JP2015208765A - 無鉛はんだ材、電力用半導体装置、および電力用半導体装置の製造方法 - Google Patents
無鉛はんだ材、電力用半導体装置、および電力用半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015208765A JP2015208765A JP2014092241A JP2014092241A JP2015208765A JP 2015208765 A JP2015208765 A JP 2015208765A JP 2014092241 A JP2014092241 A JP 2014092241A JP 2014092241 A JP2014092241 A JP 2014092241A JP 2015208765 A JP2015208765 A JP 2015208765A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lead
- particles
- power semiconductor
- diameter
- solder material
- 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.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer 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
-
- 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
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
- H01L2224/83192—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
-
- 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
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- 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
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Abstract
Description
図1〜図5は、本発明の実施の形態1にかかる無鉛はんだ材、それを用いた電力用半導体装置と、その製造方法について説明するためのものである。図1は電力用半導体装置のうち、無鉛はんだ材によって接合した主要部分の構成を示す断面模式図、図2は無鉛はんだ材を用いて電力用半導体装置を製造する方法として、基板に電力用半導体素子を接合する際の工程ごとの断面図である。
図3は、はんだによる接合部の厚みと、接合部4に生ずる塑性歪との関係を示したもので、横軸が接合部の厚み(例えば、t4)、縦軸が塑性歪を表す。図に示すように、塑性歪は、接合部の厚みが厚くなるほど(図中右に向かうほど)減少する傾向がある。そして、接合部の厚みを薄くしていったとき(図中左に向けて変化)、厚みが100μm以下になると急激に増大することがわかる。別の言い方をすれば、接合部の厚みを100μm以上にすれば、塑性歪を効率的に抑制することができる。
なお、上記実施の形態1においては、厚みの偏りを防止するとともに厚みを規定するための条件として、単金属粒子4Pcについては、最大径Dciを有するもの(大径粒子)についてのみ説明した。しかし、大径粒子のみを用いると、リフロー時の条件(温度、溶融時間)のばらつきにより、アンチモンを含有する部分が偏って、所望の特性(融点、硬度)を得られなくなることも考えられる。そこで、大径粒子大径粒子の他に、リフロー時の条件に多少の変動があっても、大径粒子の径が所定以下(100μm以下)になる前に、はんだ合金4s中に完全に溶解する小さな粒径の微細粒子を混在させるようにしてもよい。
4Pcs:大径粒子、 4s,5s:(リフロー後の)はんだ合金、 6:ヒートスプレッダ(金属部材)
Dci:(リフロー前の)単金属粒子の最大径、 Dc:(リフロー後の)単金属粒子の最大径、 t4,t5:接合部の厚み。
Claims (9)
- 鉛を含まないはんだ合金で形成された第一粒子と、
前記はんだ合金を構成する金属以外の単体金属で形成され、前記はんだ合金の融点よりも高い融点を有する第二粒子と、を備え、
前記第二粒子には、100μmを超える径を有する大径粒子が複数含まれることを特徴とする無鉛はんだ材。 - 前記第二粒子は、溶融状態の前記はんだ合金中に拡散溶解する金属で構成され、
前記第二粒子には、径が100μm未満の微細粒子が含まれることを特徴とする請求項1に記載の無鉛はんだ材。 - 前記はんだ合金は、Snを含む少なくとも2種の金属で構成され、
前記単体金属は、Sbで構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の無鉛はんだ材。 - 回路基板と、
請求項1から3のいずれか1項に記載の無鉛はんだ材を用いて、前記回路基板に接合された電力用半導体素子と、を備え、
前記無鉛はんだ材によって形成された接合部には、100μm以上の径の前記大径粒子が複数含まれていることを特徴とする電力用半導体装置。 - 前記回路基板の前記電力用半導体素子が接合された面の反対側に、前記無鉛はんだ材を用いて接合された金属部材を備えたことを特徴とする請求項4に記載の電力用半導体装置。
- 前記電力用半導体素子がワイドバンドギャップ半導体材料により形成されていることを特徴とする請求項4または5に記載の電力用半導体装置。
- 前記ワイドバンドギャップ半導体材料は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料、およびダイヤモンドのうちのいずれかであることを特徴とする請求項6に記載の電力用半導体装置。
- 回路基板の所定範囲に、請求項1から3のいずれか1項に記載の無鉛はんだ材を配置する工程と、
前記配置した無鉛はんだ材上に電力用半導体素子を設置する工程と、
前記はんだ合金が溶融するように加熱して、前記電力用半導体素子を前記回路基板の所定位置に接合する接合工程と、を含み、
前記接合工程によって形成された接合部には、100μm以上の径の前記大径粒子が複数含まれていることを特徴とする電力用半導体装置の製造方法。 - 前記回路基板の前記電力用半導体素子が接合された反対側の面に、前記無鉛はんだ材を用いて金属部材を接合する第二接合工程を含み、
前記第二接合工程は、前記接合工程の後に、前記接合工程の加熱温度よりも高く、前記接合工程で形成された接合部が溶融する温度よりも低い温度で実行されることを特徴とする請求項8に記載の電力用半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014092241A JP2015208765A (ja) | 2014-04-28 | 2014-04-28 | 無鉛はんだ材、電力用半導体装置、および電力用半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014092241A JP2015208765A (ja) | 2014-04-28 | 2014-04-28 | 無鉛はんだ材、電力用半導体装置、および電力用半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015208765A true JP2015208765A (ja) | 2015-11-24 |
JP2015208765A5 JP2015208765A5 (ja) | 2017-03-09 |
Family
ID=54611433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014092241A Pending JP2015208765A (ja) | 2014-04-28 | 2014-04-28 | 無鉛はんだ材、電力用半導体装置、および電力用半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015208765A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116316047A (zh) * | 2023-05-17 | 2023-06-23 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种高可靠性半导体封装结构及其制备方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59215294A (ja) * | 1983-05-24 | 1984-12-05 | Toshiba Corp | 半田接合材料とその材料を使用した接合方法 |
JPS62179889A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-07 | Senjiyu Kinzoku Kogyo Kk | クリ−ムはんだ |
JPH0639583A (ja) * | 1992-07-27 | 1994-02-15 | Toshiba Lighting & Technol Corp | 半田ペースト及び回路基板 |
JP2002254194A (ja) * | 2000-06-12 | 2002-09-10 | Hitachi Ltd | 電子機器およびはんだ |
JP2005167257A (ja) * | 2000-12-25 | 2005-06-23 | Tdk Corp | はんだ付け方法 |
JP2009125753A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Toyota Central R&D Labs Inc | はんだ材料及びその製造方法、接合体及びその製造方法、並びにパワー半導体モジュール及びその製造方法 |
WO2013017885A2 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Fry's Metals, Inc. | Solder compositions |
-
2014
- 2014-04-28 JP JP2014092241A patent/JP2015208765A/ja active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59215294A (ja) * | 1983-05-24 | 1984-12-05 | Toshiba Corp | 半田接合材料とその材料を使用した接合方法 |
JPS62179889A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-07 | Senjiyu Kinzoku Kogyo Kk | クリ−ムはんだ |
JPH0639583A (ja) * | 1992-07-27 | 1994-02-15 | Toshiba Lighting & Technol Corp | 半田ペースト及び回路基板 |
JP2002254194A (ja) * | 2000-06-12 | 2002-09-10 | Hitachi Ltd | 電子機器およびはんだ |
JP2005167257A (ja) * | 2000-12-25 | 2005-06-23 | Tdk Corp | はんだ付け方法 |
JP2009125753A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Toyota Central R&D Labs Inc | はんだ材料及びその製造方法、接合体及びその製造方法、並びにパワー半導体モジュール及びその製造方法 |
WO2013017885A2 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Fry's Metals, Inc. | Solder compositions |
JP2014527466A (ja) * | 2011-08-02 | 2014-10-16 | アルファ・メタルズ・インコーポレイテッドAlpha Metals,Inc. | はんだ組成物 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116316047A (zh) * | 2023-05-17 | 2023-06-23 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种高可靠性半导体封装结构及其制备方法 |
CN116316047B (zh) * | 2023-05-17 | 2023-08-15 | 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 | 一种高可靠性半导体封装结构及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6773143B2 (ja) | 半導体装置用はんだ材 | |
KR101773733B1 (ko) | 파워 디바이스용의 땜납 합금과 고전류 밀도의 땜납 조인트 | |
JP2011138968A (ja) | 面実装部品のはんだ付け方法および面実装部品 | |
JP3827322B2 (ja) | 鉛フリーはんだ合金 | |
JP2014135411A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP7215206B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP6641524B1 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
US7413110B2 (en) | Method for reducing stress between substrates of differing materials | |
JP4877046B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US20190013308A1 (en) | Die bonding to a board | |
JP2005340268A (ja) | トランジスタパッケージ | |
JP6083451B2 (ja) | 面実装部品のはんだ付け方法および面実装部品 | |
JP2015208765A (ja) | 無鉛はんだ材、電力用半導体装置、および電力用半導体装置の製造方法 | |
JP2019188456A (ja) | はんだ合金、ソルダペースト、成形はんだ、及びはんだ合金を用いた半導体装置 | |
US20150258637A1 (en) | Solder alloy for die bonding | |
JP2012061508A (ja) | 接合材料 | |
JP5941036B2 (ja) | 面実装部品のはんだ付け方法および面実装部品 | |
JP6709944B2 (ja) | 接合構造体の製造方法 | |
JP2005177842A (ja) | ろう材、これを用いた半導体装置の製造方法並びに半導体装置 | |
JP2012049182A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP6036905B2 (ja) | 面実装部品のはんだ付け方法および面実装部品 | |
JP2005286121A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
CN110741465A (zh) | 制造与焊料预形体连接的器件的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170203 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170203 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180306 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20181002 |