KR20200036745A

KR20200036745A - 성형 땜납, 및 성형 땜납의 제조 방법

Info

Publication number: KR20200036745A
Application number: KR1020190111966A
Authority: KR
Inventors: 이사오 사까모또; 아끼라 기따무라; 히로아끼 다니구찌
Original assignee: 가부시키가이샤 다무라 세이사쿠쇼
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2020-04-07
Also published as: JP7229220B2; JP2020055032A; JP6811798B2; JP2021037551A

Abstract

보이드의 발생을 억제하면서, 땜납 접합 시에 액상선 온도가 높은 금속을 포함하는 금속 분말을, 용융된 땜납 합금 중에 용이하게 확산시켜, 땜납 접합 후의 성형 땜납(땜납 접합부)의 용융 온도를 변화시킬 수 있는 성형 땜납, 및 성형 땜납의 제조 방법의 제공.
복수 종의 금속 분말의 혼합체를 가압 성형하여 이루어지는 성형 땜납이며, 상기 복수 종의 금속 분말 중 적어도 1종의 금속 분말은, 복수의 금속 원소를 포함하는 합금을 포함하고, 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열함으로써 용융 온도 변화를 생기게 하는 것을 특징으로 하는 성형 땜납.

Description

성형 땜납, 및 성형 땜납의 제조 방법{MOLDED SOLDER AND METHOD FOR MANUFACTURING MOLDED SOLDER}

본 발명은 성형 땜납, 및 성형 땜납의 제조 방법에 관한 것이다.

전자 회로 기판 상에 형성되는 전자 회로에 전자 부품을 접합하는 접합 재료로서는 주로 땜납 합금이 이용되고 있다.

여기서 근년, 에너지 및 환경 문제의 관점에서, 전력의 제어 및 공급을 행하는 전력용 반도체 소자, 소위 파워 반도체가 주목받고 있다. 이 파워 반도체의 재료로서는, 예를 들어 Si(실리콘), SiC(탄화규소), 또는 GaN(질화갈륨) 등을 들 수 있다.

상기 파워 반도체로서는, 종래에는 Si 소자가 널리 이용되어 왔다.

여기서 파워 반도체는, 이것이 내장된 전자 제품의 사용 시에 발생하는 줄 열에 의하여 발열한다. 그러나 종래 사용되고 있는 Si 소자의 경우, 150℃ 정도의 내열성밖에 없어서, 그 이상의 온도로 가열되면 반도체로서의 기능을 상실한다는 문제가 있었다.

그 때문에 Si 소자의 동작 온도는 150℃ 이하로 유지되게 되며, 접합 재료의 내열성으로서는 그 이상의 용융 온도를 갖고 있으면 되고, 고상선 온도가 150℃ 이상 300℃ 미만인 접합재(땜납 합금 등)를 사용한 접합(다이 본드)이 행해지고 있었다.

그러나 요즘은, 보다 전력 손실이 적고 대전류를 취급할 수 있는 SiC 소자가 보급되고 있으며, 그 SiC 소자는 300℃ 이상의 고온에서도 동작 가능한 점에서, SiC 소자의, DCB 기판에 대한 접합 재료로서는, 동작 시에 용융되지 않기 위하여 고상선 온도가 300℃ 이상일 것이 요구된다.

그러나 종래 사용되고 있는 접합재는, 그 고상선 온도가 300℃ 미만이기 때문에 SiC 소자의 접합에 적합하지는 않다.

SiC 소자와 같은, 내열성이 높은 파워 반도체의 접합에 이용되는 접합재로서는, 예를 들어 Ag를 포함하는 금속 분말을 DCB 기판 상에 배치하고 이를 일방향 또는 쌍방향에서 가압하면서 가열하여 금속 분말을 치밀화(소결)시키는 방법을 들 수 있다.

그러나 당해 방법에서는, 액상선 온도가 높은 Ag를 포함하는 금속 분말을 소결시키기 위하여, 예를 들어 200℃ 내지 300℃의 고온 조건 하에서 가열 및 가압 해야만 한다. 그 때문에, 특히 면적이 큰 SiC 소자를 DCB 기판 상에 접합시키기 위하여 장시간의 가열 및 가압이 필요해져 파워 반도체의 생산성이 저해된다는 문제가 있었다.

그래서, 효율적으로 DCB 기판 상에 SiC 소자를 실장(접합)하는 방법으로서, 고상선 온도 및 액상선 온도가 높은 성형 땜납을 이용한 땜납 접합 방법이 널리 사용되고 있다.

성형 땜납이란, 직사각형, 정사각형 및 디스크형 등의 소정의 형상으로 성형된 땜납을 말하며, 성형 땜납을 DCB 기판과 SiC 소자 사이에 끼우고 이를 가열함으로써 DCB 기판 상에 SiC 소자를 실장할 수 있다.

이와 같은 성형 땜납을 성형하는 방법으로서, 예를 들어 땜납보다도 고융점의 재질을 포함하는 분말의 각각의 입자 표면에, 땜납과 젖기 쉬운 금속의 막을 형성하고, 이들 입자를 플럭스와 함께 갠 것을 용융상 땜납 중에 넣어 각 입자를 분산·확산시킨 후에 냉각·고화시킨 땜납용 잉곳의 제조 방법(특허문헌 1)이나, 고융점 금속 입자와 열분해 가능한 액상 플럭스를 혼합한 혼합물을 용융 땜납 중에 투입하고 이를 냉각하여 제작한 빌렛을 가공하여 폼 땜납을 제조하는 방법(특허문헌 2 참조)이 개시되어 있다.

특허문헌 1 및 2에 개시되는 땜납용 잉곳의 제조 방법 및 폼 땜납의 제조 방법은, 용융된 땜납 합금 중에 고상선 온도/액상선 온도가 높은 금속 분말을 분산·확산시킴으로써 제작되는 잉곳이나 폼 땜납의, 특히 고상선 온도를 상승시키는 기술에 관한 것이며, 모두 그 제조에 플럭스를 이용하고 있다.

그 때문에, 가령 플럭스에 휘발되기 쉬운 성분을 이용한 경우에도, 용융된 땜납 합금 중에 플럭스나, 플럭스의 휘발에 의하여 발생한 기포가 잔류하여, 이것이 보이드로 될 위험성은 여전히 존재한다.

또한 금속 분말과 플럭스를 혼합한 것을 용융된 땜납 합금에 투입하는 경우, 플럭스 성분이 없게 되기까지 가열할 필요가 있기 때문에, 그 동안에 금속 분말이, 용융된 땜납 합금에 침식될 위험성은 역시 여전히 남는다. 금속 분말을 구성하는 금속의 종류·성질에 따라, 용융된 땜납 합금에 침식되는 속도가 변화되기 때문에, 특히 땜납 합금에 확산되기 쉬운 Cu를 포함하는 금속 분말을 사용하는 경우, 용융된 땜납 합금에 침식되어 금속 분말이 작아질·소멸해 버릴 위험성은 크다.

일본 특허 공개 평6-31486호 공보 일본 특허 제5245410호 공보

본 발명의 목적은 상기 과제를 해결하는 것이며, 보이드의 발생을 억제하면서, 땜납 접합 시에 액상선 온도가 높은 금속을 포함하는 금속 분말을, 용융된 땜납 합금 중에 용이하게 확산시켜, 땜납 접합 후의 성형 땜납(땜납 접합부)의 용융 온도를 변화시킬 수 있는 성형 땜납, 및 성형 땜납의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 성형 땜납은, 복수 종의 금속 분말의 혼합체를 가압 성형하여 이루어지고, 상기 복수 종의 금속 분말 중 적어도 1종의 금속 분말은, 복수의 금속 원소를 포함하는 합금을 포함하고, 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열함으로써 용융 온도 변화를 생기게 하는 것을 그 특징으로 한다.

상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도는, 각각이 50℃ 이상의 온도 차를 갖고 있는 것이 바람직하다.

또한 상기 복수의 금속 원소를 포함하는 합금은 Sn을 40질량% 이상 포함하고, 그 고상선 온도는 250℃ 이하인 것이 바람직하다.

또한 상기 복수 종의 금속 분말 중 1종은 Cu 금속 분말인 것이 바람직하다.

또한 상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체에 포함되는 상기 Cu 금속 분말의 함유 비율은 40질량% 이상 80질량% 이하인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 성형 땜납은, 당해 성형 땜납에 포함되는 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서, 상기 복수 종의 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말이 용융 상태로 되는 비율(당해 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말 전체 중에서 용융 상태로 되는 것의 비율)을 X라 할 때, 가열한 후의 상기 성형 땜납에 있어서, 상기 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말의 용융 상태의 비율이 X로 되는 온도가 300℃ 이상인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 성형 땜납은, 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값(H1')과, 가열한 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값(H2')이 이하의 식 (1)을 만족시키는 것이 바람직하다.

(H2')/(H1')≤0.2 … (1)

본 발명의 성형 땜납의 제조 방법은, 복수 종의 금속 분말을 혼합 분산하여 상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체를 제작하는 공정과, 상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체를 가압 성형용 용기에 수용하는 공정과, 상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체를 수용하는 상기 가압 성형용 용기를 가압하는 공정을 포함하는 성형 땜납의 제조 방법이며, 상기 복수 종의 금속 분말 중 적어도 1종의 금속 분말은, 복수의 금속 원소를 포함하는 합금을 포함하고, 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열함으로써 용융 온도 변화를 생기게 하는 것을 그 특징으로 한다.

상기 복수의 금속 원소를 포함하는 합금은 Sn을 40질량% 이상 포함하고, 그 고상선 온도는 250℃ 이하인 것이 바람직하다.

상기 복수 종의 금속 분말 중 1종은 Cu 금속 분말인 것이 바람직하다.

상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체에 포함되는 상기 Cu 금속 분말의 함유 비율은 40질량% 이상 80질량% 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 성형 땜납의 제조 방법은, 성형 땜납에 포함되는 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서, 상기 복수 종의 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말이 용융 상태로 되는 비율(당해 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말 전체 중에서 용융 상태로 되는 것의 비율)을 X라 할 때, 가열한 후의 상기 성형 땜납에 있어서, 상기 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말의 용융 상태의 비율이 X로 되는 온도가 300℃ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 성형 땜납의 제조 방법은, 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값(H1')과, 가열한 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값(H2')이 이하의 식 (1)을 만족시키는 것이 바람직하다.

(H2')/(H1')≤0.2 … (1)

본 발명의 성형 땜납, 및 성형 땜납의 제조 방법은, 보이드의 발생을 억제하면서, 땜납 접합 시에 액상선 온도가 높은 금속을 포함하는 금속 분말을, 용융된 땜납 합금 중에 용이하게 확산시켜, 땜납 접합 후의 성형 땜납(땜납 접합부)의 용융 온도를 변화시킬 수 있다.

도 1은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 80:20의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 2는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 70:30의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 3은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 60:40의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 4는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 50:50의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 5는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 80:20의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 6은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 70:30의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 7은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 60:40의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 8은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 50:50의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 9는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 80:20의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 가열 온도별 DSC 차트 (1).
도 10은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 80:20의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 가열 온도별 DSC 차트 (2).
도 11은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 90:10의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 12는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 80:20의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 13은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 70:30의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 14는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 60:40의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 15는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 90:10의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 16은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 80:20의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 17은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 70:30의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 18은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 60:40의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 19는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 90:10의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 가열 온도별 DSC 차트.
도 20은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 50:50의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 21은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 20:80의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 22는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 50:50의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 23은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 20:80의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 24는 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 60:40의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 25는 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 50:50의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 26은 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 40:60의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 27은 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 30:70의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 28은 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 60:40의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 29는 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 50:50의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 30은 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 40:60의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 31은 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과, Cu를 포함하는 금속 분말을 30:70의 비율로 혼합한 성형 땜납의, 가열 후의 시차 주사 열량 측정에 의하여 얻어진 DSC 차트.
도 32는 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 사용한 성형 땜납, Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과 Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말을 사용한 성형 땜납, 및 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과 Cu를 포함하는 금속 분말을 사용한 성형 땜납의, 리플로우 시에 있어서의 온도 조건을 나타내는 온도 프로파일.
도 33은 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과 Cu를 포함하는 금속 분말을 사용한 성형 땜납의, 리플로우 시에 있어서의 온도 조건을 나타내는 온도 프로파일.

이하, 본 발명의 성형 땜납, 및 성형 땜납의 제조 방법의 일 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다.

또한 본 발명이 당해 실시 형태에 한정되지 않는 것은 물론이다.

<복수 종의 금속 분말>

본 발명의 성형 땜납의 제조에 이용하는 복수 종의 금속 분말은, 그 중의 적어도 1종이 복수의 금속 원소를 포함하는 합금을 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은 합금을 구성하는 합금 원소로서는, 예를 들어 Sn, Ag, Cu, Bi, Zn, In, Ga, Sb, Au, Pd, Ge, Ni, Cr, Al, P 및 In 등을 들 수 있으며, 이들 합금 원소를 복수 조합한 합금을 사용할 수 있다.

그 중에서도 Sn을 포함하는 합금, 특히 Sn을 40질량% 이상 포함하는 합금이 바람직하게 이용된다. 또한 Sn의 함유량은 42질량% 이상 97질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한 상기 합금으로서, 그 고상선 온도가 250℃ 이하인 것이 바람직하게 이용된다.

본 실시 형태의 성형 땜납은, 후술하는 바와 같이 가압에 의하여 성형된다. 즉, 성형 시에 가열을 수반하지 않기 때문에 땜납 접합 전의 성형 땜납은, 상기 복수 종의 금속 분말은 아직 용융 확산되어 있지 않아서 용융 온도 변화가 생기고 있지 않다.

그 때문에, 본 실시 형태의 성형 땜납을 이용하여 땜납 접합을 행할 때, 이에 포함되는 합금을 포함하는 금속 분말은, 예를 들어 피크 온도 250℃ 정도의 일반적인 납 프리 땜납을 사용한 접합 시의 가열 온도에서도 충분히 용융될 수 있다. 따라서 본 실시 형태의 성형 땜납은, 250℃ 정도에서의 가열로도 SiC 소자 등의 파워 반도체를 DCB 기판 상에 접합할 수 있다.

상기 합금을 포함하는 금속 분말의 평균 입자경은 1㎛ 이상 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 당해 평균 입자경은 2㎛ 이상 25㎛ 이하이며, 2㎛ 이상 8㎛ 이하가 특히 바람직하다.

또한 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도는, 각각이 50℃ 이상의 온도 차를 갖고 있는 것이 바람직하다. 즉, 각 금속 분말의 액상선 온도는, 다른 금속 분말의 액상선 온도와 50℃ 이상의 온도 차를 갖고 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 금속 분말을 이용하여 성형된 본 실시 형태의 성형 땜납은, 땜납 접합 시의 가열 온도를 조정하기 쉽다. 또한 당해 성형 땜납은, 후술하는 땜납 접합 시의 가열에 수반하는 용융 온도 변화를 생기게 할 수 있다.

또한 상기 복수 종의 금속 분말 중, 그 1종은 Cu 금속 분말인 것이 바람직하다. Cu는 용융 온도가 1085℃로 높다. 그 때문에, 후술하는 땜납 접합 시의 가열에 의한 성형 땜납의 용융 온도 변화에 의한, 땜납 접합 후의 성형 땜납(땜납 접합부)의 재용융을 보다 억제할 수 있다.

그 때문에 이와 같은 성형 땜납은, 특히 SiC 소자와 같은 파워 반도체의 접합에 있어서 적합하게 이용할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서, 상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체에 포함되는 상기 Cu 금속 분말의 함유 비율은 40질량% 이상 80질량% 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 당해 함유 비율은 40질량% 이상 60질량% 이하이며, 40질량% 이상 50질량% 이하가 특히 바람직하다.

상기 Cu 금속 분말의 함유 비율을 이 범위로 함으로써, 땜납 접합 후의 성형 땜납(땜납 접합부)의 재용융을 보다 억제할 수 있음과 함께, DCB 기판과 파워 반도체의 접합을 양호하게 행할 수 있고, 또한 열전도율을 향상할 수 있다.

또한 상기 복수 종의 금속 분말로서, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과 Cu 금속 분말을 이용하는 성형 땜납의 경우, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말과 Cu 금속 분말의 함유 비율은, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말:Cu 금속 분말=30:70 내지 60:40인 것이 바람직하다.

상기 Cu 금속 분말의 평균 입자경은 1㎛ 이상 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 당해 평균 입자경은 1㎛ 이상 10㎛ 이하이며, 1㎛ 이상 5㎛ 이하가 특히 바람직하다.

<성형 땜납의 제조(성형)>

본 실시 형태의 성형 땜납은, 상기 복수 종의 금속 분말을 혼합 분산하여 상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체를 제작하고, 이를 가압 성형용 용기에 수용하여 상기 금속 분말의 혼합체와 상기 가압 성형용 용기를 가압함으로써 제조될 수 있다.

상기 복수 종의 금속 분말을 혼합 분산하여 상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체를 제작하는 방법으로서는, 예를 들어 상기 복수 종의 금속 분말을 혼합기, 교반기 및 체기 등을 이용하여 혼합 분산시키는 방법을 들 수 있다. 또한 상기 복수 종의 금속 분말을 혼합 분산할 수 있으면 어느 방법을 이용해도 된다.

또한 상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체를 제작하기 전에, 상기 복수 종의 금속 분말을 각각 체기 등에 통과시켜 응집물 등을 제거해 두는 것이 바람직하다.

상기 금속 분말의 혼합체를 수용하는 가압 성형용 용기로서는, 분체의 가압 성형에 이용할 수 있는 용기이면 되며, 예를 들어 알루미늄 등을 포함하는 분체 보유 지지 링이 적합하게 이용된다.

또한 상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체와 상기 가압 성형용 용기를 가압하는 방법으로서는, 분체를 가압 성형(고형화)할 수 있는 방법이면 어느 것이어도 되며, 예를 들어 브리켓 머신을 이용하여 행할 수 있다. 또한 당해 가압은 실온, 예를 들어 20℃ 내지 30℃에서 행해지는 것이 바람직하다.

또한 상기 가압의 조건은, 상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체를 성형(고형화)할 수 있는 조건이면 되고, 상기 복수 종의 금속 분말을 구성하는 금속에 의하여 적절히 조정할 수 있으며, 예를 들어 200kN 이상의 가압 조건에서 행할 수 있다.

또한 본 실시 형태의 성형 땜납의 두께는, 사용하는 DCB 기판, 탑재하는 소자의 종류, 상기 성형 땜납의 성형에 이용하는 상기 복수 종의 금속 분말의 종류에 따라 적절히 조정할 수 있지만, 50㎛ 이상 1,000㎛ 이하인 것이 바람직하다.

<성형 땜납의 용융 온도 변화>

본 실시 형태의 성형 땜납(본 실시 형태의 성형 땜납의 제조 방법에 의하여 제조된 성형 땜납을 포함함. 이하 동일함)은, 땜납 접합 시에 있어서, 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열함으로써 용융 온도 변화가 생길 수 있다.

즉, 본 실시 형태의 성형 땜납을 이용하여 땜납 접합을 행할 때, 상기 복수 종의 금속 분말 중 적어도 가장 낮은 액상선 온도를 갖는 금속 분말은, 가열에 의하여 용융될 수 있다. 그리고 땜납 접합(가열) 시에 있어서, 용융되어 있는 금속 중에, 이보다도 액상선 온도가 높은 금속 분말이 확산됨으로써, 성형 땜납 중에, 용융된 금속보다도 고상선 온도가 높은 금속 간 화합물이 형성될 수 있다. 그리고 이 금속 간 화합물의 형성에 의하여, (땜납 접합 후의) 성형 땜납의 용융 온도 변화가 생길 수 있다.

여기서, 본 명세서에 있어서 「용융 온도의 변화(용융 온도 변화)」란, JIS규격 Z3198-1 「용융 온도 범위 측정 방법」에 규정하는 조건에 기초하여 측정한 성형 땜납의 고상선 온도 및 액상선 온도에 있어서, 이하의 상태를 나타내는 것을 가리킨다.

즉, 본 실시 형태의 성형 땜납에 포함되는 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의, 당해 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서, 상기 복수 종의 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말이 용융 상태로 되는 비율(당해 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말 중에서 용융 상태로 되는 것의 비율)을 X라 할 때, 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열한 후의 상기 성형 땜납에 있어서, 상기 복수 종의 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말의 용융 상태의 비율이 X로 되는 온도가 상기 온도(T) 이상으로 되는 것을 가리킨다.

본 실시 형태의 성형 땜납은, 상술한 바와 같이 가압 성형 시에 가열을 수반하지 않기 때문에, 땜납 접합 전의 성형 땜납에 있어서, 상기 복수 종의 금속 분말은 아직 용융 확산되어 있지 않아서 용융 온도 변화는 생기고 있지 않다.

그 때문에, 본 실시 형태의 성형 땜납을 이용하여 땜납 접합을 행할 때, 이에 포함되는 합금을 포함하는 금속 분말은, 예를 들어 피크 온도 250℃ 정도의 일반적인 납 프리 땜납을 사용한 땜납 접합 시의 가열 온도에서도 충분히 용융될 수 있다. 따라서 본 실시 형태의 성형 땜납은, 250℃ 정도에서의 가열로도 SiC 소자 등의 파워 반도체를 DCB 기판 상에 접합할 수 있다.

또한 본 실시 형태의 성형 땜납은, 상술한 바와 같이 땜납 접합 시의 가열에 의하여 용융 온도 변화가 생길 수 있다. 그 때문에, 상술한 땜납 접합 시의 가열 온도에서는 재용융되기 어려워져, 신뢰성이 높은 땜납 접합부를 제공할 수 있다.

또한 본 실시 형태의 성형 땜납은, 땜납 접합 시에 있어서 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값(H1')과, 가열한 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값(H2')이 이하의 관계로 되는 것이 바람직하다.

(H2')/(H1')≤0.5

또한 (H1')과 (H2')은 이하의 식 (1)을 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

(H2')/(H1')≤0.2 … (1)

상기 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정은, JIS규격 Z3198-1 「용융 온도 범위 측정 방법」에 규정하는 조건에 기초하여 측정할 수 있다.

이와 같은 성형 땜납은, 상술한 땜납 접합 시의 가열 온도(가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도)에서의 재용융이 되기 더 어려워지기 때문에, 신뢰성이 보다 높은 땜납 접합부를 제공할 수 있다.

<성형 땜납을 이용한 땜납 접합>

본 실시 형태의 성형 땜납을 이용한 땜납 접합 방법의 일례는 이하와 같다.

우선 Si 소자, SiC 소자 등의 반도체 소자를 준비하고, DCB 기판 상에 플럭스를 도포하고 본 실시 형태의 성형 땜납을 적재한다. 이어서, 당해 성형 땜납의 표면(DCB 기판에 접해 있지 않는 면)에 다시 플럭스를 도포하고 이것에 Si 소자, SiC 소자 등을 적재하고, 이를, 당해 성형 땜납의 성형에 이용하는 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열함으로써, 상기 DCB 기판 상에 Si 소자, SiC 소자를 땜납 접합한다.

또한 미리 본 실시 형태의 성형 땜납의 양면에 플럭스를 도포해 두어도 된다.

상기 땜납 접합 시의 가열 온도는, DCB 기판, 탑재하는 소자의 종류, 상기 성형 땜납의 성형에 이용하는 상기 복수 종의 금속 분말의 종류에 따라 적절히 조정할 수 있지만, 150℃ 이상인 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 상기 성형 땜납은 가압 성형 시에 가열을 수반하지 않기 때문에, 땜납 접합 전의 성형 땜납에 있어서, 상기 복수 종의 금속 분말은 아직 용융 확산되어 있지 않아서 용융 온도 변화는 생기고 있지 않다.

그 때문에, 당해 성형 땜납을 이용하여 땜납 접합을 행할 때, 이에 포함되는 합금을 포함하는 금속 분말은, 예를 들어 피크 온도 250℃ 정도의 일반적인 납 프리 땜납을 사용한 접합 시의 가열 온도에서도 충분히 용융될 수 있기 때문에, 250℃ 정도에서의 가열로도 파워 반도체를 DCB 기판 상에 땜납 접합할 수 있다.

또한 상술한 바와 같이 상기 성형 땜납은, 땜납 접합 시의 가열에 의하여 용융 온도 변화가 생길 수 있다. 그 때문에, 상술한 땜납 접합 시의 가열 온도에서는 재용융되기 어려워져, 신뢰성이 높은 땜납 접합부를 제공할 수 있다.

또한 상술한 땜납 접합 방법에 사용하는 플럭스로서는, 예를 들어 베이스 수지, 용제, 활성제 및 틱소제를 포함하는 플럭스를 들 수 있다. 이들 성분의 종류, 배합량 등은 적절히 조정 가능하다.

또한 본 실시 형태의 성형 땜납은, 예를 들어 환원성 분위기의 포름산 리플로우 등을 이용함으로써 땜납 접합을 행하는 것도 가능하다.

상기 복수 종의 금속 분말로서 다양한 금속을 포함하는 분말을 사용할 수 있는 것, 및 각 금속 분말의 함유 비율을 변화시키더라도 효과가 생길 수 있는 것을 설명하기 위하여, 이하, 본 실시 형태의 성형 땜납의 일례를 이하에 설명한다.

(1) Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금과 Sn-50In 땜납 합금

Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (a)와, Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (b)를 각각 이하의 비율로 되도록 체기에 넣고 혼합 분산하여, 금속 분말의 혼합체를 제작하였다.

예 1) 금속 분말 (a):금속 분말 (b)=80:20

예 2) 금속 분말 (a):금속 분말 (b)=70:30

예 3) 금속 분말 (a):금속 분말 (b)=60:40

예 4) 금속 분말 (a):금속 분말 (b)=50:50

이어서, 브리켓 머신의 가압판(하판) 상에 알루미늄 링(두께: 1㎜, 외경: 34㎜, 내경: 26㎜)을 얹고, 각 혼합체를 알루미늄 링에 충전하였다. 이어서, 각 알루미늄 링 상에 가압판(상판)을 얹고, 이를 가중 약 330kN으로 가압하여 각 성형 땜납을 제작하였다. 또한 제작된 각 성형 땜납의 두께는 이하와 같다.

예 1) 730㎛

예 2) 700㎛

예 3) 680㎛

예 4) 670㎛

예 1) 내지 예 4)의 성형 땜납에 대하여 이하의 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다. 그 결과를 도 1 내지 도 4에 나타낸다.

도 1 내지 도 4에 나타난 바와 같이, 예 1) 내지 예 4)의 성형 땜납 모두가 118℃ 부근과 217℃ 부근에 있어서 각각 흡열 피크를 나타내었다.

·시차 주사 열량 측정 장치

제품명: MDSC Q-2000, TA Instruments사 제조

승온 속도: 2℃/min

분위기: N₂ 50ml/min

측정 범위: 100℃ 내지 230℃

이어서, 예 1) 내지 예 4)의 각 성형 땜납에 대하여 리플로우 장치를 이용하여, 도 32에 나타내는 온도 프로파일 조건에서 240℃ 5분간, 산소 농도 100ppm의 조건에서 가열하고, 가열 후의 각 성형 땜납에 대하여 상기와 동일한 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다. 그 결과를 도 5 내지 도 8에 나타낸다.

또한 예 1)의 성형 땜납에 대하여, 피크 온도를 150℃, 180℃, 190℃, 200℃의 각각의 가열 조건으로 하는 것 이외에는, 도 32에 나타내는 프로파일 조건과 동일한 조건에서 5분간, 산소 농도 100ppm의 조건에서 가열한 후, 상기와 동일한 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다. 그 결과를 도 9 및 도 10에 나타낸다.

예 1) 내지 예 4)의 각 성형 땜납은, 액상선 온도가 219℃인 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (a)와, 액상선 온도가 120℃인 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (b)를 이용하여 성형되어 있다.

그리고 이들 성형 땜납은 가압 성형 시에 가열을 행하지 않기 때문에, 금속 분말 (a) 및 (b) 모두 용융 확산되어 있지 않아서 용융 온도 변화는 생기고 있지 않다. 그 때문에 이들 성형 땜납은, 120℃ 이상의 가열 온도이면 적어도 금속 분말 (b)가 충분히 용융될 수 있다.

나아가, 도 1 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 예 1) 내지 예 4)의 각 성형 땜납은, 금속 분말 (a) 및 (b) 중 가장 낮은 액상선 온도, 즉, 금속 분말 (b)의 액상선 온도(120℃) 이상의 가열에 의하여 용융 온도 변화가 생기고 있다.

즉, 예 1) 내지 예 4)의 각 성형 땜납은, 가열에 의하여 용융된 금속 분말 (b) 중에 금속 분말 (a)가 확산되어, 각 성형 땜납 중에, Sn-50In 땜납 합금보다도 고상선 온도가 높은 금속 간 화합물이 생성된다. 그리고 이것에 의하여, 가열 후의 각 성형 땜납에 있어서 용융 온도 변화가 생길 수 있다.

특히 예 1)의 성형 땜납은, 가열 전에 생기고 있던, Sn-50In 땜납 합금의 고상선 온도(118℃)와 액상선 온도 사이에 있어서의 흡열 피크가 거의 소멸되어 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 예 1) 내지 예 4)의 각 성형 땜납, 특히 예 1) 및 예 2)의 성형 땜납은, Sn-50In의 고상선 온도인 118℃에서는 재용융되기 어려워져, 신뢰성이 높은 땜납 접합부를 제공할 수 있다.

또한 예 1) 내지 예 4)의 각 성형 땜납에 있어서, 가열 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도를 (T), 당해 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값을 (H1'), 또한 가열 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값을 (H2')이라 한 경우, 예 1) 내지 예 4)의 각 성형 땜납의 (H2')/(H1')의 수치는 이하와 같이 되었다. 또한 (T), (H1'), (H2' ) 및 (H2')/(H1')의 수치 모두, 소수점 아래 4째 자리를 반올림하였다.

또한 예시로서, 도 1에 온도(T) 및 히트 플로우(H1)의 위치를, 도 5에 온도(T) 및 히트 플로우(H2)의 위치를 나타낸다.

예 1) 0.005/0.228=0.022 … 118.949℃(T)

예 2) 0.004/0.323=0.012 … 118.886℃(T)

예 3) 0.001/0.386=0.003 … 118.888℃(T)

예 4) 0.007/0.374=0.019 … 118.886℃(T)

(2) Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금과 Sn-58Bi 땜납 합금

Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (a)와, Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (c)를 각각 이하의 비율로 되도록 체기에 넣고 혼합 분산하여, 금속 분말의 혼합체를 제작하였다.

예 5) 금속 분말 (a):금속 분말 (c)=90:10

예 6) 금속 분말 (a):금속 분말 (c)=80:20

예 7) 금속 분말 (a):금속 분말 (c)=70:30

예 8) 금속 분말 (a):금속 분말 (c)=60:40

이어서, 상기 (1)과 마찬가지의 조건에서 각 성형 땜납을 제작하였다. 또한 제작된 각 성형 땜납의 두께는 이하와 같다.

예 5) 800㎛

예 6) 800㎛

예 7) 800㎛

예 8) 800㎛

예 5) 내지 예 8)의 각 성형 땜납에 대하여 상기 (1)과 마찬가지의 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다. 그 결과를 도 11 내지 도 14에 나타낸다.

도 11 내지 도 14에 나타난 바와 같이, 예 5) 내지 예 8)의 성형 땜납 모두가 138℃와 217℃ 부근에 있어서 각각 흡열 피크를 나타내었다.

이어서, 예 5) 내지 예 8)의 각 성형 땜납에 대하여, 도 32에 나타내는 온도 프로파일 조건에서 리플로우 장치를 이용하여 240℃ 5분간, 산소 농도 100ppm의 조건에서 가열하고, 가열 후의 각 성형 땜납에 대하여 상기와 동일한 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다. 그 결과를 도 15 내지 도 18에 나타낸다.

또한 예 5)의 성형 땜납에 대하여, 150℃, 190℃의 각각의 가열 조건으로 하는 것 이외에는, 도 32에 나타내는 프로파일 조건과 동일한 조건에서 5분간, 산소 농도 100ppm의 조건에서 가열한 후, 상기와 동일한 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다. 그 결과를 도 19에 나타낸다.

예 5) 내지 예 8)의 각 성형 땜납은, 액상선 온도가 219℃인 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (a)와, 공정 온도(용융 온도)가 138℃인 Sn-58Bi 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (c)를 이용하여 성형되어 있다.

그리고 이들 성형 땜납은 가압 성형 시에 가열을 행하지 않기 때문에, 금속 분말 (a) 및 (c) 모두 용융 확산되어 있지 않아서 용융 온도 변화는 생기고 있지 않다. 그 때문에 이들 성형 땜납은, 138℃ 이상의 가열 온도이면, 적어도 금속 분말 (c)가 충분히 용융될 수 있다.

나아가, 도 11 내지 도 18에 나타낸 바와 같이, 예 5) 내지 예 8)의 각 성형 땜납은, 금속 분말 (a) 및 (c) 중 가장 낮은 액상선 온도, 즉, 금속 분말 (c)의 액상선 온도(138℃) 이상의 가열에 의하여 용융 온도 변화가 생기고 있다.

즉, 예 5) 내지 예 8)의 각 성형 땜납은, 가열에 의하여 용융된 금속 분말 (c) 중에 금속 분말 (a)가 확산되어, 각 성형 땜납 중에, Sn-58Bi 땜납 합금보다도 고상선 온도가 높은 금속 간 화합물이 생성된다. 그리고 이것에 의하여, 가열 후의 각 성형 땜납에 있어서 용융 온도 변화가 생길 수 있다.

특히 예 5) 및 예 6)의 각 성형 땜납은, Sn-58Bi 땜납 합금의 공정 온도(용융 온도)인 138℃ 부근에 있어서의 흡열 피크가 거의 없게 되어 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 예 5) 내지 예 8)의 각 성형 땜납, 특히 예 5) 및 예 6)의 각 성형 땜납은, Sn-58Bi 땜납 합금의 공정 온도(용융 온도)인 138℃에서는 재용융되기 어려워져, 신뢰성이 높은 땜납 접합부를 제공할 수 있다.

또한 예 5) 내지 예 8)의 각 성형 땜납에 있어서, 가열 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도를 (T), 당해 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값을 (H1'), 또한 가열 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값을 (H2')이라 한 경우, 예 5) 내지 예 8)의 각 성형 땜납의 (H2')/(H1')의 수치는 이하와 같이 되었다. 또한 (T), (H1'), (H2' ) 및 (H2')/(H1')의 수치 모두, 소수점 아래 4째 자리를 반올림하였다.

예 5) 0.005/0.273=0.018 … 139.747℃(T)

예 6) 0.007/0.348=0.020 … 139.810℃(T)

예 7) 0.002/0.520=0.004 … 139.798℃(T)

예 8) 0.004/0.549=0.007 … 139.868℃(T)

(3) Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금과 Cu

Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (a)와, Cu를 포함하는 금속 분말 (d)를 각각 이하의 비율로 되도록 체기에 넣고 혼합 분산하여, 금속 분말의 혼합체를 제작하였다.

예 9) 금속 분말 (a):금속 분말 (d)=50:50

예 10) 금속 분말 (a):금속 분말 (d)=20:80

예 9) 670㎛

예 10) 750㎛

예 9) 및 예 10)의 각 성형 땜납에 대하여, 측정 범위를 100℃ 내지 400℃로 한 것 이외에는 상기 (1)과 마찬가지의 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다. 그 결과를 도 20 및 도 21에 나타낸다.

도 20 및 도 21에 나타난 바와 같이, 예 9) 및 예 10)의 성형 땜납 모두가 217℃ 부근에 있어서 흡열 피크를 나타내었다.

또한 도 20 및 도 21에는 나타나 있지 않지만, 예 9) 및 예 10)의 성형 땜납은, 금속 분말 (d)의 용융 온도인 1085℃에서도 흡열 피크를 가질 것이 상정된다.

이어서, 예 9) 및 예 10)의 각 성형 땜납에 대하여, 도 32에 나타내는 온도 프로파일 조건에서 리플로우 장치를 이용하여 240℃ 5분간, 산소 농도 100ppm의 조건에서 가열하고, 가열 후의 각 성형 땜납에 대하여 상기와 동일한 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다. 그 결과를 도 22) 및 도 23에 나타낸다.

예 9) 및 예 10)의 각 성형 땜납은, 액상선 온도가 219℃인 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (a)와, 용융 온도가 1085℃인 Cu를 포함하는 금속 분말 (d)를 이용하여 성형되어 있다.

그리고 이들 성형 땜납은 가압 성형 시에 가열을 행하지 않기 때문에, 금속 분말 (a) 및 (d) 모두 용융 확산되어 있지 않아서 용융 온도 변화는 생기고 있지 않다. 그 때문에 이들 성형 땜납은, 219℃ 이상의 가열 온도이면, 적어도 금속 분말 (a)가 충분히 용융될 수 있다.

나아가, 도 20 내지 도 23에 나타낸 바와 같이, 예 9) 및 예 10)의 각 성형 땜납은, 금속 분말 (a) 및 (d) 중 가장 낮은 액상선 온도, 즉, 금속 분말 (a)의 액상선 온도(219℃) 이상의 가열에 의하여 용융 온도 변화가 생기고 있다.

즉, 예 9) 및 예 10)의 각 성형 땜납은, 가열에 의하여 용융된 금속 분말 (a) 중에 금속 분말 (d)가 확산되어, 각 성형 땜납 중에, Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금보다도 고상선 온도가 높은 금속 간 화합물이 생성된다. 그리고 이것에 의하여, 가열 후의 각 성형 땜납에 있어서 용융 온도 변화가 생길 수 있다.

그리고 도 22) 및 도 23에 나타낸 바와 같이, 가열 후의 예 9) 및 예 10)의 각 성형 땜납은, 가열 전에 생기고 있던, Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금의 고상선 온도(217℃) 부근의 흡열 피크가 거의 없게 되어 있음을 알 수 있다. 또한 도 20에 있어서, 219℃ 이후에 생기고 있는 발열 피크에 대해서는 CuSn 화합물의 생성열로 추측된다.

이와 같이, 예 9) 및 예 10)의 각 성형 땜납은, Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금의 고상선 온도인 217℃에서는 재용융되기 어려워져, 신뢰성이 높은 땜납 접합부를 제공할 수 있다.

또한 예 9) 및 예 10)의 각 성형 땜납에 있어서, 가열 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도를 (T), 당해 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값을 (H1'), 또한 가열 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값을 (H2')이라 한 경우, 예 9) 및 예 10)의 각 성형 땜납의 (H2')/(H1')의 수치는 이하와 같이 되었다. 또한 (T), (H1'), (H2' ) 및 (H2')/(H1')의 수치 모두, 소수점 아래 4째 자리를 반올림하였다.

또한 특히 예 10)에 있어서는, CuSn 화합물의 생성열의 영향을 받기 때문에, 도 21에도 나타난 바와 같이, 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 히트 플로우의 값이 넓은 범위에 걸쳐 0 이상으로 되어 있다.

단, 도 21로부터도 알 수 있는 바와 같이, 예 10)의 가열 전의 시차 주사 열량 측정에 있어서는, Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금의 고상선 온도(217℃) 부근에 있어서 흡열 피크를 갖고 있는 점에서 이를 최초의 흡열 피크로 하고, 당해 흡열 피크를 나타내는 온도를 (T), 당해 온도(T)에 있어서의 히트 플로우를 (H1), 히트 플로우(H1)의 절댓값을 (H1'), 또한 가열 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우를 (H2), 히트 플로우(H2)의 절댓값을 (H2')이라 하였다.

예 9) 0.012/0.668=0.018 … 217.512℃(T)

예 10) 0.006/0.019=0.316 … 216.771℃(T)

(4) Sn-50In 땜납 합금과 Cu

Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (b)와, Cu를 포함하는 금속 분말 (d)를 각각 이하의 비율로 되도록 체기에 넣고 혼합 분산하여, 금속 분말의 혼합체를 제작하였다.

예 11) 금속 분말 (b):금속 분말 (d)=60:40

예 12) 금속 분말 (b):금속 분말 (d)=50:50

예 13) 금속 분말 (b):금속 분말 (d)=40:60

예 14) 금속 분말 (b):금속 분말 (d)=30:70

이어서, 상기 (1)과 마찬가지의 조건에서 각 성형 땜납을 제작하였다. 또한 제작된 각 성형 땜납의 두께는 200㎛였다.

예 11) 내지 예 14)의 각 성형 땜납에 대하여 상기 (3)과 마찬가지의 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다. 그 결과를 도 24 내지 도 27에 나타낸다.

도 24 내지 도 27에 나타난 바와 같이, 예 11) 내지 예 14)의 성형 땜납 모두가 118℃ 부근에 있어서 흡열 피크를 나타내었다.

또한 도 24 내지 도 27에는 나타나 있지 않지만, 예 11) 내지 예 14)의 성형 땜납은, 금속 분말 (d)의 용융 온도인 1085℃에서도 흡열 피크를 가질 것이 상정된다.

이어서, 예 11) 내지 예 14)의 각 성형 땜납에 대하여 리플로우 장치를 이용하여, 도 33에 나타내는 온도 프로파일 조건(140℃ 2분간-200℃ 2분간-250℃ 2분간)에서 산소 농도 100ppm의 조건에서 가열하고, 가열 후의 각 성형 땜납에 대하여 상기와 동일한 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다. 그 결과를 도 28 내지 도 31에 나타낸다.

예 11) 내지 예 14)의 각 성형 땜납은, 액상선 온도가 120℃인 Sn-50In 땜납 합금을 포함하는 금속 분말 (b)와, 용융 온도가 1085℃인 Cu를 포함하는 금속 분말 (d)를 이용하여 성형되어 있다.

그리고 이들 성형 땜납은 가압 성형 시에 가열을 행하지 않기 때문에, 금속 분말 (b) 및 (d) 모두 용융 확산되어 있지 않아서 용융 온도 변화는 생기고 있지 않다. 그 때문에 이들 성형 땜납은, 120℃ 이상의 가열 온도이면, 적어도 금속 분말 (b)가 충분히 용융될 수 있다.

나아가, 도 24 내지 도 31에 나타낸 바와 같이, 예 11) 내지 예 14)의 각 성형 땜납은, 금속 분말 (b) 및 (d) 중 가장 낮은 액상선 온도, 즉, 금속 분말 (b)의 액상선 온도(120℃) 이상의 가열에 의하여 용융 온도 변화가 생기고 있다.

즉, 예 11) 내지 예 14)의 각 성형 땜납은, 가열에 의하여 용융된 금속 분말 (b) 중에 금속 분말 (d)가 확산되어, 각 성형 땜납 중에, Sn-50In 땜납 합금보다도 고상선 온도가 높은 금속 간 화합물이 생성된다. 그리고 이것에 의하여, 가열 후의 각 성형 땜납에 있어서 용융 온도 변화가 생길 수 있다.

그리고 도 28 내지 도 31에 나타낸 바와 같이, 가열 후의 예 11) 내지 예 14)의 각 성형 땜납은, 가열 전에 생기고 있던, Sn-50In 땜납 합금의 고상선 온도(118℃)와 액상선 온도 사이에 있어서의 흡열 피크가 거의 없게 되어 있음을 알 수 있다. 또한 도 28 내지 도 31에 있어서, 120℃ 이후에 생기고 있는 완만한 발열 피크에 대해서는 CuSn 화합물의 생성열로 추측된다.

이와 같이 예 11) 내지 예 14)의 각 성형 땜납은, Sn-50In 땜납 합금의 고상선 온도인 118℃에서는 재용융되기 어려워져, 신뢰성이 높은 땜납 접합부를 제공할 수 있다.

또한 예 11) 내지 예 14)의 각 성형 땜납에 있어서, 가열 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도를 (T), 당해 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값을 (H1'), 또한 가열 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값을 (H2')이라 한 경우, 예 11) 내지 예 14)의 각 성형 땜납의 (H2')/(H1')의 수치는 이하와 같이 되었다. 또한 (T), (H1'), (H2' ) 및 (H2')/(H1')의 수치 모두, 소수점 아래 4째 자리를 반올림하였다.

예 11) 0.011/0.589=0.019 … 118.249℃(T)

예 12) 0.002/0.385=0.005 … 118.319℃(T)

예 13) 0.010/0.492=0.020 … 118.001℃(T)

예 14) 0.002/0.366=0.005 … 118.002℃(T)

상기 예 1) 내지 예 14)의 결과를 정리한 것을 이하의 표 1 및 표 2에 나타낸다. 또한 표 1 및 표 2에 기재된 수치 중, 각 금속 분말의 함유량에 대한 단위는, 특별히 단서가 없는 한 질량%로 한다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 상세히 설명한다. 또한 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

표 3에 나타내는 조성 및 비율로 각 금속을 포함하는 금속 분말을 이하의 조건에서 가압하여, 실시예 1 내지 5에 따른 성형 땜납을 제작하였다.

각 금속을 포함하는 금속 분말의 혼합 분산(혼합체의 제작)에는 초음파 체(스테인리스강제, 눈 크기: 63㎛)를 이용하였다. 또한 가압에는 브리켓 머신(제품명: MP-35-02, (주) 시마즈 세이사쿠쇼 제조)을 이용하였다.

구체적으로는, 브리켓 머신의 가압판(하판) 상에 알루미늄 링(두께: 1㎜, 외경: 34㎜, 내경: 26㎜)을 얹고 각 혼합체를 각각 알루미늄 링에 충전하고, 각 알루미늄 링 상에 가압판(상판)을 얹고 이를 가중 약 330kN으로 가압함으로써, 각 성형 땜납을 제작하였다. 또한 제작된 각 성형 땜납의 두께를 표 3에 나타낸다.

또한 비교예 1 및 비교예 2에 대해서는, 표 3에 나타내는 조성 및 비율로 각 금속을 용융시키고 이를 소정의 틀에 넣고 냉각함으로써 각 성형 땜납을 제작하였다. 또한 비교예 1에 대해서는 250℃의 온도에서, 비교예 2에 대해서는 170℃의 온도에서 용융을 행하였다.

또한 표 3에 기재된 수치 중, 각 금속 분말의 함유량에 대한 단위는, 특별히 단서가 없는 한 질량%로 한다.

실시예 1 내지 3의 각 성형 땜납에 대하여 이하의 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다.

·시차 주사 열량 측정 장치

제품명: MDSC Q-2000, TA Instruments사 제조

승온 속도: 2℃/min

분위기: N₂ 50ml/min

측정 범위: 100℃ 내지 300℃

실시예 1 및 2에 대해서는, 성형 땜납의 성형에 이용한 금속 분말 중, 액상선 온도가 낮은 쪽의 금속(Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금)의 고상선 온도와 액상선 온도 사이, 즉, 217℃ 내지 219℃ 사이에 있어서 흡열 피크를 나타내었다.

또한 실시예 3에 대해서는, 성형 땜납의 성형에 이용한 금속 분말 중, 액상선 온도가 낮은 쪽의 금속(Sn-58Bi 땜납 합금)의 공정 온도(용융 온도) 부근, 즉, 138℃ 부근에 있어서 흡열 피크를 나타내었다.

또한 실시예 4 및 5의 각 성형 땜납에 대하여 이하의 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다.

·시차 주사 열량 측정 장치

제품명: MDSC Q-2000, TA Instruments사 제조

승온 속도: 2℃/min

분위기: N₂ 50ml/min

측정 범위: 100℃ 내지 400℃

실시예 4 및 5 모두, 성형 땜납의 성형에 이용한 금속 분말 중, 액상선 온도가 낮은 쪽의 금속(Sn-50In 땜납 합금)의 고상선 온도와 액상선 온도 사이, 즉, 118℃ 내지 120℃ 사이에 있어서 흡열 피크를 나타내었다.

비교예 1 및 2의 각 성형 땜납에 대하여 실시예 1 및 2과 동일한 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다.

비교예 1에 대해서는, 성형 땜납의 성형에 이용한 금속 분말 중, 액상선 온도가 낮은 쪽의 금속(Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납 합금)의 고상선 온도와 액상선 온도 사이, 즉, 217℃ 내지 219℃ 사이에 있어서 흡열 피크를 나타내지 않았다.

또한 비교예 2에 대해서는, 성형 땜납의 성형에 이용한 금속 분말 중, 액상선 온도가 낮은 쪽의 금속(Sn-58Bi 땜납 합금)의 공정 온도(용융 온도) 부근, 즉, 138℃ 부근에 있어서 흡열 피크를 나타내지 않았다.

이와 같이, 비교예 1 및 2는 용융에 의하여 성형 땜납을 성형하였기 때문에, 당해 용융 시에 있어서 용융 온도 변화가 생겨 버리고 있다. 그 때문에 비교예 1은 219℃, 비교예 2는 138℃의 가열로는 땜납 접합을 행할 수 없어서, 땜납 접합 시에 있어서의 가열 온도를 더 올려야만 되게 된다.

한편, 실시예 1 내지 5는, 성형 땜납의 성형에 이용한 금속 분말 중, 액상선 온도가 낮은 쪽의 금속의 액상선 온도에서도 땜납 접합을 행할 수 있기 때문에, 땜납 접합 시에 있어서의 가열 온도의 조정이 용이해진다. 또한 종래의 땜납 접합 시의 가열 온도에서도 충분히 용융될 수 있다.

다음으로, 실시예 1 내지 3의 성형 땜납에 대하여 리플로우 장치를 이용하여, 도 32에 나타내는 온도 프로파일 조건에서 240℃ 5분간, 산소 농도 100ppm의 조건에서 가열을 행하고, 상기와 동일한 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행하였다.

실시예 1 및 2에 대해서는, 217℃ 내지 219℃ 사이에 있어서의 흡열 피크가 거의 없게 되어 있었다. 또한 실시예 3에 대해서는, 138℃ 부근에 있어서의 흡열 피크가 거의 없게 되어 있었다.

또한 실시예 4 및 5의 성형 땜납에 대하여 리플로우 장치를 이용하여, 도 33에 나타내는 온도 프로파일 조건(140℃ 2분간-200℃ 2분간-250℃ 2분간)에서 11분간, 산소 농도 100ppm의 조건에서 가열을 행하고, 상기와 동일한 조건에서 시차 주사 열량 측정을 행한 바, 118℃ 내지 120℃ 사이에 있어서의 흡열 피크가 거의 없게 되어 있었다.

이와 같이 실시예 1 내지 5의 성형 땜납은, 가열에 의하여 용융 온도 변화가 생기고 있음을 알 수 있다. 그리고 이와 같은 성형 땜납은, 상기 가열 시의 온도에서는 재용융되기 어려워지며, 따라서 땜납 접합 후에 있어서 신뢰성이 높은 땜납 접합부를 제공할 수 있다.

이어서, 실시예 1 내지 5의 성형 땜납의 땜납 접합성을 확인하였다.

우선, 실시예 1 내지 3의 성형 땜납을 각각 6㎜×6㎜의 크기로 조정하였다. 또한 6㎜×6㎜×0.3㎜t의 동판 (a)와 30㎜×30㎜×0.3㎜t의 동판 (b)를 준비하였다.

실시예 1 내지 3의 성형 땜납의 양면에 플럭스(제품명: BF-30, (주)다무라 세이사쿠쇼 제조)를 얇게 도포하고, 동판 (b) 상에 각 성형 땜납을 적재하였다.

그리고 각 성형 땜납의 면 중 동판 (b)와 접해 있지 않는 면에 동판 (a)를 적재하고, 이를 도 32에 나타내는 온도 프로파일 조건에서 고온 관찰 장치(제품명: SK-5000, 산요 세이코(주) 제조)를 이용하여 5분간 리플로우하여 각 시험편을 제작하였다. 또한 산소 농도는 100ppm으로 하였다.

상기 각 시험편에 대하여, 동판 (a) 및 (b)와 각 성형 땜납의 접합의 유무를 주사 전자 현미경을 이용하여 확인한 바, 각 시험편 모두, 동판 (a) 및 (b)와 각 성형 땜납이 접합되어 있었다.

또한 실시예 4 및 5의 성형 땜납을 각각 10㎜×10㎜의 크기로 조정하고, 상기 동판 (a) 상에 무게 2g의 추를 얹고, 도 33에 나타내는 온도 프로파일 조건(140℃ 2분간-200℃ 2분간-250℃ 2분간)에서 11분간 리플로우하는 것 이외에는 상기와 동일한 조건에서 각 시험편을 제작하였다. 또한 산소 농도는 100ppm으로 하였다.

이와 같이 실시예 1 내지 5에 따른 성형 땜납은, 플럭스를 이용하지 않고 성형할 수 있는 점에서 보이드의 발생을 억제할 수 있고, 또한 성형 시에 가열을 행하지 않는 점에서, 성형에 이용한 금속 분말 중, 가장 액상선 온도가 낮은 금속의 액상선 온도에서 땜납 접합을 행할 수 있다. 또한 이들 성형 땜납은, 땜납 접합 시에 액상선 온도가 높은 금속을 포함하는 금속 분말을, 용융된 땜납 합금 중에 용이하게 확산시켜, 땜납 접합 후의 성형 땜납(땜납 접합부)의 용융 온도를 변화시킬 수 있기 때문에, 땜납 접합 시의 가열 온도로는 재용융되기 어려워져, 신뢰성이 높은 땜납 접합부를 제공할 수 있다.

Claims

복수 종의 금속 분말의 혼합체를 가압 성형하여 이루어지는 성형 땜납으로서,
상기 복수 종의 금속 분말 중 적어도 1종의 금속 분말은, 복수의 금속 원소를 포함하는 합금을 포함하고,
상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열함으로써 용융 온도 변화를 생기게 하는 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
제1항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도는, 각각이 50℃ 이상의 온도 차를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 금속 원소를 포함하는 합금은 Sn을 40질량% 이상 포함하고, 그 고상선 온도는 250℃ 이하인 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말 중 1종은 Cu 금속 분말인 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
제3항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말 중 1종은 Cu 금속 분말인 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
제4항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체에 포함되는 상기 Cu 금속 분말의 함유 비율은 40질량% 이상 80질량% 이하인 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
제5항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체에 포함되는 상기 Cu 금속 분말의 함유 비율은 40질량% 이상 80질량% 이하인 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
제4항에 기재된 성형 땜납으로서, 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서, 상기 복수 종의 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말이 용융 상태로 되는 비율(당해 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말 전체 중에서 용융 상태로 되는 것의 비율)을 X라 할 때, 가열한 후의 상기 성형 땜납에 있어서, 상기 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말의 용융 상태의 비율이 X로 되는 온도가 300℃ 이상인 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
제7항에 기재된 성형 땜납으로서, 상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서, 상기 복수 종의 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말이 용융 상태로 되는 비율(당해 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말 전체 중에서 용융 상태로 되는 것의 비율)을 X라 할 때, 가열한 후의 상기 성형 땜납에 있어서, 상기 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말의 용융 상태의 비율이 X로 되는 온도가 300℃ 이상인 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값(H1')과, 가열한 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값(H2')이 이하의 식 (1)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
(H2')/(H1')≤0.2 … (1)
제7항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값(H1')과, 가열한 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값(H2')이 이하의 식 (1)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
(H2')/(H1')≤0.2 … (1)
제8항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값(H1')과, 가열한 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값(H2')이 이하의 식 (1)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
(H2')/(H1')≤0.2 … (1)
제9항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값(H1')과, 가열한 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값(H2')이 이하의 식 (1)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 성형 땜납.
(H2')/(H1')≤0.2 … (1)
복수 종의 금속 분말을 혼합 분산하여 상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체를 제작하는 공정과,
상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체를 가압 성형용 용기에 수용하는 공정과,
상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체를 수용하는 상기 가압 성형용 용기를 가압하는 공정을 포함하는 성형 땜납의 제조 방법으로서,
상기 복수 종의 금속 분말 중 적어도 1종의 금속 분말은, 복수의 금속 원소를 포함하는 합금을 포함하고,
상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열함으로써 용융 온도 변화를 생기게 하는 것을 특징으로 하는 성형 땜납의 제조 방법.
제14항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도는, 각각이 50℃ 이상의 온도 차를 갖고 있고,
상기 복수의 금속 원소를 포함하는 합금은 Sn을 40질량% 이상 포함하고, 그 고상선 온도는 250℃이하이고,
상기 복수 종의 금속 분말 중 1종은 Cu 금속 분말이고,
상기 복수 종의 금속 분말의 혼합체에 포함되는 상기 Cu 금속 분말의 함유 비율은 40질량% 이상 80질량% 이하인 것을 특징으로 하는 성형 땜납의 제조 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서, 상기 복수 종의 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말이 용융 상태로 되는 비율(당해 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말 전체 중에서 용융 상태로 되는 것의 비율)을 X라 할 때, 가열한 후의 상기 성형 땜납에 있어서, 상기 금속 분말 중 가장 고상선 온도가 낮은 금속 분말, 또는 복수의 금속 원소를 포함하는 합금 분말의 용융 상태의 비율이 X로 되는 온도가 300℃ 이상인 것을 특징으로 하는 성형 땜납의 제조 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 복수 종의 금속 분말의 액상선 온도 중 가장 낮은 액상선 온도 이상의 온도에서 가열하기 전의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 최초의 흡열 피크를 나타내는 온도(T)에 있어서의 히트 플로우(H1)의 절댓값(H1')과, 가열한 후의 성형 땜납의 시차 주사 열량 측정에 있어서의 상기 온도(T)의 히트 플로우(H2)의 절댓값(H2')이 이하의 식 (1)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 성형 땜납의 제조 방법.
(H2')/(H1')≤0.2 … (1)