DE602005005733T2 - Fügeverfahren mittels eines Au-Sn-Hartlötmaterials, dessen Dicke u.a. abhängig von dem Sn-Gehalt ist - Google Patents

Fügeverfahren mittels eines Au-Sn-Hartlötmaterials, dessen Dicke u.a. abhängig von dem Sn-Gehalt ist Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungsverfahren unter Verwendung eines Au-Sn-Hartlotmaterials, beispielsweise beim Verbinden eines Kontaktstifts mit einem Leiterkreis-Anschluss oder beim Abdichten einer Halbleiter-Baugruppe.
  • BESCHREIBUNG DES TECHNISCHEN HINTERGRUNDS
  • Au-Sn-Hartlotmaterialien sind Hartlotmaterialien, bei denen eutektische Strukturen bzw. Zusammensetzungen von Au-Sn-Legierungen verwendet werden, und haben relativ niedrige Schmelzpunkte (etwa 280°C). Außerdem sind Au-Sn-Hartlotmaterialien hervorragend in der Korrosionsbeständigkeit und haben den Vorteil, dass sie keine schädlichen Substanzen wie Pb enthalten, anders als Lötmaterialien (Sn-37 Gew.-% Pb), die bisher verwendet wurden. Au-Sn-Hartlotmaterialien werden auf dem Gebiet der elektrischen und elektronischen Geräte in breitem Umfang verwendet und sind praktisch erprobt, beispielsweise als Dichtungsmaterialien für die hermetische Abdichtung von Baugruppen elektronischer Teile und als Verbindungsmaterialien zum Verbinden von Kontaktstiften mit Leiterkreis-Anschlüssen.
  • Obwohl eine mittels eines Au-Sn-Hartlotmaterials hergestellte Verbindung im Wesentlichen eine eutektische Au-Sn-Struktur hat, kann manchmal teilweise eine Au-Sn-Legierungsphase mit einem hohen Au-Gehalt (hierin im Folgenden als eine Au-reiche Phase bezeichnet) auftreten. Diese Au-reiche Phase, die eine Art intermetallische Verbindung ist, ist hart und hat einen höheren Schmelzpunkt als die umgebende eutektische Au-Sn-Phase. Daher verflüssigt sich diese Au-reiche Phase nicht an den Schmelzpunkten der Hartlotmaterialien und bleibt als eine feste Phase zurück. Und weil die Au-reiche Phase ungleiche Abmessungen hat, können manchmal in der Dicke einer Verbindung Abweichungen erzeugt werden. Insbesondere wird bei einem Verbindungsverfahren unter Verwendung von Au-Sn-Hartlotmaterialien das Verbinden oft durchgeführt, indem zu verbindende Teile mit Gold plattiert werden, um die Benetzbarkeit zu verbessern. Wegen der Diffusion von Gold aus dieser Goldplattierung steigt der Goldgehalt in einer Verbindung an, und wahrscheinlich tritt eine Au-reiche Phase auf. In dem Zusammensetzungsbereich, in dem diese Au-reiche Phase auftritt, wird auch die Kristallstruktur gröber, und der Lötmittelfluss wird schlechter, was ein Problem darstellt.
  • Der gegenwärtige Anmelder hat bisher ein Abdichtungsverfahren und ein Verbindungsverfahren offenbart, die bei den oben beschriebenen Verwendungen wirkungsvoll sind ( japanisches Patent Nr. 3 086 086 ; japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2001-176999 und ihr Familienmitglied US 2002/0190106 A1 ). In diesen Verfahren werden, verglichen mit Au-Sn-Hartlotmaterialien aus Au-20 Gew.-% Sn, die bisher verwendet wurden, Hartlotmaterialien mit einer Zusammensetzung, die gegenüber einem eutektischen Punkt leicht verschoben ist, verwendet, bei denen der Goldgehalt verringert ist und der Sn-Gehalt auf 20,5 bis 21,5%, und bis zu 22%, wenn goldplattierte Elemente verbunden werden, erhöht ist. In diesem Verfahren wird durch Verwendung eines Hartlotmaterials von geringem Goldgehalt die Zusammensetzung des Hartlotmaterials davor bewahrt, zur Goldseite hin von einem eutektischen Punkt abzuweichen, selbst wenn der Goldgehalt in dem Hartlotmaterial während des Verbindens aufgrund der Diffusion von Gold von außen ansteigt, und das Auftreten einer goldreichen Phase wird unterdrückt. Eine durch diese Verfahren hergestellte Verbindung hat eine vollkommene eutektische Struktur oder eine eutektische Struktur, die eine kleine Menge an Sn-reicher Phase enthält. Verglichen mit einer Au-reichen Phase hat eine Sn-reiche Phase einen niedrigen Schmelzpunkt, übt eine kleine Wirkung aus und unterdrückt das Gröber-Werden einer Struktur durch Unterdrücken des Auftretens einer Au-reichen Phase. Daher wird es, indem man eine Verbindung veranlasst, dass eine solche Struktur wie eine Sn- reiche Phase gebildet wird, möglich, ein Verbinden in einer stabilen Weise durchzuführen.
  • US H 1934 offenbart Au-Sn-Hartlotmaterialien mit einem Sn-Gehalt von 20 bis 26 Gew.-%. Das Au-Sn-Hartlotmaterial wird zum Verbinden von Elementen, die goldplattiert sein können, verwendet. Es wird gelehrt, dass die Hartlotmaterial-Zusammensetzung wirksam sein soll, die Bildung von goldreichen Phasen, die nachteilig sind, zu vermeiden. Vielmehr soll die Verbindung eine Zusammensetzung nahe an der eutektischen Zusammensetzung haben. Es wird gelehrt, dass die eutektische Zusammensetzung einen Sn-Gehalt von 20 Gew.-% hat.
  • Die von dem gegenwärtigen Anmelder und durch die obigen Schriften offenbarten Verfahren können gute Verbindungen wirkungsvoll bilden, obwohl es einfache Verfahren sind, die ein leichtes Verändern der Zusammensetzung eines zu verwendenden Hartlotmaterials beinhalten. Nach Untersuchungen durch den gegenwärtigen Erfinder tritt in manchen Fällen, wenn auch in den meisten Fällen durch Verwendung dieses Hartlotmaterials, dessen Zusammensetzung angepasst ist, gute Verbindungen erhalten werden, eine Au-reiche Phase auf, und es können keine zufriedenstellenden Verbindungen hergestellt werden. Wenn auch der aus diesem Grund mangelhafte Anteil selbst nicht hoch ist, ist es vom Standpunkt der Sicherstellung des Produkt-Ertrags und der wirkungsvollen Nutzung von Ressourcen wünschenswert, zu veranlassen, dass sich der mangelhafte Anteil soweit wie möglich 0 nähert, falls dies möglich ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde vor dem oben beschriebenen Hintergrund gemacht, und ihre Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verbindungsverfahrens unter Verwendung eines Au-Sn-Hartlotmaterials, das das Auftreten einer Au-reichen Phase völlig unterdrückt und mit hoher Wahrscheinlichkeit eine homogene Verbindung bilden kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch das in Anspruch 1 beanspruchte Verfahren. Eine Ausführungsform wird in dem abhängigen Anspruch beansprucht.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Der gegenwärtige Erfinder untersuchte den Grund, warum mit einem Hartlotmaterial, in dem der Sn-Gehalt geringfügig höher ist als derjenige einer eutektischen Zusammensetzung, Verbindungsmängel auftreten und zog die folgenden zwei Schlüsse. Erstens, der erste Schluss ist, dass eine Zusammensetzung (Au-20 Gew.-% Sn), die bisher als eine eutektische Zusammensetzung betrachtet wurde, keine völlig eutektische Struktur frei von einer Au-reichen Phase zeigt, und dass eine davon leicht abweichende Zusammensetzung eine genau eutektische Struktur zeigt. Diese Ansicht wurde aus den Ergebnissen wiederholter Demonstrationstests durch den gegenwärtigen Erfinder, die später beschrieben werden, erhalten, und Au-Sn-Legierungen zeigen eine völlig eutektische Struktur bei 20,65 Gew.-%, unabhängig von der Kühlgeschwindigkeit und der Größe der Gusslegierungen. Es folgt, dass daher, selbst wenn eine Hartlotmaterial-Zusammensetzung unter Berücksichtigung einer Zusammensetzung, von der bisher gedacht wurde, dass sie einen eutektischen Punkt hat, hergestellt wird, eine Verbindung manchmal von dem eutektischen Punkt abweichen kann mit dem Ergebnis, dass eine Au-reiche Phase auftreten kann.
  • Und der zweite Schluss ist, dass wegen der Diffusion von Gold aus der Goldplattierung auf den zu verbindenden Elementen die Zusammensetzung der Verbindung so ist, dass der Goldgehalt höher wird als bei der Hartlotmaterial-Zusammensetzung vor dem Verbinden, und das Ausmaß der Veränderung dieses Goldgehalts variiert in Abhängigkeit von der Dicke der Goldplattierung. Das heißt, die Menge an diffundiertem Gold steigt proportional zur Dicke der Goldplattierung, und der Goldgehalt der Verbindung überschreitet einen beabsichtigten Goldgehalt, was bewirkt, dass leicht eine Gold-reiche Phase auftritt. Mit anderen Worten, man könnte glauben, dass der Grund, warum bei konventionellen Verfahren manchmal Verbindungsmängel auftreten, ist, dass die Dicke der Goldplattierung während des Verbindens zu groß ist.
  • Unter der Annahme, dass es auf der Basis der oben beschriebenen Überlegungen für ein Verbindungsverfahren, das das Auftreten einer Au-reichen Phase vollständig unterdrückt, bevorzugt ist, sicherzustellen, dass die Zusammensetzung einer Verbindung in einem gegebenen Bereich von einem genau eutekti schen Punkt bis zu einem Bereich, der von dem eutektischen Punkt leicht zur Sn-Seite hin abweicht, gehalten wird, ist der gegenwärtige Erfinder auf die vorliegende Erfindung gestoßen.
  • Das heißt, die Erfindung stellt ein Verfahren zur Verbindung von Elementen, die verbunden werden sollen, unter Verwendung eines Au-Sn-Hartlotmaterials bereit, bei dem das Verbinden durch Anpassen bzw. Einstellen der Zusammensetzung und Dicke des Au-Sn-Hartlotmaterials dergestalt, dass der Sn-Gehalt einer Verbindung nach dem Verbinden von 20,65 bis 23,5 Gew.-% beträgt, durchgeführt wird.
  • Bei der Erfindung ist der Grund, warum die Zusammensetzung der Verbindung in diesem Bereich gehalten wird, dass der genaue eutektische Punkt dieses Legierungssystems 20,65 Gew.-% Sn ist, wie aus den Ergebnissen der Untersuchungen durch den gegenwärtigen Erfinder offenkundig ist. Die angegebene Obergrenze des Sn-Gehalts ist 23,5 Gew.-%. Das liegt daran, dass, wenn der Sn-Gehalt 23,5 Gew.-% überschreitet, die Liquiduskurven-Temperatur eines Hartlotmaterials eine hohe Temperatur von nicht weniger als 320°C wird, was Verbindungsmängel bewirkt. Als Mittel zur Anpassung der Zusammensetzung dieser Verbindung ist es, wenn das Verbinden nach einem Plattieren der zu verbindenden Elemente mit Gold, was üblicherweise gemacht wird, durchgeführt wird, notwendig, die Zusammensetzung und die Dicke des Hartlotmaterials entsprechend der Dicke der Goldplattierung als Mittel zur Anpassung der Zusammensetzung dieser Verbindung passend zu variieren, weil die Zusammensetzung der Verbindung wegen der Diffusion von Gold aus der Goldplattierung mit der Dicke der Goldplattierung variiert.
  • Daher untersuchte der gegenwärtige Erfinder die Beziehung zwischen Plattierungsdicke und Hartlotmaterial-Dicke für jede Zusammensetzung des Hartlotmaterials, das in einem Fall verwendet werden soll, wo die zu verbindenden Elemente mit Gold plattiert sind, und studierte die Bedingungen, unter denen die Zusammensetzung einer Verbindung nach dem Verbinden in den oben beschriebenen Bereich fällt.
  • Wenn die zu verwendenden Hartlotmaterialien einen Sn-Gehalt von 23 Gew.-% haben, ist es bevorzugt, die Dicke der Goldplattierung in dem Bereich einzustellen, der die folgende Gleichung erfüllt. Die Beziehung zwischen der Dicke des Hartlotmaterials und der Dicke der Dicke der Goldplattierung in diesem Fall ist wie in 1 gezeigt.
    bei 23 Gew.-% Sn y ≤ 0,0825 x
    • (x: Dicke des Hartlotmaterials, y: Dicke der Goldplattierung)
  • In einem Fall, in dem zu verwendende Hartlotmaterialien einen Sn-Gehalt haben, der 24 Gew.-% überschreitet, ist es bevorzugt, die Dicke der Goldplattierung auf den Bereich einzustellen, der durch zwei numerische Ausdrücke, wie sie unten angegeben sind, definiert wird. Der Grund, warum die Definition wie diese durch zwei numerische Ausdrücke notwendig ist, ist, dass, weil in diesen Hartlotmaterialien der Sn-Gehalt hoch wird, eine Sn-reiche Phase in einer großen Menge auftritt, selbst wenn die Dicke der Goldplattierung erhöht wird, wodurch eine Gleichung erforderlich ist, in der die Wirkung einer Sn-reichen Phase berücksichtigt wird. Die Beziehung zwischen der Dicke des Hartlotmaterials und der Dicke der Dicke der Goldplattierung in diesem Fall ist wie in den 2 und 3 gezeigt.
    bei 24 Gew.-% Sn 0,0152 x ≤ y ≤ 0,1163 x
    bei 25 Gew.-% Sn 0,0452 x ≤ y ≤ 0,1492 x
    • (x: Dicke des Hartlotmaterials, y: Dicke der Goldplattierung)
  • Der Grund, warum der angegebene Zusammensetzungsbereich von zu verwendenden Hartlotmaterialien 23 bis 25 Gew.-% Sn ist, ist, dass es unmöglich ist, das Auftreten einer Gold-reichen Phase zu unterdrücken, wenn Hartlotmaterialien von weniger als 21 Gew.-% Sn verwendet werden. Wenn Hartlotmaterialien von mehr als 25 Gew.-% Sn verwendet werden, besteht die Möglichkeit, dass eine Sn-reiche Phase in einer großen Menge auftreten kann, und darüber hinaus haben Hartlotmaterialien mit einem hohen Sn-Gehalt eine schlechte Verarbeitbarkeit mit dem Ergebnis, dass es unmöglich ist, Hartlotmaterialien mit Präzisionsformen herzustellen.
  • Die Dicke der Goldplattierung unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Art der zu verbindenden Elemente, und sie unterscheidet sich auch, selbst im Fall derselben Art von zu verbindenden Elementen, entsprechend der Benetzbarkeit und dergleichen. Beim Befestigen von Kontaktstiften oder beim Abdichten von Halbleiter-Baugruppen wird eine Goldplattierung von 0,05 bis 3,0 μm aufgebracht. Beim Abdichten von Halbleiter-Baugruppen reicht die Goldplattierungs-Dicke von kleinen bis zu relativ großen Abmessungen. Bei der Erfindung wird das Verbinden daher in einer solchen Weise durchgeführt, dass zuerst die Dicke der Goldplattierung auf zu verbindenden Elementen festgestellt wird, und danach werden die Zusammensetzung und Dicke des zu verwendenden Hartlotmaterials passend ausgewählt. Übrigens ist beispielsweise in dem Fall des Verbindens eines Kontaktstifts die Dicke der Goldplattierung bei der Erfindung eine Summe der Plattierungsschichten, die getrennt sowohl auf den Kontaktstift als auch das Leiterkreis-Substrat aufgetragen wurden, weil das Verbinden durchgeführt wird nachdem sowohl der Kontaktstift als auch das Leiterkreis-Substrat mit Gold plattiert worden sind.
  • Andererseits kann die Zusammensetzung eines Hartlotmaterials durch Kontrollieren der Zusammensetzung einer Schmelze während des Schmelzens und Gießens eingestellt werden. Es ist auch möglich, die Dicke eines Hartlotmaterials in dem Herstellungsprozess passend zu variieren.
  • Bei dem Verbindungsverfahren der Erfindung können die Bedingungen und das Verfahren im Wesentlichen konventionell sein. Das bedeutet, das Verbinden wird im Allgemeinen in einem Temperaturbereich von 300 bis 320°C unter einer inerten Atmosphäre von Stickstoffgas oder Wasserstoffgas oder Vakuum durchgeführt.
  • Wie oben beschrieben, kann erfindungsgemäß in dem Verbindungsprozess unter Verwendung eines Au-Sn-Hartlotmaterials das Verbinden vollendet werden, ohne zu bewirken, dass in einer Verbindung eine Gold-reiche Phase auftritt. Als ein Ergebnis davon ist es möglich, Verbindungsmängel, die der Ungleichmäßigkeit der Dicke der Verbindung zuzuschreiben sind, zu unterdrücken. Gemäß der Erfindung ist es möglich, einen mangelhaften Anteil von etwa 2% bei kon ventionellen Verfahren auf ein Zehntel zu senken, und daher ist es möglich, den Produkt-Ertrag zu verbessern und die Effizienz der Herstellung sicherzustellen.
  • Ebenso können bei der Erfindung mehrere Faktoren variiert werden, wie die Dicke der Goldplattierung und die Zusammensetzung und Dicke des Hartlotmaterials, und daher ist es möglich, wenn ein Hartlotmaterial von Präzisionsgestaltung verwendet wird und wenn die Verarbeitbarkeit eines Hartlotmaterials erforderlich ist, ein Hartlotmaterial von niedrigem Sn-Gehalt zu verwenden. So ist es möglich, ein Verbindungsverfahren der Erfindung in einer flexiblen Weise auszuführen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine grafische Darstellung, die einen geeigneten Bereich von Hartlotmaterial-Dicke und Goldplattierungs-Dicke in einem Fall zeigt, in dem ein Au-Sn-Hartlotmaterial mit einem Sn-Gehalt von 23 Gew.-% verwendet wird;
  • 2 ist eine grafische Darstellung, die einen geeigneten Bereich von Hartlotmaterial-Dicke und Goldplattierungs-Dicke in einem Fall zeigt, in dem ein Au-Sn-Hartlotmaterial mit einem Sn-Gehalt von 24 Gew.-% verwendet wird;
  • 3 ist eine grafische Darstellung, die einen geeigneten Bereich von Hartlotmaterial-Dicke und Goldplattierungs-Dicke in einem Fall zeigt, in dem ein Au-Sn-Hartlotmaterial mit einem Sn-Gehalt von 25 Gew.-% verwendet wird;
  • 4(a) ist eine schematische Darstellung eines Gefüge-Schnitts eines Ingots, der aus einer Au-20 Gew.-% Sn-Legierung hergestellt ist;
  • 4(b) ist eine schematische Darstellung eines Gefüge-Schnitts eines Ingots, der aus einer Au-20,65 Gew.-% Sn-Legierung hergestellt ist;
  • 5 ist eine Fotografie eines Gefüge-Schnitts (eutektische Struktur) einer Verbindung nach einem Verbindungstest;
  • 6 ist eine Fotografie eines Gefüge-Schnitts (eutektische Struktur + Au-reiche Phase) einer Verbindung nach einem Verbindungstest; und
  • 7 ist eine Fotografie eines Gefüge-Schnitts (eutektische Struktur + Sn-reiche Phase) einer Verbindung nach einem Verbindungstest.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden unten beschrieben. Zuerst wird eine Beschreibung von zwei Beispielen eines Demonstrationstests, der durchgeführt wurde, um einen eutektischen Punkt von Au-Sn-Legierungen zu finden, gegeben, und gleichzeitig wird eine Beschreibung von Ergebnissen einer Betrachtung der Strukturen von Verbindungen, die erhalten wurden, indem tatsächlich eine Baugruppen-Abdichtung unter Verwendung von Au-Sn-Hartlotmaterialien jeder Zusammensetzung durchgeführt wurde, gegeben.
  • Demonstrationstests des eutektischen Punkts: Ein genauer bzw. tatsächlicher eutektischer Punkt mehrerer Au-Sn-Legierungen wurde ermittelt durch Schmelzen und Gießen dieser Au-Sn-Legierungen und Prüfen der Zusammensetzungs-Verteilung und der Strukturen bzw. Gefüge von Ingots. In den Tests wurden scheibenartige Ingots von 30 mm Durchmesser und 30 mm Höhe hergestellt, und die Zusammensetzungs-Verteilung und die Gefüge der Schnitte der Ingots wurden ermittelt.
  • 4(a) zeigt schematisch einen Gefüge-Schnitt eines Ingots, der durch Gießen einer Au-20 Gew.-% Sn-Legierung, von der bisher angenommen wurde, dass sie eine eutektische Zusammensetzung hat, erhalten wurde. In dem Ingot dieser Zusammensetzung hat die Zusammensetzung keine Gleichförmigkeit, wie in der Figur gezeigt, und es wurden Legierungsschichten mit unterschiedlichen Strukturen gebildet. Und im Kern des Ingots wurde eine Schicht gebildet, die aus einer Au-20,65 Gew.-% Sn-Legierung gemacht war. Daher konnte, wenn eine Au-20,65 Gew.-% Sn-Legierung gegossen wurde, ein Legierungsingot mit einer gleichmäßigen Zusammensetzung erhalten werden, wie in 4(b) gezeigt.
  • Verbindungstest: Als Nächstes wurden Halbleiter-Baugruppen unter Verwendung von Au-Sn-Hartlotmaterialien mit verschiedenen Zusammensetzungen und Dicken abgedichtet, und die Strukturen von Verbindungen wurden betrachtet. Die in diesem Test verwendeten Hartlotmaterialien wurden erhalten durch Walzen von Au-Sn-Legierungsingots vorgeschriebener Zusammensetzungen, die durch den Schmelz- und Gießprozess hergestellt wurden, auf eine vorgeschriebene Dicke in Flachmaterialform und Stanzen der Flachmaterialien zu Hartlotmaterialien in eckige Ringform. Bei den zu verbindenden Baugruppen waren sowohl die Basis als auch der Deckel aus Kovar hergestellt, und nur der Deckel wurde vor dem Verbinden mit Gold plattiert. Und beim Verbinden (Abdichten) der Basis und des Deckels wurde das Hartlotmaterial nach der Verarbeitung zwischen die Basis und den mit Gold plattierten Deckel eingelegt, und das Verbinden wurde durchgeführt, indem sie unter Verwendung eines Förderbandofens auf 310°C erhitzt wurden.
  • Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse einer Betrachtung der Gefüge von Verbindungen, die von der Zusammensetzung und Dicke der Au-Sn-Hartlotmaterialien und der Dicke der Goldplattierung auf dem Deckel abhängen, die bei dieser Ausführungsform untersucht wurden. Die 5 bis 7 zeigen jeweils eine Fotografie eines Gefüge-Schnitts einer in diesem Test betrachteten Verbindung, in dieser Reihenfolge ein nahezu völlig eutektisches Gefüge (das Gefüge, das in 5 und Tabelle 1 mit O bezeichnet ist), ein Gefüge, in dem eine Au-reiche Phase in ein eutektisches Gefüge eingemischt ist (das Gefüge, das in 6 und Tabelle 1 mit x bezeichnet ist), und ein Gefüge, in dem eine Sn-reiche Phase in ein eutektisches Gefüge eingemischt ist (das Gefüge, das in 7 und Tabelle 1 mit Δ bezeichnet ist). [Tabelle 1]
    Sn-Gehalt des Hartlotmaterials Hartlotmaterial-Dicke Goldplattierungs-Dicke Gefüge der Verbindung
    23 Gew.-% 10 μm 0,6 μm O
    1,2 μm x
    20 μm 1,2 μm O
    2,0 um x
    30 μm 2,1 μm O
    3,0 um x
    24 Gew.-% 10 μm 0,5 μm Δ
    1,0 μm O
    2,0 μm x
    20 μm 0,2 μm Δ
    1,2 μm O
    3,0 μm x
    30 μm 0,2 μm Δ
    2,0 um O
    4,0 μm x
    25 Gew.-% 10 μm 0,1 μm Δ
    0,8 μm O
    2,0 um x
    20 μm 0,4 μm Δ
    2,0 um O
    3,5 μm x
    30 μm 0,8 μm Δ
    3,0 μm O
    5,0 μm x
    • O eutektisches Gefüge
    • x eutektisches Gefüge + Au-reiche Phase
    • Δ eutektisches Gefüge + Übermaß an Sn-reicher Phase
  • Wenn auch einige der Zusammensetzungen etc. der in dieser Ausführungsform untersuchten Hartlotmaterialien innerhalb der in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen optimalen Bereiche sind und einige außerhalb der Bereiche sind, wurde es aus den Ergebnissen der Untersuchung offenkundig, dass es durch Sicherstellen von Hartlotmaterial-Dicken und Goldplattierungs-Dicken, die für die Hartlotmaterialien jeder Zusammensetzung in optimale Bereiche fallen, möglich ist, Verbindungen mit einem guten eutektischen Gefüge, in dem keine Au-reiche Phase auftritt, zu erhalten.

Claims (2)

  1. Verfahren zum Verbinden von zu verbindenden Elementen unter Verwendung eines Au-Sn-Hartlot Materials, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Auftragen einer Goldbeschichtung auf eine Verbindungsoberfläche oder auf Verbindungsoberflächen der zu verbindenden Verbindungselemente, und dann Verwenden eines Au-Sn-Hartlotmaterials, das Sn mit einem Gehalt von entweder 23 Gew.-% oder 24 Gew.-% oder 25 Gew.-% aufweist, wobei der Rest Au und unvermeidbare Verunreinigungen ist, wobei die Zusammensetzung und die Dicke des Hartlotmaterials so eingestellt werden, dass zwischen dem Sn-Gehalt und der Dicke des Au-Sn-Hartlotmaterials (x) und der Dicke der Goldbeschichtung (y) die folgenden Beziehungen bestehen, wodurch der Sn-Gehalt der Verbindung nach dem Verbinden von 20,65 bis 23,5 Gew.-% beträgt, so dass: Bei 23 Gew.% Sn y ≤ 0,0825 x Bei 24 Gew.% Sn 0,0152 x ≤ y ≤ 0,1163 x Bei 25 Gew.% Sn 0,0452 x ≤ y ≤ 0,1492 x
    wobei x die Dicke des Hartlotmaterials (Einheit: μm) und y die Dicke der Goldbeschichtung (Einheit: μm) ist.
  2. Verbindungsverfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Dicke y der Goldbeschichtung 0,05 ≤ y ≤ 3,0 (μm) gemacht wird und die Dicke x des Hartlotmaterials 10 ≤ x ≤ 30 (μm) gemacht wird.
DE602005005733T 2004-02-20 2005-02-10 Fügeverfahren mittels eines Au-Sn-Hartlötmaterials, dessen Dicke u.a. abhängig von dem Sn-Gehalt ist Active DE602005005733T2 (de)

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