JP3600549B2 - 相互接続構造及びこれの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、チップ・キャリアと第2レベル・アセンブリがサーフェス・マウント技術により形成される新しい半導体チップ・キャリア接続に関して、特に、サーフェス・マウント技術に、基本的には銅接続等の非はんだ金属接続が含まれる、ボール・グリッド・アレイ(BGA)、カラム・グリッド・アレイ(CGA)等のサーフェス・マウント技術及びカラム・グリッド・アレイ構造とその作製プロセスに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスは、新しい技術の発展につれて小型化が進み、より高密度になっているが、回路密度が上がるとチップ接続の課題も大きくなる。チップ・メーカは、絶え間ない技術革新によって製品を改良していかなくてはならない。チップの相互接続技術に関しては大きな改良が見られるものの、それだけではあらゆる課題を克服するには十分ではない。
【0003】
現在、大きな技術革新がみられる従来技術の分野は、チップと基板間及び基板と次のレベルの相互接続間の接続としての種々のPbフリーはんだ合金である。
【0004】
例えば、米国特許第5328660号(Gonya)は、スズを主成分とした鉛フリー高温複合はんだ(multi−component solder)を開示している。はんだ合金は、スズが78.4重量%で残りは銀、ビスマス、インジウムである。
【0005】
同様に、米国特許第5411703号(Gonya)は、スズを主成分とした鉛フリー複合はんだを対象にしている。この高固相線はんだ合金は、スズが93重量%乃至94重量%、残りはアンチモン、ビスマス、銅である。
【0006】
一方、米国特許第5733501号(Takao)は、鉛フリーはんだ合金の疲労テストを開示している。ガラス・エポキシ樹脂と銅の積層ボード/基板の孔に銅リードが通され、はんだ合金によりはんだ付けされる。
【0007】
米国特許第5874043号(Sarkhel)は、スズを主成分とした別の鉛フリー複合はんだを開示している。はんだ合金はスズが70.5重量%乃至73.5重量%で、残りは銀とインジウムである。
【0008】
もう1つの革新分野は、特にチップ・キャリアがセラミック物質で形成される場合に、チップ・キャリア技術での利用が増えているカラム・グリッド・アレイ(CGA)チップ・キャリアである。チップ・キャリアは通常、セラミック物質または有機積層物質から形成される。複数のはんだカラムがチップ・キャリアのI/O(入出力)パッドと次のレベルのパッケージに付着され、それらの間が電気的に接続される。例えば米国特許第5324892号(Grainier)を参照されたい。この特許では、はんだカラムを使用して電子相互接続を作製する方法が開示されている。はんだカラムは、融点が約250℃を超えるはんだで形成される。予め作製されたはんだカラムは、融点約240℃未満のはんだを利用することでチップ・キャリアに付着される。これらのはんだカラムは個別に作製されて炉の固定具に配置され、固定具とキャリアが位置合わせされる。高温はんだカラムは、低温はんだ合金のリフローにより付着される。ただし当業者には明らかなように、通常は小径であるはんだカラムはかなり柔らかいので、チップ・キャリア・モジュール作製時にカラムの破損や撓曲が生じやすい。この問題は、特にI/Oパッド・アレイ上の位置が複数のとき複雑になる。一般的な解決法はコストのかかる再加工である。またカードのアセンブリ中、これらのカラム・グリッド・アレイはハンドリングにより破損する可能性がある。更に、相互接続密度が増すと、はんだカラムの直径を小さくする必要がある。もちろん、はんだカラム径を小さくすれば、これらのはんだカラムの可撓強度は低下し、はんだカラムのハンドリング破損が大きくなる。
【0009】
従来技術では、Pbフリーはんだが用いられるが、チップを基板に、または基板をボードに接続する非はんだ金属相互接続セグメントを教示した技術はない。同様に、銅コア・カラム・グリッド・アレイをチップ・キャリア及び有機カードに接続するため、高融点と低融点のはんだ合金と組み合わせた銅コア・カラム・アレイの使用も教示されていない。このような高融点と低融点のはんだ合金は、Pb含有はんだ合金またはPbフリーはんだ合金から選択することができる。更に本発明は従来技術の問題を少なくし、カラム・グリッド・アレイ接続を持つチップ・キャリアの大量生産を可能にするカラム・グリッド・アレイ構造を対象にしている。
【0010】
本発明は、高密度カラム・グリッド・アレイ接続のための新規な方法及び構造である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高密度カラム・グリッド・アレイ接続を実現する構造及び方法を提供することである。
【0012】
本発明の他の目的は、非はんだ金属相互接続を提供することである。
【0013】
本発明の他の目的は、チップ・キャリアと電子コンポーネント間に非はんだ金属相互接続を提供することである。
【0014】
本発明の他の目的は、チップ・キャリアと電子コンポーネント間に銅相互接続を提供することである。
【0015】
本発明の他の目的は、例えば基板側でPb/Snが90/10、カード側でPb/Sn共晶ハンダが37/63の、鉛ベースの付着はんだを使用して、チップ・キャリアと電子コンポーネント間に銅相互接続を提供することである。
【0016】
本発明の他の目的は、カードと基板間の銅相互接続を確実に固定するため、基板側にスズ/アンチモン、カード側にスズ/銀/銅合金等の鉛フリーはんだを提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様は、第1基板上の第1パッドと第2基板上の第2パッド間に金属の電気的相互接続を含み、前記電気的相互接続は非はんだ金属物質から形成される。
【0018】
本発明の他の態様は、相互接続を基板に固定する方法を含む。前記相互接続の少なくとも50%は非はんだ金属物質から形成される。方法は、
a)前記相互接続の端部をフラックス処理するステップと、
b)フラックス処理された前記相互接続の端部を、前記基板上の少なくとも1つのはんだでパッド上に配置するステップと、
c)前記フラックス処理端部及び前記パッド付近で温度を室温から約100℃乃至約300℃まで上げ、前記はんだのリフロー後、前記相互接続を室温に戻すことによって、前記相互接続を前記基板に固定するステップとを含む。
【0019】
本発明の他の態様は、プリント回路基板に相互接続を固定する方法を含む。前記相互接続の少なくとも50%は非はんだ金属物質から形成される。方法は、
a)前記相互接続の端部をフラックス処理するステップと、
b)前記相互接続のフラックス処理した端部を、前記プリント回路基板上の少なくとも1つのはんだでパッドに配置するステップと、
c)前記フラックス処理端部及び前記パッド付近で、温度を室温から約100℃乃至約300℃まで上げ、前記はんだのリフロー後、前記相互接続を室温に戻すことによって、前記相互接続を前記プリント回路基板に固定するステップとを含む。
【0020】
本発明の他の態様は、相互接続を第1基板と第2基板に固定する方法を含む。前記相互接続は非はんだ金属物質から形成される。方法は、
a)前記相互接続の第1端部をフラックス処理するステップと、
b)前記相互接続のフラックス処理した第1端部を、前記第1基板上の少なくとも1つの第1はんだで第1パッドに配置するステップと、
c)前記フラックス処理端部及び前記第1パッド付近で、温度を室温から約100℃乃至約300℃まで上げ、前記第1はんだのリフロー後、前記相互接続を室温に戻すステップと、
d)前記相互接続の第2端部をフラックス処理するステップと、
e)前記相互接続のフラックス処理した第2端部を、前記第2基板上の少なくとも1つの第2はんだで第2パッドに配置するステップと、
f)前記フラックス処理端部及び前記第2パッド付近で、温度を室温から約100℃乃至約300℃まで上げ、前記第2はんだのリフロー後、前記相互接続を室温に戻すことによって、前記相互接続を前記第1基板と前記第2基板に固定するステップとを含む。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、少なくとも1つの高温はんだ物質(接合)14を使用して、銅カラム23等の非はんだ金属カラム23がチップ・キャリアまたは基板10上のI/O(入出力)パッド12に接合され、高密度カラム構造が得られる本発明の好適な実施例を示す。
【0022】
図2は、本発明の他の好適な実施例を示す。ここでは図1の高密度カラム構造は、少なくとも1つの低温はんだ物質(接合)24を使用して、プリント回路基板(PCB)20等の第2レベル・パッケージまたは基板20上のI/O(入出力)パッド22に接合される。銅カラム23等の非はんだ金属カラム23にはまた、少なくとも1つの金属めっき膜21を付着することができる。金属めっき膜21は通常、かなり薄いめっきであり、好適な金属物質はスズであるが、例えばニッケル、スズ、スズ銀、スズ金、その合金の層を追加したニッケル等、他の金属めっき膜21も使用できる。
【0023】
先に述べた通り、本発明は、基本的には可撓銅コア・カラム23の合金等、非はんだ金属構造(カラム)23を使用し、チップ・キャリア10を高融点はんだ合金(接合)14及び低融点はんだ合金(接合)24で有機カードまたは基板20に接合する。銅カラム23は、好適には延伸率が大きくなり、有機カードに接合されたチップ・キャリアが通常、製品の耐用期間に経る複数の熱疲労サイクルを吸収するよう、完全にアニール処理される。使用される低融点と高融点のはんだ合金は、銅コア・カラムに対応することが望ましい。銅カラムを固定するため用いられるはんだ合金は、Pb含有はんだ合金またはPbフリーはんだ合金から形成することができる。
【0024】
高密度カラム(接続)23は、好適には完全にアニール処理された銅カラム・セグメント(カラム)23であり、延伸率は約30%を超える。スズ、スズ/銀、ニッケルまたはニッケル/スズめっき膜等のオプションの被膜21は、好適には厚み約0.5μm乃至約4.0μmである。ただし金属セグメント(カラム)23の直径と長さ及び関連するはんだ接合フィレットの形状は、モジュールの機能環境における応力条件に応じて最適な疲労寿命が得られるように調整することができる。非はんだカラム23の直径は、ほとんどの用途で、約0.2mm乃至約0.5mmの範囲が望ましい。これは、ピッチ約0.5mm乃至約1.27mmの非はんだカラム・アレイの代表的な直径である。
【0025】
非はんだカラム23をPCBや基板20またはチップ・キャリアに接合するには、鉛/スズ(鉛濃度約70重量%乃至約90重量%の範囲)またはパラジウムをドープした共晶鉛スズ等の高融点はんだが用いられる。
【0026】
鉛フリーの場合、はんだ(接合)14は、スズ/アンチモン(スズ約55重量%乃至約95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅は約0.5重量%乃至約3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀は約2.0重量%乃至約4.5重量%、ビスマスは約3.5重量%乃至約7.5重量%)、スズ/銀/銅(銀約2.0重量%乃至約4.5重量%、銅約0.5重量%乃至約3.0重量%)等よりなるグループから選択することができる。
【0027】
PCBやカード20の場合、従来は共晶鉛/スズはんだ接合24が用いられているが、鉛フリー系のはんだ接合24は、スズ/アンチモン(スズ約55重量%乃至約95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅が約0.5重量%乃至約3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀約2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマス約3.5重量%乃至約7.5重量%)、スズ/銀/銅(銀約2.0重量%乃至約4.5重量%、銅約0.5重量%乃至約3.0重量%)、スズ/亜鉛(スズ約91重量%)、スズ/ビスマス(スズ約42重量%)等よりなるグループから選択することができる。
【0028】
純粋な銅コア(カラム)23は、アニール処理により歪み特性を最適化し、オプションで、ニッケル(例えば約0.5μ乃至約4.0μ)、続いてスズ薄膜(例えば約0.2μ乃至約0.5μ)で被膜することができる。
【0029】
非はんだカラム23をI/Oパッド12に付着させるには、約220℃乃至約240℃の範囲で溶融する95/5のSn/SbまたはSn/Ag(Agは約3重量%乃至約5重量%)を使用できる。これは高温鉛フリーはんだ接合になる。
【0030】
非はんだカラム23をPCBのI/Oパッド22に付着させるには、約120℃乃至約140℃の範囲で溶融する48/52のSn/Inまたは43/57のSn/Biを使用できる。これは低温鉛フリーはんだ接合になる。
【0031】
この種のはんだ接合階層は、カード・アセンブリ時、I/Oはんだ接合14のリフロー・リスクを最小にする。
【0032】
本発明について、好適実施例に関して説明したが、当業者には明らかなように、多くの変形、変更が可能である。従って、特許請求の範囲は、本発明の真の主旨及び範囲から逸脱しないそのような変形、変更を包含するとみなされる。
【0033】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【0034】
(1)第1基板上の第1パッドと第2基板上の第2パッド間の、非はんだ金属物質から形成される、電気的金属相互接続。
(2)前記金属相互接続の少なくとも50%以上は非はんだ金属物質から形成される、前記(1)記載の相互接続。
(3)前記金属相互接続は、銅セグメント、純粋銅セグメント、及び完全にアニール処理された銅セグメントよりなるグループから選択される、前記(1)記載の相互接続。
(4)前記電気的相互接続は、銅、ニッケルとその合金、及びスズ約10重量%乃至約20重量%の銅スズ合金よりなるグループから選択される、前記(1)記載の相互接続。
(5)前記金属相互接続は直径が約0.2mm乃至約0.5mmの範囲である、前記(1)記載の相互接続。
(6)前記第1基板はセラミック基板である、前記(1)記載の相互接続。
(7)前記第2基板は有機基板である、前記(1)記載の相互接続。
(8)前記相互接続の少なくとも一部には、少なくとも1つの物質の少なくとも1つの被膜がある、前記(1)記載の相互接続。
(9)前記相互接続の少なくとも一部には、少なくとも1つの物質の少なくとも1つの被膜があり、該少なくとも1つの物質は、銅、ニッケル、銀、スズ、及びその合金よりなるグループから選択される、前記(1)記載の相互接続。
(10)前記相互接続の少なくとも一部には、少なくとも1つの物質の少なくとも1つの被膜があり、該被膜は厚み約0.5μm乃至約4.0μmである、前記(1)記載の相互接続。
(11)前記相互接続は、はんだ付けとろう付けよりなるグループから選択された方法により、前記基板に固定される、前記(1)記載の相互接続。
(12)前記相互接続は、はんだ付けとろう付けよりなるグループから選択された方法により、前記プリント回路基板に固定される、前記(1)記載の相互接続。
(13)相互接続を基板に固定する方法であって、該相互接続の少なくとも50%以上は非はんだ金属物質から形成され、該方法は、
a)前記相互接続の端部をフラックス処理するステップと、
b)前記相互接続のフラックス処理された前記端部を前記基板上の少なくとも1つのはんだでパッド上に配置するステップと、
c)フラックス処理された前記端部及び前記パッド付近で、温度を室温から約100℃乃至約300℃まで上げ、前記はんだのリフロー後、前記相互接続を室温に戻すことによって、前記相互接続を前記基板に固定するステップと、
を含む、方法。
(14)前記はんだは、溶融温度が約200℃を超える鉛または鉛フリーの合金である、前記(13)記載の方法。
(15)前記はんだは、スズ/アンチモン(スズ約55重量%乃至約95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅は約0.5重量%乃至約3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀は約2.0重量%乃至約4.5重量%、ビスマスは約3.5重量%乃至約7.5重量%)、及びスズ/銀/銅(銀約2.0重量%乃至約4.5重量%、銅約0.5重量%乃至約3.0重量%)よりなるグループから選択される、前記(13)記載の方法。
(16)前記金属相互接続は、銅セグメント、純粋銅セグメント、及び完全にアニール処理された銅セグメントよりなるグループから選択される、前記(13)記載の方法。
(17)前記電気的相互接続の物質は、銅、ニッケルとその合金、及びスズ約10重量%乃至約20重量%の銅スズ合金よりなるグループから選択される、前記(13)記載の方法。
(18)前記金属相互接続は直径約0.2mm乃至約0.5mmの範囲である、前記(13)記載の方法。
(19)前記相互接続の少なくとも一部には、少なくとも1つの物質の少なくとも1つの被膜がある、前記(13)記載の方法。
(20)前記相互接続の少なくとも一部には、少なくとも1つの物質の少なくとも1つの被膜があり、該少なくとも1つの物質は、銅、ニッケル、銀、スズ、及びその合金よりなるグループから選択される、前記(13)記載の方法。
(21)前記相互接続の少なくとも一部には、少なくとも1つの物質の少なくとも1つの被膜があり、該被膜は厚み約0.5μm乃至約4.0μmである、前記(13)記載の方法。
(22)前記相互接続は、はんだ付けとろう付けよりなるグループから選択された方法により、前記基板に固定される、前記(13)記載の方法。
(23)相互接続をプリント回路基板に固定する方法であって、該相互接続の少なくとも50%以上は非はんだ金属物質から形成され、該方法は、
a)前記相互接続の端部をフラックス処理するステップと、
b)前記相互接続のフラックス処理された前記端部を前記プリント回路基板上の少なくとも1つのはんだでパッド上に配置するステップと、
c)フラックス処理された前記端部及び前記パッド付近で、温度を室温から約100℃乃至約300℃まで上げ、前記はんだのリフロー後、前記相互接続を室温に戻すことによって、前記相互接続を前記プリント回路基板に固定するステップと、
を含む、方法。
(24)前記はんだは、溶融温度が約200℃未満の鉛または鉛フリーの合金である、前記(23)記載の方法。
(25)前記はんだは、スズ/アンチモン(スズ約55重量%乃至約95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅は約0.5重量%乃至約3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀は約2.0重量%乃至約4.5重量%、ビスマスは約3.5重量%乃至約7.5重量%)、スズ/銀/銅(銀約2.0重量%乃至約4.5重量%、銅約0.5重量%乃至約3.0重量%)、スズ/亜鉛(スズ約91重量%)、及びスズ/ビスマス(スズ約42重量%)よりなるグループから選択される、前記(23)記載の方法。
(26)前記金属相互接続は、銅セグメント、純粋銅セグメント、及び完全にアニール処理された銅セグメントよりなるグループから選択される、前記(23)記載の方法。
(27)前記電気的相互接続の物質は、銅、ニッケルとその合金、及びスズ約10重量%乃至約20重量%の銅スズ合金よりなるグループから選択される、前記(23)記載の方法。
(28)前記金属相互接続は直径約0.2mm乃至約0.5mmの範囲である、前記(23)記載の方法。
(29)前記相互接続の少なくとも一部には、少なくとも1つの物質の少なくとも1つの被膜がある、前記(23)記載の方法。
(30)前記相互接続の少なくとも一部には、少なくとも1つの物質の少なくとも1つの被膜があり、該少なくとも1つの物質は、銅、ニッケル、銀、スズ、及びその合金よりなるグループから選択される、前記(23)記載の方法。
(31)前記相互接続の少なくとも一部には、少なくとも1つの物質の少なくとも1つの被膜があり、該被膜は厚み約0.5μm乃至約4.0μmである、前記(23)記載の方法。
(32)前記相互接続は、はんだ付けとろう付けよりなるグループから選択された方法により、前記プリント回路基板に固定される、前記(23)記載の方法。
(33)相互接続を第1基板と第2基板に固定する方法であって、該相互接続は非はんだ金属物質から形成され、該方法は、
a)前記相互接続の第1端部をフラックス処理するステップと、
b)前記相互接続のフラックス処理された前記第1端部を前記第1基板上の少なくとも1つの第1はんだで第1パッド上に配置するステップと、
c)フラックス処理された前記端部及び前記第1パッド付近で、温度を室温から約100℃乃至約300℃まで上げ、前記第1はんだのリフロー後、前記相互接続を室温に戻すステップと、
a)前記相互接続の第2端部をフラックス処理するステップと、
b)前記相互接続のフラックス処理された前記第2端部を前記第2基板上の少なくとも1つの第2はんだで第2パッド上に配置するステップと、
c)フラックス処理された前記端部及び前記第2パッド付近で、温度を室温から約100℃乃至約300℃まで上げ、前記第2はんだのリフロー後、前記相互接続を室温に戻すことによって、前記相互接続を前記第1基板と前記第2基板に固定するステップと、
を含む、方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適実施例を示す図である。
【図2】本発明の他の好適実施例を示す図である。
【符号の説明】
10 チップ・キャリアまたは基板
12、22 I/O(入出力)パッド
14 高温はんだ接合
20 PCB(プリント回路基板)
21 被膜、金属めっき膜
23 カラム
24 低温はんだ接合
Claims (24)
- (イ)第1パッドが設けられているチップ・キャリアと、
(ロ)第2パッドが設けられている基板と、
(ハ)第1の融点の第1はんだ合金により前記チップ・キャリアの前記第1パッドに接続された一端と、前記第1の融点よりも低い第2の融点の第2はんだ合金により前記基板の前記第2パッドに接続された他端とを有し、延伸率が30%より大きい、前記第1パッド及び前記第2パッドを電気的に接続する銅のカラムとを備える相互接続構造。 - 前記第1の融点の第1はんだ合金が、220℃乃至240℃の範囲で溶融する95/5のSn/SbまたはSn/Ag(Agは3重量%乃至5重量%)であり、前記第2の融点の第2はんだ合金が、120℃乃至140℃の範囲で溶融する48/52のSn/Inまたは43/57のSn/Biであることを特徴とする、請求項1に記載の相互接続構造。
- 前記第1の融点の第1はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅は0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀は2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマスは3.5重量%乃至7.5重量%)、及びスズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項1に記載の相互接続構造。
- 前記第2の融点の第2はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅が0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマス3.5重量%乃至7.5重量%)、スズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/亜鉛(スズ91重量%)、及びスズ/ビスマス(スズ42重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項1に記載の相互接続構造。
- (イ)第1パッドが設けられているチップ・キャリアと、
(ロ)第2パッドが設けられている基板と、
(ハ)第1の融点の第1はんだ合金により前記チップ・キャリアの前記第1パッドに接続された一端と、前記第1の融点よりも低い第2の融点の第2はんだ合金により前記基板の前記第2パッドに接続された他端とを有し、延伸率が30%より大きい、前記第1パッド及び前記第2パッドを電気的に接続する銅のカラムとを備え、
(ニ)該銅のカラムの表面に、厚み0.5μm乃至4.0μmのスズ、スズ/銀、ニッケルまたはニッケル/スズのめっき被膜が設けられていることを特徴とする、相互接続構造。 - 前記第1の融点の第1はんだ合金が、220℃乃至240℃の範囲で溶融する95/5のSn/SbまたはSn/Ag(Agは3重量%乃至5重量%)であり、前記第2の融点の第2はんだ合金が、120℃乃至140℃の範囲で溶融する48/52のSn/Inまたは43/57のSn/Biであることを特徴とする、請求項5に記載の相互接続構造。
- 前記第1の融点の第1はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅は0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀は2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマスは3.5重量%乃至7.5重量%)、及びスズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項5に記載の相互接続構造。
- 前記第2の融点の第2はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅が0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマス3.5重量%乃至7.5重量%)、スズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/亜鉛(スズ91重量%)、及びスズ/ビスマス(スズ42重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項5に記載の相互接続構造。
- (イ)第1パッドが設けられているチップ・キャリアと、
(ロ)第2パッドが設けられている基板と、
(ハ)第1の融点の第1はんだ合金により前記チップ・キャリアの前記第1パッドに接続された一端と、前記第1の融点よりも低い第2の融点の第2はんだ合金により前記基板の前記第2パッドに接続された他端とを有し、延伸率が30%より大きい、前記第1パッド及び前記第2パッドを電気的に接続する銅のカラムとを備え、
(ニ)該銅のカラムの表面に、厚み0.5μm乃至4.0μmのニッケル薄膜及び厚み0.2μm乃至0.5μmのスズ薄膜が設けられていることを特徴とする、相互接続構造。 - 前記第1の融点の第1はんだ合金が、220℃乃至240℃の範囲で溶融する95/5のSn/SbまたはSn/Ag(Agは3重量%乃至5重量%)であり、前記第2の融点の第2はんだ合金が、120℃乃至140℃の範囲で溶融する48/52のSn/Inまたは43/57のSn/Biであることを特徴とする、請求項9に記載の相互接続構造。
- 前記第1の融点の第1はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅は0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀は2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマスは3.5重量%乃至7.5重量%)、及びスズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項9に記載の相互接続構造。
- 前記第2の融点の第2はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅が0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマス3.5重量%乃至7.5重量%)、スズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/亜鉛(スズ91重量%)、及びスズ/ビスマス(スズ42重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項9に記載の相互接続構造。
- (a)第1の融点の第1はんだ合金により、第1パッドが設けられているチップ・キャリアの前記第1パッドに、延伸率が30%より大きい銅のカラムの一端を電気的に接続するステップと、
(b)前記第1の融点よりも低い第2の融点の第2はんだ合金により、第2パッドが設けられている基板の前記第2パッドに、前記銅のカラムの他端を電気的に接続するステップとを含む、相互接続構造の製造方法。 - 前記第1の融点の第1はんだ合金が、220℃乃至240℃の範囲で溶融する95/5のSn/SbまたはSn/Ag(Agは3重量%乃至5重量%)であり、前記第2の融点の第2はんだ合金が、120℃乃至140℃の範囲で溶融する48/52のSn/Inまたは43/57のSn/Biであることを特徴とする、請求項13に記載の相互接続構造の製造方法。
- 前記第1の融点の第1はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅は0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀は2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマスは3.5重量%乃至7.5重量%)、及びスズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項13に記載の相互接続構造の製造方法。
- 前記第2の融点の第2はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅が0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマス3.5重量%乃至7.5重量%)、スズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/亜鉛(スズ91重量%)、及びスズ/ビスマス(スズ42重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項13に記載の相互接続構造の製造方法。
- (a)第1の融点の第1はんだ合金により、第1パッドが設けられているチップ・キャリアの前記第1パッドに、延伸率が30%より大きい銅のカラムの一端を電気的に接続するステップと、
(b)前記第1の融点よりも低い第2の融点の第2はんだ合金により、第2パッドが設けられている基板の前記第2パッドに、前記銅のカラムの他端を電気的に接続するステップとを含み、
(c)前記銅のカラムの表面に、厚み0.5μm乃至4.0μmのスズ、スズ/銀、ニッケルまたはニッケル/スズのめっき被膜が設けられていることを特徴とする、相互接続構造の製造方法。 - 前記第1の融点の第1はんだ合金が、220℃乃至240℃の範囲で溶融する95/5のSn/SbまたはSn/Ag(Agは3重量%乃至5重量%)であり、前記第2の融点の第2はんだ合金が、120℃乃至140℃の範囲で溶融する48/52のSn/Inまたは43/57のSn/Biであることを特徴とする、請求項17に記載の相互接続構造の製造方法。
- 前記第1の融点の第1はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅は0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀は2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマスは3.5重量%乃至7.5重量%)、及びスズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項17に記載の相互接続構造の製造方法。
- 前記第2の融点の第2はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅が0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマス3.5重量%乃至7.5重量%)、スズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/亜鉛(スズ91重量%)、及びスズ/ビスマス(スズ42重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項17に記載の相互接続構造の製造方法。
- (a)第1の融点の第1はんだ合金により、第1パッドが設けられているチップ・キャリアの前記第1パッドに、延伸率が30%より大きい銅のカラムの一端を電気的に接続するステップと、
(b)前記第1の融点よりも低い第2の融点の第2はんだ合金により、第2パッドが設けられている基板の前記第2パッドに、前記銅のカラムの他端を電気的に接続するステップとを含み、
(c)前記銅のカラムの表面に、厚み0.5μm乃至4.0μmのニッケル薄膜及び厚み0.2μm乃至0.5μmのスズ薄膜が設けられていることを特徴とする、相互接続構造の製造方法。 - 前記第1の融点の第1はんだ合金が、220℃乃至240℃の範囲で溶融する95/5のSn/SbまたはSn/Ag(Agは3重量%乃至5重量%)であり、前記第2の融点の第2はんだ合金が、120℃乃至140℃の範囲で溶融する48/52のSn/Inまたは43/57のSn/Biであることを特徴とする、請求項21に記載の相互接続構造の製造方法。
- 前記第1の融点の第1はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅は0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀は2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマスは3.5重量%乃至7.5重量%)、及びスズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項21に記載の相互接続構造の製造方法。
- 前記第2の融点の第2はんだ合金が、スズ/アンチモン(スズ55重量%乃至95重量%)、スズ/銀、スズ/銀/銅(銀と銅が0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/銀/ビスマス(銀2.0重量%乃至4.5重量%、ビスマス3.5重量%乃至7.5重量%)、スズ/銀/銅(銀2.0重量%乃至4.5重量%、銅0.5重量%乃至3.0重量%)、スズ/亜鉛(スズ91重量%)、及びスズ/ビスマス(スズ42重量%)よりなるグループから選択されることを特徴とする、請求項21に記載の相互接続構造の製造方法。
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