JP6836091B1 - はんだ合金、はんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、ソルダプリフォーム及びはんだ継手 - Google Patents

Abstract

【課題】ソルダペーストの経時での粘度増加を抑制し、回路の短絡を生じにくく、はんだ継手の機械的強度を高められ、かつ、ソフトエラーの発生を抑制することが可能なはんだ合金、このはんだ合金からなるはんだ粉末、このはんだ粉末を含有するソルダペースト、はんだボール、ソルダプリフォーム及びはんだ継手を提供する。
【解決手段】本発明は、Ｕ：５質量ｐｐｂ未満、Ｔｈ：５質量ｐｐｂ未満、Ｐｂ：５質量ｐｐｍ未満、Ａｓ：５質量ｐｐｍ未満、Ｎｉ：０質量ｐｐｍ以上６００質量ｐｐｍ以下、及びＦｅ：０質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下、並びに残部がＳｎからなる合金組成を有し、（１）式を満たし、かつ、α線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下である、はんだ合金を採用する。
２０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦７００ （１）
（１）式中、Ｎｉ及びＦｅは、各々合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
【選択図】なし

Description

本発明は、はんだ合金、はんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、ソルダプリフォーム及びはんだ継手に関する。

プリント基板に搭載される電子部品においては、小型化、高性能化がますます要求されている。かかる電子部品としては、例えば、半導体パッケージが挙げられる。半導体パッケージでは、電極を有する半導体素子が樹脂成分で封止されている。この電極には、はんだ材料によるはんだバンプが形成されている。また、はんだ材料は、半導体素子とプリント基板とを接続している。

はんだ材料においては、ソフトエラーに対するα線の影響が問題となる。このような半導体素子の動作への悪影響を軽減させるために、はんだ材料を含めた低α線量材料の開発が行われている。

α線源となる要因は、例えばはんだ材料におけるはんだ合金、特にベースとなる錫（Ｓｎ）地金中に含まれる微量の放射性元素である。はんだ合金は、原料金属を溶融混合して製造することができる。かかるはんだ合金において、低α線量材料の設計のためには、ウラン（Ｕ）、トリウム（Ｔｈ）、ポロニウム（Ｐｏ）といった、上流となる放射性元素を合金組成から取り除くことが重要となる。
これに対し、Ｓｎ地金の精錬においてＵ、Ｔｈ、Ｐｏを取り除くことは、技術的に難しくはない（例えば、特許文献１参照）。
一般的に、Ｓｎ中には、不純物として鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）が含まれている。Ｐｂ及びＢｉ中の放射性同位体である^２１０Ｐｂ及び^２１０Ｂｉがβ崩壊して^２１０Ｐｏとなり、^２１０Ｐｏがα崩壊して^２０６Ｐｂ生成時にα線が発生する。この一連の壊変（ウラン系列）が、はんだ材料からのα線発生の主たる原因と言われている。

尚、材料から発生するα線量の評価において、単位には「ｃｐｈ／ｃｍ^２」がよく用いられる。「ｃｐｈ／ｃｍ^２」は“ｃｏｕｎｔｓ ｐｅｒ ｈｏｕｒｓ／ ｃｍ^２”の略であり、１ｃｍ^２当たり、１時間当たりのα線のカウント数を意味する。

Ｐｂ及びＢｉの半減期については、以下の通りである。
Ｂｉについて、^２１０Ｂｉの半減期は約５日間である。Ｐｂについて、^２１０Ｐｂの半減期は約２２．３年間である。そして、これらの影響度（存在比）は、下式で表すことができるとされる（非特許文献１参照）。すなわち、Ｂｉのα線発生への影響は、Ｐｂに比べて非常に低い。
［^２１０Ｂｉ］≒［^２１０Ｐｂ］／１．６×１０^３
式中、［^２１０Ｂｉ］は、^２１０Ｂｉのモル濃度を表す。［^２１０Ｐｂ］は、^２１０Ｐｂのモル濃度を表す。

以上のように、従来、低α線量材料の設計においては、Ｕ、Ｔｈを取り除き、さらにＰｂを徹底して除去することが一般的である。

また、はんだ材料から発生するα線量は、経時変化によって、基本的にα線量が増加することが知られている。これは、はんだ合金中の放射性Ｐｂ及び放射性Ｂｉがβ崩壊してＰｏ量が増加し、そしてＰｏがα壊変してα線を発生することが原因と言われている。
極低α線量の材料においては、これら放射性元素をほとんど含有していないものの、^２１０Ｐｏの偏析が原因となって、α線量が経時変化によって増加する場合がある。^２１０Ｐｏは、もともとα線を放射しているが、はんだ合金凝固時においてはんだ合金中心部分に偏析するため、放射しているα線がはんだ合金で遮蔽されてしまう。そして、時間経過とともに^２１０Ｐｏが合金中に均一に分散して、α線が検出される表面にも存在するようになるため、α線量が経時変化によって増加する（非特許文献２参照）。

上述したように、はんだ合金中に含まれる極微量の不純物の影響で、発生するα線量は増加してしまう。このため、低α線量材料の設計においては、はんだ合金の従来の製造方法のように、単に各種元素を添加することが難しくなる。
例えば、ソルダペーストの経時での粘度増加を抑制する増粘抑制のために、はんだ合金に砒素（Ａｓ）を添加する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

ところで、上述したようなプリント基板への実装の中で、ある程度の大きさを有する電子部品の実装には、接続強度などの観点から、基板のスルーホールに端子を挿入して実装する方法が採用されている。このような電子部品の実装の操作としては、通常、フローソルダリングが使用されている。フローソルダリングは、はんだ浴槽のはんだ噴流面を、プリント基板の接続面に接触させることにより、はんだ付けを行う方法である。

フローソルダリングでは、はんだ浴槽が必要になる。はんだ浴槽内では、高温の溶融はんだが長時間流動している。このため、耐食性の観点から、はんだ浴槽の材料には、主成分が鉄（Ｆｅ）であるステンレス等が用いられている。しかし、長時間の使用により、はんだ浴槽の内面がＦｅ喰われにより浸食されることがある。
特許文献３には、フローソルダリングにおけるはんだ浴槽のＦｅ喰われを抑制するため、所定量のＦｅとＧｅとを含有するはんだ合金が開示されている。

特開２０１０−１５６０５２号公報 特開２０１５−９８０５２号公報 特開２００８−１６８３２２号公報

Ｒａｄｉｏａｃｔｉｖｅ Ｎｕｃｌｅｉ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｏｆｔ Ｅｒｒｏｒｓ ａｔ Ｇｒｏｕｎｄ Ｌｅｖｅｌ;ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＮＵＣＬＥＡＲ ＳＣＩＥＮＣＥ，ＤＥＣＥＭＢＥＲ ２００９，ＶＯＬ．５６，ＮＯ．６，ｐ．３４３７−３４４１ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｎ Ｌｏｗ Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ Ａｌｐｈａ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｉｍｐａｃｔｓ ｏｎ Ａｃｃｕｒａｔｅ Ａｌｐｈａ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ;ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＮＵＣＬＥＡＲ ＳＣＩＥＮＣＥ，ＤＥＣＥＭＢＥＲ ２０１５，ＶＯＬ．６２，ＮＯ．６，ｐ．３０３４−３０３９

ソルダペーストの経時での増粘抑制のため、例えば特許文献２に記載された方法のように、はんだ合金にＡｓを添加する方法では、Ａｓが添加されることにより、合金に不純物も含まれることになる。この場合、その不純物中に放射性元素が存在することで、はんだ材料から発生するα線量が増加してしまう。

また、特許文献３に記載されたはんだ合金のように、Ｓｎを主成分とするはんだ合金では、Ｆｅを多く含有する場合、ＳｎＦｅ化合物由来の針状結晶が析出して、回路が短絡するおそれがある。
また、Ｓｎを主成分とするはんだ合金においては、濡れ性を向上させるため、多量のニッケル（Ｎｉ）を含有し得る。Ｎｉ含有量が多いと、はんだ合金の接合界面近傍でＳｎＣｕＮｉ化合物が析出して、はんだ継手の機械的強度が低下するおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ソルダペーストの経時での粘度増加を抑制し、回路の短絡を生じにくく、はんだ継手の機械的強度を高められ、かつ、ソフトエラーの発生を抑制することが可能なはんだ合金、このはんだ合金からなるはんだ粉末、このはんだ粉末とフラックスとを含有するソルダペースト、このはんだ合金からなるはんだボール、ソルダプリフォーム及びはんだ継手を提供することを目的とする。

本発明者らは、放射性元素を含む不純物を伴うＡｓを添加することなく、ソルダペーストの経時での増粘抑制が可能な、低α線量のはんだ合金の設計を目的として検討した。かかる検討により、主成分としてのＳｎと、地金の精錬時又は加工時に高温で加熱されるような高融点金属である、融点１４５５℃のＮｉ及び融点１５３８℃のＦｅの所定量と、を含有する合金組成とすることで、前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、上記の課題を解決するため、以下の手段を採用する。

本発明の一態様は、Ｕ：５質量ｐｐｂ未満、Ｔｈ：５質量ｐｐｂ未満、Ｐｂ：５質量ｐｐｍ未満、Ａｓ：５質量ｐｐｍ未満、Ｎｉ：０質量ｐｐｍ以上６００質量ｐｐｍ以下、及びＦｅ：０質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下、並びに残部がＳｎからなる合金組成を有し、下記（１）式を満たし、かつ、α線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする、はんだ合金である。
２０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦７００ （１）
（１）式中、Ｎｉ及びＦｅは、各々前記合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。

また、本発明の一態様は、前記本発明の一態様に係るはんだ合金からなることを特徴とする、はんだ粉末である。

また、本発明の一態様は、前記本発明の一態様に係るはんだ粉末と、フラックスとを含有することを特徴とする、ソルダペーストである。

また、本発明の一態様は、前記本発明の一態様に係るはんだ合金からなることを特徴とする、はんだボールである。

また、本発明の一態様は、前記本発明の一態様に係るはんだ合金からなることを特徴とする、ソルダプリフォームである。

また、本発明の一態様は、前記本発明の一態様に係るはんだ合金からなることを特徴とする、はんだ継手である。

本発明によれば、ソルダペーストの経時での粘度増加を抑制し、回路の短絡を生じにくく、はんだ継手の機械的強度を高められ、かつ、ソフトエラーの発生を抑制することが可能なはんだ合金、このはんだ合金からなるはんだ粉末、このはんだ粉末とフラックスとを含有するソルダペースト、このはんだ合金からなるはんだボール、ソルダプリフォーム及びはんだ継手を提供することができる。

本発明を以下により詳しく説明する。
本明細書において、はんだ合金組成に関する「ｐｐｂ」は、特に指定しない限り「質量ｐｐｂ」である。「ｐｐｍ」は、特に指定しない限り「質量ｐｐｍ」である。「％」は、特に指定しない限り「質量％」である。

（はんだ合金）
本発明の一態様に係るはんだ合金は、Ｕ：５質量ｐｐｂ未満、Ｔｈ：５質量ｐｐｂ未満、Ｐｂ：５質量ｐｐｍ未満、Ａｓ：５質量ｐｐｍ未満、Ｎｉ：０質量ｐｐｍ以上６００質量ｐｐｍ以下、及びＦｅ：０質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下、並びに残部がＳｎからなる合金組成を有し、下記（１）式を満たし、かつ、α線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下のものである。
２０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦７００ （１）
（１）式中、Ｎｉ及びＦｅは、各々前記合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。

＜合金組成＞
本実施形態のはんだ合金は、Ｕ：５質量ｐｐｂ未満、Ｔｈ：５質量ｐｐｂ未満、Ｐｂ：５質量ｐｐｍ未満、Ａｓ：５質量ｐｐｍ未満、Ｎｉ：０質量ｐｐｍ以上６００質量ｐｐｍ以下、及びＦｅ：０質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下、並びに残部がＳｎからなる合金組成を有し、前記（１）式を満たす。

≪Ｕ：５質量ｐｐｂ未満、Ｔｈ：５質量ｐｐｂ未満≫
Ｕ及びＴｈは、放射性元素である。ソフトエラーの発生を抑制するには、はんだ合金中のこれらの含有量を抑える必要がある。
本実施形態において、はんだ合金中のＵ及びＴｈの含有量は、はんだ合金から発生するα線量を０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下とする観点から、はんだ合金の総質量（１００質量％）に対して、各々５ｐｐｂ未満である。高密度実装でのソフトエラー発生を抑制する観点から、Ｕ及びＴｈの含有量は、好ましくは各々２ｐｐｂ以下であり、低いほどよい。

≪Ｐｂ：５質量ｐｐｍ未満≫
一般的に、Ｓｎ中には、不純物としてＰｂが含まれている。このＰｂ中の放射性同位体がβ崩壊して^２１０Ｐｏとなり、^２１０Ｐｏがα崩壊して^２０６Ｐｂ生成時にα線が発生する。このことから、はんだ合金中の、不純物であるＰｂの含有量も極力少ないことが好ましい。
本実施形態において、はんだ合金中のＰｂの含有量は、はんだ合金の総質量（１００質量％）に対して、５ｐｐｍ未満であり、好ましくは２ｐｐｍ未満であり、より好ましくは１ｐｐｍ未満である。尚、はんだ合金中のＰｂの含有量の下限は０ｐｐｍ以上でもよい。

≪Ａｓ：５質量ｐｐｍ未満≫
はんだ合金にＡｓを添加することは、ソルダペーストの経時での増粘抑制に有効であるが、Ａｓの添加に伴い、合金に放射性元素も含まれることになり、はんだ材料から発生するα線量が増加してしまう。
本実施形態においては、放射性元素を含む不純物を伴うＡｓを添加することなく、ソルダペーストの経時での増粘抑制を図ることを目的とする。
本実施形態において、はんだ合金中のＡｓの含有量は、はんだ合金の総質量（１００質量％）に対して、５ｐｐｍ未満であり、好ましくは２ｐｐｍ未満であり、より好ましくは１ｐｐｍ未満である。尚、はんだ合金中のＡｓの含有量の下限は０ｐｐｍ以上でもよい。

≪Ｎｉ：０質量ｐｐｍ以上６００質量ｐｐｍ以下、Ｆｅ：０質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下、（１）式≫
はんだ付けにより、はんだ合金中の接合界面近傍において、Ｓｎ含有金属間化合物（Ｓｎを含む金属間化合物）の形成が進み、このＳｎ含有金属間化合物が析出すると、はんだ継手の機械的強度が劣化する。

Ｎｉ：０質量ｐｐｍ以上６００質量ｐｐｍ以下
Ｎｉは、Ｓｎ含有金属間化合物が接合界面で形成することを抑制する元素である。
はんだ合金がＮｉを含有することで、前記Ｓｎ含有金属間化合物の形成が抑制されて、はんだ継手の機械的強度が維持される。一方、はんだ合金中のＮｉの含有量が６００ｐｐｍを超えると、はんだ合金中の接合界面近傍において、ＳｎＮｉ化合物が析出し、はんだ継手の機械的強度が劣化するおそれがある。
本実施形態において、はんだ合金中のＮｉの含有量は、はんだ合金の総質量（１００質量％）に対して、０ｐｐｍ以上６００ｐｐｍ以下であり、好ましくは２０ｐｐｍ以上６００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは４０ｐｐｍ以上６００ｐｐｍ以下である。

Ｆｅ：０質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下
Ｆｅは、Ｎｉと同様に、Ｓｎ含有金属間化合物が接合界面で形成することを抑制する元素である。加えて、所定の含有量の範囲内では、ＳｎＦｅ化合物による針状結晶の析出が抑制されて、回路の短絡を防ぐことができる。
ここでいう「針状結晶」とは、１つのＳｎＦｅ化合物由来の結晶において、長径と短径との比であるアスペクト比が２以上の結晶をいう。
本実施形態において、はんだ合金中のＦｅの含有量は、はんだ合金の総質量（１００質量％）に対して、０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下であり、好ましくは２０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは４０ｐｐｍ以上８０ｐｐｍ以下である。

本実施形態のはんだ合金における合金組成においては、下記（１）式を満たす。
２０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦７００ （１）
（１）式中、Ｎｉ及びＦｅは、各々前記合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。

（１）式におけるＮｉ及びＦｅは、いずれも、Ｓｎ含有金属間化合物が接合界面で形成することを抑制する元素である。加えて、本実施形態において、Ｎｉ及びＦｅは、いずれも、ソルダペーストの経時での増粘抑制の効果にも寄与する。
前記Ｓｎ含有金属間化合物の形成を抑制する効果、及びソルダペーストの経時での増粘抑制の効果を得るために、はんだ合金中のＮｉとＦｅとの合計の含有量が、はんだ合金の総質量（１００質量％）に対して、２０ｐｐｍ以上７００ｐｐｍ以下である必要がある。ＮｉとＦｅとの合計の含有量は、好ましくは４０ｐｐｍ以上７００ｐｐｍ以下であり、より好ましくは４０ｐｐｍ以上６００ｐｐｍ以下であり、最も好ましくは４０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ以下である。

但し、前記「ＮｉとＦｅとの合計の含有量」は、はんだ合金中のＮｉの含有量が０ｐｐｍである場合にはＦｅの含有量となり、はんだ合金中のＦｅの含有量が０ｐｐｍである場合にはＮｉの含有量となり、ＮｉとＦｅとを併有する場合にはこれらの合計の含有量となる。

また、本実施形態においてＮｉとＦｅとを併有する場合、はんだ合金中のＮｉとＦｅとの比率は、Ｎｉ／Ｆｅで表される質量比として、好ましくは０．４以上３０以下であり、より好ましくは０．４以上１０以下であり、さらに好ましくは０．４以上５以下であり、特に好ましくは０．４以上２以下である。
かかる質量比のＮｉ／Ｆｅが前記の好ましい範囲であれば、本発明の効果がより得られやすくなる。

≪任意元素≫
本実施形態のはんだ合金における合金組成は、上述した元素以外の元素を必要に応じて含有してもよい。
例えば、本実施形態のはんだ合金における合金組成は、上述した元素に加えて、更に、Ａｇ：０質量％以上４質量％以下、及びＣｕ：０質量％以上０．９質量％以下の少なくとも一種を含有してもよい。

Ａｇ：０質量％以上４質量％以下
Ａｇは、結晶界面にＡｇ_３Ｓｎを形成してはんだ合金の信頼性を向上させることができる任意元素である。また、Ａｇは、イオン化傾向がＳｎに対して貴な元素であり、Ｎｉ及びＦｅと共存することによって、ソルダペーストの経時での増粘抑制効果を高める。さらに、はんだ合金中のＡｇの含有量が上記範囲内であれば、合金の融点の上昇を抑制することができるため、リフロー温度を過度に高くする必要がなくなる。
本実施形態において、はんだ合金中のＡｇの含有量は、はんだ合金の総質量（１００質量％）に対して、０％以上４％以下が好ましく、より好ましくは０.５％以上３．５％以下であり、さらに好ましくは１．０％以上３．０％以下であり、特に好ましくは２.０％以上３．０％以下である。

Ｃｕ：０質量％以上０．９質量％以下
Ｃｕは、一般的なはんだ合金で使用されており、はんだ継手の接合強度を向上させることができる任意元素である。また、Ｃｕは、イオン化傾向がＳｎに対して貴な元素であり、Ｎｉ及びＦｅと共存することによって、ソルダペーストの経時での増粘抑制効果を高める。
本実施形態において、はんだ合金中のＣｕの含有量は、はんだ合金の総質量（１００質量％）に対して、０％以上０．９％以下が好ましく、より好ましくは０.１％以上０．８％以下であり、さらに好ましくは０．２％以上０．７％以下である。

本実施形態においてＣｕとＮｉとを併有する場合、はんだ合金中のＣｕとＮｉとの比率は、Ｃｕ／Ｎｉで表される質量比として、好ましくは８以上１７５以下であり、より好ましくは１０以上１５０以下である。
かかる質量比のＣｕ／Ｎｉが前記の好ましい範囲であれば、本発明の効果がより得られやすくなる。

本実施形態においてＣｕとＦｅとを併有する場合、はんだ合金中のＣｕとＦｅとの比率は、Ｃｕ／Ｆｅで表される質量比として、好ましくは５０以上３５０以下であり、より好ましくは７０以上２５０以下である。
かかる質量比のＣｕ／Ｆｅが前記の好ましい範囲であれば、本発明の効果がより得られやすくなる。

本実施形態においてＣｕとＮｉとＦｅとを併有する場合、はんだ合金中のＣｕとＮｉとＦｅとの比率は、Ｃｕ／（Ｎｉ＋Ｆｅ）で表される質量比として、好ましくは７以上３５０以下であり、より好ましくは１０以上２５０以下である。
かかる質量比のＣｕ／（Ｎｉ＋Ｆｅ）が前記の好ましい範囲であれば、本発明の効果がより得られやすくなる。

例えば、本実施形態のはんだ合金における合金組成は、上述した元素に加えて、更に、Ｂｉ：０質量％以上０．３質量％以下、及びＳｂ：０質量％以上０．９質量％以下の少なくとも一種を含有してもよい。

Ｂｉ：０質量％以上０．３質量％以下
Ｂｉは、フラックスとの反応性が低く、ソルダペーストの経時での増粘抑制効果を示す元素である。また、Ｂｉは、はんだ合金の液相線温度を下げるとともに、溶融はんだの粘性を低減させるため、濡れ性の劣化を抑えることができる元素である。
本実施形態において、はんだ合金中のＢｉの含有量は、はんだ合金の総質量（１００質量％）に対して、０％以上０．３％以下が好ましく、より好ましくは０．００２０％以上０．３％以下であり、さらに好ましくは０．０１０％以上０．３％以下である。

Ｓｂ：０質量％以上０．９質量％以下
Ｓｂは、Ｂｉと同様に、フラックスとの反応性が低く、ソルダペーストの経時での増粘抑制効果を示す元素である。はんだ合金中のＳｂの含有量が多すぎると、濡れ性が劣化するため、Ｓｂを添加する場合には適度な含有量にする必要がある。
本実施形態において、はんだ合金中のＳｂの含有量は、はんだ合金の総質量（１００質量％）に対して、０％以上０．９％以下が好ましく、より好ましくは０．００２０％以上０．９％以下であり、さらに好ましくは０．０１０％以上０．９％以下である。

本実施形態のはんだ合金における合金組成が、更に、Ｂｉ：０質量％以上０．３質量％以下、及びＳｂ：０質量％以上０．９質量％以下の少なくとも一種を含有する場合、前記合金組成は、下記（２）式を満たすことが好ましい。
０．０３≦Ｂｉ＋Ｓｂ≦１．２ （２）
（２）式中、Ｂｉ及びＳｂは、各々前記合金組成での含有量（質量％）を表す。

（２）式におけるＢｉ及びＳｂは、いずれも、ソルダペーストの経時での増粘抑制効果を示す元素である。加えて、本実施形態において、Ｂｉ及びＳｂは、いずれも、はんだ合金の濡れ性にも寄与する。
はんだ合金中のＢｉとＳｂとの合計の含有量は、はんだ合金の総質量（１００質量％）に対して、０．０３％以上１．２％以下が好ましく、より好ましくは０．０３％以上０．９％以下であり、さらに好ましくは０．３％以上０．９％以下である。

但し、前記「ＢｉとＳｂとの合計の含有量」は、はんだ合金中のＢｉの含有量が０％である場合にはＳｂの含有量となり、はんだ合金中のＳｂの含有量が０％である場合にはＢｉの含有量となり、ＢｉとＳｂとを併有する場合にはこれらの合計の含有量となる。

本実施形態においてＢｉとＳｂとを併有する場合、はんだ合金中のＢｉとＳｂとの比率は、Ｓｂ／Ｂｉで表される質量比として、好ましくは０．０１以上１０以下であり、より好ましくは０．１以上５以下である。
かかる質量比のＳｂ／Ｂｉが前記の好ましい範囲であれば、本発明の効果がより得られやすくなる。

≪残部：Ｓｎ≫
本実施形態のはんだ合金における合金組成は、残部がＳｎからなる。上述した元素の他に不可避的不純物を含有してもよい。不可避的不純物を含有する場合であっても、上述の効果に影響することはない。

＜α線量＞
本実施形態のはんだ合金は、α線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下である。
これは、電子部品の高密度実装においてソフトエラーが問題にならない程度のα線量である。
本実施形態のはんだ合金におけるα線量は、更なる高密度実装でのソフトエラーを抑制する観点から、好ましくは０．０１ｃｐｈ／ｃｍ^２以下であり、より好ましくは０．００２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下であり、さらに好ましくは０．００１ｃｐｈ／ｃｍ^２以下である。

はんだ合金から発生するα線量は、以下のようにして測定することができる。かかるα線量の測定方法は、国際標準であるＪＥＤＥＣ ＳＴＡＮＤＡＲＤに基づいている。

手順（ｉ）：
ガスフロー型のα線量測定装置を用いる。
測定サンプルとして、はんだ合金を溶融し、一面の面積が９００ｃｍ^２であるシート状に成形したはんだ合金シートを用いる。
前記α線量測定装置内に、測定サンプルとして前記はんだ合金シートを設置し、そこにＰＲガスをパージする。

尚、ＰＲガスには、国際標準であるＪＥＤＥＣ ＳＴＡＮＤＡＲＤに従うものを用いる。すなわち、測定に使用するＰＲガスは、アルゴン９０％−メタン１０％の混合ガスをガスボンベに充填してから３週間以上が経過した、ラドン（Ｒｎ）の崩壊したものとする。

手順（ｉｉ）：
前記はんだ合金シートを設置した前記α線量測定装置内に、前記ＰＲガスを１２時間流し静置した後、７２時間α線量測定を行う。

手順（ｉｉｉ）：
平均α線量を「ｃｐｈ／ｃｍ^２」として算出する。異常点（装置振動によるカウント等）はその１時間分のカウントを除去する。

［はんだ合金の製造方法］
本実施形態のはんだ合金は、例えば、Ｎｉ及びＦｅの少なくとも一種、並びにＳｎを含有する原料金属を溶融混合する工程を有する製造方法を用いることにより製造できる。
低α線量のはんだ合金の設計を目的としていることから、その原料金属として低α線量材を用いることが好ましく、例えば、原料金属としてのＳｎ、Ｎｉ及びＦｅには、それぞれ、高純度のもの、並びにＵ、Ｔｈ及びＰｂを除去したものを用いることが好ましい。
原料金属としてのＳｎとしては、例えば、特開２０１０−１５６０５２号公報（特許文献１）に記載の製造方法に準じて製造したものを用いることができる。
原料金属としてのＮｉ及びＦｅとしては、それぞれ、例えば、特許第５６９２４６７号公報に準じて製造したものを用いることができる。
原料金属を溶融混合する操作は、従来公知の方法を用いることができる。

一般に、はんだ合金においては、はんだ合金を構成する各構成元素が独自に機能するものではなく、各構成元素の含有量がすべて所定の範囲である場合に、初めて種々の効果を発揮することができる。以上説明した実施形態のはんだ合金によれば、各構成元素の含有量が上述の範囲であることにより、ソルダペーストの経時での粘度増加を抑制し、回路の短絡を生じにくく、はんだ継手の機械的強度を高められ、かつ、ソフトエラーの発生を抑制することができる。すなわち、本実施形態のはんだ合金は、目的とする低α線量材料として有用であり、メモリ周辺のはんだバンプの形成に適用することで、ソフトエラーの発生を抑制することが可能となる。

本実施形態であれば、各構成元素の含有量が上述の範囲であることに加えて、更にＦｅ喰われの抑制、ソルダペーストの経時での増粘抑制、はんだ継手の機械的強度の向上、及び回路の短絡の抑制に関与するＦｅとＮｉとが所定の関係を満たすことにより、本発明の効果を更に十分に発揮することができる。

また、本実施形態では、Ａｓを積極的に添加することなく、ソルダペーストの経時での増粘抑制が可能な低α線量はんだ合金の設計を目的とする。これに対し、地金の精錬時又は加工時に高温で加熱されるような高融点金属であるＮｉ及びＦｅを、特定の割合で含有するはんだ合金を採用することで、目的を達成する。
かかる効果が得られる理由は定かではないが、以下のように推測される。
低α線量のはんだ合金用のＳｎは非常に高純度であり、溶融した合金を凝固する際、Ｓｎの結晶サイズが大きくなってしまう。また、そのＳｎにおける酸化膜も、それに応じた疎な酸化膜を形成してしまう。そこで、高融点金属であるＮｉ及びＦｅを添加することにより、結晶サイズを小さくし、密な酸化膜を形成させることで、合金とフラックスとの反応性が抑えられるため、ソルダペーストの経時での増粘抑制が可能となる。

加えて、本実施形態のはんだ合金は、一面の面積が９００ｃｍ^２であるシート状に成形した際のはんだ合金シートに対して、１００℃で１時間の加熱処理を施した後におけるα線量が、０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下となるものが好ましく、より好ましくは０．０１ｃｐｈ／ｃｍ^２以下となるものであり、さらに好ましくは０．００２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下となるものであり、特に好ましくは０．００１ｃｐｈ／ｃｍ^２以下となるものである。
このようなα線量を示すはんだ合金は、合金中で^２１０Ｐｏの偏析が起こりにくいものであり、α線量の経時変化による影響が小さく、有用である。このようなα線量を示すはんだ合金を適用することにより、ソフトエラーの発生がより抑制されて、半導体素子の安定な動作がいっそう確保されやすくなる。

（はんだ粉末）
本発明の一態様に係るはんだ粉末は、上記本発明の一態様に係るはんだ合金からなるものである。
本実施形態のはんだ粉末は、後述のソルダペースト用として好適なものである。
はんだ粉末の製造は、溶融させたはんだ合金を滴下して粒子を得る滴下法や、遠心噴霧する噴霧法、アトマイズ法、液中造粒法、バルクのはんだ合金を粉砕する方法など、公知の方法を採用することができる。滴下法又は噴霧法における、滴下又は噴霧は、粒子状とするために不活性雰囲気又は溶媒中で行うことが好ましい。

本実施形態のはんだ粉末は、球状粉末であることが好ましい。球状粉末であることにより、はんだ合金の流動性が向上する。
本実施形態のはんだ粉末が球状粉末である場合、ＪＩＳ Ｚ ３２８４−１：２０１４における粉末サイズの分類（表２）において、記号１〜８を満たしていることが好ましく、記号４〜８を満たしていることがより好ましい。はんだ粉末の粒径がこの条件を満たすと、粉末の表面積が大きすぎず、ソルダペーストの経時での粘度の上昇が抑制され、また、微細粉末の凝集が抑制されて、ソルダペーストの粘度の上昇が抑えられることがある。このため、より微細な部品へのはんだ付けが可能となる。

また、本実施形態のはんだ粉末は、粒度分布の異なる２種以上のはんだ合金粒子群を併有することが好ましい。これにより、ソルダペーストの滑り性が高められて、印刷しやすくなる等の作業性が向上する。

本実施形態のはんだ粉末において、球状粉末の真球度は、０．８以上が好ましく、０．９以上がより好ましく、０．９５以上がさらに好ましく、０．９９以上が特に好ましい。

ここでいう「球状粉末の真球度」は、最小領域中心法（ＭＺＣ法）を用いるＣＮＣ画像測定システム（ミツトヨ社製のウルトラクイックビジョンＵＬＴ ＲＡ ＱＶ３５０−ＰＲＯ測定装置）を使用して測定することができる。
真球度とは、真球からのずれを表し、例えば５００個の各はんだ合金粒子の直径を長径で割った際に算出される算術平均値であり、その値が上限である１．００に近いほど真球に近いことを表す。

（ソルダペースト）
本発明の一態様に係るソルダペーストは、上記本発明の一態様に係るはんだ粉末と、フラックスとを含有するものである。

＜フラックス＞
本実施形態のソルダペーストに用いられるフラックスは、例えば、樹脂成分、活性成分、溶剤、その他成分の何れか、又はこれら２つ以上の配合成分の組合せで構成される。

樹脂成分としては、例えばロジン系樹脂が挙げられる。
ロジン系樹脂としては、例えば、ガムロジン、ウッドロジン及びトール油ロジン等の原料ロジン、並びに該原料ロジンから得られる誘導体が挙げられる。
該誘導体としては、例えば、精製ロジン、水添ロジン、不均化ロジン、重合ロジン及びα，β不飽和カルボン酸変性物（アクリル化ロジン、マレイン化ロジン、フマル化ロジン等）、並びに該重合ロジンの精製物、水素化物及び不均化物、並びに該α，β不飽和カルボン酸変性物の精製物、水素化物及び不均化物等が挙げられ、二種以上を使用することができる。
また、樹脂成分としては、ロジン系樹脂の他、テルペン樹脂、変性テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、変性テルペンフェノール樹脂、スチレン樹脂、変性スチレン樹脂、キシレン樹脂、変性キシレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル−ポリエチレン共重合樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
変性テルペン樹脂としては、芳香族変性テルペン樹脂、水添テルペン樹脂、水添芳香族変性テルペン樹脂等が挙げられる。変性テルペンフェノール樹脂としては、水添テルペンフェノール樹脂等が挙げられる。変性スチレン樹脂としては、スチレンアクリル樹脂、スチレンマレイン酸樹脂等が挙げられる。変性キシレン樹脂としては、フェノール変性キシレン樹脂、アルキルフェノール変性キシレン樹脂、フェノール変性レゾール型キシレン樹脂、ポリオール変性キシレン樹脂、ポリオキシエチレン付加キシレン樹脂等が挙げられる。

活性成分としては、例えば、有機酸、アミン、ハロゲン系活性剤、チキソ剤、溶剤、金属不活性化剤等が挙げられる。

有機酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸、プロピオン酸、２，２−ビスヒドロキシメチルプロピオン酸、酒石酸、リンゴ酸、グリコール酸、ジグリコール酸、チオグリコール酸、ジチオグリコール酸、ステアリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸、パルミチン酸、オレイン酸等が挙げられる。

アミンとしては、例えば、エチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−ウンデシルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−エチル−４’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジン、２，４−ジアミノ−６−［２’−メチルイミダゾリル−（１’）］−エチル−ｓ−トリアジンイソシアヌル酸付加物、２−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、２−フェニル−４，５−ジヒドロキシメチルイミダゾール、２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール、２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ピロロ［１，２−ａ］ベンズイミダゾール、１−ドデシル−２−メチル−３−ベンジルイミダゾリウムクロライド、２−メチルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリン、２，４−ジアミノ−６−ビニル−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、エポキシ−イミダゾールアダクト、２−メチルベンゾイミダゾール、２−オクチルベンゾイミダゾール、２−ペンチルベンゾイミダゾール、２−（１−エチルペンチル）ベンゾイミダゾール、２−ノニルベンゾイミダゾール、２−（４−チアゾリル）ベンゾイミダゾール、ベンゾイミダゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔｅｒｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−アミルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔｅｒｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２，２’−メチレンビス［６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ｔｅｒｔ−オクチルフェノール］、６−（２−ベンゾトリアゾリル）−４−ｔｅｒｔ−オクチル−６’−ｔｅｒｔ−ブチル−４’−メチル−２，２’−メチレンビスフェノール、１，２，３−ベンゾトリアゾール、１−［Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）アミノメチル］ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、１−［Ｎ，Ｎ−ビス（２−エチルヘキシル）アミノメチル］メチルベンゾトリアゾール、２，２’−［［（メチル−１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−イル）メチル］イミノ］ビスエタノール、１−（１’，２’−ジカルボキシエチル）ベンゾトリアゾール、１−（２，３−ジカルボキシプロピル）ベンゾトリアゾール、１−［（２−エチルヘキシルアミノ）メチル］ベンゾトリアゾール、２，６−ビス［（１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−イル）メチル］−４−メチルフェノール、５−メチルベンゾトリアゾール、５−フェニルテトラゾール等が挙げられる。

ハロゲン系活性剤としては、例えば、アミンハロゲン化水素酸塩、有機ハロゲン化合物等が挙げられる。
アミンハロゲン化水素酸塩は、アミンとハロゲン化水素とを反応させた化合物である。ここでのアミンとしては、例えば、エチルアミン、エチレンジアミン、トリエチルアミン、ジフェニルグアニジン、ジトリルグアニジン、メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等が挙げられ、ハロゲン化水素としては、例えば、塩素、臭素、ヨウ素の水素化物が挙げられる。
有機ハロゲン化合物としては、例えば、ｔｒａｎｓ−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、トリアリルイソシアヌレート６臭化物、１−ブロモ−２−ブタノール、１−ブロモ−２−プロパノール、３−ブロモ−１−プロパノール、３−ブロモ−１，２−プロパンジオール、１，４−ジブロモ−２−ブタノール、１，３−ジブロモ−２−プロパノール、２，３−ジブロモ−１−プロパノール、２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール等が挙げられる。

チキソ剤としては、例えば、ワックス系チキソ剤、アマイド系チキソ剤、ソルビトール系チキソ剤等が挙げられる。
ワックス系チキソ剤としては、例えばヒマシ硬化油等が挙げられる。
アマイド系チキソ剤としては、モノアマイド系チキソ剤、ビスアマイド系チキソ剤、ポリアマイド系チキソ剤が挙げられ、具体的には、ラウリン酸アマイド、パルミチン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ベヘン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイド、飽和脂肪酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、不飽和脂肪酸アマイド、ｐ−トルエンメタンアマイド、芳香族アマイド、メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスラウリン酸アマイド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド、飽和脂肪酸ビスアマイド、メチレンビスオレイン酸アマイド、不飽和脂肪酸ビスアマイド、ｍ−キシリレンビスステアリン酸アマイド、芳香族ビスアマイド、飽和脂肪酸ポリアマイド、不飽和脂肪酸ポリアマイド、芳香族ポリアマイド、置換アマイド、メチロールステアリン酸アマイド、メチロールアマイド、脂肪酸エステルアマイド等が挙げられる。
ソルビトール系チキソ剤としては、例えば、ジベンジリデン−Ｄ−ソルビトール、ビス（４−メチルベンジリデン）−Ｄ−ソルビトール等が挙げられる。

溶剤としては、例えば、水、アルコール系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、テルピネオール類等が挙げられる。
アルコール系溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコール、１，２−ブタンジオール、イソボルニルシクロヘキサノール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール、２，３−ジメチル−２，３−ブタンジオール、１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）エタン、２−エチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、２，２’−オキシビス（メチレン）ビス（２−エチル−１，３−プロパンジオール）、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、１，２，６−トリヒドロキシヘキサン、ビス［２，２，２−トリス（ヒドロキシメチル）エチル］エーテル、１−エチニル−１−シクロヘキサノール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、エリトリトール、トレイトール、グアヤコールグリセロールエーテル、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール等が挙げられる。
グリコールエーテル系溶剤としては、例えば、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、２−メチルペンタン−２，４−ジオール、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル等が挙げられる。

金属不活性化剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系化合物、窒素化合物等が挙げられる。フラックスがヒンダードフェノール系化合物、又は窒素化合物のいずれかを含有することで、ソルダペーストの増粘抑制効果が高められやすくなる。
ここでいう「金属不活性化剤」とは、ある種の化合物との接触により金属が劣化することを防止する性能を有する化合物をいう。

ヒンダードフェノール系化合物とは、フェノールのオルト位の少なくとも一方に嵩高い置換基（例えばｔ−ブチル基等の分岐状又は環状アルキル基）を有するフェノール系化合物をいう。
ヒンダードフェノール系化合物としては、特に限定されず、例えば、ビス［３−（３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオン酸］［エチレンビス（オキシエチレン）］、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパンアミド］、１，６−ヘキサンジオールビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオナート］、２，２’−メチレンビス［６−（１−メチルシクロヘキシル）−ｐ−クレゾール］、２，２’−メチレンビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール）、２，２’−メチレンビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−４−エチルフェノール）、トリエチレングリコール−ビス［３−（３−ｔｅｒｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、１，６−ヘキサンジオール−ビス−［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、２，２−チオ−ジエチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレンビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド）、３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジルフォスフォネート−ジエチルエステル、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、Ｎ,Ｎ’−ビス［２−［２−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）エチルカルボニルオキシ］エチル］オキサミド、下記化学式で表される化合物等が挙げられる。

（式中、Ｚは、置換されてもよいアルキレン基である。Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立して、置換されてもよい、アルキル基、アラルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、シクロアルキル基又はヘテロシクロアルキル基である。Ｒ^３及びＲ^４は、それぞれ独立して、置換されてもよいアルキル基である。）

金属不活性化剤における窒素化合物としては、例えば、ヒドラジド系窒素化合物、アミド系窒素化合物、トリアゾール系窒素化合物、メラミン系窒素化合物等が挙げられる。

ヒドラジド系窒素化合物としては、ヒドラジド骨格を有する窒素化合物であればよく、ドデカン二酸ビス［Ｎ２−（２ヒドロキシベンゾイル）ヒドラジド］、Ｎ，Ｎ’−ビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニル］ヒドラジン、デカンジカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド、Ｎ−サリチリデン−Ｎ’−サリチルヒドラジド、ｍ−ニトロベンズヒドラジド、３−アミノフタルヒドラジド、フタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ヒドラジド、オキザロビス（２−ヒドロキシ−５−オクチルベンジリデンヒドラジド）、Ｎ’−ベンゾイルピロリドンカルボン酸ヒドラジド、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニル）ヒドラジン等が挙げられる。

アミド系窒素化合物としては、アミド骨格を有する窒素化合物であればよく、Ｎ，Ｎ’−ビス｛２−［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシル］エチル｝オキサミド等が挙げられる。

トリアゾール系窒素化合物としては、トリアゾール骨格を有する窒素化合物であればよく、Ｎ−（２Ｈ−１，２，４−トリアゾール−５−イル）サリチルアミド、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール、３−（Ｎ−サリチロイル）アミノ−１，２，４−トリアゾール等が挙げられる。

メラミン系窒素化合物としては、メラミン骨格を有する窒素化合物であればよく、メラミン、メラミン誘導体等が挙げられる。より具体的には、例えば、トリスアミノトリアジン、アルキル化トリスアミノトリアジン、アルコキシアルキル化トリスアミノトリアジン、メラミン、アルキル化メラミン、アルコキシアルキル化メラミン、Ｎ２−ブチルメラミン、Ｎ２，Ｎ２−ジエチルメラミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’−ヘキサキス（メトキシメチル）メラミン等が挙げられる。

その他成分としては、例えば、界面活性剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、着色剤等が挙げられる。

界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、弱カチオン系界面活性剤等が挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体、脂肪族アルコールポリオキシエチレン付加体、芳香族アルコールポリオキシエチレン付加体、多価アルコールポリオキシエチレン付加体が挙げられる。
弱カチオン系界面活性剤としては、例えば、末端ジアミンポリエチレングリコール、末端ジアミンポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール共重合体、脂肪族アミンポリオキシエチレン付加体、芳香族アミンポリオキシエチレン付加体、多価アミンポリオキシエチレン付加体が挙げられる。

上記以外の界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアセチレングリコール類、ポリオキシアルキレングリセリルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンエステル、ポリオキシアルキレンアルキルアミン、ポリオキシアルキレンアルキルアミド等が挙げられる。

本実施形態のソルダペースト中のフラックスの含有量は、ソルダペーストの全質量（１００質量％）に対して、５〜９５質量％であることが好ましく、５〜５０質量％であることがより好ましく、５〜１５質量％であることがさらに好ましい。
フラックスの含有量がこの範囲であると、はんだ粉末に起因する増粘抑制効果が十分に発揮される。

本実施形態のソルダペーストは、当業界で一般的な製造方法により製造することができる。
上記フラックスを構成する配合成分を加熱混合してフラックスを調製し、このフラックス中に、上記はんだ粉末を撹拌混合することにより、ソルダペーストを得ることができる。また、経時での増粘抑制効果を期待して、上記はんだ粉末とは別に、酸化ジルコニウム粉末をさらに配合してもよい。

（はんだボール）
本発明の一態様に係るはんだボールは、上記本発明の一態様に係るはんだ合金からなるものである。
上述した実施形態のはんだ合金は、はんだボールとして使用することができる。
本実施形態のはんだボールは、当業界で一般的な方法である滴下法を用いることにより製造することができる。
はんだボールの粒径は、１μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上がより好ましく、２０μｍ以上がさらに好ましく、３０μｍ以上が特に好ましい。一方、はんだボールの粒径は、３０００μｍ以下が好ましく、１０００μｍ以下がより好ましく、６００μｍ以下がさらに好ましく、３００μｍ以下が特に好ましい。
また、はんだボールの粒径は、例えば、１μｍ以上３０００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１０００μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以上６００μｍ以下がさらに好ましく、３０μｍ以上３００μｍ以下が特に好ましい。

（ソルダプリフォーム）
本発明の一態様に係るソルダプリフォームは、上記本発明の一態様に係るはんだ合金からなるものである。
上述した実施形態のはんだ合金は、プリフォームとして使用することができる。
本実施形態のプリフォームの形状としては、ワッシャ、リング、ペレット、ディスク、リボン、ワイヤー等が挙げられる。

（はんだ継手）
本発明の一態様に係るはんだ継手は、上記本発明の一態様に係るはんだ合金からなるものである。
本実施形態のはんだ継手は、電極及びはんだ接合部で構成される。はんだ接合部とは、主にはんだ合金で形成されている部分を示す。
本実施形態のはんだ継手は、例えば、ＩＣチップ等のＰＫＧ（Ｐａｃｋａｇｅ）の電極と、ＰＣＢ（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）等の基板の電極とを、上述した実施形態のはんだ合金によって接合することにより形成することができる。
また、本実施形態のはんだ継手は、フラックスを塗布した１つの電極上に、上述した実施形態のはんだボールを１つ搭載して接合するなど、当業界で一般的な方法で加工することにより製造することができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
本実施例において、特に指定しない限り、はんだ合金組成についての「ｐｐｂ」は「質量ｐｐｂ」であり、「ｐｐｍ」は「質量ｐｐｍ」であり、「％」は「質量％」である。

＜はんだ合金＞
（実施例１〜３７０、比較例１〜８）
原料金属を溶融・撹拌して、表１Ａから表１６Ｂに示す合金組成をそれぞれ有する各例のはんだ合金を作製した。

＜はんだ粉末＞
各例のはんだ合金を溶融し、アトマイズ法により、表１Ａから表１６Ｂに示す合金組成をそれぞれ有する各例のはんだ合金からなり、ＪＩＳ Ｚ ３２８４−１：２０１４における粉末サイズの分類（表２）において記号４を満たすサイズ（粒度分布）のはんだ粉末を作製した。

＜フラックス（Ｆ０）の調製＞
樹脂成分としてロジン系樹脂を用いた。
活性成分としてチキソ剤、有機酸、アミン及びハロゲン系活性剤を用いた。
溶剤としてグリコールエーテル系溶剤を用いた。
ロジン４２質量部と、グリコールエーテル系溶剤３５質量部と、チキソ剤８質量部と、有機酸１０質量部と、アミン２質量部と、ハロゲン系活性剤３質量部と、を混合してフラックス（Ｆ０）を調製した。

＜ソルダペーストの製造＞
前記フラックス（Ｆ０）と、表１Ａから表１６Ｂに示す合金組成をそれぞれ有する各例のはんだ合金からなるはんだ粉末とを混合して、ソルダペーストを製造した。
フラックス（Ｆ０）とはんだ粉末との質量比は、フラックス（Ｆ０）：はんだ粉末＝１１：８９とした。

＜評価＞
前記のソルダペーストを用いて、増粘抑制の評価を行った。
また、前記のはんだ合金を用いて、針状結晶の析出抑制の評価、Ｓｎ含有金属間化合物の形成抑制の評価、α線量の評価をそれぞれ行った。さらに、総合評価を行った。
詳細は以下のとおりである。評価した結果を、表１Ａから表１６Ｂに示した。

［増粘抑制］
（１）検証方法
調製直後のソルダペーストについて、株式会社マルコム社製：ＰＣＵ−２０５を用い、回転数：１０ｒｐｍ、２５℃、大気中で１２時間粘度を測定した。

（２）判定基準
〇：１２時間後の粘度が、ソルダペーストを調製直後から３０分経過した時の粘度と比較して１．２倍以下である。
×：１２時間後の粘度が、ソルダペーストを調製直後から３０分経過した時の粘度と比較して１．２倍を超える。
この判定が「〇」であれば、十分な増粘抑制効果が得られたものであると言える。すなわち、ソルダペーストの経時での粘度増加を抑制することができる。

［針状結晶の析出抑制］
（１）検証方法
各例のはんだ合金を、２５０℃にて溶融し、全合金組成の固相線温度以下である１００℃まで１０分間で冷却した。冷却後のはんだ合金について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い、その３００μｍ×３００μｍの範囲における任意の５ヶ所を断面観察し、その断面ＳＥＭ写真においてＳｎＦｅ化合物由来の針状結晶の有無を確認した。
本実施例における針状結晶とは、１つのＳｎＦｅ化合物由来の結晶において、長径と短径との比であるアスペクト比が２以上の結晶をいう。

（２）判定基準
○：５ヶ所全てのＳＥＭ観察像において、針状結晶が観察されなかった。
×：少なくとも１ヶ所のＳＥＭ観察像において、針状結晶が観察された。
この判定が「〇」であれば、針状結晶の析出抑制効果を有するものであると言える。すなわち、回路の短絡を生じにくくすることができる。

［Ｓｎ含有金属間化合物の形成抑制］
（１）検証方法
各例のはんだ合金を、２５０℃にて溶融し、全合金組成の固相線温度以下である１００℃まで１０分間で冷却した。冷却後のはんだ合金について、ＳＥＭを用い、その３００μｍ×３００μｍの範囲における任意の５ヶ所を断面観察し、Ｓｎ（Ｃｕ）Ｎｉ化合物の有無を確認した。

（２）判定基準
○：５ヶ所全てのＳＥＭ観察像において、Ｓｎ（Ｃｕ）Ｎｉ化合物が観察されなかった。
×：少なくとも１ヶ所のＳＥＭ観察像において、Ｓｎ（Ｃｕ）Ｎｉ化合物が観察された。
この判定が「〇」であれば、Ｓｎ含有金属間化合物の形成抑制の効果を有するものであると言える。すなわち、はんだ継手の機械的強度を高めることができる。

［α線量］
（１）検証方法その１
α線量の測定は、ガスフロー比例計数器のα線量測定装置を用い、上述した手順（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）に従うことにより行った。
測定サンプルとして、製造直後のはんだ合金シートを用いた。
このはんだ合金シートは、作製直後のはんだ合金を溶融し、一面の面積が９００ｃｍ^２であるシート状に成形することにより得た。
この測定サンプルを、α線量測定装置内に入れ、ＰＲ−１０ガスを１２時間流し静置した後、７２時間α線量を測定した。

（２）判定基準その１
〇〇：測定サンプルから発生するα線量が０．００２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下であった。
〇：測定サンプルから発生するα線量が０．００２ｃｐｈ／ｃｍ^２超、０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下であった。
×：測定サンプルから発生するα線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２超であった。
この判定が「〇〇」又は「〇」であれば、低α線量のはんだ材料であると言える。

（３）検証方法その２
測定サンプルを変更した以外は、上記の（１）検証方法その１と同様にして、α線量の測定を行った。
測定サンプルとして、作製直後のはんだ合金を溶融し、一面の面積が９００ｃｍ^２であるシート状に成形したはんだ合金シートに対して、１００℃で１時間の加熱処理を行い、放冷したものを用いた。

（４）判定基準その２
〇〇：測定サンプルから発生するα線量が０．００２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下であった。
〇：測定サンプルから発生するα線量が０．００２ｃｐｈ／ｃｍ^２超、０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下であった。
×：測定サンプルから発生するα線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２超であった。
この判定が「〇〇」又は「〇」であれば、低α線量のはんだ材料であると言える。

（５）検証方法その３
上記の（１）検証方法その１にてα線量を測定した測定サンプルのはんだ合金シートを１年間保管した後、再度、上述した手順（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）に従うことによりα線量を測定して、α線量の経時変化を評価した。

（６）判定基準その３
〇〇：測定サンプルから発生するα線量が０．００２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下であった。
〇：測定サンプルから発生するα線量が０．００２ｃｐｈ／ｃｍ^２超、０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下であった。
×：測定サンプルから発生するα線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２超であった。
この判定が「〇〇」又は「〇」であれば、発生するα線量が経時変化せず、安定なものであると言える。すなわち、電子機器類におけるソフトエラーの発生を抑制することができる。

［総合評価］
〇：表１Ａから表１６Ｂにおいて、増粘抑制、針状結晶の析出抑制、Ｓｎ含有金属間化合物の形成抑制、製造直後のα線量、加熱処理後のα線量、α線量の経時変化の各評価が、いずれも「〇〇」又は「〇」であった。
×：表１Ａから表１６Ｂにおいて、増粘抑制、針状結晶の析出抑制、Ｓｎ含有金属間化合物の形成抑制、製造直後のα線量、加熱処理後のα線量、α線量の経時変化の各評価のうち、少なくとも１つが×であった。

表１Ａから表１６Ｂに示すように、本発明を適用した実施例１〜３７０のはんだ合金を用いた場合では、いずれにおいても、ソルダペーストの経時での粘度増加を抑制し、回路の短絡を生じにくく、はんだ継手の機械的強度を高められ、かつ、ソフトエラーの発生を抑制することが可能であることが確認された。

一方、本発明の範囲外である比較例１〜８のはんだ合金を用いた場合では、いずれにおいても、増粘抑制、針状結晶の析出抑制、Ｓｎ含有金属間化合物の形成抑制、及びα線量の評価のうちの少なくとも１つが劣る結果を示した。

Claims (23)

1. Ｕ：５質量ｐｐｂ未満、Ｔｈ：５質量ｐｐｂ未満、Ｐｂ：５質量ｐｐｍ未満、Ａｓ：５質量ｐｐｍ未満、Ｎｉ：０質量ｐｐｍ以上６００質量ｐｐｍ以下、及びＦｅ：０質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下、並びに残部がＳｎからなる合金組成を有し、
   下記（１）式を満たし、かつ、
   α線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下である、はんだ合金。
   ２０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦７００ （１）
   （１）式中、Ｎｉ及びＦｅは、各々前記合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
2. Ｕ：５質量ｐｐｂ未満、Ｔｈ：５質量ｐｐｂ未満、Ｐｂ：５質量ｐｐｍ未満、Ａｓ：５質量ｐｐｍ未満、Ｎｉ：０質量ｐｐｍ以上６００質量ｐｐｍ以下、及びＦｅ：０質量ｐｐｍ超１００質量ｐｐｍ以下、並びに残部がＳｎからなる合金組成を有し、
   下記（１）式を満たし、かつ、
   α線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ ^２ 以下である、はんだ合金。
   ２０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦７００ （１）
   （１）式中、Ｎｉ及びＦｅは、各々前記合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
3. 更に、前記合金組成は、下記（１’）式を満たす、請求項１又は２に記載のはんだ合金。
   ４０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦２００ （１’）
   （１’）式中、Ｎｉ及びＦｅは、各々前記合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
4. Ｐｂが２質量ｐｐｍ未満である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のはんだ合金。
5. Ａｓが２質量ｐｐｍ未満である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のはんだ合金。
6. 更に、前記合金組成は、Ａｇ：０質量％以上４質量％以下、及びＣｕ：０質量％以上０．９質量％以下の少なくとも一種を含有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のはんだ合金。
7. Ｕ：５質量ｐｐｂ未満、Ｔｈ：５質量ｐｐｂ未満、Ｐｂ：５質量ｐｐｍ未満、Ａｓ：５質量ｐｐｍ未満、Ｎｉ：０質量ｐｐｍ超６００質量ｐｐｍ以下、及びＦｅ：０質量ｐｐｍ超１００質量ｐｐｍ以下と、
   Ａｇ：０質量％超４質量％以下、及びＣｕ：０質量％超０．９質量％以下の少なくとも一種と、
   残部がＳｎと、
   からなる合金組成を有し、
   下記（１）式を満たし、かつ、
   α線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下である、はんだ合金。
   ２０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦７００ （１）
   （１）式中、Ｎｉ及びＦｅは、各々前記合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
8. Ｕ：５質量ｐｐｂ未満、Ｔｈ：５質量ｐｐｂ未満、Ｐｂ：５質量ｐｐｍ未満、Ａｓ：５質量ｐｐｍ未満、Ｎｉ：０質量ｐｐｍ超６００質量ｐｐｍ以下、及びＦｅ：０質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下と、
   Ｃｕ：０質量％超０．９質量％以下と、
   残部がＳｎと、
   からなる合金組成を有し、
   下記（１）式を満たし、
   ＣｕとＮｉとの比率は、Ｃｕ／Ｎｉで表される質量比として、８以上１７５以下であり、かつ、
   α線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下である、はんだ合金。
   ２０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦７００ （１）
   （１）式中、Ｎｉ及びＦｅは、各々前記合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
9. Ｕ：５質量ｐｐｂ未満、Ｔｈ：５質量ｐｐｂ未満、Ｐｂ：５質量ｐｐｍ未満、Ａｓ：５質量ｐｐｍ未満、Ｎｉ：０質量ｐｐｍ以上６００質量ｐｐｍ以下、及びＦｅ：０質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下と、
   Ｃｕ：０質量％超０．９質量％以下と、
   残部がＳｎと、
   からなる合金組成を有し、
   下記（１）式を満たし、
   ＣｕとＮｉとＦｅとの比率は、Ｃｕ／（Ｎｉ＋Ｆｅ）で表される質量比として、７以上３５０以下であり、かつ、
   α線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下である、はんだ合金。
   ２０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦７００ （１）
   （１）式中、Ｎｉ及びＦｅは、各々前記合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
10. Ｕ：５質量ｐｐｂ未満、Ｔｈ：５質量ｐｐｂ未満、Ｐｂ：５質量ｐｐｍ未満、Ａｓ：５質量ｐｐｍ未満、Ｎｉ：０質量ｐｐｍ以上６００質量ｐｐｍ以下、及びＦｅ：０質量ｐｐｍ超１００質量ｐｐｍ以下と、
    Ｃｕ：０質量％超０．９質量％以下と、
    残部がＳｎと、
    からなる合金組成を有し、
    下記（１）式を満たし、
    ＣｕとＦｅとの比率は、Ｃｕ／Ｆｅで表される質量比として、５０以上３５０以下であり、かつ、
    α線量が０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下である、はんだ合金。
    ２０≦Ｎｉ＋Ｆｅ≦７００ （１）
    （１）式中、Ｎｉ及びＦｅは、各々前記合金組成での含有量（質量ｐｐｍ）を表す。
11. ＮｉとＦｅとの比率は、Ｎｉ／Ｆｅで表される質量比として、０．４以上３０以下である、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のはんだ合金。
12. 更に、前記合金組成は、Ａｇ：０質量％超４質量％以下を含有する、請求項８〜１１のいずれか一項に記載のはんだ合金。
13. 更に、前記合金組成は、Ｂｉ：０質量％以上０．３質量％以下、及びＳｂ：０質量％以上０．９質量％以下の少なくとも一種を含有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のはんだ合金。
14. 更に、前記合金組成は、下記（２）式を満たす、請求項１３に記載のはんだ合金。
    ０．０３≦Ｂｉ＋Ｓｂ≦１．２ （２）
    （２）式中、Ｂｉ及びＳｂは、各々前記合金組成での含有量（質量％）を表す。
15. 一面の面積が９００ｃｍ^２であるシート状に成形したはんだ合金シートに対して、１００℃で１時間の加熱処理を施した後におけるα線量が、０．０２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下となる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のはんだ合金。
16. α線量が０．００２ｃｐｈ／ｃｍ^２以下である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のはんだ合金。
17. α線量が０．００１ｃｐｈ／ｃｍ^２以下である、請求項１６に記載のはんだ合金。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載のはんだ合金からなる、はんだ粉末。
19. 粒度分布の異なる２種以上のはんだ合金粒子群を併有する、請求項１８に記載のはんだ粉末。
20. 請求項１８又は１９に記載のはんだ粉末と、フラックスとを含有する、ソルダペースト。
21. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載のはんだ合金からなる、はんだボール。
22. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載のはんだ合金からなる、ソルダプリフォーム。
23. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載のはんだ合金からなる、はんだ継手。