JPH06126479A - 複合半田 - Google Patents
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- JPH06126479A JPH06126479A JP4285968A JP28596892A JPH06126479A JP H06126479 A JPH06126479 A JP H06126479A JP 4285968 A JP4285968 A JP 4285968A JP 28596892 A JP28596892 A JP 28596892A JP H06126479 A JPH06126479 A JP H06126479A
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- 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
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- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
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- Die Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】半田よりも高融点の粉末を含有せる複合半田に
おいて、基板上に載せる溶融状半田内に、粉末の各粒子
が半田表面に出ることなく半田中心部分で均一に分散さ
れるようにして、半導体チップ，基板との接合面での半
田ぬれ異常の発生を防ぐ。 【構成】PbSn，PbAgSn等の半田材料を用いて、ワイヤ状
の半田本体１を形成する。半田本体１中に、半田よりも
高融点の材質（Cu，Ni，Mo，Ｗ，セラミック，アルミ
ナ，ガラス，BN等）からなる粉末２を、半田本体１の断
面中央部分に充填せしめる。粉末２における各粒子2a
が、溶融状半田１’中のほぼ中心部にて均一に分散し、
溶融状半田１’の表面全域において所定の半田付け性を
確保すると共に、水平方向に整列して溶融状半田１’の
厚み（高さ）を一定に保持し、接続後において所定の耐
熱サイクル性を得る。
おいて、基板上に載せる溶融状半田内に、粉末の各粒子
が半田表面に出ることなく半田中心部分で均一に分散さ
れるようにして、半導体チップ，基板との接合面での半
田ぬれ異常の発生を防ぐ。 【構成】PbSn，PbAgSn等の半田材料を用いて、ワイヤ状
の半田本体１を形成する。半田本体１中に、半田よりも
高融点の材質（Cu，Ni，Mo，Ｗ，セラミック，アルミ
ナ，ガラス，BN等）からなる粉末２を、半田本体１の断
面中央部分に充填せしめる。粉末２における各粒子2a
が、溶融状半田１’中のほぼ中心部にて均一に分散し、
溶融状半田１’の表面全域において所定の半田付け性を
確保すると共に、水平方向に整列して溶融状半田１’の
厚み（高さ）を一定に保持し、接続後において所定の耐
熱サイクル性を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパワートランジスタ等に
おける電子部品の接続に用いる接続材料、詳しくは、半
導体チップの基板への固着等に用いる複合半田の改良に
関する。
おける電子部品の接続に用いる接続材料、詳しくは、半
導体チップの基板への固着等に用いる複合半田の改良に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、半導体チップを基板上に固着
する際に用いる接続材料として、図７（イ）に示すワイ
ヤ状（若しくはペレット状）、（ロ）に示すテープ状
（若しくはリボン状）の複合半田Ｆ，Ｇが知られてい
る。これら複合半田Ｆ，Ｇは周知な半田材料を用いて作
製した半田本体１中に、半田よりも高融点の材質からな
る粉末２を散在状に含有せしめてなる。
する際に用いる接続材料として、図７（イ）に示すワイ
ヤ状（若しくはペレット状）、（ロ）に示すテープ状
（若しくはリボン状）の複合半田Ｆ，Ｇが知られてい
る。これら複合半田Ｆ，Ｇは周知な半田材料を用いて作
製した半田本体１中に、半田よりも高融点の材質からな
る粉末２を散在状に含有せしめてなる。
【０００３】ワイヤ状の複合半田Ｆは半田本体１の先端
部分を所定の送り量をもって基板Ｃ方向へ送りながら、
ペレット状のものは所定の長さ寸法にカットした半田本
体１の先端部分を基板Ｃ方向へ送りながら、夫々加熱，
溶融せしめて適量の溶融状半田１’を基板Ｃ上に載せ、
該溶融状半田１’中の粉末２の各粒子2aにより溶融状半
田１’の厚み（高さ）を一定に保持して、該半田１’上
にセットする半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着さ
せようとするものである（図８ (a)〜(d) 参照）。ま
た、テープ状（若しくはリボン状）の複合半田Ｇは図９
(a)〜(b) の如く、チップ状にカットした半田本体１を
基板Ｃ上に載せて加熱，溶融せしめることで、上記ワイ
ヤ状のもの同様、溶融状半田１’上にセットする半導体
チップＢを基板Ｃ上に水平に固着させようとするもので
ある。
部分を所定の送り量をもって基板Ｃ方向へ送りながら、
ペレット状のものは所定の長さ寸法にカットした半田本
体１の先端部分を基板Ｃ方向へ送りながら、夫々加熱，
溶融せしめて適量の溶融状半田１’を基板Ｃ上に載せ、
該溶融状半田１’中の粉末２の各粒子2aにより溶融状半
田１’の厚み（高さ）を一定に保持して、該半田１’上
にセットする半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着さ
せようとするものである（図８ (a)〜(d) 参照）。ま
た、テープ状（若しくはリボン状）の複合半田Ｇは図９
(a)〜(b) の如く、チップ状にカットした半田本体１を
基板Ｃ上に載せて加熱，溶融せしめることで、上記ワイ
ヤ状のもの同様、溶融状半田１’上にセットする半導体
チップＢを基板Ｃ上に水平に固着させようとするもので
ある。
【０００４】この様に、半導体チップＢを基板Ｃ上に水
平に接続する、即ち、溶融状半田１’の固化後の厚み
（高さ）を一定に保つことは、その接続部分において所
定の熱サイクル強度が保持され、温度変化による半導体
チップＢの剥離や導通不良を防ぐ点で有用である。
平に接続する、即ち、溶融状半田１’の固化後の厚み
（高さ）を一定に保つことは、その接続部分において所
定の熱サイクル強度が保持され、温度変化による半導体
チップＢの剥離や導通不良を防ぐ点で有用である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら上記従来の
複合半田Ｆ，Ｇは、図８ (a)，図９ (a)に示すように、
半田本体１表面側にも粒子2aが存在することから、該表
面側の粒子2aの周囲における半田量が極めて少量にな
る、換言すれば、表面部分において所定の半田付け性を
得られないものであった。このような従来の複合半田
Ｆ，Ｇを用いて半導体チップＢを基板Ｃ上に固着せしめ
た場合、半田量の少ない表面部分とチップＢ，基板Ｃと
の接合箇所（図中イで指す箇所）で半田ぬれ異常を起こ
し易く、所定の熱サイクル強度が得られず、温度変化に
よる半導体チップＢの剥離や導通不良を生じさせる虞れ
があった。
複合半田Ｆ，Ｇは、図８ (a)，図９ (a)に示すように、
半田本体１表面側にも粒子2aが存在することから、該表
面側の粒子2aの周囲における半田量が極めて少量にな
る、換言すれば、表面部分において所定の半田付け性を
得られないものであった。このような従来の複合半田
Ｆ，Ｇを用いて半導体チップＢを基板Ｃ上に固着せしめ
た場合、半田量の少ない表面部分とチップＢ，基板Ｃと
の接合箇所（図中イで指す箇所）で半田ぬれ異常を起こ
し易く、所定の熱サイクル強度が得られず、温度変化に
よる半導体チップＢの剥離や導通不良を生じさせる虞れ
があった。
【０００６】本発明は上述の従来事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、半田よりも高融
点の粉末を含有せる複合半田において、半田本体表面側
における半田付け性を向上させて、半導体チップ，基板
との接合面での半田ぬれ異常の発生をなくし、接続後に
おいて所定の熱サイクル強度を得られるようにすること
である。
ものであり、その目的とするところは、半田よりも高融
点の粉末を含有せる複合半田において、半田本体表面側
における半田付け性を向上させて、半導体チップ，基板
との接合面での半田ぬれ異常の発生をなくし、接続後に
おいて所定の熱サイクル強度を得られるようにすること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明に係る複合半田は、半田よりも高融点の材
質からなる粉末を、半田本体の断面中央部分に充填して
なることを特徴とする。
めに、本発明に係る複合半田は、半田よりも高融点の材
質からなる粉末を、半田本体の断面中央部分に充填して
なることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の複合半田によれば、半田本体を加熱，
溶融せしめて適量の溶融状半田を得るに際し、半田本体
の断面中央部分に充填せる粉末の各粒子が、溶融状半田
の表面側（半導体チップ，基板の各々との接合面側）に
偏在するようなことなく、溶融状半田中のほぼ中心部分
にて均一に分散する。よって、溶融状半田における表面
側の半田量が少量になることがないので、表面部分にお
いて所定の半田付け性を確保でき、半導体チップ，基板
との接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぐ。
溶融せしめて適量の溶融状半田を得るに際し、半田本体
の断面中央部分に充填せる粉末の各粒子が、溶融状半田
の表面側（半導体チップ，基板の各々との接合面側）に
偏在するようなことなく、溶融状半田中のほぼ中心部分
にて均一に分散する。よって、溶融状半田における表面
側の半田量が少量になることがないので、表面部分にお
いて所定の半田付け性を確保でき、半導体チップ，基板
との接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぐ。
【０００９】
【実施例】以下、本発明複合半田の実施例を、半導体チ
ップＢを基板Ｃ上に固定するための接合材料として使用
するものを例にとり、図面を参照して説明する。本実施
例の複合半田Ａは図１に示すように、ワイヤ状に作製し
た半田本体１中に粉末２を充填してなる。
ップＢを基板Ｃ上に固定するための接合材料として使用
するものを例にとり、図面を参照して説明する。本実施
例の複合半田Ａは図１に示すように、ワイヤ状に作製し
た半田本体１中に粉末２を充填してなる。
【００１０】半田本体１は、PbSn，PbAgSn等の周知な半
田材料を用いて、半導体チップＢの幅寸法よりやや小寸
な径を備える断面円形なワイヤ状に作製される。半田本
体１の断面中央部分には、半田本体１を構成する半田材
料よりも高融点（少なくとも５０℃以上）な材質からな
る粉末２が、半田本体１の長さ方向へ沿って延びるよ
う、充填される。
田材料を用いて、半導体チップＢの幅寸法よりやや小寸
な径を備える断面円形なワイヤ状に作製される。半田本
体１の断面中央部分には、半田本体１を構成する半田材
料よりも高融点（少なくとも５０℃以上）な材質からな
る粉末２が、半田本体１の長さ方向へ沿って延びるよ
う、充填される。
【００１１】粉末２は、例えばＣｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ，
セラミック，アルミナ，ガラス，ＢＮ等からなる粉体
で、その粒子2a，2a…表面にＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ等
の金属膜を形成したり、フラックスで表面処理するなど
して、半田との馴染みを良くすることが好ましい。
セラミック，アルミナ，ガラス，ＢＮ等からなる粉体
で、その粒子2a，2a…表面にＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ等
の金属膜を形成したり、フラックスで表面処理するなど
して、半田との馴染みを良くすることが好ましい。
【００１２】上記半田本体１，粉末２により本実施例の
複合半田Ａを得るには、例えば、前述の周知な半田材料
を用いて所定径の筒状に成形した半田管の管路内に粉末
２を適量いれ、その半田管を伸線加工するをもって半田
本体１を成形すると同時に、該半田本体１の断面中央部
分に粉末２を充填せしめる方法等が考えられる。
複合半田Ａを得るには、例えば、前述の周知な半田材料
を用いて所定径の筒状に成形した半田管の管路内に粉末
２を適量いれ、その半田管を伸線加工するをもって半田
本体１を成形すると同時に、該半田本体１の断面中央部
分に粉末２を充填せしめる方法等が考えられる。
【００１３】この様にして得られた本実施例の複合半田
Ａの使用方法を図２を参照して説明する。まず、前述の
如く作製した複合半田Ａにおける半田本体１の先端部分
を、その送り量を適宜に調整しつつ基板Ｃ方向へ送りな
がら加熱，溶融せしめて（図２ (a)〜(b) ）、所定量の
溶融状半田１’を基板Ｃ上に載せる。この時、半田本体
１の断面中央部分に充填せる粉末２の各粒子2a，2a…
が、溶融状半田１’の表面側（半導体チップＢ，基板Ｃ
の各々との接合面側）に偏在するようなことなく、溶融
状半田１’中のほぼ中心部分にて均一に分散する（図２
(c) ）。よって、溶融状半田１’の表面全域において所
定の半田付け性を確保して、半導体チップＢ，基板Ｃと
の接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぐ。
Ａの使用方法を図２を参照して説明する。まず、前述の
如く作製した複合半田Ａにおける半田本体１の先端部分
を、その送り量を適宜に調整しつつ基板Ｃ方向へ送りな
がら加熱，溶融せしめて（図２ (a)〜(b) ）、所定量の
溶融状半田１’を基板Ｃ上に載せる。この時、半田本体
１の断面中央部分に充填せる粉末２の各粒子2a，2a…
が、溶融状半田１’の表面側（半導体チップＢ，基板Ｃ
の各々との接合面側）に偏在するようなことなく、溶融
状半田１’中のほぼ中心部分にて均一に分散する（図２
(c) ）。よって、溶融状半田１’の表面全域において所
定の半田付け性を確保して、半導体チップＢ，基板Ｃと
の接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぐ。
【００１４】この状態で溶融状半田１’上に半導体チッ
プＢをセットすれば、該半田１’中の各粒子2a，2a…が
水平方向に整列して溶融状半田１’の厚み（高さ）を一
定に保持し、半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着せ
しめる（図２(d) ）。
プＢをセットすれば、該半田１’中の各粒子2a，2a…が
水平方向に整列して溶融状半田１’の厚み（高さ）を一
定に保持し、半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着せ
しめる（図２(d) ）。
【００１５】従って、半導体チップＢを基板Ｃに接続し
た状態において、その接続部分、即ち、固化後の複合半
田に部分的に薄肉な箇所が形成されず、しかも半導体チ
ップ，基板との接合面での半田ぬれ異常の発生を阻止で
き、該接続部分全域で所定の熱サイクル強度を得られ
る。よって、温度変化による半導体チップＢの剥離や導
通不良が生じる虞れのない、信頼性の高い半導体装置Ｄ
が提供される。
た状態において、その接続部分、即ち、固化後の複合半
田に部分的に薄肉な箇所が形成されず、しかも半導体チ
ップ，基板との接合面での半田ぬれ異常の発生を阻止で
き、該接続部分全域で所定の熱サイクル強度を得られ
る。よって、温度変化による半導体チップＢの剥離や導
通不良が生じる虞れのない、信頼性の高い半導体装置Ｄ
が提供される。
【００１６】尚、ペレット状の複合半田は、上述のワイ
ヤ状複合半田Ａを予め所定の長さ、即ち、チップＢの接
合に必要な半田量を有する長さに切断して作製され、図
２ (a)〜 (d)同様、その先端側から基板Ｃ方向へ送りつ
つ加熱，溶融せしめて使用する。また、該ペレット状複
合半田の場合、半田本体１が水平方向へ向くようにして
基板Ｃ上に載せ、その上に半導体チップＢをセットした
後に加熱，溶融せしめる使用も可能である。
ヤ状複合半田Ａを予め所定の長さ、即ち、チップＢの接
合に必要な半田量を有する長さに切断して作製され、図
２ (a)〜 (d)同様、その先端側から基板Ｃ方向へ送りつ
つ加熱，溶融せしめて使用する。また、該ペレット状複
合半田の場合、半田本体１が水平方向へ向くようにして
基板Ｃ上に載せ、その上に半導体チップＢをセットした
後に加熱，溶融せしめる使用も可能である。
【００１７】図３に示す実施例は、帯状に作製した半田
本体３の断面中央部分に上述の粉末２を充填してなるテ
ープ状（若しくはリボン状）の複合半田Ａ’を示す。さ
らに詳しくは、図３の実施例では半田本体３における高
さ方向と幅方向の両中央部分に粉末２を充填しており、
図５の実施例では半田本体３における高さ方向中央部分
に幅方向全長にわたって粉末２を充填している。
本体３の断面中央部分に上述の粉末２を充填してなるテ
ープ状（若しくはリボン状）の複合半田Ａ’を示す。さ
らに詳しくは、図３の実施例では半田本体３における高
さ方向と幅方向の両中央部分に粉末２を充填しており、
図５の実施例では半田本体３における高さ方向中央部分
に幅方向全長にわたって粉末２を充填している。
【００１８】この実施例の複合半田Ａ’の使用方法を図
４，図６を参照して説明すれば、まず、複合半田Ａ’の
半田本体３をチップ状にカットし、これを基板Ｃ上に載
せ、その半田本体３上に半導体チップＢをセットする
（図４ (a)，図６ (a)）。この時、半田本体３の断面中
央部分に充填せる粉末２の各粒子2a，2a…が、半田本体
３の表面側（半導体チップＢ，基板Ｃの各々との接合面
側）に偏在するようなことなく、半田本体３中のほぼ中
心部分にて均一に分散している。
４，図６を参照して説明すれば、まず、複合半田Ａ’の
半田本体３をチップ状にカットし、これを基板Ｃ上に載
せ、その半田本体３上に半導体チップＢをセットする
（図４ (a)，図６ (a)）。この時、半田本体３の断面中
央部分に充填せる粉末２の各粒子2a，2a…が、半田本体
３の表面側（半導体チップＢ，基板Ｃの各々との接合面
側）に偏在するようなことなく、半田本体３中のほぼ中
心部分にて均一に分散している。
【００１９】よって、その半田本体３を加熱，溶融すれ
ば、半導体チップＢ，基板Ｃとの接合面での半田ぬれ異
常の発生を防ぎつつ、各粒子2a，2a…が水平方向に整列
して溶融状の半田本体３’の厚み（高さ）を一定に保持
し、半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着せしめる
（図４ (b)，図６ (b)）。
ば、半導体チップＢ，基板Ｃとの接合面での半田ぬれ異
常の発生を防ぎつつ、各粒子2a，2a…が水平方向に整列
して溶融状の半田本体３’の厚み（高さ）を一定に保持
し、半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着せしめる
（図４ (b)，図６ (b)）。
【００２０】尚、図３，５に示すテープ状の複合半田
Ａ’の使用方法は前述のものに限定されず、図１に示す
ワイヤ状の複合半田Ａの如く、その先端部分を基板Ｃに
近付けて加熱，溶融せしめ、適量の溶融状半田を基板Ｃ
上に載せるようにしてもよい。
Ａ’の使用方法は前述のものに限定されず、図１に示す
ワイヤ状の複合半田Ａの如く、その先端部分を基板Ｃに
近付けて加熱，溶融せしめ、適量の溶融状半田を基板Ｃ
上に載せるようにしてもよい。
【００２１】このような方法の場合、図２ (b)〜 (d)同
様に、半田本体３の断面中央部分に充填せる粉末２の各
粒子2a，2a…が、溶融状半田の表面側（半導体チップ
Ｂ，基板Ｃの各々との接合面側）に偏在するようなこと
なく、溶融状半田中のほぼ中心部分にて均一に分散する
ので、図４，６に示す使用方法同様、半導体チップＢ，
基板Ｃとの接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぎつつ、
半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着できる。
様に、半田本体３の断面中央部分に充填せる粉末２の各
粒子2a，2a…が、溶融状半田の表面側（半導体チップ
Ｂ，基板Ｃの各々との接合面側）に偏在するようなこと
なく、溶融状半田中のほぼ中心部分にて均一に分散する
ので、図４，６に示す使用方法同様、半導体チップＢ，
基板Ｃとの接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぎつつ、
半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着できる。
【００２２】尚、本発明の複合半田は前述のワイヤ状，
ペレット状，テープ状（若しくはリボン状）のものに限
定されず、例えば図示しないが、シート状の半田本体の
断面中央部分に粉末を充填して作製し、使用時に所望寸
法のチップ状に切断したり、若しくは予めチップ状に成
形するなど、その外観形状については任意である。
ペレット状，テープ状（若しくはリボン状）のものに限
定されず、例えば図示しないが、シート状の半田本体の
断面中央部分に粉末を充填して作製し、使用時に所望寸
法のチップ状に切断したり、若しくは予めチップ状に成
形するなど、その外観形状については任意である。
【００２３】また、上記実施例では半導体チップＢを基
板Ｃ上に固定するための接合材料について説明したが、
本発明はこれに限定されず、各種電子部品の接続に使用
可能であり、接続しようとする二部材の大きさに合わせ
て半田本体や粉末の大きさ，形状等を適宜に変更するも
のである。
板Ｃ上に固定するための接合材料について説明したが、
本発明はこれに限定されず、各種電子部品の接続に使用
可能であり、接続しようとする二部材の大きさに合わせ
て半田本体や粉末の大きさ，形状等を適宜に変更するも
のである。
【００２４】また、図１〜６，８，９においては便宜
上、粉末２の各粒子2a，2a…を拡大して表したが、実際
には図７に示すような直径20μｍ，50μｍ，100 μｍと
いった極微小なものであることは、いうまでもない。
上、粉末２の各粒子2a，2a…を拡大して表したが、実際
には図７に示すような直径20μｍ，50μｍ，100 μｍと
いった極微小なものであることは、いうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】本発明に係る複合半田は以上説明したよ
うに構成したことから、半田本体の先端部分を加熱，溶
融せしめて適量の溶融状半田を得るに際し、半田本体中
の粉末の各粒子を、溶融状半田の表面に出ることなく該
半田中心部にて均一に分散させることができる。
うに構成したことから、半田本体の先端部分を加熱，溶
融せしめて適量の溶融状半田を得るに際し、半田本体中
の粉末の各粒子を、溶融状半田の表面に出ることなく該
半田中心部にて均一に分散させることができる。
【００２６】よって、溶融状半田の表面、換言すれば半
導体チップ，基板との接合面全域において所定の半田付
け性を確保して、前記接合面での半田ぬれ異常の発生を
防ぎ、粒子が溶融状半田の上面側に偏在して半田ぬれ異
常を発生させる従来品の不具合を解消して、所定の熱サ
イクル強度を備えた信頼性の高い半導体装置の製造に極
めて有用な効果を得られる。
導体チップ，基板との接合面全域において所定の半田付
け性を確保して、前記接合面での半田ぬれ異常の発生を
防ぎ、粒子が溶融状半田の上面側に偏在して半田ぬれ異
常を発生させる従来品の不具合を解消して、所定の熱サ
イクル強度を備えた信頼性の高い半導体装置の製造に極
めて有用な効果を得られる。
【図１】本発明に係る複合半田の一実施例を示す斜視
図。
図。
【図２】図１に示す複合半田による半導体チップの基板
への固着手順を説明する断面図。
への固着手順を説明する断面図。
【図３】本発明に係る複合半田の他の実施例を示す斜視
図。
図。
【図４】図３に示す複合半田による半導体チップの基板
への固着手順を説明する断面図。
への固着手順を説明する断面図。
【図５】本発明に係る複合半田の他の実施例を示す斜視
図。
図。
【図６】図５に示す複合半田による半導体チップの基板
への固着手順を説明する断面図。
への固着手順を説明する断面図。
【図７】従来品の斜視図。
【図８】従来の複合半田による半導体チップの基板への
固着手順を説明する断面図。
固着手順を説明する断面図。
【図９】従来の複合半田による半導体チップの基板への
固着手順を説明する断面図。
固着手順を説明する断面図。
Ａ：ワイヤ状の複合半田 Ａ’：テープ状の
複合半田 Ｂ：半導体チップ Ｃ：基板 １，３：半田本体 ２：粉末
2a：粒子
複合半田 Ｂ：半導体チップ Ｃ：基板 １，３：半田本体 ２：粉末
2a：粒子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１１月１７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】複合半田
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパワートランジスタ等に
おける電子部品の接続に用いる接続材料、詳しくは、半
導体チップの基板への固着等に用いる複合半田の改良に
関する。
おける電子部品の接続に用いる接続材料、詳しくは、半
導体チップの基板への固着等に用いる複合半田の改良に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、半導体チップを基板上に固着
する際に用いる接続材料として、図７（イ）に示すワイ
ヤ状（若しくはブロック状）、（ロ）に示すテープ状
（若しくはリボン状）の複合半田Ｆ，Ｇが知られてい
る。これら複合半田Ｆ，Ｇは周知な半田材料を用いて作
製した半田本体１中に、半田よりも高融点の材質からな
る粉末２を散在状に含有せしめてなる。
する際に用いる接続材料として、図７（イ）に示すワイ
ヤ状（若しくはブロック状）、（ロ）に示すテープ状
（若しくはリボン状）の複合半田Ｆ，Ｇが知られてい
る。これら複合半田Ｆ，Ｇは周知な半田材料を用いて作
製した半田本体１中に、半田よりも高融点の材質からな
る粉末２を散在状に含有せしめてなる。
【０００３】ワイヤ状の複合半田Ｆは半田本体１の先端
部分を所定の送り量をもって基板Ｃ方向へ送りながら、
ブロック状のものは所定の長さ寸法にカットした半田本
体１の先端部分を基板Ｃ方向へ送りながら、夫々加熱，
溶融せしめて適量の溶融状半田１’を基板Ｃ上に載せ、
該溶融状半田１’中の粉末２の各粒子2aにより溶融状半
田１’の厚み（高さ）を一定に保持して、該半田１’上
にセットする半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着さ
せようとするものである（図８ (a)〜(d) 参照）。ま
た、テープ状（若しくはリボン状）の複合半田Ｇは図９
(a)〜(b) の如く、チップ状にカットした半田本体１を
基板Ｃ上に載せて加熱，溶融せしめることで、上記ワイ
ヤ状のもの同様、溶融状半田１’上にセットする半導体
チップＢを基板Ｃ上に水平に固着させようとするもので
ある。
部分を所定の送り量をもって基板Ｃ方向へ送りながら、
ブロック状のものは所定の長さ寸法にカットした半田本
体１の先端部分を基板Ｃ方向へ送りながら、夫々加熱，
溶融せしめて適量の溶融状半田１’を基板Ｃ上に載せ、
該溶融状半田１’中の粉末２の各粒子2aにより溶融状半
田１’の厚み（高さ）を一定に保持して、該半田１’上
にセットする半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着さ
せようとするものである（図８ (a)〜(d) 参照）。ま
た、テープ状（若しくはリボン状）の複合半田Ｇは図９
(a)〜(b) の如く、チップ状にカットした半田本体１を
基板Ｃ上に載せて加熱，溶融せしめることで、上記ワイ
ヤ状のもの同様、溶融状半田１’上にセットする半導体
チップＢを基板Ｃ上に水平に固着させようとするもので
ある。
【０００４】この様に、半導体チップＢを基板Ｃ上に水
平に接続する、即ち、溶融状半田１’の固化後の厚み
（高さ）を一定に保つことは、その接続部分において所
定の耐熱サイクル性が保持され、温度変化による半導体
チップＢの剥離や導通不良を防ぐ点で有用である。
平に接続する、即ち、溶融状半田１’の固化後の厚み
（高さ）を一定に保つことは、その接続部分において所
定の耐熱サイクル性が保持され、温度変化による半導体
チップＢの剥離や導通不良を防ぐ点で有用である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら上記従来の
複合半田Ｆ，Ｇは、図８ (a)，図９ (a)に示すように、
半田本体１表面側にも粒子2aが存在することから、該表
面側の粒子2aの周囲における半田量が極めて少量にな
る、換言すれば、表面部分において所定の半田付け性を
得られないものであった。このような従来の複合半田
Ｆ，Ｇを用いて半導体チップＢを基板Ｃ上に固着せしめ
た場合、半田量の少ない表面部分とチップＢ，基板Ｃと
の接合箇所（図中イで指す箇所）で半田ぬれ異常を起こ
し易く、所定の耐熱サイクル性が得られず、温度変化に
よる半導体チップＢの剥離や導通不良を生じさせる虞れ
があった。
複合半田Ｆ，Ｇは、図８ (a)，図９ (a)に示すように、
半田本体１表面側にも粒子2aが存在することから、該表
面側の粒子2aの周囲における半田量が極めて少量にな
る、換言すれば、表面部分において所定の半田付け性を
得られないものであった。このような従来の複合半田
Ｆ，Ｇを用いて半導体チップＢを基板Ｃ上に固着せしめ
た場合、半田量の少ない表面部分とチップＢ，基板Ｃと
の接合箇所（図中イで指す箇所）で半田ぬれ異常を起こ
し易く、所定の耐熱サイクル性が得られず、温度変化に
よる半導体チップＢの剥離や導通不良を生じさせる虞れ
があった。
【０００６】本発明は上述の従来事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、半田よりも高融
点の粉末を含有せる複合半田において、半田本体表面側
における半田付け性を向上させて、半導体チップ，基板
との接合面での半田ぬれ異常の発生をなくし、接続後に
おいて所定の耐熱サイクル性を得られるようにすること
である。
ものであり、その目的とするところは、半田よりも高融
点の粉末を含有せる複合半田において、半田本体表面側
における半田付け性を向上させて、半導体チップ，基板
との接合面での半田ぬれ異常の発生をなくし、接続後に
おいて所定の耐熱サイクル性を得られるようにすること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明に係る複合半田は、半田よりも高融点の材
質からなる粉末を、半田本体の断面中央部分に充填して
なることを特徴とする。
めに、本発明に係る複合半田は、半田よりも高融点の材
質からなる粉末を、半田本体の断面中央部分に充填して
なることを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の複合半田によれば、半田本体を加熱，
溶融せしめて適量の溶融状半田を得るに際し、半田本体
の断面中央部分に充填せる粉末の各粒子が、溶融状半田
の表面側（半導体チップ，基板の各々との接合面側）に
偏在するようなことなく、溶融状半田中のほぼ中心部分
にて均一に分散する。よって、溶融状半田における表面
側の半田量が少量になることがないので、表面部分にお
いて所定の半田付け性を確保でき、半導体チップ，基板
との接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぐ。
溶融せしめて適量の溶融状半田を得るに際し、半田本体
の断面中央部分に充填せる粉末の各粒子が、溶融状半田
の表面側（半導体チップ，基板の各々との接合面側）に
偏在するようなことなく、溶融状半田中のほぼ中心部分
にて均一に分散する。よって、溶融状半田における表面
側の半田量が少量になることがないので、表面部分にお
いて所定の半田付け性を確保でき、半導体チップ，基板
との接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぐ。
【０００９】
【実施例】以下、本発明複合半田の実施例を、半導体チ
ップＢを基板Ｃ上に固定するための接合材料として使用
するものを例にとり、図面を参照して説明する。本実施
例の複合半田Ａは図１に示すように、ワイヤ状に作製し
た半田本体１中に粉末２を充填してなる。
ップＢを基板Ｃ上に固定するための接合材料として使用
するものを例にとり、図面を参照して説明する。本実施
例の複合半田Ａは図１に示すように、ワイヤ状に作製し
た半田本体１中に粉末２を充填してなる。
【００１０】半田本体１は、PbSn，PbAgSn等の周知な半
田材料を用いて、半導体チップＢの幅寸法よりやや小寸
な径を備える断面円形なワイヤ状に作製される。半田本
体１の断面中央部分には、半田本体１を構成する半田材
料よりも高融点（少なくとも５０℃以上）な材質からな
る粉末２が、半田本体１の長さ方向へ沿って延びるよ
う、充填される。
田材料を用いて、半導体チップＢの幅寸法よりやや小寸
な径を備える断面円形なワイヤ状に作製される。半田本
体１の断面中央部分には、半田本体１を構成する半田材
料よりも高融点（少なくとも５０℃以上）な材質からな
る粉末２が、半田本体１の長さ方向へ沿って延びるよ
う、充填される。
【００１１】粉末２は、例えばＣｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ，
セラミック，アルミナ，ガラス，ＢＮ等からなる粉体
で、その粒子2a，2a…表面にＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ等
の金属膜を形成したり、フラックスで表面処理するなど
して、半田との馴染みを良くすることが好ましい。
セラミック，アルミナ，ガラス，ＢＮ等からなる粉体
で、その粒子2a，2a…表面にＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ等
の金属膜を形成したり、フラックスで表面処理するなど
して、半田との馴染みを良くすることが好ましい。
【００１２】上記半田本体１，粉末２により本実施例の
複合半田Ａを得るには、例えば、前述の周知な半田材料
を用いて所定径の筒状に成形した半田管の管路内に粉末
２を適量いれ、その半田管を伸線加工するをもって半田
本体１を成形すると同時に、該半田本体１の断面中央部
分に粉末２を充填せしめる方法等が考えられる。
複合半田Ａを得るには、例えば、前述の周知な半田材料
を用いて所定径の筒状に成形した半田管の管路内に粉末
２を適量いれ、その半田管を伸線加工するをもって半田
本体１を成形すると同時に、該半田本体１の断面中央部
分に粉末２を充填せしめる方法等が考えられる。
【００１３】この様にして得られた本実施例の複合半田
Ａの使用方法を図２を参照して説明する。まず、前述の
如く作製した複合半田Ａにおける半田本体１の先端部分
を、その送り量を適宜に調整しつつ基板Ｃ方向へ送りな
がら加熱，溶融せしめて（図２ (a)〜(b) ）、所定量の
溶融状半田１’を基板Ｃ上に載せる。この時、半田本体
１の断面中央部分に充填せる粉末２の各粒子2a，2a…
が、溶融状半田１’の表面側（半導体チップＢ，基板Ｃ
の各々との接合面側）に偏在するようなことなく、溶融
状半田１’中のほぼ中心部分にて均一に分散する（図２
(c) ）。よって、溶融状半田１’の表面全域において所
定の半田付け性を確保して、半導体チップＢ，基板Ｃと
の接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぐ。
Ａの使用方法を図２を参照して説明する。まず、前述の
如く作製した複合半田Ａにおける半田本体１の先端部分
を、その送り量を適宜に調整しつつ基板Ｃ方向へ送りな
がら加熱，溶融せしめて（図２ (a)〜(b) ）、所定量の
溶融状半田１’を基板Ｃ上に載せる。この時、半田本体
１の断面中央部分に充填せる粉末２の各粒子2a，2a…
が、溶融状半田１’の表面側（半導体チップＢ，基板Ｃ
の各々との接合面側）に偏在するようなことなく、溶融
状半田１’中のほぼ中心部分にて均一に分散する（図２
(c) ）。よって、溶融状半田１’の表面全域において所
定の半田付け性を確保して、半導体チップＢ，基板Ｃと
の接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぐ。
【００１４】この状態で溶融状半田１’上に半導体チッ
プＢをセットすれば、該半田１’中の各粒子2a，2a…が
水平方向に整列して溶融状半田１’の厚み（高さ）を一
定に保持し、半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着せ
しめる（図２(d) ）。
プＢをセットすれば、該半田１’中の各粒子2a，2a…が
水平方向に整列して溶融状半田１’の厚み（高さ）を一
定に保持し、半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着せ
しめる（図２(d) ）。
【００１５】従って、半導体チップＢを基板Ｃに接続し
た状態において、その接続部分、即ち、固化後の複合半
田に部分的に薄肉な箇所が形成されず、しかも半導体チ
ップ，基板との接合面での半田ぬれ異常の発生を阻止で
き、該接続部分全域で所定の耐熱サイクル性を得られ
る。よって、温度変化による半導体チップＢの剥離や導
通不良が生じる虞れのない、信頼性の高い半導体装置Ｄ
が提供される。
た状態において、その接続部分、即ち、固化後の複合半
田に部分的に薄肉な箇所が形成されず、しかも半導体チ
ップ，基板との接合面での半田ぬれ異常の発生を阻止で
き、該接続部分全域で所定の耐熱サイクル性を得られ
る。よって、温度変化による半導体チップＢの剥離や導
通不良が生じる虞れのない、信頼性の高い半導体装置Ｄ
が提供される。
【００１６】尚、ブロック状の複合半田は、上述のワイ
ヤ状複合半田Ａを予め所定の長さ、即ち、チップＢの接
合に必要な半田量を有する長さに切断して作製され、図
２ (a)〜 (d)同様、その先端側から基板Ｃ方向へ送りつ
つ加熱，溶融せしめて使用する。また、該ブロック状複
合半田の場合、半田本体１が水平方向へ向くようにして
基板Ｃ上に載せ、その上に半導体チップＢをセットした
後に加熱，溶融せしめる使用も可能である。
ヤ状複合半田Ａを予め所定の長さ、即ち、チップＢの接
合に必要な半田量を有する長さに切断して作製され、図
２ (a)〜 (d)同様、その先端側から基板Ｃ方向へ送りつ
つ加熱，溶融せしめて使用する。また、該ブロック状複
合半田の場合、半田本体１が水平方向へ向くようにして
基板Ｃ上に載せ、その上に半導体チップＢをセットした
後に加熱，溶融せしめる使用も可能である。
【００１７】図３に示す実施例は、帯状に作製した半田
本体３の断面中央部分に上述の粉末２を充填してなるテ
ープ状（若しくはリボン状）の複合半田Ａ’を示す。さ
らに詳しくは、図３の実施例では半田本体３における高
さ方向と幅方向の両中央部分に粉末２を充填しており、
図５の実施例では半田本体３における高さ方向中央部分
に幅方向全長にわたって粉末２を充填している。
本体３の断面中央部分に上述の粉末２を充填してなるテ
ープ状（若しくはリボン状）の複合半田Ａ’を示す。さ
らに詳しくは、図３の実施例では半田本体３における高
さ方向と幅方向の両中央部分に粉末２を充填しており、
図５の実施例では半田本体３における高さ方向中央部分
に幅方向全長にわたって粉末２を充填している。
【００１８】この実施例の複合半田Ａ’の使用方法を図
４，図６を参照して説明すれば、まず、複合半田Ａ’の
半田本体３をペレット状にカットし、これを基板Ｃ上に
載せ、その半田本体３上に半導体チップＢをセットする
（図４ (a)，図６ (a)）。この時、半田本体３の断面中
央部分に充填せる粉末２の各粒子2a，2a…が、半田本体
３の表面側（半導体チップＢ，基板Ｃの各々との接合面
側）に偏在するようなことなく、半田本体３中のほぼ中
心部分にて均一に分散している。
４，図６を参照して説明すれば、まず、複合半田Ａ’の
半田本体３をペレット状にカットし、これを基板Ｃ上に
載せ、その半田本体３上に半導体チップＢをセットする
（図４ (a)，図６ (a)）。この時、半田本体３の断面中
央部分に充填せる粉末２の各粒子2a，2a…が、半田本体
３の表面側（半導体チップＢ，基板Ｃの各々との接合面
側）に偏在するようなことなく、半田本体３中のほぼ中
心部分にて均一に分散している。
【００１９】よって、その半田本体３を加熱，溶融すれ
ば、半導体チップＢ，基板Ｃとの接合面での半田ぬれ異
常の発生を防ぎつつ、各粒子2a，2a…が水平方向に整列
して溶融状の半田本体３’の厚み（高さ）を一定に保持
し、半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着せしめる
（図４ (b)，図６ (b)）。
ば、半導体チップＢ，基板Ｃとの接合面での半田ぬれ異
常の発生を防ぎつつ、各粒子2a，2a…が水平方向に整列
して溶融状の半田本体３’の厚み（高さ）を一定に保持
し、半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着せしめる
（図４ (b)，図６ (b)）。
【００２０】尚、図３，５に示すテープ状の複合半田
Ａ’の使用方法は前述のものに限定されず、図１に示す
ワイヤ状の複合半田Ａの如く、その先端部分を基板Ｃに
近付けて加熱，溶融せしめ、適量の溶融状半田を基板Ｃ
上に載せるようにしてもよい。
Ａ’の使用方法は前述のものに限定されず、図１に示す
ワイヤ状の複合半田Ａの如く、その先端部分を基板Ｃに
近付けて加熱，溶融せしめ、適量の溶融状半田を基板Ｃ
上に載せるようにしてもよい。
【００２１】このような方法の場合、図２ (b)〜 (d)同
様に、半田本体３の断面中央部分に充填せる粉末２の各
粒子2a，2a…が、溶融状半田の表面側（半導体チップ
Ｂ，基板Ｃの各々との接合面側）に偏在するようなこと
なく、溶融状半田中のほぼ中心部分にて均一に分散する
ので、図４，６に示す使用方法同様、半導体チップＢ，
基板Ｃとの接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぎつつ、
半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着できる。
様に、半田本体３の断面中央部分に充填せる粉末２の各
粒子2a，2a…が、溶融状半田の表面側（半導体チップ
Ｂ，基板Ｃの各々との接合面側）に偏在するようなこと
なく、溶融状半田中のほぼ中心部分にて均一に分散する
ので、図４，６に示す使用方法同様、半導体チップＢ，
基板Ｃとの接合面での半田ぬれ異常の発生を防ぎつつ、
半導体チップＢを基板Ｃ上に水平に固着できる。
【００２２】尚、本発明の複合半田は前述のワイヤ状，
ブロック状，ペレット状，テープ状（若しくはリボン
状）のものに限定されず、例えば図示しないが、シート
状の半田本体の断面中央部分に粉末を充填して作製し、
使用時に所望寸法のペレット状に切断したり、若しくは
予めペレット状に成形するなど、その外観形状について
は任意である。
ブロック状，ペレット状，テープ状（若しくはリボン
状）のものに限定されず、例えば図示しないが、シート
状の半田本体の断面中央部分に粉末を充填して作製し、
使用時に所望寸法のペレット状に切断したり、若しくは
予めペレット状に成形するなど、その外観形状について
は任意である。
【００２３】また、上記実施例では半導体チップＢを基
板Ｃ上に固定するための接合材料について説明したが、
本発明はこれに限定されず、各種電子部品の接続に使用
可能であり、接続しようとする二部材の大きさに合わせ
て半田本体や粉末の大きさ，形状，粉末の粒度分布等を
適宜に変更するものである。
板Ｃ上に固定するための接合材料について説明したが、
本発明はこれに限定されず、各種電子部品の接続に使用
可能であり、接続しようとする二部材の大きさに合わせ
て半田本体や粉末の大きさ，形状，粉末の粒度分布等を
適宜に変更するものである。
【００２４】また、図１〜６，８，９においては便宜
上、粉末２の各粒子2a，2a…を拡大して表したが、実際
には図７に示すような直径20μｍ，50μｍ，100 μｍと
いった極微小なものであることは、いうまでもない。
上、粉末２の各粒子2a，2a…を拡大して表したが、実際
には図７に示すような直径20μｍ，50μｍ，100 μｍと
いった極微小なものであることは、いうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】本発明に係る複合半田は以上説明したよ
うに構成したことから、半田本体の先端部分を加熱，溶
融せしめて適量の溶融状半田を得るに際し、半田本体中
の粉末の各粒子を、溶融状半田の表面に出ることなく該
半田中心部にて均一に分散させることができる。
うに構成したことから、半田本体の先端部分を加熱，溶
融せしめて適量の溶融状半田を得るに際し、半田本体中
の粉末の各粒子を、溶融状半田の表面に出ることなく該
半田中心部にて均一に分散させることができる。
【００２６】よって、溶融状半田の表面、換言すれば半
導体チップ，基板との接合面全域において所定の半田付
け性を確保して、前記接合面での半田ぬれ異常の発生を
防ぎ、粒子が溶融状半田の上面側に偏在して半田ぬれ異
常を発生させる従来品の不具合を解消して、所定の耐熱
サイクル性を備えた信頼性の高い半導体装置の製造に極
めて有用な効果を得られる。
導体チップ，基板との接合面全域において所定の半田付
け性を確保して、前記接合面での半田ぬれ異常の発生を
防ぎ、粒子が溶融状半田の上面側に偏在して半田ぬれ異
常を発生させる従来品の不具合を解消して、所定の耐熱
サイクル性を備えた信頼性の高い半導体装置の製造に極
めて有用な効果を得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る複合半田の一実施例を示す斜視
図。
図。
【図２】図１に示す複合半田による半導体チップの基板
への固着手順を説明する断面図。
への固着手順を説明する断面図。
【図３】本発明に係る複合半田の他の実施例を示す斜視
図。
図。
【図４】図３に示す複合半田による半導体チップの基板
への固着手順を説明する断面図。
への固着手順を説明する断面図。
【図５】本発明に係る複合半田の他の実施例を示す斜視
図。
図。
【図６】図５に示す複合半田による半導体チップの基板
への固着手順を説明する断面図。
への固着手順を説明する断面図。
【図７】従来品の斜視図。
【図８】従来の複合半田による半導体チップの基板への
固着手順を説明する断面図。
固着手順を説明する断面図。
【図９】従来の複合半田による半導体チップの基板への
固着手順を説明する断面図。
固着手順を説明する断面図。
【符号の説明】 Ａ：ワイヤ状の複合半田 Ａ’：テープ状の
複合半田 Ｂ：半導体チップ Ｃ：基板 １，３：半田本体 ２：粉末
2a：粒子
複合半田 Ｂ：半導体チップ Ｃ：基板 １，３：半田本体 ２：粉末
2a：粒子
Claims (1)
- 【請求項１】 所望な半田材料を用いて所定形状に形成
した半田本体中に、前記半田材料よりも高融点の材質か
らなる粉末を含有してなる複合半田であって、前記粉末
を半田本体の断面中央部分に充填せしめたことを特徴と
する複合半田。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4285968A JPH06126479A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 複合半田 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4285968A JPH06126479A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 複合半田 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06126479A true JPH06126479A (ja) | 1994-05-10 |
Family
ID=17698303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4285968A Pending JPH06126479A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 複合半田 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06126479A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997035683A1 (de) * | 1996-03-22 | 1997-10-02 | Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh | Gelöteter metallischer wabenkörper mit abstandshaltern in den lötspalten und verfahren und lot zu seiner herstellung |
| US6348273B1 (en) | 1999-06-25 | 2002-02-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for bonding different members and composite members bonded by the method |
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- 1992-10-23 JP JP4285968A patent/JPH06126479A/ja active Pending
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