JPH11514300A - はんだ付けの方法及び配合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 短絡又ははんだの不足した継手が生じる可能性の低い、表面間で電気的結線を提供するためのはんだ付けの方法及び配合物を開示する。バイメタルはんだ粒子を用いて、加熱時に好ましくは「金属製の泡」である継手を形成する。急速に互いに融着するバイメタル粒子を利用することで、リフローイングに関係したはんだ継手の故障の可能性が低くなる。本発明の方法及び配合物はまた、当該の多孔質のはんだ継手が可塑的な圧迫を軽減し、継手の平均引張応力を低下させるため、製造後の電子装置の熱疲労及びその他のはんだ継手の故障の可能性を低くするものとなっている。ある好適な実施例では、第二金属の被膜を形成された第一金属の粒子から構成されたはんだ配合物を利用する。これらの金属は、これらの個々の溶融点が、これらが化合したときに形成される一種の合金又は複数の合金の溶融点よりも高くなるように選択する。このような被膜を施された粒子を加熱すると、コア材料とそれらの被膜との間の境界面で溶融が起きる。こうして形成された液相線により、様々な粒子が互いに融着して多孔質の金属の泡となり、この泡が、熱サイクルに著しく低い故障率で耐えることのできる電気的結線となる。本発明は更に、はんだ配合物中に存在する鉛及び／又はその他の毒性成分の総量を抑えるのに有用である。

Description

【発明の詳細な説明】 はんだ付けの方法及び配合物発明の背景 本発明の技術分野ははんだ付け、特に、導電性継手の破壊に対して耐性があり 、及び／又は、プリント回路基板、その他のチップ、又はその他の基板へ、チッ プをはんだ付けする場合等、複雑な電子部品のはんだ付けの自動化を容易とする はんだ付け方法及び配合物に関するものである。 最新の電子装置は、典型的に、電子部品を互いにはんだ付けすることで形成さ れている。このような装置には、プリント回路基板、マルチチップ・モジュール 又は複雑な集積回路上の論理又は記憶チップが含まれるであろう。これらの装置 では、数多くの電気的結線を、部品と、部品の相手である基板との間に形成せね ばならない。従来の方法、特にレジスタ、コンデンサ、トランジスタ及び小型の チップ等の簡単な電子部品を用いた方法は、部品から出た鉛を基板の孔に通した 後、この孔をはんだで満たして接続を固定するという方法である。しかしながら 、装置の構造が密になり、またチップがより小型かつ複雑なものになるにつれて 鉛の使用が多くなり、手数もかかるようになる。 電子部品を接合するためのより新しい方法は、金属域又はタブを、基板上の対 応する金属パッドに位置合わせしてはんだ付けするという「表面取付」である。 よく「ボール・グリッド・アレイ」アセンブリと呼ばれる、ある通常の方法では 、部品の金属域又は基板の対になるパッドに、アセンブリの前に予めはんだのボ ールでこぶを作っておく。次にこのアセンブリを加熱してはんだのリフローイン グを起こさせ、アレイの各はんだ点で永久的な物理的及び電気的結線を形成させ る。 残念ながら、溶融はんだのリフローイングが起きることは必ずしもあてになら ない。はんだが所望の範囲を越えて広がり、隣り合う導電性のライン間で短絡を 起こすこともある。加えて、はんだが所望の位置から移動してしまうことで、は んだの不足した継手や、電気的結線が完全に失われた継手が生じることがある。 相互接続ラインの密度が大きくなるにつれ、はんだ付けの信頼性という課題はそ の解決が次第に困難になっている。 更に、最も最新の電子はんだ結線は、薄い、高アスペクト比の継手である（ア スペクト比とは、はんだ付け継手の面積をその厚さで除した計算値である）。電 子部品を、約１５０マイクロメータより薄い（０．００６インチより小さい）厚 さの薄い表面取付はんだ継手によりプリント回路基板に接合することは次第に普 通になってきている。約４００から１０００又はそれより大きいアスペクト比も 普通に見られる。この形態でははんだ継手は可塑的に圧迫されており、ばらはん だ材料の平均引張強度よりも数倍大きい三軸方向（流体静力学的に）での応力を 生じることがある。これらの応力は、このような電子部品を組み込んだ装置の電 源を入れたり、切ったりする度に、電子回路の熱サイクルにより更に悪化する。 このように、はんだ継手は当初は充分なものでも、継手の性質そのものが、時間 の経過につれてその装置の故障にとっての臨界点となる。 信頼性のある電子装置の結線を達成する際の従来のはんだ配合物の物理的限界 に加えて、通常のはんだにおいて鉛を主要な部品として利用することについて、 近年、次々に懸念が発表されている。鉛の毒性や、鉛中毒に抗する人間の身体の 能力にも限界があることから、不必要な鉛の使用を削減しようとする大衆の健康 への運動に火がついた。自動化はんだ付け法の性質は、著しく大量の鉛を処理設 備内に蒸気として放出するものである。これらの蒸気のために、工員に対する保 護策が必要であり、また周囲の環境に放出する前に空気を浄化しなければならな い。更に、各電子装置は最終的には故障するため廃棄せねばならず、鉛を大量に 用いたはんだの利用は廃棄物処理計画にとって更なる課題となっている。 最初のはんだ付け工程において導電性の継手が得られないという可能性を減じ ることができ、及び／又は、その後の継手の疲労及び／又は断裂を抑えることが できる、電子部品を接続するためのより良い方法及び配合物に対する必要性があ る。ボール・グリッド・アレイ等を組立てるときの効率を向上させることのでき る方法及び配合物は、複雑な電子装置の自動化製造における長年の問題にとって 解決法となるであろう。同様に、薄い、高アスペクトのはんだ継手における三軸 方向の応力を減じ、ひいては、継手の疲労、はんだの断裂又はその他の電子的故 障の可能性を減じるはんだ付け方法及び配合物は、当業において長らく感ぜられ てきた必要性を広く満たすこととなるであろう。 更に、信頼のおける電気的結線を形成するのに必要な鉛の量を減じることがで き、及び／又は、製造中又は廃棄物処理中の鉛の放出を減じることのできるはん だ配合物は、長らく未解決のままであった問題にも対応するであろう。発明の概要 短絡又ははんだの不足した継手が生じる可能性が減じられた、表面間の電気的 接続を提供するはんだ付け方法及び配合物を開示する。バイメタルによるはんだ 粒子を用いて、好ましくは加熱したときに「金属泡」が形成されるとよい。必ず しも完全に液体にならずに、急速に互いに融着するバイメタル粒子を利用すると 、リフローイングに関連するはんだ継手の不具合が生じる可能性が小さくなる。 本発明の方法及び配合物により、更に、多孔質のはんだ付け継手により、可塑的 な圧迫が緩和され、また継手の平均引張応力が低くなるため、製造後の電子装置 の熱疲労及びその他のはんだ付け継手の故障の可能性を低くすることができる。 本発明のある態様においては、第二金属で被膜された第一金属の粒子から構成 されたはんだ配合物を利用する。これらの金属は、それらの個々の溶融点が、こ れらを結合させたときに形成される合金の溶融点よりも高いように選択する。こ のような被膜を施された粒子を加熱すると、コア材料とそれらの被膜との間の境 界面で溶融が起きる。そのようにして形成された液相線により多種の粒子が互い に融着して多孔質の金属製泡を形成するが、この泡が、著しく低い故障率を備え た、熱サイクルに耐えることのできるコンプライアントな電子的結線を提供する ものである。このはんだ付け技術は、グリッド・アレイ及び同様の構造のはんだ 付けに利用すると特に有利であり、それにより、一般にチップをプリント回路基 板、その他のチップ又は基板に取り付けることが簡単になる。本発明はまた、は んだ配合物中に存在する鉛及び／又はその他の毒性成分の総量を削減するのにも 有用である。 高アスペクト比（大きい直径／厚さ）のはんだ継手が可塑的に圧迫されたとき に生じる流体静力学的応力（フリクション・ヒル）は、それらの降伏強さをはる かに越える。このフリクション・ヒルから生じた局部的な高い三軸方向の応力は 均一的な降伏の妨げとなるため、そして歪み制御システムにおいて、自由面近傍 の領域内に可塑的変形を局在化させることとなるため、金属間を通じた又は境界 面に沿った突然の脆性破壊が生じることがある。このような場合、熱サイクル等 の疲労状況における継手の寿命は大きく減ぜられることであろう。例えば無鉛チ ップ支持体はんだ継手で起きる可能性のあるような、このような歪み制御環境内 で発生する三軸方向の応力を防ぐには、継手内で内部自由面を分布させることが 必要である。ここに開示するはんだシステムは、均一に分布した細孔を有する薄 い多孔質の金属フィルムである。 ある実施例では、本はんだ材料を通常の成分であるすず及び鉛から形成するこ とができる。例えば、小型の鉛又はすず粒子をその他の成分の薄いフィルムで被 膜してフラックス・ペーストと混合し、共融温度より僅かに高い温度まで温度を 上げる。鉛−すず境界面に渡って、その配合物が溶融点に達するまで固体状態で の拡散が起きる。次に、薄い、共融温度に近い温度の液体フィルムにより粒子を 相互に結び付ける。この固体の粒子から更に金属がこの液体中に溶解してその組 成を増し、ひいてはその溶融温度を上げる。液体中への拡散はそれが等温で固体 化するまで続く。これにより、密度の高い多孔質構造を持つはんだの「ミニ−素 成分」の相互接続ネットワークが形成される。 本発明は、ある金属の球（又はその他の形状）を形成し、別の金属でそれらを 被膜することで実施することができる。例えば、すずの薄層で被膜した鉛の球、 又は鉛の薄層で被膜した鈴の球を利用可能である。純粋なすずは２３２℃で溶融 し、純粋な鉛は３２７℃で溶融するが、すず−鉛合金の最も低い共融点は１８３ ℃である。従って、被膜を施した粒子の温度を約１８３℃にすると、鉛及びすず が、コアと被膜との間の境界面で互いに溶解し合って液相線を形成する。この液 相線が流れて溶け込むと、金属の泡に見える、連続した、しかし多孔質の継手が できる。 より広く捉えると、本発明に基づくはんだ配合物は、第一溶融点を持つ第一コ ア金属成分と、第二溶融点を持つ第二被膜金属成分とを有するバイメタル粒子か ら形成することができる。第一及び第二金属は、第一又は第二溶融点のいずれか よりも低い第三溶融点を持つ合金を形成する能力をそれらが有し、その結果、加 熱により粒子の前記第一及び第二成分の境界面に液相線が形成されるよう、選択 する。当該配合物が共融点を越えて再凝固するときに、隣接する粒子間の溶融液 相線がリフローイングを起こすことで粒子が互いに融着する。 当業において公知の様々な技術を用いて、本発明による、被膜形成されたバイ メタル粒子を形成することができるが、その方法には例えばめっき術がある。あ るいは、当業において公知のその他の被膜形成技術、例えば電気めっき、バレル めっき、真空めっき、化学蒸着法、スパッタリング、及びイオン又は電子ビーム による蒸着法を用いることができる。 粒子は、球形、立体多角形、環状、中空の筒状、円錐形、及び弓状（三日月形 、又はＣ形クリップ状あるいはその他の湾曲形状）形状を含む様々な形状とする ことができる。粒子の形状の選択は、ある程度、結果的に得られる継手の多孔質 及びコンプライアンスに影響することとなる。一般的に言うと、球形の粒子とす るとよりパッキング密度が高くなり、そのためより小型の（多孔性は低くなるが ）継手構造が得られるであろう。より多孔質の継手を所望の場合はその他の形状 を利用してもよい。さらに、「Ｃ形クリップ状」又はその他の弓形状の粒子を用 いると、コンプライアンスがより高く、また振動に対してより弾性傾向を示す継 手を作るのに有利である。 粒子の大きさ又は直径もまた多様でよい。（ここで用いられる「直径」とは通 常の意味であり、例えば粒子の平均又は最大寸法を横切る幅である）。場合によ っては、粒子の大きさを一定範囲にすることが好ましいこともあろう。例えば、 最大の粒子の大きさが、最小の粒子の大きさに対して３の因数倍大きくなるよう 、粒子の大きさを変えることが好ましいことも場合もあろう。別の場合では、大 きさのばらつきの幅をより狭くすることが好ましいこともある。ある好適な実施 例では、粒子の平均的な直径を、約１．０から約５０００マイクロメータの範囲 内とするが、より好ましくは約５から約１０００マイクロメータの範囲、そして 最も好ましくは約１０から約５００マイクロメータの範囲内とするとよい。 本発明のバイメタル粒子により、低鉛はんだ配合物を達成することもできる。 はんだのリフローイング及び融着は、本発明では主にコアと被膜との間の薄い境 界面で起きるために、継手を形成するのに少ない鉛で済む。ある実施例では、従 来の（６０％Ｓｎ−４０％Ｐｂ）はんだ配合物に比較して配合物中の全鉛含有量 を著しく減らした、鉛で被膜したすずの球を開示する。別の態様では、比較的に より薄いすずの被膜を施した鉛製のコア球を利用することができる。このような すずで被膜した鉛の球を用いると、はんだの鉛成分を被包することで、はんだ付 け工程における鉛の気化を減らすことができる。 より一般的には、本発明の膜は、約０．００１から約１０００マイクロメータ としてよいが、より好ましくは約０．０１から約５００マイクロメータ、そして 最も好ましくは約０．０５から約１００マイクロメータとするとよい。本はんだ 配合物には更に、融着時に、約１マイクロメータから約１０００マイクロメータ 、好ましくは約５マイクロメータから約５００マイクロメータの範囲の平均的な 細孔の大きさを有する多孔質の継手を生じる複数の粒子を含めることができる。 次に本発明をいくつかの例示的な実施例と関連づけて説明する。しかしながら 、多様な変更及び改変を、当業者が本発明の精神及び範囲から逸脱することなく できることは明白なはずである。図面の簡単な説明 図１は、二つの導電性素子間のはんだペーストに用いられた、本発明に基づく バイメタル粒子を基にしたはんだ配合物の概略的な断面図である。 図２Ａは、本発明に基づくはんだ配合物の加熱前の概略図である。 図２Ｂは、本発明に基づくはんだ配合物の加熱後の概略図である。 図３は、電子部品のピン又は接点との位置合わせのための溜めを有するプリン ト回路基板又は回路グリッド・アレイ等の基板の概略図である。 図４は、部品の接点が溜めに位置合わせされ、かつ該溜めが本発明のはんだ配 合物で満たされるよう、電子部品を基板の上方に配置した状態の、図３と同様な 基板の概略図である。 図５は、接合しようとする両方の面が金属製のへこんだ接点を有し、そして単 一の、より大型のバイメタル粒子が下側の組のへこみのそれぞれに配されている 、別の基板及び対応する電子部品を示した概略図である。詳細な説明 歪み制御された環境にある薄いはんだ継手（０．００１から０．００５インチ の厚さ）の疲労は複雑な現象である。重要な部品の疲労の可能性を考えるために 、設計及び製造の両方の要件には限界がある。これは、多数の相互接続のうちい かなるものが疲労しても信頼性が著しく損なわれる電子産業においては特に明白 である。高アスペクト比のＳｎ６０−Ｐｂ４０はんだ継手の早期の破壊は可塑的 な圧迫によるものであろうということが発見されている。このような継手の可塑 的圧迫はそれらの機械的性質を甚だしく変化させ、その結果それらの平均的引張 強度を６の因数倍増加させ、またピーク引張応力を１０の因数倍増加させること が示されている。圧迫を受けるその他の接着システムのいくつかにおいて大きな 流体静力学的応力が見つかっている。この三軸方向の応力状態はフリクション・ ヒル・モデルで予測される。通常の熱サイクルに伴う歪みを生じたときに圧迫さ れたはんだ継手は、急速な継手の破壊又は著しい局部的な可塑的変形を起こすこ とのできる高い応力状態に置かれることがある。この流体静力学的応力は、継手 システム内の内部の自由面ではゼロに減少する。このように、内部自由面（細孔 ）が密に分布したシステムでは、安定した材料による高アスペクト比のはんだ継 手で計算かつ観察された大きな流体静力学的応力成分は生じないであろう。 とりわけ高多孔性の薄いすず−鉛はんだ継手を作成するための新規かつ重要な 方法を開示する。具体的には、本システムは主に金属製の泡である、強固に接着 されたはんだ粒子の反復アレイから構成される。内部自由面が多数あるために、 この薄い多孔質の継手は大きな流体静力学的応力を発生させることなく変形する ことができる。これにより、金属間又は塊状の継手を貫通した脆性破壊や、及び 大きな局部的可塑性変形を原因とした損傷の可能性が小さくなる。ある実施例で は、これらの構造を作るのに用いる技術は、鉛−すずの共融の低い溶融温度と、 鉛及びすずの温度拡散性とを利用するものである。 図１では、導電表面１６を有する二つの装置部品１８の間に配されたバイメタ ル粒子を基にしたはんだ配合物１０の横断面が示されている。各部品１８の導電 表面１６は相互に近い位置に置かれてはいるが、間隔を保った関係にある。各対 の導電表面の間には本発明に基づくはんだ配合物１０が配置されている。はんだ 配合物１０はバイメタル粒子１２、及び選択に応じてはんだ配合物を互いに結び 付けるフラックス１４を含む。 図２Ａ及び図２ｂは、それぞれ熱を加える前及び後の、使用された状態の本発 明のはんだ配合物の概略図である。図２Ａでは、内部のコア金属２０及び外側の 被膜金属２２を有するバイメタル粒子を含むはんだ配合物１０Ａが示されている 。バイメタル粒子の内部及び外側の金属成分は、合金状態のこの二つの金属の溶 融温度よりも高い個々の溶融温度をそれぞれが有するよう、選択される。 図２Ｂに示すように、被膜された粒子の温度をそれらの合金の共融点まで上げ ると、金属はコア及び被膜の間の境界面で互いに対して溶解し合い、液相線２４ を形成する。図２Ｂに概略的に示すように、液相線２４は流れて合体し、金属の 泡に見える、連続した、しかし多孔質の継手となる。 アルミニウム、アンチモニ、ヒ素、ビスマス、ホウ素、カドミウム、コバルト 、銅、インジウム、鉄、ガリウム、金、鉛、モリブデン、ニッケル、シリコン、 銀、すず、亜鉛、及びこれらの合金のいずれかから選択される二つ又はそれ以上 の金属を含む多種の金属を本発明に用いることができるが、これらに限定される ものではない。ここで用いられるときの「金属」という用語は、広い意味におい て純粋な元素としての金属だけでなく、それらの合金及び金属の化合物を包含す るものとして用いられている。「バイメタル」という用語もまた、二つ又はそれ 以上の金属化合物を広く言及すべく用いられており、更なる被膜剤、合金金属、 充填剤、又はその他の材料のいずれかとして、本発明の実施における三つ又はそ れ以上の金属を使用することを除外するものとして解釈されてはならない。 いくつかの場合では、本発明のはんだ配合物をはんだペーストに加えることが 好ましい、このようなはんだペーストは、上述の複合粒子とフラックスとを結合 させることで作成することが可能である。本発明のはんだペーストで具体的にど のようなフラックス成分を用いるかは重要ではない。実際、当業において公知の いかなるフラックス成分を本発明のはんだペーストに用いることもできる。しか しながら、フラックスは典型的に、以下の成分、つまりガムロジン、ウッドロジ ン、タル油ロジン等のロジンや、二量化樹脂、けん化樹脂又はエステル樹脂から 得られたロジン（「エステルガム」としても知られる）等のロジンの誘導体や、 例えば脂肪酸、鉱酸又は芳香族酸等の酸や例えば脂肪酸アミン、又はアミンのハ リド塩等の活性剤や、アルコール、グリコール、エステル、ケトン、芳香族の溶 剤、等々の溶剤のうちの少なくとも一つを含むこととなろう。本発明のはんだペ ーストは更に他の成分、例えば、ひまし油及び沈殿防止剤、つまりセルロース誘 導体及びエトキシ化アミン等の増粘剤等、流動学的制御物質を含んでいてもよい 。ここに特に説明する当業において公知の成分も含めた具体的なフラックス成分 とそれらの比率の選択は、当業において公知である。同様に、はんだ粒子をフラ ックスと組み合わせてはんだペーストを形成する技術も当業者にとって公知であ る。 典型的なロジンを基にしたフラックスは、例えば約５から２０重量パーセント の溶剤、例えばグリコールエーテルや、約１から１５重量パーセントの流体学的 制御物質、例えばひまし油を含み、その場合の残りにはエステル樹脂等のロジン が含まれているようにしてもよい。（パーセンテージは、はんだ粉末のない状態 でのフラックスの総重量に基づいたものである）。加えて、ロジンを基にしたフ ラックスは、しばしば、例えば上述したような活性剤、例えばアジピン酸をフラ ックスの総重量に基づいて約１から１５重量パーセント含む。ロジンを基にした フラックスの中には有効量、例えば約５０重量パーセント未満のロジンを含んで いることで、はんだペーストのリフローイング後に、約１０重量パーセント未満 の固体残分がはんだ付けしようとする部品上に残るようにしたものもある（リフ ローイングを起こす前のフラックスの重量に基づく）。上述したような低固体残 分をもたらすフラックスは、当業において「ノークリーン」はんだフラックスと して知られている。 典型的な水溶性のフラックスは、例えば、約０から、つまり０．１より大きい 数字、から４０重量パーセントのけん化樹脂当の水溶性樹脂や、約５から２５重 量パーセントの増粘剤、例えばエチルセルロースや、約１から２０重量パーセン トの溶剤、例えばポリ（エチレンオキシド）及びポリ（エチレングリコール）の 溶剤や、約１から１５重量パーセントの活性剤、例えばアジピン酸及び一種又は それ以上のアルカノールアミンを含んでいてもよい（パーセンテージははんだ粒 子のない状態のフラックスの総重量に基づいたものである）。 バイメタル粒子は、例えば混合することにより、フラックス中にはんだ粒子を 均一に拡散させるためにはフラックスと結合させると好ましい。典型的には、は んだ粉末をフラックスと結合させて、約５から２０重量パーセントのフラックス 、 好ましくは約８から１５重量パーセントのフラックス、そしてしばしば約１０重 量パーセントのフラックスを含むペーストを形成し、残りを被膜形成されたはん だ粉末とすることとなるであろう。好ましくは、はんだペーストは、はんだペー ストの総重量に基づいて約８０から９５重量パーセント、より好ましくは約８５ から９２重量パーセントの被膜形成されたはんだ粉末を含むとよい。はんだペー スト中のはんだの濃度は、はんだペーストの様々な性質、例えば粘性、付着の容 易度、スランピング、付着の保持力、及び保管寿命を左右することがある。ペー スト中のはんだ粒子の濃度は、また、ペーストがリフローイングを起こした後に 残るはんだの厚みに影響を与える。要求される程度の電気的伝導性及び機械的強 度を提供するのに充分なはんだの厚みを提供すると共に、はんだ付けしようとし ている部品と、基板表面との間の間隔を、清掃が容易なように充分にとるために は、はんだ粒子が高濃度であることが好ましい。 別の用途では、フラックスのない状態の本発明の複合はんだ粒子を、例えばペ ーストではなく乾燥した易流動性の粉末として利用することが好ましいこともあ ろう。例えば、ボール・グリッド・アレイを接合するための自動運転では、複合 粒子の粉末を表面の少なくとも一方に施し、この粉末を位置合わせ孔又は溜め内 に滞積させてもよい。 図３では、本発明のもう一つの態様を図示するが、この態様とは前処理済みの 回路基板又はグリッド・アレイ３０である。図示するように、基板３２（例えば プリント回路基板又はその他の回路グリッド・アレイ）は、対となる電気部品の ピン又は接点を受け入れる働きをする導電線３４及び溜めパターン３６を有する ものとして描かれている。基板３２の溜め３６は、基板を電気部品に接合する前 に、上述したはんだ配合物１０で充填することもできる。はんだ配合物１０を溜 め３６内に滞積させるには、当業において公知の多種の技術を用いることができ る。例えば、はんだ配合物を溜め内に注入したり、溜め内に型押ししたり、又は 単に基板３２の表面上に付着させて（余分なはんだ配合物はその後掃き取る）も よい。用途によっては、溜め内に、又は基板にはんだ配合物を固定するためには 処理済みのグリッド・アレイ３０を部分的に焼き付けることが好ましいこともあ ろう。（更に、はんだ配合物は必ずしも溜め内に滞積させなくてはならないもの ではないことは明白なはずである。これに代わる実施例では、はんだ配合物（例 えば粘性のペースト形態で）を単に回路アレイの所定域上に予めこぶとして形成 してもよい。） 図４では、電子部品をグリッド・アレイに組み合わせて完全な回路４０を形成 する接合法が概略的に示されている。図示のように、回路４０は、図示の部品４ ２及び４４を基板３２の導電線に電気的に接続すると形成される。図示するよう に、電気部品４２は一連の突出したピン又は金属パッド４８をその下面に有し、 また電気部品４４は同様の組の金属接点４６を有する。ピン又は接点４８，４６ は、基板３２の対応する溜め又はパッド３６と合致するような形状とされる。や はり上述したように、溜め３６は本発明のはんだ配合物１０で予め充填される。 図３及び４に示したような構造は、単に当業において公知の多様なグリッド・ アレイ・の組立技術を描写したものであることは理解されねばならない。溜め及 び対応するピンが、この場合での位置合わせ機構として示されてはいるが、その 他多種の位置合わせ技術を用いることができる。加えて、本発明のはんだ配合物 は、「ピン対溜め」継手に限られるものではなく、直接的なパッド対パッド形状 等々を含む、多種の組立形状のうちいかなるものにも用途があるであろう。例え ば、図５は別の例としてのボール・グリッド・アレイ・アセンブリ５０を示して おり、このアセンブリでは、例示的な部品４２及び４４は基板３２の導電線に電 気的に接続されるものである。図示するように、電気部品４２及び４４は一組の 金属製「へこみ型」接点５２を有する。これらのへこみ５２は基板３２の対応す るはんだ充填済みのへこみ３６に係合する形状とされている。やはり上述したよ うに、溜め３６は予め本発明のはんだ配合物１０で充填される。しかしながら、 図５で示すように、はんだ配合物は今度は基板のへこみ３６のそれぞれに固定さ れる単一の大型の金属製の球５４を含む。アセンブリを接合させて加熱すると、 基板３２の金属接点及び部品４２，４４が、バイメタルはんだ球５４の部分的溶 解及び融着により接合される。本発明のはんだ配合物は通常完全には溶解しない ため、はんだの移動又は短絡の可能性は低い。 電気的パッケージング技術におけるはんだ継手の破壊は、マイクロエレクトロ ニクス産業にとって品質の信頼性という点で大きな課題である。表面取付の重要 性及びより高いパッケージング密度という目標から、はんだ継手の信頼性に求め られる要求は高い。特に熱疲労は、大部分の相互接続が一般的に高い信頼性を有 しているにも関わらず、故障した継手の大変低い後処理率と共に、依然難しい問 題である。その結果、設計及び製造上の品質における限界が更に大きくなってい る。この長年の信頼性に関わる問題に更に輪をかけているのは、僅かに１、２回 の熱サイクル品質テスト後に起きる、継手の大きな偶発故障である。表面取付技 術に関して多くの信頼性分析がなされてきたにも関わらず、その結果は、後処理 故障を予測するためにも、その防止のために必要な設計基準を打ち立てるために も、統計学的に大きな意味を持つものではない。 熱サイクル負荷の間のはんだ継手の故障は、はんだ配合物、製造工程パラメー タ、はんだの内部性質、継手の形状及び金属間形成のばらつきが起因であるとさ れてきた。これらのファクタは、信頼性及び再現性のある相互接続を生むには重 要ではあるが、可塑的に圧迫を受ける薄いフィルムとしてのはんだ継手の機械的 性質が、不規則なはんだ継手の故障を起こすのに大きな役割を果たしているもの である。 圧迫を受けた薄いフィルムはその内部性質よりも数桁大きい流体静力学的応力 成分を生じることがある。多くの継手システムについて、高アスペクト比の接着 性継手がそれらの降伏強度をはるかに上回る引張強度を有することがよく文献化 されている。この現象は「フリクション・ヒル」と呼ばれ、薄い継手が基板／境 界面で直交する歪みにさらされたときにその継手に発生する三軸方向の応力状態 が原因である。それが発生する程度は、試験片の形状寸法、特にアスペクト比に よる。比較的に小さな外部応力にさらされたときの圧迫を受けた継手は、加えら れた外部負荷に対して指数的に生長する大きな内部の流体勢力学的応力成分を生 じることがある。 すず−鉛配合物の範囲に渡る継手を、以下の例で概要を述べた以下の基本的手 続きにより作成した。具体的には、所望の大きさ及び形状とした高密度材料の粒 子にその他の金属で被膜を施した。これらの粒子を接触させ、共融温度よりも僅 かに高い温度に加熱した。継手の全体的な組成ジオメトリは、粒子の大きさ、鉛 又はすずの被膜の厚さ、及びリフローイング温度に左右されていた。 例１ 標準的な市販の無電界すずめっき溶液（マサチューセッツ州、ニュートンのシ プレー社製、シプレーＬＴ３４溶液）中で鉛を被膜し、ＤＩ水ですすぎ、アルコ ール中で脱水し、液体フラックスで覆い、気相リフロー装置で２２０℃まで加熱 して、直径０．０１から０．０２インチのすず被膜した鉛粒子を作成した。受け 取ったままのシプレー溶液では、すず被膜速度は、必要とされる許容差に厚さを 制御するにはあまりにも速すぎた。予測したように、この被膜速度は溶解力、反 応温度及び粒子の大きさにより制御された。シプレー溶液は尿素を基にしている ために、エチルアルコールで希釈できるかも知れない。容認可能な被膜速度は、 １：２の混合液（シプレー：エチルアルコール）で６０℃のときに発生し、特定 の厚さは、反応の長さを制御することで得られた。各粒子が均一に被膜され、か つそれらを互いにクラスタ状に結び付けさせないためには、粒子をめっき溶液中 にあるうちに念入りに攪拌しなければならなかった。 例２ 制御された厚さの鉛を、５０℃の１：３の比率の５０パーセント鉛過塩素酸塩 (Ｐｂ（Ｃ１０₄）_2- ^-3Ｈ２０)対水の溶液中ですず粒子に滞積させ、上述したよ うに入念に攪拌して、鉛で被膜されたすず粒子を作成した。すず粒子の表面は、 不均一な核形成部位として、鉛が核形成する温度を下げる働きをした。従って、 鉛は特により低い温度及び希釈度で粒子表面に滞積した。２５ミル無鉛チップ担 体を標準電子モジュール（ＳＥＭ）に接合するために適した大きさの、すずを多 く含んだ接合材料をこの方法を用いて作成した。すず粒子（ニュージャージー州 、パターソンのアルファ・インダストリーズ社から入手可能である）をふるいに より約０．００１から０．００２インチまでの範囲の直径に分離した。濃縮した 硝酸中で洗浄し、ＤＩ水ですすぎ、エチルアルコール中で脱水して自然のオキシ ドを取り除いた。この粉末を次に鉛過塩素酸塩溶液中で約３０秒被膜形成して、 ＤＩ水ですすぎ、アルコールで脱水した。 例３ バイメタル粉末の層を銅クーポン上に配置し、それをフラックスで覆い、気相 リフロー装置を用いて２２０℃で再度リフローイングさせることで、鉛で被膜さ れたすず粉末から作成された継手の一部分。銅クーポンに強固に接着された最終 的な継手全体に気孔が均一に分散されていた。 例４ 例１及び２で説明したように作成した粉末を更にフラックスの基剤ペースト（ アルファＲＭＡ、中程度に活性化したロジン）に結合させて、標準電子モジュー ルへのスクリーン印刷法に適した粘度のはんだペーストを生じさせた。このペー ストを用いて、２５ミルの無鉛チップ担体（ＬＣＣ）を多層相互接続基板（ＭＩ Ｂ）標準電子モジュール（ＳＥＭ）に接合し、先行的な熱サイクルテストを行な った。これらの継手は標準６０／４０Ｐｂ／Ｓｎ継手と同様な疲労寿命を呈した 。しかしながら、より重要なことは、連続型の継手に時折観察されるような、僅 かに１、２回の熱サイクル後の継手の大きな破損は起きなかったことである。 このペーストはまた、直径で１インチの二つのジルコニウム銅クーポンを互い に接着させるのにも用いられた。はんだ付けされたこのクーポンに、標準６０− ４０Ｐｂ／Ｓｎはんだで構成された継手を調べるのに用いられた手続きに従って 、２０，０００ｌｂｓ／分の速度で破壊が起きるまで引張負荷を加えた。直径１ インチの二つの銅クーポンを接着するのに用いた多孔質のはんだの継手の引張強 度は、典型的に、バルク共融はんだの引張強度の僅かに三分の一から二分の一、 つまり６０００ｐｓｉに対して２０００から３０００ｐｓｉであった。破損は多 孔質の継手自体内に起きており、継手の境界面は接着されたままであった。 この材料を共融点より高い温度に加熱すると、Ｐｂ−Ｓｎ境界面は液化した。 すぐその後で、同じ温度で、リフローイング状態となった材料は固化した。この 現象が、多孔質の継手を設計するのに用いられた方法の核心である。前記鉛の薄 い被膜がすずの球に被膜形成されて共融点より高い一定の温度に上げられると、 すず及び鉛はＰｂ−Ｓｎ境界面を通過して拡散する。所定の温度で溶融する配合 物を達させると、境界面が溶融する。表面の鉛がすべて溶融液に取り込まれるま で、材料がますます液体になる状態と共に温度拡散は進行を続ける。すず及び鉛 の被膜の相対的厚さに応じて、三つのプロセスのうちの一つが起こり得る。被膜 が充分に薄い場合、鉛及びすずは液体中に拡散を続けて最終的に鉛が溶解すると 、このとき表面は鉛又はすずのいずれかを多く含む液体となり、すず粒子が濡れ て接着する。液体の表面フィルムがすずを溶解させ続けるにつれ、溶融液のすず 組成及びその凝固点が固体により説明されたように上昇するであろう。溶融液の 凝固点が反応温度より高くなると、このフィルムは固化した多孔質の継手を残し たままで凝固することとなる。しかしながら、被膜が厚すぎると、本来のすず球 がすべて取り込まれて、液体のコアを持つ固体表面か、又は完全に液化したはん だ合金のいずれかが残るまで、鉛及びすずの両方が溶融液中に拡散し続けてしま うこととなる。最初の場合では、液体のコアは、組成及び溶融点が上昇した状態 で鉛を溶解させ続けるであろうが、球は多くの場合、接着も継手の形成も行なわ ないであろう。二番目の場合は、冷却すると、この液体は、すず及び鉛による全 体的組成に相当する組成及び構造を有する均一的な継手として凝固するであろう 。 このように、被膜材料の厚さは最終的な継手の成功にとって重要である。適切 に制御すると、粒子の表面がまず溶融し、次にリフローイング温度で等温的に固 化する多孔質の継手が得られるため、はんだ付け工程が容易に制御可能となる。 リフローイング温度及び被膜厚さの両方を慎重に選択すれば、いかなる所望の組 成及び多孔性パーセンテージを有する継手をも得ることができる。 本発明のはんだ配合物は、継手のアスペクト比が大変高く、かつ二つのより高 い強度表面間で圧迫を受けている場合でもそれらのコンプライアンスを維持する ことができる。多孔質の継手は大きな三軸方向の応力成分を生じないために、そ の疲労寿命は歪み制御された環境下では向上するであろう。対照的に、均一的に 薄い一体の継手では、小さな歪みでも、その容積値より数倍大きな降伏強度を生 じることがある。同じアスペクト比（厚さ）を有する、均一的なはんだ又は多孔 質の材料のいずれかから構成された継手で行われた引張テストの結果がこれらの 概念を示している。主に、薄い均一的なはんだ継手は、はんだの体積強度の７倍 の測定応力を生じ、脆性的に破壊された。多孔質の継手は、典型的には、可塑的 歪みの印加後、バルクはんだのＵＴＳの三分の一から三分の二である、２０００ から３０００ｐｓｉで破損した。多孔質の弾性限界及びＵＴＳは概ねより低いが 、長い疲労寿命を要する数多くの接合用途は、疲労限界よりかなり下の低応力で サイクルが行われる。例えば、ここで述べた鉛−すずの多孔質の継手は、ＳＥＭ で経験するような、温度勾配及び材料の熱膨張係数の不適合により起きる、熱サ イクル中に見舞われる歪みを経験する継手として有用であろう。引張強度は、無 鉛チップの担体を接続する回路基板上の単一の継手においては重要なファクタで はないが、それはなぜなら、圧迫を受けない継手はあまり高い応力とは関係がな いからである。この場合、多孔質の継手の弾性限界がより低くても、継手の寿命 には差し障りがないはずである。実際、２５ミルのＬＣＣを接続するのに用いら れる多孔質の継手は、ＳＥＭを標準的な熱テストにかけたときに、はんだ継手に 匹敵する疲労寿命を示した。更に、予測されたように、多孔質の継手はいずれも 大きな破損を起こさなかった。 当該例は鉛−すずシステムに向けられているが、これらの技術を用いて、共融 点等の溶融点極小を呈するいかなる材料システムに合わせて組成及び細孔の大き さを選択した多孔質継手又は金属の泡を開発することができる。 本発明は、薄いはんだ継手が必要ではあるが、連続的なはんだ継手に伴った流 体静力学的な応力の形成がその寿命を制限しかねないような用途において特に有 用である。この方法を用いると、数多くの寸法の多孔質の継手を作成することが できる。例えば、０．００１から０．００３インチの大きさの均一に分散した細 孔を有する継手や、０．０５インチの桁の細孔を有する継手が作成された。加え て、これらの継手の全体的な組成を、実質的にいかなる所望のパーセンテージの 鉛又はすずを有するよう、精密に制御することも可能である。電子回路基板のは んだ継手にとって適した組成及び寸法を有する材料のＵＴＳは、バルクはんだの ＵＴＳの僅かに三分の一から二分の一であった。しかしながら、このことは継手 の疲労限界よりもはるかに下でサイクルが行われる用途においては問題とはなら ないはずである。実際、２５ミルの無鉛チップの担体をこの継手材料によりＳＥ Ｍに接続したとき、熱サイクルテストでは当該継手は標準的な連続的はんだ継手 と互角の結果を示した。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年９月２２日 【補正内容】 請求の範囲（翻訳文） １． 第一溶融点を持つ第一コア金属成分と、第二溶融点を持つ第二被膜金属成 分とを有する複数のバイメタル粒子を含み、前記第一及び第二金属が、該第一又 は第二溶融点のいずれかよりも低い第三溶融点を有する合金を形成することがで き、該被膜金属成分の厚さは、所定のリフロー温度で加熱すると前記粒子の前記 第一及び第二成分の間の境界面に液相線が形成され、こうして形成された該液相 線により前記バイメタル粒子の一部分が互いに融着されて所定の多孔性を備えた 破壊に耐える継手が生じるよう、選択される、はんだ配合物。 ２． 該第一金属が、アルミニウム、アンチモニー、ヒ素、ビスマス、ホウ素、 カドミウム、コバルト、銅、インジウム、鉄、ガリウム、金、鉛、モリブデン、 ニッケル、シリコン、銀、すず、亜鉛及びこれらの合金のいずれかから選択され る金属を更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ３． 該第二金属が、アルミニウム、アンチモニー、ヒ素、ビスマス、ホウ素、 カドミウム、コバルト、銅、インジウム、鉄、ガリウム、金、鉛、モリブデン、 ニッケル、シリコン、銀、すず、亜鉛及びこれらの合金のいずれかから選択され る金属を更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ４． 該第一金属がすずを更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ５． 該第一金属が鉛を更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ６． 該第二金属がすずを更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ７． 該第一金属が鉛を更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ８． 該第一金属及び第二金属がすず−鉛合金を形成する、請求項１に記載のは んだ配合物。 ９． 該バイメタル粒子が球形である、請求項１に記載のはんだ配合物。 １０． 該バイメタル粒子が円錐形である、請求項１に記載のはんだ配合物。 １１． 該バイメタル粒子が弓形である、請求項１に記載のはんだ配合物。 １２． 該バイメタル粒子が、約１．０から約５０００マイクロメータの範囲の 平均直径を有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １３． 該バイメタル粒子が約５．０から約１０００マイクロメータの範囲の平 均直径を有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １４． 該バイメタル粒子が、約１０から約５００マイクロメータの範囲の平均 直径を有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １５． 該バイメタル粒子の被膜成分が、約０．００１から約１０００マイクロ メータの範囲の厚さを有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １６． 該バイメタル粒子の被膜成分が、約０．０１から約５００マイクロメー タの範囲の厚さを有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １７． 該バイメタル粒子の被膜成分が、約０．０５から約１００マイクロメー タの範囲の厚さを有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １８． 該配合物が、ペースト中で該粒子を互いに結び付けるフラックス成分を 更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 １９． 該配合物が、融着すると約１マイクロメータから約１０００マイクロメ ータの範囲の平均的細孔大きさを有する多孔質の継手を生じる複数の粒子を含む 、請求項１に記載のはんだ配合物。 ２０． 該配合物が、融着すると約５マイクロメータから約５００マイクロメー タの範囲の平均的細孔大きさを有する多孔質の継手を生じる複数の粒子を含む、 請求項１に記載のはんだ配合物。 ２１． 制御された厚さに第二金属で被膜した第一金属の粒子の配合物を付着さ せるステップであって、該第一及び第二金属は、これら金属の結合体がこれらの 金属のうちのいずれか一方が単独であるときよりも低い溶融点を有する性質を有 するものである、ステップと、 次に前記粒子の温度を該結合した金属の溶融点よりも僅かに高い温度まで上昇 させ、該最大温度を前記溶融点よりも高い温度に制御することで、該第二表面金 属を第一内部金属中に溶解させて、所望の組成及び多孔性のはんだ継手を生じさ せるステップと を含む、金属表面を接合する方法。 ２２． 被膜された粒子の配合物を付着させるステップが、前記配合物とフラッ クスペーストとを混合するステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。 ２５． 制御された厚さに第二金属で被膜された第一金属の粒子の配合物を付着 させるステップであって、該第一及び第二金属は、これら金属の結合体がこれら の金属のうちのいずれか一方が単独であるときよりも低い溶融点を有する性質を 有するものである、ステップと、 次に、前記粒子の温度を該結合した金属の溶融点よりも僅かに高い温度まで上 昇させ、該最大温度を前記溶融点よりも高い温度に制御することで、表面金属を 第一内部金属中に溶解させて、所望の組成及び多孔性のはんだ継手を形成するス テップと を含む、電子部品をはんだ付けする方法。 ２７． 接合しようとする表面にはんだ配合物を付着させるステップを含み、該 配合物が、第一溶融点を持つ第一コア金属成分と、第二溶融点を持つ第二被膜金 属成分とを有する複数のバイメタル粒子を含み、前記第一及び第二金属は、該第 一又は第二溶融点のいずれかより低い第三溶融点を有する合金を形成することが できるものであり、該被膜金属成分の厚さは、加熱すると前記粒子の前記第一及 び第二成分の間の境界面に液相線が形成され、こうして形成された該液相線によ り前記バイメタル粒子の一部分が互いに融着されて所定の多孔性を備えた破壊に 耐える継手が生じるよう、選択される、基板に部品を接合する方法。 ２８． 該はんだ配合物を、前記部品及び基板の少なくとも一方にある溜め構造 に付着させるステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。 ２９． 導電性領域と、前記領域に付着したはんだ配合物とを有する少なくとも 一つの素子を含み、該配合物が、第一溶融点を持つ第一コア金属成分と、第二溶 融点を持つ第二被膜金属成分とを有する複数のバイメタル粒子を含み、前記第一 及び第二金属は、該第一又は第二溶融点のいずれかより低い第三溶融点を有する 合金を形成することができるものであり、該被膜金属の厚さは、加熱すると前記 粒子の前記第一及び第二成分の間の境界面に液相線が形成され、こうして形成さ れた該液相線により前記バイメタル粒子の一部分が互いに融着されて所定の多孔 性を備えた破壊に耐える継手が生じるよう、選択される、電気的アセンブリ。 ３０． 該アセンブリが、前記接続領域と電気的に接続した少なくとも一つの溜 めを含み、該はんだ配合物が該溜め内に滞積している、請求項２９に記載のアセ ンブリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ６０／００４，９９８ (32)優先日 1995年10月10日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ，Ｋ Ｒ，ＭＸ (72)発明者 ラニエリ ジョン ピー. アメリカ合衆国 78703 テキサス州 オ ースチン、ウールドリッチドライブ 2719 【要約の続き】 ルに著しく低い故障率で耐えることのできる電気的結線 となる。本発明は更に、はんだ配合物中に存在する鉛及 び／又はその他の毒性成分の総量を抑えるのに有用であ る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 第一溶融点を持つ第一コア金属成分と、第二溶融点を持つ第二被膜金属成 分とを有する少なくとも一つのバイメタル粒子を含み、前記第一及び第二金属が 、該第一又は第二溶融点のいずれかよりも低い第三溶融点を有する合金を形成す ることができ、その結果、加熱すると前記粒子の前記第一及び第二成分の間の境 界面に液相線が形成される、はんだ配合物。 ２． 該第一金属が、アルミニウム、アンチモニー、ヒ素、ビスマス、ホウ素、 カドミウム、コバルト、銅、インジウム、鉄、ガリウム、金、鉛、モリブデン、 ニッケル、シリコン、銀、すず、亜鉛及びこれらの合金のいずれかから選択され る金属を更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ３． 該第二金属が、アルミニウム、アンチモニー、ヒ素、ビスマス、ホウ素、 カドミウム、コバルト、銅、インジウム、鉄、ガリウム、金、鉛、モリブデン、 ニッケル、シリコン、銀、すず、亜鉛及びこれらの合金のいずれかから選択され る金属を更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ４． 該第一金属がすずを更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ５． 該第一金属が鉛を更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ６． 該第二金属がすずを更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ７． 該第一金属が鉛を更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 ８． 該第一金属及び第二金属がすず−鉛合金を形成する、請求項１に記載のは んだ配合物。 ９． 該バイメタル粒子が球形である、請求項１に記載のはんだ配合物。 １０． 該バイメタル粒子が円錐形である、請求項１に記載のはんだ配合物。 １１． 該バイメタル粒子が弓形である、請求項１に記載のはんだ配合物。 １２． 該バイメタル粒子が、約１．０から約５０００マイクロメータの範囲の 平均直径を有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １３． 該バイメタル粒子が約５．０から約１０００マイクロメータの範囲の平 均直径を有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １４． 該バイメタル粒子が、約１０から約５００マイクロメータの範囲の平均 直径を有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １５． 該バイメタル粒子の被膜成分が、約０．００１から約１０００マイクロ メータの範囲の厚さを有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １６． 該バイメタル粒子の被膜成分が、約０．０１から約５００マイクロメー タの範囲の厚さを有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １７． 該バイメタル粒子の被膜成分が、約０．０５から約１００マイクロメー タの範囲の厚さを有する、請求項１に記載のはんだ配合物。 １８． 該配合物が、ペースト中で該粒子を互いに結び付けるフラックス成分を 更に含む、請求項１に記載のはんだ配合物。 １９． 該配合物が、融着すると約１マイクロメータから約１０００マイクロメ ータの範囲の平均的細孔大きさを有する多孔質の継手を生じる複数の粒子を含む 、 請求項１に記載のはんだ配合物。 ２０． 該配合物が、融着すると約５マイクロメータから約５００マイクロメー タの範囲の平均的細孔大きさを有する多孔質の継手を生じる複数の粒子を含む、 請求項１に記載のはんだ配合物。 ２１． 第二金属で被膜した第一金属の粒子の配合物を付着させるステップであ って、該第一及び第二金属は、これら金属の結合体がこれらの金属のうちのいず れか一方が単独であるときよりも低い溶融点を有する性質を有するものである、 ステップと、 次に前記粒子の温度を該結合した金属の溶融点よりも僅かに高い温度まで上昇 させることで、該第二表面金属を第一内部金属中に溶解させて、多孔質のはんだ 継手を生じさせるステップと を含む、金属表面を接合する方法。 ２２． 被膜された粒子の配合物を付着させるステップが、前記配合物とフラッ クスペーストとを混合するステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。 ２３． 被膜された粒子の配合物を付着させるステップが、制御された厚さに被 膜形成された粒子の配合物を付着させることで所望の組成及び多孔性のはんだ継 手を作成するステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。 ２４． 被膜された金属粒子の温度を該結合した金属の溶融点よりも僅かに高い 温度まで上昇させるステップが、所望の組成及び多孔性のはんだ継手を作成する 目的のために最大温度を前記溶融点よりも高くなるように制御するステップを更 に含む、請求項２１に記載の方法。 ２５． 第二金属で被膜された第一金属の粒子の配合物を付着させるステップで あって、該第一及び第二金属は、これら金属の結合体がこれらの金属のうちのい ずれか一方が単独であるときよりも低い溶融点を有する性質を有するものである 、ステップと、 次に、前記粒子の温度を該結合した金属の溶融点よりも僅かに高い温度まで上 昇させることで表面金属を内部金属中に溶解させて、多孔質のはんだ継手を形成 するステップと を含む、電子部品をはんだ付けする方法。 ２６． 第二金属により表面上に被膜形成された第一金属のバイメタル粒子であ って、該第一及び第二金属が、これら金属の結合体がこれらの金属のうちのいず れか一方が単独であるときよりも低い溶融点を有する性質を有するものである、 バイメタル粒子を含む、はんだペースト。 ２７． 接合しようとする表面にはんだ配合物を付着させるステップを含み、該 配合物が、第一溶融点を持つ第一コア金属成分と、第二溶融点を持つ第二被膜金 属成分とを有する少なくとも一つのバイメタル粒子を含み、前記第一及び第二金 属は、該第一又は第二溶融点のいずれかより低い第三溶融点を有する合金を形成 することができるものであり、その結果加熱すると前記粒子の前記第一及び第二 成分の間の境界面に液相線が形成される、基板に部品を接合する方法。 ２８． 該はんだ配合物を、前記部品及び基板の少なくとも一方にある溜め構造 に付着させるステップを更に含む、請求項２７に記載の方法。 ２９． 導電性領域と、前記領域に付着したはんだ配合物とを有する少なくとも 一つの素子を含み、該配合物が、第一溶融点を持つ第一コア金属成分と、第二溶 融点を持つ第二被膜金属成分とを有する少なくとも一つのバイメタル粒子を含み 、前記第一及び第二金属は、該第一又は第二溶融点のいずれかより低い第三溶融 点を有する合金を形成することができるものであり、その結果加熱すると前記粒 子の前記第一及び第二成分の間の境界面に液相線が形成される、電気的アセンブ リ。 ３０． 該アセンブリが前記接続領域と電気的に接続した少なくとも一つの溜め を含み、該はんだ配合物が該溜め内に滞積している、請求項２９に記載のアセン ブリ。