JP2563293B2 - 複合ろう材のろう付方法 - Google Patents
複合ろう材のろう付方法Info
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- JP2563293B2 JP2563293B2 JP31295086A JP31295086A JP2563293B2 JP 2563293 B2 JP2563293 B2 JP 2563293B2 JP 31295086 A JP31295086 A JP 31295086A JP 31295086 A JP31295086 A JP 31295086A JP 2563293 B2 JP2563293 B2 JP 2563293B2
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- brazing material
- composite
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3013—Au as the principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/36—Material effects
- H01L2924/365—Metallurgical effects
- H01L2924/3651—Formation of intermetallics
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子部品組立に用いて特に有用な複合ろう
材のろう付方法に関する。
材のろう付方法に関する。
各産業分野において、合理化および自動化は急速に進
んでいるが、これ等合理化や自動化は極めて精度の高い
制御によらなければ得られないものであり、この高精度
の制御装置に非常に重要な役割を果しているものに電子
部品がある。
んでいるが、これ等合理化や自動化は極めて精度の高い
制御によらなければ得られないものであり、この高精度
の制御装置に非常に重要な役割を果しているものに電子
部品がある。
上記制御装置等に多用されているセラミックを基板と
した電子部品は、ますます短小化と軽量化が要求される
と共に高精度化が求められ、それに伴なって部品組立が
複雑化する傾向にある。
した電子部品は、ますます短小化と軽量化が要求される
と共に高精度化が求められ、それに伴なって部品組立が
複雑化する傾向にある。
セラミックを基板とした電子部品の組立には、ICチッ
プの担持，リード線の固定，シーリングの封着などがあ
り、その周辺部品には例えば80％Au−Sn合金などのろう
材が用いられている。
プの担持，リード線の固定，シーリングの封着などがあ
り、その周辺部品には例えば80％Au−Sn合金などのろう
材が用いられている。
例えば、セラミックパッケージICの製造工程におい
て、セラミック基板と入出力電気接続用ピンを従来の高
融点である銀ろうにより接合後、チップ担持基板にイン
ナーリード用の薄膜加工を施すことは工作上非常に困難
で不可能に近いものであり、そのために薄膜加工後に入
出力電気接続用ピンの接合を行なうことになる。ところ
がこの接合においては、薄膜特性を損なうような高温加
熱を施してはならないために上記銀ろうは好ましくな
い。
て、セラミック基板と入出力電気接続用ピンを従来の高
融点である銀ろうにより接合後、チップ担持基板にイン
ナーリード用の薄膜加工を施すことは工作上非常に困難
で不可能に近いものであり、そのために薄膜加工後に入
出力電気接続用ピンの接合を行なうことになる。ところ
がこの接合においては、薄膜特性を損なうような高温加
熱を施してはならないために上記銀ろうは好ましくな
い。
そこで、この接合に上記した80Au−Sn合金を用いるも
ので、融点が280℃であるために比較的低温での接合が
可能である。
ので、融点が280℃であるために比較的低温での接合が
可能である。
以上説明した80Au−Sn合金は比較的低温での接合がで
きるが、セラミック基板にICチップを担持する際のチッ
プダイボンディングやワイヤーボンディングおよびキャ
ップシールの次加工工程において、構造体全体が比較的
高い温度中にさらされるために80Au−Sn合金によって接
合された入出力電気接続用ピンが動くか傾いて不整列に
なってしまう問題がある。
きるが、セラミック基板にICチップを担持する際のチッ
プダイボンディングやワイヤーボンディングおよびキャ
ップシールの次加工工程において、構造体全体が比較的
高い温度中にさらされるために80Au−Sn合金によって接
合された入出力電気接続用ピンが動くか傾いて不整列に
なってしまう問題がある。
しかも、良好な接合に必要なNiメッキ層とSnとが金属
間化合物を形成し、Niメッキ層が消失して入出力電気接
続用ピンと基板間の接合強度が全体的に弱まってしまう
という重大な問題がある。
間化合物を形成し、Niメッキ層が消失して入出力電気接
続用ピンと基板間の接合強度が全体的に弱まってしまう
という重大な問題がある。
本発明は、Au粉末とSn−In合金粉末とを混合した複合
ろう材で、Auが重量比で45〜90％の範囲とした融点が20
0℃以上の複合ろう材を用い、被ろう付材を先ず120〜18
0℃の温度範囲でInを主体としたろう付けを行い、つぎ
に、220〜280℃に加熱してSn−In合金とAuを拡散させ、
その温度域を移動調節してSn−In合金とAuの拡散状態を
安定化させるようにしたことを特徴とする。
ろう材で、Auが重量比で45〜90％の範囲とした融点が20
0℃以上の複合ろう材を用い、被ろう付材を先ず120〜18
0℃の温度範囲でInを主体としたろう付けを行い、つぎ
に、220〜280℃に加熱してSn−In合金とAuを拡散させ、
その温度域を移動調節してSn−In合金とAuの拡散状態を
安定化させるようにしたことを特徴とする。
上記複合ろう材を用い、被ろう付材を先ず120〜180℃
の温度範囲でSn−In合金を主体としたろう付けを行な
い、次に220〜280℃に加熱してSn−In合金とAuを拡散さ
せ、ろう付面積に応じてさらに温度を上昇させてSn−In
合金とAuの拡散状態を安定化することにより段階的に融
点を高め、処理完了時にこの複合ろう材の融点を200℃
以上とするもので、拡散を促し、処理後の接合部の融点
を段階的に高めて結果として比較的高い温度に保持され
ても必要な強度を得ることができることになり、さらに
Sn−In合金を用いることにより低温度域における被接合
面との初期ねれ性を向上させることとなる。
の温度範囲でSn−In合金を主体としたろう付けを行な
い、次に220〜280℃に加熱してSn−In合金とAuを拡散さ
せ、ろう付面積に応じてさらに温度を上昇させてSn−In
合金とAuの拡散状態を安定化することにより段階的に融
点を高め、処理完了時にこの複合ろう材の融点を200℃
以上とするもので、拡散を促し、処理後の接合部の融点
を段階的に高めて結果として比較的高い温度に保持され
ても必要な強度を得ることができることになり、さらに
Sn−In合金を用いることにより低温度域における被接合
面との初期ねれ性を向上させることとなる。
上記説明において、Au量を重量比で45〜90％にした理
由は、Au量が90％を超えるとAuに対するSn−Inの拡散が
緩慢になり、処理終了時においても希望とする融点や組
織が得られないためであり、また、Au量が45％未満では
脆い金属間化合物が生成し易くなると共に耐蝕性が低下
することになる。
由は、Au量が90％を超えるとAuに対するSn−Inの拡散が
緩慢になり、処理終了時においても希望とする融点や組
織が得られないためであり、また、Au量が45％未満では
脆い金属間化合物が生成し易くなると共に耐蝕性が低下
することになる。
一方、ろう付け温度の第１段階を120〜180℃の範囲に
設定する理由は、Sn−In合金の融点が117℃でその温度
を越えて溶融させるためであり、180℃を越える温度で
はSn−In合金が急激に流動するため適正なろう付状態が
得られないためである。また、次の処理を220〜280℃あ
るいはそれ以上の温度で加熱する理由は、AuへのSn−In
合金の拡散を段階的に行なおうとするものである。すな
わち、一挙に高い温度で処理すると、Sn−In合金が急激
に流動して理想的な状態が得られないことになる。
設定する理由は、Sn−In合金の融点が117℃でその温度
を越えて溶融させるためであり、180℃を越える温度で
はSn−In合金が急激に流動するため適正なろう付状態が
得られないためである。また、次の処理を220〜280℃あ
るいはそれ以上の温度で加熱する理由は、AuへのSn−In
合金の拡散を段階的に行なおうとするものである。すな
わち、一挙に高い温度で処理すると、Sn−In合金が急激
に流動して理想的な状態が得られないことになる。
また、加熱段階をもっと増加しても一向に差し支えな
く、むしろ良い結果が期待できる。
く、むしろ良い結果が期待できる。
以下に本発明の実施例を説明する。
100〜200メッシュのAu粉50gと10重量％Sn−In粉50gと
をボールミルで２時間混合した後、アルコール系バイン
ダと練和して複合粉としたペースト状のろう材とした。
をボールミルで２時間混合した後、アルコール系バイン
ダと練和して複合粉としたペースト状のろう材とした。
次に、上記複合ろう材を用いたろう付けの方法を説明
する。
する。
メタライズされたセラミック基板とNi−Auメッキされ
たFe−Ni−Co合金からなる被ろう付材との間に約0.5mg
の複合粉を塗布し、連続的に移動する電気炉を用いて体
積混合比10％H2−90％N2の雰囲気で165℃×２分間相当
の条件でろう付け処理を行ない、次に段階的に高い温度
域に移動させて最終通過温度300℃の拡散安定化処理を
行なって冷却させた。
たFe−Ni−Co合金からなる被ろう付材との間に約0.5mg
の複合粉を塗布し、連続的に移動する電気炉を用いて体
積混合比10％H2−90％N2の雰囲気で165℃×２分間相当
の条件でろう付け処理を行ない、次に段階的に高い温度
域に移動させて最終通過温度300℃の拡散安定化処理を
行なって冷却させた。
以上の本発明を以下に示す従来例によるろう材と接合
強度を比較した。
強度を比較した。
従来例として、80Au−Sn合金からなるろう材を上記の
雰囲気にて300℃×２分間の条件でろう付処理を行なっ
た。
雰囲気にて300℃×２分間の条件でろう付処理を行なっ
た。
第２図は接合強度を行なうための試料の斜視図であ
り、被ろう付材であるピン１をろう材２で接合したセラ
ミック基板３を60゜に傾け、上記の雰囲気で200〜380℃
の各温度に加熱し、静的にピンの位置ずれの程度をもっ
て接合強度の優劣とした。
り、被ろう付材であるピン１をろう材２で接合したセラ
ミック基板３を60゜に傾け、上記の雰囲気で200〜380℃
の各温度に加熱し、静的にピンの位置ずれの程度をもっ
て接合強度の優劣とした。
〔発明の効果〕 以上説明した本発明によると、Au粉末とSn−In合金粉
末とを混合して複合ろう材としたことにより、低温度で
被ろう付材のろう付けを行なうことができ、その後、低
温拡散処理により高温での接合強度が得られるという効
果を有する。
末とを混合して複合ろう材としたことにより、低温度で
被ろう付材のろう付けを行なうことができ、その後、低
温拡散処理により高温での接合強度が得られるという効
果を有する。
また、従来の80Au−Sn合金の場合のように良好な接合
に必要なNiメッキ層がSnの拡散によるNi−Sn金属間化合
物の形成により消失するという現象がなく、金属間化合
物の特徴である脆さを生じない効果がある。
に必要なNiメッキ層がSnの拡散によるNi−Sn金属間化合
物の形成により消失するという現象がなく、金属間化合
物の特徴である脆さを生じない効果がある。
さらに、被接合部のAuメッキ層の厚さに応じてAuおよ
びSn−In合金の重量比を変えることにより適正な接合が
行なえるという利点を有する。
びSn−In合金の重量比を変えることにより適正な接合が
行なえるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】 図面はテスト試料の斜視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−14552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−92287（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−52590（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−48400（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−100992（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−16260（ＪＰ，Ａ) 米国特許2438967（ＵＳ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】Au粉末とSn−In合金粉末とを混合した複合
ろう材で、Auが重量比で45〜90％の範囲とした融点が20
0℃以上の複合ろう材を用い、被ろう付材を先ず120〜18
0℃の温度範囲でInを主体としたろう付けを行い、つぎ
に、220〜280℃に加熱してSn−In合金とAuを拡散させ、
その温度域を移動調節してSn−In合金とAuの拡散状態を
安定化させるようにしたことを特徴とする複合ろう材の
ろう付方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31295086A JP2563293B2 (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | 複合ろう材のろう付方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31295086A JP2563293B2 (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | 複合ろう材のろう付方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63168293A JPS63168293A (ja) | 1988-07-12 |
| JP2563293B2 true JP2563293B2 (ja) | 1996-12-11 |
Family
ID=18035425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31295086A Expired - Lifetime JP2563293B2 (ja) | 1986-12-29 | 1986-12-29 | 複合ろう材のろう付方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563293B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2696508B2 (ja) | 1986-12-29 | 1998-01-14 | 株式会社 徳力本店 | 複合ろう材のろう付方法 |
| JP2696507B2 (ja) | 1986-12-29 | 1998-01-14 | 株式会社 徳力本店 | 複合ろう材のろう付方法 |
| US9212454B2 (en) | 2011-02-28 | 2015-12-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Branching device and center guide-type track-based transportation system |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07121452B2 (ja) * | 1989-02-20 | 1995-12-25 | 内橋エステック株式会社 | Ｆｅ―Ｎｉ―Ｃｒ系耐蝕性合金の半田付け方法 |
| JP2011526838A (ja) * | 2008-06-23 | 2011-10-20 | マテリオン アドバンスト マテリアルズ テクノロジーズ アンド サービシーズ インコーポレイティド | 無鉛スズ系はんだと適合する加工のための金−スズ−インジウムはんだ |
| DE102011013172A1 (de) * | 2011-02-28 | 2012-08-30 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Paste zum Verbinden von Bauteilen elektronischer Leistungsmodule, System und Verfahren zum Auftragen der Paste |
| CN114315403B (zh) * | 2021-12-22 | 2023-02-24 | 北京科技大学 | 一种C/C及C/SiC复合材料与金属的植丝增强钎焊连接方法 |
-
1986
- 1986-12-29 JP JP31295086A patent/JP2563293B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2696508B2 (ja) | 1986-12-29 | 1998-01-14 | 株式会社 徳力本店 | 複合ろう材のろう付方法 |
| JP2696507B2 (ja) | 1986-12-29 | 1998-01-14 | 株式会社 徳力本店 | 複合ろう材のろう付方法 |
| US9212454B2 (en) | 2011-02-28 | 2015-12-15 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Branching device and center guide-type track-based transportation system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63168293A (ja) | 1988-07-12 |
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