JP2671603B2 - Flux-free soldering method - Google Patents

Flux-free soldering method

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JP2671603B2
JP2671603B2 JP51687792A JP51687792A JP2671603B2 JP 2671603 B2 JP2671603 B2 JP 2671603B2 JP 51687792 A JP51687792 A JP 51687792A JP 51687792 A JP51687792 A JP 51687792A JP 2671603 B2 JP2671603 B2 JP 2671603B2
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JP
Japan
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soldering method
joined
solder
layer
nickel
Prior art date
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JP51687792A
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Japanese (ja)
Inventor
孝夫 米山
弘行 岡田
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、例えば圧力センサ・ユニット等のよう
に、高度の気密性が要求される微小なはんだ接合部をフ
ラックスを用いないで接合する場合に採用して好適な無
フラックスはんだ付け方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention is suitable for use in the case of joining a minute solder joint portion requiring a high degree of airtightness without using a flux, such as a pressure sensor unit. And fluxless soldering method.

背景技術 例えば圧力センサ・ユニットのはんだ接合部分は、接
合部寸法約0.5mmと微小寸法であり、且つ例えば漏れ量
1×10-11atm・cc/s以下の高度の気密性が要求されてい
る。したがって、従来ははんだぬれ性を良好にするた
め、接合面にフラックスを塗布してはんだ付けを行って
いる。
BACKGROUND ART For example, a solder joint portion of a pressure sensor unit has a minute joint dimension of about 0.5 mm and requires a high degree of airtightness such as a leak amount of 1 × 10 -11 atm · cc / s or less. . Therefore, conventionally, in order to improve the solder wettability, flux is applied to the joint surface for soldering.

しかし、フラックスを介在させて加熱すると、このフ
ラックスからガスが発生し、はんだ付け部にボイドとな
って残留し、このボイドが接合部の気密不良の主たる原
因となる。したがって、特に接合部が微小寸法である場
合には、その接合部の気密性を向上させることが困難と
なってしまう。また、はんだ付け後にフラックス残渣を
洗浄する必要があり、はんだ付け工程数が増えること,
洗浄剤としてフロン系溶剤を用いるため環境保全上好ま
しくないこと、等の問題点があった。
However, when heating is performed with a flux interposed, gas is generated from this flux and remains as a void in the soldered portion, and this void becomes the main cause of poor airtightness at the joint. Therefore, it becomes difficult to improve the airtightness of the joint, especially when the joint has a very small size. Also, it is necessary to wash the flux residue after soldering, which increases the number of soldering steps,
Since a CFC-based solvent is used as a cleaning agent, it is not preferable in terms of environmental protection.

このため、無フラックスはんだ付け方法として、荷重
およびはんだ自重によるはんだ押し流し効果を利用して
上下に配置した被接合部材の接合面のはんだぬれバラン
スを改善するようにした方法が、特開平3−218950号公
報にて提案されている。しかしながら、この方法によっ
て、高集積型半導体回路を一体化したセンサチップを有
する圧力センサにおいて、そのガラス台座と金属ステム
とを接合する場合には、センサチップ表面が治具と接触
する組付方向となり、センサチップ表面に微小な傷が付
着し、電気特性不良が発生してしまうという問題があ
る。
For this reason, as a flux-free soldering method, there is a method for improving the solder wetting balance of the joint surfaces of the members to be joined arranged vertically by utilizing the effect of the solder flow-out due to the load and the self weight of the solder. It is proposed in Japanese Patent Publication No. However, according to this method, in a pressure sensor having a sensor chip in which a highly integrated semiconductor circuit is integrated, when the glass pedestal and the metal stem are joined, the sensor chip surface becomes the assembling direction in which the jig contacts. However, there is a problem in that minute scratches are attached to the surface of the sensor chip, resulting in defective electrical characteristics.

この発明は上記のような点に鑑みてなされたものであ
り、例え高集積型半導体回路を内蔵したセンサチップを
有する圧力センサ・ユニットを金属ステムと接合する場
合であっても、センサチップ表面に傷を付けることがな
く、且つはんだ接合部における両はんだ接合面のはんだ
ぬれバランスを改善させることができる無フラックスは
んだ付け方法を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and even when a pressure sensor unit having a sensor chip containing a highly integrated semiconductor circuit is joined to a metal stem, An object of the present invention is to provide a flux-free soldering method capable of improving the solder wetting balance of both solder joint surfaces in a solder joint portion without causing scratches.

発明の開示 そのために、この発明は、被接合部材の表面にはんだ
接合のためのニッケル層と該ニッケル層の酸化防止層と
を形成するに際し、この酸化防止層を、はんだ付け前に
該被接合部材の受ける熱履歴と関連して、該熱履歴後に
上記ニッケル層のニッケルが該被接合部材の最表面に露
出するのを抑制する膜厚に形成しておき、還元雰囲気中
で加熱してはんだ箔を溶解させ、他の被接合部材とはん
だ接合するようにしている。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Therefore, according to the present invention, when forming a nickel layer for solder joining and an oxidation preventing layer of the nickel layer on the surface of a member to be joined, the oxidation preventing layer is provided before the soldering. In relation to the heat history of the member, the nickel layer of the nickel layer is formed to a film thickness that prevents the nickel from being exposed on the outermost surface of the members to be joined after the heat history, and the solder is heated in a reducing atmosphere. The foil is melted and soldered to other members to be joined.

このようなはんだ付け方法によれば、はんだ付け前に
被接合部材が熱履歴をうけても、下地のニッケル層のニ
ッケルが該被接合部材の最表面に露出するのは上層の酸
化防止層の膜厚にて効果的に抑制することができ、実質
的に該被接合部材の接合面におけるはんだぬれ性の低下
はない。
According to such a soldering method, even if the joined member is subjected to thermal history before soldering, the nickel of the underlying nickel layer is exposed to the outermost surface of the joined member because of the upper antioxidant layer. It can be effectively suppressed by the film thickness, and there is substantially no deterioration in solder wettability on the joint surface of the members to be joined.

したがって、はんだ接合時に接合部にかける荷重を増
加しなくても、はんだぬれは促進され、また、対面のは
んだぬれを促進して上下に配置された被接合部材の接合
面におけるはんだぬれバランスを保とうとする効果も加
わり、被接合部材の接合面の良好なはんだぬれが実現で
きるとともに、はんだ接合を還元雰囲気中の加熱で行う
ようにしていることから、フラックス無しでも高気密な
接合部の得られるはんだ付けが可能となる。
Therefore, even if the load applied to the joint portion during solder joining is not increased, solder wetting is promoted, and the solder wetting on the facing surfaces is promoted to maintain the solder wetting balance on the joining surfaces of the members to be joined arranged above and below. In addition to the above-mentioned effect, good solder wetting of the joint surface of the members to be joined can be realized, and since the solder joint is heated in a reducing atmosphere, a highly airtight joint can be obtained without flux. Soldering is possible.

よって、はんだ接合時に接合部にかける荷重を増加さ
せる必要がなくなり、例えば高集積型半導体回路を内蔵
したセンサチップを有する圧力センサ・ユニットを金属
ステムと接合する場合であっても、センサチップを下側
として金属ステムにて荷重をかけたり、他の重りなどに
より荷重をかけたりする必要はなく、したがってセンサ
チップ表面に傷を付ける不具合は解消できる。
Therefore, it is not necessary to increase the load applied to the joint portion at the time of solder joining, and for example, even when a pressure sensor unit having a sensor chip containing a highly integrated semiconductor circuit is joined to a metal stem, It is not necessary to apply a load with a metal stem on the side, or to apply a load with another weight, and therefore, the problem of scratching the surface of the sensor chip can be eliminated.

また、はんだ付けを無フラックス化することにより、
はんだ付け後のフラックス残渣の洗浄工程を廃止でき、
組付けの自動化が容易となるとともに、脱フロン等の環
境保全にも効果が発揮される。
In addition, by making the soldering flux-free,
The cleaning process of flux residue after soldering can be eliminated,
Not only will the assembly be automated, but it will also be effective for environmental protection such as CFC removal.

図面の簡単な説明 図1はこの発明の一実施例に係るはんだ付け方法を圧
力センサ・ユニットの組付けに適用した場合の構成を示
す図、図2,図3は各々熱履歴前後におけるガラス台座表
面のオージェ分析結果を示す図、図4はガラス台座面の
金(Au)膜厚とニッケル(Ni)あるいは酸素(O)の検
出強度比との関係を示す特性図、図5はガラス台座面の
Au膜厚とはんだぬれ面積との関係を示す特性図、図6は
ガラス台座面のAu膜厚とはんだ付け部のボイド面積率と
の関係を示す特性図、図7ははんだ付け時の荷重とはん
だ付け後の気密性良品率との関係を示す特性図、図8は
ガラス台座面のAu膜厚とはんだ付け後の気密性良品率と
の関係を示す特性図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a configuration when a soldering method according to an embodiment of the present invention is applied to assembly of a pressure sensor unit, and FIGS. 2 and 3 are glass pedestals before and after heat history, respectively. Fig. 4 is a diagram showing the result of Auger analysis of the surface, Fig. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the gold (Au) film thickness on the glass pedestal surface and the detection intensity ratio of nickel (Ni) or oxygen (O), and Fig. 5 is the glass pedestal surface. of
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the Au film thickness and the solder wetted area, FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the Au film thickness on the glass pedestal surface and the void area ratio of the soldered portion, and FIG. 7 is the load during soldering. FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship with the airtight non-defective rate after soldering, and FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the Au film thickness on the glass pedestal surface and the airtight non-defective rate after soldering.

発明を実施するための最良の形態 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。この実施例は、接合部寸法が微小であり、且つ接合
部に高気密性が要求される圧力センサを組み立てる場合
を示しているもので、図1はそのはんだ付け時の構成を
示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment shows a case where a pressure sensor having a small joint portion size and a high airtightness at the joint portion is assembled, and FIG. 1 shows the configuration at the time of soldering.

圧力センサは、半導体等によって構成されるセンサチ
ップ4と該チップ4を取り付けるガラス台座1とからな
る圧力センサ・ユニットを、例えば42アロイ(Fe58%,N
i42%)等からなる金属性のステム3に接合することに
より組み立てられる。ここで、ステム3にはその中心軸
部分に圧力導入通路6が形成されており、またガラス台
座1にはその中心軸部分にセンサチップ4に至る圧力導
入口5が形成されており、これら圧力導入口5と圧力導
入通路6とを同軸的に連通して接続されるように構成す
る。そして、このように構成することで、圧力導入通路
6に導入された被測定圧力が、センサチップ4のダイヤ
フラム面に作用して、同チップ4に集積化された半導体
回路にて信号処理されて検出されるものである。
The pressure sensor is, for example, a 42 alloy (Fe58%, N
It is assembled by joining to a metallic stem 3 made of i42%) or the like. Here, the stem 3 has a pressure introducing passage 6 formed in the central axis portion thereof, and the glass pedestal 1 has a pressure introducing port 5 reaching the sensor chip 4 formed in the central axis portion thereof. The introduction port 5 and the pressure introduction passage 6 are configured to be coaxially connected and connected. With this configuration, the measured pressure introduced into the pressure introducing passage 6 acts on the diaphragm surface of the sensor chip 4 and is subjected to signal processing by the semiconductor circuit integrated in the chip 4. It is what is detected.

ここで本実施例においては、ステム3の接合面に順次
Niメッキ,Ni−Bメッキが施されているもので、またガ
ラス台座1はパイレックスガラス(コーニング社製)か
らなり、その接合面には順次Ti,Ni,Auの金属薄膜層が蒸
着により形成されている。
Here, in the present embodiment, the joining surfaces of the stem 3 are sequentially
The glass pedestal 1 is made of Pyrex glass (manufactured by Corning Incorporated), which is Ni-plated or Ni-B-plated, and Ti, Ni, Au metal thin film layers are sequentially formed on the joint surface by vapor deposition. ing.

この様なステム3とガラス台座1とを接合する際、本
実施例では、図1に示すように治具7に対して、ステム
3をそのはんだ接合面を上側にして設定する。そして、
このように治具7に対してステム3が設定された状態
で、このステム3の接合領域上に厚さ45〜50μm程度の
はんだ箔2を載置し、その上にガラス台座1をそのセン
サチップ4配置面と反対側端面に設定されたはんだ接合
面を下側として載置する。
When joining the stem 3 and the glass pedestal 1 as described above, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the stem 3 is set with respect to the jig 7 with its solder joint surface facing upward. And
With the stem 3 set to the jig 7 in this manner, the solder foil 2 having a thickness of about 45 to 50 μm is placed on the joining region of the stem 3 and the glass pedestal 1 is mounted on the solder foil 2. The solder joint surface set on the end surface opposite to the chip 4 arrangement surface is placed as the lower side.

この様に治具7によってステム3とガラス台座1との
組み立て構造が設定されたならば、これを例えばH2/(H
2+N2)=30%以上,望ましくは30%〜50%の還元雰囲
気中で250〜300℃に加熱することにより、はんだ箔2を
溶融して両者をはんだ接合する。
In this way, if the assembly structure of the stem 3 and the glass pedestal 1 is set by the jig 7, this is set as, for example, H 2 / (H
2 + N 2 ) = 30% or more, preferably 30% to 50% In a reducing atmosphere, heated to 250 to 300 ° C., the solder foil 2 is melted and soldered together.

ところで、ガラス台座1のはんだ接合面(下側)に
は、圧力導入口5配設前に予め、上述のように、ガラス
とはんだ接合層(Ni)との密着のためのTi層,はんだと
の接合のためのNi層,該Ni層の酸化防止のためのAu層か
らなる金属薄膜層が蒸着されており、ガラス台座1は圧
力導入口5の配設後、上面側にセンサチップ4が陽極接
合される。ここで、この陽極接合は例えば360℃,15分の
条件にて行われ、この陽極接合の際にNi層,Au層は熱履
歴をうけ、Ni層,Au層において拡散が進行することとな
る。
By the way, on the solder joint surface (lower side) of the glass pedestal 1, before the pressure introduction port 5 is arranged, as described above, a Ti layer for soldering the glass and the solder joint layer (Ni), and solder A metal thin film layer consisting of a Ni layer for joining the layers and an Au layer for preventing oxidation of the Ni layer is vapor-deposited. The glass pedestal 1 has the sensor chip 4 on the upper surface side after the pressure introduction port 5 is provided. Anodically bonded. Here, this anodic bonding is performed, for example, under the conditions of 360 ° C. for 15 minutes, and during this anodic bonding, the Ni layer and the Au layer undergo a thermal history, and the diffusion progresses in the Ni layer and the Au layer. .

図2,図3は、従来構造のはんだ付けを行う前のガラス
台座1の接合面におけるオージェ分析結果であり、図2
は陽極接合前の、図3は陽極接合後のものを示してい
る。また各々(A)図は表面構造を示し、(B)図は調
査結果を分析深さと検出強度との関係で示している。
2 and 3 are the Auger analysis results of the bonding surface of the glass pedestal 1 before soldering of the conventional structure.
Shows before anodic bonding, and FIG. 3 shows after anodic bonding. Further, each (A) figure shows the surface structure, and (B) figure shows the investigation result by the relationship between the analysis depth and the detection intensity.

これら図2,図3からわかるように、陽極接合前のガラ
ス台座1の金属薄膜層を含む表面には酸化膜が検出され
ていないのに対し、陽極接合後には、接合後の冷却雰囲
気を還元雰囲気とする等しても、約1〜1.5nmの厚さの
酸化膜が成長している。これはガラス台座1の接合面に
おいて、上述のように陽極接合時の熱履歴によりNiが最
表面に拡散・露出し、この露出されたNiが陽極接合後の
工程において酸素と反応して酸化されるもので、この酸
化膜があると上述の特開平3−218950号公報にも指摘が
あるように、ガラス台座側のはんだぬれ性が低下するこ
ととなる。
As can be seen from FIGS. 2 and 3, no oxide film was detected on the surface of the glass pedestal 1 including the metal thin film layer before anodic bonding, whereas after anodic bonding, the cooling atmosphere after the bonding was reduced. Even in the atmosphere, an oxide film having a thickness of about 1 to 1.5 nm is growing. In the bonding surface of the glass pedestal 1, Ni diffuses and is exposed to the outermost surface due to the heat history during anodic bonding as described above, and the exposed Ni is oxidized by reacting with oxygen in the process after anodic bonding. However, if the oxide film is present, the solder wettability on the glass pedestal side is deteriorated, as pointed out in Japanese Patent Laid-Open No. 3-218950.

本発明者らは、従来のようにガラス台座1を倒立させ
てステム3を上側としてはんだ接合を実施しなくとも、
すなわち図1の組付方向でも良好なはんだ接合が実現で
きるように、ガラス台座1の接合面に形成するAu層の膜
厚について検討した。
Even if the present inventors do not perform the solder bonding with the glass pedestal 1 inverted and the stem 3 on the upper side as in the conventional case,
That is, the film thickness of the Au layer formed on the bonding surface of the glass pedestal 1 was examined so that good solder bonding can be realized even in the assembling direction of FIG.

すなわち、従来Au層は単なるNi層の酸化防止層であ
り、貴金属でもあることから、80nm程度の厚さにて形成
していたものであったが、本実施例においては150nmの
厚さにて形成するようにしている。
That is, the conventional Au layer was a simple antioxidation layer for the Ni layer, and since it was also a noble metal, it was formed with a thickness of about 80 nm, but in the present embodiment, it was formed with a thickness of 150 nm. I am trying to form.

次に、このAu層の膜厚の増加による作用効果について
説明する。
Next, the function and effect of increasing the thickness of the Au layer will be described.

まず、陽極接合後のガラス台座1のはんだ接合面側の
オージェ像を観察すると、Au膜厚が増加するにつれて最
表面に拡散・露出するNiが減少するのが確認された。図
4は、このときのNi,Oの検出強度比を示したものであ
り、Au膜厚の増加につれてNiの露出が減少し、酸化も減
少していることがわかる。
First, when the Auger image on the solder bonding surface side of the glass pedestal 1 after anodic bonding was observed, it was confirmed that Ni diffused / exposed to the outermost surface decreased as the Au film thickness increased. FIG. 4 shows the detection intensity ratio of Ni and O at this time, and it can be seen that the exposure of Ni decreases and the oxidation also decreases as the Au film thickness increases.

また、図5はガラス台座1の接合面を上に向けて設置
し、その上にはんだ箔を載せ、H2/(H2+N2)=30%の
還元雰囲気中で加熱したときのはんだのぬれ面積を示し
たものである。図よりAu膜厚の増加とともにはんだぬれ
性が良好となり、接合面全面にはんだがぬれるようにな
ることがわかる。
In addition, in FIG. 5, the bonding surface of the glass pedestal 1 is set up, the solder foil is placed on it, and the solder when heated in a reducing atmosphere of H 2 / (H 2 + N 2 ) = 30% This shows the wetted area. From the figure, it can be seen that as the Au film thickness increases, the solder wettability becomes better, and the solder will wet the entire joint surface.

ガラス台座1とはんだ箔2とステム3とを図1に示す
組付方向にて組み立て、還元雰囲気中で加熱したときの
はんだ付け部のボイド面積率を、図6に示す。図5のガ
ラス台座1のはんだぬれ性の向上に伴い、Au膜厚の増加
につれてボイド面積率が減少することが、図6より確認
できる。尚、このときのステム3の表面処理はステム表
面より順にNiメッキ,表層にAuより安価なNi−Bメッキ
を施したものであるが、ガラス台座1のはんだぬれ性が
改善されることにより、ガラス台座1及びセンサチップ
4による荷重が0.05gf(接合部に作用する荷重)と小さ
くても、対面のNi−Bメッキのはんだぬれ性も改善され
る傾向にあることが判明した。
FIG. 6 shows the void area ratio of the soldered portion when the glass pedestal 1, the solder foil 2 and the stem 3 were assembled in the assembly direction shown in FIG. 1 and heated in a reducing atmosphere. It can be confirmed from FIG. 6 that the void area ratio decreases as the Au film thickness increases as the solder wettability of the glass pedestal 1 in FIG. 5 improves. Incidentally, the surface treatment of the stem 3 at this time is performed by Ni plating in order from the stem surface and Ni-B plating on the surface layer which is cheaper than Au. However, since the solder wettability of the glass pedestal 1 is improved, It was found that even if the load applied by the glass pedestal 1 and the sensor chip 4 was as small as 0.05 gf (load acting on the joint portion), the solder wettability of the facing Ni-B plating also tended to be improved.

図7は、はんだ付け時の荷重とはんだ付け後の気密性
良品率との関係を示す。なお、気密性は、ラジオアイソ
トープを用いたリーク検査により、漏れ量1×10-11atm
・cc/s以下のものを良品とした。なお、ステム3の最表
面の表面処理はNi−Bメッキである。
FIG. 7 shows the relationship between the load during soldering and the good airtightness rate after soldering. The airtightness was determined by a leak test using a radioisotope, and the leak rate was 1 × 10 -11 atm.
・ Claims below cc / s were considered good. The surface treatment of the outermost surface of the stem 3 is Ni-B plating.

本実施例のようにガラス台座1の接合面のAu膜厚を15
0nmとすると、図7よりわかるように、荷重0.05gf/0.08
cm2のままでも、従来のAu膜厚であるAu膜80nmで2.9gf/
0.08cm2の荷重を作用させた場合と同様の良好な結果が
得られることになる。尚、この荷重2.9gf/0.08cm2は、
従来の特開平3−218950号公報に示される倒立方法にお
いてステムを上側とすることにより接合部に作用する荷
重に相当する。
As in the present embodiment, the Au film thickness on the bonding surface of the glass pedestal 1 is set to 15
Assuming that it is 0 nm, the load is 0.05 gf / 0.08 as shown in FIG.
Even if it remains cm 2 , it is 2.9gf / at 80nm Au film which is the conventional Au film thickness.
The same good result as when a load of 0.08 cm 2 is applied is obtained. In addition, this load 2.9gf / 0.08cm 2
This corresponds to the load acting on the joint by setting the stem to the upper side in the inversion method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-218950.

すなわち、本実施例ではステムあるいは別体の重りの
荷重によるはんだ押し流し効果を使わなくても、ガラス
台座面のはんだぬれ性を向上させることにより、ガラス
台座側を上側として上下に配置したガラス台座1とステ
ム3の接合面のはんだぬれバランスを改善することがで
き、良好なはんだ付けが可能である。また、ステム3側
の表面メッキを安価なNi−Bメッキとしても、Auに比べ
はんだのぬれは遅いものの、はんだ侍重によるぬれ性の
向上,及び接合面のはんだぬれバランスの向上とによ
り、均一なはんだぬれが実現でき、良好なはんだ付けが
可能である。したがって、高集積半導体回路を有するセ
ンサチップ4の表面に傷を付けることなく、高気密,高
接合強度に圧力センサを組み立てることができる無フラ
ックスはんだ付け方法が実現できることになる。
That is, in the present embodiment, the glass pedestal 1 arranged vertically with the glass pedestal side as the upper side is improved by improving the solder wettability of the glass pedestal surface without using the solder flushing effect due to the load of the stem or another weight. It is possible to improve the solder wetting balance on the joint surface of the stem 3 and the stem 3 and to perform good soldering. Even if the surface plating on the stem 3 side is made of inexpensive Ni-B plating, although the solder wets more slowly than Au, it improves the wettability due to the solder sacrificial weight and improves the solder wet balance of the joint surface, resulting in a uniform Good soldering can be achieved and good soldering is possible. Therefore, it is possible to realize a flux-free soldering method capable of assembling a pressure sensor with high airtightness and high bonding strength without damaging the surface of the sensor chip 4 having a highly integrated semiconductor circuit.

図8は、ガラス台座1のAu膜厚と上述の圧力センサに
要求される気密性良品率との関係を示している。尚、ス
テム3の最表面の表面処理はNi−Bメッキで、荷重は0.
05gf/0.08cm2である。
FIG. 8 shows the relationship between the Au film thickness of the glass pedestal 1 and the airtight non-defective rate required for the pressure sensor. The surface treatment of the outermost surface of the stem 3 is Ni-B plating, and the load is 0.
It is 05 gf / 0.08 cm 2 .

図8より良好な気密性を得るためには、Au膜厚を約13
0nmにすればよいことがわかる。また、はんだ中にAuが
4重量%以上含まれると、Au−Sn合金が過剰成長して強
度劣化を引き起こすことにより、Au層の膜厚上限として
は約360nmであると考えられる。(これは上記一実施例
において、接合後約24μmとなった接合部のはんだ中に
Auが4重量%含まれるとして算定した)。すなわち、一
実施例においてはAu膜厚を150nmで形成した場合を示し
たが、Au膜厚は約130nm乃至360nmで形成するようにすれ
ばよい。
In order to obtain better airtightness than in Fig. 8, the Au film thickness should be about 13
It turns out that it should be set to 0 nm. Further, when Au is contained in the solder in an amount of 4% by weight or more, the Au—Sn alloy is overgrown and causes strength deterioration, so that the upper limit of the thickness of the Au layer is considered to be about 360 nm. (This is due to the fact that in the above-mentioned one embodiment
Calculated as containing 4% by weight of Au). That is, although the case where the Au film thickness is formed to 150 nm is shown in the embodiment, the Au film thickness may be formed to approximately 130 nm to 360 nm.

なお、上記一実施例のように、組付ける際に下側に載
置する部品の方がその表面面積が大きく、はんだぬれ性
が少し劣る場合(Ni−B/Niメッキ)は、面積の小さい上
側の部品の接合面におけるはんだぬれ性を改善すれば良
い。しかし、下側の部品の面積が大きく、はんだぬれ性
が良好な場合(例えばAuメッキ)は、はんだの過剰流れ
によるはんだ引けを防止するために、下側の部品のはん
だぬれを上側の部品との接合部分のみに限定する手段
(例えばはんだ流れだしを止める堰,溝あるいは部分メ
ッキ処理など)を設けるようにすれば良い。
Incidentally, as in the above example, the surface area of the component placed on the lower side during assembly is larger, and the solder wettability is slightly inferior (Ni-B / Ni plating), the area is small. It suffices to improve the solder wettability on the joint surface of the upper part. However, when the area of the lower part is large and the solder wettability is good (for example, Au plating), in order to prevent the solder shrinkage due to the excessive flow of solder, the solder wettability of the lower part is A means (for example, a weir, a groove or a partial plating treatment for stopping the flow of the solder) may be provided to limit only the joint portion of the above.

産業上の利用可能性 以上のように本発明の無フラックスはんだ付け方法
は、微小な接合面を有し、かつ高気密,高接合強度な接
合が要求される場合のはんだ付けに効果的に適用可能で
あり、例えば圧力センサを組み立てる場合に効果的に適
用することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the flux-free soldering method of the present invention is effectively applied to soldering when a joint having a minute joint surface and high airtightness and high joint strength is required. It is possible and can be effectively applied, for example, when assembling a pressure sensor.

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】被接合部材の表面がニッケル層と該ニッケ
ル層の酸化防止層とからなり、はんだ付け工程前に熱履
歴を受ける場合において、 上記熱履歴後に上記ニッケル層のニッケルが上記部材の
最表面に露出するのを抑制する膜厚に、上記酸化防止層
を形成する工程と、 上記部材をその前記表面側において、はんだ箔を介して
他の被接合部材に対向設定する工程と、 両被接合部材を還元雰囲気中で加熱して、前記はんだ箔
を溶解させてはんだ付けする工程と を含むことを特徴とする無フラックスはんだ付け方法。
1. When the surface of a member to be joined is composed of a nickel layer and an antioxidation layer of the nickel layer and is subjected to a heat history before the soldering step, after the heat history, the nickel in the nickel layer is A step of forming the anti-oxidation layer to a thickness that suppresses exposure to the outermost surface; a step of setting the member on the surface side thereof so as to face another member to be joined via a solder foil; A step of heating the members to be joined in a reducing atmosphere to melt the solder foil for soldering, and a fluxless soldering method.
【請求項2】上記酸化防止層の形成工程は、金を約130
〜360nmに成膜する工程であることを特徴とする請求の
範囲第1講記載の無フラックスはんだ付け方法。
2. The step of forming the anti-oxidation layer comprises depositing about 130 gold.
The method of fluxless soldering according to claim 1, characterized in that it is a step of forming a film in a thickness of up to 360 nm.
【請求項3】上記酸化防止層の形成される被接合部材の
接合面は、上記他の被接合部材の接合面より小さく、上
記対向設定する工程は、上記他の被接合部材を重力方向
において下方に設定することを特徴とする請求の範囲第
1項記載の無フラックスはんだ付け方法。
3. The joint surface of the member to be joined on which the antioxidation layer is formed is smaller than the joint surface of the other member to be joined, and the step of setting the other face in the direction of gravity of the other member to be joined. The fluxless soldering method according to claim 1, wherein the fluxless soldering method is set downward.
【請求項4】上記酸化防止層の形成される被接合部材の
接合面は、上記他の被接合部材の接合面より小さく、上
記対向設定する工程は、上記他の被接合部材を重力方向
において下方に設定することを特徴とする請求の範囲第
2項記載の無フラックスはんだ付け方法。
4. The joint surface of the member to be joined on which the antioxidation layer is formed is smaller than the joint surface of the other member to be joined, and the step of setting the other face to face the other member to be joined in the gravity direction. The fluxless soldering method according to claim 2, wherein the fluxless soldering method is set downward.
【請求項5】上記他の被接合部材の接合面のはんだぬれ
性は、上記熱履歴後の上記酸化防止層の形成される被接
合部材の接合面におけるはんだぬれ性より劣っているこ
とを特徴とする請求の範囲第4項記載の無フラックスは
んだ付け方法。
5. The solder wettability of the joint surface of the other joined member is inferior to the solder wettability of the joint surface of the joined member on which the antioxidant layer is formed after the thermal history. 5. The fluxless soldering method according to claim 4.
【請求項6】上記他の被接合部材の接合面には、ニッケ
ル−ボロンからなるメッキ処理が施されていることを特
徴とする請求の範囲第5項記載の無フラックスはんだ付
け方法。
6. The fluxless soldering method according to claim 5, wherein the joint surface of the other member to be joined is plated with nickel-boron.
【請求項7】上記はんだ付け工程の還元雰囲気は、水素
と窒素の混合ガス雰囲気であることを特徴とする請求の
範囲第2項記載の無フラックスはんだ付け方法。
7. The fluxless soldering method according to claim 2, wherein the reducing atmosphere in the soldering step is a mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen.
【請求項8】上記混合ガス雰囲気における水素濃度は30
%程度以上であることを特徴とする請求の範囲第7項記
載の無フラックスはんだ付け方法。
8. The hydrogen concentration in the mixed gas atmosphere is 30.
The fluxless soldering method according to claim 7, wherein the fluxless soldering method is about 10% or more.
【請求項9】はんだ接合される第1,第2の部材のうち、
少なくとも一方の部材のはんだ接合面の表面にニッケル
層,及びこのニッケル層の酸化防止層を形成し、熱履歴
を加える第1工程と、 前記第1,第2の部材を、はんだ箔を介して対向設定する
第2工程と、 前記第1,第2の部材を還元雰囲気中で加熱して、前記は
んだ箔を溶解させてはんだ付けする第3工程とを含み、 上記第1工程は、上記熱履歴後に上記ニッケル層のニッ
ケルが上記部材の最表面に露出するのを抑制する膜厚
に、上記酸化防止層を形成する工程を含むことを特徴と
する無フラックスはんだ付け方法。
9. Of the first and second members to be soldered,
Forming a nickel layer on the surface of the solder joint surface of at least one member and an oxidation preventing layer of this nickel layer, and applying a heat history; A second step of facing each other, and a third step of heating the first and second members in a reducing atmosphere to melt and solder the solder foil, and the first step is the heat treatment. A flux-free soldering method comprising the step of forming the antioxidation layer to a film thickness that suppresses the nickel of the nickel layer from being exposed on the outermost surface of the member after a history.
【請求項10】上記酸化防止層の形成工程は、金を約13
0〜360nmに成膜する工程であることを特徴とする請求の
範囲第9項記載の無フラックスはんだ付け方法。
10. The step of forming the anti-oxidation layer comprises depositing about 13 gold.
10. The fluxless soldering method according to claim 9, which is a step of forming a film in a thickness of 0 to 360 nm.
【請求項11】上記はんだ付け工程の還元雰囲気は、水
素と窒素の混合ガス雰囲気であることを特徴とする請求
の範囲第10項記載の無フラックスはんだ付け方法。
11. The fluxless soldering method according to claim 10, wherein the reducing atmosphere in the soldering step is a mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen.
【請求項12】ガラス部材の一方の面にニッケルを成膜
し、さらに金を約130〜360nmにて成膜し、さらに該ガラ
ス部材の他方の面にシリコンチップを陽極接合する工程
と、 該ガラス部材をその一方の面を接合面として、はんだ箔
を介して金属部材上に載置する工程と、 このガラス部材と金属部材とを還元雰囲気中で加熱し
て、前記はんだ箔を溶解させてはんだ付けする工程と を含むことを特徴とする無フラックスはんだ付け方法。
12. A step of forming a nickel film on one surface of a glass member, further forming a gold film at about 130 to 360 nm, and further anodic bonding a silicon chip to the other surface of the glass member, A step of placing the glass member on the metal member via the solder foil with one surface thereof as the bonding surface, and heating the glass member and the metal member in a reducing atmosphere to melt the solder foil. And a flux-free soldering method, which comprises a step of soldering.
【請求項13】上記金属部材の表面は上記ガラス部材の
一方の面より面積が大きいことを特徴とする請求の範囲
第12項記載の無フラックスはんだ付け方法。
13. The fluxless soldering method according to claim 12, wherein the surface of the metal member has a larger area than one surface of the glass member.
【請求項14】上記金属部材の表面は上記ガラス部材の
一方の面よりはんだぬれ性が劣ることを特徴とする請求
の範囲第13項記載の無フラックスはんだ付け方法。
14. The flux-free soldering method according to claim 13, wherein the surface of the metal member is inferior in solder wettability to one surface of the glass member.
【請求項15】上記金属部材の表面は、ニッケル−ボロ
ンからなるメッキ処理が施されていることを特徴とする
請求の範囲第14項記載の無フラックスはんだ付け方法。
15. The fluxless soldering method according to claim 14, wherein the surface of the metal member is plated with nickel-boron.
【請求項16】上記はんだ付け工程の還元雰囲気は、水
素濃度が30%程度以上である水素と窒素の混合ガス雰囲
気であることを特徴とする請求の範囲第12項記載の無フ
ラックスはんだ付け方法。
16. The fluxless soldering method according to claim 12, wherein the reducing atmosphere in the soldering step is a mixed gas atmosphere of hydrogen and nitrogen having a hydrogen concentration of about 30% or more. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108788357A (en) * 2017-05-05 2018-11-13 盾安美斯泰克股份有限公司 For preventing solder from flowing into the method and structure of MEMS pressure ports

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CN108788357B (en) * 2017-05-05 2022-08-23 盾安美斯泰克股份有限公司 Method and structure for preventing solder from flowing into MEMS pressure port

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