JP2001121285A - ダイボンディング用半田合金 - Google Patents
ダイボンディング用半田合金Info
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- solder alloy
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- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体素子のダイボンディング等に用いるの
に好適なＰｂを含まない半田合金を提供する。 【解決手段】 本発明の半田合金は、Ｓｎを２５〜８０
重量％含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなる。ま
た、更には、２５〜８０重量％のＳｎと、Ｇｅ、Ａｇ、
Ｃｕ、Ｉｎの１種以上を合計で０．１〜６重量％含み、
残部がＺｎ及び不可避不純物からなる。
に好適なＰｂを含まない半田合金を提供する。 【解決手段】 本発明の半田合金は、Ｓｎを２５〜８０
重量％含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなる。ま
た、更には、２５〜８０重量％のＳｎと、Ｇｅ、Ａｇ、
Ｃｕ、Ｉｎの１種以上を合計で０．１〜６重量％含み、
残部がＺｎ及び不可避不純物からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子のダイボ
ンディング等で用いられるＰｂを含まない半田合金に関
する。
ンディング等で用いられるＰｂを含まない半田合金に関
する。
【０００２】
【従来の技術】パワートランジスタ等の半導体素子のダ
イボンディングには半田が用いられているが、この用途
に使用される半田は、 １）メタライズを施した半導体素子を、めっきを施した
リードフレーム上に接合可能なこと。 ２）半導体素子から発生する熱を効率よくリードフレー
ムへ逃がせること。 ３）ダイボンディングに続くワイヤボンディング工程や
樹脂モールド工程において不具合が発生しないこと。 ４）組上がった半導体デバイスを配線基板へ実装する際
の半田溶融工程において不具合が発生しないこと。 ５）半導体デバイスが使用される環境下で半導体素子と
リードフレーム間の接合が劣化しないこと。 等の特性を具備している必要がある。そのため従来は、
３００℃程度の融点を有し、ダイボンディング以降の工
程で全く溶融が起らないＰｂ系半田が用いられてきた。
Ｐｂ−５％Ｓｎ半田は、その代表的な合金である。
イボンディングには半田が用いられているが、この用途
に使用される半田は、 １）メタライズを施した半導体素子を、めっきを施した
リードフレーム上に接合可能なこと。 ２）半導体素子から発生する熱を効率よくリードフレー
ムへ逃がせること。 ３）ダイボンディングに続くワイヤボンディング工程や
樹脂モールド工程において不具合が発生しないこと。 ４）組上がった半導体デバイスを配線基板へ実装する際
の半田溶融工程において不具合が発生しないこと。 ５）半導体デバイスが使用される環境下で半導体素子と
リードフレーム間の接合が劣化しないこと。 等の特性を具備している必要がある。そのため従来は、
３００℃程度の融点を有し、ダイボンディング以降の工
程で全く溶融が起らないＰｂ系半田が用いられてきた。
Ｐｂ−５％Ｓｎ半田は、その代表的な合金である。
【０００３】しかしながら、近年環境汚染に対する配慮
から、Ｐｂの使用を制限する動きが強くなってきた。こ
うした動きに対応して、半導体素子のダイボンディング
用半田合金の分野においても、Ｐｂを含まない半田が求
められてきている。
から、Ｐｂの使用を制限する動きが強くなってきた。こ
うした動きに対応して、半導体素子のダイボンディング
用半田合金の分野においても、Ｐｂを含まない半田が求
められてきている。
【０００４】ところが、Ｐｂを含まない合金の内、Ａｕ
−２０％Ｓｎ合金のように３００℃付近の融点を有する
ものは、硬度が高過ぎて半導体素子をリードフレームに
接合する際に半導体素子にダメージを与えてしまうので
ある。また、Ｓｎ−３．５％Ａｇ合金のように好適な硬
度を有するものは融点が低すぎて、ワイヤボンディング
工程でワイヤ接合不良が発生したり、半導体デバイスを
配線基板に実装する際の半田溶融工程で半導体素子／リ
ードフレーム間の接合の信頼性が損なわれる等の不具合
が発生してしまい、Ｐｂを含まない合金で上記要求特性
を満足するようなものは未だ見出されていない。
−２０％Ｓｎ合金のように３００℃付近の融点を有する
ものは、硬度が高過ぎて半導体素子をリードフレームに
接合する際に半導体素子にダメージを与えてしまうので
ある。また、Ｓｎ−３．５％Ａｇ合金のように好適な硬
度を有するものは融点が低すぎて、ワイヤボンディング
工程でワイヤ接合不良が発生したり、半導体デバイスを
配線基板に実装する際の半田溶融工程で半導体素子／リ
ードフレーム間の接合の信頼性が損なわれる等の不具合
が発生してしまい、Ｐｂを含まない合金で上記要求特性
を満足するようなものは未だ見出されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、係る
点に鑑み、半導体素子のダイボンディング等に用いるの
に好適なＰｂを含まない半田合金を提供することにあ
る。
点に鑑み、半導体素子のダイボンディング等に用いるの
に好適なＰｂを含まない半田合金を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半田合金は、Ｓｎを２５〜８０重量％
（以下、重量％は単に％と記す）含み、残部がＺｎ及び
不可避不純物からなることを特徴とするものである。
めに、本発明の半田合金は、Ｓｎを２５〜８０重量％
（以下、重量％は単に％と記す）含み、残部がＺｎ及び
不可避不純物からなることを特徴とするものである。
【０００７】また、更には、Ｓｎを２５〜８０％含み、
Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎの１種以上を合計で０．１〜６
％含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなることを特
徴とするものである。
Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎの１種以上を合計で０．１〜６
％含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなることを特
徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の構成の詳細につい
て説明する。
て説明する。
【０００９】第１の発明は、硬度と融点がダイボンディ
ング用の半田合金として好適になるようにＺｎとＳｎの
濃度範囲を規制したものである。Ｓｎを２５〜８０％と
したのは、２５％未満では硬度と融点が高いためにダイ
ボンディング時に半導体素子が割れる等の不具合を発生
するからであり、逆に８０％を越えると融点が低くなり
すぎてダイボンディング以降の工程で半田が溶融するこ
とに起因した不具合が発生するからである。
ング用の半田合金として好適になるようにＺｎとＳｎの
濃度範囲を規制したものである。Ｓｎを２５〜８０％と
したのは、２５％未満では硬度と融点が高いためにダイ
ボンディング時に半導体素子が割れる等の不具合を発生
するからであり、逆に８０％を越えると融点が低くなり
すぎてダイボンディング以降の工程で半田が溶融するこ
とに起因した不具合が発生するからである。
【００１０】本発明の合金の固相線温度は１９８℃付近
にあり、ダイボンディング以降の工程において半田の一
部が溶融するが、Ｓｎ濃度を適当な範囲にとることによ
って、溶融する割合を低く抑えることができ、不具合の
発生が抑制される点に本発明の特徴がある。
にあり、ダイボンディング以降の工程において半田の一
部が溶融するが、Ｓｎ濃度を適当な範囲にとることによ
って、溶融する割合を低く抑えることができ、不具合の
発生が抑制される点に本発明の特徴がある。
【００１１】なお、本発明の合金を用いる場合は、ワイ
ヤボンディング温度を２００℃以下にするのが望まし
い。
ヤボンディング温度を２００℃以下にするのが望まし
い。
【００１２】第２の発明は、第１の発明にさらにＧｅ、
Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎを添加したものであり、Ｇｅ、Ａｇ、
Ｃｕ、Ｉｎは、半田の濡れ性を向上させて半導体素子と
リードフレームの接合をより安定に行う効果を有する元
素である。Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎの１種以上を合計で
０．１〜６％としたのは、所定濃度以下では濡れ性の向
上効果が不十分だからであり、逆に所定濃度を越えると
半田硬度が高くなってダイボンディング時に半導体素子
が割れる不具合が発生したり、融点が低くなりすぎてダ
イボンディング以降の工程で半田が溶融することに起因
した不具合が発生するようになるからである。
Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎを添加したものであり、Ｇｅ、Ａｇ、
Ｃｕ、Ｉｎは、半田の濡れ性を向上させて半導体素子と
リードフレームの接合をより安定に行う効果を有する元
素である。Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎの１種以上を合計で
０．１〜６％としたのは、所定濃度以下では濡れ性の向
上効果が不十分だからであり、逆に所定濃度を越えると
半田硬度が高くなってダイボンディング時に半導体素子
が割れる不具合が発生したり、融点が低くなりすぎてダ
イボンディング以降の工程で半田が溶融することに起因
した不具合が発生するようになるからである。
【００１３】
【実施例】純度９９．９％以上のＺｎ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ａ
ｇ、Ｃｕ、Ｉｎを用いて表１に示す組成の合金を大気溶
解炉により溶製した。得られた鋳塊は冷間圧延を施すこ
とにより０．１ｍｍ厚の板材とし、そこから４ｍｍ角の
小片を切り出すことにより試料を得た。
ｇ、Ｃｕ、Ｉｎを用いて表１に示す組成の合金を大気溶
解炉により溶製した。得られた鋳塊は冷間圧延を施すこ
とにより０．１ｍｍ厚の板材とし、そこから４ｍｍ角の
小片を切り出すことにより試料を得た。
【００１４】得られた試料の評価は、以下のように行っ
た。
た。
【００１５】ダイボンディング性については、半田ダイ
ボンダー（ｄａｇｅ社製ＥＤＢ−２００）を用い、Ａｇ
めっきを施したリードフレームへ、半導体素子としてＡ
ｕ蒸着を施した５ｍｍ角のダミーチップをダイボンディ
ングし、不着や割れといった不具合無く接合可能かどう
かを調査した。
ボンダー（ｄａｇｅ社製ＥＤＢ−２００）を用い、Ａｇ
めっきを施したリードフレームへ、半導体素子としてＡ
ｕ蒸着を施した５ｍｍ角のダミーチップをダイボンディ
ングし、不着や割れといった不具合無く接合可能かどう
かを調査した。
【００１６】ワイヤボンディング工程が正常に行われる
かどうかについては、市販の金線とボールボンダー（Ｋ
ＡＩＪＯ製ＦＢ−１１８）を用い、ダイボンディング後
にダミーチップ上の蒸着Ａｌ面とリードフレームのＡｇ
めっき面の間でワイヤボンディング試験を実施すること
により調査した。ワイヤボンディング試験は、ステージ
温度２００℃で行ない、ワイヤが接合された場合を良、
接合されない場合を不良と評価した。
かどうかについては、市販の金線とボールボンダー（Ｋ
ＡＩＪＯ製ＦＢ−１１８）を用い、ダイボンディング後
にダミーチップ上の蒸着Ａｌ面とリードフレームのＡｇ
めっき面の間でワイヤボンディング試験を実施すること
により調査した。ワイヤボンディング試験は、ステージ
温度２００℃で行ない、ワイヤが接合された場合を良、
接合されない場合を不良と評価した。
【００１７】樹脂モールド工程が正常に行われるかどう
かについては、市販のエポキシ樹脂（住友ベークライト
社製ＥＭＥ−６３００）とトランスファーモールド型モ
ールド機を用い、ダイボンディング後の試料について樹
脂モールド試験を実施することにより調査した。樹脂モ
ールド試験は金型温度１８０℃で行った。
かについては、市販のエポキシ樹脂（住友ベークライト
社製ＥＭＥ−６３００）とトランスファーモールド型モ
ールド機を用い、ダイボンディング後の試料について樹
脂モールド試験を実施することにより調査した。樹脂モ
ールド試験は金型温度１８０℃で行った。
【００１８】半導体デバイスを配線基板に実装する際の
半田溶融工程後に半導体素子が正常に使用可能かどうか
については、樹脂モールド後の試料に対して２７０℃１
０秒の加熱試験を行った。
半田溶融工程後に半導体素子が正常に使用可能かどうか
については、樹脂モールド後の試料に対して２７０℃１
０秒の加熱試験を行った。
【００１９】また、半導体素子が使用される環境におい
て正常に使用可能かどうかについては、−５０℃／１５
０℃１０００サイクルの温度サイクル試験、及び温度８
０℃湿度８０％１０００時間保持の恒温恒湿試験を施す
ことにより調査した。
て正常に使用可能かどうかについては、−５０℃／１５
０℃１０００サイクルの温度サイクル試験、及び温度８
０℃湿度８０％１０００時間保持の恒温恒湿試験を施す
ことにより調査した。
【００２０】樹脂モールド工程以降の各試験後の試料に
ついては、試料外観及び樹脂を開封して内部観察を行
い、半田の染み出し、半田接合部のボイド発生、ダミー
チップや樹脂や半田接合部の割れ発生等の不具合が無い
かどうかの調査を行い、上記不具合が全く観察されなか
った場合を良、不具合がいずれか１つでも観察された場
合を不良と評価した。
ついては、試料外観及び樹脂を開封して内部観察を行
い、半田の染み出し、半田接合部のボイド発生、ダミー
チップや樹脂や半田接合部の割れ発生等の不具合が無い
かどうかの調査を行い、上記不具合が全く観察されなか
った場合を良、不具合がいずれか１つでも観察された場
合を不良と評価した。
【００２１】表１に上記評価の結果を示した。表１から
明らかなように、本発明による半田合金は、ダイボンデ
ィングを始めとする各工程において、不具合を発生させ
ること無く使用可能であることがわかる。
明らかなように、本発明による半田合金は、ダイボンデ
ィングを始めとする各工程において、不具合を発生させ
ること無く使用可能であることがわかる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によ
り、電子部品の組立等で用いるのに好適な、Ｐｂを含ま
ない半田合金を提供することができる。
り、電子部品の組立等で用いるのに好適な、Ｐｂを含ま
ない半田合金を提供することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｎを２５〜８０重量％含み、残部がＺ
ｎ及び不可避不純物からなることを特徴とするダイボン
ディング用半田合金。 - 【請求項２】 Ｓｎを２５〜８０重量％含み、さらにＧ
ｅ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｎの１種以上を合計で０．１〜６重
量％含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなることを
特徴とするダイボンディング用半田合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30186099A JP2001121285A (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | ダイボンディング用半田合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30186099A JP2001121285A (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | ダイボンディング用半田合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001121285A true JP2001121285A (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=17902040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30186099A Pending JP2001121285A (ja) | 1999-10-25 | 1999-10-25 | ダイボンディング用半田合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001121285A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001246493A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-09-11 | Toshiba Corp | ハンダ材及びこれを用いたデバイス又は装置並びにその製造方法 |
| WO2004038053A2 (en) * | 2002-10-24 | 2004-05-06 | Koa Kabushiki Kaisha | A lead-free solder, and a lead-free joint |
| EP1705258A2 (en) * | 2001-05-28 | 2006-09-27 | Honeywell International, Inc. | Composition, methods and devices for high temperature lead-free solder |
| US7248141B2 (en) | 2003-07-03 | 2007-07-24 | Koa Kabushiki Kaisha | Current fuse and method of making the current fuse |
| US7250135B2 (en) * | 2004-10-22 | 2007-07-31 | Mk Electron Co., Ltd. | Pb-free solder alloy |
| JP2007275921A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | はんだ合金およびはんだ付方法 |
| CN102672367A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-09-19 | 河南科技大学 | 一种ZnSn基高温无铅软钎料及其制备方法 |
| CN103223560A (zh) * | 2013-02-25 | 2013-07-31 | 重庆科技学院 | 一种高铅高温替代用无铅钎料及其制备方法 |
| US8763884B2 (en) | 2006-09-29 | 2014-07-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Joint with first and second members with a joining layer located therebetween containing Sn metal and another metallic material; methods for forming the same joint |
| JP2015223113A (ja) * | 2014-05-28 | 2015-12-14 | 地方独立行政法人北海道立総合研究機構 | 亜鉛合金の鋳造品、釣り用具、疑似餌及び鋳造方法 |
-
1999
- 1999-10-25 JP JP30186099A patent/JP2001121285A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001246493A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-09-11 | Toshiba Corp | ハンダ材及びこれを用いたデバイス又は装置並びにその製造方法 |
| EP1705258A2 (en) * | 2001-05-28 | 2006-09-27 | Honeywell International, Inc. | Composition, methods and devices for high temperature lead-free solder |
| EP1705258A3 (en) * | 2001-05-28 | 2007-01-17 | Honeywell International, Inc. | Composition, methods and devices for high temperature lead-free solder |
| WO2004038053A2 (en) * | 2002-10-24 | 2004-05-06 | Koa Kabushiki Kaisha | A lead-free solder, and a lead-free joint |
| WO2004038053A3 (en) * | 2002-10-24 | 2004-08-19 | Koa Kabushiki Kaisha | A lead-free solder, and a lead-free joint |
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| CN102672367A (zh) * | 2011-12-12 | 2012-09-19 | 河南科技大学 | 一种ZnSn基高温无铅软钎料及其制备方法 |
| CN102672367B (zh) * | 2011-12-12 | 2015-05-13 | 河南科技大学 | 一种ZnSn基高温无铅软钎料及其制备方法 |
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| JP2015223113A (ja) * | 2014-05-28 | 2015-12-14 | 地方独立行政法人北海道立総合研究機構 | 亜鉛合金の鋳造品、釣り用具、疑似餌及び鋳造方法 |
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