JPH03204194A - 熱疲労特性に優れたＰｂ合金ろう - Google Patents
熱疲労特性に優れたＰｂ合金ろうInfo
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- JPH03204194A JPH03204194A JP34278489A JP34278489A JPH03204194A JP H03204194 A JPH03204194 A JP H03204194A JP 34278489 A JP34278489 A JP 34278489A JP 34278489 A JP34278489 A JP 34278489A JP H03204194 A JPH03204194 A JP H03204194A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Wire Bonding (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）
本発明は熱疲労特性に優れたＰｂ金合金う、詳しくは各
種電子回路基板、半導体部品等の電子部品の接合に際し
、とくにフリップチップボンディング法又はテープキャ
リアボンディング法により半導体チップを基板に接合す
る際に用いて有用なＰｂ合金ろうに関する。
種電子回路基板、半導体部品等の電子部品の接合に際し
、とくにフリップチップボンディング法又はテープキャ
リアボンディング法により半導体チップを基板に接合す
る際に用いて有用なＰｂ合金ろうに関する。
（従来技術とその課題）
従来、熱疲労特性に優れたＰｂ合金ろうを作製するため
には、所要の元素を添加したＰｂ合金基材中の不可避不
純物としての酸素含有量を低い値に抑えたり、平均結晶
粒径を微細化させることが有効であると考えられていた
。
には、所要の元素を添加したＰｂ合金基材中の不可避不
純物としての酸素含有量を低い値に抑えたり、平均結晶
粒径を微細化させることが有効であると考えられていた
。
しかしながら、一般に熱サイクル試験（１５０〜−５０
℃）において、接合材料の熱膨張歪に起因する割れの伝
播は、当該材料の結晶粒界に沿って生じていることが確
認された。
℃）において、接合材料の熱膨張歪に起因する割れの伝
播は、当該材料の結晶粒界に沿って生じていることが確
認された。
而して上記結晶粒界部における粒界すベリを抑えて補強
することによって、熱疲労特性、耐クリープ性の改善に
有効であることを発見し、本発明は斯る熱疲労特性、耐
クリープ性に優れた成分組成のＰｂ合金ろうを提供する
ことを目的とする。
することによって、熱疲労特性、耐クリープ性の改善に
有効であることを発見し、本発明は斯る熱疲労特性、耐
クリープ性に優れた成分組成のＰｂ合金ろうを提供する
ことを目的とする。
（課題を解決するための技術的手段）
斯る本発明のＰｂ金合金うは、Ｓｎ：１〜６０ｗ【％含
有するＰｂ合金基材に、Ｓｂ：０．０１−１０ｗ４％及
び前記Ｓｎと化合物を形成しやすい元素を含有させ、Ｓ
ｂＳｎ化合物からなる結晶粒界部内１巳金属間化合物粒
子を分散状に析出せしめたことを特徴とする。
有するＰｂ合金基材に、Ｓｂ：０．０１−１０ｗ４％及
び前記Ｓｎと化合物を形成しやすい元素を含有させ、Ｓ
ｂＳｎ化合物からなる結晶粒界部内１巳金属間化合物粒
子を分散状に析出せしめたことを特徴とする。
Ｐｂ合金基材としてＳｎを１〜６０ｗｊ％含有させるの
は、半田（ろう）材として一般的な組成範囲を選定した
ものである。
は、半田（ろう）材として一般的な組成範囲を選定した
ものである。
このＰｂ５ｎ基材にｓｂを添加することによって、該基
材にＳｂＳｎ化合物が析出した結晶粒界部が形成される
。ｓｂの含有量が０．０１Ｗ１％未満の場合には、Ｓｂ
Ｓｎ化合物の析出量が少なく所定の効果が得られず、含
有量がＩＯＨ％を越える場合は、ＳｂＳｎ化合物の析出
が過多となり、粒界部のみならずマトリックス部分にも
析出して硬化、脆化の原因となる。
材にＳｂＳｎ化合物が析出した結晶粒界部が形成される
。ｓｂの含有量が０．０１Ｗ１％未満の場合には、Ｓｂ
Ｓｎ化合物の析出量が少なく所定の効果が得られず、含
有量がＩＯＨ％を越える場合は、ＳｂＳｎ化合物の析出
が過多となり、粒界部のみならずマトリックス部分にも
析出して硬化、脆化の原因となる。
従って、ｓｂの含有量は０．０１〜１０ｗｔ％の範囲に
選定する。
選定する。
上記Ｐｂ５ｎ基材に金属間化合物を析出させるために、
Ｓｎと化合物を形成しやすい元素を添加含有させるが、
それら元素としてはＣｕ、旧、 Ａｕ、 Ａｇ、 Ｐ
ＬＰｄ、 Ｍｇ、 Ｃａ、 Ｌｉ、 Ｉｎ、 Ｃ
ｅ、 Ｃｄ、 Ｃｏ、 Ｃｒ、 Ｆｅ、 ＭｎＳｅ
、 Ｔｅ、 ２ｒがあり、これらの元素とＳｎとの化
合物が、前記ＳｂＳｎ化合物からなる粒界部内に金属間
化合物として析出し、該イし合物粒子が分散状となるこ
とによってＰｂ５ｎ基材の熱疲労特性、耐クリープ性が
改善される。
Ｓｎと化合物を形成しやすい元素を添加含有させるが、
それら元素としてはＣｕ、旧、 Ａｕ、 Ａｇ、 Ｐ
ＬＰｄ、 Ｍｇ、 Ｃａ、 Ｌｉ、 Ｉｎ、 Ｃ
ｅ、 Ｃｄ、 Ｃｏ、 Ｃｒ、 Ｆｅ、 ＭｎＳｅ
、 Ｔｅ、 ２ｒがあり、これらの元素とＳｎとの化
合物が、前記ＳｂＳｎ化合物からなる粒界部内に金属間
化合物として析出し、該イし合物粒子が分散状となるこ
とによってＰｂ５ｎ基材の熱疲労特性、耐クリープ性が
改善される。
上記金属間化合物粒子を分散析出させる具体的手段とし
ては、前記元素群のうちの１種又は２種以上を含有量：
０．０１〜７ｖ４％の組成をすることにより達成される
。
ては、前記元素群のうちの１種又は２種以上を含有量：
０．０１〜７ｖ４％の組成をすることにより達成される
。
上記元素の含有量が０． Ｏ１ｗｊ％未満では金属間化
合物の缶出が少なくて所定の効果が得られず、７ｗｊ％
を越えた場合には金属間化合物の分散形態が得られない
ともに偏析が起り硬化、脆化の原因となる。
合物の缶出が少なくて所定の効果が得られず、７ｗｊ％
を越えた場合には金属間化合物の分散形態が得られない
ともに偏析が起り硬化、脆化の原因となる。
従って、上記元素の含有量は０．Ｏ１〜７ｗｊ％の範囲
に選定する。
に選定する。
又、上記元素群のうち、Ｃｕ、 Ｎｉは、半導体素子の
バンプ電極形成用のＰｂ合金ろう（ワイヤー）として特
に有用である。
バンプ電極形成用のＰｂ合金ろう（ワイヤー）として特
に有用である。
その場合、Ｃｕ又はＮｉを添加するときはその含有量を
２ｗｔ％を上限値とし、それ以外の前記元素群も添加す
るときはその含有量５ｗｔ％を上限値とする。Ｃｕ又は
Ｎｉを添加する場合は、含有量が２ｖｔ％を越えると偏
析を起す原因となるからである。
２ｗｔ％を上限値とし、それ以外の前記元素群も添加す
るときはその含有量５ｗｔ％を上限値とする。Ｃｕ又は
Ｎｉを添加する場合は、含有量が２ｖｔ％を越えると偏
析を起す原因となるからである。
又、Ｃｕ及びＮｉの両元素を添加すると、金属間化合物
（ＣｕＳｎ、 ＮｉＳｎ ）の粒界析出が促進され好ま
しいが、その場合でもＣｕ、 Ｎｉそれぞれの含有量は
１ｗｔ％を上限値とし、それ以外の前記元素群も添加す
るときその含有量５ｗ４％を上限値とする。すなわち、
Ｃｕ、 Ｎｉを含有しないとき、前記元素群の含有量は
０．０１〜５ｖｊ％の範囲とする。
（ＣｕＳｎ、 ＮｉＳｎ ）の粒界析出が促進され好ま
しいが、その場合でもＣｕ、 Ｎｉそれぞれの含有量は
１ｗｔ％を上限値とし、それ以外の前記元素群も添加す
るときその含有量５ｗ４％を上限値とする。すなわち、
Ｃｕ、 Ｎｉを含有しないとき、前記元素群の含有量は
０．０１〜５ｖｊ％の範囲とする。
（実施例）
第１図は本発明Ｐｂ合金ろうの組織図であって、図示の
如くマトリックス（ＰｂＳｎ）間にＳｂＳｎ化合物が析
出した結晶粒界部が形成され、その粒界部内にＳｎ化合
物からなる金属間化合物粒子が断続的分散状に折でされ
た状態である。
如くマトリックス（ＰｂＳｎ）間にＳｂＳｎ化合物が析
出した結晶粒界部が形成され、その粒界部内にＳｎ化合
物からなる金属間化合物粒子が断続的分散状に折でされ
た状態である。
第２図は本発明成分組成を有するＰｂ合金ろうの実際の
顕微鏡写真であり、このＰｂ合金ろうの成分組成はＳｎ
： ２ｖｔ％、Ｓｂ：０．５ｗ４％、Ａｕ： ｌｖｊ％
を含有し、残りがＰｂからなるＰｂ２ ＳｎＯ，５Ｓｂ
Ｉ Ａｕである。
顕微鏡写真であり、このＰｂ合金ろうの成分組成はＳｎ
： ２ｖｔ％、Ｓｂ：０．５ｗ４％、Ａｕ： ｌｖｊ％
を含有し、残りがＰｂからなるＰｂ２ ＳｎＯ，５Ｓｂ
Ｉ Ａｕである。
この第２図において粒界部（ＳｂＳｎ化合物）内に金属
間化合物（ＡｕＳｎ化合物）が分散状に析出しているこ
とが認められる。
間化合物（ＡｕＳｎ化合物）が分散状に析出しているこ
とが認められる。
第３図〜第５図は何れも本発明の成分組成を有しない比
較例の顕微鏡写真を示し、第３図Ｐｂ２Ｓｎ 第４図
はＰｂ ２ ＳｎＯ，５Ｓｂ、第５図はＰｂ２ＳｎｌＡ
ｕである。
較例の顕微鏡写真を示し、第３図Ｐｂ２Ｓｎ 第４図
はＰｂ ２ ＳｎＯ，５Ｓｂ、第５図はＰｂ２ＳｎｌＡ
ｕである。
第３図のＰｂ２Ｓｎの場合は、結晶粒界部が形成されて
おらず、第４図のＰｂ ２ ＳｎＯ，５Ｓｂにおいては
粒界（ＳｂＳｎ化合物）が形成されているが、その粒界
部内には金属間化合物が形成されておらず、第５図のＰ
ｂ ２ Ｓｎ Ｉ Ａｕにおいては粒界部が＾ｕＳｎ化
合物の析出により形成されているが、金属間化合物の析
出がみられないことが確認された。
おらず、第４図のＰｂ ２ ＳｎＯ，５Ｓｂにおいては
粒界（ＳｂＳｎ化合物）が形成されているが、その粒界
部内には金属間化合物が形成されておらず、第５図のＰ
ｂ ２ Ｓｎ Ｉ Ａｕにおいては粒界部が＾ｕＳｎ化
合物の析出により形成されているが、金属間化合物の析
出がみられないことが確認された。
次に、成分組成の異なるＰｂ金合金うのサンプルを作製
し、各サンプルを使って熱サイクル試験を行なった試験
結果を次表に示す。
し、各サンプルを使って熱サイクル試験を行なった試験
結果を次表に示す。
熱サイクル試験は第６図に示す如く、各サンプルでＦｅ
ＮｉＣｏ板とＣｕ板（それぞれＮｉメツキを施しである
）とを接合させ、熱サイクル条件＝１５０℃→ＲＴ−−
５０℃で剥離が発生するまでの熱サイクル回数を測定し
た。
ＮｉＣｏ板とＣｕ板（それぞれＮｉメツキを施しである
）とを接合させ、熱サイクル条件＝１５０℃→ＲＴ−−
５０℃で剥離が発生するまでの熱サイクル回数を測定し
た。
熱疲労特性の優劣は、熱サイクル数が２５０回以上のも
を優れていると判断して本発明実施品とし、２５０回に
達しないものを比較品とした。
を優れていると判断して本発明実施品とし、２５０回に
達しないものを比較品とした。
尚、上記成分組成に関し、Ｍｇ、 Ｃａ、 Ｌｉ、
ＩｎＣｅ Ｃ＋Ｉ Ｃｏ’ Ｃｒ Ｆｅ Ｍ
ｎ Ｓｅ、 Ｔｅ ｌｒの測定データを示してい
ないが、それらはＳｎとの関係では表に示した元素に近
似する特性を有するので省略した。
ＩｎＣｅ Ｃ＋Ｉ Ｃｏ’ Ｃｒ Ｆｅ Ｍ
ｎ Ｓｅ、 Ｔｅ ｌｒの測定データを示してい
ないが、それらはＳｎとの関係では表に示した元素に近
似する特性を有するので省略した。
（効果）
本発明によれば、Ｐｂ合金ろうの結晶粒界部内に金属間
化合物が分散状に析出するので、粒界部における粒界す
べりが抑制され、熱疲労特性、耐クリープ性に優れたＰ
ｂ金合金うを提供し得た。
化合物が分散状に析出するので、粒界部における粒界す
べりが抑制され、熱疲労特性、耐クリープ性に優れたＰ
ｂ金合金うを提供し得た。
第１図は本発明Ｐｂ合金ろうの要部を拡大した組織図、
第２図は本発明実施品の顕微鏡写真、第３図〜第５図は
比較品の顕微鏡写真、第６図は熱サイクル試験のサンプ
ル断面図である。
第２図は本発明実施品の顕微鏡写真、第３図〜第５図は
比較品の顕微鏡写真、第６図は熱サイクル試験のサンプ
ル断面図である。
Claims (4)
- （１）Ｓｎ：１〜６０ｗｔ％含有するＰｂ合金基材に、
Ｓｂ：０．０１〜１０ｗｔ％及び前記Ｓｎと化合物を形
成しやすい元素を含有させて、ＳｂＳｎ化合物からなる
結晶粒界部内に金属間化合物粒子を分散状に析出せしめ
た熱疲労特性に優れたＰｂ合金ろう。 - （２）Ｓｎと化合物を形成しやすい前記元素が、Ｃｕ、
Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｌｉ、Ｉ
ｎ、Ｃｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｅ、Ｔｅ
、Ｚｒの１種又は２種以上であり、含有量が０．０１〜
７ｗｔ％である請求項第１項記載のＰｂ合金ろう。 - （３）請求項第２項において、Ｃｕ又はＮｉを含有する
場合、その含有量が２ｗｔ％を上限値とし、Ｃｕ、Ｎｉ
を除く前記元素の含有量が５ｗｔ％を上限値とするＰｂ
合金ろう。 - （４）請求項第２項において、Ｃｕ及びＮｉを含有する
場合、それぞれの含有量が１ｗｔ％を上限値とし、Ｃｕ
、Ｎｉを除く前記元素の含有量が５ｗｔ％を上限値とす
るＰｂ合金ろう。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1342784A JP2807008B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 熱疲労特性に優れたＰｂ合金ろう |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1342784A JP2807008B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 熱疲労特性に優れたＰｂ合金ろう |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03204194A true JPH03204194A (ja) | 1991-09-05 |
| JP2807008B2 JP2807008B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=18356474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1342784A Expired - Lifetime JP2807008B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 熱疲労特性に優れたＰｂ合金ろう |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2807008B2 (ja) |
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