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公開番号2025099635
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023216439
出願日2023-12-22
発明の名称ソルダペースト
出願人有限会社ナプラ
代理人個人
主分類B23K 35/22 20060101AFI20250626BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】ボイドの発生を十分に抑制し、高温作動領域において十分な接合強度を得ることのできる、ソルダペーストを提供する。
【解決手段】Snと、Sn-Cu合金と、Sb、BiまたはGaと、を含む母相中に、Sn、Cu、Ni、Sb、Ge、SiおよびTiを含む金属間化合物結晶を有し、前記金属粒子の組成が、Cu0.7～25質量%、Ni0.1～5質量%、Sb、BiまたはGa0～14質量%、Ge0.001～0.2質量%、Si0.001～0.1質量%、Ti0.001～0.2質量%、残部がSn金属粒子と、フラックスとを混合し、ソルダペーストを調製した。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下記金属粒子および下記フラックスを含有する、ソルダペースト。
金属粒子：少なくともＳｎおよびＳｎ－Ｃｕ合金を含有する母相と、少なくともＳｎおよびＣｕを含む金属間化合物結晶を有し、前記金属間化合物結晶の割合が前記金属粒子中、１～４０質量％を占める。
フラックス：ロジン系樹脂５０質量％以下、溶剤３０～７０質量％、活性剤１５質量％以下、酸化防止剤１質量％以下、チクソ剤１０質量％以下の割合で含有するフラックス。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記チクソ剤が、高級脂肪酸アマイドである、請求項１に記載のソルダペースト。
【請求項３】
下記金属粒子および下記フラックスを含有する、ソルダペースト。
金属粒子：Ｓｎと、Ｓｎ－Ｃｕ合金と、Ｓｂ、ＢｉまたはＧａと、を含む母相中に、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｇｅ、ＳｉおよびＴｉを含む金属間化合物結晶を有し、前記金属間化合物結晶の割合が前記金属粒子中、１～４０質量％を占め、前記金属粒子の組成が、Ｃｕ０．７～２５質量％、Ｎｉ０．１～５質量％、Ｓｂ、ＢｉまたはＧａ０．０～１４質量％、Ｇｅ０．００１～０．２質量％、Ｓｉ０．００１～０．１質量％、Ｔｉ０．００１～０．２質量％、残部がＳｎである金属粒子。
フラックス：ロジン系樹脂５０質量％以下、溶剤３０～７０質量％、活性剤１５質量％以下、酸化防止剤１質量％以下、チクソ剤１０質量％以下の割合で含有するフラックス。
【請求項４】
前記チクソ剤が、高級脂肪酸アマイドである、請求項３に記載のソルダペースト。
【請求項５】
前記金属粒子１００質量部に対し、ＣｕまたはＣｕ合金を４０質量部以下の割合で添加してなる、請求項１または３に記載のソルダペースト。
【請求項６】
前記溶剤中、テトラエチレングリコールが２５～３５質量％、２－アミノ－２－エチル－１，３－プロパンジオールが３０～３５質量％、トリメチロールプロパンが１５～２５質量％、オクタンジオールが１０～１５質量％を占め、前記フラックス中、前記チクソ剤として、下記式１で表される化合物が０．５～２．５質量％、高級脂肪酸アマイドが０．１～２．５質量％を占める、請求項１または３に記載のソルダペースト。
TIFF
2025099635000003.tif
37
60
【請求項７】
前記フラックス中、前記ロジン系樹脂として、酸変性ロジンが２０～３０質量％、未変性ロジンが１５～２５質量％を占め、
前記溶剤中、ジエチレングリコールモノへキシルエーテルが２０～４０質量％、２－エチル－１，３－ヘキサンジオールが５～１０質量％を占め、
前記フラックス中、前記活性剤として、スベリン酸が０．５～１質量％、１，３－ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩０．１～０．５質量％、２，３－ジブロモ－２－ブテン－１，４－ジオールが０．５～１質量％を占め、
前記フラックス中、前記酸化防止剤として、ヒンダードフェノール系酸化防止剤１質量％以下を占め、
前記フラックス中、前記チクソ剤として、硬化ヒマシ油が１質量％以下、高級脂肪酸アマイドが５～９質量％を占め、
前記フラックスに含まれる臭素および塩素がそれぞれ７００ｐｐｍ以下かつ合計が１０００ｐｐｍ以下である、
請求項１または３に記載のソルダペースト。
【請求項８】
前記金属間化合物結晶の組成が、
Ｓｎ５０～９０質量％、
Ｃｕ０．１～４５質量％、
Ｎｉ０．１～６．５質量％、
Ｓｂ０.００～２.００質量％
Ｇｅ０．００１～０．１質量％、
Ｓｉ０．００１～０．１質量％、
Ｔｉ０．００１～０．１質量％、
であることを特徴とする請求項３に記載のソルダペースト。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソルダペーストに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ソルダペーストは、はんだ合金粉末とフラックスとを混合した材料である。一般的にフラックスは、接合対象物の金属表面に存在する金属酸化物を除去し、はんだの濡れ広がり性を向上させる性能を有し、これによりはんだと接合対象物との界面で金属間化合物が形成され、両者間で良好な接合強度を付与できるようになる。
【０００３】
ソルダペーストの従来技術としては、一例として下記特許文献１、２が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－４８３３８号公報
特開２０２１－８７９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のソルダペーストでは、得られる接合層に例えば１０％以上ものボイドが発生し、高温作動領域における十分な接合強度を得ることができない、という問題点があった。
したがって本発明の目的は、ボイドの発生を十分に抑制し、高温作動領域において十分な接合強度を得ることのできる、ソルダペーストを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は鋭意検討を重ねた結果、特定の金属粒子と、特定組成を有するフラックスとを使用したソルダペーストが、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち本発明は、下記金属粒子および下記フラックスを含有する、ソルダペーストを提供するものである。
金属粒子：少なくともＳｎおよびＳｎ－Ｃｕ合金を含有する母相と、少なくともＳｎおよびＣｕを含む金属間化合物結晶を有し、前記金属間化合物結晶の割合が前記金属粒子中、１～４０質量％を占める。
フラックス：ロジン系樹脂５０質量％以下、溶剤３０～７０質量％、活性剤１５質量％以下、酸化防止剤１質量％以下、チクソ剤１０質量％以下の割合で含有するフラックス。
また本発明は、下記金属粒子および下記フラックスを含有する、ソルダペーストを提供するものである。
金属粒子：Ｓｎと、Ｓｎ－Ｃｕ合金と、Ｓｂ、ＢｉまたはＧａと、を含む母相中に、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｇｅ、ＳｉおよびＴｉを含む金属間化合物結晶を有し、前記金属粒子の組成が、Ｃｕ０．７～２５質量％、Ｎｉ０．１～５質量％、Ｓｂ、ＢｉまたはＧａ０．０～１４質量％、Ｇｅ０．００１～０．２質量％、Ｓｉ０．００１～０．１質量％、Ｔｉ０．００１～０．２質量％、残部がＳｎである金属粒子。
フラックス：ロジン系樹脂５０質量％以下、溶剤３０～７０質量％、活性剤１５質量％以下、酸化防止剤１質量％以下、チクソ剤１０質量％以下の割合で含有するフラックス。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ボイドの発生を十分に抑制し、高温作動領域において十分な接合強度を得ることのできる、ソルダペーストを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の金属粒子の製造に好適な製造装置の一例を説明するための図である。
実施例１の金属粒子の断面のＳＥＭ画像である。
実施例１の金属粒子の断面のEDSによる元素マッピング分析結果である。
実施例１におけるサンプルのホイド発生状況のＸ線観察像である。
実施例１におけるサンプルのホイド発生状況のＸ線観察像である（比較例）。
実施例１におけるサンプルのホイド発生状況のＸ線観察像である（比較例）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
先に、本明細書における用語法は、特に説明がない場合であっても、以下による。
（１）金属というときは、金属元素単体のみならず、複数の金属元素を含む合金、金属間化合物を含むことがある。
（２）ある単体の金属元素に言及する場合、完全に純粋に当該金属元素のみからなる物質だけを意味するものではなく、微かな他の物質を含む場合もあわせて意味する。すなわち、当該金属元素の性質にほとんど影響を与えない微量の不純物を含むものを除外する意味ではないことは勿論、たとえば、母相という場合、Ｓｎの結晶中の原子の一部が他の元素（たとえば、Ｃｕ）に置き換わっているものを除外する意味ではない。例えば、前記他の物質または他の元素は、金属粒子中、０～０．１質量％含まれる場合がある。
（３）エンドタキシャル接合とは、金属・合金となる物質中（本発明では母相）に金属間化合物が析出し、この析出の最中にＳｎ－Ｃｕ合金と金属間化合物とが結晶格子レベルで接合し、結晶粒を構成することを意味している。エンドタキシャルという用語は公知であり、例えばNature Chemisry 3(2): 160-6、2011年の１６０頁左欄最終パラグラフに記載がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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