JP2009302229A - 位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メタライズ層を有する基板のメタライズ層とメタライズ層を有する被搭載物のメタライズ層との間にはんだペースト3を搭載または塗布したのち非酸化性雰囲気中でリフロー処理して基板と被搭載物を接合するはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法において、前記基板のメタライズ層を図1(a)のように面積が被搭載物4のメタライズ層の面積よりも小さいメタライズ層本体部分6と前記メタライズ層本体部分6の周囲から突出したはんだ誘引部7とからなる平面形状を有するようにすると、被搭載物が図1(b)の如くはんだ誘引部7の方向に揃ってはんだ付けされる。
【選択図】図1
Description
(イ)図1(a)の平面図に示されるように、基板表面に形成されるメタライズ層を、メタライズ層本体部分6とこのメタライズ層本体部分6の周囲から突出したはんだ誘引部7を有する平面形状とし、このメタライズ層本体部分6の上にAu−Sn合金はんだペースト3を搭載し、このAu−Sn合金はんだペースト3の上に前記メタライズ層本体部分6の面積よりも大きな面積を有する素子4を任意の方向に搭載しリフロー処理すると、溶融はんだの表面張力が作用して図1(b)の平面図に示されるように、リフロー処理中に素子4の最長対角線(素子が正方形または長方形の場合は通常の対角線であり、楕円形の場合は長径などである)と前記はんだ誘引部7の突出方向とが一致するように回転してはんだ付けされ、同一形状の素子は一定の方向に向いてはんだ付けされる、
(ロ)前記Au−Sn合金はんだペーストに換えて、Pb:35〜60質量%を含有し、残部:Snおよび不可避不純物であるPb−Snはんだ合金粉末にフラックスを混合したPb−Sn合金はんだペースト、Pb:90〜95質量%を含有し、残部:Snおよび不可避不純物であるPb−Snはんだ合金粉末にフラックスを混合したPb−Sn合金はんだペースト、またはSn:40〜100質量%を含有し、残部:Ag、Au、Cu、Bi、Sb、In及びZnからなる群より選ばれた1種又は2種以上の金属および不可避不純物であるPbフリーはんだ合金粉末にフラックスを混合したPbフリーはんだペーストであっても同じ作用を奏する、
(ハ)前記(イ)に示される現象は、基板と素子に限定されるものではなく、基板に対する一般の被搭載物に対しても生じる、などの研究結果が得られたのである。
(1)メタライズ層を形成した基板におけるメタライズ層とメタライズ層を形成した被搭載物におけるメタライズ層との間にはんだペーストを搭載または塗布したのち非酸化性雰囲気中でリフロー処理して基板と被搭載物を接合するはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法において、
前記基板の表面に形成されるメタライズ層は、面積が被搭載物のメタライズ層の面積よりも小さいメタライズ層本体部分と前記メタライズ層本体部分の周囲から突出したはんだ誘引部とからなる平面形状を有する位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法、
(2)前記はんだペーストは、Sn:20〜25質量%を含有し、残部:Auおよび不可避不純物であるAu−Snはんだ合金粉末にフラックスを混合したAu−Sn合金はんだペーストである前記(1)記載の位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法、
(3)前記はんだペーストは、Pb:35〜60質量%を含有し、残部:Snおよび不可避不純物であるPb−Snはんだ合金粉末にフラックスを混合したPb−Sn合金はんだペーストである前記(1)記載の位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法、
(4)前記はんだペーストは、Pb:90〜95質量%を含有し、残部:Snおよび不可避不純物であるPb−Snはんだ合金粉末にフラックスを混合したPb−Sn合金はんだペーストである前記(1)記載の位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法、
(5)前記はんだペーストは、Sn:40〜100質量%を含有し、残部:Ag、Au、Cu、Bi、Sb、In及びZnからなる群より選ばれた1種又は2種以上の金属および不可避不純物であるPbフリーはんだ合金粉末にフラックスを混合したPbフリーはんだペーストである前記(1)記載の位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法、
(6)前記被搭載物は素子である前記(1)、(2)、(3)、(4)または(5)記載の位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法、に特徴を有するものである。
(7)メタライズ層本体部分と前記メタライズ層本体部分の周囲から突出したはんだ誘引部とからなる平面形状を有する基板表面に形成されるメタライズ層、に特徴を有するものである。
(8)基板に形成されるメタライズ層は、電極膜である前記(7)記載の基板表面に形成されるメタライズ層、に特徴を有するものである。
Sn:20質量%を含有し、残部がAuからなる成分組成を有し平均粒径D50:11.1μm、最大粒径:20.1μmを有するAu−Sn合金はんだ粉末を用意し、このAu−Sn合金はんだ粉末に市販のRMAフラックスを、RMAフラックス:8.0質量%、残部がAu−Sn合金はんだ粉末の配合組成となるように配合し、混合してペースト粘度:85Pa・sを有するAu−Sn合金はんだペーストを作製し、このAu−Sn合金はんだペーストをシリンジに充填してディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング製、型番:ML−606GX)に装着した。
さらに、アルミナ製基板を用意し、このアルミナ製基板の表面に、縦:200μm、横:200μmの寸法を有し、厚さ:10μmを有するCu層、厚さ:5μmを有するNi層および厚さ:0.1μmを有するAu層からなる複合メタライズ層を形成したメタライズ層本体部分、並びに同じ複合メタライズ層を形成した幅:100μm、長さ:90μmの寸法を有するはんだ誘引部からなるメタライズ層を400μm間隔で50個所一列に形成した。
Pb:37質量%を含有し、残部がSnからなる成分組成を有し平均粒径D50:11.4μm、最大粒径:14.5μmを有するPb−Sn合金はんだ粉末を用意し、このPb−Sn合金はんだ粉末に市販のRMAフラックスを、RMAフラックス:11.0質量%、残部がPb−Sn合金はんだ粉末の配合組成となるように配合し、混合してペースト粘度:120Pa・sを有するPb−Sn合金はんだペーストを作製し、このPb−Sn合金はんだペーストをシリンジに充填してディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング製、型番:ML−606GX)に装着した。
このディスペンサー装置により0.02mgの量のPb−Sn合金はんだペーストを実施例1で作製したメタライズ層本体部分およびはんだ誘引部からなる50個所のメタライズ層の上に塗布し、このPb−Sn合金はんだペーストの上に先に用意した50個のLED素子を搭載し、窒素雰囲気中、温度:220℃、30秒間保持する条件のリフロー処理を施し、その後、冷却し、50個のLED素子位置を3次元測定機(Nikon製 NEXIV VMR−3020)を用いて、素子中心位置を測定した。ここではX軸方向に一列に50個接合したLED素子の中心位置のy軸方向のブレを平均y軸位置に対する標準偏差として算出した。その結果、素子中心位置:y軸ぶれ±5.8μmであり、素子の位置精度が非常に高いことがわかった。
Pb:95質量%を含有し、残部がSnからなる成分組成を有し平均粒径D50:11.7μm、最大粒径:14.8μmを有するPb−Sn合金はんだ粉末を用意し、このPb−Sn合金はんだ粉末に市販のRAフラックスを、RAフラックス:10.0質量%、残部がPb−Sn合金はんだ粉末の配合組成となるように配合し、混合してペースト粘度:80Pa・sを有するPb−Sn合金はんだペーストを作製し、このPb−Sn合金はんだペーストをシリンジに充填してディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング製、型番:ML−606GX)に装着した。
このディスペンサー装置により0.03mgの量のPb−Sn合金はんだペーストを実施例1で作製したメタライズ層本体部分およびはんだ誘引部からなる50個所のメタライズ層の上に塗布し、このPb−Sn合金はんだペーストの上に先に用意した50個のLED素子を搭載し、窒素雰囲気中、温度:330℃、30秒間保持する条件のリフロー処理を施し、その後、冷却し、50個のLED素子位置を3次元測定機(Nikon製 NEXIV VMR−3020)を用いて、素子中心位置を測定した。ここではX軸方向に一列に50個接合したLED素子の中心位置のy軸方向のブレを平均y軸位置に対する標準偏差として算出した。その結果、素子中心位置:y軸ぶれ±6.7μmであり、素子の位置精度が非常に高いことがわかった。
Sn:96.5質量%、Ag:3.0質量%を含有し、残部がCuからなる成分組成を有し平均粒径D50:10.8μm、最大粒径:14.1μmを有するPbフリーはんだ粉末を用意し、このPbフリーはんだ粉末に市販のRMAフラックスを、RMAフラックス:12.5質量%、残部がPbフリーはんだ粉末の配合組成となるように配合し、混合してペースト粘度:72Pa・sを有するPbフリーはんだペーストを作製し、このPbフリーはんだペーストをシリンジに充填してディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング製、型番:ML−606GX)に装着した。
このディスペンサー装置により0.02mgの量のPbフリーはんだペーストを実施例1で作製したメタライズ層本体部分およびはんだ誘引部からなる50個所のメタライズ層の上に塗布し、このPbフリーはんだペーストの上に先に用意した50個のLED素子を搭載し、窒素雰囲気中、温度:240℃、30秒間保持する条件のリフロー処理を施し、その後、冷却し、50個のLED素子位置を3次元測定機(Nikon製 NEXIV VMR−3020)を用いて、素子中心位置を測定した。ここではX軸方向に一列に50個接合したLED素子の中心位置のy軸方向のブレを平均y軸位置に対する標準偏差として算出した。その結果、素子中心位置:y軸ぶれ±5.1μmであり、素子の位置精度が非常に高いことがわかった。
Sn:20質量%を含有し、残部がAuからなる成分組成を有し平均粒径D50:11.1μm、最大粒径:20.1μmを有するAu−Sn合金はんだ粉末を用意し、このAu−Sn合金はんだ粉末に市販のRMAフラックスを、RMAフラックス:8.0質量%、残部がAu−Sn合金はんだ粉末の配合組成となるように配合し、混合してペースト粘度:85Pa・sを有するAu−Sn合金はんだペーストを作製し、このAu−Sn合金はんだペーストをシリンジに充填してディスペンサー装置(武蔵エンジニアリング製、型番:ML−606GX)に装着した。
さらに、50個のLED素子を用意し、これらLED素子の片面全面に厚さ:3μm、縦:400μm、横:400μmの寸法を有するAuメッキを施した。
さらに、アルミナ製基板を用意し、このアルミナ製基板の表面に、縦:500μm、横:500μmの寸法を有し、厚さ:10μmを有するCu層、厚さ:5μmを有するNi層および厚さ:0.1μmを有するAu層からなる複合メタライズ層を形成したメタライズ層を400μm間隔で50個所一列に形成した。
2:メタライズ層
2´:メタライズ層
3:Au−Sn合金はんだペースト、
4:素子、被搭載物
5:Au−Sn合金はんだ接合層、
6:メタライズ層本体部分、
7:はんだ誘引部
Claims (8)
- メタライズ層を形成した基板におけるメタライズ層とメタライズ層を形成した被搭載物におけるメタライズ層との間にはんだペーストを搭載または塗布したのち非酸化性雰囲気中でリフロー処理して基板と被搭載物を接合するはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法において、
前記基板の表面に形成されるメタライズ層は、面積が被搭載物のメタライズ層の面積よりも小さいメタライズ層本体部分と前記メタライズ層本体部分の周囲から突出したはんだ誘引部とからなる平面形状を有することを特徴とする位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法。 - 前記はんだペーストは、Sn:20〜25質量%を含有し、残部:Auおよび不可避不純物であるAu−Snはんだ合金粉末にフラックスを混合したAu−Sn合金はんだペーストである請求項1記載の位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法。
- 前記はんだペーストは、Pb:35〜60質量%を含有し、残部:Snおよび不可避不純物であるPb−Snはんだ合金粉末にフラックスを混合したPb−Sn合金はんだペーストである請求項1記載の位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法。
- 前記はんだペーストは、Pb:90〜95質量%を含有し、残部:Snおよび不可避不純物であるPb−Snはんだ合金粉末にフラックスを混合したPb−Sn合金はんだペーストである請求項1記載の位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法。
- 前記はんだペーストは、Sn:40〜100質量%を含有し、残部:Ag、Au、Cu、Bi、Sb、In及びZnからなる群より選ばれた1種又は2種以上の金属および不可避不純物であるPbフリーはんだ合金粉末にフラックスを混合したPbフリーはんだペーストである請求項1記載の位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法。
- 前記被搭載物は素子であることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の位置合わせ性に優れたはんだペーストを用いた基板と被搭載物の接合方法。
- メタライズ層本体部分と前記メタライズ層本体部分の周囲から突出したはんだ誘引部とからなる平面形状を有することを特徴とする基板表面に形成されるメタライズ層。
- 基板に形成されるメタライズ層は、電極膜であることを特徴とする請求項7記載の基板表面に形成されるメタライズ層。
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