JP6015475B2 - 封止材用Au基はんだ合金及びその製造方法 - Google Patents
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Description
Auは本発明の第1元素であり、主成分をなしている。そして、主成分であるAuは、Au基はんだ合金の優れた耐酸化性、耐食性、機械的特性に寄与している。即ち、Auは、チップの裏面にメタライズがされることなどからも分かるように、非常に接合性に優れる材料である。Auは最も酸化し難く、接合性や濡れ性を大きく下げる原因となる酸化膜を形成し難い。更に、Auは一般的な酸に溶けず、このことからの容易に推測できるように耐食性に優れている。
Sn、Ge、Siは本発明の第2元素群であり、この第2元素群の少なくとも1種を必須の添加元素として含有することが必要である。これらの元素をAuに添加することによって、共晶反応を示し、融点をはんだ合金として使用可能な400℃以下まで低下させることができる。この効果を発揮する最適な添加量は、チップや基盤の表面状態、リフロー温度、リフロー時間等に左右されるものの、各元素において以下の範囲が好ましい。
Pは任意の添加元素であり、はんだ合金の濡れ性を向上させ、更には接合時にボイドの発生を低減させる効果がある。即ち、Pは自らが酸化しやすいため、接合時にはんだの主成分よりも優先的に酸化が進み、はんだ母相の酸化を防ぎ、還元を促進させることによって、濡れ性を確保するのである。これにより良好な接合が可能となり、ボイドの生成も起こり難くなる。
原料として、それぞれ純度99.99質量%以上のAu、Sn、Ge、Si、Pを準備した。これらの原料を所定量秤量し、高周波溶解炉用グラファイト製るつぼに投入した。原料の入ったグラファイト製るつぼを高周波溶解炉に入れ、酸化を抑制するために窒素ガスを原料1kg当たり0.7l/分の流量で流した。
上記実施例1で得られた試料1〜13の各フープ状Au基はんだ合金について、更にプリフォーム状に打ち抜き加工を行って、割れ及び反りの評価を行った。また、テープ状にスリット加工を行って、割れ及び蛇行の評価を行った。
1a 圧延直後のAu基はんだ合金
1b フープ状Au基はんだ合金
1c テープ状Au基はんだ合金
2 巻出ロール
3 巻取ロール
4 ワークロール
5 バックアップロール
6 冷却ガイドロール
7 冷却ガスノズル
8 台座
Claims (11)
- Sn、Ge、Siの少なくとも1種を含有するAu基はんだ合金の製造方法であって、Au基はんだ合金を熱間又は温間でフープ状に圧延加工する際に、ワークロールの排出側に圧延直後のAu基はんだ合金を挟んで冷却ガイドロールと冷却ガスノズルを対向させて設置し、表面温度30℃以下の冷却ガイドロールを圧延直後のAu基はんだ合金の片面側に接触させると共に、圧延直後のAu基はんだ合金の他面側に冷却ガスノズルから30℃以下の空気又は不活性ガスを0.1l/分以上の流量で吹き付けながら、厚み30μm以下に圧延加工することを特徴とするAu基はんだ合金の製造方法。
- 前記冷却ガイドロール及び冷却ガスノズルをワークロールの排出部から200mm以内に設置することを特徴とする、請求項1に記載のAu基はんだ合金の製造方法。
- 前記冷却ガイドロールの直径をワークロールの直径の半分以下とし、且つ冷却ガイドロールをワークロールの排出部から冷却ガイドロールの中心軸までの距離がワークロールの直径以内となるように設置することを特徴とする、請求項1又は2に記載のAu基はんだ合金の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の方法により得られたフープ状のAu基はんだ合金を、プリフォーム状に打ち抜き加工するか若しくはテープ状にスリット加工することを特徴とするAu基はんだ合金の製造方法。
- 請求項1に記載の方法により得られたフープ状のAu基はんだ合金は、厚みが30μm以下であり且つ幅方向の反りが100μm以下であることを特徴とするAu基はんだ合金の製造方法。
- 請求項4に記載の方法により得られたプリフォーム状のAu基はんだ合金は、厚みが30μm以下であり且つ反りが20μm以下であることを特徴とするAu基はんだ合金の製造方法。
- 請求項4に記載の方法により得られたテープ状のAu基はんだ合金は、厚みが30μm以下であり且つ蛇行が10cm/m以下であることを特徴とするAu基はんだ合金の製造方法。
- 前記Au基はんだ合金はSnを18.0質量%以上25.0質量%含有し、残部がAu及び不可避不純物であることを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載のAu基はんだ合金の製造方法。
- 前記Au基はんだ合金はGeを11.0質量%以上15.0質量%含有し、残部がAu及び不可避不純物であることを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載のAu基はんだ合金の製造方法。
- 前記Au基はんだ合金はSiを2.5質量%以上4.0質量%含有し、残部がAu及び不可避不純物であることを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載のAu基はんだ合金の製造方法。
- 前記Au基はんだ合金は更にPを0.001質量%以上0.050質量%以下含有することを特徴とする、請求項8〜10のいずれかに記載のAu基はんだ合金の製造方法。
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