JP4811661B2 - ボイド発生の少ないAu−Sn合金はんだペースト - Google Patents
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Description
Au含有量が14〜30質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる成分組成を有するAu−Sn合金に、Bi:0.5〜5質量%、In:0.1〜5質量%およびSb:0.01〜1質量%の内のいずれかを添加して得られた、
(I)Sn:14〜30質量%、Bi:0.5〜5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる成分組成を有するAu−Sn合金はんだ粉末、
Sn:14〜30質量%、In:0.1〜5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる成分組成を有するAu−Sn合金はんだ粉末、
または、Sn:14〜30質量%、Sb:0.01〜1質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる成分組成を有する濡れ性に優れたAu−Sn合金はんだ粉末、をそれぞれ一般のフラックスと配合し混練して作製したAu−Sn合金はんだペーストは、接合部のボイド発生率が従来のAu−Sn合金はんだペーストのボイド発生率に比べて一層少なくなること、
(II)前記フラックスは一般に市販されているフラックスであってよいが、ノンハロゲンフラックスまたは低残渣フラックスであることが好ましく、そのフラックスの配合量は8〜25質量%の範囲内であること、などの研究結果が得られたのである。
(1)Sn:14〜30質量%、Bi:0.5〜5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる成分組成を有するAu−Sn合金はんだ粉末とフラックスとの混合体からなり、該混合体は、フラックス:8〜25質量%含有し、残部が前記Au−Sn合金はんだ粉末からなる配合組成を有するAu−Sn合金はんだペースト、
(2)Sn:14〜30質量%、In:0.1〜5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる成分組成を有するAu−Sn合金はんだ粉末とフラックスとの混合体からなり、該混合体は、フラックス:8〜25質量%含有し、残部が前記Au−Sn合金はんだ粉末からなる配合組成を有するAu−Sn合金はんだペースト、
(3)Sn:14〜30質量%、Sb:0.01〜1質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる成分組成を有するAu−Sn合金はんだ粉末とフラックスとの混合体からなり、該混合体は、フラックス:8〜25質量%含有し、残部が前記Au−Sn合金はんだ粉末からなる配合組成を有するAu−Sn合金はんだペースト、
(4)前記(1)、(2)または(3)記載のフラックスは、ノンハロゲンフラックスまたは低残渣フラックスであるAu−Sn合金はんだペースト、に特徴を有するものである。
Snは、14質量%未満含有してもまた30質量%を越えて含有しても合金の液相線温度が著しく上昇し、搭載する素子をリフロー処理して接合する際の溶融温度が半導体素子などの耐熱限界温度を越え、さらに溶融合金の表面張力が著しく上昇し、Bi、In、Sbなどの添加元素の効果がなくなるので好ましくない。したがって、この発明の濡れ性に優れたAu−Sn合金はんだおよびこの発明のAu−Sn合金はんだペーストに含まれるAu−Sn合金はんだ粉末に含まれるSnは14〜30質量%に定めた。
Biは、Au−Sn合金の溶融時の表面張力を一層低めるために添加するが、その含有量が0.5質量%未満では所望の効果が得られず、一方、5質量%を越えて含有すると、Au−Sn合金はんだペーストをリフロー処理したときに発生するボイドの数が増加するようになるので好ましくない。したがって、Biの含有量を0.5〜5質量%に定めた。一層好ましい範囲は1.0〜4質量%である。
Inは、Au−Sn合金の溶融時の表面張力を一層低めるために添加するが、その含有量が0.1質量%未満では所望の効果が得られず、一方、5質量%を越えて含有すると、Au−Sn合金はんだペーストをリフロー処理したときに発生するボイドの数が増加するようになるので好ましくない。したがって、Inの含有量を0.1〜5質量%に定めた。一層好ましい範囲は1.0〜4質量%である。
Sbは、Au−Sn合金の溶融時の表面張力を一層低めるために添加するが、その含有量が0.01質量%未満では所望の効果が得られず、一方、1質量%を越えて含有すると、Au−Sn合金はんだペーストをリフロー処理したときに発生するボイドの数が増加するようになるので好ましくない。したがって、Sbの含有量を0.01〜1質量%に定めた。一層好ましい範囲は0.5〜1質量%である。
高周波溶解炉により溶解して得られたAu−Sn合金を溶湯を温度:800℃に保持しながら、回転数:800回転で3時間プロペラを回転させて溶湯を機械撹拌したのち、溶湯に圧力:500kPaをかけ、高周波溶解炉の底部に設けられたノズルから溶湯を落下させ、同時にノズルの周囲にノズルギャップ:0.2mmとなるように設けられた直径:1.5mmのガスノズルから落下する溶湯に向かってArガスを噴射圧力:6000kPaで噴射させることにより表1に示される成分組成を有するガスアトマイズ粉末を作製し、このガスアトマイズ粉末を風力分級装置を用いて分級することにより平均粒径:10μmを有するAu−Sn合金はんだ粉末A〜Kを作製した。
このとき発生した種々のサイズのボイドの総面積を透過X線装置および画像処理ソフトを用いて算出し、ダミーチップの接合面の面積に対するボイドの総面積をボイド率として求め、それらの測定結果を表2に示した。
高周波溶解炉により溶解して得られたAu−Sn合金を溶湯を温度:800℃に保持しながら、回転数:800回転で3時間プロペラを回転させて溶湯を機械撹拌したのち、溶湯に圧力:500kPaをかけ、高周波溶解炉の底部に設けられたノズルから溶湯を落下させ、同時にノズルの周囲にノズルギャップ:0.2mmとなるように設けられた直径:1.5mmのガスノズルから落下する溶湯に向かってArガスを噴射圧力:6000kPaで噴射させることにより表3に示される成分組成を有するガスアトマイズ粉末を作製し、このガスアトマイズ粉末を風力分級装置を用いて分級することにより平均粒径:10μmを有するAu−Sn合金はんだ粉末a〜jを作製した。
このとき発生した種々のサイズのボイドの総面積を透過X線装置および画像処理ソフトを用いて算出し、ダミーチップの接合面の面積に対するボイドの総面積をボイド率として求め、それらの測定結果を表4に示した。
高周波溶解炉により溶解して得られたAu−Sn合金を溶湯を温度:800℃に保持しながら、回転数:800回転で3時間プロペラを回転させて溶湯を機械撹拌したのち、溶湯に圧力:500kPaをかけ、高周波溶解炉の底部に設けられたノズルから溶湯を落下させ、同時にノズルの周囲にノズルギャップ:0.2mmとなるように設けられた直径:1.5mmのガスノズルから落下する溶湯に向かってArガスを噴射圧力:6000kPaで噴射させることにより表5に示される成分組成を有するガスアトマイズ粉末を作製し、このガスアトマイズ粉末を風力分級装置を用いて分級することにより平均粒径:10μmを有するAu−Sn合金はんだ粉末ア〜ルを作製した。
このとき発生した種々のサイズのボイドの総面積を透過X線装置および画像処理ソフトを用いて算出し、ダミーチップの接合面の面積に対するボイドの総面積をボイド率として求め、それらの測定結果を表6に示した。
Claims (4)
- Sn:14〜30質量%、Bi:0.5〜5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる成分組成を有するAu−Sn合金はんだ粉末とフラックスとの混合体からなり、
前記混合体は、フラックス:8〜25質量%含有し、残部が前記Au−Sn合金はんだ粉末からなる配合組成を有することを特徴とするAu−Sn合金はんだペースト。 - Sn:14〜30質量%、In:0.1〜5質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる成分組成を有するAu−Sn合金はんだ粉末とフラックスとの混合体からなり、
前記混合体は、フラックス:8〜25質量%含有し、残部が前記Au−Sn合金はんだ粉末からなる配合組成を有することを特徴とするAu−Sn合金はんだペースト。 - Sn:14〜30質量%、Sb:0.01〜1質量%を含有し、残りがAuおよび不可避不純物からなる成分組成を有するAu−Sn合金はんだ粉末とフラックスとの混合体からなり、
前記混合体は、フラックス:8〜25質量%含有し、残部が前記Au−Sn合金はんだ粉末からなる配合組成を有することを特徴とするAu−Sn合金はんだペースト。 - 請求項1、2または3記載のフラックスは、ノンハロゲンフラックスまたは低残渣フラックスであることを特徴とするAu−Sn合金はんだペースト。
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