く、Ａｇの含有率が１重量％以上２１重量％以下、Ａｌの含有率が４重量％以上２４重量％以下であることが好ましい。この組成範囲において、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料を実現することができる。   In the embodiment of the present invention described above, the case where the content ratio in the solder material is Sn: Ag: Al = 75: 11: 14 (weight ratio) is exemplified, but at least three kinds as the main components When Sn, Ag, and Al are used as the metal element, Sn is the most, the Ag content is 1 wt% or more and 21 wt% or less, and the Al content is 4 wt% or more and 24 wt% or less. preferable. In this composition range, a lead-free high-temperature solder material that can be used for soldering at a high temperature range of 250 to 350 ° C. can be realized.

また、主成分たる少なくとも３種類の金属元素として、Ｂｉ、Ａｇ及びＣｕを用いることも可能であり、この場合、Ｂｉが最も多く、Ａｇの含有率が１重量％以上１５重量％以下、Ｃｕの含有率が３０重量％以上４０重量％以下であることが好ましい。この組成範囲において、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料を実現することができる。   Further, Bi, Ag and Cu can be used as at least three kinds of metal elements as main components. In this case, Bi is the most, Ag content is 1 wt% or more and 15 wt% or less, Cu The content is preferably 30% by weight or more and 40% by weight or less. In this composition range, a lead-free high-temperature solder material that can be used for soldering at a high temperature range of 250 to 350 ° C. can be realized.

また、主成分たる少なくとも３種類の金属元素として、Ｓｎ、Ｃｕ及びＡｌを用いることも可能であり、この場合、Ｓｎが最も多く、Ｃｕの含有率が１重量％以上１４重量％以下、Ａｌの含有率が９重量％以上２９重量％以下であることが好ましい。この組成範囲において、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料を実現することができる。   Further, Sn, Cu and Al can be used as at least three kinds of metal elements as the main components. In this case, Sn is the most, the Cu content is 1 wt% or more and 14 wt% or less, and Al The content is preferably 9% by weight or more and 29% by weight or less. In this composition range, a lead-free high-temperature solder material that can be used for soldering at a high temperature range of 250 to 350 ° C. can be realized.

また、３種類以上の金属元素を用いることも可能である。例えば、Ｎｉを添加することにより、融点を高めることが可能である。あるいは、Ａｕを添加することにより、展性を高めることが可能である。また、Ａｇの含有率を減らし、その分をＺｎで置き換えることにより、はんだ材料のコストダウンを図ることが可能である。   It is also possible to use three or more kinds of metal elements. For example, the melting point can be increased by adding Ni. Alternatively, malleability can be improved by adding Au. Moreover, it is possible to reduce the cost of the solder material by reducing the content of Ag and replacing it with Zn.

また、回収材上に薄膜状のはんだ材料を堆積させ、回収材と堆積物を分離して用いる場合には、できるだけ多くの堆積物を１枚の回収材上に堆積させる方がコスト面で有利である。一方、堆積後の分離を考えると、テフロン（登録商標）など剥離性に優れた材料を用いることが望ましい。しかし、このことは、堆積中の膜剥がれの危険性が増すことを意味する。   In addition, when a thin film solder material is deposited on the recovered material and the recovered material and the deposit are used separately, it is more advantageous in terms of cost to deposit as much deposit as possible on one recovered material. It is. On the other hand, considering separation after deposition, it is desirable to use a material having excellent peelability such as Teflon (registered trademark). However, this means that there is an increased risk of film peeling during deposition.

蒸着法では、回収材が上方、蒸着源（るつぼ）が下方となる。万一、回収材から堆積物が剥がれ落ちた場合には、原子レベルで混合された合金膜がその原料に混入することになるため、好ましくない。よって、堆積膜の膜厚は、膜剥がれが確実に防止できるように定められるべきであり、Ｓｎが最も多い組成の場合には最大で１ｍｍ、Ｂｉが最も多い場合には最大で１００μｍに抑えるべきである。   In the vapor deposition method, the recovered material is on the upper side and the vapor deposition source (crucible) is on the lower side. In the unlikely event that the deposit is peeled off from the recovered material, the alloy film mixed at the atomic level is mixed into the raw material, which is not preferable. Therefore, the film thickness of the deposited film should be determined so that film peeling can be surely prevented, and should be suppressed to a maximum of 1 mm for the composition with the largest amount of Sn and 100 μm for the largest amount of Bi. It is.

スパッタリング法では、回収材とターゲット材の配置には自由度が高く、どちらが上方・下方であってもよく、ともに側方であってもよい。回収材が上方である場合を除き、膜剥がれが生じてもターゲット材への不純物混入によるダメージは小さいため、蒸着法よりも大きい膜厚まで堆積を続けることも可能であるが、やはり膜剥がれは好ましいことではなく、Ｓｎが最も多い組成の場合には最大で１ｍｍ、Ｂｉが最も多い場合には最大で１００μｍに抑えるべきである。   In the sputtering method, there is a high degree of freedom in the arrangement of the recovered material and the target material, and either of them may be upward or downward, and both may be lateral. Except for the case where the recovered material is above, even if film peeling occurs, damage due to contamination of the target material is small, so it is possible to continue deposition to a film thickness larger than the evaporation method, but film peeling is still It is not preferable, and should be suppressed to 1 mm at the maximum in the case of the composition with the largest amount of Sn and 100 μm at the maximum in the case of the largest amount of Bi.

また、回収材にはんだ材料を堆積させている間は、回収材の温度を低温に保つことが好ましい。とくに、２００℃以下に保つことが好ましく、１２０℃以下に保つことが、さらに好ましい。これは、回収材の温度が高すぎると、堆積膜中で各原子がマイグレーションを起こし、平衡状態に近い構成のものとなりやすいためである。１２０℃以下であれば、回収材として用いる樹脂の変形も最小限に抑えられる。   Moreover, it is preferable to keep the temperature of the recovered material at a low temperature while depositing the solder material on the recovered material. In particular, it is preferable to keep it at 200 ° C. or lower, and it is more preferable to keep it at 120 ° C. or lower. This is because if the temperature of the recovered material is too high, each atom in the deposited film migrates and tends to have a configuration close to an equilibrium state. If it is 120 degrees C or less, the deformation | transformation of resin used as a collection | recovery material will also be suppressed to the minimum.

また、蒸着法においてはるつぼシャッターを、スパッタリング法においてはＤＣ電源をそれぞれ操作することにより、単一組成の薄膜を順繰りに積層させることも可能である。   Further, by operating a crucible shutter in the vapor deposition method and a DC power source in the sputtering method, thin films having a single composition can be sequentially stacked.

また、回収材と堆積物とを分離する際に超音波洗浄器を用いる場合を例示したが、超音波洗浄器中に水または有機溶剤を用いることができる。あるいは、空気中で振動を与えることによっても、分離が促進される。あるいは、振動を与えずにナイフ様のものではぎ取ることも可能である。   Moreover, although the case where an ultrasonic cleaner was used when isolate | separating a collection | recovery material and a deposit was illustrated, water or an organic solvent can be used in an ultrasonic cleaner. Alternatively, separation is also promoted by applying vibration in the air. Alternatively, it can be peeled off with a knife-like object without applying vibration.

また、高エネルギー粒子をターゲット材に衝突させる方法として、スパッタリング法を例示したが、電子ビーム蒸着法、レーザー蒸着法などを用いることも可能である。   Moreover, although the sputtering method was illustrated as a method of making high energy particle collide with a target material, it is also possible to use an electron beam vapor deposition method, a laser vapor deposition method, etc.

また、基板を回転させながら回収材上に薄膜を堆積させる場合を例示したが、基板の回転速度は、堆積物中で各原子が十分に混ざり合うように設定すべきである。そのためには、概ね５ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍ程度の速度であることが好ましい。回転速度が遅すぎると、原子レベルでの混合状態が完全には実現できない。回転速度が速すぎると、堆積中の膜剥がれが生じる場合がある。   Moreover, although the case where a thin film is deposited on a collection | recovery material was demonstrated while rotating a board | substrate, the rotational speed of a board | substrate should be set so that each atom may fully mix in a deposit. For this purpose, a speed of about 5 rpm to 1000 rpm is preferable. If the rotation speed is too slow, a mixed state at the atomic level cannot be realized completely. If the rotational speed is too high, film peeling during deposition may occur.

また、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が非平衡状態で混合されていること、あるいは、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が原子レベルで混合されていること、を確認するには、ＤＳＣ法を用いて示差走査熱量分析曲線を取得して判断するのが簡便である。我々の研究により得られた判断方法を以下で説明する。図１１は、少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料の製造方法において、各元素からなるターゲット材に高エネルギー粒子を衝突させてスパッタリングし、各ターゲット材に対向して設けられた回収材上に形成された薄膜状の堆積物の示差走査熱量分析曲線である。Ａはこの堆積物において、各元素が非平衡状態で混合されていること、すなわち、原子レベルで混合されていることを示すピークである。このピークは、少なくとも３種類の金属元素を液相で混合させた場合、すなわち、主成分である金属の粉末などを原料として準備し、所定の重量比で一つのるつぼ内に入れ、これを加熱して液化させて混合させた場合、冷却後に得られた合金の示差走査熱量分析曲線には見られないピークである。Ｂ及びＣは、少なくとも３種類の金属元素を液相で混合させた場合、すなわち、主成分である金属の粉末などを原料として準備し、所定の重量比で一つのるつぼ内に入れ、これを加熱して液化させて混合させた場合、冷却後に得られた合金の示差走査熱量分析曲線に見られるピークと同じ温度に見られるピークである。ここで、Ａ、Ｂ、Ｃの絶対値は、それぞれ１８ｍＷ、２ｍＷ、３ｍＷであった。我々の研究によれば、Ａと、Ａ以外のピークの中で最大のピーク（図１１の例ではＣ）との比（Ａ／Ｃ）が１．０より大きい場合に高温はんだとしての特性が向上し、接合強度が高く、接合強度の経時的な劣化が小さいということを見いだした。また、２より大きいと接合強度の従来比が１．１倍以上となり、顕著な特性向上が見られた。図１１の例においては、ピークの比Ａ／Ｃが６であり、接合強度は従来比で１．４倍であった。   Further, the solder material is composed mainly of at least three kinds of metal elements, and each element is mixed in a non-equilibrium state, or the solder material is composed mainly of at least three kinds of metal elements. In order to confirm that each element is mixed at the atomic level, it is easy to make a judgment by obtaining a differential scanning calorimetry curve using the DSC method. The judgment method obtained by our research is explained below. FIG. 11 shows a method of manufacturing a solder material containing at least three kinds of metal elements as a main component. Sputtering is performed by causing high energy particles to collide with a target material made of each element and sputtering, and the recovery material provided facing each target material. It is a differential scanning calorimetry curve of the thin-film-like deposit formed on the material. A is a peak indicating that each element is mixed in a non-equilibrium state, that is, mixed at an atomic level in this deposit. This peak is obtained when at least three kinds of metal elements are mixed in a liquid phase, that is, a metal powder as a main component is prepared as a raw material, put in one crucible at a predetermined weight ratio, and heated. When the mixture is liquefied and mixed, the peak is not found in the differential scanning calorimetry curve of the alloy obtained after cooling. B and C are prepared by mixing at least three kinds of metal elements in a liquid phase, that is, preparing a powder of metal as a main component as a raw material and putting it in one crucible at a predetermined weight ratio. When heated and liquefied and mixed, the peak is found at the same temperature as the peak found in the differential scanning calorimetry curve of the alloy obtained after cooling. Here, the absolute values of A, B, and C were 18 mW, 2 mW, and 3 mW, respectively. According to our study, when the ratio (A / C) between A and the largest peak other than A (C in the example of FIG. 11) is greater than 1.0, the characteristics as a high-temperature solder are It has been found that the bonding strength is improved and the deterioration of the bonding strength over time is small. On the other hand, when the ratio was larger than 2, the conventional ratio of the bonding strength was 1.1 times or more, and a remarkable improvement in characteristics was observed. In the example of FIG. 11, the peak ratio A / C was 6, and the bonding strength was 1.4 times that of the conventional case.

本願発明のはんだ材料及びその製造方法によれば、２５０〜３５０℃の高温域でのはんだ付けに使用可能な、無鉛の高温はんだ材料とその製造方法を提供することが可能となる。そして、これを電気、電子機器に適用すると、従来のマザー基板上のみならず、モジュール部品さらには電子部品の内部まで無鉛化することになり、電気、電子機器の完全な無鉛化を実現することができる。そのため、世界的な広がりを見せている鉛を対象とした法規制の制約を受けることなく、地球環境に対する負荷の小さい電気、電子機器を生産することが可能となる利点を有し、人体に対して有害である鉛を含まない高温はんだ材料、その接合構造体からなる製品等の生産の用途にも適用できる。   According to the solder material and the manufacturing method thereof of the present invention, it is possible to provide a lead-free high-temperature solder material that can be used for soldering in a high temperature range of 250 to 350 ° C. and a manufacturing method thereof. And when this is applied to electrical and electronic equipment, it will lead to lead-free not only on the conventional mother board, but also to the inside of the module parts and electronic parts, and to realize the complete lead-free of electrical and electronic equipment. Can do. Therefore, it has the advantage of being able to produce electrical and electronic equipment with a low impact on the global environment without being restricted by laws and regulations targeting lead, which is spreading worldwide. It can also be applied to production applications such as high-temperature solder materials that do not contain lead, which are harmful, and products composed of the joint structure.

本発明の実施の形態１において用いた蒸着装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the vapor deposition apparatus used in Embodiment 1 of this invention 各元素が原子レベルで混合されている様子を示す模式図Schematic diagram showing how each element is mixed at the atomic level 本発明の実施の形態１における示差走査熱量分析曲線を示す図The figure which shows the differential scanning calorimetry curve in Embodiment 1 of this invention ３種類の合金が混在する様子を示す模式図Schematic showing how three types of alloys are mixed ３種類の合金が混在する場合の示差走査熱量分析曲線を示す図The figure which shows the differential scanning calorimetry curve when three types of alloys are mixed 本発明の実施の形態２において用いた蒸着装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the vapor deposition apparatus used in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態３において用いたスパッタリング装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the sputtering apparatus used in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態４において用いたスパッタリング装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the sputtering apparatus used in Embodiment 4 of this invention 本発明の他の実施の形態において用いたスパッタリング装置の概略構成を示す断面図Sectional drawing which shows schematic structure of the sputtering device used in other embodiment of this invention 本発明の実施の形態５における、基板と電子部品とを接合する方法を示す断面図Sectional drawing which shows the method to join a board | substrate and an electronic component in Embodiment 5 of this invention. 示差走査熱量分析曲線の例を示す図Diagram showing examples of differential scanning calorimetry curves 従来のモジュール部品の概略構成図Schematic configuration diagram of conventional module parts 従来のパワートランジスタの概略構成図Schematic configuration diagram of a conventional power transistor

符号の説明Explanation of symbols

１ 真空容器
２ 第１るつぼ
３ 第２るつぼ
４ 第３るつぼ
５ 第１材料
６ 第２材料
７ 第３材料
８ 第１ヒーター
９ 第２ヒーター
１０ 第３ヒーター
１１ 第１温調器
１２ 第２温調器
１３ 第３温調器
１４ 基板ホルダー
１５ 基板
１６ ポンプ
１７ 支柱
１８ モーター DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 1st crucible 3 2nd crucible 4 3rd crucible 5 1st material 6 2nd material 7 3rd material 8 1st heater 9 2nd heater 10 3rd heater 11 1st temperature controller 12 2nd temperature control 13 Third temperature controller 14 Substrate holder 15 Substrate 16 Pump 17 Strut 18 Motor

Claims (15)

Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕのうち少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が非平衡状態で混合されていることを特徴とするはんだ材料。 A solder material comprising, as a main component, at least three kinds of metal elements among Sn, Ag, Al, Bi, and Cu, wherein each element is mixed in a non-equilibrium state. Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕのうち少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、各元素が原子レベルで混合されていることを特徴とするはんだ材料。 A solder material comprising, as a main component, at least three kinds of metal elements among Sn, Ag, Al, Bi, and Cu, wherein each element is mixed at an atomic level. Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕのうち少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料であって、主成分とする金属元素の全ては含まず、かつ、いずれか１つまたは複数の金属元素を主成分とする複数種類の薄膜が積層され、かつ、積層された複数種類の薄膜全体には主成分とする金属元素の全てが含まれていることを特徴とするはんだ材料。 A solder material mainly containing at least three kinds of metal elements of Sn, Ag, Al, Bi, and Cu, does not include all of the metal elements that are the main ingredients, and any one or more metals A solder material characterized in that a plurality of types of thin films containing an element as a main component are laminated, and all of the plurality of laminated thin films contain all of a metal element as a main component. 各金属元素が非平衡状態で混合されているはんだ材料は、粉末がペースト化されている、あるいはリボン状に成形されている、あるいは高融点材料からなるワイヤー表面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のはんだ材料。 The solder material in which each metal element is mixed in a non-equilibrium state is characterized in that the powder is pasted, formed into a ribbon shape, or formed on the surface of a wire made of a high melting point material. The solder material according to claim 1. 各金属元素が原子レベルで混合されているはんだ材料は、粉末がペースト化されている、あるいはリボン状に成形されている、あるいは高融点材料からなるワイヤー表面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のはんだ材料。 Solder material in which each metal element is mixed at the atomic level is characterized in that the powder is pasted, formed into a ribbon shape, or formed on the surface of a wire made of a high melting point material. The solder material according to claim 2. 主成分とする金属元素の全ては含まず、かつ、いずれか１つまたは複数の金属元素を主成分とする複数種類の薄膜が積層され、かつ、積層された複数種類の薄膜全体には主成分とする金属元素の全てが含まれているはんだ材料は、粉末がペースト化されている、あるいはリボン状に成形されている、あるいは高融点材料からなるワイヤー表面に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のはんだ材料。 It does not contain all of the metal elements as the main component, and a plurality of types of thin films containing one or more metal elements as the main component are stacked, and the plurality of types of stacked thin films are the main components The solder material containing all of the metal elements to be used is characterized in that the powder is pasted, formed into a ribbon shape, or formed on the wire surface made of a high melting point material. The solder material according to claim 3. 金属元素が、Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌであり、Ｓｎが最も多く、Ａｇの含有率が１重量％以上２１重量％以下、Ａｌの含有率が４重量％以上２４重量％以下であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のはんだ材料。 The metal element is Sn, Ag, Al, Sn is the most, Ag content is 1 wt% or more and 21 wt% or less, and Al content is 4 wt% or more and 24 wt% or less. The solder material according to any one of claims 1 to 6. 金属元素が、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｕであり、Ｂｉが最も多く、Ａｇの含有率が１重量％以上１５重量％以下、Ｃｕの含有率が３０重量％以上４０重量％以下であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のはんだ材料。 The metal element is Bi, Ag, Cu, Bi is the most, Ag content is 1 wt% or more and 15 wt% or less, and Cu content is 30 wt% or more and 40 wt% or less. The solder material according to any one of claims 1 to 6. 金属元素が、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｌであり、Ｓｎが最も多く、Ｃｕの含有率が１重量％以上１４重量％以下、Ａｌの含有率が９重量％以上２９重量％以下であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のはんだ材料。 The metal element is Sn, Cu, Al, Sn is the most, the Cu content is 1 wt% or more and 14 wt% or less, and the Al content is 9 wt% or more and 29 wt% or less. The solder material according to any one of claims 1 to 6. Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕのうち少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料の製造方法であって、各元素、あるいは少なくとも２種類の単一金属、あるいは合金を各々るつぼ内で加熱して蒸発させ、各るつぼに対向して設けられた回収材上に形成された薄膜状の堆積物をはんだ材料として得ることを特徴とするはんだ材料の製造方法。 A method for producing a solder material mainly composed of at least three kinds of metallic elements among Sn, Ag, Al, Bi, and Cu, wherein each element, or at least two kinds of single metals, or an alloy is contained in each crucible. A method for producing a solder material, characterized by obtaining a thin film-like deposit formed on a collecting material provided opposite to each crucible as a solder material by heating and evaporating. Ｓｎ、Ａｇ、Ａｌ、Ｂｉ、Ｃｕのうち少なくとも３種類の金属元素を主成分とするはんだ材料の製造方法であって、各元素、あるいは少なくとも２種類の単一金属、あるいは合金からなるターゲット材に高エネルギー粒子を衝突させてスパッタリングまたは蒸気化し、各ターゲット材に対向して設けられた回収材上に形成された薄膜状の堆積物をはんだ材料として得ることを特徴とするはんだ材料の製造方法。 A method for manufacturing a solder material mainly composed of at least three kinds of metal elements among Sn, Ag, Al, Bi, and Cu, and a target material made of each element, at least two kinds of single metals, or an alloy. A method for producing a solder material, characterized in that high-energy particles are collided to be sputtered or vaporized, and a thin film-like deposit formed on a recovery material provided to face each target material is obtained as a solder material. 堆積物と回収材とを分離して堆積物をはんだ材料として得るに際して、回収材に振動を与える、あるいは回収材を堆積物に対して選択的に溶解させることを特徴とする、請求項１０または１１記載のはんだ材料の製造方法。 11. The method according to claim 10, wherein when the deposit and the collected material are separated to obtain the deposit as a solder material, the collected material is vibrated or the collected material is selectively dissolved in the deposited material. 11. A method for producing a solder material according to 11. 堆積物と回収材とを分離して得た堆積物からなる粉体を、樹脂ペーストに混合することを特徴とする請求項１０または１１記載のはんだ材料の製造方法。 12. The method for producing a solder material according to claim 10, wherein a powder made of a deposit obtained by separating the deposit and the collected material is mixed with a resin paste. 回収材がテープ状であり、テープ状回収材から堆積物を分離してはんだリボンを得ることを特徴とする請求項１０または１１記載のはんだ材料の製造方法。 The method for producing a solder material according to claim 10 or 11, wherein the collected material is in a tape shape, and a solder ribbon is obtained by separating deposits from the tape-shaped collected material. 回収材が高融点材料からなるワイヤーであることを特徴とする請求項１０または１１記載のはんだ材料の製造方法。 The method for producing a solder material according to claim 10 or 11, wherein the recovery material is a wire made of a high melting point material.

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