JP2012254470A - Bi系はんだを用いた半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 厚さ0.01μm以上4.0μm以下、好ましくは0.01μm以上1.0μm以下のAg層を備えたはんだ接合面における接合に、Biを84質量%以上含有し、Znを0.2質量%以上13.5質量%以下含有し、Al若しくはSn又はそれら両方を合計して2.0質量%を超えて含有しておらず、Pを0.500質量%を超えて含有していないはんだが用いられている。
【選択図】 なし
Description
表1に示す試料1〜15のはんだ母合金を1つずつ押出機にセットし、外径0.80mmのワイヤに加工した。具体的には、あらかじめ押出機をはんだ組成に適した温度に加熱しておき、はんだ母合金をセットした。押出機出口から押し出されるワイヤ状のはんだはまだ熱く酸化が進行し易いため、押出機出口は密閉構造にし、その内部に不活性ガスを流して可能な限り酸素濃度の低い雰囲気にして酸化が進まないようにした。
上記試料1〜15のはんだ母合金から加工したワイヤがそれぞれはんだ付けされる15枚のCu基板(8mm×8mm×厚さ0.7mm)を準備した。これら15枚のCu基板には、各々以下の方法でNi膜(Ni層)及び該Ni膜の上のAg膜(Ag層)を形成した。なお、作業中にCu基板や装置が汚染されないように、保護手袋、保護マスク等を着用し、Cu基板はピンセットで取り扱うようにした。
濡れ性(接合性)は、下記表2に示すように、試料1〜15のはんだ母合金から加工したワイヤ状のはんだを、様々な膜厚のAg層が形成された15枚のCu基板にそれぞれはんだ付けし、そのはんだ付け後の状態を見て評価した。具体的には、濡れ性試験機(装置名:雰囲気制御式濡れ性試験機)を用意し、そのヒーターを備えたサンプル搭載部分に2重のカバーをして当該サンプル搭載部分の周囲4箇所から窒素を流した(窒素流量:各12L/分)。
Cu基板に設けたNi膜(メタライズ層)のNiがBi中に拡散する問題が生じているか否かを確認するため、Cu基板のメタライズ層の層厚測定を次のようにして行った。まず、上記濡れ性評価で使用した、はんだ合金が接合されたCu基板を樹脂に埋め込み、研磨機を用い粗い研磨紙から順に細かいものを用いて研磨し、最後にバフ研磨を行った。
はんだ接合の信頼性を評価するためにヒートサイクル試験を行った。まず、上記濡れ性評価と同様にしてはんだ合金が接合された15枚のCu基板の内、良好にはんだ付けすることができなかった試料11のCu基板を除く14枚のCu基板に対して、各々−40℃の冷却と150℃の加熱を1サイクルとして、これを所定の回数繰り返した。
Claims (4)
- 厚さ0.01μm以上4.0μm以下のAg層を備えたはんだ接合面における接合に、Biを84質量%以上含有し、Znを0.2質量%以上13.5質量%以下含有し、Al若しくはSn又はそれら両方を合計して2.0質量%を超えて含有しておらず、Pを0.500質量%を超えて含有していないはんだが用いられていることを特徴とする半導体装置。
- 前記はんだは、Al及びSnの内の少なくとも一方を合計して0.1質量%以上2.0質量%以下含有していることを特徴とする、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記はんだは、Pを0.001質量%以上0.500質量%以下含有していることを特徴とする、請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記Ag層の厚さが、0.01μm以上1.0μm以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置。
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