JP2018511482A5

JP2018511482A5 -

Info

Publication number: JP2018511482A5
Application number: JP2017547978A
Authority: JP
Filing date: 2016-03-08
Publication date: 2018-09-06

Description

高温ソルダの一般的な利用は、ダイ結合のためである。１つの例示的プロセスにおいては、組立部品は高温ソルダを使用してシリコンダイをリードフレーム上にはんだ付けすることで形成される。その後、封入状態あるいは非封入状態であるシリコンダイ／リードフレーム組立部品は、はんだ付けによるか、または機械的な固定によってＰＷＢに取り付けられる。そのボード（ＰＷＢ）は、ボード上にその他の電子デバイスを表装（表面搭載）するため、さらに２〜３のリフロー（再流し込み）プロセスに曝露することもできる。更なるはんだ付けプロセス中に、シリコンダイとリードフレームとの間の内部結合は良好に維持されなければならない。これには高温ソルダが機能不全を一切発生させずに複数のリフローに抵抗することを要件とする。従って当該産業で使用されるソルダリフロープロフィール（はんだ再流し込み特性）と両立させるためには、高温ソルダのための主要な必要条件には、（ｉ）２６０℃程度以上の溶解温度（融点）（典型的なソルダリフロープロフィールに従う）、（ｉｉ）良好な熱疲労抵抗、（ｉｉｉ）高い熱伝導性／電気伝導性、および（ｉｖ）低コストが含まれる。

図１は、本発明の一実施形態に従って実施されるリフローソルダプロセスを図示する。図２は、Ｃｕクーポン（切取り試片）と４２アロイクーポン上の９０重量％Ｂｉ１０．０２Ａｇ３．７４Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる例示的ソルダペーストのウェッティング性能を示す。図３は、Ｃｕクーポンと４２アロイクーポン上の８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ４２Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる例示的混成合金粉末ソルダペーストのウェッティング性能を示す。図４は、Ｃｕクーポンと４２アロイクーポン上の８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ５２Ｉｎ４８Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる例示的混成合金粉末ソルダペーストのウェッティング性能を示す。図５は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ１５Ｓｂ＋１０重量％フラックスからなる混成合金粉末ソルダペーストのＤＳＣチャートである。図６は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ３．５Ａｇ＋１０重量％フラックスからなる混成合金粉末ソルダペーストのＤＳＣチャートである。図７は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ４２Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる混成合金粉末ソルダペーストのＤＳＣチャートである。図８ａと図８ｂは、ＣｕクーポンとＮｉクーポン上の混成合金粉末ソルダペースト製の結合部の断面画像である。この混成合金粉末ソルダペーストは８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ３．５Ａｇ＋１０重量％フラックスからなる。図８ａと図８ｂは、ＣｕクーポンとＮｉクーポン上の混成合金粉末ソルダペースト製の結合部の断面画像である。この混成合金粉末ソルダペーストは８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｓｎ３．５Ａｇ＋１０重量％フラックスからなる。

混成ソルダペーストの使用から得られるソルダ結合部は、１つのソルダ合金を含んだソルダペーストの使用の大きな改善を示し、その単一ソルダ合金が第１合金と第２合金の元素で構成される場合であっても改善される。図２は、それぞれＣｕ基材２００と４２アロイ基材２０５の上の８６．２４重量％Ｂｉ１０．０２Ａｇ３．７４Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなるソルダペーストを使用して形成されたソルダバンプ２０１と２０７を図示する。これらの結果が示すように、大きな脱ウェッティング２０２と２０６が１つ（単一）のソルダ合金の使用で発生する。一方、図３は、それぞれＣｕ基材２１０と４２アロイ基材２１５の上の８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ４２Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる混成ソルダペーストを使用して形成されたソルダバンプ２１１と２１６を図示する。これらの結果が示すように、混成ソルダペーストの使用はほとんど、または全く視認できる脱ウェッティングを示さない。

表１、表２および表３によって説明したそれぞれのペーストが準備され、３穴ステンレス鋼ステンシルを使用してクーポン上に印刷された。Ｃｕ、Ｎｉ、４２アロイおよびアルミナのクーポンが使用された。それぞれのペーストがそれぞれのクーポンに印刷された。穴は１／４インチ（約０．６３５ｃｍ）径であった。印刷されたクーポンは混成合金粉末ソルダペースト用に設計されているプロフィールを備えたリフローオーブンを介してリフローされた。リフローは、３８０℃、４００℃および４２０℃の３域リフローオーブン内で、Ｎ_２雰囲気下、ベルト速度１３インチ（約３３ｃｍ）／分で実施された。

ＣｕとＮｉのクーポン上のウェッティング性能は視覚的に検査された。混成ソルダ合金の全てが、単独ＢｉＡｇソルダペーストと比較して改善されたウェッティング性能を示した。図３と図４は典型的な結果を表わす写真である。図３は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ４２Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる混成合金粉末ソルダの１例のウェッティング性能を示す。左側の画像はＣｕクーポン上でリフローしたペーストを示し、右側の画像は４２アロイクーポン上でリフローしたペーストを示す。図４は、８４重量％Ｂｉ１１Ａｇ＋６重量％Ｂｉ５２Ｉｎ４８Ｓｎ＋１０重量％フラックスからなる混成合金粉末ソルダペーストの１例のウェッティング性能を示す。左側の画像はＣｕクーポン４００上でリフローしたペースト４０１を示し、右側の画像は、４２アロイＣｕクーポン４０５上でリフローしたペースト４０２を示す。

図２中の「Ｄｅｗｅｔｔｉｎｇ」とは、脱ウェッティング（または、非濡れ）。
図２，３，４中の「Ａｌｌｏｙ４２」は、４２アロイ。
図８ａ，８ｂの「Ｓｏｌｄｅｒ」は、ソルダ（はんだ）。
「Ｂｉ−ｒｉｃｈｐｈａｓｅ」は、Ｂｉリッチ相。
「ＩＭＣ」は、金属間化合物。