JP2007136523A - 大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプおよびその製造方法 - Google Patents

大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2007136523A
JP2007136523A JP2005336084A JP2005336084A JP2007136523A JP 2007136523 A JP2007136523 A JP 2007136523A JP 2005336084 A JP2005336084 A JP 2005336084A JP 2005336084 A JP2005336084 A JP 2005336084A JP 2007136523 A JP2007136523 A JP 2007136523A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
bump
crystal phase
primary crystal
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005336084A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4826735B2 (ja
Inventor
Masayuki Ishikawa
石川　　雅之
Masayoshi Obinata
正好 小日向
Terushi Mishima
昭史 三島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2005336084A priority Critical patent/JP4826735B2/ja
Priority to TW094141743A priority patent/TW200720004A/zh
Priority to CN2005800521116A priority patent/CN101313396B/zh
Priority to KR1020087011683A priority patent/KR101235540B1/ko
Priority to PCT/JP2005/021838 priority patent/WO2007057982A1/ja
Priority to US12/094,167 priority patent/US8721961B2/en
Priority to EP05811709A priority patent/EP1953811A4/en
Publication of JP2007136523A publication Critical patent/JP2007136523A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4826735B2 publication Critical patent/JP4826735B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/02—Alloys based on gold
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/3013—Au as the principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/113—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector
    • H01L2224/1131—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in liquid form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13144—Gold [Au] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01018—Argon [Ar]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/1026—Compound semiconductors
    • H01L2924/1032—III-V
    • H01L2924/10329—Gallium arsenide [GaAs]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

【課題】大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】Ｓｎ：２０．５〜２３．５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、並びに素地中にＳｎリッチ初晶相が０．５〜３０面積％晶出している組織を有する大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプ。
【選択図】 なし

Description

この発明は、大きなボイド、特にバンプ径の３０％を越える大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプおよびその製造方法に関するものである。
一般に、ＧａＡｓ光素子、ＧａＡｓ高周波素子、熱伝素子などの半導体素子と基板との接合、微細かつ高気密性が要求されるＳＡＷフィルター、水晶発振子などのパッケージ封止などにはＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストが使用されている。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：２０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共晶合金粉末であることが知られており、このＡｕ−Ｓｎ共晶合金粉末は、通常、ガスアトマイズして得られることも知られている。
前記Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを基板の上に穴の明いたドライフィルム層を形成し、このドライフィルム層の穴にＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを埋めこんだのちリフロー処理して基板表面にＡｕ−Ｓｎ合金バンプを形成し、ドライフィルム層を除去して電極などとて使用することも知られている（非特許文献１参照）。
第１０回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム論文集Ｖｏｌ．１０．２００４ 第９５〜１００ページ（社団法人 溶接学会 ２００４年２月５日発行）
しかし、前記非特許文献１に記載のＳｎ：２０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合金粉末を含むペーストを用いて作製したＡｕ−Ｓｎ合金バンプの内部には大きなボイドが生成し残留して内蔵しており、かかる大きなボイドが内部に残留し内蔵しているＡｕ−Ｓｎ合金バンプを使用して半導体素子と基板などとを接合すると、接合部にも大きなボイドが残留し、この接合部の大きなボイドがクラックの起点となって信頼性のあるＡｕ−Ｓｎ合金はんだの接合部が得られない。この場合、Ａｕ−Ｓｎ合金バンプに内蔵ているボイドがバンプ径の３０％以下の小さいボイドである場合はクラックの起点となることはないので接合部の信頼性を低下させることはない。したがって、内部に大きなボイド、特にバンプ径の３０％を越える大きなボイドの内蔵することの少ないＡｕ−Ｓｎ合金バンプが求められていた。
そこで、本発明者らは、内部に大きなボイドを内蔵することのないバンプを得るべく研究を行った。その結果、Ｓｎ：２０．５〜２３．５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、並びに素地中にＳｎリッチ初晶相が０．５〜３０面積％晶出した組織を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末をフラックスに混合せしめて得られたＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを使用してリフロー処理することにより得られたＡｕ−Ｓｎ合金バンプは、バンプ内部に残留する大きなボイドが無くなる、という研究結果が得られたのである。
この発明は、かかる研究結果にもとづいてなされたものであって、
（１）Ｓｎ：２０．５〜２３．５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、並びに素地中にＳｎリッチ初晶相が０．５〜３０面積％晶出している組織を有する大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプ、
（２）Ｓｎ：２０．５〜２３．５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、並びに素地中にＳｎリッチ初晶相が０．５〜３０面積％晶出している組織を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末とフラックスを混合して得られたをＡｕ−Ｓｎはんだペーストを点状に塗布したのちリフロー処理する大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプの製造方法、に特徴を有するものである。
この発明の大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプの製造方法で使用するＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストは下記の方法で作製する。まず、Ｓｎ：２０．５〜２３．５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合金を溶解して得られた溶湯を温度：６００℃〜１０００℃に保持し、機械撹拌しながらまたは機械撹拌したのちこの撹拌された溶湯を圧力：３００〜８００ｋＰａで加圧しながら噴射圧力：５０００〜８０００ｋＰａの圧力で直径：１〜２ｍｍを有する小径ノズルからノズルギャップ：０．３ｍｍ以下で不活性ガスを噴射してＳｎリッチ初晶相が０．５〜３０面積％晶出しているＡｕ−Ｓｎ合金粉末を製造する。前記撹拌は機械撹拌であることが好ましく、機械撹拌の内でもプロペラ撹拌が一層好ましい。前記機械撹拌に電磁撹拌のような電気的撹拌を併用してもよく、機械撹拌に電磁撹拌を併用することもできる。前記機械撹拌の回転速度は特に限定されるものではないが、６０〜１００ｒ．ｐ．ｍで３〜１０分間プロペラ撹拌することが好ましい。このＡｕ−Ｓｎ合金粉末の製造方法において、Ａｕ−Ｓｎ合金溶湯を機械撹拌すると、Ｓｎリッチ初晶相が成長して大きくなることが無く、さらにＡｕリッチ初晶相クラスターのないＡｕ−Ｓｎ合金溶湯が得られ、この撹拌して得られたＡｕ−Ｓｎ合金溶湯をアトマイズすることにより素地中にＳｎリッチ初晶相が０．５〜３０面積％晶出し、Ａｕリッチ初晶相の無いＡｕ−Ｓｎ合金粉末が得られる。このようにして得られたＡｕ−Ｓｎ合金粉末と市販のロジン、活性剤、溶剤および増粘剤からなるフラックスとを混合してＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを作製する。
Ｓｎ：２０．５〜２３．５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のＡｕ−Ｓｎ合金溶湯を機械撹拌せずにそのままガスアトマイズして得られたＡｕ−Ｓｎ合金粉末はＳｎリッチ初晶相が晶出することがあってもその量は極めて少なく、その量は０．４％を越えることはない。このＳｎリッチ初晶相晶出量の少ないＡｕ−Ｓｎ合金粉末と市販のフラックスとを混合して得られたＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを基板上に点状に塗布しリフロー処理して得られたバンプには、バンプ径の３０％を越える大きなボイドが内蔵するようになる。
一方、前記Ｓｎリッチ初晶相が０．５〜３０面積％晶出しておりかつＡｕリッチ初晶相の無い組織を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末は、Ｓｎ：２０．５〜２３．５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のＡｕ−Ｓｎ合金溶湯を機械撹拌し、この機会撹拌したＡｕ−Ｓｎ合金溶湯をアトマイズすることにより製造することができる。このＡｕ−Ｓｎ合金粉末と市販のフラックスの混合体であるＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを基板上に点状に塗布しリフロー処理して得られたバンプは内在するボイドの数は少なくなるとともに、バンプ径の３０％を越える大きなボイドの発生は全く見られなくなるのである。
この発明のＡｕ−Ｓｎ合金バンプに含まれるＳｎの含有量を２０．５〜２３．５質量％に限定したのは、バンプに含まれるＳｎの含有量が２０．５質量％未満ではＡｕリッチ初晶相が晶出し、融点が高くなって融液粘性が高くなり、ペースト溶融中に発生したガスが基板近傍にトラップされてバンプ内部にボイドが残留するので好ましくなく、一方、Ｓｎの含有量が２３．５質量％を越えると、溶湯を機械撹拌しても粗大なＳｎリッチ初晶相が晶出するようになり、またＳｎリッチ初晶相が全体で３０面積％を越えて晶出するようにることによってボイドがバンプの内部から抜け難くなってバンプ内部に残留するので好ましくないからである。
この発明のＡｕ−Ｓｎ合金バンプを作製するために使用するＡｕ−Ｓｎ合金ペーストに含まれるＡｕ−Ｓｎ合金粉末に晶出するＳｎリッチ初晶相を０．５〜３０面積％晶出するように限定したのは、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の断面に晶出するＳｎリッチ初晶相の量が０．５面積％未満ではＡｕリッチ初晶相が生成してしまい、このＡｕリッチ相は、他の共晶組織部とは融点が高くなるため、同じ温度では融液粘性が高く、ペースト溶融中に発生したガスがトラップされてボイド発生の原因となるので好ましくなく、一方、Ａｕ−Ｓｎ合金粉末の断面にＳｎリッチ初晶相が３０面積％越えて晶出すると、明らかに粉末の融点が高温へシフトして行き、Ｓｎリッチ初晶相の比率が高くなり、共晶点よりシフトすることで融点が高くなり、融液の粘度が高くなって流動性が低下し、ペースト溶融時に発生するガスをトラップしてボイド発生の原因となるので好ましくないからである。この発明のＡｕ−Ｓｎ合金バンプを作製するために使用するＡｕ−Ｓｎ合金ペーストに含まれるＡｕ−Ｓｎ合金粉末に晶出するＳｎリッチ初晶相の晶出量の一層好ましい範囲は１０〜２０面積％である。
この発明のＡｕ−Ｓｎ合金バンプは内部にバンプ径の３０％を越える大きなボイドが内蔵することがないところから、従来のＡｕ−Ｓｎ合金バンプに比べてボイド起点によるクラックが発生する可能性が低くて接合部の信頼性が優れており、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。
表１に示される成分組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金を高周波溶解炉により溶解し、得られた溶湯を表１に示される温度に保持しながら、表１に示される回転数で表１に示される時間プロペラを回転させて溶湯を機械撹拌しながらまたは機械撹拌したのち、溶湯に表１に示される圧力をかけ、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ノズルギャップ：０．２ｍｍとなるように設けられた表１に示される直径のガスノズルから落下する溶湯に向かってＡｒガスを表１に示される噴射圧力で噴射させることによりガスアトマイズ粉末を作製し、このガスアトマイズ粉末を篩でふるうことにより平均粒径：２０μｍを有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末を作製した。
を作製した。
これらＡｕ−Ｓｎ合金粉末を樹脂埋めして断面研磨し、断面をＥＰＭＡにて撮影し、このＥＰＭＡ画像において、粉末断面直径：１５μｍのもの１０サンプルを無作為に選定し、画像処理ソフトを用いてＳｎリッチ初晶相の粉末断面積に対するＳｎリッチ初晶相の占める面積％を求め、その結果を表１に示した。
これらＡｕ−Ｓｎ合金粉末に市販のＲＭＡフラックスをフラックス比率：７質量％混合してＡｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１〜１１を作製した。
次に、これらＡｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１〜１１を用いて、下記の測定を行った。
まず、縦：１０ｍｍ、横：１０ｍｍ、厚さ：１ｍｍの寸法を有するＳｉからなる板を用意し、この板の表面に厚さ：０．５μｍのＡｌスパッタ膜を形成したのちその上に厚さ：０．５μｍのＮｉ−Ｖ合金スパッタ膜を形成し、その上に１．０μｍのＣｕスパッタ膜を形成し、このＣｕスパッタ膜を形成した板の上に直径：９５μｍの穴を有し、厚さ：７０μｍを有するドライフィルム層を形成し、前記ドライフィルム層の穴に前記Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１〜１１を充填し、リフロー処理（プレヒート１５０℃／６０秒＋本ヒート３２０℃／６０秒）することにより直径：８０μｍ、高さ：６０μｍの寸法を有するＡｕ−Ｓｎ合金バンプ１〜１１をそれぞれ１０００個作製した。これらＡｕ−Ｓｎ合金バンプ１〜１１の断面を１０００倍の金属顕微鏡で観察し、その断面の組織写真を撮り、その組織写真を図１〜１１に示した。その後、前記組織写真に基づいてＡｕ−Ｓｎ合金バンプ１〜１１の断面積に対するＳｎリッチ初晶相の占める面積％を画像処理ソフトを用いて測定し、それらの測定結果を表１に示した。
さらにＡｕ−Ｓｎ合金バンプ１〜１１をそれぞれ２４０個抽出し、この２４０個のＡｕ−Ｓｎ合金バンプ１〜１１をそれぞれ透過Ｘ線装置を用いてバンプに内蔵しているボイドの数および径を測定し、ボイド径をバンプ径に対する比率で求め、ボイド径がバンプ径の１０％以下のボイド、ボイド径がバンプ径の１０％越え〜２０％以下のボイド、ボイド径がバンプ径の２０％越え〜３０％以下のボイドおよびボイド径がバンプ径の３０％越えるボイドとに分類し、それらの分類されたボイドの数を求め、それらの結果を表２に示した。
Figure 2007136523
Figure 2007136523
図１〜１１および表２に示される結果から、Ｓｎ：２０．５〜２３．５質量％を含有するＡｕ−Ｓｎ合金バンプ４〜８(本発明バンプ)はバンプ径に対し３０％を越える大きなボイドが発生することはないが、Ｓｎ：１８．１〜１８．９質量％を含有するＡｕ−Ｓｎ合金バンプ１〜２（比較バンプ）、Ｓｎ：２０．１質量％を含有するＡｕ−Ｓｎ合金バンプ３（従来バンプ）およびＳｎ：２４．１〜３０．０質量％を含有するＡｕ−Ｓｎ合金バンプ９〜１１（比較バンプ）はいずれもバンプ径に対し３０％を越える大きなボイドが発生するので好ましくないことがわかる。
Ａｕ−Ｓｎ合金バンプ１の断面の金属顕微鏡組織写真である。 Ａｕ−Ｓｎ合金バンプ２の断面の金属顕微鏡組織写真である。 Ａｕ−Ｓｎ合金バンプ３の断面の金属顕微鏡組織写真である。 Ａｕ−Ｓｎ合金バンプ４の断面の金属顕微鏡組織写真である。 Ａｕ−Ｓｎ合金バンプ５の断面の金属顕微鏡組織写真である。 Ａｕ−Ｓｎ合金バンプ６の断面の金属顕微鏡組織写真である。 Ａｕ−Ｓｎ合金バンプ７の断面の金属顕微鏡組織写真である。 Ａｕ−Ｓｎ合金バンプ８の断面の金属顕微鏡組織写真である。 Ａｕ−Ｓｎ合金バンプ９の断面の金属顕微鏡組織写真である。 Ａｕ−Ｓｎ合金バンプ１０の断面の金属顕微鏡組織写真である。 Ａｕ−Ｓｎ合金バンプ１１の断面の金属顕微鏡組織写真である。

Claims (2)

  1. Ｓｎ：２０．５〜２３．５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、並びに素地中にＳｎリッチ初晶相が０．５〜３０面積％晶出している組織を有する大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプ。
  2. Ｓｎ：２０．５〜２３．５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、並びに素地中にＳｎリッチ初晶相が０．５〜３０面積％晶出している組織を有するＡｕ−Ｓｎ合金粉末とフラックスを混合して得られたをＡｕ−Ｓｎはんだペーストを点状に塗布したのちリフロー処理することを特徴とする大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプの製造方法。
JP2005336084A 2005-11-21 2005-11-21 大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプの製造方法 Active JP4826735B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005336084A JP4826735B2 (ja) 2005-11-21 2005-11-21 大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプの製造方法
TW094141743A TW200720004A (en) 2005-11-21 2005-11-28 Au-sn alloy bump having no trapped-in large void and process for producing the same
KR1020087011683A KR101235540B1 (ko) 2005-11-21 2005-11-29 큰 보이드를 내포하지 않는 Ａｕ―Ｓｎ합금 범프 및 그제조 방법
PCT/JP2005/021838 WO2007057982A1 (ja) 2005-11-21 2005-11-29 大きなボイドを内蔵することのないＡｕ－Ｓｎ合金バンプおよびその製造方法
CN2005800521116A CN101313396B (zh) 2005-11-21 2005-11-29 没有内藏大孔隙的Au-Sn合金凸块及其制造方法
US12/094,167 US8721961B2 (en) 2005-11-21 2005-11-29 Au—Sn alloy bump including no large void and method of producing same
EP05811709A EP1953811A4 (en) 2005-11-21 2005-11-29 AU-SN ALLOY BULK WITH NON-INTEGRATED LARGE SPACE AND MANUFACTURING PROCESS THEREFOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005336084A JP4826735B2 (ja) 2005-11-21 2005-11-21 大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007136523A true JP2007136523A (ja) 2007-06-07
JP4826735B2 JP4826735B2 (ja) 2011-11-30

Family

ID=38048374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005336084A Active JP4826735B2 (ja) 2005-11-21 2005-11-21 大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプの製造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8721961B2 (ja)
EP (1) EP1953811A4 (ja)
JP (1) JP4826735B2 (ja)
KR (1) KR101235540B1 (ja)
CN (1) CN101313396B (ja)
TW (1) TW200720004A (ja)
WO (1) WO2007057982A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009151123A1 (ja) * 2008-06-12 2009-12-17 三菱マテリアル株式会社 はんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法
WO2011139862A2 (en) * 2010-04-28 2011-11-10 Medtronic, Inc. Hermetic wafer-to-wafer bonding with electrical interconnection
US8513120B2 (en) 2010-04-29 2013-08-20 Medtronic, Inc. Gold-tin etch using combination of halogen plasma and wet etch
US10612112B2 (en) 2015-04-09 2020-04-07 Electronics And Telecommunications Research Institute Noble metal material for 3-dimensional printing, method for manufacturing the same, and method for 3-dimensional printing using the same
KR101839876B1 (ko) * 2015-04-09 2018-03-20 한국전자통신연구원 3d 프린팅용 귀금속 소재, 그 제조 방법, 및 그 소재를 이용한 3d 프린팅 방법

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6431907A (en) * 1987-07-27 1989-02-02 Nippon Kokan Kk Apparatus for producing metal powder
JPH02115307A (ja) * 1988-10-25 1990-04-27 Daido Steel Co Ltd 金属溶湯の噴霧方法及びそのための注湯装置
JP2001176999A (ja) * 2000-11-27 2001-06-29 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 電子部品の気密封止方法
JP2003105462A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Mitsubishi Materials Corp はんだペースト用Ａｕ−Ｓｎ合金粉末
JP2003260588A (ja) * 2002-03-08 2003-09-16 Mitsubishi Materials Corp 濡れ広がりの少ないはんだペースト用Ａｕ−Ｓｎ合金粉末
JP2005262317A (ja) * 2004-02-20 2005-09-29 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Ａｕ−Ｓｎ系ろう材による接合方法
JP2006007288A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Mitsubishi Materials Corp はんだペースト用Ａｕ−Ｓｎ合金粉末

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4758272A (en) * 1987-05-27 1988-07-19 Corning Glass Works Porous metal bodies
JPH04262895A (ja) 1991-02-15 1992-09-18 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 金属極微小球の製造方法
JP3446798B2 (ja) 1996-11-29 2003-09-16 日本特殊陶業株式会社 接合バンプ付き配線基板
CN1157497C (zh) * 2000-04-12 2004-07-14 林忠华 自催化镍-锡-磷合金镀液及其镀层
KR101141089B1 (ko) 2004-06-28 2012-05-03 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 땜납 페이스트용 Ａｕ－Ｓｎ합금분말

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6431907A (en) * 1987-07-27 1989-02-02 Nippon Kokan Kk Apparatus for producing metal powder
JPH02115307A (ja) * 1988-10-25 1990-04-27 Daido Steel Co Ltd 金属溶湯の噴霧方法及びそのための注湯装置
JP2001176999A (ja) * 2000-11-27 2001-06-29 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 電子部品の気密封止方法
JP2003105462A (ja) * 2001-09-28 2003-04-09 Mitsubishi Materials Corp はんだペースト用Ａｕ−Ｓｎ合金粉末
JP2003260588A (ja) * 2002-03-08 2003-09-16 Mitsubishi Materials Corp 濡れ広がりの少ないはんだペースト用Ａｕ−Ｓｎ合金粉末
JP2005262317A (ja) * 2004-02-20 2005-09-29 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Ａｕ−Ｓｎ系ろう材による接合方法
JP2006007288A (ja) * 2004-06-28 2006-01-12 Mitsubishi Materials Corp はんだペースト用Ａｕ−Ｓｎ合金粉末
JP4560830B2 (ja) * 2004-06-28 2010-10-13 三菱マテリアル株式会社 はんだペースト用Ａｕ−Ｓｎ合金粉末

Also Published As

Publication number Publication date
CN101313396B (zh) 2010-05-12
JP4826735B2 (ja) 2011-11-30
EP1953811A1 (en) 2008-08-06
EP1953811A4 (en) 2009-04-01
TW200720004A (en) 2007-06-01
CN101313396A (zh) 2008-11-26
TWI341225B (ja) 2011-05-01
KR101235540B1 (ko) 2013-02-21
WO2007057982A1 (ja) 2007-05-24
US8721961B2 (en) 2014-05-13
US20080304999A1 (en) 2008-12-11
KR20080069187A (ko) 2008-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2006001422A1 (ja) はんだペースト用Ａｕ－Ｓｎ合金粉末
JP5584909B2 (ja) 接続構造体
JP2005319470A (ja) 鉛フリーはんだ材料、電子回路基板およびそれらの製造方法
JP4826735B2 (ja) 大きなボイドを内蔵することのないＡｕ−Ｓｎ合金バンプの製造方法
WO2010098357A1 (ja) 金属フィラー、低温接続鉛フリーはんだ、及び接続構造体
JP2011147982A (ja) はんだ、電子部品、及び電子部品の製造方法
JP2011062736A (ja) 鉛フリー高温用接合材料
TW202027899A (zh) 混合合金焊膏、其製造方法以及焊接方法
JP4811663B2 (ja) ボイド発生の少ないＳｎ−Ａｕ合金はんだペースト
JP4811661B2 (ja) ボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペースト
JP2009088431A (ja) バンプ形成用ペースト、及びバンプ構造体
JP2017177122A (ja) 高温Ｐｂフリーはんだペースト及びその製造方法
JP4780466B2 (ja) Ａｕメッキ処理基板用Ｓｎ−Ａｕ合金はんだペースト
JP4780464B2 (ja) Ａｕ−Ｇｅ合金はんだペースト
JP4872764B2 (ja) ボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペースト
JP5003551B2 (ja) ペースト用Ｐｂ−Ｓｎはんだ合金粉末およびＰｂ−Ｓｎはんだ合金ボール
JP4112946B2 (ja) 非鉛系接合材、ソルダーペースト及び接合方法
KR101141089B1 (ko) 땜납 페이스트용 Ａｕ－Ｓｎ합금분말
JP2003260588A (ja) 濡れ広がりの少ないはんだペースト用Ａｕ−Ｓｎ合金粉末
JP2013004929A (ja) はんだバンプ製造方法および下地形成用ペースト
JP2004095907A (ja) ハンダ接合構造およびハンダペースト
JP2003224157A (ja) 電子部品の製造方法およびはんだボール
JP6111584B2 (ja) はんだバンプの製造方法
JP6187536B2 (ja) はんだバンプ製造方法および下地形成用ペースト
JP2009291803A (ja) ボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを用いた基板と素子の接合方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080321

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110404

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132

Effective date: 20110610

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110801

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110817

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110830

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140922

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4826735

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150