JPH03155493A - 半導体装置用金合金はんだペースト - Google Patents
半導体装置用金合金はんだペーストInfo
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Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、印刷に用いたり、転写や吐出などを行なう
ことができ、かつはんだ付は部に、はんだの溶は残りや
酸化物、さらにフラックス残渣が見られず、強固なろう
付けが可能な半導体装置用金合金はんだペーストに関す
るものである。
ことができ、かつはんだ付は部に、はんだの溶は残りや
酸化物、さらにフラックス残渣が見られず、強固なろう
付けが可能な半導体装置用金合金はんだペーストに関す
るものである。
一般に、ＩＣやＬＳＩなどの半導体装置の製造に際して
は、例えばセラミックケースのアルミナ基板上に、これ
に焼結されたＡｇ−Ｐｄ合金などからなる電極を介して
、ＳｉチップやＧａ−Ａｓチップなどの半導体チップを
ダイボンディングすることが行なわれている。
は、例えばセラミックケースのアルミナ基板上に、これ
に焼結されたＡｇ−Ｐｄ合金などからなる電極を介して
、ＳｉチップやＧａ−Ａｓチップなどの半導体チップを
ダイボンディングすることが行なわれている。
このグイボンディングには、重量％で（以下％は重量％
を示す） 、５ｉ１１〜１０％を含有するＡｕ−５ｉ系
合金、Ｓｎ：４〜３８％を含有するＡｕ−５ｎ系合金、
またはＧｅ：１〜５０％を含有するＡｕ−Ｇｅ系合金の
インゴットから温間圧延にて厚さ：５０ｍ程度の箔材を
製造し、この箔材から所定形状に打ち抜かれた金合金は
んだ材が用いられている。
を示す） 、５ｉ１１〜１０％を含有するＡｕ−５ｉ系
合金、Ｓｎ：４〜３８％を含有するＡｕ−５ｎ系合金、
またはＧｅ：１〜５０％を含有するＡｕ−Ｇｅ系合金の
インゴットから温間圧延にて厚さ：５０ｍ程度の箔材を
製造し、この箔材から所定形状に打ち抜かれた金合金は
んだ材が用いられている。
しかし、上記の従来金合金はんだ材の場合、コスト低減
の点から、その厚さをできるだけ薄くする必要があるが
、これら金合金はきわめて脆く、割れ易いものであるた
め、上記の通り温間圧延では厚さを５０−程度にまでし
か薄くすることができないばかりでなく、その取り扱い
も非常に難しく、自動化が不可能で、人手に頼らざるを
得ず、この結果人手による位置合せなどが原因でダイボ
ンディング不良が多発するようになるなどの問題点があ
る。
の点から、その厚さをできるだけ薄くする必要があるが
、これら金合金はきわめて脆く、割れ易いものであるた
め、上記の通り温間圧延では厚さを５０−程度にまでし
か薄くすることができないばかりでなく、その取り扱い
も非常に難しく、自動化が不可能で、人手に頼らざるを
得ず、この結果人手による位置合せなどが原因でダイボ
ンディング不良が多発するようになるなどの問題点があ
る。
また、一方、上記の従来金合金はんだ材のもつ問題点を
解決する目的で、上記のＡｕ合金をガスアトマイズ法や
スタンピング法などの通常の粉末化手段を用いてＡｕ合
金粉末とし、このＡｕ合金粉末をペースト化剤と混練し
て金合金はんだペーストとして、これを印刷手段や、転
写および吐出手段などを用いて半導体装置の製造に適用
する試みもなされたが、例えばガスアトマイズ法により
粉末化されたＡｕ合金粉末の場合、合金構成成分の偏析
が著しく、かつ酸化もはげしいものであるために、はん
だ付は部に溶は残りや酸化物が存在するようになるばか
りでなく、ペースト化剤もフラックス残渣として共存す
るようになることから、所望のはんだ付は強度が得られ
ず、信頼性の点で問題があり、未だ実用化されていない
のが現状である。
解決する目的で、上記のＡｕ合金をガスアトマイズ法や
スタンピング法などの通常の粉末化手段を用いてＡｕ合
金粉末とし、このＡｕ合金粉末をペースト化剤と混練し
て金合金はんだペーストとして、これを印刷手段や、転
写および吐出手段などを用いて半導体装置の製造に適用
する試みもなされたが、例えばガスアトマイズ法により
粉末化されたＡｕ合金粉末の場合、合金構成成分の偏析
が著しく、かつ酸化もはげしいものであるために、はん
だ付は部に溶は残りや酸化物が存在するようになるばか
りでなく、ペースト化剤もフラックス残渣として共存す
るようになることから、所望のはんだ付は強度が得られ
ず、信頼性の点で問題があり、未だ実用化されていない
のが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、はんだ
使用量の低減および取り扱いの自動化を可能とする金合
金はんだペーストに着目し、これの実用化をはかるべく
研究を行なった結果、上記のＡｕ−５ｉ系合金、Ａｕ−
Ｓｎ系合金、またはＡｕ−Ｇｅ系合金のＡｕ合金を公知
の回転電極法、すなわち前記Ａｕ合金を棒状の電極とし
、このＡｕ合金電極を、例えば約１５．ＯＱＯｒｐｍの
高速で回転させながら、限られた空間の不活性ガス雰囲
気中で、非消耗タングステン電極と前記Ａｕ合金電極と
の間でアークを発生させ、このアーク熱で前記Ａｕ合金
電極を溶解し、溶けたＡｕ合金を遠心力で飛散させてＡ
ｕ合金粉末を製造する方法で粉末化した場合、構成成分
の偏析および酸化のほとんどないＡｕ合金粉末が得られ
、さらにこのＡｕ合金粉末と混練されるペースト化剤を
、パラフィンワックスと流動パラフィン、またはパラフ
ィンワックスとテトラリンから構成すると、このペース
ト化剤ははんだ付は工程で完全に分解して蒸発すること
から、これらのＡｕ合金粉末とペースト化剤とを混練し
てなる金合金はんだペーストを用いた場合、はんだ付は
部には、はんだの溶は残りや酸化物、さらにフラックス
残渣が実質的に存在しないものとなり、強固なはんだ付
けが可能となるという知見を得たのである。
使用量の低減および取り扱いの自動化を可能とする金合
金はんだペーストに着目し、これの実用化をはかるべく
研究を行なった結果、上記のＡｕ−５ｉ系合金、Ａｕ−
Ｓｎ系合金、またはＡｕ−Ｇｅ系合金のＡｕ合金を公知
の回転電極法、すなわち前記Ａｕ合金を棒状の電極とし
、このＡｕ合金電極を、例えば約１５．ＯＱＯｒｐｍの
高速で回転させながら、限られた空間の不活性ガス雰囲
気中で、非消耗タングステン電極と前記Ａｕ合金電極と
の間でアークを発生させ、このアーク熱で前記Ａｕ合金
電極を溶解し、溶けたＡｕ合金を遠心力で飛散させてＡ
ｕ合金粉末を製造する方法で粉末化した場合、構成成分
の偏析および酸化のほとんどないＡｕ合金粉末が得られ
、さらにこのＡｕ合金粉末と混練されるペースト化剤を
、パラフィンワックスと流動パラフィン、またはパラフ
ィンワックスとテトラリンから構成すると、このペース
ト化剤ははんだ付は工程で完全に分解して蒸発すること
から、これらのＡｕ合金粉末とペースト化剤とを混練し
てなる金合金はんだペーストを用いた場合、はんだ付は
部には、はんだの溶は残りや酸化物、さらにフラックス
残渣が実質的に存在しないものとなり、強固なはんだ付
けが可能となるという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、Ａｕ−３ｌ系合金、Ａｕ−Ｓｎ系合金、またはＡｕ
−Ｇｅ系合金からなり、かつ回転電極法で粉末化した粒
径：１００ｍ以下のＡｕ合金粉末２８０〜９８％と、パ
ラフィンワックスと流動パラフィン、またはパラフィン
ワックスとテトラリンからなるペースト化剤：２〜２０
％とを混練して、２５．０００〜３００．０００センチ
ポアズの粘度としてなる半導体装置用金合金はんだペー
ストに特徴を有するものである。
て、Ａｕ−３ｌ系合金、Ａｕ−Ｓｎ系合金、またはＡｕ
−Ｇｅ系合金からなり、かつ回転電極法で粉末化した粒
径：１００ｍ以下のＡｕ合金粉末２８０〜９８％と、パ
ラフィンワックスと流動パラフィン、またはパラフィン
ワックスとテトラリンからなるペースト化剤：２〜２０
％とを混練して、２５．０００〜３００．０００センチ
ポアズの粘度としてなる半導体装置用金合金はんだペー
ストに特徴を有するものである。
つぎに、この発明の金合金はんだペーストにおいて、上
記の通りに数値限定した理由を説明する。
記の通りに数値限定した理由を説明する。
（ａ）Ａｕ合金粉末とペースト化剤の相互割合Ａｕ合金
粉末の割合が８０％未満になると、相対的にペースト化
剤の割合が２０％を越えて多くなりすぎ、昇温中にＡｕ
合金粉末が流され、広がるようになるため、印刷や吐出
などによって定量のＡｕ合金粉末の供給が行なわれても
、はんだ付は部におけるＡｕ合金粉末が減少するように
なることから、はんだ付は不良が発生するようになり、
一方Ａｕ合金粉末の割合が９８％を越えると、相対的に
ペースト化剤の割合が２％未満となってしまい、所定の
ペースト化をはかることができず、印刷や転写が不可能
となることから、その割合を、それぞれＡｕ合金粉末：
８０〜９８％、ペースト化剤：２〜２０％と定めた。
粉末の割合が８０％未満になると、相対的にペースト化
剤の割合が２０％を越えて多くなりすぎ、昇温中にＡｕ
合金粉末が流され、広がるようになるため、印刷や吐出
などによって定量のＡｕ合金粉末の供給が行なわれても
、はんだ付は部におけるＡｕ合金粉末が減少するように
なることから、はんだ付は不良が発生するようになり、
一方Ａｕ合金粉末の割合が９８％を越えると、相対的に
ペースト化剤の割合が２％未満となってしまい、所定の
ペースト化をはかることができず、印刷や転写が不可能
となることから、その割合を、それぞれＡｕ合金粉末：
８０〜９８％、ペースト化剤：２〜２０％と定めた。
（ｂ）Ａｕ合金粉末の粒径
Ａｕ合金粉末の粒径がＬｏｏｔｍを越えると、はんだ付
は時に半導体チップに施されるスクライブによりチップ
裏面が損傷を受けるようになることから、その粒径を１
００−以下と定めた。
は時に半導体チップに施されるスクライブによりチップ
裏面が損傷を受けるようになることから、その粒径を１
００−以下と定めた。
（Ｃ） 金合金はんだペーストの粘度２５．０００セ
ンチポアズ未満の粘度では、印刷や転写などにより供給
されたはんだペーストが流れて、横に広がるようになり
、供給時の状態を保持することができなくなり、はんだ
付は不良などを起すようになり、一方ａｏｏ、ｏｏｏセ
ンチポアズを越えた粘度になると、印刷や転写などによ
る供給が困難になることから、その粘度を２５．０００
〜３００．０００センチポアズと定めた。
ンチポアズ未満の粘度では、印刷や転写などにより供給
されたはんだペーストが流れて、横に広がるようになり
、供給時の状態を保持することができなくなり、はんだ
付は不良などを起すようになり、一方ａｏｏ、ｏｏｏセ
ンチポアズを越えた粘度になると、印刷や転写などによ
る供給が困難になることから、その粘度を２５．０００
〜３００．０００センチポアズと定めた。
つぎに、この発明の金合金はんだペーストを実施例によ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
公知の回転電極法により、いずれもＩ０〇−以下の粒径
にして、それぞれ第１表に示される平均粒径、並びに成
分組成を有する各種のＡｕ合金粉末を用意し、さらにペ
ースト化剤として、パラフィンワックス、流動パラフィ
ン、およびテトラリンを用意し、これらを同じく第１表
に示される割合にそれぞれ秤量し、まず、パラフィンフ
ックスの全部と流動パラフィンまたはテトラリンの一部
とを溶融混合しておき、ついで残りの流動パラフィンま
たはテトラリンにＡｕ合金粉末を少量ずつ加えて前記Ａ
ｕ合金粉末の表面が前記流動パラフィンまたはテトラリ
ンで満遍なく濡れた状態で、これに前記溶融混合物を加
えて、混練りすることにより本発明金合金はんだペース
ト１〜９をそれぞれ製造した。これの粘度を測定し第１
表に示した。
にして、それぞれ第１表に示される平均粒径、並びに成
分組成を有する各種のＡｕ合金粉末を用意し、さらにペ
ースト化剤として、パラフィンワックス、流動パラフィ
ン、およびテトラリンを用意し、これらを同じく第１表
に示される割合にそれぞれ秤量し、まず、パラフィンフ
ックスの全部と流動パラフィンまたはテトラリンの一部
とを溶融混合しておき、ついで残りの流動パラフィンま
たはテトラリンにＡｕ合金粉末を少量ずつ加えて前記Ａ
ｕ合金粉末の表面が前記流動パラフィンまたはテトラリ
ンで満遍なく濡れた状態で、これに前記溶融混合物を加
えて、混練りすることにより本発明金合金はんだペース
ト１〜９をそれぞれ製造した。これの粘度を測定し第１
表に示した。
ついで、この結果得られた本発明金合金はんだペースト
１〜９と、さらに同じく第１表に示される成分組成を有
し、かつ平面寸法：１ｍｍＸ１＋ｍ。
１〜９と、さらに同じく第１表に示される成分組成を有
し、かつ平面寸法：１ｍｍＸ１＋ｍ。
厚さ：５０−の寸法を有する箔状の従来金合金はんだ材
１〜３を用い、一方基板としては、２５ｍｍ Ｘ ２５
龍の平面寸法を有し、表面に同じく平面寸法で２層ｍＸ
２■層のＡｇ−Ｐｄ合金からなる焼成電極を形成した基
板を使用し、本発明金合金はんだペースト１〜９は、前
記焼成電極上に、平面寸法：１■＋ｓＸ１ｍ讃、厚さ：
２００〜５００ｕｍの範囲内の所定厚さにスクリーン印
刷し、この上に裏面に１−のＡｕメツキを施した平面寸
法＝１關×１關のＳｉチップを乗せ、また上記従来金合
金はんだ材１〜３は、いずれも厚さ二６０ρを有し、上
記焼成電極と８１チツプの間に装着した状態で、Ａ「雰
囲気中、ホットプレート上で、Ｓ１チツプにスクライブ
を施しながら、昇温過程で２５０℃に２分間保持し、つ
いではんだ付は温度である４５０℃に３分間保持し、以
後の冷却過程で２５０℃に２分間保持した後、室温冷却
の条件ではんだ付けを行なった。
１〜３を用い、一方基板としては、２５ｍｍ Ｘ ２５
龍の平面寸法を有し、表面に同じく平面寸法で２層ｍＸ
２■層のＡｇ−Ｐｄ合金からなる焼成電極を形成した基
板を使用し、本発明金合金はんだペースト１〜９は、前
記焼成電極上に、平面寸法：１■＋ｓＸ１ｍ讃、厚さ：
２００〜５００ｕｍの範囲内の所定厚さにスクリーン印
刷し、この上に裏面に１−のＡｕメツキを施した平面寸
法＝１關×１關のＳｉチップを乗せ、また上記従来金合
金はんだ材１〜３は、いずれも厚さ二６０ρを有し、上
記焼成電極と８１チツプの間に装着した状態で、Ａ「雰
囲気中、ホットプレート上で、Ｓ１チツプにスクライブ
を施しながら、昇温過程で２５０℃に２分間保持し、つ
いではんだ付は温度である４５０℃に３分間保持し、以
後の冷却過程で２５０℃に２分間保持した後、室温冷却
の条件ではんだ付けを行なった。
はんだ付は部のはんだ材の厚さおよびはんだ付は強さを
評価する目的で剪断強度を測定し、この測定結果を第１
表に示した。
評価する目的で剪断強度を測定し、この測定結果を第１
表に示した。
第１表に示される結果から、本発明金合金はんだペース
ト１〜９においては、はんだ付は面に、はんだの溶は残
りや酸化物、さらにフラックス残渣が全く存在しない状
態で、従来金合金はんだ材１〜３と同等のはんだ付は強
度で、強固にはんだ付けすることができるばかりでなく
、従来金合金はんだ材１〜３では、はんだ付は前の厚さ
を圧延技術上５０１以下にすることができないのに対し
て、３〇−以下の薄いはんだ厚さで強固なはんだ付けを
行なうことができることが明らかである。
ト１〜９においては、はんだ付は面に、はんだの溶は残
りや酸化物、さらにフラックス残渣が全く存在しない状
態で、従来金合金はんだ材１〜３と同等のはんだ付は強
度で、強固にはんだ付けすることができるばかりでなく
、従来金合金はんだ材１〜３では、はんだ付は前の厚さ
を圧延技術上５０１以下にすることができないのに対し
て、３〇−以下の薄いはんだ厚さで強固なはんだ付けを
行なうことができることが明らかである。
上述のように、この発明の金合金はんだペーストは、半
導体装置の製造に際して、例えば基板に対する半導体チ
ップのはんだ付けなどを、印刷や転写、さらに吐出など
の自動化自在な手段によって強固なはんだ付は強度で、
かつ少ないはんだ使用量で行なうことができるなど工業
上有用な効果をもたらすばかりでなく、信頼性のきわめ
て高いものである。
導体装置の製造に際して、例えば基板に対する半導体チ
ップのはんだ付けなどを、印刷や転写、さらに吐出など
の自動化自在な手段によって強固なはんだ付は強度で、
かつ少ないはんだ使用量で行なうことができるなど工業
上有用な効果をもたらすばかりでなく、信頼性のきわめ
て高いものである。
Claims (1)
- （１）Ａｕ−Ｓｉ系合金、Ａｕ−Ｓｎ系合金、またはＡ
ｕ−Ｇｅ系合金からなり、かつ回転電極法で粉末化した
粒径：１００μｍ以下のＡｕ合金粉末：８０〜９８重量
％と、パラフィンワックスと流動パラフィン、またはパ
ラフィンワックスとテトラリンからなるペースト化剤：
２〜２０重量％とを混練して、２５，０００〜３００，
０００センチポアズの粘度としてなる半導体装置用金合
金はんだペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1295439A JP2560865B2 (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 半導体装置用金合金はんだペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1295439A JP2560865B2 (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 半導体装置用金合金はんだペースト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03155493A true JPH03155493A (ja) | 1991-07-03 |
| JP2560865B2 JP2560865B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=17820609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1295439A Expired - Lifetime JP2560865B2 (ja) | 1989-11-14 | 1989-11-14 | 半導体装置用金合金はんだペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2560865B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6218030B1 (en) | 1995-03-24 | 2001-04-17 | Nippondenso Co., Ltd. | Soldered product |
| WO2003064102A1 (en) * | 2002-01-30 | 2003-08-07 | Showa Denko K.K. | Solder metal, soldering flux and solder paste |
| JP2007268565A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Mitsubishi Materials Corp | 金合金はんだボールの製造方法 |
| JP2008080361A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Mitsubishi Materials Corp | Ａｕ−Ｇｅ合金はんだペースト |
| JP2008137017A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Mitsubishi Materials Corp | 濡れ性に優れかつボイド発生の少ないＳｎ−Ａｕ合金はんだペースト |
-
1989
- 1989-11-14 JP JP1295439A patent/JP2560865B2/ja not_active Expired - Lifetime
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