JP2013154392A - Aluminum structure, manufacturing method thereof, aluminum structure assembly, aluminum wiring board, semiconductor system, and solar cell module - Google Patents

Aluminum structure, manufacturing method thereof, aluminum structure assembly, aluminum wiring board, semiconductor system, and solar cell module Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aluminum structure capable of being suitably soldered to an aluminum base body made from an aluminum only or an aluminum alloy in spite of a simple structure.SOLUTION: An aluminum structure 1 has a soldering section 3 for soldering to an aluminum surface 2a of the aluminum base body 2 made from the aluminum only or the aluminum alloy. The soldering section 3 has a metal layer section 4 made from metal except aluminum which can make an alloy with a solder, on the aluminum surface 2a. The layer thickness of the metal layer section 4 is a layer thickness capable of being penetrated by the solder in a layer thickness direction by making the metal layer section 4 melt into the solder at the time of soldering.

Description

本発明は、アルミニウム構造体、その製造方法、アルミニウム構造体組立体、アルミニウム配線基板、半導体装置、および太陽電池モジュールに関する。   The present invention relates to an aluminum structure, a manufacturing method thereof, an aluminum structure assembly, an aluminum wiring board, a semiconductor device, and a solar cell module.

従来、例えば、電気回路の配線には、銅、金、銀等の金属が用いられてきたが、これらの金属に代えて、より安価なアルミニウムまたはアルミニウム合金(以下、単に、アルミニウム)を代替することが検討されている。
アルミニウムは、空気中に放置されると表面が酸化アルミニウム膜で覆われる。この酸化膜が存在するとはんだ付けを非常に困難になる。このため、アルミニウムにはんだ付けするための種々の技術が検討されている。
例えば、特許文献1には、酸化膜を除去した後に、表面にはんだ付けし易い金属のめっきを施すことが提案されている。すなわち、複数のアルミブスバーである被処理体の表面から油分を除去し、強アルカリ溶液によって被処理体表面の酸化物を除去してから、硝酸溶液によって被処理体の表面を活性化し、被処理体の表面に亜鉛めっき、銅めっき、錫めっきをこの順に施すアルミブスバーのめっき方法が記載されている。
このように複数の金属による多層めっきを行うのは、はんだ濡れ性が大きくはんだ付けに好適な金属のめっきではアルミニウムに対するめっきの密着強度が小さいため、アルミニウムに対するめっきの密着強度が高くなる中間層を介する必要があるからである。
また、特許文献2には、スパッタリングによって、半導体基板上に、アルミニウムを含む第1金属層、チタンを含む第2金属層、ニッケルを含む第3金属層、銅、スズ、チタンのいずれか1つを含んでいる第4金属層がこの順に積層した裏面電極を有する半導体装置が記載されている。
このように、スパッタリングによって金属層を積層する場合にも、多層構造としているのは、最上層のはんだ濡れ性の良好な金属層を直にアルミニウムにスパッタしても、アルミニウムに対する十分な密着強度が得られないためである。
Conventionally, for example, metals such as copper, gold, and silver have been used for wiring of electric circuits, but instead of these metals, cheaper aluminum or aluminum alloy (hereinafter simply referred to as aluminum) is substituted. It is being considered.
When aluminum is left in the air, the surface is covered with an aluminum oxide film. If this oxide film exists, soldering becomes very difficult. For this reason, various techniques for soldering to aluminum have been studied.
For example, Patent Document 1 proposes that after the oxide film is removed, metal plating that is easy to solder is applied to the surface. That is, oil is removed from the surface of the object to be processed, which is a plurality of aluminum bus bars, the oxide on the surface of the object to be processed is removed with a strong alkaline solution, and then the surface of the object to be processed is activated with a nitric acid solution. An aluminum bus bar plating method is described in which zinc plating, copper plating, and tin plating are applied in this order to the surface of the body.
In this way, multi-layer plating with a plurality of metals is performed because the adhesion strength of the plating with respect to aluminum is small in the metal plating with high solder wettability and suitable for soldering. It is necessary to go through.
In Patent Document 2, any one of a first metal layer containing aluminum, a second metal layer containing titanium, a third metal layer containing nickel, copper, tin, and titanium is formed on a semiconductor substrate by sputtering. A semiconductor device having a back electrode in which a fourth metal layer containing s is laminated in this order is described.
As described above, even when the metal layers are laminated by sputtering, the multi-layer structure has sufficient adhesion strength to aluminum even if the uppermost metal layer having good solder wettability is sputtered directly onto aluminum. This is because it cannot be obtained.

特開2010−285652号公報JP 2010-285652 A 特開2010−171141号公報JP 2010-171141 A

上記のような従来技術には、以下のような問題があった。
特許文献1、2に記載の技術では、いずれも、はんだ濡れ性が良好となる最上層の金属層をアルミニウムに対して高強度に接合するため、アルミニウムとの間に複数の中間層を積層させる必要がある。このように、多層の中間層を形成すると工程数が増大するため、製造コストが大きくなってしまうという問題がある。
The prior art as described above has the following problems.
In the techniques described in Patent Documents 1 and 2, in order to join the uppermost metal layer with good solder wettability to aluminum with high strength, a plurality of intermediate layers are laminated between aluminum. There is a need. As described above, when a multilayer intermediate layer is formed, the number of steps increases, and thus there is a problem that the manufacturing cost increases.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成であっても、アルミニウム単体またはアルミニウム合金からなるアルミニウム基材部に良好にはんだ付けを行うことができるアルミニウム構造体、その製造方法、およびアルミニウム配線基板を提供することを目的とする。
また、本発明は、製造が容易であり製造コストを低減することができるアルミニウム構造体組立体、半導体装置、および太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an aluminum structure capable of satisfactorily soldering to an aluminum base portion made of a single aluminum or an aluminum alloy even with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a manufacturing method thereof and an aluminum wiring board.
Another object of the present invention is to provide an aluminum structure assembly, a semiconductor device, and a solar cell module that are easy to manufacture and can reduce manufacturing costs.

上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、アルミニウム単体またはアルミニウム合金からなるアルミニウム基材部の表面に、はんだ付けを行うためのはんだ接合部を有するアルミニウム構造体であって、前記はんだ接合部は、前記アルミニウム基材部の表面に、はんだと合金形成可能なアルミニウム以外の金属からなる金属層部を備え、前記金属層部の層厚は、はんだ付け時に前記金属層部がはんだに溶解することで該はんだが層厚方向に貫通可能な層厚とされた構成とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is an aluminum structure having a solder joint for soldering on the surface of an aluminum base part made of aluminum alone or an aluminum alloy. The solder joint portion includes a metal layer portion made of a metal other than aluminum capable of forming an alloy with solder on the surface of the aluminum base portion, and the thickness of the metal layer portion is determined when the metal layer portion is soldered. Is dissolved in the solder so that the solder can be penetrated in the layer thickness direction.

請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のアルミニウム構造体において、前記金属層部は、前記金属が、層厚1nm以上50nm以下で、前記アルミニウム基材部の表面を覆う金属薄膜からなる構成とする。   According to a second aspect of the present invention, in the aluminum structure according to the first aspect, the metal layer portion is formed of a metal thin film that has a layer thickness of 1 nm to 50 nm and covers the surface of the aluminum base portion. It becomes the composition which becomes.

請求項3に記載の発明では、請求項1に記載のアルミニウム構造体において、前記金属層部は、前記金属が高さ1nm以上100nm以下の粒子状または塊状をなす金属粒体として層状領域に分散され、該層状領域における前記金属の面密度が1μg/cm以上100μg/cm以下であることを特徴とする構成とする。 According to a third aspect of the present invention, in the aluminum structure according to the first aspect, the metal layer portion is dispersed in a lamellar region as metal particles in which the metal has a particle shape or a lump shape with a height of 1 nm to 100 nm. The area density of the metal in the layered region is 1 μg / cm 2 or more and 100 μg / cm 2 or less.

請求項4に記載の発明では、請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルミニウム構造体において、前記金属層部における前記金属は、電気化学列においてアルミニウムよりも貴な金属である構成とする。   In the invention according to claim 4, in the aluminum structure according to any one of claims 1 to 3, the metal in the metal layer portion is a noble metal than aluminum in the electrochemical column. To do.

請求項5に記載の発明では、アルミニウム構造体の製造方法において、アルミニウム単体またはアルミニウム合金からなるアルミニウム基材部の表面に、はんだ付けを行うためのはんだ接合部を有するアルミニウム構造体の製造方法であって、前記アルミニウム基材部を薬液に浸漬して、前記アルミニウム基材部の表面の酸化アルミニウム被膜を除去する酸化膜除去工程と、前記酸化アルミニウム被膜が除去された前記アルミニウム基材部の表面に、はんだと合金形成可能なアルミニウム以外の金属を、はんだ付け時に前記金属がはんだに溶解することで該はんだが層厚方向に貫通する層厚まで付着させて金属層部を形成する金属層部形成工程と、を備える方法とする。   According to the fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an aluminum structure, the method of manufacturing an aluminum structure having a solder joint for soldering on the surface of an aluminum base part made of aluminum alone or an aluminum alloy. The aluminum substrate part is immersed in a chemical solution to remove the aluminum oxide film on the surface of the aluminum substrate part, and the surface of the aluminum substrate part from which the aluminum oxide film has been removed In addition, a metal layer portion that forms a metal layer portion by adhering a metal other than aluminum that can form an alloy with solder to a layer thickness through which the solder penetrates in the layer thickness direction by dissolving the metal in the solder during soldering And a forming step.

請求項6に記載の発明では、請求項5に記載のアルミニウム構造体の製造方法において、前記金属層部形成工程では、前記金属層部をめっきにより形成する方法とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an aluminum structure according to the fifth aspect, in the metal layer portion forming step, the metal layer portion is formed by plating.

請求項7に記載の発明では、請求項6に記載のアルミニウム構造体の製造方法において、前記金属層部形成工程では、前記めっきに用いるめっき液にはハロゲン元素を含む方法とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the method for manufacturing an aluminum structure according to the sixth aspect, in the metal layer portion forming step, the plating solution used for the plating includes a halogen element.

請求項8に記載の発明では、アルミニウム構造体組立体において、請求項1〜4のいずれか1項に記載のアルミニウム構造体と、該アルミニウム構造体の前記はんだ接合部に、はんだ付けによって接合された被接合部材とを備える構成とする。   In the invention according to claim 8, in the aluminum structure assembly, the aluminum structure according to any one of claims 1 to 4 and the solder joint portion of the aluminum structure are joined by soldering. And a member to be joined.

請求項9に記載の発明では、アルミニウム配線基板において、請求項1〜4のいずれか1項に記載のアルミニウム構造体で形成された電気回路を備える構成とする。   In the invention according to claim 9, the aluminum wiring board is provided with an electric circuit formed of the aluminum structure according to any one of claims 1 to 4.

請求項10に記載の発明では、半導体装置において、請求項9に記載のアルミニウム配線基板と、該アルミニウム配線基板の前記はんだ接合部にはんだ付けされた半導体素子と、を備える構成とする。   In a tenth aspect of the present invention, a semiconductor device includes the aluminum wiring board according to the ninth aspect and a semiconductor element soldered to the solder joint portion of the aluminum wiring board.

請求項11に記載の発明では、太陽電池モジュールにおいて、請求項9に記載のアルミニウム配線基板と、該アルミニウム配線基板の前記はんだ接合部にはんだ付けされた太陽電池セルとを備える構成とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, a solar cell module includes the aluminum wiring board according to the ninth aspect and solar cells soldered to the solder joints of the aluminum wiring board.

本発明のアルミニウム構造体、その製造方法、およびアルミニウム配線基板によれば、はんだ接合部がアルミニウム生地虻の表面に金属層部が形成され、この金属層部は、はんだ付け時にはんだに溶解することではんだが層厚方向に貫通可能な層厚とされるため、簡素な構成であっても、アルミニウム単体またはアルミニウム合金からなるアルミニウム基材部に良好にはんだ付けを行うことができるという効果を奏する。
また、本発明のアルミニウム構造体組立体、半導体装置、および太陽電池モジュールは、本発明のアルミニウム構造体を備えるため、製造が容易であり製造コストを低減することができるという効果を奏する。
According to the aluminum structure of the present invention, the manufacturing method thereof, and the aluminum wiring board, the solder joint portion is formed with the metal layer portion on the surface of the aluminum cloth, and the metal layer portion is dissolved in the solder during soldering. Since the layer thickness is such that the solder can penetrate in the direction of the layer thickness, even with a simple configuration, it is possible to satisfactorily perform soldering on an aluminum base part made of aluminum alone or an aluminum alloy. .
Moreover, since the aluminum structure assembly, the semiconductor device, and the solar cell module according to the present invention include the aluminum structure according to the present invention, there is an effect that the manufacturing is easy and the manufacturing cost can be reduced.

本発明の第1の実施形態のアルミニウム構造体の概略構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows schematic structure of the aluminum structure of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のアルミニウム構造体の製造工程を示す工程説明図である。It is process explanatory drawing which shows the manufacturing process of the aluminum structure of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のアルミニウム構造体の作用を説明する模式説明図である。It is a schematic explanatory drawing explaining the effect | action of the aluminum structure of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態のアルミニウム構造体を用いたはんだ付け後の一形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one form after soldering using the aluminum structure of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態のアルミニウム構造体の概略構成を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows schematic structure of the aluminum structure of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態のアルミニウム構造体の製造工程を示す工程説明図である。It is process explanatory drawing which shows the manufacturing process of the aluminum structure of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態のアルミニウム構造体の作用を説明する模式説明図である。It is a schematic explanatory drawing explaining the effect | action of the aluminum structure of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態のアルミニウム構造体組立体の例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the example of the aluminum structure assembly of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に対応する実施例のアルミニウム構造体の表面の一例を示す写真画像、および比較例の表面の一例を示す写真画像である。It is the photographic image which shows an example of the surface of the aluminum structure of the Example corresponding to the 2nd Embodiment of this invention, and the photographic image which shows an example of the surface of a comparative example.

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.

[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態のアルミニウム構造体について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態のアルミニウム構造体の概略構成を示す模式的な断面図である。
[First Embodiment]
An aluminum structure according to the first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an aluminum structure according to a first embodiment of the present invention.

本実施形態のアルミニウム構造体1は、図1に示すように、アルミニウム単体またはアルミニウム合金からなるアルミニウム基材部2と、アルミニウム基材部2のアルミニウム表面2aにはんだ付けを行うためのはんだ接合部3とを備える。
ここで、アルミニウム単体とは、純度99%以上のアルミニウムを意味し、アルミニウム合金は、アルミニウムを50%以上含む合金を意味する。例えば、アルミニウム合金の例としては、アルミニウム銅合金、アルミニウムケイ素合金、アルミニウムマグネシウム合金等を挙げることができる。
また、アルミニウム単体またはアルミニウム合金は、空気中に放置されると、表面が酸化されて酸化アルミニウムによる酸化被膜5(酸化アルミニウム被膜)が形成されるため、酸化被膜表面5aがアルミニウム基材部2の最外面を構成している。以下では、この酸化被膜表面5aと区別して、酸化被膜5が形成されない状態におけるアルミニウム基材部2の表面をアルミニウム表面2aと称する。
As shown in FIG. 1, the aluminum structure 1 of the present embodiment includes an aluminum base 2 made of a single aluminum or an aluminum alloy, and a solder joint for soldering to the aluminum surface 2 a of the aluminum base 2. 3.
Here, the simple aluminum means aluminum having a purity of 99% or more, and the aluminum alloy means an alloy containing 50% or more of aluminum. For example, examples of the aluminum alloy include an aluminum copper alloy, an aluminum silicon alloy, and an aluminum magnesium alloy.
Further, when the aluminum simple substance or the aluminum alloy is left in the air, the surface is oxidized to form an oxide film 5 (aluminum oxide film) made of aluminum oxide. It constitutes the outermost surface. Hereinafter, the surface of the aluminum base portion 2 in a state where the oxide film 5 is not formed is referred to as an aluminum surface 2a, in distinction from the oxide film surface 5a.

アルミニウム構造体1の用途は、他の被接合部材をはんだ接合部3上にはんだ付けして用いる用途であれば、特に限定されない。
また、本実施形態のアルミニウム構造体1は、金属部材をはんだ接合部3にはんだ付けすると、金属部材とアルミニウム基材部2とを電気的に接続することができるため、電気配線や電気回路等の用途に特に好適である。すなわち、はんだ接合部3に、リード線、電気素子、電子部品等(以下、電気部品と総称する場合がある)をはんだ付けするアルミニウム配線基板として用いることが可能である。
The use of the aluminum structure 1 is not particularly limited as long as it is used by soldering another member to be joined onto the solder joint portion 3.
Moreover, since the aluminum structure 1 of this embodiment can electrically connect a metal member and the aluminum base material part 2 when a metal member is soldered to the solder joint part 3, an electrical wiring, an electric circuit, etc. It is particularly suitable for That is, it can be used as an aluminum wiring board for soldering a lead wire, an electric element, an electronic component or the like (hereinafter sometimes collectively referred to as an electric component) to the solder joint portion 3.

アルミニウム基材部2の形状は、特に限定されず、アルミニウム構造体1の用途に応じて、例えば、板状、シート状、箔状、棒状、筒状、線状、球状、その他適宜の立体状等の形状を採用することができる。また、アルミニウム基材部2は、平面または湾曲面上で、例えば、線状、曲線状、円状、多角形状、櫛歯状、ループ状、渦巻き状等の適宜の2次元的なパターンを描いた形状をとすることができる。
また、アルミニウム基材部2は、それ自体で自立して用いられる部材でもよいし、例えば絶縁性基板などのベース部材の表面上に貼り付けられたり、印刷されたり、成膜されたりして形成されたものであってもよい。
例えば、アルミニウム構造体1をアルミニウム配線基板における電気回路として用いる場合、アルミニウム基材部2は、必要な回路パターンに形成され、良好な導電性が得られる断面形状に形成される。
The shape of the aluminum base portion 2 is not particularly limited, and may be, for example, a plate shape, a sheet shape, a foil shape, a rod shape, a cylindrical shape, a linear shape, a spherical shape, or any other appropriate three-dimensional shape depending on the application of the aluminum structure 1. The shape such as can be adopted. In addition, the aluminum base portion 2 draws an appropriate two-dimensional pattern such as a linear shape, a curved shape, a circular shape, a polygonal shape, a comb tooth shape, a loop shape, or a spiral shape on a flat surface or a curved surface. The shape can be changed.
Moreover, the aluminum base material part 2 may be a member that is used by itself, or is formed by being affixed, printed, or formed on the surface of a base member such as an insulating substrate. It may be what was done.
For example, when the aluminum structure 1 is used as an electric circuit in an aluminum wiring board, the aluminum base portion 2 is formed in a necessary circuit pattern and has a cross-sectional shape that provides good conductivity.

はんだ接合部3は、はんだと合金形成可能なアルミニウム以外の金属からなる金属層部として、アルミニウム表面2aを略均一な層厚で覆うとともに、アルミニウム表面2aに密着された金属薄膜4(金属層部)を有する。
はんだの種類としては、例えば、鉛フリーはんだ、共晶はんだ等を採用することができる。
また、はんだ付け方法としては、特に限定されず、はんだごてを使用する方法やはんだフロー装置などを用いることが可能である。
The solder joint portion 3 is a metal layer portion made of a metal other than aluminum capable of forming an alloy with the solder, and covers the aluminum surface 2a with a substantially uniform layer thickness, and also has a metal thin film 4 (metal layer portion) in close contact with the aluminum surface 2a. ).
As the kind of solder, for example, lead-free solder, eutectic solder or the like can be employed.
Moreover, it does not specifically limit as a soldering method, The method using a soldering iron, a solder flow apparatus, etc. can be used.

この金属薄膜4の層厚は、はんだ付け時に金属薄膜4がはんだに溶解することで、はんだが層厚方向に貫通可能な層厚Hとされている。
層厚Hは、使用するはんだ量や、はんだ付けに要する時間にもよるが、例えば、電気部品のはんだ付けを行う程度のはんだ量、時間では、1nm以上50nm以下が好適である。
金属薄膜4の層厚は、例えば、蛍光X線膜厚計を用いることによりはんだ接合部3における平均厚さとして測定することが可能である。
金属薄膜4の平面視の大きさ、形状は、被接合部材の大きさや形状に応じて適宜に設定することができる。例えば、アルミニウム構造体1をアルミニウム配線基板として用いる場合、例えばプリント基板において銅箔などで形成されるはんだ付け用のランドパターンと同様の形状を採用することができる。
The thickness of the metal thin film 4 is set to a layer thickness H 4 that allows the solder to penetrate in the layer thickness direction by dissolving the metal thin film 4 in the solder during soldering.
The thickness H 4, the solder volume and used, depending on the time required for soldering, for example, solder amount enough to perform soldering of the electrical components, the time is suitably 1nm or 50nm or less.
The layer thickness of the metal thin film 4 can be measured as an average thickness in the solder joint portion 3 by using, for example, a fluorescent X-ray film thickness meter.
The magnitude | size and shape of planar view of the metal thin film 4 can be suitably set according to the magnitude | size and shape of a to-be-joined member. For example, when the aluminum structure 1 is used as an aluminum wiring board, a shape similar to a land pattern for soldering formed of, for example, a copper foil on a printed board can be employed.

金属薄膜4を形成する金属材料としては、はんだと合金形成可能なアルミニウム以外の金属はすべて採用することができる。例えば、ニッケル、銅は、はんだと合金を形成しやすいため、特に好適である。
ただし、金属薄膜4を、めっきによって形成する場合には、電気化学列でアルミニウムよりも貴な金属を用いる必要がある。この条件を満たすことにより、酸化被膜5が除去された状態のアルミニウム表面2a上に容易に金属が析出させることができる。
このような金属材料は多数知られている。例えば、上記ニッケル、銅の他にも、金、銀、パラジウム、錫などを挙げることができる。
As the metal material for forming the metal thin film 4, any metal other than aluminum capable of forming an alloy with solder can be used. For example, nickel and copper are particularly suitable because they easily form an alloy with solder.
However, when the metal thin film 4 is formed by plating, it is necessary to use a metal that is nobler than aluminum in the electrochemical column. By satisfying this condition, the metal can be easily deposited on the aluminum surface 2a from which the oxide film 5 has been removed.
Many such metal materials are known. For example, gold, silver, palladium, tin, etc. can be mentioned besides the above nickel and copper.

次に、このようなアルミニウム構造体1の製造方法について説明する。
図2(a)、(b)、(c)、(d)は、本発明の第1の実施形態のアルミニウム構造体の製造工程を示す工程説明図である。
Next, a method for manufacturing such an aluminum structure 1 will be described.
FIGS. 2A, 2B, 2C, and 2D are process explanatory views showing a manufacturing process of the aluminum structure according to the first embodiment of the present invention.

アルミニウム構造体1を製造するには、酸化膜除去工程、金属層部形成工程をこの順に行う。
まず、酸化膜除去工程を行う。本工程は、アルミニウム基材部2を薬液に浸漬して、アルミニウム基材部2のアルミニウム表面2a上の酸化被膜5を除去する工程である。
酸化被膜5を除去する薬液は、例えば、アルカリ性の例としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、アンモニア等を挙げることができる。また、酸性の例としては、例えば、フッ化水素、塩酸、リン酸等を挙げられることができる。ただし、薬液はこれらに限定されるものではなく、酸化アルミニウムを除去可能なアルカリ性、酸性の適宜の薬液を採用することができる。
例えば、図2(a)に示すようなアルミニウム表面2aに酸化被膜5が形成されたアルミニウム基材部2を水酸化ナトリウム溶液に浸漬させることにより、図2(b)に示すように、酸化被膜5を除去することができる。
以上で、酸化膜除去工程が終了する。
In order to manufacture the aluminum structure 1, the oxide film removing step and the metal layer portion forming step are performed in this order.
First, an oxide film removing process is performed. This step is a step of removing the oxide film 5 on the aluminum surface 2a of the aluminum base portion 2 by immersing the aluminum base portion 2 in the chemical solution.
Examples of the chemical solution for removing the oxide film 5 include alkali hydroxide such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonia. Moreover, as an acidic example, hydrogen fluoride, hydrochloric acid, phosphoric acid etc. can be mentioned, for example. However, the chemical solution is not limited to these, and any appropriate alkaline or acidic chemical solution capable of removing aluminum oxide can be employed.
For example, as shown in FIG. 2B, an oxide base film 2 having an oxide film 5 formed on an aluminum surface 2a as shown in FIG. 2A is immersed in a sodium hydroxide solution. 5 can be removed.
This completes the oxide film removal step.

次に、酸化被膜5が除去されたアルミニウム基材部2を脱酸素雰囲気中で、洗浄してから、金属層部形成工程を行う。
本工程は、酸化被膜5が除去されたアルミニウム基材部2のアルミニウム表面2aに、金属薄膜4を形成する工程である。
本工程では、アルミニウム基材部2を脱酸素雰囲気中に配置し、例えば、無電解めっき、電解めっき等のめっき、スパッタ、溶射などによって、アルミニウム表面2a上に金属薄膜4を成膜する。
その際、図2(c)に二点鎖線で示すように、アルミニウム表面2aにおいて金属薄膜4を形成する領域以外の領域は、マスク6を配置して、金属薄膜4が成膜されないようにしておく。マスク6としては、金属薄膜4の形成方法に応じて、例えば、めっき用マスク、ソルダレジスト等の周知のマスク部材やマスク処理を採用することができる。
このようにして、必要な層厚の金属薄膜4が形成されたら、成膜を止める。これにより、金属部形成工程が終了する。
その後、アルミニウム基材部2からマスク6を除去し、必要に応じて、洗浄を行う。このとき、アルミニウム表面2aと金属薄膜4とは密着されており、アルミニウム表面2aと金属薄膜4との間が酸化されることはない。このため、脱酸素雰囲気から取り出して作業を行うことが可能である。
このようにして、図2(d)に示すように、アルミニウム構造体1が製造される。
なお、図2(d)で酸化被膜5が形成されているのは、アルミニウム表面2aは大気中に取り出されて酸素と接触すると、自然に酸化されてしまうためである。
Next, after the aluminum substrate part 2 from which the oxide film 5 has been removed is washed in a deoxygenated atmosphere, a metal layer part forming step is performed.
This step is a step of forming the metal thin film 4 on the aluminum surface 2a of the aluminum base portion 2 from which the oxide film 5 has been removed.
In this step, the aluminum base portion 2 is placed in a deoxygenated atmosphere, and the metal thin film 4 is formed on the aluminum surface 2a by, for example, electroless plating, plating such as electrolytic plating, sputtering, or thermal spraying.
At this time, as shown by a two-dot chain line in FIG. 2 (c), a mask 6 is disposed in a region other than the region where the metal thin film 4 is formed on the aluminum surface 2a so that the metal thin film 4 is not formed. deep. As the mask 6, for example, a well-known mask member such as a plating mask or a solder resist or a mask process can be employed depending on the method of forming the metal thin film 4.
When the metal thin film 4 having a required layer thickness is thus formed, the film formation is stopped. Thereby, a metal part formation process is complete | finished.
Thereafter, the mask 6 is removed from the aluminum base 2 and cleaning is performed as necessary. At this time, the aluminum surface 2a and the metal thin film 4 are in close contact with each other, and the aluminum surface 2a and the metal thin film 4 are not oxidized. For this reason, it is possible to take out the work from the deoxidized atmosphere.
In this way, as shown in FIG. 2D, the aluminum structure 1 is manufactured.
The reason why the oxide film 5 is formed in FIG. 2D is that the aluminum surface 2a is naturally oxidized when it is taken out into the atmosphere and brought into contact with oxygen.

次に、アルミニウム構造体1の作用について、はんだ付け時の作用を中心として説明する。
図3(a)、(b)、(c)は、本発明の第1の実施形態のアルミニウム構造体の作用を説明する模式説明図である。図4は、本発明の第1の実施形態のアルミニウム構造体を用いたはんだ付け後の一形態を示す模式図である。
Next, the action of the aluminum structure 1 will be described focusing on the action during soldering.
FIGS. 3A, 3B, and 3C are schematic explanatory views illustrating the operation of the aluminum structure according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment after soldering using the aluminum structure according to the first embodiment of the present invention.

アルミニウム構造体1は、図3(a)に示すように、はんだ接合部3上にはんだ溶融体7および図示略の被接合部材を配置し、はんだ溶融体7を固化させることで、はんだ付けを行うことができる。以下では、はんだ溶融体7のアルミニウム基材部2に対する接合状態の形成過程を中心に説明するため、被接合部材の図示は省略している。なお、被接合部材とはんだ溶融体7との接合過程は従来のはんだ付けの場合と同様である。   As shown in FIG. 3A, the aluminum structure 1 is soldered by disposing a solder melt 7 and a member to be joined (not shown) on the solder joint portion 3 and solidifying the solder melt 7. It can be carried out. In the following, in order to explain mainly the process of forming a joined state of the solder melt 7 with respect to the aluminum base portion 2, the member to be joined is not shown. The joining process between the member to be joined and the solder melt 7 is the same as in the case of conventional soldering.

金属薄膜4の薄膜表面4a上ではんだを溶かして、はんだ溶融体7を形成すると、金属薄膜4の金属材料がはんだと合金形成可能な金属であるため、はんだ溶融体7と当接した薄膜表面4aから、金属薄膜4の金属がはんだ溶融体7に溶解し、はんだ溶融体7内に金属原子として拡散していく。
はんだ溶融体7は、金属薄膜4の量に比べて十分多いため、図3(b)に示すように、金属薄膜4の溶解が進行していき、はんだ溶融体7と金属薄膜4との間の界面Sが金属薄膜4の層厚内に広がっていく。
そして、図3(c)に示すように、界面Sが、アルミニウム表面2aに達すると、はんだ溶融体7とアルミニウム表面2aとが直接接触する状態となる。
これにより、アルミニウム表面2aとはんだ溶融体7とが密着して錫アルミニウム合金が形成され、強固に接合される。
はんだ溶融体7の放熱が進むと、はんだ溶融体7は、はんだ固化体7Aとなり、はんだ固化体7Aがアルミニウム表面2aと接合される。
また、はんだ溶融体7と金属薄膜4との界面Sは、金属薄膜4がはんだと合金を形成するため、はんだ固化体7Aは、金属薄膜4とも密着して接合されている。
このようにして、はんだ固化体7Aは、金属薄膜4およびアルミニウム表面2aと密着して接合され、それぞれの界面では合金が形成されているため、良好な接合強度と、電気導電性が得られる。
When the solder is melted on the thin film surface 4a of the metal thin film 4 to form the solder melt 7, the metal material of the metal thin film 4 is a metal that can form an alloy with the solder. From 4a, the metal of the metal thin film 4 is dissolved in the solder melt 7 and diffuses into the solder melt 7 as metal atoms.
Since the amount of the solder melt 7 is sufficiently larger than the amount of the metal thin film 4, the melting of the metal thin film 4 proceeds as shown in FIG. Interface S expands within the thickness of the metal thin film 4.
Then, as shown in FIG. 3C, when the interface S reaches the aluminum surface 2a, the solder melt 7 and the aluminum surface 2a are in direct contact with each other.
As a result, the aluminum surface 2a and the solder melt 7 are brought into close contact with each other to form a tin aluminum alloy, which is firmly bonded.
When the heat dissipation of the solder melt 7 proceeds, the solder melt 7 becomes the solder solid body 7A, and the solder solid body 7A is joined to the aluminum surface 2a.
Further, at the interface S between the solder melt 7 and the metal thin film 4, since the metal thin film 4 forms an alloy with the solder, the solder solidified body 7 </ b> A is also in close contact with the metal thin film 4.
Thus, since the solder solid body 7A is closely bonded to the metal thin film 4 and the aluminum surface 2a and an alloy is formed at each interface, good bonding strength and electrical conductivity can be obtained.

なお、図3(c)では、金属薄膜4の一部においてはんだ溶融体7が層厚方向に貫通した状態で、はんだ付けが完了する場合の例を図示したが、例えば、金属薄膜4の金属材料としてニッケルを用いる場合、金属薄膜4とアルミニウム表面2aとの接合強度は、はんだ固化体7Aとアルミニウム表面2aとの接合強度に比べて小さいため、金属薄膜4の残留量が多いと、はんだ固化体7Aがはんだ接合部3上のすべてのアルミニウム表面2aと接合している場合に比べて接合強度が低くなる。
このため、はんだ量と、金属薄膜4の面積および層厚で決まる金属量とを適宜設定することにより、金属薄膜4の残留量ができるだけ少なくなるようにすることが好ましい。
FIG. 3C illustrates an example in which soldering is completed with the solder melt 7 penetrating in the layer thickness direction in a part of the metal thin film 4. When nickel is used as the material, the bonding strength between the metal thin film 4 and the aluminum surface 2a is smaller than the bonding strength between the solder solidified body 7A and the aluminum surface 2a. Compared to the case where the body 7A is bonded to all the aluminum surfaces 2a on the solder joint portion 3, the bonding strength is lowered.
For this reason, it is preferable to make the residual amount of the metal thin film 4 as small as possible by appropriately setting the amount of solder and the metal amount determined by the area and layer thickness of the metal thin film 4.

図4は、はんだ量と金属薄膜4の金属量を適宜調整することにより、金属薄膜4全体がはんだ溶融体7に溶解されてはんだ接合部3の全領域にはんだ固化体7Aが形成した場合の断面形状を示す。
この場合、金属薄膜4と隣接する領域には、通常、酸化被膜5が形成されているため、はんだ溶融体7が酸化被膜5上に進出することはない。したがって、はんだ溶融体7は、金属薄膜4が形成された平面視形状の範囲内で固化して、はんだ固化体7Aとなる。
このような接合形態では、はんだ接合部3の領域全体で、アルミニウム表面2aとはんだ固化体7Aとが直接接合されており、金属薄膜4の金属材料として、アルミニウム表面2aとの接合強度があまり高くない金属を採用しても、良好なはんだ付けを行うことができる。これにより金属薄膜4の金属材料の選択自由度が広くなる。
FIG. 4 shows a case where the entire amount of the metal thin film 4 is dissolved in the solder melt 7 and the solder solid body 7A is formed in the entire region of the solder joint 3 by appropriately adjusting the amount of solder and the amount of metal of the metal thin film 4. A cross-sectional shape is shown.
In this case, since the oxide film 5 is usually formed in a region adjacent to the metal thin film 4, the solder melt 7 does not advance onto the oxide film 5. Therefore, the solder melt 7 is solidified within the range of the shape in plan view where the metal thin film 4 is formed, and becomes a solder solid 7A.
In such a joining form, the aluminum surface 2a and the solder solid body 7A are directly joined in the entire region of the solder joint portion 3, and the joining strength with the aluminum surface 2a as the metal material of the metal thin film 4 is too high. Even if no metal is used, good soldering can be performed. Thereby, the freedom degree of selection of the metal material of the metal thin film 4 becomes wide.

このように、アルミニウム構造体1によれば、はんだ接合部3ではんだ付けを行うと、金属薄膜4の少なくとも一部が層厚方向に溶解した状態となるため、はんだ固化体7Aがアルミニウム表面2aと直に接合される。これにより、アルミニウム基材部2に良好なはんだ付けを行うことができる。
金属薄膜4は、一種類の金属材料により、1nm以上50nm以下の1層の薄膜を形成するだけでよいため、複数の中間層を成膜する従来技術に比べて、製造工程が簡素化される。これにより製造コストを削減することができる。
また、複数の中間層による接合では、はんだは、最上層のみと接合され、アルミニウム基材部とは、間接的に接合されているにすぎないため、アルミニウム基材部に対する接合特性(接合強度、電気抵抗)は、各層間が接合特性に依存することになる。これに対して、本実施形態のアルミニウム構造体1によれば、はんだ固化体7Aとアルミニウム表面2aとは直接的に接合されているため、接合特性を向上することができる。
As described above, according to the aluminum structure 1, when soldering is performed at the solder joint portion 3, at least a part of the metal thin film 4 is dissolved in the layer thickness direction. And directly joined. Thereby, favorable soldering can be performed to the aluminum base material part 2.
Since the metal thin film 4 only needs to form a single-layer thin film having a thickness of 1 nm or more and 50 nm or less using one type of metal material, the manufacturing process is simplified as compared with the conventional technique in which a plurality of intermediate layers are formed. . Thereby, the manufacturing cost can be reduced.
Moreover, in the joining by a plurality of intermediate layers, the solder is joined only to the uppermost layer, and the aluminum base part is only indirectly joined, so that the joining characteristics (joining strength, The electrical resistance) depends on the junction characteristics between the respective layers. On the other hand, according to the aluminum structure 1 of the present embodiment, since the solder solid body 7A and the aluminum surface 2a are directly bonded, the bonding characteristics can be improved.

[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態のアルミニウム構造体について説明する。
図5は、本発明の第2の実施形態のアルミニウム構造体の概略構成を示す模式的な断面図である。
[Second Embodiment]
An aluminum structure according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an aluminum structure according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態のアルミニウム構造体11は、図5に示すように、上記第1の実施形態のはんだ接合部3に代えてはんだ接合部13を備える。また、金属粒体14は、上記第1の実施形態のアルミニウム構造体1と同様の用途に用いることができる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 5, the aluminum structure 11 of the present embodiment includes a solder joint portion 13 instead of the solder joint portion 3 of the first embodiment. Moreover, the metal particle body 14 can be used for the same use as the aluminum structure 1 of the said 1st Embodiment.
Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

はんだ接合部13は、アルミニウム基材部2のアルミニウム表面2aに、はんだと合金形成可能なアルミニウム以外の金属が粒子状または塊状をなす金属粒体14が層状領域に分散された金属層部により形成されている。   The solder joint portion 13 is formed on the aluminum surface 2a of the aluminum base portion 2 by a metal layer portion in which a metal particle 14 in which a metal other than aluminum capable of forming an alloy with solder is formed in a particle shape or a lump shape is dispersed in a layer region. Has been.

金属粒体14の形状は、複数の金属原子が結晶化または非晶化された状態で結合している粒子状または塊状の形状であれば、特に限定されない。図5は模式図のため、金属粒体14を球状に描いているが、球状を含む適宜の外形を採用することができる。
すなわち、金属粒体14は、略均等な大きさの粒子状のものが、互いに離間して分散されていてもよいし、長径と短径とが異なる細長い粒子状のものが分散されていてもよい。
また、不規則な外形を有する塊状のものが分散されていてもよい。
また、複数の金属粒体14を有していれば、1つの金属粒体14は、複数の粒子状の金属が互いに連結して密に一体化された塊状体からなっていてもよいし、多孔質状に一体化された塊状体からなっていてもよい。
The shape of the metal particle 14 is not particularly limited as long as it is a particle shape or a lump shape in which a plurality of metal atoms are bonded in a crystallized or amorphous state. Although FIG. 5 is a schematic diagram, the metal particles 14 are drawn in a spherical shape, but an appropriate outer shape including a spherical shape can be adopted.
That is, the metal particles 14 may be dispersed in the form of particles having substantially the same size, or may be dispersed in the form of elongated particles having different major and minor diameters. Good.
Moreover, the block-shaped thing which has an irregular external shape may be disperse | distributed.
Moreover, if it has the some metal particle 14, the one metal particle 14 may consist of the lump which the some particle metal connected mutually, and was integrated closely, You may consist of the lump body integrated porous.

また、金属粒体14は、はんだ接合部13内の少なくとも一部において、金属粒体14の突出部14aが酸化被膜5の外側に突出されるとともに、突出部14aと反対側の表面である接触部14bにおいて、アルミニウム表面2aと密着する状態に形成されている。接触部14bは、金属粒体14の形状に応じて、点状、線状、面状の接触状態が可能である。
また、金属粒体14のアルミニウム表面2aからの高さは、はんだ付け時に金属粒体14がはんだに溶解することで、はんだが突出部14aの頂部から接触部14bまで貫通可能な高さH14とされている。
ここで、各金属粒体14の突出部14aの頂部の包絡面は、金属粒体14が構成する金属層部の層厚に対応している。
高さH14は、使用するはんだ量や、はんだ付けに要する時間にもよるが、例えば、電気部品のはんだ付けを行う程度のはんだ量、時間では、1nm以上100nm以下が好適である。
また、金属粒体14の分散程度は、はんだ接合部13内の金属粒体14の面密度が1μg/cm以上100μg/cm以下であることが好適である。ここで、面密度は、単位面積当たりの質量を表す。
例えば、金属粒体14が、直径100nmの球であって、はんだ接合部13上に一層で密集した場合、同様の金属量を金属薄膜4で実現しようとすると、層厚約50nmになることから、H14の数値範囲は、金属量としては、金属薄膜4に好適な層厚と略同等になっている。また、面密度の好適な範囲の上限値100μg/cm以下は、金属粒体14がニッケルの場合に、金属薄膜4の層厚50nmの場合と略同等になっている。(
In addition, the metal particles 14 are in contact with the protrusion 14a of the metal particles 14 protruding outside the oxide film 5 and at the surface opposite to the protrusion 14a in at least a part of the solder joint 13. The portion 14b is formed in close contact with the aluminum surface 2a. The contact portion 14 b can be in a dot-like, linear, or planar contact state according to the shape of the metal particle 14.
Further, the height of the metal particles 14 from the aluminum surface 2a is a height H 14 at which the solder can penetrate from the top of the protrusion 14a to the contact portion 14b when the metal particles 14 are dissolved in the solder during soldering. It is said that.
Here, the top envelope surface of the protrusion 14 a of each metal particle 14 corresponds to the thickness of the metal layer portion formed by the metal particle 14.
The height H 14 is the amount of solder and used, depending on the time required for soldering, for example, solder amount enough to perform soldering of the electrical components, the time is suitably 1nm or 100nm or less.
The degree of dispersion of the metal particles 14 is preferably such that the surface density of the metal particles 14 in the solder joint 13 is 1 μg / cm 2 or more and 100 μg / cm 2 or less. Here, the areal density represents mass per unit area.
For example, when the metal particles 14 are spheres having a diameter of 100 nm and are densely packed on the solder joint portion 13, if a similar metal amount is to be realized with the metal thin film 4, the layer thickness is about 50 nm. , the numerical range of H 14 as the metal amount is adapted to a suitable thickness substantially equal to the metal thin film 4. Moreover, the upper limit of 100 μg / cm 2 or less of the preferable range of the surface density is substantially equal to the case where the metal thin film 4 has a layer thickness of 50 nm when the metal particles 14 are nickel. (

また、本実施形態のように、微細な金属粒体14の高さを正確に測定することは難しいが、上記のように、金属粒体14の高さや粒子径、分布状態に対応して決まる金属として存在量を制御することが重要である。このため、めっきの条件出しなどの際には、例えば、蛍光X線膜厚計を用いることではんだ接合部13における平均厚さを測定することで、代用することが可能である。すなわち、上記の高さH14および面密度の条件を、平均層厚が1nm以上50nm以下として代用することが可能である。
また電子顕微鏡を使用することで金属粒体14の粒子径等の測定もできることから、これらを併用して、好適な分布状態の金属粒体14が形成されるかどうか評価を行うことが可能である。
In addition, it is difficult to accurately measure the height of the fine metal particles 14 as in this embodiment, but as described above, the height is determined according to the height, particle diameter, and distribution state of the metal particles 14. It is important to control the abundance as a metal. For this reason, it is possible to substitute for measuring the average thickness at the solder joint portion 13 by using a fluorescent X-ray film thickness meter, for example, when determining the plating conditions. That is, the above-mentioned height H 14 and surface density conditions, the average layer thickness but it can be replaced as 1nm or 50nm or less.
In addition, since the particle diameter and the like of the metal particles 14 can be measured by using an electron microscope, it is possible to evaluate whether or not the metal particles 14 having a suitable distribution state are formed by using them together. is there.

金属粒体14を形成する金属材料、および金属粒体14の形成方法は、上記第1の実施形態の金属薄膜4と同様な金属材料、形成方法を採用することができる。
ただし、金属粒体14の特に好適な形成方法はめっきであり、金属材料もめっきに好適な材料を採用することが好ましい。
As the metal material for forming the metal particles 14 and the method for forming the metal particles 14, the same metal material and method as those for the metal thin film 4 of the first embodiment can be employed.
However, a particularly preferable method for forming the metal particles 14 is plating, and it is preferable to employ a material suitable for plating as the metal material.

次に、このようなアルミニウム構造体11の製造方法について説明する。
図6(a)、(b)、(c)、(d)は、本発明の第2の実施形態のアルミニウム構造体の製造工程を示す工程説明図である。
Next, a method for manufacturing such an aluminum structure 11 will be described.
6 (a), 6 (b), 6 (c), and 6 (d) are process explanatory views showing the manufacturing process of the aluminum structure according to the second embodiment of the present invention.

アルミニウム構造体11を製造するには、酸化膜除去工程、金属層部形成工程をこの順に行う。
本実施形態の酸化膜除去工程は、図6(a)、(b)に示すように、上記第1の実施形態における酸化膜除去工程とまったく同様の工程である。
また、金属層部形成工程の開始前に、酸化被膜5が除去されたアルミニウム基材部2を脱酸素雰囲気中で洗浄することも、上記第1の実施形態と同様である。
In order to manufacture the aluminum structure 11, the oxide film removing step and the metal layer portion forming step are performed in this order.
As shown in FIGS. 6A and 6B, the oxide film removing process of the present embodiment is exactly the same as the oxide film removing process of the first embodiment.
Also, the aluminum substrate part 2 from which the oxide film 5 has been removed is washed in a deoxygenated atmosphere before the start of the metal layer part forming process, as in the first embodiment.

次に、本実施形態の金属層部形成工程を行う。
本工程は、酸化被膜5が除去されたアルミニウム基材部2のアルミニウム表面2aに、金属粒体14による金属層部を形成する工程である。金属粒体14は、スパッタ、溶射などによっても可能であるが、以下では、より容易に製造することができるめっきによる工程の例で説明する。
Next, the metal layer part formation process of this embodiment is performed.
This step is a step of forming a metal layer portion by the metal particles 14 on the aluminum surface 2a of the aluminum base portion 2 from which the oxide film 5 has been removed. The metal particles 14 can be formed by sputtering, thermal spraying, or the like. Hereinafter, an example of a process using plating that can be more easily manufactured will be described.

本工程では、アルミニウム基材部2を脱酸素雰囲気中に配置し、上記第1の実施形態と同様、はんだ接合部13を形成する領域外をマスク6(図6(c)参照)で覆った状態で、ハロゲン元素と金属粒体14を形成する金属の金属塩とを含むめっき液に浸漬する。ここで、めっき液にハロゲン元素を含めているのは、酸化膜除去工程後の作業で酸化アルミニウムが発生した場合にもその酸化アルミニウムを溶解させて、円滑にめっきを進行させるためである。
これにより、図6(b)に示すように、ハロゲン化合物が酸化アルミニウムを溶解し、アルミニウムと金属が置換反応により、金属粒体14がアルミニウム表面2aに析出する。
このようにして、金属粒体14が必要な高さ、面密度に形成されたら、めっきを止める。これにより、本実施形態の金属部形成工程が終了する。
めっきを止めるまでの時間は、予めめっき時間を変えた実験を行い、金属粒体14の高さ、面密度、そして粒子の大きさを測定して、好適な時間を求めておくことができる。
その後、アルミニウム基材部2からマスク6を除去し、洗浄を行う。このとき、アルミニウム表面2aと金属粒体14の接触部14bとは密着されており、アルミニウム表面2aと接触部14bとの間が酸化されることはないため、脱酸素雰囲気から取り出して作業を行うことが可能である。
このようにして、図6(d)に示すように、アルミニウム構造体11が製造される。
なお、図6(d)で酸化被膜5が形成されているのは、上記第1の実施形態と同様、大気中に取り出すと自然に酸化されて酸化被膜5が形成されるためである。
In this step, the aluminum base portion 2 is disposed in a deoxygenated atmosphere, and the area outside the region where the solder joint portion 13 is formed is covered with a mask 6 (see FIG. 6C), as in the first embodiment. In the state, it is immersed in a plating solution containing a halogen element and a metal salt of a metal forming the metal particles 14. Here, the reason why the halogen element is included in the plating solution is to dissolve the aluminum oxide even when the aluminum oxide is generated in the work after the oxide film removing step, and to proceed the plating smoothly.
As a result, as shown in FIG. 6B, the halogen compound dissolves the aluminum oxide, and the metal particles 14 are deposited on the aluminum surface 2a by the substitution reaction between the aluminum and the metal.
When the metal particles 14 are thus formed to the required height and surface density, the plating is stopped. Thereby, the metal part formation process of this embodiment is complete | finished.
The time until the plating is stopped can be determined in advance by conducting an experiment in which the plating time is changed in advance, and measuring the height, surface density, and particle size of the metal particles 14.
Thereafter, the mask 6 is removed from the aluminum base portion 2 and cleaning is performed. At this time, since the aluminum surface 2a and the contact portion 14b of the metal particle 14 are in close contact with each other and the space between the aluminum surface 2a and the contact portion 14b is not oxidized, the work is taken out from the deoxygenated atmosphere. It is possible.
In this way, as shown in FIG. 6D, the aluminum structure 11 is manufactured.
The reason why the oxide film 5 is formed in FIG. 6D is that, as in the first embodiment, when it is taken out into the atmosphere, it is naturally oxidized and the oxide film 5 is formed.

次に、アルミニウム構造体11の作用について、はんだ付け時の作用を中心として説明する。
図7(a)、(b)、(c)は、本発明の第2の実施形態のアルミニウム構造体の作用を説明する模式説明図である。
Next, the action of the aluminum structure 11 will be described focusing on the action during soldering.
7A, 7B, and 7C are schematic explanatory views for explaining the operation of the aluminum structure according to the second embodiment of the present invention.

アルミニウム構造体11は、図7(a)に示すように、はんだ接合部13上にはんだ溶融体7を配置し、図示略の被接合部材をはんだ溶融体7中に配置することで、はんだ付けを行うことができる。ただし、上記第1の実施形態の説明と同様、被接合部材の図示は省略している。   As shown in FIG. 7A, the aluminum structure 11 is soldered by disposing the solder melt 7 on the solder joint portion 13 and disposing an unillustrated member to be joined in the solder melt 7. It can be performed. However, as in the description of the first embodiment, the members to be joined are not shown.

金属粒体14の突出部14aを含むはんだ接合部13上ではんだを溶かして、はんだ溶融体7を形成すると、金属粒体14は、上記第1の実施形態と同様にしてはんだ溶融体7と当接した突出部14aから、はんだ溶融体7に溶解し、はんだ溶融体7内に金属粒体14の金属原子が拡散していく。
はんだ溶融体7は、金属粒体14の量に比べて十分多いため、図7(b)に示すように、はんだ溶融体7と接触した金属粒体14(例えば、図示の金属粒体14A等)の溶解が進行して、金属原子を溶解したはんだ溶融体7と金属粒体14との間の界面Sが、金属粒体14内に広がっていく。
ただし、酸化被膜5は、はんだ溶融体7に溶解されないため、金属粒体14を囲む酸化被膜5は、そのまま残存する。
そして、図7(c)に示すように、界面Sが、接触部14bまで達すると、はんだ溶融体7とアルミニウム表面2aとが直接接触する状態となる。
これにより、アルミニウム表面2aとはんだ溶融体7とが密着して接触部14bの位置で錫アルミニウム合金が形成され、強固に接合される。
はんだ溶融体7の放熱が進むと、はんだ溶融体7は、はんだ固化体7Aとなり、はんだ固化体7Aが一部の酸化被膜5を覆った状態で、アルミニウム表面2aと接合される。
このようにして、はんだ固化体7Aは、アルミニウム表面2aと密着して接合され、その界面では合金が形成されているため、良好な接合強度と、電気導電性が得られる。
When the solder is melted on the solder joints 13 including the protrusions 14a of the metal particles 14 to form the solder melt 7, the metal particles 14 are connected to the solder melt 7 in the same manner as in the first embodiment. From the abutting protrusion 14 a, it dissolves in the solder melt 7, and the metal atoms of the metal particles 14 diffuse into the solder melt 7.
Since the solder melt 7 is sufficiently larger than the amount of the metal particles 14, as shown in FIG. 7B, the metal particles 14 in contact with the solder melt 7 (for example, the illustrated metal particles 14A and the like). ) Progresses and the interface S between the solder melt 7 and the metal particles 14 in which the metal atoms are dissolved spreads in the metal particles 14.
However, since the oxide film 5 is not dissolved in the solder melt 7, the oxide film 5 surrounding the metal particles 14 remains as it is.
As shown in FIG. 7C, when the interface S reaches the contact portion 14b, the solder melt 7 and the aluminum surface 2a are in direct contact with each other.
As a result, the aluminum surface 2a and the solder melt 7 are brought into close contact with each other to form a tin-aluminum alloy at the position of the contact portion 14b, which is firmly joined.
When the heat dissipation of the solder melt 7 proceeds, the solder melt 7 becomes a solder solid body 7A, and is joined to the aluminum surface 2a in a state where the solder solid body 7A covers a part of the oxide film 5.
Thus, since the solidified solder body 7A is closely bonded to the aluminum surface 2a and an alloy is formed at the interface, good bonding strength and electrical conductivity can be obtained.

なお、図7(c)では、はんだ溶融体7と接触した金属粒体14がすべて溶解する様子が描かれているが、上記第1の実施形態と同様に、一部の金属粒体14は、はんだ固化体7Aと接触した状態で残存していてもよい。この場合、金属粒体14とはんだ固化体7Aとは、良好にはんだ付けされている。
また、本実施形態では、各金属粒体14が分散して形成されているため、溶解した金属原子がはんだ溶融体7において金属粒体14の周囲に拡散しやすくなっているため、はんだ溶融体7の全面が金属薄膜4と当接する上記第1の実施形態の場合に比べて、溶解が効率的に進みやすくなっている。
In FIG. 7C, the state in which all of the metal particles 14 in contact with the solder melt 7 are melted is depicted, but as in the first embodiment, some of the metal particles 14 are Alternatively, it may remain in contact with the solder solid body 7A. In this case, the metal particles 14 and the solder solid body 7A are soldered well.
In the present embodiment, since the metal particles 14 are formed in a dispersed manner, the dissolved metal atoms are likely to diffuse around the metal particles 14 in the solder melt 7. Compared to the case of the first embodiment in which the entire surface of 7 is in contact with the metal thin film 4, the dissolution can easily proceed efficiently.

このように、アルミニウム構造体11によれば、はんだ接合部13ではんだ付けを行うと、金属粒体14の少なくとも一部が高さ方向に溶解した状態となるため、はんだ固化体7Aがアルミニウム表面2aと直に接合される。これにより、アルミニウム基材部2に良好なはんだ付けを行うことができる。
金属粒体14は、一種類の金属材料により、1層の層状領域に形成するだけでよいため、複数の中間層を成膜する従来技術に比べて、製造工程が簡素化される。これにより製造コストを削減することができる。
また、複数の中間層による接合では、はんだは、最上層のみと接合され、アルミニウム基材部とは、間接的に接合されているにすぎないため、アルミニウム基材部に対する接合特性(接合強度、電気抵抗)は、各層間が接合特性に依存することになる。これに対して、本実施形態のアルミニウム構造体11によれば、はんだ固化体7Aとアルミニウム表面2aとは直接的に接合されているため、接合特性を向上することができる。
Thus, according to the aluminum structure 11, when soldering is performed at the solder joint portion 13, at least a part of the metal particles 14 is melted in the height direction. 2a is directly joined. Thereby, favorable soldering can be performed to the aluminum base material part 2.
Since the metal particles 14 need only be formed in a single layered region using one kind of metal material, the manufacturing process is simplified as compared with the conventional technique in which a plurality of intermediate layers are formed. Thereby, the manufacturing cost can be reduced.
Moreover, in the joining by a plurality of intermediate layers, the solder is joined only to the uppermost layer, and the aluminum base part is only indirectly joined, so that the joining characteristics (joining strength, The electrical resistance) depends on the junction characteristics between the respective layers. On the other hand, according to the aluminum structure 11 of the present embodiment, since the solder solid body 7A and the aluminum surface 2a are directly bonded, the bonding characteristics can be improved.

[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態のアルミニウム構造体組立体について説明する。
図8は、本発明の第3の実施形態のアルミニウム構造体組立体の例を示す模式的な断面図である。
[Third Embodiment]
An aluminum structure assembly according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of an aluminum structure assembly according to a third embodiment of the present invention.

上記第1、第2の本実施形態のアルミニウム構造体1、11は、はんだ付けが可能な種々の被接合部材を接合したアルミニウム構造体組立体を形成することが可能である。   The aluminum structures 1 and 11 of the first and second embodiments can form an aluminum structure assembly in which various members to be joined that can be soldered are joined.

図8(a)に示す組立体20(アルミニウム構造体組立体)は、アルミニウム構造体1(11)のはんだ接合部3(13)に、被接合部材21の端部21aをはんだ付けしたものである。このため、被接合部材21は、はんだ接合部3(13)上に形成されたはんだ固化体7Aと接合され、はんだ固化体7Aを介して、アルミニウム基材部2と電気的に接続されている。
被接合部材21は、はんだ付け可能な金属部材、または、非金属部材の表面にはんだ付け可能な金属被覆を設けた部材を採用することができる。
The assembly 20 (aluminum structure assembly) shown in FIG. 8A is obtained by soldering the end 21a of the member 21 to be joined to the solder joint 3 (13) of the aluminum structure 1 (11). is there. For this reason, the member 21 to be joined is joined to the solder solid body 7A formed on the solder joint portion 3 (13), and is electrically connected to the aluminum base portion 2 via the solder solid body 7A. .
The member 21 to be joined may be a solderable metal member or a member provided with a solderable metal coating on the surface of a non-metal member.

また、被接合部材21自体も、上記第1、第2の実施形態と同様な構成を有するアルミニウム構造体1(11)と同様の構成を採用することが可能である。この場合、端部21aは、はんだ接合部3(13)と同様に構成を備えるようにする。
具体的には、例えば、アルミニウム基材部2を電極、被接合部材21をアルミニウムワイヤーとすることが可能である。この場合、端部21aには、例えば、ニッケルなどによって、上記第1または第2の実施形態と同様なはんだ接合部を形成すればよい。
Also, the member 21 itself can adopt the same configuration as that of the aluminum structure 1 (11) having the same configuration as in the first and second embodiments. In this case, the end 21a has the same configuration as the solder joint 3 (13).
Specifically, for example, the aluminum base portion 2 can be an electrode, and the bonded member 21 can be an aluminum wire. In this case, the end 21a may be formed with a solder joint similar to that in the first or second embodiment, for example, with nickel or the like.

また、図8(b)に示す半導体装置30は、アルミニウム構造体組立体の他の例である。
半導体装置30は、絶縁基板31上に電気回路を構成するアルミニウム構造体1(11)が設けられたアルミニウム配線基板32と、このアルミニウム配線基板32の各はんだ接合部3(13)上に、はんだ固化体7Aを介して、接合された半導体素子33(被接合部材)とを備える。
半導体素子33は、はんだ接合部3(13)と対向する裏面側の位置に接続電極33aが設けられており、接続電極33aとはんだ接合部3(13)とが、はんだ付けされて、アルミニウム基材部2による電気回路と、半導体素子33との電気的な接続がとられている。
半導体素子33の例としては、種々のICチップや、太陽電池セルを挙げることができる。半導体素子33が太陽電池セルの場合、半導体装置30は太陽電池モジュールとすることが可能である。
A semiconductor device 30 shown in FIG. 8B is another example of an aluminum structure assembly.
The semiconductor device 30 includes an aluminum wiring substrate 32 provided with an aluminum structure 1 (11) constituting an electric circuit on an insulating substrate 31, and solder on each solder joint 3 (13) of the aluminum wiring substrate 32. The semiconductor element 33 (member to be joined) joined is provided via the solidified body 7A.
The semiconductor element 33 is provided with a connection electrode 33a at a position on the back surface facing the solder joint 3 (13). The connection electrode 33a and the solder joint 3 (13) are soldered to form an aluminum base. Electrical connection between the electrical circuit of the material part 2 and the semiconductor element 33 is established.
Examples of the semiconductor element 33 include various IC chips and solar cells. When the semiconductor element 33 is a solar battery cell, the semiconductor device 30 can be a solar battery module.

なお、上記の各実施形態、各変形例で説明した構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。   The components described in the above embodiments and modifications can be implemented by being appropriately combined or deleted within the scope of the technical idea of the present invention.

以下では、具体的な実施例について比較例とともに説明する。
図9(a)、(b)は、本発明の第2の実施形態に対応する実施例のアルミニウム構造体の表面の一例を示す写真画像、および比較例の表面の一例を示す写真画像である。
Hereinafter, specific examples will be described together with comparative examples.
FIGS. 9A and 9B are a photographic image showing an example of the surface of an aluminum structure of an example corresponding to the second embodiment of the present invention, and a photographic image showing an example of the surface of a comparative example. .

実施例1〜4、比較例1、2は、上記第2の実施形態の構成を有するアルミニウム構造体11において、金属粒体14にニッケルを用いてめっき時間を変えて製造した実施例と、その比較例である。
これらの製造条件および後述する評価結果について、下記表1にまとめて示す。
Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 are examples in which, in the aluminum structure 11 having the configuration of the second embodiment, nickel was used for the metal particles 14 and the plating time was changed, It is a comparative example.
These manufacturing conditions and evaluation results described later are summarized in Table 1 below.

[実施例1]
純アルミニウム箔(厚さ50μm)からなるアルミニウム基材部2を水酸化ナトリウム溶液に浸漬し、表面をエッチングして、表面の酸化被膜5除去した(酸化膜除去工程)。
その後、はんだ接合部13以外のアルミニウム表面2aをマスクで覆ってから、フッ化物、およびニッケル塩を含む水溶液(めっき液)に30秒間浸漬し、ニッケル粒子を析出させて(金属層部形成工程)、アルミニウム構造体11を製造した。
はんだ接合部13の金属粒体14による金属層部の層厚を、蛍光X線膜厚計によって測定したところ、平均層厚が5nmと測定された(表1参照)。
このときの金属層部の表面を、電子顕微鏡で観察すると、図9(a)に示すように、アルミニウム表面2a(暗色部)上に、きわめて微細な粒子状の金属粒体14(白色部)が多数分散して析出していることが分かった。
このはんだ接合部13上で、はんだごてを用いて共晶はんだ(鉛40% 錫60%)を溶融し、被接合部材である銅ワイヤーとはんだ付けした。
[Example 1]
The aluminum base part 2 made of pure aluminum foil (thickness 50 μm) was immersed in a sodium hydroxide solution, the surface was etched, and the oxide film 5 on the surface was removed (oxide film removing step).
Thereafter, the aluminum surface 2a other than the solder joint portion 13 is covered with a mask, and then immersed in an aqueous solution (plating solution) containing fluoride and nickel salt for 30 seconds to precipitate nickel particles (metal layer portion forming step). An aluminum structure 11 was manufactured.
When the layer thickness of the metal layer portion by the metal particles 14 of the solder joint portion 13 was measured with a fluorescent X-ray film thickness meter, the average layer thickness was measured to be 5 nm (see Table 1).
When the surface of the metal layer portion at this time is observed with an electron microscope, as shown in FIG. 9 (a), on the aluminum surface 2a (dark color portion), extremely fine particulate metal particles 14 (white portion). It was found that a large number of were dispersed and precipitated.
Eutectic solder (40% lead, 60% tin) was melted on the solder joint portion 13 using a soldering iron and soldered to a copper wire as a member to be joined.

[実施例2〜4]
実施例2〜4は、上記実施例1のめっき時間のみを、順に、1分、3分、5分に変えて製造した例である。
実施例2〜4では、表1に示すように、蛍光X線膜厚計によって測定した平均層厚は、めっき時間が増大するにつれて増大しており、それぞれ、9nm、70nm、95nmであった。
これらに実施例2〜4にも実施例1と同様にして銅ワイヤーをはんだ付けした。
[Examples 2 to 4]
Examples 2 to 4 are examples in which only the plating time of Example 1 was changed to 1 minute, 3 minutes, and 5 minutes in order.
In Examples 2 to 4, as shown in Table 1, the average layer thickness measured with a fluorescent X-ray film thickness meter increased as the plating time increased and was 9 nm, 70 nm, and 95 nm, respectively.
Copper wires were soldered to Examples 2 to 4 in the same manner as in Example 1.

[比較例1、2]
比較例1、2は、上記実施例1のめっき時間のみを、順に、7分、10分に変えて製造した例である。
比較例1、2では、表1に示すように、蛍光X線膜厚計によって測定した平均層厚は、めっき時間が増大するにつれて増大しており、それぞれ、154nm、215nmであった。
これらに比較例1、2にも実施例1と同様にして銅ワイヤーをはんだ付けした。
なお、このように、めっき時間が長くなると、析出する金属粒体は著しく粒径が増大する。一例として、図9(b)に、比較例2の場合の表面の写真画像を示す。
図9(b)から分かるように、金属粒体の形は1μmを越えていることが分かる。
[Comparative Examples 1 and 2]
Comparative Examples 1 and 2 are examples in which only the plating time of Example 1 was changed to 7 minutes and 10 minutes in order.
In Comparative Examples 1 and 2, as shown in Table 1, the average layer thickness measured with a fluorescent X-ray film thickness meter increased as the plating time increased and was 154 nm and 215 nm, respectively.
The copper wires were soldered to Comparative Examples 1 and 2 in the same manner as in Example 1.
As described above, as the plating time becomes longer, the particle size of the precipitated metal particles increases remarkably. As an example, a photographic image of the surface in the case of Comparative Example 2 is shown in FIG.
As can be seen from FIG. 9B, the shape of the metal particles exceeds 1 μm.

[評価]
実施例1〜4、比較例1、2の評価として、抵抗測定器を用いた導電性評価と、銅ワイヤーを引っ張ることで、接合状態の評価を行った。
導電性評価では、各実施例、各比較例とも通電性を有することが確認された、
接合状態の評価では、銅ワイヤーを引っ張った場合の破壊発生部を観察した。この結果は、表1に示すように、実施例1〜4では、いずれも、はんだ接合部の周囲のアルミニウム箔が破れたものの、はんだ固化体とアルミニウム箔との接合は破壊されていなかった。
これに対して、比較例1、2では、いずれも、はんだ固化体とアルミニウム箔との界面が破壊されていた。
このため、比較例1、2では、はんだ固化体とアルミニウム箔との接合強度が低いのに対して、実施例1〜4は、良好な密着性、接合強度を有していることが分かる。
[Evaluation]
As evaluations of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, the bonding state was evaluated by conducting conductivity evaluation using a resistance measuring instrument and pulling a copper wire.
In the electrical conductivity evaluation, it was confirmed that each example and each comparative example had electrical conductivity.
In the evaluation of the joining state, the fracture occurrence part when the copper wire was pulled was observed. As a result, as shown in Table 1, in Examples 1 to 4, although the aluminum foil around the solder joint portion was broken, the joint between the solder solidified body and the aluminum foil was not broken.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the interface between the solder solidified body and the aluminum foil was broken.
For this reason, in Comparative Examples 1 and 2, the bonding strength between the solidified solder and the aluminum foil is low, whereas Examples 1 to 4 have good adhesion and bonding strength.

また、表1には、蛍光X線膜厚計によって測定した平均膜厚から、計算によって求めた金属の面密度を示している。これによると、実施例1〜4では、面密度が100μg/cm以下になっているのに対して、比較例1、2では、100μg/cmを越えている。
また、電子顕微鏡にて観察を行うことによって、実施例1〜4では、金属粒体14の高さ(層厚)が100nm以下であったのに対して、比較例1、2では100nmを越えていた。
このように、実施例1〜4では、綿密度と層厚とが、それぞれ適切であるためにはんだ固化体7Aとアルミニウム表面2aとが直に接合される結果、良好な接合強度が得られることが分かる。
Table 1 shows the surface density of the metal obtained by calculation from the average film thickness measured with a fluorescent X-ray film thickness meter. According to this, in Examples 1 to 4, the surface density is 100 μg / cm 2 or less, while in Comparative Examples 1 and 2 , it exceeds 100 μg / cm 2 .
Further, by observation with an electron microscope, in Examples 1 to 4, the height (layer thickness) of the metal particles 14 was 100 nm or less, whereas in Comparative Examples 1 and 2, it exceeded 100 nm. It was.
Thus, in Examples 1 to 4, since the cotton density and the layer thickness are appropriate, the solder solidified body 7A and the aluminum surface 2a are directly bonded, and as a result, good bonding strength is obtained. I understand.

また、経時的な接合強度変動を調べるため、実施例1で製造したアルミニウム構造体11を、大気中に1週間放置した。これにより、アルミニウム表面2aの酸化が進むとともに、金属粒体14の表面のニッケルにも酸化膜が形成された状態になっている。
この状態で、上記と同様にして銅ワイヤーをはんだ付けした。
これにより、上記と同様の導電性評価をしたところ、導電性を有することを確認した。
また、銅ワイヤーを引っ張ると、アルミニウム箔が破れた。これより、ニッケル粒子が酸化しても密着力が得られることがわかった。
Moreover, in order to investigate the joining strength fluctuation | variation with time, the aluminum structure 11 manufactured in Example 1 was left in the air for one week. As a result, the oxidation of the aluminum surface 2a proceeds and an oxide film is also formed on the nickel of the surface of the metal particles 14.
In this state, a copper wire was soldered in the same manner as described above.
Thereby, when conducting the same electrical conductivity evaluation as described above, it was confirmed to have electrical conductivity.
Moreover, when the copper wire was pulled, the aluminum foil was torn. From this, it was found that even when nickel particles were oxidized, adhesion was obtained.

[実施例5]
実施例5は、金属粒体14の金属材料を銅に変えた例である。
すなわち、実施例1の金属層部形成工程において、めっき液を、硫酸銅を含む水溶液に30秒間浸漬し、銅粒子を析出させて、アルミニウム構造体11を製造した。
蛍光X線膜厚計によって測定したところ、平均層厚は20nmと測定された。
上記と同様の評価を行ったところ、導電性評価では、導電性を有することが確認された。また、接合状態の評価では、実施例1と同様に、アルミニウム箔が破れて破壊したため、金属粒体14を銅で形成しても、金属粒体14の高さ(層厚)を適切に設定することにより、はんだ固化体7Aとアルミニウム表面2aとが直に接合される結果、良好な接合強度が得られることが分かる。
[Example 5]
Example 5 is an example in which the metal material of the metal particles 14 is changed to copper.
That is, in the metal layer portion forming step of Example 1, the plating solution was immersed in an aqueous solution containing copper sulfate for 30 seconds to precipitate copper particles, thereby manufacturing the aluminum structure 11.
When measured with a fluorescent X-ray film thickness meter, the average layer thickness was measured to be 20 nm.
When the same evaluation as described above was performed, the conductivity was confirmed to be conductive. Moreover, in evaluation of a joining state, since aluminum foil was torn and destroyed like Example 1, even if the metal particle body 14 is formed with copper, the height (layer thickness) of the metal particle body 14 is appropriately set. As a result, it can be seen that the solder solidified body 7A and the aluminum surface 2a are directly bonded, and as a result, good bonding strength can be obtained.

1、11 アルミニウム構造体
2 アルミニウム基材部
2a アルミニウム表面
3、13 はんだ接合部
4 金属薄膜(金属層部)
5 酸化被膜
7 はんだ溶融体
7A はんだ固化体
14、14A 金属粒体(金属層部)
14a 突出部
14b 接触部
20 組立体(アルミニウム構造体組立体)
21 被接合部材
21a 端部
30 半導体装置(アルミニウム構造体組立体、太陽電池モジュール)
32 アルミニウム配線基板
33 半導体素子(太陽電池セル)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Aluminum structure 2 Aluminum base part 2a Aluminum surface 3,13 Solder joint part 4 Metal thin film (metal layer part)
5 Oxide film 7 Solder melt 7A Solder solidified body 14, 14A Metal particle (metal layer part)
14a Projection 14b Contact 20 Assembly (Aluminum structure assembly)
21 Joined member 21a End 30 Semiconductor device (aluminum structure assembly, solar cell module)
32 Aluminum wiring board 33 Semiconductor element (solar cell)

Claims (11)

アルミニウム単体またはアルミニウム合金からなるアルミニウム基材部の表面に、はんだ付けを行うためのはんだ接合部を有するアルミニウム構造体であって、
前記はんだ接合部は、
前記アルミニウム基材部の表面に、はんだと合金形成可能なアルミニウム以外の金属からなる金属層部を備え、
前記金属層部の層厚は、
はんだ付け時に前記金属層部がはんだに溶解することで該はんだが層厚方向に貫通可能な層厚とされた
ことを特徴とするアルミニウム構造体。
An aluminum structure having a solder joint for soldering on the surface of an aluminum base part made of aluminum alone or an aluminum alloy,
The solder joint is
Provided with a metal layer portion made of a metal other than aluminum capable of forming an alloy with solder on the surface of the aluminum base portion,
The layer thickness of the metal layer portion is
An aluminum structure characterized in that the metal layer portion is dissolved in solder at the time of soldering so that the solder can be penetrated in the layer thickness direction.
前記金属層部は、
前記金属が、層厚1nm以上50nm以下で、前記アルミニウム基材部の表面を覆う金属薄膜からなる
ことを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム構造体。
The metal layer portion is
2. The aluminum structure according to claim 1, wherein the metal is a metal thin film having a layer thickness of 1 nm to 50 nm and covering a surface of the aluminum base portion.
前記金属層部は、
前記金属が高さ1nm以上100nm以下の粒子状または塊状をなす金属粒体として層状領域に分散され、該層状領域における前記金属の面密度が1μg/cm以上100μg/cm以下である
ことを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム構造体。
The metal layer portion is
The metal is dispersed in a layered region as metal particles having a particle shape or a lump shape with a height of 1 nm or more and 100 nm or less, and the surface density of the metal in the layered region is 1 μg / cm 2 or more and 100 μg / cm 2 or less. The aluminum structure according to claim 1, wherein
前記金属層部における前記金属は、電気化学列においてアルミニウムよりも貴な金属である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルミニウム構造体。
The aluminum structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal in the metal layer portion is a metal that is nobler than aluminum in an electrochemical column.
アルミニウム単体またはアルミニウム合金からなるアルミニウム基材部の表面に、はんだ付けを行うためのはんだ接合部を有するアルミニウム構造体の製造方法であって、
前記アルミニウム基材部を薬液に浸漬して、前記アルミニウム基材部の表面の酸化アルミニウム被膜を除去する酸化膜除去工程と、
前記酸化アルミニウム被膜が除去された前記アルミニウム基材部の表面に、はんだと合金形成可能なアルミニウム以外の金属を、はんだ付け時に前記金属がはんだに溶解することで該はんだが層厚方向に貫通する層厚まで付着させて金属層部を形成する金属層部形成工程と、
を備えることを特徴とするアルミニウム構造体の製造方法。
A method for producing an aluminum structure having a solder joint for soldering on the surface of an aluminum base part made of aluminum alone or an aluminum alloy,
An oxide film removing step of immersing the aluminum substrate part in a chemical solution to remove the aluminum oxide film on the surface of the aluminum substrate part;
On the surface of the aluminum base part from which the aluminum oxide film has been removed, a metal other than aluminum capable of forming an alloy with solder is dissolved in the solder during soldering, so that the solder penetrates in the layer thickness direction. A metal layer part forming step of forming a metal layer part by adhering to a layer thickness;
The manufacturing method of the aluminum structure characterized by the above-mentioned.
前記金属層部形成工程では、
前記金属層部をめっきにより形成する
ことを特徴とする請求項5に記載のアルミニウム構造体の製造方法。
In the metal layer portion forming step,
The method for producing an aluminum structure according to claim 5, wherein the metal layer portion is formed by plating.
前記金属層部形成工程では、
前記めっきに用いるめっき液にはハロゲン元素を含む
ことを特徴とする請求項6に記載のアルミニウム構造体の製造方法。
In the metal layer portion forming step,
The method for producing an aluminum structure according to claim 6, wherein the plating solution used for the plating contains a halogen element.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のアルミニウム構造体と、
該アルミニウム構造体の前記はんだ接合部に、はんだ付けによって接合された被接合部材とを
備えることを特徴とするアルミニウム構造体組立体。
The aluminum structure according to any one of claims 1 to 4,
What is claimed is: 1. An aluminum structure assembly comprising: a member to be joined joined by soldering to the solder joint portion of the aluminum structure.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のアルミニウム構造体で形成された電気回路を備えることを特徴とするアルミニウム配線基板。   An aluminum wiring board comprising an electric circuit formed of the aluminum structure according to any one of claims 1 to 4. 請求項9に記載のアルミニウム配線基板と、
該アルミニウム配線基板の前記はんだ接合部にはんだ付けされた半導体素子と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
An aluminum wiring board according to claim 9,
A semiconductor element soldered to the solder joint of the aluminum wiring board;
A semiconductor device comprising:
請求項9に記載のアルミニウム配線基板と、
該アルミニウム配線基板の前記はんだ接合部にはんだ付けされた太陽電池セルと
を備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
An aluminum wiring board according to claim 9,
A solar battery module comprising: a solar battery cell soldered to the solder joint portion of the aluminum wiring board.
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