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公開番号2025113889
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-04
出願番号2024008280
出願日2024-01-23
発明の名称はんだペースト及びはんだ継手
出願人千住金属工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B23K 35/22 20060101AFI20250728BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】耐熱性に優れるとともに、はんだ接合の際にボイドの発生をより抑制することができる、はんだペースト、及び、そのはんだペーストを用いて形成されたはんだ継手を提供する。
【解決手段】第1金属粉末と、第2金属粉末と、フラックスと、を含有するはんだペーストを採用する。第1金属粉末は、Snを含む。第2金属粉末20Aは、Ni及びFeを含む合金からなるコア部201と、コア部201を被覆するNiを含む金属からなる表層202とを有する。第2金属粉末20Aの表層202を形成する金属中のNiの含有量は、第2金属粉末20Aの表層202を形成する金属の総質量に対して、50質量%以上である。第2金属粉末20Aの表層202の厚さは、0.05μm以上1.20μm未満である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１金属粉末と、第２金属粉末と、フラックスと、を含有するはんだペーストであって、
前記第１金属粉末は、Ｓｎを含み、
前記第２金属粉末は、Ｎｉ及びＦｅを含む合金からなるコア部と、前記コア部を被覆し、Ｎｉを含む金属からなる表層とを有し、
前記第１金属粉末中のＳｎの含有量は、前記第１金属粉末の総質量に対して、２０質量％以上１００質量％以下であり、
前記第２金属粉末の前記コア部を形成する金属中のＮｉの含有量が、前記第２金属粉末の前記コア部を形成する金属の総質量に対して、８０質量％以上９９質量％以下であり、
前記第２金属粉末の前記コア部を形成する金属中のＦｅの含有量が、前記第２金属粉末の前記コア部を形成する金属の総質量に対して、１質量％以上２０質量％以下であり、
前記第２金属粉末の前記表層を形成する金属中のＮｉの含有量は、前記第２金属粉末の前記表層を形成する金属の総質量に対して、５０質量％以上であり、
前記第１金属粉末の粒径が、０．１～１０００μｍであり、
前記第２金属粉末の粒径が、０．２～１０００μｍであり、
前記第２金属粉末の前記表層の厚さは、０．０５μｍ以上１．２０μｍ未満である、
はんだペースト。
続きを表示（約 200 文字）【請求項２】
前記第１金属粉末の含有量は、前記第１金属粉末及び前記第２金属粉末の合計の質量に対して、３０～９９質量％であり、
前記第２金属粉末の含有量は、前記第１金属粉末及び前記第２金属粉末の合計の質量に対して、１～７０質量％である、
請求項１に記載のはんだペースト。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のはんだペーストを用いて形成されたはんだ継手。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだペースト及びはんだ継手に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年では、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を用いたパワー半導体素子の動作環境の高温化に伴い、はんだ継手の部位が２５０～２８０℃程度に達することがある。このため、このような高温条件での動作時に、溶融しない高温はんだが求められている。
【０００３】
上記はんだ継手の作製には、はんだ付け材料として、各種のはんだペーストが用いられている。例えば、はんだペーストとしては、低温焼結が可能なＡｇペースト、欧州連合によるＲｏＨＳ指令に対応したＴＬＰ（ＴｒａｎｓｉｅｎｔＬｉｑｕｉｄＰｈａｓｅ、液相拡散）ペーストが挙げられる。
ＴＬＰペーストは、複数種類のはんだ粉末を含有するペーストである。ＴＬＰペーストにおいては、加熱時にはんだ粉末同士が高融点の化合物を形成する。その結果、はんだ継手が再加熱されたとしても再溶融を抑制することができ、耐熱性を高めることが可能となる。このようなＴＬＰペーストとして、例えば、Ｃｕボール及びＳｎはんだボールを、フラックスを介して分散させたペースト、が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２－９１２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたようなフラックスを含有するはんだペーストは、はんだ粉末の溶融時にガス化したフラックスが溶融はんだ中に留まり、凝固時にボイドが大量に発生しやすい、という問題がある。特に、凝固時に、高融点の化合物が形成されるＴＬＰペーストでは、流動性が低下し、ガス化したフラックスが外部に放出され難くなる。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、耐熱性に優れるとともに、はんだ接合の際にボイドの発生をより抑制することができる、はんだペースト、及び、そのはんだペースト用いて形成されたはんだ継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の態様を含む。
［１］第１金属粉末と、第２金属粉末と、フラックスと、を含有するはんだペーストであって、前記第１金属粉末は、Ｓｎを含み、前記第２金属粉末は、Ｎｉ及びＦｅを含む合金からなるコア部と、前記コア部を被覆し、Ｎｉを含む金属からなる表層とを有し、前記第１金属粉末中のＳｎの含有量は、前記第１金属粉末の総質量に対して、２０質量％以上１００質量％以下であり、前記第２金属粉末の前記コア部を形成する金属中のＮｉの含有量が、前記第２金属粉末の前記コア部を形成する金属の総質量に対して、８０質量％以上９９質量％以下であり、前記第２金属粉末の前記コア部を形成する金属中のＦｅの含有量が、前記第２金属粉末の前記コア部を形成する金属の総質量に対して、１質量％以上２０質量％以下であり、前記第２金属粉末の前記表層を形成する金属中のＮｉの含有量は、前記第２金属粉末の前記表層を形成する金属の総質量に対して、５０質量％以上であり、前記第１金属粉末の粒径が、０．１～１０００μｍであり、前記第２金属粉末の粒径が、０．２～１０００μｍであり、前記第２金属粉末の前記表層の厚さは、０．０５μｍ以上１．２０μｍ未満である、はんだペースト。
［２］前記第１金属粉末の含有量は、前記第１金属粉末及び前記第２金属粉末の合計の質量に対して、３０～９９質量％であり、前記第２金属粉末の含有量は、前記第１金属粉末及び前記第２金属粉末の合計の質量に対して、１～７０質量％である、［１］に記載のはんだペースト。
［３］［１］又は［２］に記載のはんだペーストを用いて形成されたはんだ継手。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、耐熱性に優れるとともに、はんだ接合の際にボイドの発生をより抑制することができる、はんだペーストを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
はんだペーストの第１実施形態における第２金属粉末２０Ａの断面を示す模式図である。
はんだペーストの第２実施形態における第２金属粉末２０Ｂの断面を示す模式図である。
はんだペーストの第３実施形態における第２金属粉末２０Ｃの断面を示す模式図である。
実施例１～３、５、６、比較例１～２のはんだ接合部におけるボイドについてのＸ線観察像である。
実施例１～３、５、比較例１～２についての、ＤＳＣ曲線を示す図である。
実施例１～３、５、比較例１～２についての、発熱量を示す図である。
比較例１の発熱量に対する、実施例１～３、５、比較例２の発熱量の割合を示すグラフである。
実施例１～３、５、６、比較例１～２のはんだペーストにおける、リフロー後の化合物の形成についての写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において、「含む」及び「含有」は、それぞれ、「含む（comprise）」、「実質的にのみからなる（consist essentially of）」、及び「のみからなる（consist of）」のいずれも包含する概念である。
（【００１１】以降は省略されています）

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