JP2003068783A - 無鉛クラッドワイヤ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高温半田材料として、液相線温度が400℃以
下で、且つ溶解・凝固した材料を加熱する時の固相線温
度が260℃以上のワイヤでありながら、接合性に優れ
ていると共に伸線加工性に優れた無鉛のワイヤを提供す
る。 【解決手段】高純度Sn又はSn合金からなる芯材の外
周面に、高純度Au又はAu合金からなる被覆材を被覆
したクラッドワイヤであって、該クラッドワイヤを溶解
して凝固した時のSn含有量が17.5〜30質量%で
ある無鉛クラッドワイヤとした。
下で、且つ溶解・凝固した材料を加熱する時の固相線温
度が260℃以上のワイヤでありながら、接合性に優れ
ていると共に伸線加工性に優れた無鉛のワイヤを提供す
る。 【解決手段】高純度Sn又はSn合金からなる芯材の外
周面に、高純度Au又はAu合金からなる被覆材を被覆
したクラッドワイヤであって、該クラッドワイヤを溶解
して凝固した時のSn含有量が17.5〜30質量%で
ある無鉛クラッドワイヤとした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は無鉛クラッドワイヤ
に関し、詳しくは、無鉛ワイヤでありながら液相線温度
が400℃以下、固相線温度が260℃以上であって、
鉛合金ワイヤの代替えとして有用な無鉛クラッドワイヤ
に関する。
に関し、詳しくは、無鉛ワイヤでありながら液相線温度
が400℃以下、固相線温度が260℃以上であって、
鉛合金ワイヤの代替えとして有用な無鉛クラッドワイヤ
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子部品等の実装工程では、一度
半田付けされた箇所が二度目の加熱を受けている。すな
わち、一度目の半田付けは、ICチップをリードフレー
ムに半田付けするダイボンディングや、ICチップと回
路基板の接合において何れかの接合面に複数の半田バン
プを格子状等に形成しこれらを重ね合わせた後に加熱し
て接合するフリップチップ接合等がある。また、二度目
の半田付けは、前述した一度目の半田付けをされたIC
チップを含む電子部品を、プリント基板等に接合する工
程である。
半田付けされた箇所が二度目の加熱を受けている。すな
わち、一度目の半田付けは、ICチップをリードフレー
ムに半田付けするダイボンディングや、ICチップと回
路基板の接合において何れかの接合面に複数の半田バン
プを格子状等に形成しこれらを重ね合わせた後に加熱し
て接合するフリップチップ接合等がある。また、二度目
の半田付けは、前述した一度目の半田付けをされたIC
チップを含む電子部品を、プリント基板等に接合する工
程である。
【0003】ここで、一般に使用されているプリント基
板はガラスエポキシ製であり、その耐熱温度は通常25
0℃〜260℃である。この為、二度目の半田付け材料
としては、リフロー温度を250℃未満として作業出来
るものが選ばれ、一度目の半田付け材料としては液相線
温度が400℃以下、固相線温度260℃以上のものが
用いられている。液相線温度の要求は、一度目の半田付
けをする時の電子部品保護の為にリフロー温度を制限す
るためのものであり、固相線温度の要求は、一度目の半
田付けした電子部品の接合が二度目の半田付けリフロー
温度に耐えるために必要なものである。
板はガラスエポキシ製であり、その耐熱温度は通常25
0℃〜260℃である。この為、二度目の半田付け材料
としては、リフロー温度を250℃未満として作業出来
るものが選ばれ、一度目の半田付け材料としては液相線
温度が400℃以下、固相線温度260℃以上のものが
用いられている。液相線温度の要求は、一度目の半田付
けをする時の電子部品保護の為にリフロー温度を制限す
るためのものであり、固相線温度の要求は、一度目の半
田付けした電子部品の接合が二度目の半田付けリフロー
温度に耐えるために必要なものである。
【0004】尚、JIS Z3001の規定では、45
0℃以上の高い融点をもつろう接用溶加材を「ろう」、
450℃未満の低い融点をもつろう接用溶加材を「はん
だ」と定義している。本発明ではこれをふまえて「半
田」の用語を用いて一度目の半田付け材料を高温半田材
料、二度目の半田付け材料を低温半田材料という。従
来、高温半田材料としては、5質量%Sn−Pb:固相
線温度307℃,液相線温度327℃のものや、10質
量%Sn−Pb:固相線温度270℃,液相線温度30
1℃のものが用いられ、低温半田材料としては、63質
量%Sn−Pb:固相線温度,液相線温度共に183℃
近辺の共晶組成のものが用いられている。
0℃以上の高い融点をもつろう接用溶加材を「ろう」、
450℃未満の低い融点をもつろう接用溶加材を「はん
だ」と定義している。本発明ではこれをふまえて「半
田」の用語を用いて一度目の半田付け材料を高温半田材
料、二度目の半田付け材料を低温半田材料という。従
来、高温半田材料としては、5質量%Sn−Pb:固相
線温度307℃,液相線温度327℃のものや、10質
量%Sn−Pb:固相線温度270℃,液相線温度30
1℃のものが用いられ、低温半田材料としては、63質
量%Sn−Pb:固相線温度,液相線温度共に183℃
近辺の共晶組成のものが用いられている。
【0005】以上のように、Pbは半田材料として不可
欠な金属であり、Pb含有半田は電子部品の接合プロセ
スにおいて長い年月を経て最も有効な半田材料として用
いられており、またその信頼性も確立されている。
欠な金属であり、Pb含有半田は電子部品の接合プロセ
スにおいて長い年月を経て最も有効な半田材料として用
いられており、またその信頼性も確立されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなPbが使用されている電子機器製品の自然界への廃
棄等によってPbが徐々に溶出し、地下水の汚染等を招
くことから、半田材料としてPbフリーの半田材料(無
鉛半田材料)への要求が高まっている。このような要求
に対応するべく、低温半田材料としてはSn−Ag合
金、Sn−Cu合金、Sn−Zn合金等が提案され、中
でもSn−Ag−Cu合金等はPbフリー半田材料とし
て使用の見通しがついてきた。
うなPbが使用されている電子機器製品の自然界への廃
棄等によってPbが徐々に溶出し、地下水の汚染等を招
くことから、半田材料としてPbフリーの半田材料(無
鉛半田材料)への要求が高まっている。このような要求
に対応するべく、低温半田材料としてはSn−Ag合
金、Sn−Cu合金、Sn−Zn合金等が提案され、中
でもSn−Ag−Cu合金等はPbフリー半田材料とし
て使用の見通しがついてきた。
【0007】しかしながら、高温半田材料としてのPb
フリー半田材料は、未だ使用の見通しがついていない現
状にある。これは、従来の高温半田材料を構成する主成
分であるPbに相当する有用金属が、溶融温度300℃
前後に存在しないことが解決を困難としている。例え
ば、溶融温度321℃のCdが存在するが、CdはPb
同様有害金属である為、Pbフリー半田材料としては使
用出来ない。そこで、本発明者等が鋭意検討した結果、
Au−Sn合金が、300℃前後の温度で溶融すると共
にダイボンディングやフリップチップ接合した時の接合
性に優れている為、高温半田材料の候補として適してい
るとの知見を得た。
フリー半田材料は、未だ使用の見通しがついていない現
状にある。これは、従来の高温半田材料を構成する主成
分であるPbに相当する有用金属が、溶融温度300℃
前後に存在しないことが解決を困難としている。例え
ば、溶融温度321℃のCdが存在するが、CdはPb
同様有害金属である為、Pbフリー半田材料としては使
用出来ない。そこで、本発明者等が鋭意検討した結果、
Au−Sn合金が、300℃前後の温度で溶融すると共
にダイボンディングやフリップチップ接合した時の接合
性に優れている為、高温半田材料の候補として適してい
るとの知見を得た。
【0008】一方、高温半田材料を電子部品の実装用に
用いる際、実装加工性を向上させる為にワイヤ状の半田
材料であることが求められている。しかしながら、上記
Au−Sn合金は加工性が悪く、直径1mmの細線、更
には直径200μm以下に伸線加工することが困難であ
る。とりわけ、バンプ用ワイヤが主として用いられる直
径100μm以下の細線、更には直径25〜30μmの
細線に伸線加工する際、断線が多発して長尺ワイヤが作
製出来ないという欠点を有している。この断線が生じや
すい理由は、Au−Sn合金は脆化して加工性が悪くな
ることに起因していると考えられる。
用いる際、実装加工性を向上させる為にワイヤ状の半田
材料であることが求められている。しかしながら、上記
Au−Sn合金は加工性が悪く、直径1mmの細線、更
には直径200μm以下に伸線加工することが困難であ
る。とりわけ、バンプ用ワイヤが主として用いられる直
径100μm以下の細線、更には直径25〜30μmの
細線に伸線加工する際、断線が多発して長尺ワイヤが作
製出来ないという欠点を有している。この断線が生じや
すい理由は、Au−Sn合金は脆化して加工性が悪くな
ることに起因していると考えられる。
【0009】本発明はこのような従来事情に鑑みなされ
たものであり、その目的とするところは、高温半田材料
として、液相線温度が400℃以下で、且つ溶解・凝固
した材料を加熱する時の固相線温度が260℃以上のワ
イヤでありながら、接合性に優れていると共に伸線加工
性に優れた無鉛ワイヤを提供することにある。
たものであり、その目的とするところは、高温半田材料
として、液相線温度が400℃以下で、且つ溶解・凝固
した材料を加熱する時の固相線温度が260℃以上のワ
イヤでありながら、接合性に優れていると共に伸線加工
性に優れた無鉛ワイヤを提供することにある。
【0010】
【課題を解決する為の手段】以上の目的を達成するべ
く、本発明者等はさらに鋭意検討を重ねた結果、溶解・
凝固してAu−Sn合金となる半田材料に注目し、高純
度Sn又はSn合金からなる芯材の外周面に、高純度A
u又はAu合金からなる被覆材を被覆したクラッドワイ
ヤとすることによって、伸線加工が容易に出来るという
知見を得て、本発明を完成するに至った。
く、本発明者等はさらに鋭意検討を重ねた結果、溶解・
凝固してAu−Sn合金となる半田材料に注目し、高純
度Sn又はSn合金からなる芯材の外周面に、高純度A
u又はAu合金からなる被覆材を被覆したクラッドワイ
ヤとすることによって、伸線加工が容易に出来るという
知見を得て、本発明を完成するに至った。
【0011】すなわち本発明は、高純度Sn又はSn合
金からなる芯材の外周面に、高純度Au又はAu合金か
らなる被覆材を被覆したクラッドワイヤであって、該ク
ラッドワイヤを溶解して凝固した時のSn含有量が1
7.5〜30質量%であることを特徴とする無鉛クラッ
ドワイヤである。
金からなる芯材の外周面に、高純度Au又はAu合金か
らなる被覆材を被覆したクラッドワイヤであって、該ク
ラッドワイヤを溶解して凝固した時のSn含有量が1
7.5〜30質量%であることを特徴とする無鉛クラッ
ドワイヤである。
【0012】上記構成において、芯材と外周面の間に、
Cu,Ni,Ag,Pt,Pd,Rhから選ばれる材料
が間着されていることが好ましい。
Cu,Ni,Ag,Pt,Pd,Rhから選ばれる材料
が間着されていることが好ましい。
【0013】また、本発明に係る無鉛クラッドワイヤ
は、電子部品の接合用として好適に用いることが出来
る。
は、電子部品の接合用として好適に用いることが出来
る。
【0014】尚、本発明において、クラッドワイヤを溶
解して凝固した時のSn含有量とは、例えば図1に示す
ように、ワイヤの先端にボンディング用のボールを形成
する為にワイヤ先端を加熱して溶融し、凝固させた時の
ボールにおけるSn含有量をいう。またこのSn含有量
は、ワイヤの任意部分を溶解して凝固させた時のSn含
有量と同一であることはいうまでもない。
解して凝固した時のSn含有量とは、例えば図1に示す
ように、ワイヤの先端にボンディング用のボールを形成
する為にワイヤ先端を加熱して溶融し、凝固させた時の
ボールにおけるSn含有量をいう。またこのSn含有量
は、ワイヤの任意部分を溶解して凝固させた時のSn含
有量と同一であることはいうまでもない。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づいて本発
明を詳述する。
明を詳述する。
【0016】本発明に係る無鉛クラッドワイヤは、芯材
として高純度Sn又はSn合金を用い、被覆材には高純
度Au又はAu合金を用いることを特徴とする。このよ
うな構成にすることにより、所定の液相線温度および固
相線温度でありながら、伸線加工性に優れていると共
に、ワイヤ先端を溶解・凝固させてバンプ用ボールを形
成した時やワイヤ先端を溶解してダイボンディング用に
使用した時、接合性の良いAu−Sn合金として、電子
部品等の半田接合に用いることが出来る。
として高純度Sn又はSn合金を用い、被覆材には高純
度Au又はAu合金を用いることを特徴とする。このよ
うな構成にすることにより、所定の液相線温度および固
相線温度でありながら、伸線加工性に優れていると共
に、ワイヤ先端を溶解・凝固させてバンプ用ボールを形
成した時やワイヤ先端を溶解してダイボンディング用に
使用した時、接合性の良いAu−Sn合金として、電子
部品等の半田接合に用いることが出来る。
【0017】芯材として用いる高純度Snとは、不可避
不純物を含む99.9質量%以上のものをいい、該芯材
の外周面に高純度Au又はAu合金からなる被覆材を形
成した場合でも、伸線加工性に優れると共に、優れた接
合性を有している。この効果は、芯材に他の元素を添加
したSn合金であっても維持される。
不純物を含む99.9質量%以上のものをいい、該芯材
の外周面に高純度Au又はAu合金からなる被覆材を形
成した場合でも、伸線加工性に優れると共に、優れた接
合性を有している。この効果は、芯材に他の元素を添加
したSn合金であっても維持される。
【0018】ここで、Sn合金とはSnを主成分とする
合金であり、添加元素としては、機械的強さを向上させ
る為に添加するMg,Ca等のアルカリ土類金属(添加
量5質量%以下)、Cu,Fe,Ni等の遷移金属(添
加量5質量%以下),Ag,Pt,Pd等の貴金属(添
加量5質量%以下)、La,Eu等の希土類元素(添加
量5質量%以下)などが例示出来る。
合金であり、添加元素としては、機械的強さを向上させ
る為に添加するMg,Ca等のアルカリ土類金属(添加
量5質量%以下)、Cu,Fe,Ni等の遷移金属(添
加量5質量%以下),Ag,Pt,Pd等の貴金属(添
加量5質量%以下)、La,Eu等の希土類元素(添加
量5質量%以下)などが例示出来る。
【0019】被覆材として用いる高純度Auとは、不可
避不純物を含む99.9質量%以上のものをいい、上記
した芯材に高純度Sn又はSn合金を用いた場合でも、
伸線加工性に優れると共に優れた接合性を有している。
この効果は、被覆材に他の元素を添加したAu合金であ
っても維持される。
避不純物を含む99.9質量%以上のものをいい、上記
した芯材に高純度Sn又はSn合金を用いた場合でも、
伸線加工性に優れると共に優れた接合性を有している。
この効果は、被覆材に他の元素を添加したAu合金であ
っても維持される。
【0020】ここで、Au合金とはAuを主成分とする
合金であり、添加元素としては、常温及び高温での機械
的強さを向上させる為に添加するMg,Ca等のアルカ
リ土類金属(添加量1質量%以下)、Cu,Fe,Ni
等の遷移金属(添加量5質量%以下),Ag,Pt,P
d等の貴金属(添加量20質量%以下)、La,Eu等
の希土類元素(添加量1質量%以下)などが例示出来
る。
合金であり、添加元素としては、常温及び高温での機械
的強さを向上させる為に添加するMg,Ca等のアルカ
リ土類金属(添加量1質量%以下)、Cu,Fe,Ni
等の遷移金属(添加量5質量%以下),Ag,Pt,P
d等の貴金属(添加量20質量%以下)、La,Eu等
の希土類元素(添加量1質量%以下)などが例示出来
る。
【0021】また本発明においては、クラッドワイヤに
占める芯材の量(Sn含有量)を制御することが必要で
あり、クラッドワイヤを溶解して凝固した時のSn含有
量が17.5〜30質量%であることを特徴とする。該
Sn含有量が17.5質量%未満の時、クラッドワイヤ
の液相線温度は400℃を超える為、本発明に要求され
る高温半田材料としては高すぎて不適当である。また、
該Sn含有量が30質量%を超えると伸線加工性能が低
下してくる。
占める芯材の量(Sn含有量)を制御することが必要で
あり、クラッドワイヤを溶解して凝固した時のSn含有
量が17.5〜30質量%であることを特徴とする。該
Sn含有量が17.5質量%未満の時、クラッドワイヤ
の液相線温度は400℃を超える為、本発明に要求され
る高温半田材料としては高すぎて不適当である。また、
該Sn含有量が30質量%を超えると伸線加工性能が低
下してくる。
【0022】本発明におけるさらに好ましいSn含有量
は17.5〜24質量%であり、この範囲の時、伸線加
工性は更に向上する。
は17.5〜24質量%であり、この範囲の時、伸線加
工性は更に向上する。
【0023】また、高温半田材料を用いて電子部品を接
合するとき、液相線温度は400℃以下の中でも、低い
方が好ましい。この為、本発明における更に好ましいS
n含有量は、18〜24質量%である、最も好ましくは
20質量%である。Sn含有量がこの範囲である時、ク
ラッドワイヤの液相線温度、固相線温度は共に280℃
程度になる。
合するとき、液相線温度は400℃以下の中でも、低い
方が好ましい。この為、本発明における更に好ましいS
n含有量は、18〜24質量%である、最も好ましくは
20質量%である。Sn含有量がこの範囲である時、ク
ラッドワイヤの液相線温度、固相線温度は共に280℃
程度になる。
【0024】また本発明に係るクラッドワイヤは、芯材
と被覆材の間に間着材を用いることが好ましい。圧延加
工や伸線加工中にクラッドワイヤが温度上昇することに
より、AuとSnが拡散してクラッドワイヤが脆くなっ
てくる場合がある。これを防止する為に、材料を冷却し
ながら伸線したりAuとSnの拡散を防止するために、
間着材を用いると良い。
と被覆材の間に間着材を用いることが好ましい。圧延加
工や伸線加工中にクラッドワイヤが温度上昇することに
より、AuとSnが拡散してクラッドワイヤが脆くなっ
てくる場合がある。これを防止する為に、材料を冷却し
ながら伸線したりAuとSnの拡散を防止するために、
間着材を用いると良い。
【0025】間着材としては、Cu,Ni,Ag,P
t,Pd,Rhが好ましく用いられる。またこれらの間
着材は、芯材である高純度Sn又はSn合金の外周にめ
っきし被覆して用いることが好ましい。
t,Pd,Rhが好ましく用いられる。またこれらの間
着材は、芯材である高純度Sn又はSn合金の外周にめ
っきし被覆して用いることが好ましい。
【0026】本発明に係るクラッドワイヤは、直径20
〜200μmで用いることが好ましい。バンプ形成用ワ
イヤとして用いる時は、直径20〜100μmで用いる
ことが好ましく、更には直径20〜40μmが最も好ま
しい。但し、電子回路の小型化に対応するため直径10
μm、更には直径5μmとして用いても良い。ダイボン
ディング等の部品接合用に用いる時は、直径100〜2
00μm程度として用いることが好ましい。
〜200μmで用いることが好ましい。バンプ形成用ワ
イヤとして用いる時は、直径20〜100μmで用いる
ことが好ましく、更には直径20〜40μmが最も好ま
しい。但し、電子回路の小型化に対応するため直径10
μm、更には直径5μmとして用いても良い。ダイボン
ディング等の部品接合用に用いる時は、直径100〜2
00μm程度として用いることが好ましい。
【0027】本発明に係るクラッドワイヤの製造方法に
ついて説明すれば、まず、被覆材に使用する高純度Au
又はAu合金のインゴットを製造する。直径10〜30
mm、長さ100〜300mmのものが好ましい。次い
で、そのインゴットの中心に孔を穿孔し、該孔に芯材を
挿入する。芯材は高純度Sn又はSn合金を用い、その
表面にCu等の間着材をめっきしておくことが好まし
い。芯材の直径は伸線加工した後のクラッドワイヤを溶
解し凝固した時のSn含有量が所定量になるように計算
値を基準にして定め、インゴットの直径に対応して直径
5〜23mmとすることが好ましい。間着材のめっき厚
さとしては0.1〜10μmの範囲で用い、好ましくは
1〜3μmである。次に、芯材を挿入したインゴットを
溝ロ−ルで圧延加工した後、伸線加工を施して仕上げ線
径にする。この時、芯材の外周に間着材を被覆しない場
合は伸線加工の都度クラッドワイヤを室温以下迄冷却し
てAuとSnの拡散を防止することが好ましい。芯材に
0.1〜10μm厚さの間着材を被覆した場合は、特段
の冷却処理を施すことなく伸線加工が出来る。このよう
にして所定の直径の無鉛クラッドワイヤに仕上げる。
ついて説明すれば、まず、被覆材に使用する高純度Au
又はAu合金のインゴットを製造する。直径10〜30
mm、長さ100〜300mmのものが好ましい。次い
で、そのインゴットの中心に孔を穿孔し、該孔に芯材を
挿入する。芯材は高純度Sn又はSn合金を用い、その
表面にCu等の間着材をめっきしておくことが好まし
い。芯材の直径は伸線加工した後のクラッドワイヤを溶
解し凝固した時のSn含有量が所定量になるように計算
値を基準にして定め、インゴットの直径に対応して直径
5〜23mmとすることが好ましい。間着材のめっき厚
さとしては0.1〜10μmの範囲で用い、好ましくは
1〜3μmである。次に、芯材を挿入したインゴットを
溝ロ−ルで圧延加工した後、伸線加工を施して仕上げ線
径にする。この時、芯材の外周に間着材を被覆しない場
合は伸線加工の都度クラッドワイヤを室温以下迄冷却し
てAuとSnの拡散を防止することが好ましい。芯材に
0.1〜10μm厚さの間着材を被覆した場合は、特段
の冷却処理を施すことなく伸線加工が出来る。このよう
にして所定の直径の無鉛クラッドワイヤに仕上げる。
【0028】以下、本発明に係る無鉛クラッドワイヤに
よる接合方法を、図面を参照して説明する。
よる接合方法を、図面を参照して説明する。
【0029】図1〜図3はバンプ接合用のバンプ形成方
法を示す。図1において、符号1はキャピラリー、2は
電気トーチ、3は本発明に係るクラッドワイヤ、4は電
気トーチ2の加熱によりワイヤ3の先端に溶融・凝固し
て形成されたボールである。図示は省略したが、トーチ
とボールに覆いをかけ、内部を非酸化性雰囲気としてボ
ール4を形成することが好ましい。雰囲気ガスとしては
Ar又はN2を用いるか、それに加えて最大15%まで
のH2を加えたものを用いる。
法を示す。図1において、符号1はキャピラリー、2は
電気トーチ、3は本発明に係るクラッドワイヤ、4は電
気トーチ2の加熱によりワイヤ3の先端に溶融・凝固し
て形成されたボールである。図示は省略したが、トーチ
とボールに覆いをかけ、内部を非酸化性雰囲気としてボ
ール4を形成することが好ましい。雰囲気ガスとしては
Ar又はN2を用いるか、それに加えて最大15%まで
のH2を加えたものを用いる。
【0030】このようにしてボール4を形成した後、基
板5上の電極6上に前記ボール4をキャピラリー1によ
り加圧して、圧着ボール7を形成する(図2)。
板5上の電極6上に前記ボール4をキャピラリー1によ
り加圧して、圧着ボール7を形成する(図2)。
【0031】次いで、クラッドワイヤ3をクランパ8で
クランプしたままキャピラリー1と共に上方へ引き上げ
ることにより、電極6上にバンプ9を形成する(図
3)。ここで、バンプ9上面にワイヤ残部が生じた時
は、別途加圧板を用いてワイヤ残部を押しつけることが
好ましい。このようにして、本発明に係るクラッドワイ
ヤ3を用いて基板5上の電極6上に形成されたバンプ9
は、無鉛の高温半田材料として使用することができる。
クランプしたままキャピラリー1と共に上方へ引き上げ
ることにより、電極6上にバンプ9を形成する(図
3)。ここで、バンプ9上面にワイヤ残部が生じた時
は、別途加圧板を用いてワイヤ残部を押しつけることが
好ましい。このようにして、本発明に係るクラッドワイ
ヤ3を用いて基板5上の電極6上に形成されたバンプ9
は、無鉛の高温半田材料として使用することができる。
【0032】図4には、図1〜3で形成されたバンプ9
を用いてフリップチップ接合する状態を示す。図中の符
号11は半導体素子10上の電極である。図3で形成し
たバンプ9はリフローされて電極6と半導体素子10を
接合し、高温半田材料9によるフリップチップ接合が行
われる。尚、図3ではバンプ形成は基板上に行っている
が、半導体素子電極上に形成することも出来る。
を用いてフリップチップ接合する状態を示す。図中の符
号11は半導体素子10上の電極である。図3で形成し
たバンプ9はリフローされて電極6と半導体素子10を
接合し、高温半田材料9によるフリップチップ接合が行
われる。尚、図3ではバンプ形成は基板上に行っている
が、半導体素子電極上に形成することも出来る。
【0033】また、図示は省略するが、半導体素子をダ
イに接合するダイボンディングや、半導体素子,コンデ
ンサー等を基板に接合する際も、本発明に係るクラッド
ワイヤからなる高温半田材料を使用出来ることは言うま
でもない。この場合は、連続的にワイヤ先端から必要量
を溶融して用いたり、ワイヤ先端の所定長さを切断しリ
フローする方法が利用出来る。後者の方法として、ウエ
ッジボンディング法による所定長さの切断法が例示出来
る。
イに接合するダイボンディングや、半導体素子,コンデ
ンサー等を基板に接合する際も、本発明に係るクラッド
ワイヤからなる高温半田材料を使用出来ることは言うま
でもない。この場合は、連続的にワイヤ先端から必要量
を溶融して用いたり、ワイヤ先端の所定長さを切断しリ
フローする方法が利用出来る。後者の方法として、ウエ
ッジボンディング法による所定長さの切断法が例示出来
る。
【0034】前述したように、高温半田材料を用いて組
立てられた電子部品をプリント基板に接合する際には、
リフロー温度が220℃以下の低温半田材料を用いる
為、固相線温度が280℃以上である本発明のクラッド
ワイヤを用いて接合された電子部品は、その接合が充分
維持される。また本発明に係るクラッドワイヤは、ヒュ
ーズ用として用いることも出来る。
立てられた電子部品をプリント基板に接合する際には、
リフロー温度が220℃以下の低温半田材料を用いる
為、固相線温度が280℃以上である本発明のクラッド
ワイヤを用いて接合された電子部品は、その接合が充分
維持される。また本発明に係るクラッドワイヤは、ヒュ
ーズ用として用いることも出来る。
【0035】
【実施例】以下、実施例について説明する。
【0036】(実施例1)クラッドワイヤを得る為の被
覆材組成として、純度99.99質量%の高純度きNを
直径30mm,長さ100mmのインゴットに鋳造し、
その中心に、芯材を挿入する為の孔を穿孔した。芯材
は、芯材組成として純度99.9質量%の高純度Sn線
を用い、その直径は伸線加工後のクラッドワイヤを溶解
・凝固した時のSn含有量が17.5質量%になるよう
に加工した。更にその芯材外周に、厚さ1μmを目標に
Cuめっきを施して、AuとSnの間の間着材とした。
該芯材を前記インゴットの中心孔に挿入してクラッドワ
イヤ用インゴットを作成した。次いで、該インゴットを
圧延加工した後に伸線加工して、直径25μmのクラッ
ドワイヤに加工した。
覆材組成として、純度99.99質量%の高純度きNを
直径30mm,長さ100mmのインゴットに鋳造し、
その中心に、芯材を挿入する為の孔を穿孔した。芯材
は、芯材組成として純度99.9質量%の高純度Sn線
を用い、その直径は伸線加工後のクラッドワイヤを溶解
・凝固した時のSn含有量が17.5質量%になるよう
に加工した。更にその芯材外周に、厚さ1μmを目標に
Cuめっきを施して、AuとSnの間の間着材とした。
該芯材を前記インゴットの中心孔に挿入してクラッドワ
イヤ用インゴットを作成した。次いで、該インゴットを
圧延加工した後に伸線加工して、直径25μmのクラッ
ドワイヤに加工した。
【0037】間着材の含有量は表1に示すようにした。
また、クラッドワイヤに対する液相線温度、クラッドワ
イヤを溶解・凝固した材料に対する固相線温度を表2に
示した。該クラッドワイヤを直径3mmから直径25μ
mまでに伸線加工した時の破断回数をカウントし、その
結果を表2に示した。また、該クラッドワイヤを用い
て、図1〜図3に示す方法で基板上のAl電極上にバン
プを形成した。ボール形成はボールを覆いで囲い、Ar
−10%H2ガスを用いて無酸化雰囲気中で行った。得
られたバンプの剪断試験を行い、10点の平均値を接合
強度として表2に示した。
また、クラッドワイヤに対する液相線温度、クラッドワ
イヤを溶解・凝固した材料に対する固相線温度を表2に
示した。該クラッドワイヤを直径3mmから直径25μ
mまでに伸線加工した時の破断回数をカウントし、その
結果を表2に示した。また、該クラッドワイヤを用い
て、図1〜図3に示す方法で基板上のAl電極上にバン
プを形成した。ボール形成はボールを覆いで囲い、Ar
−10%H2ガスを用いて無酸化雰囲気中で行った。得
られたバンプの剪断試験を行い、10点の平均値を接合
強度として表2に示した。
【0038】(実施例2〜12/比較例1〜2)被覆材
の組成、Snを主成分とした芯材の組成、間着材の材
質、クラッドワイヤを溶解・凝固した時のSn含有量及
び間着材の含有量を表1のようにしたこと以外は、実施
例1と同様にしてクラッドグワイヤに仕上げた。これら
実施例2〜12、比較例1〜2のクラッドワイヤに対す
る液相線温度、クラッドワイヤを溶解・凝固した材料に
対する固相線温度を表2に示した。また、伸線加工時の
破断回数及び接合強度を実施例1と同様にして測定し、
その結果を表2に示した。
の組成、Snを主成分とした芯材の組成、間着材の材
質、クラッドワイヤを溶解・凝固した時のSn含有量及
び間着材の含有量を表1のようにしたこと以外は、実施
例1と同様にしてクラッドグワイヤに仕上げた。これら
実施例2〜12、比較例1〜2のクラッドワイヤに対す
る液相線温度、クラッドワイヤを溶解・凝固した材料に
対する固相線温度を表2に示した。また、伸線加工時の
破断回数及び接合強度を実施例1と同様にして測定し、
その結果を表2に示した。
【0039】但し、比較例1,2については、接合強度
の試験は実施しなかった。比較例1はクラッドワイヤを
溶解・凝固する時の液相線温度が700℃以上であり、
高温半田材料として不適当であり、比較例2については
直径3mm以降の伸線加工時の破断回数が30回を超
え、実用的な長尺ワイヤの製造ができない為試験を中止
した。
の試験は実施しなかった。比較例1はクラッドワイヤを
溶解・凝固する時の液相線温度が700℃以上であり、
高温半田材料として不適当であり、比較例2については
直径3mm以降の伸線加工時の破断回数が30回を超
え、実用的な長尺ワイヤの製造ができない為試験を中止
した。
【0040】(実施例13)間着材を用いなかったこと
以外は実施例3と同様にしてクラッドワイヤ用インゴッ
トを作成した。次いで、該インゴットを圧延、伸線加工
して直径25μmのクラッドワイヤに加工する際、圧延
加工、伸線加工の1パス毎にクラッドワイヤを室温以下
迄冷却して加工を行ったこと以外は、実施例3と同様に
してクラッドワイヤに仕上げた。該クラッドワイヤの液
相線温度、固相線温度、伸線加工時の破断回数及び接合
強度を実施例1と同様にして測定し、その結果を表2に
示した。
以外は実施例3と同様にしてクラッドワイヤ用インゴッ
トを作成した。次いで、該インゴットを圧延、伸線加工
して直径25μmのクラッドワイヤに加工する際、圧延
加工、伸線加工の1パス毎にクラッドワイヤを室温以下
迄冷却して加工を行ったこと以外は、実施例3と同様に
してクラッドワイヤに仕上げた。該クラッドワイヤの液
相線温度、固相線温度、伸線加工時の破断回数及び接合
強度を実施例1と同様にして測定し、その結果を表2に
示した。
【0041】(比較例3〜5)クラッドワイヤとするこ
となく、表3に示す組成のインゴットを作成したこと以
外は、実施例1と同様にしてワイヤに加工した。比較例
3については、直径3mm以降の伸線加工時の破断回数
が30回を超え、実用的な長尺ワイヤの製造ができない
為、試験を中止した比較例4はワイヤに対する液相線温
度が1000℃以上であり、比較例5はワイヤを溶解・
凝固した材料に対する固相線温度が227℃であり、何
れも高温半田材料として不適当である為、接合強度の試
験は実施しなかった。
となく、表3に示す組成のインゴットを作成したこと以
外は、実施例1と同様にしてワイヤに加工した。比較例
3については、直径3mm以降の伸線加工時の破断回数
が30回を超え、実用的な長尺ワイヤの製造ができない
為、試験を中止した比較例4はワイヤに対する液相線温
度が1000℃以上であり、比較例5はワイヤを溶解・
凝固した材料に対する固相線温度が227℃であり、何
れも高温半田材料として不適当である為、接合強度の試
験は実施しなかった。
【0042】
【表1】
【0043】
【表2】
【0044】
【表3】
【0045】以上の結果から、実施例1〜実施例13に
おいては、クラッドワイヤに対する液相線温度が400
℃以下、クラッドワイヤを溶解・凝固した材料に対する
固相線温度260℃以上の無鉛ワイヤでありながら、伸
線加工時の破断回数が1回以下と優れた伸線加工性を示
し、接合強度も150MPa以上と優れた効果を示し
た。このことから、溶解・凝固した時のSn含有量が1
7.5〜30質量%である本発明のクラッドワイヤが、
優れた効果を示すことが判る。
おいては、クラッドワイヤに対する液相線温度が400
℃以下、クラッドワイヤを溶解・凝固した材料に対する
固相線温度260℃以上の無鉛ワイヤでありながら、伸
線加工時の破断回数が1回以下と優れた伸線加工性を示
し、接合強度も150MPa以上と優れた効果を示し
た。このことから、溶解・凝固した時のSn含有量が1
7.5〜30質量%である本発明のクラッドワイヤが、
優れた効果を示すことが判る。
【0046】この中でも、実施例5以外のものは、伸線
加工時の破断回数が0回と更に優れた効果を示した。こ
のことから、溶解・凝固した時のSn含有量が17.5
〜24質量%であるクラッドワイヤが、更に優れた効果
を示すことが判る。
加工時の破断回数が0回と更に優れた効果を示した。こ
のことから、溶解・凝固した時のSn含有量が17.5
〜24質量%であるクラッドワイヤが、更に優れた効果
を示すことが判る。
【0047】また、実施例2,3,4のものは、クラッ
ドワイヤを溶解する時の液相線温度が360℃以下と更
に優れた効果を示した。このことから、溶解・凝固した
時のSnの含有量が18〜24質量%であるクラッドワ
イヤが、更に優れた効果を示すことが判る。
ドワイヤを溶解する時の液相線温度が360℃以下と更
に優れた効果を示した。このことから、溶解・凝固した
時のSnの含有量が18〜24質量%であるクラッドワ
イヤが、更に優れた効果を示すことが判る。
【0048】一方、本発明に規定するクラッドワイヤを
溶解・凝固した時のSn含有量が17.5質量%未満で
ある比較例1のものは、液相線温度が700℃以上と高
いものであり、高温半田材料として不適当であることが
判る。
溶解・凝固した時のSn含有量が17.5質量%未満で
ある比較例1のものは、液相線温度が700℃以上と高
いものであり、高温半田材料として不適当であることが
判る。
【0049】また、本発明に規定するクラッドワイヤを
溶解・凝固した時のSn含有量が40質量%である比較
例2のものは、液相線温度が400℃以上になると共に
伸線加工時の破断回数が30回以上と悪いものであり、
本願の課題に対して不適当であることが判る。
溶解・凝固した時のSn含有量が40質量%である比較
例2のものは、液相線温度が400℃以上になると共に
伸線加工時の破断回数が30回以上と悪いものであり、
本願の課題に対して不適当であることが判る。
【0050】クラッドワイヤにすることなく、本発明に
規定するクラッドワイヤを溶解・凝固した時のSn含有
量を合金成分とする比較例3のものは、伸線加工時の破
断回数が30回以上と悪いものであり、本願の課題に対
して不適当であることが判る。すなわち、クラッドワイ
ヤとしないAu−Sn合金材料は、伸線加工に対して脆
い材料であることが判る。
規定するクラッドワイヤを溶解・凝固した時のSn含有
量を合金成分とする比較例3のものは、伸線加工時の破
断回数が30回以上と悪いものであり、本願の課題に対
して不適当であることが判る。すなわち、クラッドワイ
ヤとしないAu−Sn合金材料は、伸線加工に対して脆
い材料であることが判る。
【0051】クラッドワイヤにすることなく、本発明に
おける被覆材を用いた比較例4は液相線温度が1063
℃と高く、本発明における芯材を用いた比較例5は固相
線温度が227℃と低すぎるため、何れも高温半田材料
として不適当であることが判る。
おける被覆材を用いた比較例4は液相線温度が1063
℃と高く、本発明における芯材を用いた比較例5は固相
線温度が227℃と低すぎるため、何れも高温半田材料
として不適当であることが判る。
【0052】
【発明の効果】本発明に係る無鉛クラッドワイヤは以上
説明したように構成したので、液相線温度400℃以
下、固相線温度260℃以上の無鉛の高温半田材料であ
って、ワイヤ加工する際の伸線加工性に優れ、且つ半田
接合強度にも優れた効果を示す。従って、環境に優しい
無鉛の材料であって、液相線温度400℃以下、固相線
温度260℃以上である高温半田材料であり、伸線加工
性、接合強度特性にも優れた、電子部品の接合に用いる
に好適な無鉛クラッドワイヤを提供できた。
説明したように構成したので、液相線温度400℃以
下、固相線温度260℃以上の無鉛の高温半田材料であ
って、ワイヤ加工する際の伸線加工性に優れ、且つ半田
接合強度にも優れた効果を示す。従って、環境に優しい
無鉛の材料であって、液相線温度400℃以下、固相線
温度260℃以上である高温半田材料であり、伸線加工
性、接合強度特性にも優れた、電子部品の接合に用いる
に好適な無鉛クラッドワイヤを提供できた。
【0053】また、芯材と外周面の間に間着材を設けた
場合は、クラッドワイヤに加工する際の圧延,伸線加工
中のワイヤの温度上昇や、Au,Snの拡散を防止し
て、製造コストを低減し得ると共に、信頼性の高いワイ
ヤを提供することが出来る等の効果がある。
場合は、クラッドワイヤに加工する際の圧延,伸線加工
中のワイヤの温度上昇や、Au,Snの拡散を防止し
て、製造コストを低減し得ると共に、信頼性の高いワイ
ヤを提供することが出来る等の効果がある。
【図1】本発明のクラッドワイヤによるバンプ形成方法
を示す簡略図。
を示す簡略図。
【図2】本発明のクラッドワイヤによるバンプ形成方法
を示す簡略図。
を示す簡略図。
【図3】本発明のクラッドワイヤによるバンプ形成方法
を示す簡略図。
を示す簡略図。
【図4】本発明のクラッドワイヤからなる高温半田材料
をフリップチップ接合の例を示す簡略図。
をフリップチップ接合の例を示す簡略図。
1:キャピラリー
2:電気トーチ
3:クラッドワイヤ
4:ボール
5:基板
6:電極
7:圧着ボール
8:クランパ
9:バンプ
10:半導体素子
11:電極
Claims (3)
- 【請求項1】 高純度Sn又はSn合金からなる芯材の
外周面に、高純度Au又はAu合金からなる被覆材を被
覆したクラッドワイヤであって、該クラッドワイヤを溶
解して凝固した時のSn含有量が17.5〜30質量%
であることを特徴とする無鉛クラッドワイヤ。 - 【請求項2】 芯材と外周面の間に、Cu,Ni,A
g,Pt,Pd,Rhから選ばれる材料が間着されてい
ることを特徴とする請求項1記載の無鉛クラッドワイ
ヤ。 - 【請求項3】 電子部品接合用に用いられることを特徴
とする請求項1又は2記載の無鉛クラッドワイヤ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001253244A JP2003068783A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | 無鉛クラッドワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001253244A JP2003068783A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | 無鉛クラッドワイヤ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003068783A true JP2003068783A (ja) | 2003-03-07 |
Family
ID=19081603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001253244A Pending JP2003068783A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | 無鉛クラッドワイヤ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003068783A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006520103A (ja) * | 2003-03-10 | 2006-08-31 | フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション | 被覆ワイヤーで形成された、フリップチップ用被覆金属のスタッドバンプ |
WO2012138042A1 (ko) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | 한국기계연구원 | 박판 주조된 알루미늄 합금을 이용한 브레이징용 고강도 클래드 판재 및 이의 제조 방법 |
-
2001
- 2001-08-23 JP JP2001253244A patent/JP2003068783A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006520103A (ja) * | 2003-03-10 | 2006-08-31 | フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション | 被覆ワイヤーで形成された、フリップチップ用被覆金属のスタッドバンプ |
WO2012138042A1 (ko) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | 한국기계연구원 | 박판 주조된 알루미늄 합금을 이용한 브레이징용 고강도 클래드 판재 및 이의 제조 방법 |
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