JP2560865B2 - 半導体装置用金合金はんだペースト - Google Patents
半導体装置用金合金はんだペーストInfo
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- JP2560865B2 JP2560865B2 JP1295439A JP29543989A JP2560865B2 JP 2560865 B2 JP2560865 B2 JP 2560865B2 JP 1295439 A JP1295439 A JP 1295439A JP 29543989 A JP29543989 A JP 29543989A JP 2560865 B2 JP2560865 B2 JP 2560865B2
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- alloy
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- alloy solder
- soldering
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、印刷に用いたり、転写や吐出などを行な
うことができ、かつはんだ付け部に、はんだの溶け残り
や酸化物、さらにフラックス残渣が見られず、強固なろ
う付けが可能な半導体装置用金合金はんだペーストに関
するものである。
うことができ、かつはんだ付け部に、はんだの溶け残り
や酸化物、さらにフラックス残渣が見られず、強固なろ
う付けが可能な半導体装置用金合金はんだペーストに関
するものである。
一般に、ICやLSIなどの半導体装置の製造に際して
は、例えばセラミックケースのアルミナ基板上に、これ
に焼結されたAg−Pd合金などからなる電極を介して、Si
チップやGa−Asチップなどの半導体チップをダイボンデ
ィングすることが行なわれている。
は、例えばセラミックケースのアルミナ基板上に、これ
に焼結されたAg−Pd合金などからなる電極を介して、Si
チップやGa−Asチップなどの半導体チップをダイボンデ
ィングすることが行なわれている。
このダイボンディングには、重量％で（以下％は重量
％を示す）、Si:1〜10％を含有するAu−Si系合金、Sn:4
〜38％を含有するAu−Sn系合金、またはGe:1〜50％を含
有するAu−Ge系合金のインゴットから温間圧延にて厚
さ:50μｍ程度の箔材を製造し、この箔材から所定形状
に打ち抜かれた金合金はんだ材が用いられている。
％を示す）、Si:1〜10％を含有するAu−Si系合金、Sn:4
〜38％を含有するAu−Sn系合金、またはGe:1〜50％を含
有するAu−Ge系合金のインゴットから温間圧延にて厚
さ:50μｍ程度の箔材を製造し、この箔材から所定形状
に打ち抜かれた金合金はんだ材が用いられている。
しかし、上記の従来金合金はんだ材の場合、コスト低
減の点から、その厚さをできるだけ薄くする必要がある
が、これら金合金はきわめて脆く、割れ易いものである
ため、上記の通り温間圧延では厚さを50μｍ程度にまで
しか薄くすることができないばかりでなく、その取り扱
いも非常に難しく、自動化が不可能で、人手に頼らざる
を得ず、この結果人手による位置合せなどが原因でダイ
ボンディング不良が多発するようになるなどの問題点が
ある。
減の点から、その厚さをできるだけ薄くする必要がある
が、これら金合金はきわめて脆く、割れ易いものである
ため、上記の通り温間圧延では厚さを50μｍ程度にまで
しか薄くすることができないばかりでなく、その取り扱
いも非常に難しく、自動化が不可能で、人手に頼らざる
を得ず、この結果人手による位置合せなどが原因でダイ
ボンディング不良が多発するようになるなどの問題点が
ある。
また、一方、上記の従来金合金はんだ材のもつ問題点
を解決する目的で、上記のAu合金をガスアトマイズ法や
スタンピング法などの通常の粉末化手段を用いてAu合金
粉末とし、このAu合金粉末をペースト化剤と混練して金
合金はんだペーストとして、これを印刷手段や、転写お
よび吐出手段などを用いて半導体装置の製造に適用する
試みもなされたが、例えばガスアトマイズ法により粉末
化されたAu合金粉末の場合、合金構成成分の偏折が著し
く、かつ酸化もはげしいものであるために、はんだ付け
部に溶け残りや酸化物が存在するようになるばかりでな
く、ペースト化剤もフラックス残渣として共存するよう
になることから、所望のはんだ付け強度が得られず、信
頼性の点で問題があり、未だ実用化されていないのが現
状である。
を解決する目的で、上記のAu合金をガスアトマイズ法や
スタンピング法などの通常の粉末化手段を用いてAu合金
粉末とし、このAu合金粉末をペースト化剤と混練して金
合金はんだペーストとして、これを印刷手段や、転写お
よび吐出手段などを用いて半導体装置の製造に適用する
試みもなされたが、例えばガスアトマイズ法により粉末
化されたAu合金粉末の場合、合金構成成分の偏折が著し
く、かつ酸化もはげしいものであるために、はんだ付け
部に溶け残りや酸化物が存在するようになるばかりでな
く、ペースト化剤もフラックス残渣として共存するよう
になることから、所望のはんだ付け強度が得られず、信
頼性の点で問題があり、未だ実用化されていないのが現
状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、はん
だ使用量の低減および取り扱いの自動化を可能とする金
合金はんだペーストに着目し、これの実用化をはかるべ
く研究を行なった結果、上記のAu−Si系合金、Au−Sn系
合金、またはAu−Ge系合金のAu合金を公知の回転電極
法、すなわち前記Au合金を棒状の電極とし、このAu合金
電極を、例えば約15,000rpmの高速で回転させながら、
限られた空間の不活性ガス雰囲気中で、非消耗タングス
テン電極と前記Au合金電極との間でアークを発生させ、
このアーク熱で前記Au合金電極を溶解し、溶けたAu合金
を遠心力で飛散させてAu合金粉末を製造する方法で粉末
化した場合、構成成分の偏折および酸化のほとんどない
Au合金粉末が得られ、さらにこのAu合金粉末と混練され
るペースト化剤を、パラフィンワックスと流動パラフィ
ン、またはパラフィンワックスとテトラリンから構成す
ると、このペースト化剤ははんだ付け工程で完全に分解
して蒸発することから、これらのAu合金粉末とペースト
化剤とを混練してなる金合金はんだペーストを用いた場
合、はんだ付け部には、はんだの溶け残りや酸化物、さ
らにフラックス残渣が実質的に存在しないものとなり、
強固なはんだ付けが可能となるという知見を得たのであ
る。
だ使用量の低減および取り扱いの自動化を可能とする金
合金はんだペーストに着目し、これの実用化をはかるべ
く研究を行なった結果、上記のAu−Si系合金、Au−Sn系
合金、またはAu−Ge系合金のAu合金を公知の回転電極
法、すなわち前記Au合金を棒状の電極とし、このAu合金
電極を、例えば約15,000rpmの高速で回転させながら、
限られた空間の不活性ガス雰囲気中で、非消耗タングス
テン電極と前記Au合金電極との間でアークを発生させ、
このアーク熱で前記Au合金電極を溶解し、溶けたAu合金
を遠心力で飛散させてAu合金粉末を製造する方法で粉末
化した場合、構成成分の偏折および酸化のほとんどない
Au合金粉末が得られ、さらにこのAu合金粉末と混練され
るペースト化剤を、パラフィンワックスと流動パラフィ
ン、またはパラフィンワックスとテトラリンから構成す
ると、このペースト化剤ははんだ付け工程で完全に分解
して蒸発することから、これらのAu合金粉末とペースト
化剤とを混練してなる金合金はんだペーストを用いた場
合、はんだ付け部には、はんだの溶け残りや酸化物、さ
らにフラックス残渣が実質的に存在しないものとなり、
強固なはんだ付けが可能となるという知見を得たのであ
る。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであ
って、Au−Si系合金、Au−Sn系合金、またはAu−Ge系合
金からなり、かつ回転電極法で粉末化した粒径:100μｍ
以下のAu合金粉末:80〜98％と、パラフィンワックスと
流動パラフィン、またはパラフィンワックスとテトラリ
ンからなるペースト化剤:2〜20％とを混練して、25,000
〜300,000センチポアズの粘度としてなる半導体装置用
金合金はんだペーストに特徴を有するものである。
って、Au−Si系合金、Au−Sn系合金、またはAu−Ge系合
金からなり、かつ回転電極法で粉末化した粒径:100μｍ
以下のAu合金粉末:80〜98％と、パラフィンワックスと
流動パラフィン、またはパラフィンワックスとテトラリ
ンからなるペースト化剤:2〜20％とを混練して、25,000
〜300,000センチポアズの粘度としてなる半導体装置用
金合金はんだペーストに特徴を有するものである。
つぎに、この発明の金合金はんだペーストにおいて、
上記の通りに数値限定した理由を説明する。
上記の通りに数値限定した理由を説明する。
（ａ） Au合金粉末とペースト化剤の相互割合Au合金粉
末の割合が80％未満になると、相対的にペースト化剤の
割合が20％を越えて多くなりすぎ、昇温中にAu合金粉末
が流され、広かるようになるため、印刷や吐出などによ
って定量のAu合金粉末の供給が行なわれても、はんだ付
け部におけるAu合金粉末が減少するようになることか
ら、はんだ付け不良が発生するようになり、一方Au合金
粉末の割合が98％を越えると、相対的にペースト化剤の
割合が２％未満となってしまい、所定のペースト化をは
かることができず、印刷や転写が不可能となることか
ら、その割合を、それぞれAu合金粉末:80〜98％、ペー
スト化剤:2〜20％と定めた。
末の割合が80％未満になると、相対的にペースト化剤の
割合が20％を越えて多くなりすぎ、昇温中にAu合金粉末
が流され、広かるようになるため、印刷や吐出などによ
って定量のAu合金粉末の供給が行なわれても、はんだ付
け部におけるAu合金粉末が減少するようになることか
ら、はんだ付け不良が発生するようになり、一方Au合金
粉末の割合が98％を越えると、相対的にペースト化剤の
割合が２％未満となってしまい、所定のペースト化をは
かることができず、印刷や転写が不可能となることか
ら、その割合を、それぞれAu合金粉末:80〜98％、ペー
スト化剤:2〜20％と定めた。
（ｂ） Au合金粉末の粒径 Au合金粉末の粒径が100μｍを越えると、はんだ付け
時に半導体チップに施されるスクライブによりチップ裏
面が損傷を受けるようになることから、その粒径を100
μｍ以下と定めた。
時に半導体チップに施されるスクライブによりチップ裏
面が損傷を受けるようになることから、その粒径を100
μｍ以下と定めた。
（ｃ） 金合金はんだペーストの粘度 25,000センチポアズ未満の粘度では、印刷や転写など
により供給されたはんだペーストが流れて、横に広がる
ようになり、供給時の状態を保持することができなくな
り、はんだ付け不良などを起すようになり、一方300,00
0センチポアズを越えた粘度になると、印刷や転写など
による供給が困難になることから、その粘度を25,000〜
300,000センチポアズと定めた。
により供給されたはんだペーストが流れて、横に広がる
ようになり、供給時の状態を保持することができなくな
り、はんだ付け不良などを起すようになり、一方300,00
0センチポアズを越えた粘度になると、印刷や転写など
による供給が困難になることから、その粘度を25,000〜
300,000センチポアズと定めた。
つぎに、この発明の金合金はんだペーストを実施例に
より具体的に説明する。
より具体的に説明する。
公知の回転電極法により、いずれも100μｍ以下の粒
径にして、それぞれ第１表に示される平均粒径、並びに
成分組成を有する各種のAu合金粉末を用意し、さらにペ
ースト化剤として、パラフィンワックス、流動パラフィ
ン、およびテトラリンを用意し、これらを同じく第１表
に示される割合にそれぞれ秤量し、まず、パラフィンワ
ックスの全部と流動パラフィンまたはテトラリンの一部
とを溶融混合しておき、ついで残りの流動パラフィンま
たはテトラリンにAu合金粉末を少量ずつ加えて前記Au合
金粉末の表面が前記流動パラフィンまたはテトラリンで
満遍なく濡れた状態で、これに前記溶融混合物を加え
て、混練りすることにより本発明金合金はんだペースト
１〜９をそれぞれ製造した。これの粘度を測定し第１表
に示した。
径にして、それぞれ第１表に示される平均粒径、並びに
成分組成を有する各種のAu合金粉末を用意し、さらにペ
ースト化剤として、パラフィンワックス、流動パラフィ
ン、およびテトラリンを用意し、これらを同じく第１表
に示される割合にそれぞれ秤量し、まず、パラフィンワ
ックスの全部と流動パラフィンまたはテトラリンの一部
とを溶融混合しておき、ついで残りの流動パラフィンま
たはテトラリンにAu合金粉末を少量ずつ加えて前記Au合
金粉末の表面が前記流動パラフィンまたはテトラリンで
満遍なく濡れた状態で、これに前記溶融混合物を加え
て、混練りすることにより本発明金合金はんだペースト
１〜９をそれぞれ製造した。これの粘度を測定し第１表
に示した。
ついで、この結果得られた本発明金合金はんだペース
ト１〜９と、さらに同じく第１表に示される成分組成を
有し、かつ平面寸法:1mm×1mm、厚さ:50μｍの寸法を有
する箔状の従来金合金はんだ材１〜３を用い、一方基板
としては、25mm×25mmの平面寸法を有し、表面に同じく
平面寸法で2mm×2mmのAg−Pd合金からなる焼成電極を形
成した基板を使用し、本発明金合金はんだペースト１〜
９は、前記焼成電極上に、平面寸法:1mm×1mm、厚さ:20
0〜500μｍの範囲内の所定厚さにスクリーン印刷し、こ
の上に裏面に１μｍのAu メッキを施した平面寸法:1mm×1mmのSiチップを乗せ、
また上記従来金合金はんだ材１〜３は、いずれも厚さ:6
0μｍを有し、上記焼成電極とSiチップの間に装着した
状態で、Ar雰囲気中、ホットプレート上で、Siチップに
スクライブを施しながら、昇温過程で250℃に２分間保
持し、ついではんだ付け温度である450℃に３分間保持
し、以後の冷却過程で250℃に２分間保持した後、室温
冷却の条件ではんだ付けを行なった。
ト１〜９と、さらに同じく第１表に示される成分組成を
有し、かつ平面寸法:1mm×1mm、厚さ:50μｍの寸法を有
する箔状の従来金合金はんだ材１〜３を用い、一方基板
としては、25mm×25mmの平面寸法を有し、表面に同じく
平面寸法で2mm×2mmのAg−Pd合金からなる焼成電極を形
成した基板を使用し、本発明金合金はんだペースト１〜
９は、前記焼成電極上に、平面寸法:1mm×1mm、厚さ:20
0〜500μｍの範囲内の所定厚さにスクリーン印刷し、こ
の上に裏面に１μｍのAu メッキを施した平面寸法:1mm×1mmのSiチップを乗せ、
また上記従来金合金はんだ材１〜３は、いずれも厚さ:6
0μｍを有し、上記焼成電極とSiチップの間に装着した
状態で、Ar雰囲気中、ホットプレート上で、Siチップに
スクライブを施しながら、昇温過程で250℃に２分間保
持し、ついではんだ付け温度である450℃に３分間保持
し、以後の冷却過程で250℃に２分間保持した後、室温
冷却の条件ではんだ付けを行なった。
はんだ付け部のはんだ材の厚さおよびはんだ付け強さ
を評価する目的で剪断強度を測定し、この測定結果を第
１表に示した。
を評価する目的で剪断強度を測定し、この測定結果を第
１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明金合金はんだペー
スト１〜９においては、はんだ付け面に、はんだの溶け
残りや酸化物、さらにフラックス残渣が全く存在しない
状態で、従来金合金はんだ材１〜３と同等のはんだ付け
強度で、強固にはんだ付けすることができるばかりでな
く、従来金合金はんだ材１〜３では、はんだ付け前の厚
さを圧延技術上50μｍ以下にすることができないのに対
して、30μｍ以下の薄いはんだ厚さで強固なはんだ付け
を行なうことができることが明らかである。
スト１〜９においては、はんだ付け面に、はんだの溶け
残りや酸化物、さらにフラックス残渣が全く存在しない
状態で、従来金合金はんだ材１〜３と同等のはんだ付け
強度で、強固にはんだ付けすることができるばかりでな
く、従来金合金はんだ材１〜３では、はんだ付け前の厚
さを圧延技術上50μｍ以下にすることができないのに対
して、30μｍ以下の薄いはんだ厚さで強固なはんだ付け
を行なうことができることが明らかである。
上述のように、この発明の金合金はんだペーストは、
半導体装置の製造に際して、例えば基板に対する半導体
チップのはんだ付けなどを、印刷や転写、さらに吐出な
どの自動化自在な手段によって強固なはんだ付け強度
で、かつ少ないはんだ使用量で行なうことができるなど
工業上有用な効果をもたらすばかりでなく、信頼性のき
わめて高いものである。
半導体装置の製造に際して、例えば基板に対する半導体
チップのはんだ付けなどを、印刷や転写、さらに吐出な
どの自動化自在な手段によって強固なはんだ付け強度
で、かつ少ないはんだ使用量で行なうことができるなど
工業上有用な効果をもたらすばかりでなく、信頼性のき
わめて高いものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−33742（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−73195（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−53653（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−92293（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−153693（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−49199（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】Au−Si系合金、Au−Sn系合金、またはAu−
Ge系合金からなり、かつ回転電極法で粉末化した粒径:1
00μｍ以下のAu合金粉末:80〜98重量％と、パラフィン
ワックスと流動パラフィン、またはパラフィンワックス
とテトラリンからなるペースト化剤:2〜20重量％とを混
練して、25,000〜300,000センチポアズの粘度としてな
る半導体装置用金合金はんだペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1295439A JP2560865B2 (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 半導体装置用金合金はんだペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1295439A JP2560865B2 (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 半導体装置用金合金はんだペースト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03155493A JPH03155493A (ja) | 1991-07-03 |
| JP2560865B2 true JP2560865B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=17820609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1295439A Expired - Lifetime JP2560865B2 (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 半導体装置用金合金はんだペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2560865B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3104606B2 (ja) | 1995-03-24 | 2000-10-30 | 株式会社デンソー | 基板と被接続材との接続方法及びその接続構造及びその接続用補助材料 |
| US7357291B2 (en) | 2002-01-30 | 2008-04-15 | Showa Denko K.K. | Solder metal, soldering flux and solder paste |
| JP4556901B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2010-10-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 金合金はんだボールの製造方法 |
| JP4780464B2 (ja) * | 2006-09-27 | 2011-09-28 | 三菱マテリアル株式会社 | Ａｕ−Ｇｅ合金はんだペースト |
| JP4780466B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2011-09-28 | 三菱マテリアル株式会社 | Ａｕメッキ処理基板用Ｓｎ−Ａｕ合金はんだペースト |
-
1989
- 1989-11-14 JP JP1295439A patent/JP2560865B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03155493A (ja) | 1991-07-03 |
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Legal Events
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