JP2002224882A

JP2002224882A - Ａｕ／Ｓｎ複合箔及びＡｕ／Ｓｎ合金箔並びにそれを用いてなるロウ材、Ａｕ／Ｓｎ複合箔の製造方法及びＡｕ／Ｓｎ合金箔の製造方法、ロウ材の接合方法

Info

Publication number: JP2002224882A
Application number: JP2001020596A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takashima; 洋高島; Koji Sato; 光司佐藤; Kentaro Yano; 健太郎矢野
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2001-01-29
Filing date: 2001-01-29
Publication date: 2002-08-13

Abstract

(57)【要約】【課題】不純物含有量が少ないAu/Sn複合箔及びとそ
の製造方法、Au/Sn複合箔を用いてなるロウ材及びロウ
材の接合方法を提供するる。【解決手段】 Au、Sn何れか単体若しくはそれらの合金
からなる層が、少なくとも二層以上積層された積層箔に
おいて、積層された層と層との界面には、実質的に酸化
物または異種金属粒子が存在しないAu/Sn複合箔。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、主に接合用ロウ材
に用いられるAu/Sn複合箔及びAu/Sn合金箔並びにそれを
用いてなるロウ材、Au/Sn複合箔の製造方法及びAu/Sn合
金箔の製造方法、ロウ材の接合方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】AuとSnとの合金はロウ付け用として広く
用いられており、一般的には共晶組成（モル比でAu:Sn=
71:29）が用いられている。しかし、AuとSnとの合金の
共晶組成は脆弱な化合物相からなるため常温での延性に
乏しく、特に圧延を施す際には、加熱を行う必要があ
り、温度管理と圧下率の制御が難しい問題がある。ま
た、圧延を施して得られた箔に曲げ加工、プレス加工を
行う場合、割れが発生し易い問題もある。

【０００３】この脆弱なAuとSnとの合金を製造する技術
として、古くは特開昭48-13247号にAuに対してSnの板或
いは粉末を、放電、火薬爆着、超音波接合によってAuと
Snとの合金を得ることが開示され、特に上述の問題を解
決するための提案としては、例えば特開平5-329681号に
は、多元系合金からなるロウ材を構成する金属をロウ材
の組成となる厚さで多層化し、ロウ材の融点以上で加熱
し合金化させる方法が提案されており、実施形態として
Au箔とSn箔とを圧接して作製したAu/Sn/Auでなる構成の
三層ロウ材が開示されており、前記三層ロウ材を接合部
位に配置し加熱することで、合金化する方法が開示され
ている。また、一般的にこのような層を積層する方法に
は、バフィングによって新生面を形成して、圧延による
圧着も行われている。

【０００４】また、最近では特開平11-333588号には多
元系ロウ材を構成する金属のうち融点が最も低い金属よ
りなる最外層と、その中間に他の金属よりなる中間層と
を有してなる積層型ロウ材が提案されており、実施形態
として、Au箔にSnメッキを施したSn/Au/Snでなる構成の
三層ロウ材が開示されており、前記三層ロウ材を接合部
位に配置し加熱することで、合金化する方法も開示され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来製法によるAuとSnとの複合箔は、何れも不純物含有量
が多いため接合の信頼性が低い問題を抱えている。具体
的には、例えば、Au箔とSn箔を圧接し接合する方法で
は、接合界面をバフィングによって加工硬化させる際
に、接合面にバフィングに用いられるステンレス粉が加
工くずとして巻き込まれ、汚染されるため、ロウ付けし
た部位において十分な強度が得られない。また、Snは比
較的酸化し易く、これを用いて大気中でSnとAuとを接合
した複合材では、接合面にSnの酸化物が残留してしまう
ため、やはりロウ付けした部位において十分な強度が得
られず、更に酸化物等がスラグとして接合部に発生して
しまい、別な不良の原因ともなるという問題があり、上
述の特開平5-329681号で示される製造方法も例外ではな
く、これら従来の方法で、これら酸化物や異種金属が接
合界面に存在しても、AuとSnとが接合できたのは、高い
圧下率や、爆発等による強圧力下での接合方法を用いて
いたためである。

【０００６】また、特別に圧下を伴わずに積層させるよ
うな、Au箔にSnメッキを施す方法では、メッキ液に含ま
れる他の金属イオン、錯体等の不純物が混入し、これら
が原因となって加熱溶融時にガスが発生し、接合欠陥が
生じる可能性がある。特に微小部の接合に使用した場
合、ロウ付けした部位において十分な強度が得られな
い。また、メッキに特有の問題点として、端部のメッキ
厚みが中央に比べて厚くなるドッグボーンと呼ばれる現
象があり、層厚比が均一な箔を得難い問題がある。本発
明の目的は上述した問題点を解決し、不純物含有量が少
ないAu/Sn複合箔及びとその製造方法、Au/Sn複合箔を用
いてなるロウ材及びロウ材の接合方法を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、Au/Sn複合
箔の製造方法について鋭意検討した結果、本質的に酸化
し易い性質を有するSnの酸化を抑制し、且つ層間の接合
界面を清浄化するための方法を鋭意検討した結果、本発
明に到達した。すなわち、本発明はAu、Sn何れか単体若
しくはそれらの合金からなる層が、少なくとも二層以上
積層された積層箔において、積層された層の少なくとも
一つの層は乾式成膜層でなるAu/Sn複合箔である。好ま
しくは、積層されたAu、Sn何れか単体若しくはそれらの
合金からなる層の少なくとも一の層は、箔であるAu/Sn
複合箔である。また本発明は、上述のAu/Sn複合箔にお
いて、該複合箔は、Au若しくはAuとSnとの合金でなる箔
とAu若しくはAuとSnとの合金でなる箔との間に、Snの乾
式成膜層が形成されているAu/Sn複合箔であり、Au/Sn複
合箔の総厚に対するAuの層厚の比率が50〜70%であるAu/
Sn複合箔である。

【０００８】また本発明は、上述のAu/Sn複合箔におい
て、該Au/Sn複合箔の少なくとも層と層との界面には拡
散層が形成されていることを特徴とするAu/Sn複合箔で
あり、前記拡散層は、Au/Sn複合箔の全部に形成されて
いるAu/Sn合金箔である。また本発明は、上述のAu/Sn複
合箔または、前記のAu/Sn合金箔を用いてなるロウ材で
ある。

【０００９】また本発明は、Au、Sn何れか単体若しくは
それらの合金からなる層を二層以上積層するAu/Sn複合
箔の製造方法であって、前記Au、Sn何れか単体若しくは
それらの合金からなる層の何れか一種の層は箔でなり、
真空槽内で前記箔の表面に乾式成膜法により、Au、Sn何
れか単体若しくはそれらの合金からなる乾式成膜層を形
成するAu/Sn複合箔の製造方法である。好ましくは前記
の乾式成膜層を中間層として、該中間層を箔で挟んで、
圧接接合して実質的に三層構造の複合箔とするAu/Sn複
合箔の製造方法であり、前記の箔は、AuまたはAu合金で
なる箔であるAu/Sn複合箔の製造方法である。更に好ま
しくは、乾式成膜層はSnまたはSn合金であるAu/Sn複合
箔の製造方法である。

【００１０】また本発明は、上述のAu/Sn複合箔の製造
方法で得られたAu/Sn複合箔に、加熱を施してAu/Sn複合
箔の一部を合金化させるAu/Sn複合箔の製造方法であ
り、また、上述のAu/Sn複合箔の製造方法で得られたAu/
Sn複合箔に、加熱を施してAu/Sn複合箔の全部を合金化
させるAu/Sn合金箔の製造方法である。更に本発明は上
述したのロウ材を接合部の形状に合わせて加工し、接合
部に設置した後、合金化可能な温度範囲で加熱するロウ
材の接合方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】先ず、本発明のAu/Sn複合箔の重
要な特徴は、AuとSnとの接合界面に酸化物の形成を抑制
し、異種金属粒子が混入する原因となるような工程を排
除することが可能な特別な製造方法によって、複合箔全
体での清浄度を高めたことにある。以下に、本発明を詳
細に説明する。

【００１２】本発明では、先ず、積層箔を構成する層の
うち、少なくとも一つの層は箔を用いる。そして、本発
明で用いる箔は、Au箔、Sn箔或いは、AuとSnとの合金箔
である。このうち、Sn箔は表面に酸化物を形成し易いの
で、Sn箔を用いる場合には、Sn箔の表面を湿式や乾式の
清浄化処理を行い、Sn箔表面に存在する酸化物や、汚染
物質の除去を行うと良い。この時、箔全体を例えば活性
化液に浸漬して、表面を清浄化しても良いし、例えば、
ドライエッチング処理により、被接合面のみを清浄化し
ても良い。勿論、湿式の清浄化処理を行った場合、Sn箔
表面に腐食成生物等の新たな異物が残留する場合がある
ので、これらを例えば有機溶剤等を用いて再度洗浄する
と良い。

【００１３】本発明において、この何れの清浄化処理を
単独或いは組合せて用いても良いが、例えば生産性を向
上させるには、後述する接合時に用いる真空槽内で連続
して形成可能な乾式の清浄化処理を被接合面に対して施
すと良い。勿論、装置の制約上止むを得ない場合は、湿
式の清浄化でも十分である。なお、湿式の清浄化処理を
施したSn箔の表面には、再び酸化層が形成させるので、
例えば３時間以内に接合に供するようにすると、更に好
ましい。

【００１４】また、本発明では層となる、Auを箔として
用いても良い。Au箔を用いると、表面酸化については、
特別な考慮を行わなくとも良く、高い清浄度のAu/Sn複
合箔を得ることを目的とする、本発明で用いる箔として
は特に好ましく、AuとSnとの合金箔であっても良い。こ
のAu箔や、AuとSnとのAu-Sn合金箔を用いる場合にも、
例えば表面を洗浄してやると、箔の表面に付着した異物
等を除去できることから、Au箔やAu-Sn合金箔について
も表面を洗浄等の、清浄化処理を施しても良いことは言
うまでもない。なお、本発明で言う箔とは、厚みが薄い
ことを指し、幅や長さを問うものではないが、例えば、
後述するように、連続でAu/Sn複合箔を製造する場合に
は、コイルとして、巻き出し、巻き取りが可能な帯状の
ものを用いれば、より生産性を向上できる。

【００１５】そのため、より生産性を向上するには、例
えば図１に示す本発明の代表的な積層金属帯製造装置を
用いて、真空槽内に配置した巻き出しスプール(1)に上
述した箔を取り付け、乾式の成膜法で図中に示す位置に
蒸着源(3)を配置し、乾式成膜層を箔の表面に形成しな
がら巻き取りスプール(2)に巻き取ることで二層の積層
箔とすることもできる。真空層内で乾式成膜するのは、
乾式成膜層と、箔との接合界面に新たな酸化物の形成を
抑制するためである。この時、例えば積層箔を二層構造
とする場合、上述したAu単体の箔、Sn単体の箔、或はAu
とSnとの合金の箔の表面に、乾式成膜法でAu/Sn複合箔
となる組合せのAu、Sn、AuとSnとのAu合金の乾式成膜層
を成膜する。

【００１６】この二層構造において高い清浄度を実現
し、且つ工業的に合理的なのは、Auを含む層は乾式成膜
層とせず、AuとSnとの合金箔として供することである。
好ましくはAuの単体箔にSnを乾式成膜すると良く、この
組合せでは、製造時のAuの滅失を最小限とし、しかもSn
の酸化を最小限に抑えることができ、更に従来の積層接
合の様に、接合する箔にバフィングのような工程を含む
必要もなく、接合界面に異種金属粒子の残留もなく、極
めて清浄度の高い複合箔を合理的に得ることができる。

【００１７】本発明において、乾式成膜した乾式成膜層
は、活性であり不活性雰囲気下で圧接することにより接
合させることができる。そのため、この乾式成膜層を中
間層として箔と箔とで挟み込んで、実質的に三層構造の
Au/Sn複合箔としても良い。この時、圧接する方法とし
ては、少なくとも加圧できれば良い。例えば、ロールに
よる圧下や、プレス等が適用できる。本発明において、
この乾式成膜層を配置すると、乾式成膜層自体、清浄度
が高く、本質的に結晶内部に転移を多く含むため、加熱
時の拡散速度が速く、前記従来製法による複合箔に比べ
て、合金化と接合が短時間で終了する作用もあり、更に
は、形成された乾式成膜層は、均一な厚みで、しかも均
質なものとなる。

【００１８】本発明でいう乾式成膜法とは、物理蒸着や
化学蒸着法など、気相やプラズマを利用した乾式の成膜
方法全般のことである。この中には真空蒸着法は勿論、
イオンプレーティングのように真空で加熱し蒸発させた
ものをイオン化、加速して成膜する方法や、スパッタの
ように気体イオンをぶつけて所望の原子をたたき出し成
膜する方法や、特殊なるつぼを用い、ある特定の材料を
分子線状に引き出して蒸発させる分子線蒸着法も含まれ
るし(以上、物理蒸着法)、化学蒸着法のようにある種の
気体を加熱反応させる成膜法も含まれる。

【００１９】このうち、本発明に適しているのは、近年
の成膜技術の高速化が著しい、真空蒸着法、スパッタリ
ング法、イオンプレーティング法などの物理蒸着法が好
適である。真空蒸着法は蒸着速度が速く、生産性が良
い。スパッタリング法は、乾式成膜する金属が高融点金
属の場合も対応可能であり、特に乾式成膜層に合金を用
いる場合、組成の再現性と制御性が高い利点がある。イ
オンプレーティング法は成膜部の構成が複雑であるが、
真空蒸着法と同様生産性が良く、さらに箔と乾式成膜層
との接合が強固になる利点がある。これらのことから、
工業的な生産をおこなう場合には、成膜部の構成が単純
で特に成膜速度が高い真空蒸着法を用いれば良い。尚、
このときの真空槽内は、真空蒸着法の場合、1×10^-1Pa
以下の低圧雰囲気とするのが良く、スパッタリングやイ
オンプレーティングの場合、He、Ne、Ar、Kr、Xe等の希
ガスを主体とする雰囲気とし、ガス圧力は安定した放電
が得られる1Pa以下とするのが良い。

【００２０】ここで、この実質的に三層構造のAu/Su複
合箔の製造方法について、より具体的に説明すると、図
２は本発明の代表的な積層金属帯製造装置の一例を示す
概略図である。図２に示すように真空槽内に配置された
二つの巻き出しスプール(1)から巻き出された金属箔A
(4)と、金属箔B(6)が乾式成膜装置の蒸着源(3)とほぼ対
峙する位置に設けられた圧延ロール(5)上を通過する
時、箔の被接合表面に乾式成膜法により乾式成膜層が付
着形成され、圧延ロール(5)によって圧着接合が完了
し、箔と箔との中間に乾式成膜層を有するAu/Snの複合
箔(7)を得ることができ、これを巻き取りスプール(2)に
よって巻き取ることもできる。この本発明のAu/Sn複合
箔の製造方法においては乾式成膜層の形成工程と接合工
程を真空中で行うため、メッキ層に比べて乾式成膜層の
純度が格段に高く、均質で均一な乾式成膜層が形成され
るだけでなく、しかも接合界面が汚染されず、高い清浄
度を有するAu/Sn複合箔を製造することが出来る。

【００２１】この方法で形成する乾式成膜層は、例え
ば、巻き出された二つの箔の表面に、例えばそれぞれ、
Snを乾式成膜してもよいし、例えば一方にSnと、もう一
方にはAuを乾式成膜しても良い。勿論、AuとSnとのAu合
金同士を箔として用いて、中間層の乾式成膜層にAuとSn
との合金を形成してもよい。本発明では、これら何れの
方法で得られた構造のAu/Sn複合箔の総称の意味で、実
質的に三層構造と呼ぶ。

【００２２】本発明では、この実質的に三層構造の箔或
は、上述した二層構造の箔を、素材として上述の方法に
よって、三層を超える複数の層の構造のAu/Sn複合箔と
することもできる。この場合、好ましくはそれぞれの層
厚を薄く設定すると、層と層の層間距離が短くなるた
め、合金化と接合が短時間で終了する作用がある。な
お、本発明のAu/Sn複合箔では、層厚全体に対するAuの
層厚の比率を50〜70%とすると良く、この範囲にAuを調
整すると、融点が最も低くなる共晶組成近くとなり、所
望の融点に応じて自由に設定することが可能である。

【００２３】本発明では、上述してきたAu/Sn複合箔に
加熱を施して、Au/Sn複合箔の一部または全部に拡散層
を形成して、AuとSnとの合金とすることもできる。この
時、Au/Sn複合箔の厚み、AuとSnとの比率、拡散層の割
合をどのくらいにするのかについては、加熱温度と加熱
時間とで、適宜決定すれば良い。但し、特に加熱温度
は、Snの融点（231.9681℃）を下回りAuとSnとの拡散が
十分進行する温度に設定することが望ましく、好ましく
は100〜230℃の範囲に設定する事が望ましい。その理由
は100℃を下回ると、拡散が不十分で時間を要するため
であり、230℃を超えると、加熱機器のオーバーシュー
トによりSnの融点を超えて溶解し破断する場合があるた
めである。

【００２４】尚、前記拡散層は、乾式成膜層形成時に成
膜速度を高めるために、母材に加えるエネルギーを高め
ることによっても形成可能である。具体的には、EB蒸着
法による場合、EB電流を高く設定したり、スパッタ法と
イオンプレーティング法による場合、印可電圧を高く設
定すれば良い。また、乾式成膜層形成時に箔を加熱する
ことで前記拡散層を形成可能である。具体的には、ヒー
ター用いたり、イオンエッチングする際に、印可電圧を
高めに設定することによって、箔が加熱され、前記拡散
層を形成可能である。しかし、箔全体を拡散させ合金化
するためには、上記接合時の加熱では不十分な場合は、
接合後に前記温度条件にて加熱を施すと良い。

【００２５】この加熱処理を施すことによって、層と層
との界面に拡散層が形成されたAu/Sn複合箔を得ること
ができる。拡散層を形成すると、層と層との接合強度を
向上させることができる。なお、上述してきたAu/Sn複
合箔に更に加熱処理を施せば、Au/Sn複合箔の全部をAu/
Sn合金箔とすることもできる。合金化するに必要な加熱
温度と時間は、Au/Sn複合箔の厚みやAuとSnとの比率を
考慮して、適宜決定すれば良い。

【００２６】以上、説明した本発明のAu/Sn複合箔は、
積層された層と層との界面には、実質的に酸化物または
異種金属粒子が存在しないため、ロウ付けした部位の強
度が高く、ロウ材として好適である。なお、Au/Sn合金
箔をロウ材として用いた場合も、ロウ材の素材を本発明
のAu/Sn複合箔を用いているため、合金箔中に実質的に
酸化物または異種金属粒子が存在しないため、ロウ付け
した部位の強度が高く、やはり、ロウ材として好適であ
る。また、本発明のロウ材の接合方法としては、ロウ材
を接合部の形状に合わせて適宜加工して、接合部に設置
して合金化可能な温度範囲で過熱すれば、高い接合強度
を有する接合が短時間で可能となる。

【００２７】

【実施例】図１は本発明の複合箔製造方法による製造装
置の一例の模式図である。本装置は巻出しスプール
(1)、巻き取りスプール(2)、蒸着源(3)から構成され、
これらは全て真空曹内に設置されている。巻出しスプー
ルから巻出された素材に乾式成膜層を形成できる。さら
に、図２は本発明の複合箔製造方法による製造装置の一
例の模式図である。本装置は巻出しスプール(1)、巻き
取りスプール(2)、蒸着源(3)、圧接ロール(5)から構成
され、これらは全て真空曹内に設置されている。巻出し
スプールから巻出された金属箔A(4)、金属箔B(6)の片面
に蒸着源から乾式成膜層を形成しながら、圧接ロール
(5)にて圧接し、接合を行い三層からなる複合箔(7)を作
製できる。図３に示す装置は図１の装置に蒸着源と巻出
しスプールをそれぞれ一つずつ追加し、金属箔C(8)を供
給して二面同時の接合を行い、五層からなる複合箔(7)
を作製できる。

【００２８】（実施例１）以下により具体的に説明す
る。厚さ30μmのAu箔をアセトンに浸積して表面の汚染
物を除去した後、熱風乾燥させスプールに巻き付けた。
前記スプールを図１に示す複合箔製造装置の巻き出し側
に取り付け、真空曹内を10^-2Pa以下まで排気を行った
後、Au箔の片面にEB蒸着により加速電圧20kV、印可電流
を350mAとしてSnを蒸着し、図４に示すAu(30μm)(9)/Sn
(20μm)(10)からなる二層構成の複合箔を作製した。作
製した複合箔の断面を研磨して走査型電子顕微鏡により
観察を行ったところ、断面全体に研磨に用いた砥粒以外
の異物は全く観察されなかった。また、蒸着層とAu層の
界面には層厚約0.5μmの拡散層が確認された。次に作製
した複合箔をφ3mmの円板状に加工し、同形状の二枚の
電極間に挿入し、窒素ガス雰囲気中で300℃で加熱を行
いロウ付けを行ったところ、ロウ材にスラグは全く見ら
れず、得られた電極の導通テストを行ったところ、いず
れも良好な導通状態が得られている事が確認された。

【００２９】（実施例２）厚さ180μmのAu箔アセトンに
浸積して表面の汚染物を除去し熱風乾燥させ、さらに、
厚さ120μmのSn箔を5%硝酸、純水の順に浸積した後、熱
風乾燥させ、それぞれをスプールに巻き付けた。次に、
図２に示す複合箔製造装置に前記スプールを取り付け、
真空曹内を10^-2Pa以下まで排気を行った後、Au箔、Sn箔
のそれぞれ片面にEB蒸着により加速電圧20kV、印可電流
を350mAとしてSnを蒸着しながら蒸着面同志を重ねて圧
接し、図5に示すAu(180μm)(9)/Sn蒸着層(1μm)(10)/Sn
(120μm)(11)からなる三層構成の複合箔を作製した。作
製した複合箔の断面を研磨して走査型電子顕微鏡により
観察を行ったところ、断面全体に研磨に用いた砥粒以外
の異物は全く観察されなかった。また、蒸着層とAu層の
界面には層厚約0.5μmの拡散層が確認された。次に、こ
の複合箔をφ3mmの円板状に加工し、同形状の二枚の電
極間に挿入し、窒素ガス雰囲気中で300℃で加熱を行い
ロウ付けを行ったところ、ロウ材にスラグは全く見られ
ず、得られた電極の導通テストを行ったところ、いずれ
も良好な導通状態が得られている事が確認された。

【００３０】（実施例３）厚さ15μmのAu箔をアセトン
に浸積して表面の汚染物を除去した後、熱風乾燥させス
プールに巻き付けた。次に、図２に示す複合箔製造装置
の巻き出し側に前記スプールを二つ取り付け、真空曹内
を10^-2Pa以下まで排気を行った後、それぞれのAu箔の片
面にEB蒸着により加速電圧20kV、印可電流を350mAとし
てSnを蒸着しながら蒸着面同志を重ねて圧接し、図６に
示すAu(15μm)(9)/Sn蒸着層(20μm)(10)/Au(15μm)(9)
からなる三層構成の複合箔を作製した。作製した複合箔
の断面を研磨して走査型電子顕微鏡により観察を行った
ところ、断面全体に研磨に用いた砥粒以外の異物は全く
観察されなかった。また、蒸着層とAu層の界面には層厚
約0.5μmの拡散層が確認された。次に、この複合箔をφ
3mmの円板状に加工し、同形状の二枚の電極間に挿入
し、窒素ガス雰囲気中で300℃で加熱を行いロウ付けを
行ったところ、ロウ材にスラグは全く見られず、得られ
た電極の導通テストを行ったところ、いずれも良好な導
通状態が得られている事が確認された。

【００３１】（実施例４）厚さ20μmのAu箔の表面にス
パッタエッチング装置の真空曹内に装着し、Arガスを用
いたスパッタエッチングを施した後、大気開放してスプ
ールに巻き付けた。次に、図３に示す複合箔製造装置の
巻き出し側にに前記スプールを三個取り付け、真空曹内
を10^-2Pa以下まで排気を行った後、それぞれのAu箔の片
面にEB蒸着により加速電圧20kV、印可電流を350mAとし
てSnを蒸着しながら蒸着面同志を重ねて圧接し、図７に
示すAu(20μm)(9)/Sn蒸着層(20μm)(10)/Au(20μm)(9)/
Sn蒸着層(20μm)(10)/Au(20μm)(9)からなる五層構成の
複合箔とした。

【００３２】作製した複合箔の断面を研磨して走査型電
子顕微鏡により観察を行ったところ、断面全体に研磨に
用いた砥粒以外の異物は全く観察されなかった。また、
蒸着層とAu層の界面には層厚約0.5μmの拡散層が確認さ
れた。次に、この複合箔をφ3ｍｍの円板状に加工し、
同形状の二枚の電極間に挿入し、窒素ガス雰囲気中で30
0℃で加熱を行いロウ付けを行ったところ、ロウ材にス
ラグは全く見られず、得られた電極の導通テストを行っ
たところ、いずれも良好な導通状態が得られている事が
確認された。

【００３３】（実施例５）実施例３で作製したAu/Sn/Au
三層構成の複合箔を窒素雰囲気で200℃で30min保持し拡
散熱処理を施した。作製した複合箔の断面を研磨して走
査型電子顕微鏡により観察を行い断面組織の相同定を行
ったところ、Sn層とAu層の拡散によりAu₅Sn化合物と推
定される相とAu-Sn固溶体と推定される相が生成され、
合金化していることが確認された。また、断面全体に研
磨に用いた砥粒以外の異物は全く観察されなかった。次
に、この複合箔をφ3mmの円板状に加工し、同形状の二
枚の電極間に挿入し、窒素ガス雰囲気中で300℃で加熱
を行いロウ付けを行ったところ、ロウ材にスラグは全く
見られず、得られた電極の導通テストを行ったところ、
いずれも良好な導通状態が得られている事が確認され
た。

【００３４】（実施例６）厚さ15μmのAu箔をアセトン
に浸積して表面の汚染物を除去した後、熱風乾燥させス
プールに巻き付けた。次に、図２に示す複合箔製造装置
の巻き出し側に前記スプールを二つ取り付け、真空曹内
を10^-2Pa以下まで排気を行った後、それぞれのAu箔の片
面にEB蒸着により加速電圧20kV、印可電流を200mAとし
てSnを蒸着しながら蒸着面同志を重ねて圧接し、図６に
示すAu(15μm)(9)/Sn蒸着層(20μm)(10)/Au(15μm)(9)
からなる三層構成の複合箔を作製した。作製した複合箔
の断面を研磨して走査型電子顕微鏡により観察を行った
ところ、明瞭な拡散層は確認されず、実質的にAu層とSn
層のみからなる組織であることが確認された。また、断
面全体に研磨に用いた砥粒以外の異物は全く観察されな
かった。

【００３５】次に、上記複合箔を窒素雰囲気で220℃で3
0min保持し拡散熱処理を施し、断面を研磨して走査型電
子顕微鏡により観察を行い断面組織の相同定を行ったと
ころ、Sn層とAu層の拡散により、Au₅Snと推定される相
とAuSnと推定される相が生成されていることが確認さ
れ、断面全体が合金化していると判断された。次に、こ
の複合箔をφ3mmの円板状に加工し、同形状の二枚の電
極間に挿入し、窒素ガス雰囲気中で300℃で加熱を行い
ロウ付けを行ったところ、ロウ材にスラグは全く見られ
ず、得られた電極の導通テストを行ったところ、いずれ
も良好な導通状態が得られている事が確認された。

【００３６】（比較例）厚さ90μmのAu箔と厚さ60μmの
Sn箔を巻き付けたスプールより素材を取り出し、それぞ
れ片面をバフィングして圧接し、Au(90μm)/Sn(60μm)
からなる構成の複合箔を作製した。作製した複合箔の断
面を研磨して走査型電子顕微鏡により観察を行ったとこ
ろ、Au層とSn層の界面にはバフィング時の巻き込みによ
る酸化層のくずが確認された。次に、この複合箔をφ3m
mの円板状に加工し、同形状の二枚の電極間に挿入し、
窒素ガス雰囲気中で300℃で加熱を行いロウ付けを行っ
たところ、ロウ材表面にスラグが多数見られ、得られた
電極の導通テストを行ったところ、本発明例に比べて抵
抗値が10％高く、全接合のうち5％に接合不良が生じ
た。

【００３７】

【発明の効果】本発明によればAu層とSn層からなるAu/S
n複合箔の清浄度を飛躍的に改善することができ、同材
を用いて行われる接合の信頼性を高めるために欠くこと
のできない技術となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造装置の一例を示す構成図である。

【図２】本発明の製造装置の一例を示す構成図である。

【図３】本発明の製造装置の一例を示す構成図である。

【図４】本発明の実施例１の試料の断面の模式図であ
る。

【図５】本発明の実施例２の試料の断面の模式図であ
る。

【図６】本発明の実施例３と実施例６の試料の断面の模
式図である。

【図７】本発明の実施例４の試料の断面の模式図であ
る。

【符号の説明】

1.巻き出しスプール、 2.巻き取りスプール、 3.蒸着
源、 4.金属箔A、 5.圧延ロール、 6.金属箔B、 7.
複合箔、 8.金属箔C、 9.Au層、 10.Sn蒸着層、 1
1.Sn層

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ３２Ｂ 15/01 Ｂ３２Ｂ 15/01 ＥＣ２３Ｃ 14/14 Ｃ２３Ｃ 14/14 ＤＧ 14/24 14/24 Ｎ 14/58 14/58 ＡＦターム(参考） 4E067 AA01 AA08 AD10 BA00 BD02 BD03 DA01 DB01 EB00 4F100 AB21A AB21B AB21C AB25A AB25B AB31A AB31B AB33A AB33B BA03 BA06 BA10A BA10B EC012 EH66A EJ423 GB90 JL00 4K029 AA02 AA25 BA05 BA15 BA21 BA22 BB02 BD00 CA01 DB03 DB14 EA01 FA04 GA01 JA10 KA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 Au、Sn何れか単体若しくはそれらの合金
からなる層が、少なくとも二層以上積層された積層箔に
おいて、積層された層の少なくとも一つの層は乾式成膜
層でなることを特徴とするAu/Sn複合箔。
【請求項２】積層されたAu、Sn何れか単体若しくはそ
れらの合金からなる層の少なくとも一の層は、箔である
ことを特徴とする請求項１に記載のAu/Sn複合箔。
【請求項３】請求項１または２に記載のAu/Sn複合箔
において、該複合箔は、Au若しくはAuとSnとの合金でな
る箔とAu若しくはAuとSnとの合金でなる箔との間に、Sn
の乾式成膜層が形成されていることを特徴とするAu/Sn
複合箔。
【請求項４】 Au/Sn複合箔の総厚に対するAuの層厚の
比率が50〜70%であることを特徴とする請求項１乃至５
の何れかに記載のAu/Sn複合箔。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載のAu/Sn
複合箔において、該Au/Sn複合箔の少なくとも層と層と
の界面には拡散層が形成されていることを特徴とするAu
/Sn複合箔。
【請求項６】請求項５に記載の拡散層は、Au/Sn複合
箔の全部に形成されていることを特徴とするAu/Sn合金
箔。
【請求項７】請求項１乃至５の何れかに記載のAu/Sn
複合箔または、請求項６に記載のAu/Sn合金箔を用いて
なることを特徴とするロウ材。
【請求項８】 Au、Sn何れか単体若しくはそれらの合金
からなる層を二層以上積層するAu/Sn複合箔の製造方法
であって、前記Au、Sn何れか単体若しくはそれらの合金
からなる層の何れか一種の層は箔でなり、真空槽内で前
記箔の表面に乾式成膜法により、Au、Sn何れか単体若し
くはそれらの合金からなる乾式成膜層を形成することを
特徴とするAu/Sn複合箔の製造方法。
【請求項９】請求項８に記載の乾式成膜層を中間層と
して、該中間層を箔で挟んで、圧接接合して実質的に三
層構造の複合箔とすることを特徴とするAu/Sn複合箔の
製造方法。
【請求項１０】請求項８または９に記載の箔は、Auま
たはAu合金でなる箔であることを特徴とするAu/Sn複合
箔の製造方法。
【請求項１１】乾式成膜層はSnまたはSn合金であるこ
とを特徴とする請求項８乃至１０の何れかに記載のAu/S
n複合箔の製造方法。
【請求項１２】請求項８乃至１１の何れかに記載のAu
/Sn複合箔の製造方法で得られたAu/Sn複合箔に、加熱を
施してAu/Sn複合箔の一部を合金化させることを特徴と
するAu/Sn複合箔の製造方法。
【請求項１３】請求項８乃至１２の何れかに記載のAu
/Sn複合箔の製造方法で得られたAu/Sn複合箔に、加熱を
施してAu/Sn複合箔の全部を合金化させることを特徴と
するAu/Sn合金箔の製造方法。
【請求項１４】請求項７に記載のロウ材を接合部の形
状に合わせて加工し、接合部に設置した後、合金化可能
な温度範囲で加熱することを特徴とするロウ材の接合方
法。