JP2014038909A - 部品実装基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだ溶融時の部品位置が変化することによる回路設計上の制約又は部品接合形状のばらつきを解決し、新規な高密度部品実装基板及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】回路基板上の複数の電極上に導電性ペーストを塗布する工程、該導電性ペーストが塗布された１つの電極の上に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程、及び、該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの電極に接合して、接合部を形成する工程、を含む部品実装基板製造方法であって、前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含むか、又は、該高融点金属粒子の表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む部品実装基板製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品実装基板およびその製造方法に関する。

近年の電子機器の高性能化に伴い、高密度実装技術の発展は目覚しく、単位面積当たりにより多くの電子部品が実装されるようになってきている。従って、基板電極間ギャップ又は部品間ギャップをより狭くするよう基板設計がなされている。また、搭載される電子部品のサイズも著しく小型化しており、例えば受動部品に関しては、従来の１００５（１．０ｍｍ×０．５０ｍｍ）サイズ、又は０６０３（０．６０ｍｍ×０．３０ｍｍ）サイズの部品に代わり、近年０４０２（０．４０ｍｍ×０．２０ｍｍ）サイズの部品が多数搭載されるようになり、今後は更に０２０１（０．２０ｍｍ×０．１０ｍｍ）サイズへの小型化が進むことが予想される。

これとは別に、一般的な部品実装基板は、図１及び図２の（ａ）はんだペースト印刷後、（ｂ）部品実装後に示すように、１つの基板電極３に対して１つの電子部品（端子）６がはんだペースト５等の接合材で接合されるため、搭載する部品の端子数に応じた基板電極３を設ける必要がある。この時、基板電極間に一定のギャップを設ける必要があるため、事実上高密度実装に対する設計上での限界がある。

これに対して特許文献１では、１つのはんだペースト塗布部を介して、２つのチップ部品を直列に接合する部品実装方法が提案されており、はんだ粒子の溶融時の表面張力によって、リフロー前後で部品位置を変化させ部品間ギャップを狭める１つの手法が開示されている。

特開２０００−２６９６２８号公報

しかしながら、特許文献１の部品実装方法は、はんだ溶融時の表面張力を利用してリフロー前後でチップ部品間の距離を狭くする方法であり、リフロー前後で部品の位置が変化しても良い用途でのみ適用が可能となる。また、接合状態を安定化させる観点から、はんだ溶融時の表面張力によって、電子部品が特定の位置に、特定の角度で部品が接合されるように基板および印刷マスクを設計する必要があり、適用できる回路基板の設計に関して限定的であると言える。

また、図３の（ａ）はんだペースト印刷後、（ｂ）部品実装後、（ｃ）熱処理後に示すように、３個以上の複数の電子部品６を特許文献１のように直列に部品実装しようとした場合、溶融したはんだペースト成分５が表面張力によって部品電極３に濡れあがり、部品間ギャップを狭めようとするが、異なる２箇所で部品間ギャップを狭める力が互いに働くため、（ｃ）に示すように部品の長手方向に電子部品６の実装位置又は接続部の形状がばらつく。特に、直列に実装する部品のサイズ又は種類が異なる場合には、上記現象は顕著となる。そのため、各々の部品接合部の接続安定性にもばらつきが生じる。更に、上述したような熱処理の前後での部品位置のランダムな変化は、熱処理後に部品接合部の外観検査をする際に、基板面のＸ−Ｙ座標に対して接合部の座標がランダムに変化するため光学検査等が困難となる。

また、図４（詳細は後述）で示すような電子部品の並列実装方法に関して、一般的なＰｂフリーはんだペースト（Ｓｎ３．０Ａｇ０．５Ｃｕ等）を用いた場合には、部品同士が流動するのを効果的に抑制する手法は知られていない。

本発明が解決しようとする課題は、上述したような、はんだ溶融時の部品位置が変化することによる回路設計上の制約又は部品接合形状のばらつきを解決し、従来の実装方法では困難とされてきた、新たな高密度部品実装基板の製造方法を提案することである。

本発明は、以下の方法を用いることによって上記課題を解決するものである。
すなわち本発明は以下の通りである。

［１］ 以下の工程：
回路基板上の複数の電極上に導電性ペーストを塗布する工程；
該導電性ペーストが塗布された１つの電極の上に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程；及び
該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの電極に接合して、接合部を形成する工程；
を含む部品実装基板製造方法であって、
前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含むか、又は、
該高融点金属粒子の表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む前記方法。

［２］ 以下の工程：
基板上の複数の所定領域内の金属面上に導電性ペーストを塗布する工程；
該導電性ペーストが塗布された１つの所定領域内に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程；
該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの所定領域内の金属面に接合して、接合部を形成する工程；及び
該金属面の所定領域外を選択的にエッチングして、該所定領域内に残存する金属からなる配線パターンを形成する工程；
を含む部品実装基板製造方法であって、
前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含むか、又は、
該高融点金属粒子表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む前記方法。

［３］ 前記電子部品が２端子素子である、［１］又は［２］に記載の部品実装基板製造方法。

［４］ 前記２端子素子の両端が、それぞれ異なる前記接合部によって、回路基板上の電極上、又は、金属面に接合される、［３］に記載の部品実装基板製造方法。

［５］ 前記高融点金属粒子が、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ及びＡｕの内の少なくとも１種の金属を含む、融点２８０℃以上の高融点金属粒子である、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の部品実装基板製造方法。

［６］ 前記高融点金属粒子が、Ｉｎ及び／又はＧｅをさらに含む、［５］に記載の部品実装基板製造方法。

［７］ 前記はんだ粒子、又は前記はんだめっきが、Ｓｎ組成、又は、Ｓｎ及び、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、及びＡｕから成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＳｎ合金組成である、［１］〜［６］のいずれか１項に記載の部品実装基板製造方法。

［８］ 前記導電性ペーストは、前記はんだ粒子１００質量部に対して、前記高融点金属粒子を１７質量部以上含む、［１］〜［７］のいずれか１項に記載の部品実装基板製造方法。

［９］ 前記フラックスが、有機酸、アミン化合物、及びハロゲン化合物の内の少なくとも１種を含む、［１］〜［８］のいずれか１項に記載の部品実装基板製造方法。

［１０］ 前記フラックスが、熱硬化性樹脂をさらに含む、［９］に記載の部品実装基板製造方法。

［１１］ 前記フラックスが、硬化剤をさらに含む、［１０］に記載の部品実装基板製造方法。

［１２］ 以下の工程：
回路基板上の複数の電極上に導電性ペーストを塗布する工程；
該導電性ペーストが塗布された１つの電極の上に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程；及び
該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの電極に接合して、接合部を形成する工程；
を含み、
前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスか、又は、
該前期高融点金属粒子の表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む部品実装基板製造方法により製造された部品実装基板であって、該接合部は、Ｓｎを含むはんだマトリクスを有し、該はんだマトリクス中に、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、及びＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含む高融点金属粒子を含み、該高融点金属粒子の融点は、前記はんだマトリクスの融点よりも高く、かつ、該高融点金属粒子の表面には、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、及びＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、Ｓｎを含む金属間化合物相が存在している、前記部品実装基板。

［１３］ 以下の工程：
基板上の複数の所定領域内の金属面上に導電性ペーストを塗布する工程；
該導電性ペーストが塗布された１つの所定領域内に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程；
該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの所定領域内の金属面に接合して、接合部を形成する工程；及び
該金属面の所定領域外を選択的にエッチングして、該所定領域内に残存する金属からなる配線パターンを形成する工程；
を含み、
前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含むか、又は、
該高融点金属粒子表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む部品実装基板製造方法により製造された部品実装基板であって、該接合部は、Ｓｎを含むはんだマトリクスを有し、該はんだマトリクス中に、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、及びＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含む高融点金属粒子を含み、該高融点金属粒子の融点は、前記はんだマトリクスの融点よりも高く、かつ、該高融点金属粒子の表面には、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、及びＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、Ｓｎを含む金属間化合物相が存在している、前記部品実装基板。

［１４］ 前記電子部品が２端子素子である、［１２］又は［１３］に記載の部品実装基板。

［１５］ 前記２端子素子の両端が、それぞれ異なる前記接合部によって、回路基板上の電極上、又は、金属面に接合された、［１４］に記載の部品実装基板。

［１６］ ２つ以上の前記２端子素子が、並列に接合された、［１５］に記載の部品実装基板。

［１７］ 前記高融点金属粒子が、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ及びＡｕの内の少なくとも１種以上の金属を含む、融点２８０℃以上の高融点金属粒子である、［１２］〜［１６］のいずれか１項に記載の部品実装基板。

［１８］ 前記高融点金属粒子が、Ｉｎ及び／又はＧｅをさらに含む、［１７］に記載の部品実装基板。

［１９］ 前記はんだマトリクスが、Ｓｎ組成、又は、Ｓｎ及び、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、及びＡｕから成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含む、Ｓｎ合金組成である、［１２］〜［１８］のいずれか１項に記載の部品実装基板。

［２０］ 前記金属間化合物相が、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｇｅ又はＣｕ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｇｅのいずれかを含む、［１２］〜［１９］のいずれか１項に記載の部品実装基板。

［２１］ ［１２］〜［２０］のいずれか１項に記載の部品実装基板を、熱硬化性樹脂でモールドしたモジュール。

［２２］ ［１２］〜［２０］のいずれか１項に記載の部品実装基板を積層化することで得られる部品内蔵基板。

本発明によれば、はんだ溶融時の部品位置が変化することによる回路設計上の制約又は部品接合形状のばらつきの少ない、高密度部品実装基板及びその製造方法を提供することができる。

従来の部品実装基板の上面図である。 従来の部品実装基板の上面図である。 同一接合部を用いる部品実装例の上面図である。 本実施の形態の製造方法の一例を示す流れ図である。 本実施の形態の製造方法の一例を示す流れ図である。 本実施の形態の製造方法の一例を示す流れ図である。 本実施の形態の製造方法の一例を示す流れ図である。 本実施の形態の製造方法の一例を示す流れ図である。 実施例１〜２６及び比較例１〜３の基板、印刷パターン及び部品配置条件を示す概略図である。 部品間Ｇａｐの表記方法を示す概略図である。 実施例２７〜３４及び比較例４〜７の基板、印刷パターン及び部品配置条件を示す概略図である。 比較例７の熱処理前後部品実装基板外観を示す撮像図である。 実施例３４の熱処理前後部品実装基板外観を示す撮像図である。 実施例３５〜３８及び比較例８〜９の基板、印刷パターン及び部品配置条件を示す概略図である。 実施例３６及び３７並びに比較例９の熱処理後部品実装外観を示す撮像図である。 部品接合形状ばらつきを評価するための接合部分の略断面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態と略記する）を詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で変形して実施することができる。

本実施の形態では、回路基板上の複数の電極上に導電性ペーストを塗布する工程、
該導電性ペーストが塗布された１つの電極の上に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程、及び、該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの電極に接合して、接合部を形成する工程、を含む部品実装基板製造方法であって、前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含むか、又は、該高融点金属粒子の表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む部品実装基板製造方法を提供する。

本実施の形態における接合部とは、少なくとも２つの電子部品の一部を、１つの基板電極又は所定領域内の金属面に接合させる為の特定の接合部を意味する。また、電子部品の接合は、該電子部品の持つ端子を接合するものとする。

尚、上記回路基板上の導通回路又は電極に関しては熱処理後に形成してもよく、すなわち、基板上の複数の所定領域内の金属面上に導電性ペーストを塗布する工程、該導電性ペーストが塗布された１つの所定領域内に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程、前記導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの所定領域内の金属面に接合して、接合部を形成する工程、該金属面の所定領域外を選択的にエッチングして、該所定領域内に残存する金属からなる配線パターンを形成する工程を含む部品実装基板製造方法であって、前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含むか、又は、該高融点金属粒子表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む部品実装基板製造方法にも関する。前記エッチングをする際は、部品が実装されておらず凹凸の少ない金属面の裏面に、レジストを用いて選択的にエッチングするのが好ましい。
以下に、詳細な形態を説明する。

＜導電性ペースト＞
本実施の形態に使用する導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含むか、又は、該高融点金属粒子表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む導電性ペーストである。

該導電性ペーストの熱処理は、該はんだ粒子の融点以上の温度、かつ、該高融点金属粒子より低い温度で熱処理をすることが好ましい。該熱処理によって、はんだ粒子又ははんだめっきを溶融させると共に、溶融したはんだ成分が前記高融点金属粒子との間で金属の拡散現象を起こし、該高融点金属粒子表面に、該はんだ成分の融点より高い金属間化合物相が形成する。そのため、該導電性ペーストを上記条件にて熱処理した場合、熱処理前後で、はんだ溶融時の電子部品の溶融流動を意図的に抑制することが可能となる。従って、回路基板の電極上に前記導電性ペーストを塗布した後、前記導電性ペーストによる１つの接合部を介して、２つ以上の電子部品を１つの電極上に接合させた場合、溶融したはんだ成分が、異なる２つ以上の電子部品の端子に不均一に濡れあがることを抑制でき、また、近接した部品が流動（部品同士が引きつけ合う）することを抑制できる。

一方で、回路基板の電極上に一般のはんだ（例えば、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕ組成）ペーストを塗布した後、２つ以上の電子部品を、前記はんだペーストによる１つの接合部を介して、１つの電極上に接合さる場合、加熱時に、溶融したはんだ粒子成分の表面張力によって部品位置は流動し、また、溶融したはんだ粒子成分が、異なる２つ以上の電子部品の端子に不均一に濡れあがる。

これらのことから、本明細書に記載する導電性ペーストを接合材として用い、かつ、一般的には用いられない部品実装構造を形成することによって、前記一般はんだペーストでは実現できない、高密度実装を実現することが可能となる。尚具体的な、実装構造の例は、図４〜図８にて後述する。

［はんだ粒子］
本実施の形態に使用できるはんだ粒子は、溶融したはんだ粒子成分が、後述する高融点金属粒子との間で金属間化合物を形成すれば、はんだ溶融時の部品流動を抑制することができるため、特定の金属組成に限定されるものではなく、Ｓｎ組成、又は、Ｓｎ及び、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｂ及びＡｕから成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＳｎ合金組成であることが可能となる。また、基板に与える熱ダメージを低減する観点から、本実施に使用するはんだ粒子は、融点２８０℃未満のものが好ましい。

具体的には、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｕ系、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｇｅ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｇｅ系のはんだ粒子が例示できる。はんだペーストの推奨リフローピーク温度が２３０℃以上の鉛フリーはんだとしては、例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ（例えば、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）系、Ｓｎ−Ａｇ（例えば、Ｓｎ−３．５Ａｇ）系、Ｓｎなどが好ましい。また、リフローピーク温度が２００℃以下推奨の鉛フリーはんだとしては、Ｓｎを含み、かつ、Ｂｉ又はＩｎ又はＺｎのいずれかを含む融点２００℃以下のＳｎ合金粒子が好ましい。中でも、Ｓｎ−５８Ｂｉ又はＳｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇが特に好ましい。また、Ｓｎ合金粒子中にＣを１．０ｗｔ％以下で僅かに添加することによって、はんだ自身の引っ張り強度又は伸び率を向上させることができるため接続信頼性が向上する。

また、使用するはんだ粒子は１種に限定されない。例えば、Ｓｎ−５８Ｂｉ粒子に２種目のはんだ粒子としてＳｎ粒子を添加することによって、１６０℃程度の低温でＳｎ−５８Ｂｉ粒子を溶融させることが可能となり、かつ、溶融したＳｎＢｉ成分とＳｎ粒子へ拡散することによって、熱処理後のはんだ部のＢｉ組成を低減させることが可能である。一般的に、Ｂｉは機械的に脆い特性を示すため、前記Ｓｎ粒子およびＳｎ合金粒子を添加することによって熱処理後のＢｉ組成を低減させることが可能となり、脆性改善に繋がる。このように、複数のはんだ粒子を添加する場合には、添加量（質量）の多い方のはんだ粒子の融点より１０〜３０℃程度高いピーク温度で熱処理することが好ましい。

また、用いるはんだ粒子の平均粒子径は、０．３０〜５０μｍであることが好ましく、はんだペーストの使用用途に応じて定めることができる。例えば、スクリーン印刷用途では、版抜け性を重視して、粒度分布はブロードにするのが好ましく、平均粒子系は２．０〜４０μｍであることが好ましい。本実施の形態のはんだペーストは、ディスペンス用途、及びビア充填用途でも使用可能であり、吐出流動性及び穴埋め性を重視して、１．５〜３５μｍの粒度分布が好ましい。

［高融点金属粒子］
本実施の形態の導電性ペーストが含む高融点金属粒子は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ及びＡｕのいずれかを含む融点２８０℃以上の高融点金属粒子であることが好ましく、溶融したはんだ粒子と高融点金属粒子との金属拡散性の観点から、高融点金属粒子としては、Ｃｕ粒子、Ｃｕ合金粒子、Ａｇ粒子、又はＡｇ合金粒子、Ｎｉ粒子、又はＮｉ合金粒子が好ましい。また、使用する高融点金属粒子は１種に限定されるものではなく、はんだ粒子の溶融成分との間で、金属間化合物相を形成する高融点金属粒子であれば、複数種使用しても効果は得られる。

前記Ｃｕ合金粒子としては、Ｃｕに、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ａｇ、又はＧｅの金属のいずれかを添加することによって各種特性を付与することができる。
例えば、Ｉｎは、溶融したはんだとＣｕ合金粒子との界面で形成するＣｕ−Ｓｎ系の金属間化合物相の結晶粒を微細化する効果を有することから、Ｃｕ合金粒子にＩｎが含まれることが好ましい。ＩｎのＣｕ合金粒子中の含有量は、安定した合金相を接合部に形成させる観点から、０．１０ｗｔ％以上が好ましく、より好ましくは、１ｗｔ％以上であり、さらに好ましくは３ｗｔ％以上である。また、Ｃｕ合金粒子中のＩｎの量を一定量以下にすることによって、熱処理後の接合部の耐熱性を高めることができるため、Ｉｎの含有量は３０ｗｔ％以下が好ましく、さらに好ましくは、１５ｗｔ％以下であり、特に好ましくは１０ｗｔ％以下である。

Ｃｕ合金粒子にＳｎが添加されることで、溶融したはんだとの濡れ性が良くなるため、Ｃｕ合金粒子はＳｎを２ｗｔ％以上含むことが好ましく、より好ましくは、Ｃｕ合金粒子中のＳｎの含有量は、５ｗｔ％以上であり、さらに好ましくは１０ｗｔ％以上である。また、はんだとの間に良好に金属間化合物を生成させる観点から、Ｃｕ合金粒子中のＳｎの含有量は、５０ｗｔ％以下であることが好ましい。

また、Ｃｕ合金粒子にＢｉが添加されることでも、溶融したはんだとの濡れ性が良くなるため、Ｃｕ合金粒子はＢｉを０．１ｗｔ％以上含むことが好ましく、より好ましくは、Ｃｕ合金粒子中のＢｉの含有量は、２ｗｔ％以上である。また、Ｂｉの含有量を一定以下に抑えることによって、Ｃｕ合金粒子の脆性を改善することができるため、Ｃｕ合金粒子中のＢｉの含有量は、２０ｗｔ％以下が好ましく、より好ましくは１０ｗｔ％以下である。

また、Ａｇは、溶融したはんだのＳｎ成分と融点の高い金属間化合物を形成し易いので、耐熱性を有する接合部を形成する。そのため、Ｃｕ合金粒子は、Ａｇを０．１ｗｔ％以上含むことが好ましく、さらに好ましくは、Ｃｕ合金粒子中のＡｇの含有量は、２ｗｔ％以上である。また、コストの面から、Ｃｕ合金粒子中のＡｇの含有量は、５０ｗｔ％以下であることが好ましく、２０ｗｔ％以下であることがより好ましく、さらに好ましくは１０ｗｔ％以下である。

Ｇｅは、はんだ溶融時に優先的に酸化して、Ｓｎ等の他のはんだ成分の酸化を抑制する効果を有するため、Ｃｕ合金粒子はＧｅを０．１０ｗｔ％以上含むことが好ましい。また、酸化物がはんだ流動を阻害し、接合性に悪影響を与えることを防ぐ観点から、Ｃｕ合金粒子中のＧｅの含有量は、５．０ｗｔ％以下が好ましい。

Ａｇ合金粒子及びＮｉ合金粒子としては、溶融したはんだとの濡れ性を向上させる観点から、Ｓｎを５ｗｔ％以上含むことが好ましく、Ｓｎを１０ｗｔ％以上含むことがより好ましい。また、はんだとの間に良好に金属間化合物を生成させる観点から、Ｓｎの含有量は５０ｗｔ％以下であることが好ましい。さらに、低温での接合性を向上させる観点から、Ｉｎ又はＢｉとの合金粒子であることが好ましい。

本実施の形態において、導電性ペースト中に高融点金属粒子を添加することによって、溶融したはんだと高融点金属粒子との界面で、融点の高い金属間化合物相を形成するため、部品接合部形状が安定し、かつ、熱処理時にはんだ粒子が溶融して電子部品が流動するのを抑制できるため、これまで、はんだ溶融時の部品流動によって事実上設計が不可能であった基板回路設計が可能となる。一方で、はんだ粒子に対する高融点金属粒子の割合が多すぎると、接合部がはんだ成分による金属結合の接合割合が減り、高融点金属粒子の点接触による接合が主になるため、接続抵抗値が上昇する。そのため、重視する材料特性に応じてはんだ粒子と高融点金属粒子の割合を決めることができる。例えば、はんだ粒子溶融時の部品流動を抑制する観点から、はんだ粒子１００質量部に対して、高融点金属粒子５質量部以上であることが好ましく、より好ましくは１７質量部以上であり、さらに好ましくは３３質量部以上であり、最も好ましくは５３質量部以上である。また、接続抵抗値の観点から、はんだ粒子１００質量部に対して９００質量部以下が好ましく、より好ましくは３００質量部以下であり、１８６質量部以下であり、最も好ましくは、５４質量部以下である。

また、用いる高融点金属粒子の平均粒子径は、溶融したはんだ粒子との拡散反応を短時間で進行させる観点から５０μｍ以下であることが好ましく、さらにスクリーン印刷特性を考慮すると、３０μｍ以下が好ましい。一方平均粒子径が小さいと、比表面積が大きくなるため、溶融したはんだ粒子との濡れ性が低下するため、高融点金属粒子の平均粒子径は１．０μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは、１０μｍ以上である。また、前記はんだ粒子同様、はんだペーストの使用用途に応じて定めることができる。例えば、スクリーン印刷用途では、版抜け性を重視して、粒度分布はブロードにするのが好ましく、平均粒子系は２．０〜４０μｍであることが好ましい。本実施の形態のはんだペーストは、ディスペンス用途、及びビア充填用途でも使用可能であり、吐出流動性及び穴埋め性を重視して、１．５〜３５μｍの粒度分布が好ましい。

また、溶融して形成する前記金属間化合物相は、Ｃｕ−Ｓｎ（Ｃｕ₃Ｓｎ、Ｃｕ₆Ｓｎ₅）、Ｎｉ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ（Ａｇ₃Ｓｎ）、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｇｅ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｇｅ等が例示できる。

〔はんだめっき〕
本実施の形態に使用する、はんだめっきには、一般的な電解めっき、又は、無電解めっき等のはんだめっきプロセスを用いることができる。はんだ組成としては、Ｓｎ組成、又は、Ｓｎ及び、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、及びＡｕから成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＳｎ合金組成が好ましい。また、基板に与える熱ダメージを低減する観点から、本実施に使用するはんだめっきは、融点２８０℃未満の組成のものが好ましい。

［フラックス］
本実施の形態に使用する導電性ペーストに含まれるフラックスは、一般的なはんだペーストに使用されているフラックス作用を有する添加剤のことを意味し、熱処理時の金属フィラー表面酸化膜の清浄化、再酸化の抑制作用を有する。はんだ粒子の溶融、及び熱拡散による合金化を促進する観点から、上記フラックスは、有機酸、アミン化合物、ハロゲン化合物等の活性剤を含むことが好ましい。中でも有機酸を含んでいることが好ましく、例としては、ロジン、変性ロジン、公知のモノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸等を使用することができる。例えば、グルタル酸、アジピン酸、安息香酸、ステアリン酸、クエン酸、シュウ酸、コハク酸、セバシン酸、マロン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、シトラコン酸、α−ケトグルタル酸、ジグリコール酸、チオジグリコール酸、ジチオジグリコール酸、レブリン酸、５−ケトヘキサン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸、４−アミノ酪酸、３−メルカプトプロピオン酸、３−メルカプトイソブチル酸、３−メチルチオプロピオン酸、３−フェニルプロピオン酸、３−フェニルイソブチル酸、４−フェニル酪酸、吉草酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、デカン酸、ノナン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキドン酸、ウンデシレン酸、２，２−ジメチル酪酸、α―リノレン酸、パルミトレイン酸、ドコサヘキサエン酸、ミリストレイン酸等が挙げられる。

また、ペースト特性を改良するためチクソ剤（例えば、ヒマシ油、水添ヒマシ油、ソルビトール系のチクソ剤）、消泡剤、酸化防止剤、溶剤（例えば、グリコールエーテル系の溶剤）、無機フィラー等、従来のクリームはんだに使用される公知のものを添加することができる。

さらに、前記フラックスは接合強度等の接続信頼性を向上させるために、熱硬化性樹脂を含んでいても良く、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアン酸エステル樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ビニルエステル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等を使用することができるが、低温での樹脂硬化特性と密着性の観点から、好ましくはエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ヒンダート型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂及びこれらをハロゲン化したエポキシ樹脂、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等のジグリシジルエーテル等を用いることができる。さらに、分子内にエポキシ基を３個以上有する多官能エポキシ樹脂から選ぶ場合、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、ビスＡノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン／フェノールエポキシ樹脂、脂環式アミンエポキシ樹脂、脂肪族アミンエポキシ樹脂などが挙げられる。中でも、ペースト化の観点から、比較的低粘度のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂又はビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が好ましい。

また、上記熱硬化性樹脂をフラックスに含む場合には、前記フラックスによって加熱時に熱硬化性樹脂が硬化するため、硬化剤は必須成分ではないが、別途硬化剤を含むことが好ましい。尚、本明細書では、有機酸は硬化剤とは別に扱う。硬化剤としては、一般的なアミン化合物、有機酸ジヒドラジド、りん系化合物、フェノール樹脂、酸無水物及びイミダゾール系硬化剤、スルホニウム塩等のカチオン硬化剤、アニオン硬化剤等公知のものが使用できる。アミン化合物としては、具体的には、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルコール性アミン類、又はブチルアミン、ジエチレントリアミン、キシリレンジジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルネンジアミン、メタフェニレンジアミン、グアナミン化合物、アミノ基を有するトリアジン系硬化剤（例えば、２，４−ジアミノ−６−メチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−ビニル−ｓ−トリアジン イソシアヌル酸付加物、２，４−ジアミノ−６−メタクリロイルオキシエチル−ｓ−トリアジン イソシアヌル酸付加物）、ジフェニルグアニジン等の非アルコール性アミン類、これらの塩化物塩若しくは臭化物塩等のアミン塩類が挙げられるが、中でもトリエタノールアミン、ブチルアミン、又はアミンカルボン酸塩が好ましい。
また、イミダゾール系硬化剤の例として、四国化成社製の製品名（２ＭＺ、Ｃ１１Ｚ、Ｃ１７Ｚ、２Ｅ４ＭＺ、２ＰＺ、２Ｐ４ＭＺ、１Ｂ２ＭＺ、１Ｂ２ＰＺ、１．２ＤＭＺ、２ＭＺ−Ａ、Ｃ１１Ｚ−Ａ、２Ｅ４ＭＺ−Ａ、２ＭＡ−ＯＫ、２ＰＺ−ＯＫ、２ＭＺ−ＯＫ、２ＰＨＺ、２Ｐ４ＭＨＺ、ＴＢＺ、２Ｅ４ＭＺ・ＢＩＳ、ＳＦＺ）等が例示できる。中でも、イソシアヌル酸付加物である、２ＭＡ−ＯＫ、２ＰＺ−ＯＫ、２ＭＺ−ＯＫは、樹脂硬化後の湿熱耐性を向上させる観点から好ましい。

また、フラックス中に含まれる硬化剤の割合は、はんだ粒子溶融特性及び保存安定性の観点から、０．１０〜６０ｗｔ％が好ましく、より好ましくは０．５０〜３０ｗｔ％であり、さらに好ましくは１．０〜１４ｗｔ％であり、最も好ましくは５．０〜１２ｗｔ％である。

例えば、硬化剤として酸無水物を使用する場合には、フラックス中に含まれる硬化剤の割合が２０〜６０ｗｔ％であることが好ましく、硬化剤としてイミダゾール硬化剤を使用する場合には、フラックス中に含まれる硬化剤の割合が１．０〜２０ｗｔ％であることが好ましく、より好ましくは２．０〜１２ｗｔ％である。また、フラックス中に添加するアミン化合物の割合は、フラックスの保存安定性の観点から、２０ｗｔ％以下が好ましく、短時間硬化性と保存安定性の観点から、より好ましくは０．１０〜１４ｗｔ％であり、さらに好ましくは０．２０〜７．０ｗｔ％であり、最も好ましくは、０．５０〜５．０ｗｔ％である。

前記導電性ペースト中に含まれる金属粒子の含有率が高くなり過ぎないように調整することで、ペーストの粘度を最適化し、スクリーン印刷等での印刷性が良くなる。逆に、金属粒子の含有率が低くなり過ぎないように調整することで、部品接合強度を確保できるため、４０〜９６質量％の範囲が好ましく、６０〜９４質量％の含有率がより好ましく、さらに好ましくは８０〜９３質量％である。尚、金属粒子とは、上述したはんだ粒子と高融点金属粒子を含む。

＜部品実装基板製造工程＞
本実施の形態は、回路基板上の複数の電極上に導電性ペーストを塗布する工程、該導電性ペーストが塗布された１つの電極の上に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程、及び、該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの電極に接合して、接合部を形成する工程を含み、前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含む部品実装基板製造方法に関する。

尚、上記回路基板上の導通回路又は電極に関しては、熱処理後に形成してもよく、すなわち、基板上の複数の所定領域内の金属面上に導電性ペーストを塗布する工程、該導電性ペーストが塗布された１つの所定領域内に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程、該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの所定領域内の金属面に接合して、接合部を形成する工程、及び、該金属面の所定領域外を選択的にエッチングして、該所定領域内に残存する金属からなる配線パターンを形成する工程を含み、前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含む部品実装基板製造方法にも関する。

以下に、各工程の詳細な好ましい実施形態を記す。
〔回路基板〕
本明細書記載の回路基板としては、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、ポリイミド等のフレキシブル基板、紙フェノール樹脂基板等公知の回路基板が使用できるが、耐熱性およびコストの観点から、ガラスエポキシ基板が好ましい。基板電極は、Ｃｕ、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｇ、ＡｕめっきＮｉ等、溶融したはんだ成分と金属的に接合するものであれば公知のものが使用できる。尚、本明細書に示す回路基板とは、パッケージ、各種電子機器等の回路も含める。

〔電子部品〕
本明細書の電子部品は、該電子部品の端子が部品表面に露出しているものであれば、端子数、又は受動素子、能動素子等、特に種類を限定されるものでは無い。本明細書では、端子数２の電子部品を例として、詳細に実装形態および特性について説明する。２端子素子の例としては、抵抗、コンデンサ、コイル等が例示できる。

〔導電性ペースト塗布方法〕
導電性ペーストの塗布方法としては、スクリーン印刷、ディスペンス、転写等の一般的な公知の技術を用いることができるが、量産性の観点からスクリーン印刷が好ましい。

〔部品実装構造〕
本実施の形態の製造方法によって得られる部品実装基板は、以下に限定されるものでは無いが、２端子素子（例えばコンデンサ、抵抗チップ等）の実装例として、以下、図４〜８に基板上面図で例示する。図４〜８に関して、（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態に使用する導電性ペースト５を用いた（ａ）回路基板１の電極パターン、（ｂ）導電性ペースト印刷後、（ｃ）部品配置後、（ｄ）熱処理後の部品接合状態を表す。また、図４〜８の（ｄ’）に関しては、一般はんだ（Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．５Ｃｕ組成）ペーストを用いて、各図の（ａ）〜（ｄ）と同様のプロセスを経た後の、部品接合状態の概略図である。図４は複数の部品を並列に接合する例、図５は並列および直列の複合実装例、図６は２端子素子７の１端は１つの接合部により接合され、もう１端は別の接合部に実装される例、図７は複数の部品実装方向が異なる例、図８は複数の部品を直列に接合する例である。いずれの実装例に関しても、一般はんだペーストを用いた場合（図４〜８の（ｄ’））は、熱処理前後で溶融したはんだ粒子の表面張力により、部品位置がランダムに動き部品接合部の形状が不均一になるため、接続安定性の懸念、又は部品流動による基板設計上での制限、熱処理後の光学検査が困難になる等の課題が生じるため、量産で適用することが困難である。一方で、本実施の形態の製造方法を用いた場合には、熱処理前後で部品流動が抑制され、かつ、安定した接合部形状が得られるため、従来部品流動によって制限されており事実上不可能とされてきた基板回路設計が可能となり、より高密度実装が可能となる。

〔熱処理工程〕
熱処理方法としては、部品実装プロセスで公知のものが使用でき、例えばＩＲ、熱風等を用いたリフロー装置、又はオーブン、ホットプレート、レーザー加熱等が利用できるが、中でも熱処理中の酸素濃度の管理、又はライン式での高い生産性の観点からリフロー装置が好ましい。熱処理温度としては、導電性ペーストに含まれる最も融点の低いはんだ粒子の融点より１０℃以上高く、高融点金属粒子の融点より低い温度帯で、基板が損傷を出来る限り抑制した熱処理をすることが好ましい。例えば、Ｓｎ粒子（融点２３２℃）とＣｕ粒子を含む導電性ペーストを用いて、ガラスエポキシ基板（ＦＲ４）の基板電極に部品実装する場合、Ｓｎ粒子の融点より１０℃以上高い例えば２５０℃程度のピーク温度で熱処理することが好ましい。

＜部品実装基板＞
回路基板上の複数の電極上に導電性ペーストを塗布する工程、該導電性ペーストが塗布された１つの電極の上に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程、及び
該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの電極に接合して、接合部を形成する工程、を含む部品実装基板製造方法であって、
前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスか、又は、該前期高融点金属粒子の表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含み、そして前記１つの電極に対する前記少なくとも２つの電子部品の一部の相対的位置が、前記熱処理の前後で、変わらない、前記方法により製造された部品実装基板であって、該接合部は、Ｓｎを含むはんだマトリクスを有し、該はんだマトリクス中に、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、及びＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含む高融点金属粒子を含み、該高融点金属粒子の融点は、前記はんだマトリクスの融点よりも高く、かつ、該高融点金属粒子の表面には、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、及びＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、Ｓｎを含む金属間化合物相が存在している、前記部品実装基板にも関する。

電子部品、回路基板およびその電極、高融点金属粒子、金属間化合物相の詳細に関しては、上述した本実施の形態の部品実装基板製造方法に記載した通りであり、Ｓｎを含むはんだマトリクスは、Ｓｎ組成、又は、Ｓｎ及び、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、及びＡｕの群から選ばれる１種以上の金属を含むＳｎ合金組成であることが好ましく、具体的には、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｕ系、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ｓｂ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｇｅ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｇｅ系の組成が例示できる。

また、前記金属間化合物相としては、Ｃｕ−Ｓｎ（Ｃｕ₃Ｓｎ、Ｃｕ₆Ｓｎ₅）、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ（Ａｇ₃Ｓｎ）、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｇｅ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｇｅ等が例示できる。

また、本実施の形態の部品実装基板は、電子部品同士の間隔を極めて短くすることが可能であることから、従来の実装方法によって得られる部品実装基板と比較して、信号配線長を短くして電気特性を向上させることが可能となり、電子機器の小型化に対しても大きなメリットを有する。さらに、接合部は繰り返しリフロー等に対して、高い再溶融耐性を有する。以上のことから、得られた部品実装基板を樹脂モールドしたモジュールへの適用が好ましい。また、本実施の形態で得られた部品実装基板をプリプレグ又は内層配線基板等で積層化した部品内蔵基板への適用も上記理由から好ましい。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

尚、各金属粒子の平均粒径は、Ｓｙｍｐａｔｅｃ社（ドイツ）製レーザー回折式粒子径分布測定装置「ＨＥＬＯＳ＆ＲＯＤＯＳ」により体積積算平均値を測定し、平均粒径値として求めた。

はんだ粒子の融点は、島津製作所株式会社製「ＤＳＣ−６０」を用い、窒素雰囲気下、昇温１０℃／分の条件で、測定温度範囲３０〜６００℃で測定し、最低温の吸熱ピークを融点とした。

〔実施例１〕
はんだ粒子として以下のものを用いて検証実験を行った。
（１）はんだ粒子Ａ
Ｓｎ１０．０ｋｇ（純度９９質量％以上）を黒鉛坩堝に入れ、９９体積％以上のヘリウ
ム雰囲気で、高周波誘導加熱装置により１４００℃まで加熱、融解した。
次に、この溶融金属を坩堝の先端より、ヘリウムガス雰囲気の噴霧槽内に導入した後、
坩堝先端付近に設けられたガスノズルから、ヘリウムガス（純度９９体積％以上、酸素濃
度０．１体積％未満、圧力２．５ＭＰａ）を噴出してアトマイズを行い、Ｓｎ粒子を作製
した。この時の冷却速度は、２６００℃／秒であった。
得られたＳｎ粒子を走査型電子顕微鏡（日立製作所：Ｓ−３４００Ｎ）で観察したとこ
ろ球状であった。このＳｎ粒子を気流式分級機（日清エンジニアリング：ＴＣ−１５Ｎ）用いて、５μｍ設定で分級し、大粒子側を回収後、もう一度４０μｍ設定で分級し、小粒子側を回収した。回収したＳｎ粒子をレーザー回折式粒子径分布測定装置（ＨＥＬＯＳ＆ＲＯＤＯＳ）で測定したところ平均粒径は、６．９μｍであった。
次にＳｎ粒子の融点を示差走査熱量計（島津製作所：ＤＳＣ−５０）で、測定したところ、融点２３２℃であることが確認できた。

（２）高融点金属粒子
Ｃｕ６．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ｓｎ１．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ａ
ｇ１．０ｋｇ（純度９９質量％以上）、Ｂｉ０．５ｋｇ（純度９９質量％以上）、及びＩ
ｎ０．５ｋｇ（純度９９質量％以上）を黒鉛坩堝に入れ、９９体積％以上のヘリウム雰囲
気で、高周波誘導加熱装置により１４００℃まで加熱、融解した。
次に、この溶融金属を坩堝の先端より、ヘリウムガス雰囲気の噴霧槽内に導入した後、
坩堝先端付近に設けられたガスノズルから、ヘリウムガス（純度９９体積％以上、酸素濃
度０．１体積％未満、圧力２．５ＭＰａ）を噴出してアトマイズを行い、Ｃｕ合金粉（Ｃｕ６５Ａｇ１０Ｂｉ５Ｉｎ５Ｓｎ１５粉）を作製した。この時の冷却速度は、２６００℃／秒であった。
このＣｕ合金粒子を気流式分級機（日清エンジニアリング：ＴＣ−１５Ｎ）用いて、２
０μｍ設定で分級し、大粒子側を回収後、もう一度３０μｍ設定で分級し、小粒子側を回
収した。回収した合金粒子をレーザー回折式粒子径分布測定装置（ＨＥＬＯＳ＆ＲＯＤＯ
Ｓ）で測定したところ平均粒径は、１５．１μｍであった。得られたＣｕ合金粒子を前記測定条件にて示差走査熱量計で測定したところ、５０２℃、及び５２１℃に吸熱ピークが検出された。

（３）導電性ペースト
前記はんだ粒子と前記高融点金属粒子とを、質量比１００：３００で混合し金属フィラーを作製し、次に、該金属フィラー８９．３質量％に対して一般的なはんだペーストに使用されるロジン系フラックス１０．７質量％を混合し、ソルダーソフナー（マルコム：ＳＰＳ−１）、脱泡混練機（松尾産業：ＳＮＢ−３５０）に順次かけて導電性ペーストを作製した。

（４）部品溶融流動特性
図９（ａ）に示す高耐熱エポキシ樹脂ガラス布からなる回路基板１（基板Ａ）のＣｕ電極３上に、前記（３）で作製したはんだ導電性ペースト５を、ヤマハ発動機社製印刷機（ＹＶＰ−Ｘｇ−ｗ）を用いて図９（ｂ）に示す印刷パターン（印刷パターンＡ）に対応する開口を持ったマスクを用いて印刷塗布した。本明細書の図は、基板電極３の中心に導電性ペースト５を塗布した図である。印刷マスクは８０μｍ厚みのメタルマスクを使用し、印刷速度は１０ｍｍ／秒、メタルスキージを用いて印刷した。その後、０６０３（０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）サイズの０Ω抵抗部品８（以後、０６０３Ｒと表記する）を、ヤマハ発動機社製マウンター装置（ＹＳ１２）を用いて、図９（Ｃ）に示したように部品間ＧａｐＩが０．１５ｍｍになるように２０個並列に配置し、Ｎ２リフロー（Ｏ２濃度：１０００ｐｐｍ以下）して評価サンプルを得た。尚、本明細書および図表では、以後、図１０に示すように、マウンター装置による部品配置時の位置座標と部品サイズ（例えば、０．６ｍｍ×０．３ｍｍ）より計算される、部品短辺方向のＧａｐをＧａｐＩとし、部品長辺方向のＧａｐをＧａｐＩＩと表記する。熱処理装置は、エイテックテクトロン（株）社製（ＮＩＳ−２０−８２Ｃ）を使用した。温度プロファイルは、熱処理開始（常温）から１４０℃までを２．０℃／秒で昇温し、１４０℃から１７０℃まで１５０秒かけて昇温させ、１７０℃からピーク温度２５０℃まで２℃／秒で昇温し、２４０℃以上で３０ｓ保持する温度プロファイルを採用した。熱処理後の部品実装基板を、ＫＥＹＥＮＣＥ社製デジタルマイクロスコープ（ＶＨＸ−５００）で観察をし、部品が熱処理中に流動して、隣接した部品同士で融合して部品端部同士が接触した部品の数を数えたところ２０個中０個であった。本結果を、表１の部品流動率に記載する。

〔実施例２〜７、比較例１〕
実施例１における、はんだ粒子と高融点金属粒子の混合比率を表１記載の比率に変更し、その他は同様の条件で部品流動特性を測定した。評価結果を表１に記載する。尚、実施例７のみ、配置する部品を０６０３サイズのコンデンサ（０６０３Ｃ）を用いて評価した。本結果から、導電性ペーストに高融点金属粒子を添加するにつれて部品流動が効果的に抑制されることが分かる。

〔実施例８〜１２〕
実施例１における、高融点金属粒子をＣｕ粉に変更し、表２記載の金属フィラー組成で、実施例１と同様の評価を実施した。使用したＣｕ粉は、福田金属箔粉工業社製、Ｃｕ−ＨＷＱを用いた。該Ｃｕ粉の平均粒径は、１５μｍであった。

〔実施例１３〜１７〕
実施例１における、高融点金属粒子をＡｇ粉に変更し、表３記載の金属フィラー組成で、実施例１と同様の評価を実施した。使用したＡｇ粉は、日本アトマイズ加工社製ＨＸＲ−Ａｇを用いた。該Ａｇ粉の平均粒子径は、５．３μｍであった。

〔実施例１８〜１９〕
実施例１における、高融点金属粒子をＮｉ粉に変更し、表４記載の金属フィラー組成で、実施例１と同様の評価を実施した。使用したＮｉ粉は、日本アトマイズ加工社製ＳＦＲ−Ｎｉを用いた。該Ｎｉ粉の平均粒子径は、１０．１μｍであった。

〔実施例２０〜２２〕
実施例３における、はんだ粒子を、それぞれ以下に示すＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ粉（実施例２０）、Ｓｎ−３．５Ａｇ粉（実施例２１）、Ｓｎ−５８Ｂｉ粉（実施例２２）に変更して、実施例３と同様の評価を実施した。評価結果を表５に記載する。
Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ粉：平均粒子径３０．３μｍ、融点２１９℃
Ｓｎ−３．５Ａｇ粉：平均粒子径２０．１μｍ、融点２２１℃
Ｓｎ−５８Ｂｉ粉：平均粒子径３５μｍ、融点１３８℃

尚、実施例２２のみ、実施例３とは異なる温度プロファイルを用いた。熱処理装置は、エイテックテクトロン（株）社製（ＮＩＳ−２０−８２Ｃ）を使用し、温度プロファイルは、熱処理開始（常温）から１１０℃までを２．０℃／秒で昇温し、１１０℃から１３０℃まで１５０秒かけて昇温させ、１３０℃からピーク温度１６０℃まで２℃／秒で昇温し、１６０℃で４５ｓ保持する温度プロファイルを採用した。この時、酸素濃度は１０００ｐｐｍに管理した。

〔実施例２３〜２４、比較例２〕
熱硬化性樹脂フラックスとしては、以下のものを用いて評価をおこなった。熱硬化性樹脂組成物として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂である旭化成エポキシ社製のエポキシ樹脂（ＡＥＲ２６０）９０質量部と、アジピン酸５．０質量部と、トリエタノールアミン６．０質量部を、自転・公転ミキサー（ＴＨＩＮＫＹ社製 あわとり練太郎）を用いて室温（２５℃）で５分混練した後３分間脱泡し、熱硬化性樹脂組成物Ａを作製した。本実施例ではアジピン酸は、平均粒子径３．４μｍのものを使用した。

はんだ粒子と高融点金属粒子とを、表６記載の比率で混合して金属フィラーを作製し、次に、該金属フィラー８５質量％に対して前記熱硬化性樹脂組成物Ａ１５質量％を混合し、ソルダーソフナー（マルコム：ＳＰＳ−１）、脱泡混練機（松尾産業：ＳＮＢ−３５０）に順次かけて導電性ペーストを作製した。その後、実施例１と同様の手法で、部品溶融流動特性を評価した。尚、はんだ粒子は、前記Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ粉を用い、高融点金属粒子には、前記Ｃｕ粉を用いた。ただし、熱処理は大和製作所社製（ＮＲＹ−３２５−５Ｚ）を使用し、温度プロファイルは、熱処理開始（常温）から１２０℃までを１．０℃／秒で昇温し、１２０℃から３．５℃／秒で２６０℃のピーク温度まで昇温し、２２０℃以上の保持時間が１２５秒となる温度プロファイルを採用した。

〔実施例２５〜２６、比較例３〕
熱硬化性樹脂フラックスとしては、以下のものを用いて評価をおこなった。熱硬化性樹脂組成物として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂である旭化成エポキシ社製のエポキシ樹脂（ＡＥＲ２６０）５．５質量部と、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂である三菱化学社製エポキシ樹脂（ＹＬ９８３Ｕ）３７質量部、四国化成社製のイミダゾール系硬化剤である２−フェニルイミダゾール イソシアヌル酸付加物（２ＰＺ−ＯＫ）３質量部と、ｎ−ブチルアミン０．５質量部を、アジピン酸を３質量部、自転・公転ミキサー（ＴＨＩＮＫＹ社製 あわとり練太郎）を用いて室温（２５℃）で５分混練した後３分間脱泡し、熱硬化性樹脂組成物Ｂを作製した。

はんだ粒子と高融点金属粒子とを、表７記載の比率で混合し金属フィラーを作製し、次に、該金属フィラー８５質量％に対して前記熱硬化性樹脂組成物Ｂ１５質量％を混合し、ソルダーソフナー（マルコム：ＳＰＳ−１）、脱泡混練機（松尾産業：ＳＮＢ−３５０）に順次かけて導電性ペーストを作製した。その後、実施例１と同様の手法で、部品溶融流動特性を評価した。尚、はんだ粒子は、前記Ｓｎ−５８Ｂｉ粉を用い、高融点金属粒子には、前記Ｃｕ粉を用いた。ただし、熱処理条件はエイテックテクトロン（株）社製（ＮＩＳ−２０−８２Ｃ）を使用し、温度プロファイルは、熱処理開始（常温）から１６０℃までを２．０℃／秒で昇温し、１６０℃で３６０秒保持する温度プロファイルを採用した。熱処理雰囲気の酸素濃度は１０００ｐｐｍ以下であった。

〔実施例２７〜３４、比較例４〜７〕
表８に記載した、はんだ粒子と高融点金属粒子の比率で、実施例１と同様に導電性ペーストを作製し、実施例１同様に部品流動特性を評価した。使用した、はんだ粒子と高融点金属粒子は、前記Ｓｎ粉、及び、前記Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ粉、及び、前記Ｃｕ６５Ａｇ１０Ｂｉ５Ｉｎ５Ｓｎ１５粉を使用した。ただし、図１１（ａ）に示す高耐熱エポキシ樹脂ガラス布からなる回路基板１（基板Ｂ）を用いて、図１１（ｂ）に示す印刷パターン（印刷パターンＢ）に対応する開口を持った印刷マスクを用いて、導電性ペースト５を印刷し、図１１（ｃ）に記すＧａｐＩおよびＧａｐＩＩに設定して、０６０３Ｒを部品実装した（図１１中の符号８）。その他の条件は実施例１と同様である。

部品流動特性評価結果として、図１２（ａ）に部品間ギャップを０．０５ｍｍの設定でマウントした比較例７のマウント後の外観を示す。図１２（ｂ）に、その熱処理後の外観を示す。さらに、図１３（ａ）に部品間ギャップを０．０５ｍｍの設定でマウントした実施例３４の部品マウント後の外観、およびその熱処理後の外観を図１３（ｂ）に示す。従来の一般的なはんだペーストでこのような特殊な製造方法を用いた場合には、図１２に示すように部品が熱処理中にランダムに流動してしまうため、量産に適用することは極めて困難である。一方で、本発明の部品実装基板製造方法を用いれば、図１３に示すように、極めて狭ギャップでの部品実装が可能となることが分かる。例えば、０６０３サイズの部品実装を従来の回路基板設計で行う場合には、一般的には、部品間は狭くても０．１２ｍｍ程度のギャップを設けるのが一般的であることからも、本発明の製造方法を用いることにより、より高密度実装が可能となるといえる。

〔実施例３５〜３７、比較例８〜９〕
表９に記載した、はんだ粒子と高融点金属粒子の比率で、実施例１と同様に導電性ペーストを作製し、実施例１同様に部品流動特性を評価した。使用した、はんだ粒子と高融点金属粒子は、前記Ｓｎ粉、及び、前記Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ粉、及び、前記Ｃｕ６５Ａｇ１０Ｂｉ５Ｉｎ５Ｓｎ１５粉を使用した。ただし、図１４（ａ）に示す高耐熱エポキシ樹脂ガラス布からなる回路基板１（基板Ｃ）を用いて、図１４（ｂ）に示す印刷パターン（印刷パターンＣ）に対応する開口を持った印刷マスクを用いて、導電性ペースト５を印刷し、図１４（ｃ）に記すように、ＧａｐＩＩが０．１０ｍｍとなるように設定して、０６０３Ｒ部品８を直列に４８個直線上に配置した。その後、実施例１と同様の条件で熱処理した。実施例３６、３７に関する、熱処理後の部品接合部外観を、図１５の（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。また、比較例９の熱処理後の部品接合部外観を図１５（ｃ）に示す。これらの外観から分かるように部品従来のＰｂフリーはんだペーストを用いた場合には、図１５（ｃ）のように、隣接した部品電極に対して溶融したはんだ成分が不均一に濡れあがるため、部品接合状態が個々の両端で大きくばらつく。一方で、図１５（ａ）、（ｂ）のように、本発明の製造方法によって作製される部品実装基板は、接合形状が安定していることが分かる。これら部品接合形状のばらつきに関して、図１４（ｃ）の点線（部品短辺方向に対して）の断面研磨を行い、４８個の直列に接合された部品８のうち、両末端の電子部品を除いた４６個の部品８に関して以下の評価を実施した。図１６に示すように２端子素子（０６０３Ｒ）８の両端子の接合部分の最も窪んだ箇所に関して、Ｃｕ電極３の表面からの高さＴ１、Ｔ２をそれぞれ測定し、Ｔ１−Ｔ２の絶対値が、部品厚み（０６０３Ｒの部品厚み：０．２３ｍｍ）に対して２５％以上である場合に、部品接合形状ばらつきが大きいと判断し、４６個の電子部品中これら部品接合形状ばらつきが大きい部品数を数えて、表９の部品接合形状ばらつきに記載した。

本発明により、特にモジュール等の分野で著しく進んでいる高密度実装化が達成され、より小型化したモジュール等の製造に有用である。

１ 回路基板
２ ソルダーレジスト
３ 基板（Ｃｕ）電極
４ 配線
５ はんだ（導電性）ペースト
６ 電子部品
７ ２端子素子
８ ０６０３サイズ部品（抵抗チップ）
ｗ_１ 電極幅
ｗ_２ 電極幅
ｗ_３ 電極幅
ｗ_４ 電極幅
ｗ_５ 電極幅
ｘ_１ ペースト印刷幅
ｘ_２ ペースト印刷幅
ｘ_３ ペースト印刷幅
ｘ_４ ペースト印刷幅
ｘ_５ ペースト印刷幅
ｘ_６ ペースト印刷幅
ｙ 電極間ギャップ
Ｔ１ 基板（Ｃｕ）電極からの距離
Ｔ２ 基板（Ｃｕ）電極からの距離

Claims (22)

1. 以下の工程：
   回路基板上の複数の電極上に導電性ペーストを塗布する工程；
   該導電性ペーストが塗布された１つの電極の上に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程；及び
   該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの電極に接合して、接合部を形成する工程；
   を含む部品実装基板製造方法であって、
   前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含むか、又は、
   該高融点金属粒子の表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む前記方法。
2. 以下の工程：
   基板上の複数の所定領域内の金属面上に導電性ペーストを塗布する工程；
   該導電性ペーストが塗布された１つの所定領域内に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程；
   該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの所定領域内の金属面に接合して、接合部を形成する工程；及び
   該金属面の所定領域外を選択的にエッチングして、該所定領域内に残存する金属からなる配線パターンを形成する工程；
   を含む部品実装基板製造方法であって、
   前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含むか、又は、
   該高融点金属粒子表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む前記方法。
3. 前記電子部品が２端子素子である、請求項１又は２に記載の部品実装基板製造方法。
4. 前記２端子素子の両端が、それぞれ異なる前記接合部によって、回路基板上の電極上、又は、金属面に接合される、請求項３に記載の部品実装基板製造方法。
5. 前記高融点金属粒子が、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ及びＡｕの内の少なくとも１種の金属を含む、融点２８０℃以上の高融点金属粒子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の部品実装基板製造方法。
6. 前記高融点金属粒子が、Ｉｎ及び／又はＧｅをさらに含む、請求項５に記載の部品実装基板製造方法。
7. 前記はんだ粒子、又は前記はんだめっきが、Ｓｎ組成、又は、Ｓｎ及び、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、及びＡｕから成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むＳｎ合金組成である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の部品実装基板製造方法。
8. 前記導電性ペーストは、前記はんだ粒子１００質量部に対して、前記高融点金属粒子を１７質量部以上含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の部品実装基板製造方法。
9. 前記フラックスが、有機酸、アミン化合物、及びハロゲン化合物の内の少なくとも１種を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の部品実装基板製造方法。
10. 前記フラックスが、熱硬化性樹脂をさらに含む、請求項９に記載の部品実装基板製造方法。
11. 前記フラックスが、硬化剤をさらに含む、請求項１０に記載の部品実装基板製造方法。
12. 以下の工程：
    回路基板上の複数の電極上に導電性ペーストを塗布する工程；
    該導電性ペーストが塗布された１つの電極の上に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程；及び
    該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの電極に接合して、接合部を形成する工程；
    を含み、
    前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスか、又は、
    該前期高融点金属粒子の表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む部品実装基板製造方法により製造された部品実装基板であって、該接合部は、Ｓｎを含むはんだマトリクスを有し、該はんだマトリクス中に、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、及びＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含む高融点金属粒子を含み、該高融点金属粒子の融点は、前記はんだマトリクスの融点よりも高く、かつ、該高融点金属粒子の表面には、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、及びＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、Ｓｎを含む金属間化合物相が存在している、前記部品実装基板。
13. 以下の工程：
    基板上の複数の所定領域内の金属面上に導電性ペーストを塗布する工程；
    該導電性ペーストが塗布された１つの所定領域内に、少なくとも２つの電子部品の一部を配置する工程；
    該導電性ペーストを熱処理することによって該少なくとも２つの電子部品の一部を、該１つの所定領域内の金属面に接合して、接合部を形成する工程；及び
    該金属面の所定領域外を選択的にエッチングして、該所定領域内に残存する金属からなる配線パターンを形成する工程；
    を含み、
    前記導電性ペーストは、はんだ粒子、該はんだ粒子より融点の高い高融点金属粒子、及び、フラックスを含むか、又は、
    該高融点金属粒子表面をはんだめっきした複合金属粒子、及びフラックスを含む部品実装基板製造方法により製造された部品実装基板であって、該接合部は、Ｓｎを含むはんだマトリクスを有し、該はんだマトリクス中に、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、及びＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含む高融点金属粒子を含み、該高融点金属粒子の融点は、前記はんだマトリクスの融点よりも高く、かつ、該高融点金属粒子の表面には、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、及びＡｕからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属と、Ｓｎを含む金属間化合物相が存在している、前記部品実装基板。
14. 前記電子部品が２端子素子である、請求項１２又は１３に記載の部品実装基板。
15. 前記２端子素子の両端が、それぞれ異なる前記接合部によって、回路基板上の電極上、又は、金属面に接合された、請求項１４に記載の部品実装基板。
16. ２つ以上の前記２端子素子が、並列に接合された、請求項１５に記載の部品実装基板。
17. 前記高融点金属粒子が、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ及びＡｕの内の少なくとも１種以上の金属を含む、融点２８０℃以上の高融点金属粒子である、請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の部品実装基板。
18. 前記高融点金属粒子が、Ｉｎ及び／又はＧｅをさらに含む、請求項１７に記載の部品実装基板。
19. 前記はんだマトリクスが、Ｓｎ組成、又は、Ｓｎ及び、Ａｇ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｐｂ、及びＡｕから成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含む、Ｓｎ合金組成である、請求項１２〜１８のいずれか１項に記載の部品実装基板。
20. 前記金属間化合物相が、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ、Ａｇ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｉｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｇｅ又はＣｕ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｇｅのいずれかを含む、請求項１２〜１９のいずれか１項に記載の部品実装基板。
21. 請求項１２〜２０のいずれか１項に記載の部品実装基板を、熱硬化性樹脂でモールドしたモジュール。
22. 請求項１２〜２０のいずれか１項に記載の部品実装基板を積層化することで得られる部品内蔵基板。