JP2003260588A - 濡れ広がりの少ないはんだペースト用Au−Sn合金粉末 - Google Patents
濡れ広がりの少ないはんだペースト用Au−Sn合金粉末Info
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Abstract
ために使用するAu−Sn合金粉末を提供する。 【解決手段】Sn:15〜25質量%、酸素:100超
〜500ppmを含有し、残りがAuおよび不可避不純
物からなる組成、並びに粒径:10〜35μmの粉末を
全体の30%以上含みかつ粒径:40μm以下の粉末が
全体の90%以上を占めるレーザー散乱・解析法により
測定した平均粒径が10〜35μmの範囲内の粒度を有
する濡れ広がりの少ないはんだペースト用Au−Sn合
金粉末。
Description
はんだペーストを製造するために使用するAu−Sn合
金粉末に関するものである。
は、GaAs光素子、GaAs高周波素子、熱電素子な
どの半導体素子と基板との接合や微細かつ高気密性が要
求されるSAWフィルター、水晶発信子などの封止に使
用されている。このAu−Sn合金はんだペーストに含
まれるAu−Sn合金粉末は、Sn:15〜25質量%
を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる組成
を有することが知られている。
されるAu−Sn合金粉末は、通常、Au−Sn合金を
溶解して溶湯を作製し、温度:300〜400℃に保持
し、この温度に保持された溶湯を自然落下させ、この自
然落下する溶湯に周囲から不活性ガスを噴射して落下す
る溶湯に高圧不活性ガスを衝突させるガスアトマイズ法
により製造する。このとき溶解るつぼノズル先端のガス
噴射ノズルに対する位置(ノズルキャップ)は一般に0
〜0.3mm未満である。かかる従来のガスアトマイズ
法により得られたAu−Sn合金粉末は酸素:100p
pm以下を含有し、平均粒径:50〜100μmを有して
いる。このAu−Sn合金粉末を2〜20質量%のペー
スト化剤と混合してAu−Sn合金はんだペーストを製
造する。
種電子機器の小型化および高機能化に伴って半導体素子
を一層狭い間隔で基板に接合する必要に迫られている。
ところが、従来のAu−Sn合金はんだペーストを用い
て半導体素子を狭い間隔で基板にはんだ付けすると、従
来のAu−Sn合金はんだペーストは濡れ広がり性に優
れているので、はんだ付けに際して溶融したAu−Sn
合金はんだが基板表面に広がり、隣接する半導体素子と
短絡するなどして不具合の原因となることが分かってき
たのである。
はんだ付けした時に、溶融したAu−Sn合金はんだが
広がり過ぎないAu−Sn合金はんだペーストを作製す
べく研究を行った。その結果、 (a)従来のはんだペースト用Au−Sn合金粉末より
も酸素含有量の多いAu−Sn合金粉末を作製し、この
酸素含有量の多いAu−Sn合金粉末をペースト化剤と
混合して得られたAu−Sn合金はんだペーストは濡れ
広がりが小さくなる、 (b)この従来のAu−Sn合金粉末よりも酸素を多く
含有するAu−Sn合金粉末は、粉末粒径の構成比を調
整することにより製造することができ、レーザー散乱・
解析法により測定した平均粒径が10〜35μmの範囲
内の粒度を有するように粒度調整したガスアトマイズA
u−Sn合金粉末は、酸素を100超〜500ppm含
み、この粉末を2〜20質量%のペースト化剤と混合し
て得られたAu−Sn合金はんだペーストは、はんだ付
けした時に、溶融したAu−Sn合金はんだが広がり過
ぎることがなく、したがって、狭い間隔で隣接する半導
体素子同士が短絡することがない、 (c)前記平均粒径が10〜35μmを有するAu−S
n合金粉末は、粒径:10〜35μmの粉末を全体の3
0%以上含み、かつ粒径:40μm以下の粉末が全体の
90%以上を占めるように粒度分布した平均粒径:10
〜35μmを有することが一層好ましい、という研究結
果が得られたのである。
なされたものであって、(1)Sn:15〜25質量
%、酸素:100超〜500ppmを含有し、残りがA
uおよび不可避不純物からなる組成、並びにレーザー散
乱・解析法により測定した平均粒径が10〜35μmの
範囲内の粒度を有するAu−Sn合金粉末からなる濡れ
広がりの少ないはんだペースト用Au−Sn合金粉末、
(2)Sn:15〜25質量%、酸素:100超〜50
0ppmを含有し、残りがAuおよび不可避不純物から
なる組成、並びに粒径:10〜35μmの粉末を全体の
30%以上含みかつ粒径:40μm以下の粉末が全体の
90%以上を占めるレーザー散乱・解析法により測定し
た平均粒径が10〜35μmの範囲内の粒度を有する濡
れ広がりの少ないはんだペースト用Au−Sn合金粉
末、に特徴を有するものである。
Auおよび不可避不純物からなる組成を有するAu−S
n合金は、Au−Snはんだ合金として最も広く用いら
れており、その成分組成も既に知られているので、その
成分組成範囲の限定理由の説明は省略する。この発明の
はんだペースト用Au−Sn合金粉末を平均粒径:10
〜35μmに限定したのは、Au−Sn合金粉末のレー
ザー散乱・解析法により測定した平均粒径が10μm未
満ではAu−Sn合金粉末に含まれる酸素量が500p
pmを越えるようになり、酸素を500ppmを越えて
含むAu−Sn合金粉末を用いて作製したAu−Sn合
金はんだペーストは溶融したAu−Sn合金はんだの濡
れ性が悪くなるので好ましくない。 一方、Au−Sn合金粉末のレーザー散乱・解析法によ
り測定した平均粒径が35μmを越えると、粒径が大きく
なってAu−Sn合金粉末の酸素含有量が100ppm
以下となり、かかる酸素含有量の少ないAu−Sn合金
粉末を含むAu−Sn合金はんだペーストを用いてはん
だ付けすると、溶融したAu−Sn合金はんだが広がり
すぎて、互いに近接して組み込まれた半導体素子が短絡
するようになるので好ましくない。 したがって、この発明のペースト用Au−Sn合金粉末
の平均粒径は10〜35μmに定めた。この発明の平均
粒径:10〜35μmを有するペースト用Au−Sn合
金粉末は、粒径:10〜35μmの粉末を全体の30%
以上含み、かつ粒径:40μm以下の粉末が全体の90
%以上を占めるように粒度分布していることが一層好ま
しい。
スト用Au−Sn合金粉末を製造するには、Sn:15
〜25質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物
からなる組成を有するAu−Sn合金を溶解して温度:
400〜750℃に保持し、この温度に保持された溶湯
を噴射して製造する。このときノズルギャップは0.3
〜0.5mmとする。このガスアトマイズ条件は従来の
ガスアトマイズと比べて高温でかつ大きなノズルギャッ
プで噴射させる点で相違する。
波溶解炉により溶解し、得られた溶湯を450℃に保持
しながら、高周波溶解炉の底部に設けられたノズルから
溶湯を落下させ、同時にノズルの周囲に設けられたガス
ノズルからArガスを落下する溶湯に向かって噴射させ
ることによりガスアトマイズ粉末を作製した。このとき
ノズルギャップは0.42mmとした。このようにして
得られたガスアトマイズ粉末を篩でふるうことにより表
1に示される酸素含有量および平均粒径を有する本発明
Au−Sn合金粉末1〜5を作製した。
波溶解炉の底部に設けられたノズルから溶湯を自然落下
させ、同時にノズルの周囲に設けられたガスノズルから
落下する溶湯に向かってArガスを噴射させることによ
りガスアトマイズ粉末を作製した。このときノズルギャ
ップは0.23mmとした。このようにして得られたガ
スアトマイズ粉末を篩でふるうことにより表1に示され
る酸素含有量、平均粒径および粒度分布を有する従来A
u−Sn合金粉末1〜5を作製した。
合金粉末1〜5および従来Au−Sn合金粉末1〜5を
それぞれロジン系ワックス:7質量%に混合してはんだ
ペーストを作製し、このはんだペーストを注射器に充填
し、これを用いて下記の試験を行なった。
を有するCu板を用意し、このCu板の表面にNi:4
2%,残部Auおよび不可避不純物からなる合金をメッ
キすることにより基板を作製した。 さらに、縦:1mm、横:1mm、厚さ:0.5mmの
寸法を有するSi板にTi:0.1μm/Ni:1μm
/Au:0.5μmの3層からなる複合被膜をスパッタ
リングにより形成して素子代替材を作製した。
用意したNi−Au合金メッキした素子代替材を載せ、
窒素ガス雰囲気中、温度:330〜500℃(液相線+
50〜60℃の温度)、15秒間保持して加熱し冷却す
ることにより形成したはんだ付け接合部を素子代替材の
上から観察し、素子代替材の端部からはみ出して基板の
上に広がったNi−Au合金はんだの素子代替材の端部
からの最も広く広がった距離を測定し、その結果を表1
に示した。
n合金粉末1〜5を含むはんだペーストは、従来Au−
Sn合金粉末1〜5を含むはんだペーストに比べて濡れ
広がり性が小さいことがわかる。
ト用Au−Sn合金粉末は、従来のはんだペーストに比
べて素子代替材の端部からの最も広く広がった距離が小
さいところから濡れ広がり性が少なく、したがって狭い
間隔で配列された半導体素子を短絡することなくはんだ
付けすることができ、半導体装置の不良品発生率も減少
してコストを低減することができ、産業上優れた効果を
もたらすものである。
Claims (2)
- 【請求項1】Sn:15〜25質量%、酸素:100超
〜500ppmを含有し、残りがAuおよび不可避不純
物からなる組成、並びにレーザー散乱・解析法により測
定した平均粒径が10〜35μmの範囲内の粒度を有す
るAu−Sn合金粉末からなることを特徴とする濡れ広
がりの少ないはんだペースト用Au−Sn合金粉末。 - 【請求項2】前記平均粒径が10〜35μmの範囲内の
粒度を有するAu−Sn合金粉末は、粒径:10〜35
μmの粉末を全体の30%以上含み、かつ粒径:40μ
m以下の粉末が全体の90%以上を占めることを特徴と
する請求項1記載の濡れ広がりの少ないはんだペースト
用Au−Sn合金粉末。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002063099A JP2003260588A (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 濡れ広がりの少ないはんだペースト用Au−Sn合金粉末 |
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-
2002
- 2002-03-08 JP JP2002063099A patent/JP2003260588A/ja active Pending
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