JPH07227690A - はんだ合金及びターゲット構造体 - Google Patents
はんだ合金及びターゲット構造体Info
- Publication number
- JPH07227690A JPH07227690A JP2284594A JP2284594A JPH07227690A JP H07227690 A JPH07227690 A JP H07227690A JP 2284594 A JP2284594 A JP 2284594A JP 2284594 A JP2284594 A JP 2284594A JP H07227690 A JPH07227690 A JP H07227690A
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- Japan
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- solder
- backing plate
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- target
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Abstract
(57)【要約】
【構成】Ｉｎが３０〜６０ｗｔ％と、Ｓｎが３０〜６０
ｗｔ％と、及びＺｎが０．１〜１０ｗｔ％とからなるは
んだ合金２及び該はんだ合金を用いて接合されるスパッ
タリングターゲット。 【効果】スパッタリングターゲットとバッキングプレー
トが低温で接合可能となり、バッキングプレートの反り
の低減、ターゲットの割れの防止ができるとともに下地
層のＣｕの酸化が大幅に低減できるため接合性が改善さ
れる。
ｗｔ％と、及びＺｎが０．１〜１０ｗｔ％とからなるは
んだ合金２及び該はんだ合金を用いて接合されるスパッ
タリングターゲット。 【効果】スパッタリングターゲットとバッキングプレー
トが低温で接合可能となり、バッキングプレートの反り
の低減、ターゲットの割れの防止ができるとともに下地
層のＣｕの酸化が大幅に低減できるため接合性が改善さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、はんだ合金及びターゲ
ット構造体に関するものである。
ット構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｉｎを主成分とするはんだは、主
にスパッタリング用ターゲットのボンディング材とし
て、一部、電子機器や電装部品などのはんだとして、耐
熱性の乏しい部品の接合、ジョセフソン素子の接合等に
利用されてきた。
にスパッタリング用ターゲットのボンディング材とし
て、一部、電子機器や電装部品などのはんだとして、耐
熱性の乏しい部品の接合、ジョセフソン素子の接合等に
利用されてきた。
【０００３】Ｉｎはんだは主にスパッタリングターゲッ
トとＣｕ製バッキングプレートとのろう材として使用さ
れているがＩｎの融点である１５６℃付近ではＣｕの酸
化が激しくＩｎとＣｕの濡れ性を悪化させる一因となっ
ていた。また、装置の大型化、あるいは、水冷管がろう
材にて接合されバッキングプレート等のバッキングプレ
ートの大型化、複雑形状化に伴い、Ｃｕと被覆層との熱
膨張差や、ろう材とＣｕとの熱膨張差や、Ｃｕ自身の加
熱、冷却温度むらなどの要因によるバッキングプレート
の反りが問題となってくる。
トとＣｕ製バッキングプレートとのろう材として使用さ
れているがＩｎの融点である１５６℃付近ではＣｕの酸
化が激しくＩｎとＣｕの濡れ性を悪化させる一因となっ
ていた。また、装置の大型化、あるいは、水冷管がろう
材にて接合されバッキングプレート等のバッキングプレ
ートの大型化、複雑形状化に伴い、Ｃｕと被覆層との熱
膨張差や、ろう材とＣｕとの熱膨張差や、Ｃｕ自身の加
熱、冷却温度むらなどの要因によるバッキングプレート
の反りが問題となってくる。
【０００４】また、ＩｎとＣｕとスパッタリングターゲ
ットの３つの間の熱膨張差により、室温へ冷却後、残留
応力が発生し、これがスパッタリング時のターゲットの
割れやバッキングプレートの反りの原因となり、大きな
問題となっていた。
ットの３つの間の熱膨張差により、室温へ冷却後、残留
応力が発生し、これがスパッタリング時のターゲットの
割れやバッキングプレートの反りの原因となり、大きな
問題となっていた。
【０００５】さらに、はんだは、一般に溶融状態で使用
されるため、使用時の雰囲気中に含まれる酸素、及び、
はんだ自身に含まれる酸素と反応して大量の酸化物を生
成するため、はんだの接合性、利用効率等の点から多く
の問題を起こす要因となってきた。
されるため、使用時の雰囲気中に含まれる酸素、及び、
はんだ自身に含まれる酸素と反応して大量の酸化物を生
成するため、はんだの接合性、利用効率等の点から多く
の問題を起こす要因となってきた。
【０００６】そこで特開昭６２−２３０４９３号公報な
どで難酸化性のはんだも提案されているが、融点が２０
０℃以上の高温となり、熱膨張差低減の効果はさほど期
待できない。また、電子機器や電装部品などのはんだと
して利用する場合も、各素材の熱膨張率のミスマッチ等
が原因となり、はんだ部位の信頼性が乏しくトラブルの
原因となるため、この点からも低融点かつ難酸化性のは
んだへの関心が高まってきている。
どで難酸化性のはんだも提案されているが、融点が２０
０℃以上の高温となり、熱膨張差低減の効果はさほど期
待できない。また、電子機器や電装部品などのはんだと
して利用する場合も、各素材の熱膨張率のミスマッチ等
が原因となり、はんだ部位の信頼性が乏しくトラブルの
原因となるため、この点からも低融点かつ難酸化性のは
んだへの関心が高まってきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有していた前述の欠点を解消しようとするものであり、
低融点化が図られた、また、はんだの溶融時における酸
化物の発生が抑制された、さらには、はんだの濡れ性等
のはんだ付け性が改善されたはんだ合金を提供すること
を目的とするものである。
有していた前述の欠点を解消しようとするものであり、
低融点化が図られた、また、はんだの溶融時における酸
化物の発生が抑制された、さらには、はんだの濡れ性等
のはんだ付け性が改善されたはんだ合金を提供すること
を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、Ｉｎが３０〜６０ｗｔ
％と、Ｓｎが３０〜６０ｗｔ％と、及びＺｎが０．１〜
１０ｗｔ％とからなるはんだ合金を提供するものであ
る。
解決すべくなされたものであり、Ｉｎが３０〜６０ｗｔ
％と、Ｓｎが３０〜６０ｗｔ％と、及びＺｎが０．１〜
１０ｗｔ％とからなるはんだ合金を提供するものであ
る。
【０００９】本発明におけるはんだ合金は、Ｉｎが４８
〜５２ｗｔ％と、Ｓｎが４６〜５０ｗｔ％と、及びＺｎ
が０．５〜２ｗｔ％の組成が好ましく、特に、Ｉｎが５
０ｗｔ％と、Ｓｎが４８ｗｔ％と、及びＺｎが２ｗｔ％
の組成が好ましい。これは、Ｉｎが５０ｗｔ％と、Ｓｎ
が４８ｗｔ％と、Ｚｎが２ｗｔ％の組成付近で３成分の
共晶となることによる。なお、本明細書におけるｗｔ％
及び酸化増量とは次式で示される。 ｗｔ％＝（各成分の重量／各成分の合計重量）×１００ 酸化増量（ｗｔ％）＝（（酸化後のはんだ重量−酸化前
のはんだ重量）／酸化前のはんだ重量）×１００ 酸化後のはんだ重量（ｇ）とは、はんだを所定の温度で
空気中で加熱して得られるはんだ合金、及び、生成され
るはんだ合金の酸化物との合計の実測重量であり、酸化
前のはんだ重量（ｇ）とは、室温でのはんだの実測の重
量である。
〜５２ｗｔ％と、Ｓｎが４６〜５０ｗｔ％と、及びＺｎ
が０．５〜２ｗｔ％の組成が好ましく、特に、Ｉｎが５
０ｗｔ％と、Ｓｎが４８ｗｔ％と、及びＺｎが２ｗｔ％
の組成が好ましい。これは、Ｉｎが５０ｗｔ％と、Ｓｎ
が４８ｗｔ％と、Ｚｎが２ｗｔ％の組成付近で３成分の
共晶となることによる。なお、本明細書におけるｗｔ％
及び酸化増量とは次式で示される。 ｗｔ％＝（各成分の重量／各成分の合計重量）×１００ 酸化増量（ｗｔ％）＝（（酸化後のはんだ重量−酸化前
のはんだ重量）／酸化前のはんだ重量）×１００ 酸化後のはんだ重量（ｇ）とは、はんだを所定の温度で
空気中で加熱して得られるはんだ合金、及び、生成され
るはんだ合金の酸化物との合計の実測重量であり、酸化
前のはんだ重量（ｇ）とは、室温でのはんだの実測の重
量である。
【００１０】
【作用】本発明のはんだ合金は、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ共晶
組成付近であるため、融点が１００〜１３０℃になり、
通常のスパッタリングターゲットのボンディング用はん
だ（Ｉｎ）に比較して５０℃前後低く、はんだ付け作業
温度も下げることができる。また、この作業温度でのは
んだの酸化増量は通常のスパッタリングターゲットのボ
ンディング用はんだに比較して１／３以下に減少する。
組成付近であるため、融点が１００〜１３０℃になり、
通常のスパッタリングターゲットのボンディング用はん
だ（Ｉｎ）に比較して５０℃前後低く、はんだ付け作業
温度も下げることができる。また、この作業温度でのは
んだの酸化増量は通常のスパッタリングターゲットのボ
ンディング用はんだに比較して１／３以下に減少する。
【００１１】これによりスパッタリングターゲットとバ
ッキングプレートの間のボンディング層に残留する酸化
膜による接合不良箇所を大幅に減少させることができ
る。すなわち、ボンディング層の信頼性が大幅に向上す
るため、製品歩留まりが著しく改善される。また、作業
温度の低減は、作業環境を改善させることができる。こ
れらは、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎの共晶組成において、特に顕
著な効果が認められる。
ッキングプレートの間のボンディング層に残留する酸化
膜による接合不良箇所を大幅に減少させることができ
る。すなわち、ボンディング層の信頼性が大幅に向上す
るため、製品歩留まりが著しく改善される。また、作業
温度の低減は、作業環境を改善させることができる。こ
れらは、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎの共晶組成において、特に顕
著な効果が認められる。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。
【００１３】なお、本発明のはんだ合金は、金属Ｉｎと
金属Ｓｎ及び金属Ｚｎを各々所定の重量比で真空雰囲気
下、３５０℃にて溶解させ、均一な溶融合金にした後、
鋳型に流し込んで冷却したものである。
金属Ｓｎ及び金属Ｚｎを各々所定の重量比で真空雰囲気
下、３５０℃にて溶解させ、均一な溶融合金にした後、
鋳型に流し込んで冷却したものである。
【００１４】［実施例１〜３及び比較例１〜３］本発明
により得られたはんだ合金３種類と、比較例１として金
属Ｉｎ、比較例２として金属Ｉｎ−Ｓｎ共晶はんだ、及
び比較例３として特開平２−１９７３９６号公報で提案
されているはんだを用いてＩＴＯ（Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ
2 ）スパッタリングターゲット（１２５０×２１０×１
０ｍｍ）とＣｕ製バッキングプレート（１２８０×２４
０×６ｍｍ）とのボンディングを行った。ボンディング
は各はんだにつき５０回行った。その模式図を図１に示
す。ボンディングした際の作業温度は、各はんだ合金の
融点よりもそれぞれ３０℃高い温度とした。
により得られたはんだ合金３種類と、比較例１として金
属Ｉｎ、比較例２として金属Ｉｎ−Ｓｎ共晶はんだ、及
び比較例３として特開平２−１９７３９６号公報で提案
されているはんだを用いてＩＴＯ（Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ
2 ）スパッタリングターゲット（１２５０×２１０×１
０ｍｍ）とＣｕ製バッキングプレート（１２８０×２４
０×６ｍｍ）とのボンディングを行った。ボンディング
は各はんだにつき５０回行った。その模式図を図１に示
す。ボンディングした際の作業温度は、各はんだ合金の
融点よりもそれぞれ３０℃高い温度とした。
【００１５】ボンディングしたスパッタリングターゲッ
トは室温まで３０分で冷却後、ボンディング後のターゲ
ットの割れの有無、バッキングプレートの反り及びター
ゲットとバッキングプレートの接合状況を調べた。その
結果を表１に示す。
トは室温まで３０分で冷却後、ボンディング後のターゲ
ットの割れの有無、バッキングプレートの反り及びター
ゲットとバッキングプレートの接合状況を調べた。その
結果を表１に示す。
【００１６】なお、各はんだの組成、融点、作業温度時
のはんだの酸化増量は表１に示す通りである。また、表
１において割れとは、５０回のボンディングによりター
ゲットの割れた回数のことである。バッキングプレート
の反り（以下、反りと記す）は、バッキングプレートの
長手方向（１２８０ｍｍ）において、１ｍｍ以上の凹凸
のあるものを示し、また、ターゲットとバッキングプレ
ートの接合不良（以下、接合不良と記す）は、ボンディ
ング層部に１０ｃｍ2 以上酸化膜の残留しているものを
示し、それぞれの回数を示している。
のはんだの酸化増量は表１に示す通りである。また、表
１において割れとは、５０回のボンディングによりター
ゲットの割れた回数のことである。バッキングプレート
の反り（以下、反りと記す）は、バッキングプレートの
長手方向（１２８０ｍｍ）において、１ｍｍ以上の凹凸
のあるものを示し、また、ターゲットとバッキングプレ
ートの接合不良（以下、接合不良と記す）は、ボンディ
ング層部に１０ｃｍ2 以上酸化膜の残留しているものを
示し、それぞれの回数を示している。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【発明の効果】本発明のＩｎ、Ｓｎ、及びＺｎとからな
るはんだを用いることにより、スパッタリングターゲッ
トとバッキングプレートが低温で接合可能となり、これ
によりスパッタリングターゲットとバッキングプレート
との接合時の加熱温度が通常用いられるＩｎに比べ大幅
に低下するため、バッキングプレートの加熱による反り
が大幅に低減できる。
るはんだを用いることにより、スパッタリングターゲッ
トとバッキングプレートが低温で接合可能となり、これ
によりスパッタリングターゲットとバッキングプレート
との接合時の加熱温度が通常用いられるＩｎに比べ大幅
に低下するため、バッキングプレートの加熱による反り
が大幅に低減できる。
【００１９】また、接合時の加熱温度の低温化により加
熱、冷却時のターゲットの割れが防止できる。また、バ
ッキングプレートまたはスパッタリングターゲットの下
地層等に用いられているＣｕの酸化が大幅に低減できる
ためＣｕとはんだとの濡れ性が空気中でも大幅に改善さ
れ、接合性が改善される。
熱、冷却時のターゲットの割れが防止できる。また、バ
ッキングプレートまたはスパッタリングターゲットの下
地層等に用いられているＣｕの酸化が大幅に低減できる
ためＣｕとはんだとの濡れ性が空気中でも大幅に改善さ
れ、接合性が改善される。
【００２０】また、はんだ自体の酸化物の生成量もＩｎ
と比較して大幅に減少し、また、バッキングプレートと
スパッタリングターゲットとの熱膨張差によるミスマッ
チが原因となるスパッタリングターゲットの残留応力が
低減でき、スパッタリングターゲットの割れが防止でき
る。
と比較して大幅に減少し、また、バッキングプレートと
スパッタリングターゲットとの熱膨張差によるミスマッ
チが原因となるスパッタリングターゲットの残留応力が
低減でき、スパッタリングターゲットの割れが防止でき
る。
【００２１】さらに、１５０℃以上で酸化するスパッタ
リングターゲットの接合にも非常に有効となる。これは
スパッタリングターゲットにとどまらず樹脂と金属、樹
脂とセラミックス、樹脂同士の接合にも有効となる。特
に、導電性を持たせたいもの同士の接合には非常に有効
となる。
リングターゲットの接合にも非常に有効となる。これは
スパッタリングターゲットにとどまらず樹脂と金属、樹
脂とセラミックス、樹脂同士の接合にも有効となる。特
に、導電性を持たせたいもの同士の接合には非常に有効
となる。
【００２２】また、はんだ自体としては、はんだの溶融
時の酸化が抑制されるため、歩留まりが向上し、また、
ターゲットとバッキングプレートのボンディングに通常
用いられるようなＩｎ含有量（５０％程度）にできるた
め、コスト低減に対して非常に有効である。
時の酸化が抑制されるため、歩留まりが向上し、また、
ターゲットとバッキングプレートのボンディングに通常
用いられるようなＩｎ含有量（５０％程度）にできるた
め、コスト低減に対して非常に有効である。
【００２３】また、電子機器や電装部品などのはんだと
して利用する場合、各素材の熱膨張差によるミスマッチ
等を抑制でき、かつ強度もＩｎ単体と比較して２倍以上
大きいため、はんだの接合の信頼性が向上し、部品の歩
留まり向上に大きく貢献する。
して利用する場合、各素材の熱膨張差によるミスマッチ
等を抑制でき、かつ強度もＩｎ単体と比較して２倍以上
大きいため、はんだの接合の信頼性が向上し、部品の歩
留まり向上に大きく貢献する。
【図１】本発明の一実施例に係るボンディングされたＩ
ＴＯスパッタリングターゲットと銅製バッキングプレー
トの断面図
ＴＯスパッタリングターゲットと銅製バッキングプレー
トの断面図
１：ＩＴＯスパッタリングターゲット ２：はんだ合金 ３：Ｃｕ製バッキングプレート
Claims (4)
- 【請求項１】Ｉｎが３０〜６０ｗｔ％と、Ｓｎが３０〜
６０ｗｔ％と、及びＺｎが０．１〜１０ｗｔ％とからな
るはんだ合金。 - 【請求項２】Ｉｎが４８〜５２ｗｔ％と、Ｓｎが４６〜
５０ｗｔ％と、及びＺｎが０．５〜２ｗｔ％とからなる
請求項１のはんだ合金。 - 【請求項３】Ｉｎが５０ｗｔ％と、Ｓｎが４８ｗｔ％
と、及びＺｎが２ｗｔ％とからなる請求項２のはんだ合
金。 - 【請求項４】スパッタリングターゲットとバッキングプ
レートとを請求項１〜３いずれか１項のはんだ合金によ
り接合してなるターゲット構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2284594A JPH07227690A (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | はんだ合金及びターゲット構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2284594A JPH07227690A (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | はんだ合金及びターゲット構造体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07227690A true JPH07227690A (ja) | 1995-08-29 |
Family
ID=12094055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2284594A Pending JPH07227690A (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | はんだ合金及びターゲット構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07227690A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112077477A (zh) * | 2020-09-10 | 2020-12-15 | 哈尔滨理工大学 | 一种高稳定低熔点纤料及其制备方法 |
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-
1994
- 1994-02-21 JP JP2284594A patent/JPH07227690A/ja active Pending
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