JP2019085631A - Method for manufacturing electronic component, and electronic component - Google Patents

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Abstract

To provide a method for manufacturing an electronic component, capable of suppressing the diffusion of nickel at high temperature in a bonding portion having a member bonded with solder, suppressing the occurrence of voids and maintaining excellent bonding reliability even in high temperature environment, and the electronic component.SOLUTION: A method for manufacturing an electronic component, capable of bonding a support 4 and a body 1 to be bonded having a metal layer, respectively, using a solder material including tin comprises: performing nickel plating or nickel-phosphorus plating on the metal layer 9 of the support 4 to form a first plating layer 5; performing nickel-copper-phosphorus plating on the first plating layer 5 to form a second plating layer 8; performing substitution gold plating on the second plating layer 8 to form a third plating layer 11; arranging a solder material 31 between the third plating layer 11 and the metal layer of the body 1 to be bonded; and melting a solder material 31 by heating and coagulating the solder material to form a bonding portion 34 having an alloy layer including (Cu,Ni)Snon the side of the first plating layer 5.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、支持体の金属層にニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層を設け、該ニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層と、支持体に対向する被着体との間に半田材料を配して半田接合部分を形成する電子部品の製造方法、及び電子部品に関する。   In the present invention, a nickel plating layer or a nickel-phosphorus plating layer is provided on a metal layer of a support, and a solder material is disposed between the nickel plating layer or the nickel-phosphorus plating layer and an adherend facing the support. The present invention relates to a method of manufacturing an electronic component for forming a solder joint portion and an electronic component.

電子部品としてのパワーモジュールは、コンバータ,インバータ等の電力変換器において、電力制御に用いられるパワー半導体素子であり、MOSFET(MOS電界効果トランジスタ)、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等のパワーデバイスの駆動回路及び自己保護構造を組み込んである。
前記電力変換器としては、太陽光発電装置,風力発電装置等の発電装置、エアコンディショナー,洗濯機,冷蔵庫等の民生用機器、及びHV車,電気自動車,電車等の車両等に備えられるものが挙げられる。
A power module as an electronic component is a power semiconductor element used for power control in a power converter such as a converter or inverter, and drives a power device such as a MOSFET (MOS field effect transistor) or an IGBT (insulated gate bipolar transistor) It incorporates circuitry and self protection structure.
As the power converter, those provided in photovoltaic devices, power generators such as wind power generators, air conditioners, household appliances such as washing machines and refrigerators, and vehicles such as HV cars, electric cars, trains, etc. It can be mentioned.

パワーモジュールとして、一面にCu配線を有する絶縁基板の該Cu配線と、パワーデバイスの下面にスパッタリング等により形成された金属層とを、半田層を含む接合部分を介し接合してケース内に収容した後、ケース内に封止樹脂を充填し、ケースの底面には冷却器を配し、パワーデバイスからの熱を放熱するように構成されたものがある。   As a power module, the Cu wiring of the insulating substrate having a Cu wiring on one side and a metal layer formed on the lower surface of the power device by sputtering or the like are joined through a joint portion including a solder layer and housed in a case. After that, the case is filled with a sealing resin, and a cooler is disposed on the bottom of the case to dissipate heat from the power device.

前記接合部分は、例えば以下のようにして形成される。
絶縁基板のCu配線の表面に、次亜リン酸を還元剤とする無電解Ni−Pめっき液及び置換Auめっき液を用いて順次Ni−Pめっき層及びAuめっき層を形成する。そして、パワーデバイスの金属層とAuめっき層との間に半田材料を配し、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料とNi−Pめっき層との界面に合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、接合部分が形成される。
The joint portion is formed, for example, as follows.
A Ni-P plating layer and an Au plating layer are sequentially formed on the surface of the Cu wiring of the insulating substrate using an electroless Ni-P plating solution and a substitution Au plating solution using hypophosphorous acid as a reducing agent. Then, a solder material is disposed between the metal layer of the power device and the Au plating layer, and reflow processing is performed, whereby the solder material is melted and an alloy layer is formed at the interface between the solder material and the Ni-P plating layer. Then, the solder material solidifies to form a joint.

従来、パワーデバイスの材料はSiであったが、近年、電力損失が少なく、電力密度を向上させることができるという観点からSiC又はGaN等の、バンドギャップが2.2eV以上であるワイドバンドギャップ半導体を有するパワーデバイスを用いることが検討されている。
Siパワーデバイスは150℃以上、ワイドバンドギャップ半導体を有するパワーデバイスは200℃以上の高温動作が可能であるので、パワーモジュールの冷却器を小さくすることができ、パワーモジュール全体を小さくすることができる。そして、パワーモジュールが自動車に用いられる場合、車体の軽量化に繋げることができる。
パワーデバイスが高温で動作されるので、前記接合部分の温度は150℃以上になり、前記Ni−Pめっき層のNiが半田層側に拡散して、合金層が成長する。その結果、合金層の下部にボイドが生じ、ボイドを起点としてクラックが生じ、このクラックが生じた部分から接合部分が剥離し易くなり、接合信頼性が低下するという問題がある。
Conventionally, the material of the power device is Si, but in recent years, a wide band gap semiconductor such as SiC or GaN having a band gap of 2.2 eV or more from the viewpoint that power loss is small and power density can be improved. It is considered to use a power device having
Since Si power devices can operate at 150 ° C. or higher and power devices with wide band gap semiconductor can operate at 200 ° C. or higher, the power module cooler can be made smaller and the entire power module can be made smaller. . And when a power module is used for a car, it can be connected to weight reduction of a car body.
Since the power device is operated at a high temperature, the temperature of the joint portion becomes 150 ° C. or more, Ni of the Ni—P plating layer diffuses to the solder layer side, and the alloy layer grows. As a result, a void is generated in the lower portion of the alloy layer, a crack is generated starting from the void, and the joint portion is easily peeled off from the portion where the crack is generated, and there is a problem that the joint reliability is lowered.

特許文献1には、表面にNiめっき層及びAuめっき層を順次形成してなるリードフレームに対してパワーデバイスを半田付けし、中間体を製造する第1ステップ、中間体の表面にプライマーを塗布し、乾燥させてプライマー層を形成する第2ステップ、プライマー層の表面に封止樹脂体を成形し、パワーモジュールを製造する第3ステップからなるパワーモジュールの製造方法において、第1ステップで熱処理を施して、Niが拡散されたAuめっき層を形成する発明が開示されている。この発明においては、Auめっき層によって、リードフレームに対し半田との間で良好な濡れ性を確保するとともに、Niの拡散によりAuめっき層とプライマーとの密着性を高めることが図られている。   In Patent Document 1, a power device is soldered to a lead frame formed by sequentially forming a Ni plating layer and an Au plating layer on the surface, and a first step of manufacturing an intermediate, a primer is applied to the surface of the intermediate Heat treatment in the first step of the power module manufacturing method including the second step of drying and forming the primer layer, and the third step of forming the sealing resin body on the surface of the primer layer and manufacturing the power module An invention is disclosed which is applied to form an Au plating layer in which Ni is diffused. In the present invention, it is intended to secure good wettability between the lead frame and the solder by the Au plating layer, and to improve the adhesion between the Au plating layer and the primer by diffusion of Ni.

特開2016−122719号公報JP, 2016-122719, A

しかし、特許文献1の場合、Niの拡散によって、上述したように接合信頼性が低下する虞がある。   However, in the case of Patent Document 1, there is a possibility that the junction reliability may be reduced as described above by the diffusion of Ni.

パワーモジュール以外の電子部品においても、夫々金属層を有する支持体と被着体とが、すずを含む半田材料を用いて形成された接合部分により接続されることが多い。接合部分は、支持体のCu配線にOSP処理を施した後、又は該Cu配線にNi−Pめっき層及びAuめっき層を形成した後、表面に半田材料を配することにより形成される。電子部品はさらなる小型化及び薄型化が要求されており、より高い接合信頼性が必要とされている。   In electronic components other than power modules, a support having a metal layer and an adherend are often connected by a bonding portion formed using a solder material containing tin. The bonding portion is formed by arranging a solder material on the surface after subjecting the Cu wiring of the support to an OSP treatment or after forming a Ni-P plating layer and an Au plating layer on the Cu wiring. Electronic components are required to be further miniaturized and thinned, and higher junction reliability is required.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、半田により部材を接合する接合部分における高温下でのニッケルの拡散が抑制され、ボイドの発生が抑制されて、高温環境下を含み、良好な接合信頼性を維持することができる電子部品の製造方法、及び電子部品を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the diffusion of nickel at high temperature in the joint portion where the members are joined by the solder is suppressed, and the generation of the void is suppressed, which includes the high temperature environment and is favorable. Component and a method of manufacturing the same, and an electronic component capable of maintaining high joint reliability.

本発明に係る電子部品の製造方法は、夫々金属層を有する支持体と被着体とを、すずを含む半田材料を用いて接続する電子部品の製造方法において、前記支持体の金属層上にニッケルめっき又はニッケル−リンめっきを行って、第1めっき層を形成し、該第1めっき層上にニッケル−銅−リンめっきを行って第2めっき層を形成し、該第2めっき層上に置換金めっきを行って第3めっき層を形成し、該第3めっき層と、前記被着体の金属層との間に、前記半田材料を配し、該半田材料を加熱により溶融させ、その後、凝固させて、前記第1めっき層側に(Cu,Ni)6 Sn5 を含む合金層を有する接合部分を形成することを特徴とする。 A method of manufacturing an electronic component according to the present invention is a method of manufacturing an electronic component in which a support having a metal layer and an adherend are each connected using a solder material containing tin, the metal being formed on the metal layer of the support. Nickel plating or nickel-phosphorus plating is performed to form a first plating layer, nickel-copper-phosphorus plating is performed on the first plating layer to form a second plating layer, and the second plating layer is formed on the second plating layer Substitution gold plating is performed to form a third plating layer, the solder material is disposed between the third plating layer and the metal layer of the adherend, the solder material is melted by heating, and then The method is characterized in that it is solidified to form a joint portion having an alloy layer containing (Cu, Ni) 6 Sn 5 on the first plating layer side.

ここで、金属層とは、支持体若しくは被着体の表面に設けられたものであってもよく、又は支持体若しくは被着体が金属からなり、その金属表面を指すものであってもよい。以下、同様である。   Here, the metal layer may be provided on the surface of the support or adherend, or the support or adherend may be made of metal and point to the metal surface . The same applies below.

従来のように、ニッケル−リンめっき層上に金めっき層を形成し、半田接合を行った場合、初期に(Cu,Ni)6Sn5合金層が形成され、(Cu,Ni)6Sn5合金層の成長とともに、該合金層の下側に(Ni,Cu)3 Sn4 合金層が形成される。(Ni,Cu)3 Sn4 合金層は、ニッケルが拡散して成長し易く、ボイドが生じてクラックが発生し易い。
本発明においては、第1めっき層上に第2めっき層を設けた上で金めっき層を形成し、半田材料を配して接合部分を形成するので、第2めっき層から銅が供給されて(Cu,Ni)6Sn5合金層が速やかに形成される。銅は経時的に供給され、接合部分で銅が所定量含まれるので、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制され、高温下での接合部分におけるニッケルの拡散が抑制される。ニッケルが拡散しないので、P−rich層が生じるのが抑制される。従って、合金層の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制される。
金めっき層を有するので、ニッケル、銅の酸化が防止される。
以上より、第1めっき層と半田層との接合強度が低下することがなく、電子部品は高温下で使用される場合も含み、良好な接合信頼性を維持することができる。
As in the conventional case, when a gold plating layer is formed on a nickel-phosphorus plating layer and solder bonding is performed, a (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy layer is initially formed, and (Cu, Ni) 6 Sn 5 Along with the growth of the alloy layer, a (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is formed below the alloy layer. In the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer, nickel is likely to diffuse and grow, and a void is likely to occur to cause a crack.
In the present invention, after the second plating layer is provided on the first plating layer, the gold plating layer is formed, and the solder material is arranged to form the bonding portion, so copper is supplied from the second plating layer. The (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy layer is rapidly formed. Copper is supplied with time, and a predetermined amount of copper is contained in the bonding portion, so the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed, and the diffusion of nickel in the bonding portion under high temperature is suppressed. Since nickel does not diffuse, the formation of a P-rich layer is suppressed. Therefore, the formation of a void in the lower portion of the alloy layer and the occurrence of a crack are suppressed.
The presence of the gold plating layer prevents the oxidation of nickel and copper.
As described above, the bonding strength between the first plating layer and the solder layer does not decrease, and the electronic component can maintain good bonding reliability even when used under high temperature.

本発明に係る電子部品の製造方法は、前記第2めっき層中の銅の含有量は、1質量%以上98質量%以下であることを特徴とする。   The method of manufacturing an electronic component according to the present invention is characterized in that the content of copper in the second plating layer is 1% by mass or more and 98% by mass or less.

本発明においては、第2めっき層から良好に銅が供給され、(Cu,Ni)6Sn5合金層が維持され、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制される。 In the present invention, copper is favorably supplied from the second plating layer, the (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy layer is maintained, and the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed.

本発明に係る電子部品の製造方法は、前記ニッケル−銅−リンめっきは、硫酸、硝酸、塩酸、及び酢酸からなる群から選択される無機酸の銅塩及び該無機酸のニッケル塩を含むニッケル−銅−リンめっき液を用いて行い、前記銅塩及びニッケル塩の含有量、pH、及び浴温を調整して、前記第2めっき層中の銅の含有量を制御することを特徴とする。   In the method of manufacturing an electronic component according to the present invention, the nickel-copper-phosphorus plating includes a copper salt of an inorganic acid and a nickel salt of the inorganic acid selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid and acetic acid. -Conducting using a copper-phosphorus plating solution, adjusting the content of the copper salt and the nickel salt, pH, and bath temperature to control the content of copper in the second plating layer .

本発明においては、第2めっき層から銅が良好に供給されるとともに、銅の拡散により金めっき層が酸化され、変色するのが抑制される。   In the present invention, copper is supplied favorably from the second plating layer, and the gold plating layer is oxidized by the diffusion of copper, thereby suppressing discoloration.

本発明に係る電子部品の製造方法は、前記第2めっき層中のリンの含有量は、0.1質量%以上14質量%以下であることを特徴とする。   The method of manufacturing an electronic component according to the present invention is characterized in that the content of phosphorus in the second plating layer is 0.1% by mass or more and 14% by mass or less.

本発明においては、P−rich層が形成されるのが抑制される。   In the present invention, formation of a P-rich layer is suppressed.

本発明に係る電子部品の製造方法は、前記第2めっき層は、厚みが0.03μm以上10μm以下になるように形成することを特徴とする。   The method of manufacturing an electronic component according to the present invention is characterized in that the second plating layer is formed to have a thickness of 0.03 μm to 10 μm.

本発明においては、高温下においても、継続的に銅が供給されて(Cu,Ni)6Sn5合金層が維持され、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制される。 In the present invention, copper is continuously supplied even at high temperature to maintain the (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy layer, and the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed.

本発明に係る電子部品の製造方法は、無電解ニッケル−リンめっきによりニッケル−リンめっき層を形成し、前記ニッケル−銅−リンめっきは、無電解ニッケル−銅−リンめっきであることを特徴とする。   The method of manufacturing an electronic component according to the present invention is characterized in that a nickel-phosphorus plating layer is formed by electroless nickel-phosphorus plating, and the nickel-copper-phosphorus plating is electroless nickel-copper-phosphorus plating. Do.

本発明においては、無電解ニッケル−リンめっきの後、無電解ニッケル−銅−リンめっきを行うので、通電の必要がなく、作業性が良好である。無電解ニッケル−銅−リンめっき液のpHを強アルカリ側ではなく、中性寄りにできるので、パワーデバイス等の電子部品のデバイスの絶縁膜等が剥がれるのが抑制される。   In the present invention, since electroless nickel-copper-phosphorus plating is performed after electroless nickel-phosphorus plating, it is not necessary to supply electricity, and the workability is good. Since the pH of the electroless nickel-copper-phosphorus plating solution can be made neutral rather than the strong alkali side, peeling of the insulating film or the like of the electronic component device such as a power device can be suppressed.

本発明に係る電子部品の製造方法は、前記電子部品は、夫々金属層を有する1又は2の放熱板、絶縁基板又は金属板、及びパワーデバイスを備えるパワーモジュールであり、前記放熱板、前記絶縁基板又は金属板、及び前記パワーデバイスのうちの少なくとも一つの部材の金属層上に前記ニッケルめっき又はニッケル−リンめっきを行うことを特徴とする。   In the method of manufacturing an electronic component according to the present invention, the electronic component is a power module including one or two heat dissipating plates each having a metal layer, an insulating substrate or a metal plate, and a power device. The nickel plating or nickel-phosphorus plating is performed on a metal layer of a substrate or a metal plate and at least one member of the power device.

本発明においては、高温下で使用されるパワーモジュールの接合信頼性が長期的に維持される。   In the present invention, the junction reliability of the power module used under high temperature is maintained for a long time.

本発明に係る電子部品は、夫々金属層を有する支持体と被着体とが、すずを含む半田材料により接続されている電子部品において、前記支持体の金属層上に設けられた、ニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層と、該ニッケルめっき層上又はニッケル−リンめっき層上に設けられたニッケル−銅−リンめっき層、該ニッケル−銅−リンめっき層上に設けられた(Cu,Ni)6 Sn5 を含む合金層、及びすずを含む半田層を有し、前記被着体の金属層を接合している接合部分とを備えることを特徴とする。 An electronic component according to the present invention is an electronic component in which a support having a metal layer and an adherend are connected by a solder material containing tin, provided on the metal layer of the support, nickel plated Layer or nickel-phosphorus plating layer, nickel-copper-phosphorus plating layer provided on the nickel plating layer or nickel-phosphorus plating layer, provided on the nickel-copper-phosphorus plating layer (Cu, Ni And 6 ) an alloy layer containing 6 Sn 5 and a solder layer containing tin, and a bonding portion bonding the metal layer of the adherend.

本発明においては、長期的に銅が供給されて(Cu,Ni)6Sn5合金層が維持され、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制され、ボイドの発生が抑制される。従って、高温下で使用される場合も含み、良好な接合信頼性を維持することができる。 In the present invention, copper is supplied for a long time to maintain the (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy layer, suppress the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer, and suppress the generation of voids. . Therefore, good bonding reliability can be maintained, including when used at high temperatures.

本発明に係る電子部品は、200℃で50時間放置した後に、前記ニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層の厚みの減少率が0%以上50%以下であることを特徴とする。   The electronic component according to the present invention is characterized in that the reduction rate of the thickness of the nickel plating layer or the nickel-phosphorus plating layer is 0% or more and 50% or less after being left at 200 ° C. for 50 hours.

ここで、厚みの減少率とは、最初のニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層の厚みに対する、減少した厚みの量の割合である。
本発明においては、ニッケルの拡散が抑制されて、接合信頼性がより良好である。
Here, the reduction rate of thickness is the ratio of the amount of reduced thickness to the thickness of the initial nickel plating layer or nickel-phosphorus plating layer.
In the present invention, the diffusion of nickel is suppressed and the junction reliability is better.

本発明によれば、第1めっき層上に第2めっき層を設けた上で金めっき層を形成し、半田材料を配して接合部分を形成するので、第2めっき層から銅が供給されて(Cu,Ni)6Sn5合金層が速やかに形成される。銅は経時的に供給され、接合部分で銅が所定量含まれるので、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制され、高温下での接合部分におけるニッケルの拡散が抑制される。ニッケルが拡散しないので、P−rich層が生じるのが抑制される。従って、合金層の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制される。
従って、第1めっき層と半田層との接合強度が低下することがなく、電子部品は高温下で使用される場合も含み、良好な接合信頼性を維持することができる。
According to the present invention, after the second plating layer is provided on the first plating layer, the gold plating layer is formed, and the solder material is disposed to form the joint portion. Therefore, copper is supplied from the second plating layer The (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy layer is rapidly formed. Copper is supplied with time, and a predetermined amount of copper is contained in the bonding portion, so the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed, and the diffusion of nickel in the bonding portion under high temperature is suppressed. Since nickel does not diffuse, the formation of a P-rich layer is suppressed. Therefore, the formation of a void in the lower portion of the alloy layer and the occurrence of a crack are suppressed.
Therefore, the bonding strength between the first plating layer and the solder layer does not decrease, and the electronic component can maintain good bonding reliability even when used under high temperature.

実施の形態1に係るパワーモジュールを示す模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a power module according to Embodiment 1. 絶縁基板と放熱板との接合構造を示す模式的断面図である。It is a schematic cross section which shows the bonded structure of an insulated substrate and a heat sink. パワーデバイスと絶縁基板との接合構造を示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing the junction structure of a power device and an insulating substrate. 無電解Ni−Pめっき処理及び無電解Ni−Cu−Pめっき処理を施して、Ni−Pめっき層及びNi−Cu−Pめっき層を形成する場合のフローチャートである。It is a flowchart in the case of performing a Ni-P plating process and an electroless Ni-Cu-P plating process, and forming a Ni-P plating layer and a Ni-Cu-P plating layer. 実施の形態2に係るパワーモジュールを示す模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a power module according to a second embodiment. 実施の形態3に係るパワーモジュールを示す模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a power module according to a third embodiment. 実施の形態4に係るパワーモジュールを示す模式的断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a power module according to a fourth embodiment. 実施の形態5に係る電子部品の接合の前後を示す模式的断面図である。FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing before and after bonding of the electronic component according to the fifth embodiment. 接合信頼性の評価試験方法を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the evaluation test method of joining reliability. 実施例1の試験基板を200℃、50時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the cross section of the junction part when the test board | substrate of Example 1 is left to stand at 200 degreeC for 50 hours. 実施例2の試験基板を200℃、50時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the cross section of the junction part when the test board | substrate of Example 2 is left to stand at 200 degreeC for 50 hours. 比較例1の試験基板を200℃、50時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the cross section of the junction part when the test board | substrate of the comparative example 1 is left to stand at 200 degreeC for 50 hours. 比較例2の試験基板のリフロー後の接合部の断面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the cross section of the junction part after reflow of the test substrate of the comparative example 2. FIG. 比較例3の試験基板を200℃、1000時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the cross section of the junction part when the test board | substrate of the comparative example 3 is left to stand at 200 degreeC for 1000 hours. 比較例4の試験基板を200℃、1000時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the cross section of the junction part when the test board | substrate of Comparative Example 4 is left to stand at 200 degreeC for 1000 hours. 比較例5の試験基板を200℃、1000時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the cross section of the junction part when the test substrate of the comparative example 5 is left to stand at 200 degreeC for 1000 hours. 比較例1の試験基板を200℃、1000時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真である。It is a SEM photograph of the cross section of the junction part when the test board | substrate of the comparative example 1 is left to stand at 200 degreeC and 1000 hours. 比較例1、比較例4、及び比較例5の試験基板につき、200℃で放置した場合の、経過時間と、Ni−Pめっき層の厚みの減少量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the elapsed time at the time of leaving it to stand at 200 degreeC, and the reduction amount of the thickness of a Ni-P plating layer about the test substrate of Comparative Example 1, Comparative Example 4, and Comparative Example 5.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
(実施の形態1)
図1は実施の形態1に係るパワーモジュール20を示す模式的断面図、図2は絶縁基板4と放熱板6との接合構造を示す模式的断面図、図3はパワーデバイス1と絶縁基板4との接合構造を示す模式的断面図である。
パワーモジュール20は、パワーデバイス1,1、絶縁基板4、放熱板6、冷却器7、ケース10、端子12,12、ワイヤ13,14、樹脂層15、及び絶縁基板19を備える。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on the drawings showing the embodiments thereof.
Embodiment 1
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a power module 20 according to the first embodiment, FIG. 2 is a schematic sectional view showing a bonding structure of an insulating substrate 4 and a heat sink 6, and FIG. 3 is a power device 1 and an insulating substrate 4 It is a typical sectional view showing the junction structure with.
The power module 20 includes power devices 1 and 1, an insulating substrate 4, a heat sink 6, a cooler 7, a case 10, terminals 12 and 12, wires 13 and 14, a resin layer 15, and an insulating substrate 19.

放熱板6は銅製である。絶縁基板4は例えばセラミック製であり、絶縁基板4の下面にはCuパッド9(図2参照)が設けられている。放熱板6と、絶縁基板4の図2における下側のCuパッド9とは半田接合されている。図2Bに示すように、放熱板6の上面、及び絶縁基板4の下側のCuパッド9の下面夫々にNi−Pめっき層(又はNiめっき層)5が設けられ、Ni−Pめっき層5,5間に接合部3が設けられている。図2に示すように、Cuパッド9とNi−Pめっき層5とで接続金属部2が構成される。
なお、図1においては、放熱板6上にNi−Pめっき層5が連続して設けられ、Ni−Pめっき層5上に接合部3及び接続金属部2が設けられた状態を示しているが、Ni−Pめっき層5、接合部3、及び接続金属部2の三層の積層構造は放熱板6上に断続的に設けられるものであってもよい。
The heat sink 6 is made of copper. The insulating substrate 4 is made of, for example, ceramic, and a Cu pad 9 (see FIG. 2) is provided on the lower surface of the insulating substrate 4. The heat sink 6 and the lower Cu pad 9 in FIG. 2 of the insulating substrate 4 are soldered together. As shown in FIG. 2B, the Ni-P plating layer (or Ni plating layer) 5 is provided on the upper surface of the heat sink 6 and the lower surface of the Cu pad 9 below the insulating substrate 4. , 5 are provided with a joint 3. As shown in FIG. 2, the connection metal portion 2 is configured by the Cu pad 9 and the Ni—P plating layer 5.
In addition, in FIG. 1, the Ni-P plating layer 5 is continuously provided on the heat sink 6, and the state which the junction part 3 and the connection metal part 2 were provided on the Ni-P plating layer 5 is shown. However, the three-layered laminated structure of the Ni—P plating layer 5, the bonding portion 3, and the connection metal portion 2 may be intermittently provided on the heat dissipation plate 6.

パワーデバイス1は、電力の変換及び制御、交流電源からの直流電源への変換(整流)等を行う、例えばSiC系又はGaN系等の半導体素子である。
図3に示すように、絶縁基板4のCuパッド9にNi−Pめっき層5が設けられ、Ni−Pめっき層5と、パワーデバイス1のスパッタリング等により形成されたTi,Ni,Au等からなる金属配線層との間に接合部3が設けられている。
The power device 1 is, for example, a semiconductor element such as a SiC system or a GaN system that performs conversion and control of electric power, conversion (rectification) of an AC power supply to a DC power supply, and the like.
As shown in FIG. 3, a Ni—P plating layer 5 is provided on the Cu pad 9 of the insulating substrate 4, and the Ni—P plating layer 5 and Ti, Ni, Au, etc. formed by sputtering of the power device 1. A junction 3 is provided between the metal wiring layer and the metal wiring layer.

図1に示すように、放熱板6には、絶縁基板19を介し冷却器7が取り付けられている。
ケース10は、底板に開口部を有する箱状をなす。該開口部から冷却器7が突出する状態で底板に放熱板6が嵌合し、パワーデバイス1、絶縁基板4、及び放熱板6がケース10に収容されている。
ケース10の高さ方向の中央部には、内側に突出した段部が設けられており、該段部に端子12,12が設けられている。
パワーデバイス1上の2つの電極は、アルミニウム製のワイヤ13,14により、端子12,12に接続されている。
そして、ケース10の内部には絶縁樹脂が充填され、樹脂層15が形成されている。
As shown in FIG. 1, the cooler 7 is attached to the heat sink 6 via the insulating substrate 19.
The case 10 is in the form of a box having an opening in the bottom plate. The heat sink 6 is fitted to the bottom plate in a state where the cooler 7 protrudes from the opening, and the power device 1, the insulating substrate 4, and the heat sink 6 are accommodated in the case 10.
At the central portion in the height direction of the case 10, a step which protrudes inward is provided, and terminals 12, 12 are provided at the step.
The two electrodes on the power device 1 are connected to the terminals 12 and 12 by wires 13 and 14 made of aluminum.
Then, the inside of the case 10 is filled with an insulating resin, and a resin layer 15 is formed.

以下、絶縁基板4と放熱板6との接合について説明する。
図2Aに示すように、まず、放熱板6の表面、及び絶縁基板4の下側のCuパッド9にNi−Pめっき層5,5を設け、Ni−Pめっき層5,5の表面にNi−Cu−Pめっき層8,8を設ける。
Hereinafter, bonding of the insulating substrate 4 and the heat sink 6 will be described.
As shown in FIG. 2A, first, Ni-P plating layers 5 and 5 are provided on the surface of the heat sink 6 and the Cu pad 9 under the insulating substrate 4, and Ni on the surfaces of the Ni-P plating layers 5 and 5. -Providing Cu-P plating layers 8 and 8;

Ni−Pめっき層5及びNi−Cu−Pめっき層8の形成は、以下のようにして行われる。
図4は、無電解Ni−Pめっき処理及び無電解Ni−Cu−Pめっき処理を施して、Ni−Pめっき層5及びNi−Cu−Pめっき層8を形成する場合のフローチャートである。
放熱板6及び絶縁基板4各々に対し酸性脱脂剤を用い、50℃、5分の処理条件で脱脂を行う(S1)。
過硫酸ナトリウム100g/L及び硫酸10ml/Lを用いてソフトエッチング処理を行う(S2)。保持時間は1分である。
硫酸50g/Lを用いて酸処理を行う(S3)。保持時間は0.5分である。
硫酸28.7g/Lを用いてプリディップ処理を行う(S4)。保持時間は0.5分である。
アクチベータ処理液を用いてアクチベータを行う(S5)。保持時間は1分である。アクチベータ処理は、還元析出型の無電解Ni−Pめっき液中の還元剤が放熱板6及びCuパッド9上でのみ電子を放出するように触媒となるPdを付与する処理である。
触媒残渣除去液によりアクチベータ処理後の触媒残渣を除去する、ポストディップ処理を行う(S6)。保持時間は2分である。
その後、次亜リン酸を還元剤とする無電解Ni−Pめっき液を用いて無電解Ni−Pめっき処理を行い、Ni−Pめっき層5を放熱板6及び絶縁基板4のCuパッド9の表面上に形成する(S7)。狙い厚みは一例として5μmであり、この厚みに限定されるものではない。
Formation of the Ni-P plating layer 5 and the Ni-Cu-P plating layer 8 is performed as follows.
FIG. 4 is a flowchart in the case of forming the Ni-P plating layer 5 and the Ni-Cu-P plating layer 8 by applying the electroless Ni-P plating treatment and the electroless Ni-Cu-P plating treatment.
An acid degreasing agent is used for each of the heat sink 6 and the insulating substrate 4, and degreasing is performed at 50 ° C. for 5 minutes (S1).
A soft etching process is performed using 100 g / L of sodium persulfate and 10 ml / L of sulfuric acid (S2). The retention time is 1 minute.
An acid treatment is performed using 50 g / L of sulfuric acid (S3). The retention time is 0.5 minutes.
Pre-dip treatment is performed using 28.7 g / L of sulfuric acid (S4). The retention time is 0.5 minutes.
The activator treatment solution is used to activate (S5). The retention time is 1 minute. The activator process is a process of applying Pd as a catalyst so that the reducing agent in the reduction deposition-type electroless Ni-P plating solution releases electrons only on the heat sink 6 and the Cu pad 9.
A post-dip treatment is performed to remove the catalyst residue after the activator treatment with the catalyst residue removal solution (S6). The holding time is 2 minutes.
Thereafter, electroless Ni-P plating treatment is performed using an electroless Ni-P plating solution containing hypophosphorous acid as a reducing agent, and the Ni-P plating layer 5 is used as the heat sink 6 and the Cu pad 9 of the insulating substrate 4. It forms on the surface (S7). The target thickness is 5 μm as an example, and is not limited to this thickness.

次に、以下の無電解Ni−Cu−Pめっき液組成及びめっき条件にて無電解Ni−Cu−Pめっき処理を行い、Ni−Cu−Pめっき層8をNi−Pめっき層5上に形成する(S8)。
<無電解Ni−Cu−Pめっき液組成>
硫酸銅・5水和物:0.00004−0.15mol/L
硫酸ニッケル・6水和物:0.000038−0.15mol/L
次亜リン酸ナトリウム:0.095−0.47mol/L
クエン酸三ナトリウム・2水和物:0.034−0.2mol/L
ホウ砂:0.013−0.078mol/L
界面活性剤:適量
<Ni−Cu−Pめっき条件>
浴温:65−95℃
pH:4−10
Next, electroless Ni-Cu-P plating treatment is performed under the following electroless Ni-Cu-P plating solution composition and plating conditions to form Ni-Cu-P plating layer 8 on Ni-P plating layer 5 (S8).
<Electroless Ni-Cu-P plating solution composition>
Copper sulfate pentahydrate: 0.00004-0.15 mol / L
Nickel sulfate hexahydrate: 0.000038-0.15 mol / L
Sodium hypophosphite: 0.095 to 0.47 mol / L
Trisodium citrate dihydrate: 0.034-0.2 mol / L
Borax: 0.013-0.078 mol / L
Surfactant: Appropriate amount <Ni-Cu-P plating conditions>
Bath temperature: 65-95 ° C
pH: 4-10

そして、置換Auめっき処理を行い、Ni−Cu−Pめっき層8上に、Auめっき層11を形成する(S9)。狙い厚みは0.03μmである。   Then, a substitution Au plating process is performed to form an Au plating layer 11 on the Ni-Cu-P plating layer 8 (S9). The target thickness is 0.03 μm.

Auめっき層11,11間に半田材料31を配する(図2A)。半田材料31としては、例えばSn−0.7Cu半田シート、Sn−3.0Ag−0.5Cu半田シート等が挙げられる。   A solder material 31 is disposed between the Au plating layers 11 and 11 (FIG. 2A). As the solder material 31, for example, Sn-0.7Cu solder sheet, Sn-3.0Ag-0.5Cu solder sheet, etc. may be mentioned.

そして、リフロー処理を行う。
リフローの装置としては、静止型リフロー装置(Malcom社製:「RDT250C」)を用いた。リフロー雰囲気は大気である。
一例として、昇温速度3.0℃/secで150℃まで昇温し、次に170℃まで120秒かけて昇温し、昇温速度1.5℃/secで250℃まで昇温し、10秒間保持する場合が挙げられる。
Then, reflow processing is performed.
As a reflow apparatus, a stationary reflow apparatus (manufactured by Malcom: "RDT 250C") was used. The reflow atmosphere is the atmosphere.
As an example, the temperature is raised to 150 ° C. at a temperature rising rate of 3.0 ° C./sec, then to 120 ° C. over 120 seconds, and raised to 250 ° C. at a temperature rising rate of 1.5 ° C./sec, There is a case of holding for 10 seconds.

リフロー処理を行うことで、半田材料31が溶融し、図2Bに示すように、半田材料31とNi−Pめっき層5との間に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層32が形成された状態で半田材料31が凝固し、該合金層32、残存するNi−Cu−Pめっき層8、及び半田層33を有する接合部3が形成される。なお、一つの合金層32と半田層33とにより、本願の請求項1に係る接合部分34が構成される。 By performing the reflow process, the solder material 31 is melted, and as shown in FIG. 2B, the alloy layer 32 mainly containing (Cu, Ni) 6 Sn 5 between the solder material 31 and the Ni—P plating layer 5. The solder material 31 solidifies in a state in which is formed, and the joint portion 3 having the alloy layer 32, the remaining Ni-Cu-P plated layer 8, and the solder layer 33 is formed. A joint portion 34 according to claim 1 of the present application is formed by one alloy layer 32 and the solder layer 33.

上述のステップS8において、Ni−Cu−Pめっき層8中のCuの含有量が1質量%以上98質量%以下になるように、Ni−Cu−Pめっき層8を形成するのが好ましい。この場合、Ni−Cu−Pめっき層8から良好に銅が供給され、(Cu,Ni)6Sn5合金層が形成されて維持される。Cuの含有量の上限値は95質量%であるのがより好ましく、90質量%であるのがさらに好ましい。Cuの含有量の下限値は10質量%であるのがより好ましく、20質量%であるのがさらに好ましい。
無電解Ni−Cu−Pめっき液は上述の組成に限定されず、硫酸、硝酸、塩酸、及び酢酸からなる群から選択される無機酸の銅塩及び該無機酸のニッケル塩を含むことができ、前記銅塩及びニッケル塩の含有量、pH、及び浴温を調整して、Ni−Cu−Pめっき層8中のCuの含有量を制御する。
In step S8 described above, it is preferable to form the Ni-Cu-P plating layer 8 so that the content of Cu in the Ni-Cu-P plating layer 8 is 1% by mass or more and 98% by mass or less. In this case, copper is satisfactorily supplied from the Ni-Cu-P plating layer 8 and a (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy layer is formed and maintained. The upper limit value of the content of Cu is more preferably 95% by mass, and still more preferably 90% by mass. The lower limit value of the content of Cu is more preferably 10% by mass, and further preferably 20% by mass.
The electroless Ni-Cu-P plating solution is not limited to the above-mentioned composition, and may contain a copper salt of an inorganic acid and a nickel salt of the inorganic acid selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid and acetic acid. The contents of copper and nickel salts, the pH, and the bath temperature are adjusted to control the content of Cu in the Ni-Cu-P plating layer 8.

Ni−Cu−Pめっき層8中のPの含有量が0.1質量%以上14質量%以下になるように、Ni−Cu−Pめっき層8を形成するのが好ましい。この場合、P−rich層が形成されるのが抑制される。Pの含有量の上限値は13質量%であるのがより好ましい。Pの含有量の下限値は0.2質量%であるのがより好ましい。   It is preferable to form the Ni-Cu-P plating layer 8 so that the content of P in the Ni-Cu-P plating layer 8 becomes 0.1 mass% or more and 14 mass% or less. In this case, formation of the P-rich layer is suppressed. The upper limit of the content of P is more preferably 13% by mass. The lower limit value of the content of P is more preferably 0.2% by mass.

また、Ni−Cu−Pめっき層8は、厚みが0.03μm以上10μm以下になるように形成するのが好ましい。この場合、高温下においても、継続的に銅が供給されて(Cu,Ni)6Sn5合金層が維持され、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制される。Ni−Cu−Pめっき層8の厚みの上限値は5μmであるのがより好ましい。厚みの下限値は0.1μmであるのがより好ましい。 Moreover, it is preferable to form Ni-Cu-P plating layer 8 so that thickness may be set to 0.03 micrometer or more and 10 micrometers or less. In this case, even under high temperature, copper is continuously supplied to maintain the (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy layer, and the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed. The upper limit of the thickness of the Ni-Cu-P plating layer 8 is more preferably 5 μm. The lower limit of the thickness is more preferably 0.1 μm.

Ni−Cu−Pめっき層8中のCuの含有量、及びNi−Cu−Pめっき層8の厚みは、後述する接合信頼性評価試験で、200℃で50時間放置した後の、Niめっき層5又はNi−Pめっき層5の厚みの減少率が0%以上50%以下になるように設定するのが好ましい。この場合、長期的にCuが供給されて(Cu,Ni)6Sn5合金層が維持され、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制される。減少率の上限値は40%であるのがより好ましく、30%であるのがさらに好ましい。 The content of Cu in the Ni-Cu-P plating layer 8 and the thickness of the Ni-Cu-P plating layer 8 are Ni plating layers after left to stand at 200 ° C. for 50 hours in a bonding reliability evaluation test described later. It is preferable to set so that the reduction rate of the thickness of 5 or Ni-P plating layer 5 may be 0% or more and 50% or less. In this case, Cu is supplied for a long time, the (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy layer is maintained, and the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed. The upper limit value of the reduction rate is more preferably 40%, further preferably 30%.

本実施の形態の場合、初期に(Cu,Ni)6Sn5合金層が形成されるが、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成は抑制される。従って、ボイドが生じてクラックが発生するのが抑制され、絶縁基板4と放熱板6との接合信頼性が良好である。 In the case of the present embodiment, the (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy layer is initially formed, but the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed. Accordingly, generation of a void and generation of a crack is suppressed, and the bonding reliability between the insulating substrate 4 and the heat sink 6 is good.

以下、パワーデバイス1と絶縁基板4との接合について説明する。
図3Aに示すように、半田のリフロー処理前に、上記と同様にして絶縁基板4のCuパッド9にNi−Pめっき層5を設け、Ni−Pめっき層5にNi−Cu−Pめっき層8を設け、Ni−Cu−Pめっき層8にAuめっき層11を設ける。Auめっき層11とパワーデバイス1の前記金属配線層との間に半田材料31を配し、リフロー処理を行うことで、図3Bに示すように、半田材料31が溶融し、半田材料31とNi−Pめっき層5との間に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層32が形成された状態で半田材料31が凝固し、該合金層32、残存するNi−Cu−Pめっき層8、及び半田層33を有する接合部3が形成される。接合部3は、上述の絶縁基板4と放熱板6との間に設けられる接合部3と異なり、合金層32は一方の界面のみに有する。
Hereinafter, bonding of the power device 1 and the insulating substrate 4 will be described.
As shown in FIG. 3A, the Ni-P plating layer 5 is provided on the Cu pad 9 of the insulating substrate 4 in the same manner as described above before the solder reflow treatment, and the Ni-Cu-P plating layer is formed on the Ni-P plating layer 5. 8 is provided, and the Au plating layer 11 is provided on the Ni-Cu-P plating layer 8. By arranging the solder material 31 between the Au plating layer 11 and the metal wiring layer of the power device 1 and performing the reflow process, as shown in FIG. 3B, the solder material 31 melts, and the solder material 31 and Ni The solder material 31 is solidified in a state in which the alloy layer 32 mainly containing (Cu, Ni) 6 Sn 5 is formed between it and the P plating layer 5, and the alloy layer 32 remains, and the remaining Ni—Cu—P plating A joint 3 having a layer 8 and a solder layer 33 is formed. The bonding portion 3 differs from the bonding portion 3 provided between the insulating substrate 4 and the heat dissipation plate 6 described above, and the alloy layer 32 is provided only at one interface.

Ni−Pめっき層5及びNi−Cu−Pめっき層8は、上述の無電解Ni−Pめっき処理及び無電解Ni−Cu−Pめっき処理により形成される場合には限定されない。Niめっき層を形成する場合、電解Niめっき処理により形成する。
無電解Ni−PめっきによりNi−Pめっき層5を形成し、無電解Ni−Cu−PめっきによりNi−Cu−Pめっき層8を形成する場合、通電の必要がなく、スムーズに連続して処理できる。また、無電解Ni−Cu−Pめっき液を用いる場合、無電解Cuめっき液を用いる場合と比較して、めっき液のpHを強アルカリ側ではなく、中性寄りにできるので、パワーデバイス等の電子部品のデバイスの絶縁膜等が剥がれるのが抑制される。
The Ni-P plating layer 5 and the Ni-Cu-P plating layer 8 are not limited in the case where they are formed by the above-described electroless Ni-P plating treatment and electroless Ni-Cu-P plating treatment. When forming a Ni plating layer, it forms by electrolytic Ni plating process.
In the case where the Ni-P plating layer 5 is formed by electroless Ni-P plating and the Ni-Cu-P plating layer 8 is formed by electroless Ni-Cu-P plating, there is no need to supply a current, and it is smoothly and continuously It can be processed. In addition, when using an electroless Ni-Cu-P plating solution, the pH of the plating solution can be made neutral rather than the strong alkali side as compared to the case of using an electroless Cu plating solution. Peeling off of the insulating film or the like of the device of the electronic component is suppressed.

以上のように、本実施の形態においては、Ni−Pめっき層5(又はNiめっき層5)上にNi−Cu−Pめっき層8を設けた上でAuめっきを行い、接合部3を形成するので、高温下での接合部3におけるNiの拡散が抑制され、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制される。
従って、合金層32の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制され、パワーモジュール20は高温下の使用で、良好な接合信頼性を維持することができる。
As described above, in the present embodiment, after Ni-Cu-P plating layer 8 is provided on Ni-P plating layer 5 (or Ni plating layer 5), Au plating is performed to form joint 3. Therefore, the diffusion of Ni in the joint 3 under high temperature is suppressed, and the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed.
Therefore, the formation of a void in the lower part of the alloy layer 32 and the generation of a crack can be suppressed, and the power module 20 can maintain a good bonding reliability when used under high temperature.

以上のように形成されたNi−Cu−Pめっき層8の表面にはOSP処理を施すことにしてもよい。OSP処理液としては、通常用いられるプリフラックス液を用いることができる。例えば四国化成工業株式会社製の「タフエースF2(LX)」等を使用できる。
Ni−Cu−Pめっき層8に表面処理を行わなかった場合、長期に保管したとき、表面が酸化され、半田材料31の濡れ不良が生じることがある。OSP処理よりAuめっき処理を行った方が、濡れ性が良好である。
An OSP process may be performed on the surface of the Ni-Cu-P plated layer 8 formed as described above. A commonly used preflux solution can be used as the OSP treatment solution. For example, "Tough Ace F2 (LX)" manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd. can be used.
In the case where the surface treatment is not performed on the Ni-Cu-P plating layer 8, the surface may be oxidized when stored for a long period of time, and a wetting failure of the solder material 31 may occur. The wettability is better if the Au plating process is performed than the OSP process.

(実施の形態2)
図5は、実施の形態2に係るパワーモジュール21を示す模式的断面図である。図中、図1と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
パワーモジュール21はパワーモジュール20と異なり、両面放熱構造を有する。
パワーモジュール21は、パワーデバイス1、放熱板6,6、冷却器7,7、金属板16、端子12、ワイヤ13、及び樹脂層15を備える。
図5における下側の放熱板6の表面の所定部分には上記と同様にしてNi−Pめっき層5が設けられており、パワーデバイス1の裏面には、スパッタリング等により形成された金属配線層が設けられている。該金属配線層と放熱板6のNi−Pめっき層5とは、接合部3により接合されている。
リフロー処理前には、Ni−Pめっき層5に、図3Aと同様にNi−Cu−Pめっき層及びAuめっき層が設けられている。Auめっき層と前記金属配線層との間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料とNi−Pめっき層5との間に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するNi−Cu−Pめっき層、及び半田層を有する接合部3が形成される。
Second Embodiment
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a power module 21 according to a second embodiment. In the figure, the same parts as those in FIG.
Unlike the power module 20, the power module 21 has a double-sided heat radiation structure.
The power module 21 includes the power device 1, the heat radiation plates 6 and 6, the coolers 7 and 7, the metal plate 16, the terminals 12, the wires 13, and the resin layer 15.
A Ni-P plating layer 5 is provided on a predetermined portion of the surface of the lower heat sink 6 in FIG. 5 in the same manner as described above, and a metal wiring layer formed by sputtering or the like on the back surface of the power device 1. Is provided. The metal wiring layer and the Ni—P plated layer 5 of the heat sink 6 are joined by the joint portion 3.
Before the reflow process, a Ni-Cu-P plating layer and an Au plating layer are provided on the Ni-P plating layer 5 as in FIG. 3A. After arranging the solder material between the Au plating layer and the metal wiring layer, the solder material is melted by performing the reflow process, and between the solder material and the Ni-P plating layer 5 (Cu, Ni) The solder material solidifies in a state where the alloy layer mainly containing 6 Sn 5 is formed, and the joint portion 3 having the alloy layer, the remaining Ni-Cu-P plating layer, and the solder layer is formed.

パワーデバイス1の表面には、金属配線層にNi−Pめっき層を積層して接続金属部2が設けられており、同様にCu製の金属板16の両面には、Ni−Pめっき層5が設けられている。パワーデバイス1の接続金属部2と金属板16の裏面のNi−Pめっき層5とは接合部3により接合されている。リフロー処理前には図2Aと同様に、前記接続金属部2のNi−Pめっき層、及びNi−Pめっき層5に夫々Ni−Cu−Pめっき層及びAuめっき層が設けられている。
図2Aと同様に、Auめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、各Ni−Pめっき層との間に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するNi−Cu−Pめっき層、及び半田層を有する接合部3が形成される。
The connection metal portion 2 is provided on the surface of the power device 1 by laminating the Ni-P plating layer on the metal wiring layer, and similarly, the Ni-P plating layer 5 is formed on both surfaces of the metal plate 16 made of Cu. Is provided. The connection metal portion 2 of the power device 1 and the Ni—P plated layer 5 on the back surface of the metal plate 16 are bonded by a bonding portion 3. Before the reflow process, as in FIG. 2A, the Ni—P plated layer of the connection metal portion 2 and the Ni—P plated layer 5 are respectively provided with a Ni—Cu—P plated layer and an Au plated layer.
As in FIG. 2A, after the solder material is disposed between the Au-plated layers, the solder material is melted by performing the reflow process, and (Cu, Ni) 6 between the solder material and each Ni-P plated layer The solder material solidifies in a state where the alloy layer mainly containing Sn 5 is formed, and the joint portion 3 having the alloy layer, the remaining Ni—Cu—P plated layer, and the solder layer is formed.

図5における上側の放熱板6の裏面の所定部分にはNi−Pめっき層5が設けられており、Ni−Pめっき層5は、金属板16の表面のNi−Pめっき層5に接合部3により接合されている。
リフロー処理前には、図2Aと同様に、各Ni−Pめっき層5にNi−Cu−Pめっき層及びAuめっき層が設けられている。
Auめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、各Ni−Pめっき層5との間に(Cu,Ni)6 Sn5を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するNi−Cu−Pめっき層、及び半田層を有する接合部3が形成される。
The Ni-P plating layer 5 is provided on a predetermined portion of the back surface of the upper heat radiation plate 6 in FIG. 5, and the Ni-P plating layer 5 is joined to the Ni-P plating layer 5 on the surface of the metal plate 16. It is joined by three.
Before the reflow process, as in FIG. 2A, the Ni—P—P plating layer and the Au plating layer are provided on the respective Ni—P plating layers 5.
After arranging the solder material between the Au-plated layers, the solder material is melted by reflow treatment, and (Cu, Ni) 6 Sn 5 is mainly formed between the solder material and each Ni-P plated layer 5 The solder material solidifies in a state in which the alloy layer containing the alloy layer is formed, and the joint portion 3 having the alloy layer, the remaining Ni—Cu—P plated layer, and the solder layer is formed.

放熱板6,6は対向するように配され、放熱板6,6の反対側の面には夫々絶縁基板19,19を介し冷却器7,7が取り付けられている。
冷却器7,7間には、絶縁樹脂を充填した樹脂層15が設けられている。
樹脂層15の高さ方向の中央部には端子12が挿入され、パワーデバイス1の電極とワイヤ13により接続されている。樹脂層15の、端子12が挿入されている部分と反対側の部分においては、放熱板6,6の端部が各別に外部に引き出されている。
The heat sinks 6 and 6 are disposed to face each other, and the coolers 7 and 7 are attached to the opposite surfaces of the heat sinks 6 and 6 via the insulating substrates 19 and 19, respectively.
A resin layer 15 filled with an insulating resin is provided between the coolers 7 and 7.
A terminal 12 is inserted in the central portion in the height direction of the resin layer 15 and is connected to the electrode of the power device 1 by a wire 13. In the portion of the resin layer 15 opposite to the portion in which the terminal 12 is inserted, the end portions of the heat sinks 6, 6 are separately pulled out to the outside.

本実施の形態においては、Ni−Pめっき層5(又はNiめっき層5)上にNi−Cu−Pめっき層8を設けた上でAuめっきを行い、接合部3を形成するので、高温下での接合部3におけるNiの拡散が抑制され、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制される。
従って、合金層32の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制され、パワーモジュール21は高温下の使用で、良好な接合信頼性を維持することができる。
In the present embodiment, after the Ni-Cu-P plating layer 8 is provided on the Ni-P plating layer 5 (or the Ni plating layer 5), Au plating is performed to form the bonding portion 3. The diffusion of Ni in the joint portion 3 is suppressed, and the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed.
Therefore, the formation of a void in the lower part of the alloy layer 32 and the generation of a crack can be suppressed, and the power module 21 can maintain good bonding reliability when used under high temperature.

(実施の形態3)
図6は、実施の形態3に係るパワーモジュール22を示す模式的断面図である。図中、図1、図5と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
パワーモジュール22はパワーモジュール21と同様に、両面放熱構造を有する。
パワーモジュール22は、パワーデバイス1、絶縁基板4,4、放熱板6,6、冷却器7,7、端子12,12、及び樹脂層15を備える。
図6における下側の放熱板6の表面の所定部分には上記と同様にしてNi−Pめっき層5及びAuめっき層が設けられている。下側の絶縁基板4の両面には上述の接続金属部2が設けられている。前記Ni−Pめっき層5と、前記絶縁基板4の裏面の接続金属部2のNi−Pめっき層との間に接合部3が設けられている。
リフロー処理前には、Ni−Pめっき層に、上記と同様にしてNi−Cu−Pめっき層及びAuめっき層が設けられている。図2Aと同様に、Auめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、各Ni−Pめっき層との間に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するNi−Cu−Pめっき層、及び半田層を有する接合部3が形成される。
Third Embodiment
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a power module 22 according to a third embodiment. In the figure, the same parts as in FIG. 1 and FIG. 5 are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof will be omitted.
Similar to the power module 21, the power module 22 has a double-sided heat radiation structure.
The power module 22 includes the power device 1, the insulating substrates 4 and 4, the heat sinks 6 and 6, the coolers 7 and 7, the terminals 12 and 12, and a resin layer 15.
The Ni-P plating layer 5 and the Au plating layer are provided on a predetermined portion of the surface of the lower heat radiation plate 6 in FIG. 6 in the same manner as described above. The connection metal portion 2 described above is provided on both sides of the lower insulating substrate 4. A bonding portion 3 is provided between the Ni—P plating layer 5 and the Ni—P plating layer of the connection metal portion 2 on the back surface of the insulating substrate 4.
Before the reflow process, a Ni-Cu-P plated layer and an Au plated layer are provided on the Ni-P plated layer in the same manner as described above. As in FIG. 2A, after the solder material is disposed between the Au-plated layers, the solder material is melted by performing the reflow process, and (Cu, Ni) 6 between the solder material and each Ni-P plated layer The solder material solidifies in a state where the alloy layer mainly containing Sn 5 is formed, and the joint portion 3 having the alloy layer, the remaining Ni—Cu—P plated layer, and the solder layer is formed.

前記絶縁基板4の表面の接続金属部2と、パワーデバイス1の下側のスパッタリング等により形成された金属配線層とは接合部3により接合されている。
パワーデバイス1の表面には、金属配線層にNi−Pめっき層が積層されて接続金属部2が設けられており、上側の絶縁基板4の両面には、Cu層にNi−Pめっき層が積層されて接続金属部2が設けられている。
上側の絶縁基板4の裏面の接続金属部2と、パワーデバイス1の接続金属部2とは接合部3により接合されている。
いずれもリフロー処理前には、接続金属部2のNi−Pめっき層にNi−Cu−Pめっき層及びAuめっき層が設けられている。Auめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料とNi−Pめっき層との間に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するNi−Cu−Pめっき層、及び半田層を有する接合部3が形成される。
The connection metal portion 2 on the surface of the insulating substrate 4 and the metal wiring layer formed by sputtering or the like on the lower side of the power device 1 are bonded by a bonding portion 3.
On the surface of the power device 1, a Ni-P plating layer is stacked on the metal wiring layer to provide the connection metal portion 2, and on both sides of the upper insulating substrate 4, a Ni-P plating layer is formed on the Cu layer. It is laminated and the connection metal part 2 is provided.
The connection metal portion 2 on the back surface of the upper insulating substrate 4 and the connection metal portion 2 of the power device 1 are bonded by a bonding portion 3.
In any case, the Ni—P—P plating layer and the Au plating layer are provided on the Ni—P plating layer of the connection metal portion 2 before the reflow process. After arranging the solder material between the Au-plated layers, the solder material is melted by reflow treatment, and an alloy layer mainly containing (Cu, Ni) 6 Sn 5 between the solder material and the Ni-P plated layer The solder material solidifies in the state in which is formed, and the joint portion 3 having the alloy layer, the remaining Ni—Cu—P plated layer, and the solder layer is formed.

上側の放熱板6の裏面の所定部分にはNi−Pめっき層5が設けられている。Ni−Pめっき層5と、上側の絶縁基板4の表面の接続金属部2とは接合部3により接合されている。リフロー処理前には、前記Ni−Pめっき層5及び接続金属部2のNi−Pめっき層にNi−Cu−Pめっき層及びAuめっき層が設けられている。Auめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料とNi−Pめっき層との界面に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するNi−Cu−Pめっき層、及び半田層を有する接合部3が形成される。 A Ni-P plating layer 5 is provided on a predetermined portion of the back surface of the upper heat sink 6. The Ni—P plating layer 5 and the connection metal portion 2 on the surface of the upper insulating substrate 4 are bonded by a bonding portion 3. Before the reflow process, a Ni-Cu-P plating layer and an Au plating layer are provided on the Ni-P plating layer 5 and the Ni-P plating layer of the connection metal portion 2. After the solder material is disposed between the Au-plated layers, the solder material is melted by reflow treatment, and an alloy layer mainly containing (Cu, Ni) 6 Sn 5 at the interface between the solder material and the Ni-P plated layer. The solder material solidifies in the state in which is formed, and the joint portion 3 having the alloy layer, the remaining Ni—Cu—P plated layer, and the solder layer is formed.

放熱板6,6の対向面の反対側の面には夫々絶縁基板19,19を介し冷却器7,7が取り付けられている。
冷却器7,7間には、絶縁樹脂を充填した樹脂層15が設けられている。
樹脂層15の両側面の、高さ方向の中央部には端子12,12が挿入されている。図6における左側の端子12は、上側の絶縁基板4の接続金属部2と、接合部3を介して接続され、右側の端子12は、下側の絶縁基板4の接続金属部2と、接合部3を介して接続されている。
The coolers 7 and 7 are attached to the surface on the opposite side of the opposing surface of the heat sinks 6 and 6 via the insulating substrates 19 and 19, respectively.
A resin layer 15 filled with an insulating resin is provided between the coolers 7 and 7.
Terminals 12 and 12 are inserted in central portions in the height direction on both side surfaces of the resin layer 15. The terminal 12 on the left side in FIG. 6 is connected to the connecting metal portion 2 of the upper insulating substrate 4 via the bonding portion 3, and the terminal 12 on the right side is connected to the connecting metal portion 2 on the lower insulating substrate 4 It is connected via part 3.

本実施の形態においては、Ni−Pめっき層5(又はNiめっき層5)上にNi−Cu−Pめっき層8を設けた上でAuめっきを行い、接合部3を形成するので、高温下での接合部3におけるNiの拡散が抑制され、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制される。
従って、合金層の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制され、パワーモジュール22は高温下の使用で、良好な接合信頼性を維持することができる。
本実施の形態に係るパワーモジュール22はワイヤを有さないので、寄生容量を減じることができる。
In the present embodiment, after the Ni-Cu-P plating layer 8 is provided on the Ni-P plating layer 5 (or the Ni plating layer 5), Au plating is performed to form the bonding portion 3. The diffusion of Ni in the joint portion 3 is suppressed, and the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed.
Therefore, the formation of a void in the lower part of the alloy layer and the occurrence of a crack can be suppressed, and the power module 22 can maintain good bonding reliability when used under high temperature.
Since the power module 22 according to the present embodiment does not have a wire, parasitic capacitance can be reduced.

(実施の形態4)
図7は、実施の形態4に係るパワーモジュール37を示す模式的断面図である。図中、図1、図5と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
パワーモジュール37はパワーモジュール21と同様に、両面放熱構造を有する。
パワーモジュール37は、IGBT/ダイオード等のパワーデバイス1、放熱板6、Cu端子40、樹脂層15、及びケース10を備える。
パワーモジュール37は、正極側の上アーム回路と負極側の下アーム回路とを1パッケージ化した2in1構造を有する。
下アーム回路の下側の放熱板6の表面の所定部分には、上記と同様にしてNi−Pめっき層5が設けられており、パワーデバイス1の裏面には、スパッタリング等により形成された金属配線層が設けられている。該金属配線層と放熱板6のNi−Pめっき層5とは、接合部3により接合されている。
リフロー処理前には、Ni−Pめっき層5に、図3Aと同様にNi−Cu−Pめっき層及びAuめっき層が設けられている。Auめっき層と前記金属配線層との間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料とNi−Pめっき層5との界面に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するNi−Cu−Pめっき層、及び半田層を有する接合部3が形成される。
Embodiment 4
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a power module 37 according to a fourth embodiment. In the figure, the same parts as in FIG. 1 and FIG. 5 are assigned the same reference numerals and detailed explanations thereof will be omitted.
Similar to the power module 21, the power module 37 has a double-sided heat dissipation structure.
The power module 37 includes a power device 1 such as an IGBT / diode, a heat sink 6, a Cu terminal 40, a resin layer 15, and a case 10.
The power module 37 has a 2 in 1 structure in which the upper arm circuit on the positive electrode side and the lower arm circuit on the negative electrode side are packaged.
The Ni-P plating layer 5 is provided on a predetermined portion of the lower surface of the heat sink 6 on the lower side of the lower arm circuit in the same manner as described above, and the metal formed on the back surface of the power device 1 by sputtering or the like. A wiring layer is provided. The metal wiring layer and the Ni—P plated layer 5 of the heat sink 6 are joined by the joint portion 3.
Before the reflow process, a Ni-Cu-P plating layer and an Au plating layer are provided on the Ni-P plating layer 5 as in FIG. 3A. After arranging the solder material between the Au plating layer and the metal wiring layer, the solder material is melted by performing the reflow process, and the interface between the solder material and the Ni-P plating layer 5 is (Cu, Ni) The solder material solidifies in a state where the alloy layer mainly containing 6 Sn 5 is formed, and the joint portion 3 having the alloy layer, the remaining Ni-Cu-P plating layer, and the solder layer is formed.

パワーデバイス1の表面には、金属配線層にNi−Pめっき層を積層して接続金属部2が設けられており、Cu端子40の両面には、Niめっき層5が設けられている。パワーデバイス1の接続金属部2のNi−Pめっき層とCu端子40の裏面のNiめっき層5とは接合部3により接合されている。
リフロー処理前には図2Aと同様に、前記接続金属部2のNi−Pめっき層、及びNiめっき層5に夫々Ni−Cu−Pめっき層及びAuめっき層が設けられている。
図2Aと同様に、Auめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、Ni−Pめっき層又はNiめっき層との間に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するNi−Cu−Pめっき層、及び半田層を有する接合部3が形成される。
The connection metal portion 2 is provided on the surface of the power device 1 by laminating a Ni—P plating layer on the metal wiring layer, and the Ni plating layer 5 is provided on both surfaces of the Cu terminal 40. The Ni—P plated layer of the connection metal portion 2 of the power device 1 and the Ni plated layer 5 on the back surface of the Cu terminal 40 are joined by the joining portion 3.
Before the reflow process, as in FIG. 2A, the Ni—P plated layer of the connection metal portion 2 and the Ni plated layer 5 are respectively provided with a Ni—Cu—P plated layer and an Au plated layer.
As in FIG. 2A, after the solder material is disposed between the Au-plated layers, the solder material is melted by performing the reflow process, and the solder material and the Ni-P plated layer or the Ni plated layer (Cu, The solder material solidifies in the state where the alloy layer mainly containing Ni) 6 Sn 5 is formed, and the joint portion 3 having the alloy layer, the remaining Ni—Cu—P plating layer, and the solder layer is formed.

図7における上側の放熱板6の裏面の所定部分にはNi−Pめっき層5が設けられており、Ni−Pめっき層5は、Cu端子40の表面のNiめっき層5に接合部3により接合されている。
リフロー処理前には、図2Aと同様に、Ni−Pめっき層5及びNiめっき層5に夫々Ni−Cu−Pめっき層及びAuめっき層が設けられている。
Auめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、Ni−Pめっき層5又はNiめっき層5との間に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するNi−Cu−Pめっき層、及び半田層を有する接合部3が形成される。
放熱板6,6は対向するように配されている。
ケース10内には、絶縁樹脂を充填した樹脂層15が設けられている。
The Ni-P plating layer 5 is provided on a predetermined portion of the back surface of the upper heat radiation plate 6 in FIG. 7, and the Ni-P plating layer 5 is bonded to the Ni plating layer 5 on the surface of the Cu terminal 40. It is joined.
Before the reflow process, as in FIG. 2A, the Ni—P plated layer 5 and the Ni plated layer 5 are respectively provided with a Ni—Cu—P plated layer and an Au plated layer.
After the solder material is disposed between the Au-plated layers, the solder material is melted by reflow treatment, and (Cu, Ni) 6 Sn is formed between the solder material and the Ni-P plated layer 5 or the Ni plated layer 5 The solder material solidifies in the state where the alloy layer mainly containing 5 is formed, and the joint portion 3 having the alloy layer, the remaining Ni-Cu-P plating layer, and the solder layer is formed.
The heat sinks 6 and 6 are disposed to face each other.
In the case 10, a resin layer 15 filled with an insulating resin is provided.

上アーム回路も下アーム回路と同様の構成を有する。
図7に示すように、下アーム回路の下側の放熱板6の上アーム回路側の端部には、斜め上方に延びる下アーム61が設けられ、下アーム61の先端部には、水平方向に延びる接続部62が設けられている。
上アーム回路の上側の放熱板6の下アーム回路側の端部には、水平方向に延びる接続部63が設けられている。
The upper arm circuit also has the same configuration as the lower arm circuit.
As shown in FIG. 7, a lower arm 61 extending obliquely upward is provided at an end of the lower arm circuit on the upper arm circuit side of the lower side of the lower arm circuit, and a tip end of the lower arm 61 has a horizontal direction The connection 62 extends to the
A connecting portion 63 extending in the horizontal direction is provided at an end of the upper arm circuit on the lower arm circuit side of the heat dissipation plate 6 on the upper side.

接続部62の表面、及び接続部63の裏面には、夫々Ni−Pめっき層5が設けられている。
リフロー処理前には図2Aと同様に、各Ni−Pめっき層に夫々Ni−Cu−Pめっき層及びAuめっき層が設けられている。
図2Aと同様に、Auめっき層間に半田材料を配した後、リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、半田材料と、Ni−Pめっき層又はNiめっき層との界面に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層、残存するNi−Cu−Pめっき層、及び半田層を有する接合部3が形成される。
The Ni—P plating layer 5 is provided on the surface of the connection portion 62 and the back surface of the connection portion 63, respectively.
Before the reflow process, as in FIG. 2A, each Ni-P plating layer is provided with a Ni-Cu-P plating layer and an Au plating layer.
As in FIG. 2A, after the solder material is disposed between the Au-plated layers, the solder material is melted by performing the reflow process, and the interface between the solder material and the Ni-P plated layer or the Ni plated layer (Cu, The solder material solidifies in the state where the alloy layer mainly containing Ni) 6 Sn 5 is formed, and the joint portion 3 having the alloy layer, the remaining Ni—Cu—P plating layer, and the solder layer is formed.

本実施の形態においては、Ni−Pめっき層5(又はNiめっき層5)上にNi−Cu−Pめっき層8を設けた上でAuめっきを行い、接合部3を形成するので、高温下での接合部3におけるNiの拡散が抑制され、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制される。
従って、合金層32の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制され、パワーモジュール37は高温下の使用で、良好な接合信頼性を維持することができる。
In the present embodiment, after the Ni-Cu-P plating layer 8 is provided on the Ni-P plating layer 5 (or the Ni plating layer 5), Au plating is performed to form the bonding portion 3. The diffusion of Ni in the joint portion 3 is suppressed, and the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed.
Therefore, the formation of a void in the lower part of the alloy layer 32 and the generation of a crack can be suppressed, and the power module 37 can maintain good bonding reliability when used under high temperature.

(実施の形態5)
図8のA及びBは、実施の形態5に係る電子部品23の接合の前後を示す模式的断面図である。
電子部品23の基板24の表面には、Cu配線26,26が形成されている。
Cu配線26の表面及び側面には、上記と同様にして、Ni−Pめっき層5(又はNiめっき層5)が形成されている。
Ni−Pめっき層5の表面には、上記と同様にしてNi−Cu−Pめっき層8が形成されている。
Ni−Cu−Pめっき層8の表面には、上記と同様にしてAuめっき層11が形成されている。
チップ部品25の両端部に設けられた、例えばSn合金等からなる電極251,251をCu配線26,26に半田接合により接続することにより、チップ部品25が基板24に実装される。
Fifth Embodiment
FIGS. 8A and 8B are schematic cross-sectional views showing before and after bonding of the electronic component 23 according to the fifth embodiment.
Cu wirings 26 and 26 are formed on the surface of the substrate 24 of the electronic component 23.
The Ni—P plating layer 5 (or the Ni plating layer 5) is formed on the surface and the side surface of the Cu wiring 26 in the same manner as described above.
The Ni-Cu-P plating layer 8 is formed on the surface of the Ni-P plating layer 5 in the same manner as described above.
An Au plating layer 11 is formed on the surface of the Ni-Cu-P plating layer 8 in the same manner as described above.
The chip component 25 is mounted on the substrate 24 by connecting the electrodes 251 and 251 made of, for example, Sn alloy or the like provided at both ends of the chip component 25 to the Cu wires 26 and 26 by solder bonding.

電子部品23を製造する場合、Aに示すように、基板24のCu配線26,26の上側に、チップ部品25の電極251,251を配し、電極251,251とAuめっき層11,11との間に半田材料を配する。
リフロー処理を行うことで、半田材料が溶融し、Bに示すように、半田材料と、Ni−Pめっき層又はNiめっき層との界面に(Cu,Ni)6 Sn5 を主に含む合金層32が形成された状態で半田材料が凝固し、該合金層32、残存するNi−Cu−Pめっき層8、及び半田層33を有する接合部3が形成される。
When manufacturing the electronic component 23, as shown in A, the electrodes 251 and 251 of the chip component 25 are disposed above the Cu wires 26 and 26 of the substrate 24, and the electrodes 251 and 251 and the Au plating layers 11 and 11 are provided. Place the solder material between
By performing the reflow process, the solder material is melted, and as shown in B, an alloy layer mainly containing (Cu, Ni) 6 Sn 5 at the interface between the solder material and the Ni—P plating layer or Ni plating layer The solder material solidifies in a state in which 32 is formed, and a joint 3 having the alloy layer 32, the remaining Ni-Cu-P plated layer 8, and the solder layer 33 is formed.

本実施の形態においては、実施の形態1〜4と同様に、Ni−Pめっき層5(又はNiめっき層5)上にNi−Cu−Pめっき層8を設けた上でAuめっきを行い、接合部3を形成するので、高温下での接合部3におけるNiの拡散が抑制され、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制される。即ち、合金層32の下部にボイドが形成されてクラックが生じるのが抑制され、電子部品23は高温下での使用を含み、良好な接合信頼性を維持することができる。
電子部品23は、小型化及び薄型化を進め、接合部3がチップ部品25の発熱の影響を受け易くなった場合を含み、良好な接合信頼性を維持することができる。
In the present embodiment, similarly to the first to fourth embodiments, after the Ni-Cu-P plating layer 8 is provided on the Ni-P plating layer 5 (or the Ni plating layer 5), Au plating is performed, Since the bonding portion 3 is formed, the diffusion of Ni in the bonding portion 3 at high temperature is suppressed, and the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed. That is, formation of a void in the lower portion of the alloy layer 32 and generation of a crack are suppressed, and the electronic component 23 can maintain good bonding reliability including use under high temperature.
The electronic component 23 can be miniaturized and thinned, and can maintain good bonding reliability, including the case where the bonding portion 3 is easily affected by the heat generation of the chip component 25.

以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
[接合信頼性の評価試験]
図9は、接合信頼性の評価試験方法を説明するための説明図である。図9Aは試験基板43の模式的断面図、図9Bはダミーチップ41を実装していない部分の拡大断面図、図9Cはダミーチップ41を実装している部分の拡大断面図である。
試験基板43は、Cu板42にダミーチップ41が半田層33により接合されてなる。
ダミーチップ41はSiCからなり、半田付けができるように、スパッタリングによりTi,Ni,Au等の金属層が設けられている。
図9Bにおいては、Cu板42上に、順に、無電解Ni−Pめっきにより形成されたNi−Pめっき層5、無電解Ni−Cu−Pめっきにより形成されたNi−Cu−Pめっき層8、及び置換Auめっきにより形成されたAuめっき層11が形成されている。
Examples of the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to these examples.
[Evaluation test of joint reliability]
FIG. 9 is an explanatory view for explaining an evaluation test method of bonding reliability. 9A is a schematic cross-sectional view of the test substrate 43, FIG. 9B is an enlarged cross-sectional view of a portion where the dummy chip 41 is not mounted, and FIG. 9C is an enlarged cross-sectional view of a portion where the dummy chip 41 is mounted.
The test substrate 43 is formed by bonding the dummy chip 41 to the Cu plate 42 by the solder layer 33.
The dummy chip 41 is made of SiC, and a metal layer such as Ti, Ni, Au or the like is provided by sputtering so as to be solderable.
In FIG. 9B, a Ni-P plating layer 5 formed by electroless Ni-P plating and a Ni-Cu-P plating layer 8 formed by electroless Ni-Cu-P plating on a Cu plate 42 in this order. And an Au plating layer 11 formed by substitution Au plating.

図9Cに示すように、リフロー処理により、合金層32及び半田層33が形成される。 高温下で放置することにより、上述したように、Ni−Pめっき層からNiが拡散する。図9B及び図9Cに示すように、Ni−Pめっき層5の厚みが減じてP−rich層35が生じ、ボイドが生じてクラックが発生し易くなる。
本発明者等は、試験基板43を高温下で放置し、経時的にSEM写真によりNi−Pめっき層5の厚みの減少率を求めることにより、接合信頼性を判断できると考えた。
As shown in FIG. 9C, the alloy layer 32 and the solder layer 33 are formed by the reflow process. By being left at high temperature, as described above, Ni diffuses from the Ni-P plating layer. As shown in FIG. 9B and FIG. 9C, the thickness of the Ni-P plating layer 5 is reduced, a P-rich layer 35 is generated, a void is generated, and a crack is easily generated.
The present inventors considered that it is possible to determine the bonding reliability by leaving the test substrate 43 at high temperature and determining the reduction rate of the thickness of the Ni-P plating layer 5 with time by SEM photograph.

[実施例1]
Cu板42として、無酸素銅板を使用し、ダミーチップ41として、SiCを使用した。
上述の図4の無電解Ni−Pめっき処理及び無電解Ni−Cu−Pめっき処理のフローチャートに従って、Cu板42にNi−Pめっき層5及びNi−Cu−Pめっき層8を形成した。Ni−Pめっき層5の狙い厚みは5μmである。Ni−Cu−Pめっき層8の狙い厚みは2μmであり、Cuの狙い含有量は50質量%である。無電解Ni−Cu−Pめっき液の組成は下記の通りである。
<無電解Ni−Cu−Pめっき液組成>
硫酸銅・5水和物:0.00004−0.15mol/L
硫酸ニッケル・6水和物:0.000038−0.15mol/L
次亜リン酸ナトリウム:0.3mol/L
クエン酸三ナトリウム・2水和物:0.2mol/L
ホウ砂:0.05mol/L
界面活性剤:適量
<Ni−Cu−Pめっき条件>
浴温:65−95℃
pH:4−10
Example 1
An oxygen free copper plate was used as the Cu plate 42, and SiC was used as the dummy chip 41.
The Ni-P plating layer 5 and the Ni-Cu-P plating layer 8 were formed on the Cu plate 42 in accordance with the flow charts of the electroless Ni-P plating process and the electroless Ni-Cu-P plating process of FIG. The target thickness of the Ni-P plating layer 5 is 5 μm. The target thickness of the Ni-Cu-P plating layer 8 is 2 μm, and the target content of Cu is 50% by mass. The composition of the electroless Ni-Cu-P plating solution is as follows.
<Electroless Ni-Cu-P plating solution composition>
Copper sulfate pentahydrate: 0.00004-0.15 mol / L
Nickel sulfate hexahydrate: 0.000038-0.15 mol / L
Sodium hypophosphite: 0.3 mol / L
Trisodium citrate dihydrate: 0.2 mol / L
Borax: 0.05 mol / L
Surfactant: Appropriate amount <Ni-Cu-P plating conditions>
Bath temperature: 65-95 ° C
pH: 4-10

Ni−Cu−Pめっき層8上に、図4のフローチャートに従ってAuめっき層11を形成した。
Auめっき層11上にSn−0.7Cuからなる半田シートを載置し、上述の条件でリフロー処理を行い、実施例1の試験基板43を得た。
The Au plating layer 11 was formed on the Ni-Cu-P plating layer 8 according to the flowchart of FIG.
A solder sheet made of Sn-0.7Cu was placed on the Au plating layer 11, and reflow processing was performed under the above-mentioned conditions, to obtain a test substrate 43 of Example 1.

[実施例2]
Ni−Cu−Pめっき層8の狙い厚みを2.8μmにしたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2の試験基板43を作製した。
Example 2
A test substrate 43 of Example 2 was produced in the same manner as Example 1, except that the target thickness of the Ni-Cu-P plated layer 8 was 2.8 μm.

[比較例1]
前記Cu板42に対し、図4のフローチャートの脱脂、ソフトエッチング、酸処理、プリディップ、アクチベータ、ポストディップ処理、及び無電解Ni−Pめっき処理を行った。そして、置換Auめっき処理を実施し、Ni−Pめっき層上にAuめっき層を形成した。また、Ni−Pめっき層の狙い厚みは5μm、Auめっき層の狙い厚みは0.03μmである。
Auめっき層上に前記半田シートを載置し、上述の条件でリフローを行い、比較例1の試験基板を得た。
Comparative Example 1
The Cu plate 42 was subjected to the degreasing, soft etching, acid treatment, pre-dip, activator, post-dip treatment, and electroless Ni-P plating treatment in the flowchart of FIG. 4. And substitution Au plating processing was implemented and Au plating layer was formed on Ni-P plating layer. The target thickness of the Ni-P plating layer is 5 μm, and the target thickness of the Au plating layer is 0.03 μm.
The said solder sheet was mounted on Au plating layer, reflow was performed on the above-mentioned conditions, and the test substrate of the comparative example 1 was obtained.

[比較例2]
Ni−Pめっき層上に、Ni−Cu−Pめっき層8に代えて、電解CuめっきによりCuめっき層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2の試験基板を得た。Cuめっき層の狙い厚みは0.5μmである。
[比較例3]
Cuめっき層の狙い厚みを0.1μmにしたこと以外は、比較例2と同様にして比較例3の試験基板を得た。
[比較例4]
Cuめっき層の狙い厚みを1μmにしたこと以外は、比較例2と同様にして比較例4の試験基板を得た。
[比較例5]
Cuめっき層の狙い厚みを2μmにしたこと以外は、比較例2と同様にして比較例5の試験基板を得た。
Comparative Example 2
A test substrate of Comparative Example 2 is obtained in the same manner as in Example 1 except that a Cu plating layer is formed by electrolytic Cu plating instead of the Ni-Cu-P plating layer 8 on the Ni-P plating layer. The The target thickness of the Cu plating layer is 0.5 μm.
Comparative Example 3
A test substrate of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as Comparative Example 2 except that the target thickness of the Cu plating layer was 0.1 μm.
Comparative Example 4
A test substrate of Comparative Example 4 was obtained in the same manner as Comparative Example 2 except that the target thickness of the Cu plating layer was 1 μm.
Comparative Example 5
The test substrate of Comparative Example 5 was obtained in the same manner as Comparative Example 2 except that the target thickness of the Cu plating layer was 2 μm.

図10は実施例1の試験基板を200℃、50時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真であり、図11は実施例2の試験基板を200℃、50時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真である。
図12は比較例1の試験基板を200℃、50時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真である。
比較例1の場合、Ni−Pめっき層からNiが拡散し、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層が形成され、P−rich層にボイドが生じていることが分かる。従って、クラックが発生し易い。
実施例1及び2の場合、Ni−Cu−Pめっき層から半田にCuが供給されて、(Cu,Ni)6 Sn5 合金層が形成されて維持され、Ni−Pめっき層からNiは拡散せず、P−rich層が形成されないので、合金層の下側にボイドが生じていないことが分かる。実施例2の場合、Ni−Cu−Pめっき層の残存量が、実施例1の前記残存量より多い。
FIG. 10 is a SEM photograph of the cross section of the bonding portion when the test substrate of Example 1 is left at 200 ° C. for 50 hours, and FIG. 11 is the bonding portion when the test substrate of Example 2 is left at 200 ° C. for 50 hours It is a SEM photograph of the cross section of.
FIG. 12 is an SEM photograph of a cross section of a bonded part when the test substrate of Comparative Example 1 is left at 200 ° C. for 50 hours.
In the case of Comparative Example 1, it is understood that Ni diffuses from the Ni-P plating layer, a (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is formed, and a void is generated in the P-rich layer. Therefore, cracks are likely to occur.
In the case of Examples 1 and 2, Cu is supplied to the solder from the Ni-Cu-P plating layer to form and maintain the (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy layer, and Ni is diffused from the Ni-P plating layer Since it does not form and a P-rich layer is not formed, it turns out that the void has not arisen under the alloy layer. In the case of Example 2, the remaining amount of the Ni-Cu-P plating layer is larger than the above-mentioned remaining amount of Example 1.

図13は、比較例2の試験基板のリフロー後の接合部の断面のSEM写真である。
図13に示すように、Cuめっき層の厚みが0.5μmである場合、リフロー後に、Cuめっき層は完全に消失しており、半田にCuが供給されて(Cu,Ni)6 Sn5 合金層が形成されていることが分かる。
FIG. 13 is an SEM photograph of a cross section of a joint after reflow of the test substrate in Comparative Example 2.
As shown in FIG. 13, when the thickness of the Cu plating layer is 0.5 μm, the Cu plating layer completely disappears after reflow, and Cu is supplied to the solder (Cu, Ni) 6 Sn 5 alloy It can be seen that a layer is formed.

図14は比較例3の試験基板を200℃、1000時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真、図15は比較例4の試験基板を200℃、1000時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真、図16は比較例5の試験基板を200℃、1000時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真、図17は比較例1の試験基板を200℃、1000時間放置した場合の接合部の断面のSEM写真である。   FIG. 14 is a SEM photograph of the cross section of the bonding portion when the test substrate of Comparative Example 3 is left at 200 ° C. for 1000 hours, and FIG. 15 is the cross section of the bonding portion when the test substrate of Comparative Example 4 is left at 200 ° C. for 1000 hours 16 is a SEM photograph of the cross section of the bonding portion when the test substrate of Comparative Example 5 is left at 200 ° C. for 1000 hours, and FIG. 17 is when the test substrate of Comparative Example 1 is left at 200 ° C. for 1000 hours It is a SEM photograph of the cross section of a junction part.

図17より、比較例1の場合、Niが拡散してNi−Pめっき層の厚みが減じ、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層が形成され、P−rich層が生じていることが分かる。(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の下側のP−rich層においてはボイドが生じており、接合信頼性が悪い。
図14〜図16より、Cuめっき層の厚みが増加するのに従い、Cuめっき層からCuが供給され、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成が抑制され、(Cu,Ni)6 Sn5合金層が維持されることが分かる。厚み2μmのCuめっき層を有する比較例5の場合、1000時間経過時に、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層は生じていない。そして、Ni−Pめっき層からのNiの拡散が抑制され、P−rich層が生じるのが抑制され、ボイドの発生も抑制される。
From FIG. 17, in the case of Comparative Example 1, it is understood that Ni diffuses to reduce the thickness of the Ni-P plating layer, a (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is formed, and a P-rich layer is generated. . Voids are generated in the P-rich layer below the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer, and the bonding reliability is poor.
From FIG. 14 to FIG. 16, as the thickness of the Cu plating layer increases, Cu is supplied from the Cu plating layer, the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer is suppressed, and (Cu, Ni) 6 Sn It can be seen that 5 alloy layers are maintained. In the case of Comparative Example 5 having a Cu plating layer with a thickness of 2 μm, the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer did not occur after 1000 hours. Then, the diffusion of Ni from the Ni-P plating layer is suppressed, the generation of the P-rich layer is suppressed, and the generation of the void is also suppressed.

図18は、比較例1、比較例4、及び比較例5の試験基板につき、200℃で放置した場合の、経過時間と、Ni−Pめっき層の厚みの減少量との関係を示すグラフである。図18の横軸は経過時間(h)、縦軸は厚みの減少量(μm)である。
図18より、Cuめっき層を有さない比較例1の場合、250時間でNi−Pめっき層の厚みが大きく減少し、厚み1μmのCuめっき層を有する比較例4の場合、経過時間が500時間を超えたときから厚みが減少し始めることが分かる。厚み2μmのCuめっき層を有する比較例5の場合、1000時間経過後の厚みの減少量は僅か1μmである。
FIG. 18 is a graph showing the relationship between the elapsed time and the amount of decrease in the thickness of the Ni-P plating layer when left at 200 ° C. for the test substrates of Comparative Example 1, Comparative Example 4 and Comparative Example 5 is there. The horizontal axis in FIG. 18 is the elapsed time (h), and the vertical axis is the reduction in thickness (μm).
According to FIG. 18, in the case of Comparative Example 1 having no Cu plating layer, the thickness of the Ni—P plating layer decreases greatly in 250 hours, and in the case of Comparative Example 4 having a Cu plating layer having a thickness of 1 μm, the elapsed time is 500 It can be seen that the thickness starts to decrease when the time is exceeded. In the case of Comparative Example 5 having a Cu plating layer with a thickness of 2 μm, the reduction in thickness after 1000 hours is only 1 μm.

図14〜図18より、Cuめっき層の厚みを制御することにより、(Ni,Cu)3 Sn4 合金層の形成及びP−rich層の形成を抑制し、ボイドの発生を抑制できることが分かる。
本実施の形態に係る電子部品の接合部分においても、図13に示すようにリフロー後にCuめっき層が所定量消費されること、及びNi−Cu−Pめっき層のCu含有量及び厚みに応じて純Cu層をめっきした場合に相当する厚みが決まることを考慮して、無電解Ni−Cu−Pめっき液の組成、及びNi−Cu−Pめっき層の厚みを設定することで、ボイドの発生を抑制し、接合信頼性を向上させることができる。
It can be seen from FIGS. 14 to 18 that by controlling the thickness of the Cu plating layer, it is possible to suppress the formation of the (Ni, Cu) 3 Sn 4 alloy layer and the formation of the P-rich layer and to suppress the generation of voids.
Also in the bonding portion of the electronic component according to the present embodiment, as shown in FIG. 13, a predetermined amount of Cu plating layer is consumed after reflow, and according to the Cu content and thickness of the Ni-Cu-P plating layer. Generation of voids by setting the composition of the electroless Ni-Cu-P plating solution and the thickness of the Ni-Cu-P plating layer taking into consideration that the thickness corresponding to the case of plating a pure Cu layer is determined. Can be suppressed to improve the bonding reliability.

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び特許請求の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
電子部品は、パワーモジュールのように高温下で使用されるものに限定されず、本実施の形態の構成は、例えばIoTのセンサを含むセンサ、MEMS等の種々の電子部品に適用することができる。
接合信頼性が良好であるので、電子部品を小型化及び薄型化することができる。接合部がチップ部品等の発熱の影響を受け易くなった場合を含み、良好な接合信頼性を維持することができる。
The embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is not the meaning described above, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope of the claims.
The electronic components are not limited to those used under high temperature such as power modules, and the configuration of this embodiment can be applied to various electronic components such as sensors including IoT sensors, MEMS, etc. .
Since the junction reliability is good, the electronic component can be miniaturized and thinned. Good bonding reliability can be maintained, including the case where the bonding portion is susceptible to heat generation of chip components and the like.

1 パワーデバイス
2 接続金属部
3 接合部
31 半田材料
32 合金層
33 半田層
34 接合部分
4、19 絶縁基板
5 Ni−Pめっき層(又はNiめっき層:第1めっき層)
6 放熱板
7 冷却器
8 Ni−Cu−Pめっき層(第2めっき層)
9 Cuパッド
10 ケース
11 Auめっき層(第3めっき層)
12 端子
13、14 ワイヤ
15 樹脂層
16 金属板
18 OSP処理膜
20、21、22、37 パワーモジュール
23 電子部品
24 基板
25 チップ部品
26 Cu配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power device 2 connection metal part 3 junction part 31 solder material 32 alloy layer 33 solder layer 34 junction part 4, 19 insulating substrate 5 Ni-P plating layer (or Ni plating layer: first plating layer)
6 heat sink 7 cooler 8 Ni-Cu-P plated layer (second plated layer)
9 Cu pad 10 case 11 Au plated layer (third plated layer)
12 terminal 13, 14 wire 15 resin layer 16 metal plate 18 OSP processing film 20, 21, 22, 37 power module 23 electronic component 24 substrate 25 chip component 26 Cu wiring

Claims (9)

夫々金属層を有する支持体と被着体とを、すずを含む半田材料を用いて接続する電子部品の製造方法において、
前記支持体の金属層上にニッケルめっき又はニッケル−リンめっきを行って、第1めっき層を形成し、
該第1めっき層上にニッケル−銅−リンめっきを行って第2めっき層を形成し、
該第2めっき層上に置換金めっきを行って第3めっき層を形成し、
該第3めっき層と、前記被着体の金属層との間に、前記半田材料を配し、
該半田材料を加熱により溶融させ、その後、凝固させて、前記第1めっき層側に(Cu,Ni)6 Sn5 を含む合金層を有する接合部分を形成することを特徴とする電子部品の製造方法。
In a method of manufacturing an electronic component in which a support having a metal layer and an adherend are connected using a solder material containing tin,
Nickel plating or nickel-phosphorus plating is performed on the metal layer of the support to form a first plating layer;
Nickel-copper-phosphorus plating is performed on the first plating layer to form a second plating layer,
Substitution gold plating is performed on the second plating layer to form a third plating layer,
The solder material is disposed between the third plating layer and the metal layer of the adherend,
The solder material is melted by heating and then solidified to form a joint portion having an alloy layer containing (Cu, Ni) 6 Sn 5 on the first plating layer side. Method.
前記第2めっき層中の銅の含有量は、1質量%以上98質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の電子部品の製造方法。   The method of manufacturing an electronic component according to claim 1, wherein a content of copper in the second plating layer is 1% by mass or more and 98% by mass or less. 前記ニッケル−銅−リンめっきは、硫酸、硝酸、塩酸、及び酢酸からなる群から選択される無機酸の銅塩及び該無機酸のニッケル塩を含むニッケル−銅−リンめっき液を用いて行い、前記銅塩及びニッケル塩の含有量、pH、及び浴温を調整して、前記第2めっき層中の銅の含有量を制御することを特徴とする請求項2に記載の電子部品の製造方法。   The nickel-copper-phosphorus plating is performed using a nickel-copper-phosphorus plating solution containing a copper salt of an inorganic acid and a nickel salt of the inorganic acid selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid and acetic acid, The method for manufacturing an electronic component according to claim 2, wherein the content of copper salt and nickel salt, pH, and bath temperature are adjusted to control the content of copper in the second plating layer. . 前記第2めっき層中のリンの含有量は、0.1質量%以上14質量%以下であることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の電子部品の製造方法。   The method of manufacturing an electronic component according to any one of claims 1 to 3, wherein a content of phosphorus in the second plating layer is 0.1 mass% or more and 14 mass% or less. 前記第2めっき層は、厚みが0.03μm以上10μm以下になるように形成することを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の電子部品の製造方法。   The method of manufacturing an electronic component according to any one of claims 1 to 4, wherein the second plating layer is formed to have a thickness of 0.03 μm to 10 μm. 無電解ニッケル−リンめっきによりニッケル−リンめっき層を形成し、
前記ニッケル−銅−リンめっきは、無電解ニッケル−銅−リンめっきであることを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
Nickel-phosphorus plating layer is formed by electroless nickel-phosphorus plating,
The said nickel-copper- phosphorus plating is electroless nickel- copper- phosphorus plating, The manufacturing method of the electronic component of any one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned.
前記電子部品は、夫々金属層を有する1又は2の放熱板、絶縁基板又は金属板、及びパワーデバイスを備えるパワーモジュールであり、
前記放熱板、前記絶縁基板又は金属板、及び前記パワーデバイスのうちの少なくとも一つの部材の金属層上に前記ニッケルめっき又はニッケル−リンめっきを行うことを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載の電子部品の製造方法。
The electronic component is a power module including one or two heat sinks each having a metal layer, an insulating substrate or a metal plate, and a power device,
The nickel plating or the nickel-phosphorus plating is performed on the metal layer of at least one member of the heat sink, the insulating substrate or the metal plate, and the power device. The manufacturing method of the electronic component of any one of-.
夫々金属層を有する支持体と被着体とが、すずを含む半田材料により接続されている電子部品において、
前記支持体の金属層上に設けられた、ニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層と、
該ニッケルめっき層上又はニッケル−リンめっき層上に設けられたニッケル−銅−リンめっき層、該ニッケル−銅−リンめっき層上に形成された(Cu,Ni)6 Sn5 を含む合金層、及びすずを含む半田層を有し、前記被着体の金属層を接合している接合部分と
を備えることを特徴とする電子部品。
In an electronic component in which a support having a metal layer and an adherend are connected by a solder material containing tin,
A nickel plating layer or a nickel-phosphorus plating layer provided on the metal layer of the support;
A nickel-copper-phosphorus plating layer provided on the nickel plating layer or on the nickel-phosphorus plating layer, an alloy layer containing (Cu, Ni) 6 Sn 5 formed on the nickel-copper-phosphorus plating layer, An electronic component comprising a solder layer containing tin and tin, and a bonding portion bonding the metal layer of the adherend.
200℃で50時間放置した後に、前記ニッケルめっき層又はニッケル−リンめっき層の厚みの減少率が0%以上50%以下であることを特徴とする請求項8に記載の電子部品。   9. The electronic component according to claim 8, wherein the reduction rate of the thickness of the nickel plating layer or the nickel-phosphorus plating layer is 0% or more and 50% or less after standing at 200 ° C. for 50 hours.
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