JPH06328289A - プリフォーム複合はんだ - Google Patents
プリフォーム複合はんだInfo
- Publication number
- JPH06328289A JPH06328289A JP14569893A JP14569893A JPH06328289A JP H06328289 A JPH06328289 A JP H06328289A JP 14569893 A JP14569893 A JP 14569893A JP 14569893 A JP14569893 A JP 14569893A JP H06328289 A JPH06328289 A JP H06328289A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- melting point
- ribbon
- low melting
- preform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
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
- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐熱疲労特性に優れたプリフォーム複合はん
だを提供する。 【構成】 高融点はんだからなる芯、上記芯の上に被覆
したＮｉ層、および上記Ｎｉ層の上に被覆した低融点は
んだ層からなるプリフォームはんだ。
だを提供する。 【構成】 高融点はんだからなる芯、上記芯の上に被覆
したＮｉ層、および上記Ｎｉ層の上に被覆した低融点は
んだ層からなるプリフォームはんだ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体組立工程にお
けるＩＣ，ＬＳＩなどのＳｉチップを、基板、リードフ
レーム、セラミックパッケージにダイボンディングする
はんだ付け工程や、セラミックスパッケージを金属製あ
るいはセラミックス製リッドで封止するはんだ付け工程
において、被接合物の間に挟んで接合するためのＰｂ主
成分プリフォーム複合はんだに関するものである。
けるＩＣ，ＬＳＩなどのＳｉチップを、基板、リードフ
レーム、セラミックパッケージにダイボンディングする
はんだ付け工程や、セラミックスパッケージを金属製あ
るいはセラミックス製リッドで封止するはんだ付け工程
において、被接合物の間に挟んで接合するためのＰｂ主
成分プリフォーム複合はんだに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、半導体装置組立に用いられるは
んだは、溶解して得られたインゴットを押出しや冷間圧
延によってリボン状に加工され、加工されたリボンを切
断したり、打抜くことによって作製され、いわゆるプリ
フォームはんだとして使用されている。
んだは、溶解して得られたインゴットを押出しや冷間圧
延によってリボン状に加工され、加工されたリボンを切
断したり、打抜くことによって作製され、いわゆるプリ
フォームはんだとして使用されている。
【０００３】半導体装置組立に用いられるはんだ材のう
ちでも、パッケージ内などの高信頼性が要求される位置
のはんだ付けには、フラックスを使用せず、Ｎ2 やＮ2
＋Ｈ2 雰囲気で被接合材と接合材の間にプリフォームは
んだを挟み、はんだ融点以上に昇温してはんだ付けを行
っている。
ちでも、パッケージ内などの高信頼性が要求される位置
のはんだ付けには、フラックスを使用せず、Ｎ2 やＮ2
＋Ｈ2 雰囲気で被接合材と接合材の間にプリフォームは
んだを挟み、はんだ融点以上に昇温してはんだ付けを行
っている。
【０００４】上記プリフォームはんだは、上述のよう
に、フラックスを使用せずにはんだ付けを行なうため
に、プリフォームはんだ表面に酸化膜が生成することは
好ましくなく、そのために表面にＡｕまたはＡｇメッキ
層を形成したプリフォームはんだが提案されている（特
開平３−２７３６５０号公報参照）。
に、フラックスを使用せずにはんだ付けを行なうため
に、プリフォームはんだ表面に酸化膜が生成することは
好ましくなく、そのために表面にＡｕまたはＡｇメッキ
層を形成したプリフォームはんだが提案されている（特
開平３−２７３６５０号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記Ａｕまた
はＡｇメッキ層を形成したプリフォームはんだは、表面
酸化を防ぐことができるが、上記ＡｕまたはＡｇメッキ
層を形成したプリフォームはんだにより得られたはんだ
付け部は耐熱疲労特性が劣り、特に近年はんだ付けされ
た半導体装置は自動車等の部品として取り付けられ、エ
ンジン作動時の昇温およびエンジン停止時の外気による
冷却を繰り返し受けることが多く、かかる環境下に長期
間さらされると半導体装置の封止寿命が低下し、さらに
はんだ付け部の接合不良をもたらし、信頼性が低下する
などの課題があった。
はＡｇメッキ層を形成したプリフォームはんだは、表面
酸化を防ぐことができるが、上記ＡｕまたはＡｇメッキ
層を形成したプリフォームはんだにより得られたはんだ
付け部は耐熱疲労特性が劣り、特に近年はんだ付けされ
た半導体装置は自動車等の部品として取り付けられ、エ
ンジン作動時の昇温およびエンジン停止時の外気による
冷却を繰り返し受けることが多く、かかる環境下に長期
間さらされると半導体装置の封止寿命が低下し、さらに
はんだ付け部の接合不良をもたらし、信頼性が低下する
などの課題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
かかる昇温および冷却の繰り返し環境下にあっても封止
および接合特性が低下することのない耐熱疲労特性に優
れたプリフォームはんだを得るべく研究を行った結果、
下記の知見を得たのである。 （１） 高融点はんだを芯とし、その表面にＮｉメッキ
層を施した複合はんだは、耐熱疲労特性に優れている。 （２） 上記Ｎｉメッキ層の上に低融点はんだ層を形成
することでプリフォームはんだとして使用でき、ボイド
等のはんだ付け不良も低減できる。
かかる昇温および冷却の繰り返し環境下にあっても封止
および接合特性が低下することのない耐熱疲労特性に優
れたプリフォームはんだを得るべく研究を行った結果、
下記の知見を得たのである。 （１） 高融点はんだを芯とし、その表面にＮｉメッキ
層を施した複合はんだは、耐熱疲労特性に優れている。 （２） 上記Ｎｉメッキ層の上に低融点はんだ層を形成
することでプリフォームはんだとして使用でき、ボイド
等のはんだ付け不良も低減できる。
【０００７】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、高融点はんだからなる芯、上記芯の
上に被覆したＮｉ層、および上記Ｎｉ層の上に被覆した
低融点はんだ層からなるプリフォーム複合はんだに特徴
を有するものである。
れたものであって、高融点はんだからなる芯、上記芯の
上に被覆したＮｉ層、および上記Ｎｉ層の上に被覆した
低融点はんだ層からなるプリフォーム複合はんだに特徴
を有するものである。
【０００８】この発明で、高融点はんだとは、純Ｐｂ，
Ｐｂ−５％Ｓｎ，Ｐｂ−１０％Ｓｎ，Ｐｂ−２％Ｓｂな
ど溶融温度が２５０℃以上の高融点で軟らかいはんだ材
が有効であり、厚さは１０μｍ〜１mm程度とすることが
好ましい。この高融点はんだを芯とし、その表面にメッ
キするＮｉ層は０．５〜５μｍの厚さとする。またＮｉ
層の外側の低融点はんだ層はＰｂ−６３％Ｓｎ，Ｉｎ−
５０％Ｐｂなどの融点が２５０℃以下の低融点はんだ材
からなり、その厚さは５〜１００μｍ程度が好ましい。
Ｐｂ−５％Ｓｎ，Ｐｂ−１０％Ｓｎ，Ｐｂ−２％Ｓｂな
ど溶融温度が２５０℃以上の高融点で軟らかいはんだ材
が有効であり、厚さは１０μｍ〜１mm程度とすることが
好ましい。この高融点はんだを芯とし、その表面にメッ
キするＮｉ層は０．５〜５μｍの厚さとする。またＮｉ
層の外側の低融点はんだ層はＰｂ−６３％Ｓｎ，Ｉｎ−
５０％Ｐｂなどの融点が２５０℃以下の低融点はんだ材
からなり、その厚さは５〜１００μｍ程度が好ましい。
【０００９】この発明のプリフォーム複合はんだによる
はんだ付けは、主として低融点はんだ部分で行なわれる
ためにはんだ付け温度を低く抑えることができるのでボ
イドの発生原因であるガスの発生が少なくなり、さらに
溶融はんだの粘度も高融点はんだに比較して低いため、
常温で形成された緻密なはんだ表面酸化膜もはんだ溶融
後、早期に丸まってはんだ付け不良が起きにくくなるも
のと考えられる。
はんだ付けは、主として低融点はんだ部分で行なわれる
ためにはんだ付け温度を低く抑えることができるのでボ
イドの発生原因であるガスの発生が少なくなり、さらに
溶融はんだの粘度も高融点はんだに比較して低いため、
常温で形成された緻密なはんだ表面酸化膜もはんだ溶融
後、早期に丸まってはんだ付け不良が起きにくくなるも
のと考えられる。
【００１０】さらに、芯部は高融点Ｐｂはんだあるいは
純Ｐｂリボンであるため、低融点はんだよりも軟らか
く、熱応力は芯部にだけ集中し、結果的に熱疲労に強く
なるものと考えられる。
純Ｐｂリボンであるため、低融点はんだよりも軟らか
く、熱応力は芯部にだけ集中し、結果的に熱疲労に強く
なるものと考えられる。
【００１１】
【実施例】純度：９９．９９％の純Ｐｂを冷間圧延しス
リッティングを施して、厚さ：０．１mm、幅：４０mmの
リボンを作製し、このリボン表面のＰｂ酸化物を溶解除
去後、ワット浴を通して連続的に厚さ：２μｍのＮｉメ
ッキ層を形成した。
リッティングを施して、厚さ：０．１mm、幅：４０mmの
リボンを作製し、このリボン表面のＰｂ酸化物を溶解除
去後、ワット浴を通して連続的に厚さ：２μｍのＮｉメ
ッキ層を形成した。
【００１２】上記Ｎｉメッキ層を形成した純Ｐｂリボン
を図１に示される装置に通して低融点はんだの溶融メッ
キを施した。
を図１に示される装置に通して低融点はんだの溶融メッ
キを施した。
【００１３】図１において、１はＮｉメッキ層を形成し
た純Ｐｂリボン、２は槽、３はステアリン酸：１％含有
の高沸点鉱物油、４はＰｂ−６３％Ｓｎの組成を有する
低融点はんだ、５は噴流ポンプである。
た純Ｐｂリボン、２は槽、３はステアリン酸：１％含有
の高沸点鉱物油、４はＰｂ−６３％Ｓｎの組成を有する
低融点はんだ、５は噴流ポンプである。
【００１４】Ｎｉメッキ層を形成した純Ｐｂリボン１を
槽２内の温度：１７５℃に保持された鉱物油３の中を移
動速度：１０cm／sec で通しながら、同時に噴流ポンプ
５により２３５℃に保持された溶融低融点はんだ４を接
触させ、片面に厚さ：４０μｍの低融点はんだ層を形成
し、同様にしてもう一方の片面にも厚さ：４０μｍの低
融点はんだ層を形成し、複合はんだリボンを作製した。
この複合はんだリボンを有機溶媒で洗浄したのち、冷間
圧延機でスキンパス圧延して表面粗さを向上させ、次い
で外寸法が３０mm×３０mm、内寸法が２８mm×２８mmの
窓枠形状に打ち抜き、さらに有機溶媒で洗浄して本発明
プリフォーム複合はんだを作製した。
槽２内の温度：１７５℃に保持された鉱物油３の中を移
動速度：１０cm／sec で通しながら、同時に噴流ポンプ
５により２３５℃に保持された溶融低融点はんだ４を接
触させ、片面に厚さ：４０μｍの低融点はんだ層を形成
し、同様にしてもう一方の片面にも厚さ：４０μｍの低
融点はんだ層を形成し、複合はんだリボンを作製した。
この複合はんだリボンを有機溶媒で洗浄したのち、冷間
圧延機でスキンパス圧延して表面粗さを向上させ、次い
で外寸法が３０mm×３０mm、内寸法が２８mm×２８mmの
窓枠形状に打ち抜き、さらに有機溶媒で洗浄して本発明
プリフォーム複合はんだを作製した。
【００１５】一方、比較のために、Ｐｂ−１０％Ｓｎの
組成を有し、厚さ：０．１mm、幅：４０mmのリボンを作
製し、打ち抜いたのち有機溶媒で洗浄し、外寸法が３０
mm×３０mm、内寸法が２８mm×２８mmの窓枠形状を有す
る従来プリフォームはんだを作製した。
組成を有し、厚さ：０．１mm、幅：４０mmのリボンを作
製し、打ち抜いたのち有機溶媒で洗浄し、外寸法が３０
mm×３０mm、内寸法が２８mm×２８mmの窓枠形状を有す
る従来プリフォームはんだを作製した。
【００１６】このようにして作製された本発明プリフォ
ームはんだおよび従来プリフォームはんだをセラミック
スパッケージの封止部に重ね、さらにその上に、３０mm
×３０mmの寸法を有しＮｉメッキを施したＦｅ−４２％
Ｎｉ製蓋材を重ね、シーリング用クリップで仮固定し、
これを露点：−６０℃以下のＮ2 ＋Ｈ2 混合ガス雰囲気
中、２５０℃、５分間保持の条件でパッケージ封止を行
ない、それぞれ１０個づつの本発明プリフォームはんだ
による封止パッケージ（以下、本発明封止パッケージと
いう）および従来プリフォームはんだによる封止パッケ
ージ（以下、従来封止パッケージという）を作製した。
ームはんだおよび従来プリフォームはんだをセラミック
スパッケージの封止部に重ね、さらにその上に、３０mm
×３０mmの寸法を有しＮｉメッキを施したＦｅ−４２％
Ｎｉ製蓋材を重ね、シーリング用クリップで仮固定し、
これを露点：−６０℃以下のＮ2 ＋Ｈ2 混合ガス雰囲気
中、２５０℃、５分間保持の条件でパッケージ封止を行
ない、それぞれ１０個づつの本発明プリフォームはんだ
による封止パッケージ（以下、本発明封止パッケージと
いう）および従来プリフォームはんだによる封止パッケ
ージ（以下、従来封止パッケージという）を作製した。
【００１７】上記それぞれ１０個の本発明封止パッケー
ジおよび従来封止パッケージを熱サイクル試験機内に設
置し、−４５℃に３０分保持したのち１２５℃に３０分
間保持の熱サイクルを５００サイクル行ない、ついでプ
ロリナート液に浸漬し、６０秒間肉眼で泡の発生の有無
を観察するグロスリークテストを行ない、さらにその後
上記熱サイクルを施した封止バッケージをヘリウムボン
ビング装置に入れ、真空に引いたのちＨｅガスを６kgf
／cm2 の圧力で６時間保持し、ついでヘリウムボンビン
グ装置から取り出してヘリウムディテクターに入れ、リ
ーク量を測定し、１×１０-7atm ・cc／sec 以上のリー
クを不合格とするヘリウムリークテストを行った。
ジおよび従来封止パッケージを熱サイクル試験機内に設
置し、−４５℃に３０分保持したのち１２５℃に３０分
間保持の熱サイクルを５００サイクル行ない、ついでプ
ロリナート液に浸漬し、６０秒間肉眼で泡の発生の有無
を観察するグロスリークテストを行ない、さらにその後
上記熱サイクルを施した封止バッケージをヘリウムボン
ビング装置に入れ、真空に引いたのちＨｅガスを６kgf
／cm2 の圧力で６時間保持し、ついでヘリウムボンビン
グ装置から取り出してヘリウムディテクターに入れ、リ
ーク量を測定し、１×１０-7atm ・cc／sec 以上のリー
クを不合格とするヘリウムリークテストを行った。
【００１８】その結果、１０個の本発明封止パッケージ
は全てグロスリークテストおよびヘリウムリークテスト
に合格したが、従来封止パッケージは２個がグロスリー
クテストに、さらに１個がヘリウムリークテストに不合
格となった。
は全てグロスリークテストおよびヘリウムリークテスト
に合格したが、従来封止パッケージは２個がグロスリー
クテストに、さらに１個がヘリウムリークテストに不合
格となった。
【００１９】
【発明の効果】上述のように、この発明のプリフォーム
複合はんだを用いて得られたはんだ付け部は、接合不良
の発生が少ないことは勿論のこと、苛酷な熱サイクルが
加わっても熱疲労に対する抵抗力が大きく、信頼性が高
いことがわかる。
複合はんだを用いて得られたはんだ付け部は、接合不良
の発生が少ないことは勿論のこと、苛酷な熱サイクルが
加わっても熱疲労に対する抵抗力が大きく、信頼性が高
いことがわかる。
【図１】この発明のプリフォーム複合はんだの低融点は
んだ層を形成するための装置の説明図である。
んだ層を形成するための装置の説明図である。
１ Ｎｉメッキ層を形成した純Ｐｂリボン ２ 槽 ３ 鉱物油 ４ 低融点はんだ ５ 噴流ポンプ
Claims (1)
- 【請求項１】 高融点はんだからなる芯、上記芯の上に
被覆したＮｉ層、および上記Ｎｉ層の上に被覆した低融
点はんだ層からなることを特徴とするプリフォーム複合
はんだ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14569893A JPH06328289A (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | プリフォーム複合はんだ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14569893A JPH06328289A (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | プリフォーム複合はんだ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06328289A true JPH06328289A (ja) | 1994-11-29 |
Family
ID=15391046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14569893A Withdrawn JPH06328289A (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | プリフォーム複合はんだ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06328289A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6253986B1 (en) * | 1997-07-09 | 2001-07-03 | International Business Machines Corporation | Solder disc connection |
-
1993
- 1993-05-25 JP JP14569893A patent/JPH06328289A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6253986B1 (en) * | 1997-07-09 | 2001-07-03 | International Business Machines Corporation | Solder disc connection |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000801 |