JP4535429B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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まず、従来使用されているFe−Ni系合金(42アロイ)に直接Sn−10Pbめっきが施されているリードをSn−Ag−Bi系はんだで接合した場合の観察結果を図9に示したが、この組み合わせでは界面にはPbとBiが化合物を作って集まっていて、剥離は42アロイとはんだとの界面で起こっていた。また、剥離したリードの42アロイ表面には、薄くSnが検出され、はんだ中のSnがリードの42アロイと化合物を形成していたと考えられる。従って、上記のPbとBiの化合物が界面に集まることによって、Snと42アロイとの接続面積が小さくなり、接続強度が非常に弱くなったと考えられる。
次に、Sn−10PbめっきをSn−4Biめっきに変えた場合の観察結果を図10に示したが、界面に形成される化合物層は薄く、剥離は同様に42アロイとはんだとの界面で起こっていた。しかし、Biは粒状の結晶のままで、Snと42アロイとの接続面積の低下をSn−10Pbの場合ほど起こさないため、5kgf以上の接続強度を得ることができたと考えられる。この時の化合物層はオージェ分析から、約70nmのSn−Fe層であった。
更にSn−4Bi層の下にCu層を施した場合の観察結果を図11に示したが、界面には、厚いCuとSnの化合物層が形成されることがわかった。剥離は、この化合物層とはんだとの界面、または化合物層中で起こっていた。剥離面は、図10の42アロイリードに直接Sn−Bi層を形成したリードの場合はほとんど平らであったのに比べて、Cu層が存在する場合にはでこぼこしていた。このため、このような剥離面の違いが界面強度の向上につながったと考えられる。
尚、以上の検討結果はSn−Ag−Bi系はんだの別の組成でも同様の結果が得られた。
上記の各組成のモデルリードについて、ウィスカーの発生を調べたが、Sn−Znめっきを施したモデルリードでは表面にウィスカーの発生が見られた。また、Snめっきについては従来からウィスカー性に問題があると言われている。しかし、Sn−Bi系層についてはウィスカーの発生は見られず、耐ウィスカー性も問題なかった。
従って、本発明の電極構造であれば、Sn−Ag−Bi系はんだに対して、接続強度、ぬれ性、耐イスカー性に優れる接続部を得ることができる。
このTSOPをプリント基板にSn−Ag−Bi系はんだを用いてベーパーリフロー炉ではんだ付けし、温度サイクル試験を行った。試験条件はー55℃30分、125℃30分の1時間/1サイクル、及び、0℃30分、90℃30分の1時間/1サイクルの2条件であり、500サイクル、1000サイクル後に断面観察を行ってクラックの発生状況を調べた。これを、42アロイリード上に直接Sn-10Pb層が形成されているリードを有する同じ大きさのTSOPをSn−Pb共晶はんだではんだ付けした場合と比較したが、ー55℃/125℃の温度サイクルではクラックの発生が早かったが、0℃/90℃の温度サイクルでは、特に問題とはならず、実用上十分な接続界面が得られた。
Claims (11)
- 半導体装置の製造方法であって、
前記半導体装置の電極をCu系部材で形成する工程と、
前記Cu系部材で形成された電極上にSn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を設ける工程とを有する半導体装置の製造方法。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法であって、
前記電極上にSn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を設ける工程では、前記Sn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を1層形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法であって、
前記電極上にSn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を設ける工程では、前記Sn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を前記電極に直接形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法であって、
前記電極上にSn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を設ける工程では、前記電極上にCu層を設けた後、前記Cu層上に前記Sn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を設けることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体装置の製造方法であって、
前記半導体装置の電極をFe-Ni系部材で形成する工程と、
前記Fe-Ni系部材で形成された電極上にSn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を設ける工程とを有する半導体装置の製造方法 - 請求項5記載の半導体装置の製造方法であって、
前記電極をFe-Ni系部材で形成する工程では、前記Fe-Ni系部材は42アロイにより形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5又は6記載の半導体装置の製造方法であって、
前記電極上にSn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を設ける工程では、前記Sn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を1層形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5乃至7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記電極上にSn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を設ける工程では、前記Sn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を前記電極に直接形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項5乃至7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記電極上にSn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を設ける工程では、前記電極上にCu層を設けた後、前記Cu層上に前記Sn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層を設けることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記Sn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層はめっきにより設けることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記Sn-(1〜20)重量%(ただし、4重量%以上15重量%以下の範囲を除く)Bi系層はディップ又は蒸着又はローラーコート又は金属粉末の塗布により形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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---|---|---|---|---|
JPH1041621A (ja) * | 1996-07-18 | 1998-02-13 | Fujitsu Ltd | 錫−ビスマスはんだの接合方法 |
JPH1093004A (ja) * | 1996-09-11 | 1998-04-10 | Matsushita Electron Corp | 電子部品およびその製造方法 |
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