JPH09115957A - 電子部品及びこれを使用した電子回路装置の製造方法 - Google Patents

電子部品及びこれを使用した電子回路装置の製造方法

Info

Publication number
JPH09115957A
JPH09115957A JP7294700A JP29470095A JPH09115957A JP H09115957 A JPH09115957 A JP H09115957A JP 7294700 A JP7294700 A JP 7294700A JP 29470095 A JP29470095 A JP 29470095A JP H09115957 A JPH09115957 A JP H09115957A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
bump electrode
solder layer
layer
electronic component
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.)
Pending
Application number
JP7294700A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Matsudo
正明 松戸
Nobuo Inoue
信雄 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
Priority to JP7294700A priority Critical patent/JPH09115957A/ja
Publication of JPH09115957A publication Critical patent/JPH09115957A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融温度が高いにも拘らず信頼性も高いフリ
ップチップ型半導体素子を提供する。溶融温度の高いフ
リップチップ型半導体素子を良好に半田付けする方法を
提供する。 【解決手段】 フリップチップ型半導体素子1のバンプ
電極6の半田層9をPb−Sn−Sb−Agで形成す
る。バンプ電極6を回路基板10のパッド11に固着す
る時にN2 雰囲気で加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半田バンプ電極を有する
電子部品及びこれを使用した電子回路装置の製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】ハイブリッドIC(混成集積回路)を形
成するためにフリップチップ型半導体素子が使用され
る。このフリップチップ型半導体素子は、バンプ電極
(突起状電極)を有し、このバンプ電極によって回路基
板の電極接続導体(パッド)に半田付けされる。典型的
なバンプ電極は、下地金属層と中間金属層と半球状の半
田層とから成る。半田層は例えばPb−Sn−Ag半田
から成り、約180℃の固相線温度を有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のバン
プ電極の半田層は、固相線温度が約180度と低いの
で、バンプ電極を有する半導体素子を回路基板のパッド
に固着した後においてバンプ電極の半田層の固相線温度
よりも高い温度に回路基板を加熱することは好ましくな
い。このため、バイブリッドICの設計の自由度が制限
されていた。設計の自由度を上げるためには、バンプ電
極の半田層の組成を変えてこの固相線温度即ち溶融温度
を高めることが必要になる。しかし、半田の組成を変え
て単に半田の溶融温度を高めても、熱疲労等による信頼
性の低下が生じると実用不可能になる。
【0004】そこで、本発明の第1の目的は、溶融温度
が高く且つ信頼性の高いバンプ電極を備えた電子部品を
提供することにある。本発明の第2の目的は、溶融温度
の高いバンプ電極を備えた電子部品を回路基板の導体層
に良好に固着することができる電子部品装置の製造方法
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るための発明は、半田層を含むバンプ電極を備えた電子
部品において、前記バンプ電極の半田層が、 Pb 70〜85重量%、 Sn 10〜20重量%、 Sb 3〜 8重量%、 Ag 1〜 5重量% の範囲の組成の金属材料から成ることを特徴とする電子
部品に係わるものである。上記第2の目的を達成するた
めの発明は、請求項1の電子部品を電子回路装置を構成
するための回路基板の導体にリフロー法で接続する時
に、非酸化性雰囲気中で前記バンプ電極を加熱すること
を特徴とする電子回路装置の製造方法に係わるものであ
る。
【0006】
【発明の作用及び効果】請求項1の発明によれば、溶融
温度が高く且つ熱疲労が生じにくいバンプ電極を提供す
ることが可能になり、この電子部品を使用する電子回路
装置の設計の自由度を大きくし且つ信頼性を向上させる
ことができる。また、請求項2の発明によれば、バンプ
電極を回路基板の導体(パッド)に比較的高い温度で半
田付けする場合において半田の濡れ性を保持して良好な
結合状態を得ることができる。即ち、リフロー法で半田
付けする時にリフロー半田及び/又はバンプ電極の半田
層からフラックスが揮発するが、非酸化性雰囲気で加熱
するためにフラックスの炭化現象が抑制され、濡れ性を
保持することができ、溶融温度の高い半田を使用してい
るにも拘らず良好な半田付けを達成することができる。
【0007】
【実施例】次に、図1〜図6を参照して本発明の実施例
に係わるフリップチップ型半導体素子及びこれを使用し
た電子回路装置の製造方法を説明する。図1〜図4は電
子部品としての半導体素子1のバンプ電極6を製造工程
順に示す。半導体素子1のバンプ電極6を形成する時に
は、まず、図1に示すように例えばトランジスタを形成
するための半導体領域(例えばエミッタ領域、ベース領
域、コレクタ領域)を含むシリコン半導体基板2を用意
し、この半導体基板2の一方の主表面上にシリコン酸化
膜等から成る絶縁膜3、アルミニウム等から成る配線導
体4及びシリコン酸化膜等から成る絶縁膜5を順次に形
成する。なお、絶縁膜5には、バンプ電極形成予定部分
に対応させて開口を設ける。
【0008】次に、図2に示すように、アルミニウムの
真空蒸着等によって絶縁膜5の開口を通じて配線導体4
に電気的に接続された下地金属層7を形成する。この下
地金属層7は必要に応じて異なる種類の金属から成る2
層以上の層とすることもできる。
【0009】次に、図3に示すように、この下地金属層
7の上面に選択的にCu(銅)をメッキすることによっ
て下地金属層7に電気的に接続された茸形状断面の中間
金属層8を形成する。
【0010】最後に、図4に示すように、銅メッキから
成る中間金属層8の上面に Pb(鉛) 79重量%、 Sn(スズ) 14重量%、 Sb(アンチモン) 5重量%、 Ag(銀) 2重量% から成る固相線温度220℃の合金成分とフラックス
(ロジン)とを含有する半田を浸漬又は塗布又はメッキ
等によって選択的に付着させることによって半球状の半
田層9を形成する。これにより、フリップチップ型半導
体素子1が完成する。
【0011】図4の半導体素子1を使用して電子回路装
置を製造する場合には、図5に示すアルミナ等の絶縁性
回路基板10に厚膜導体から成るパッド11が形成され
た回路基板装置を用意する。回路基板10には厚膜抵抗
等の他の回路素子も設けられているが、その図示は省略
されている。なお、この実施例ではバンプ電極6の溶融
による半導体素子1の傾きを防止するために平面形状が
ほぼ正方形のパッド11の一辺の長さが半球状半田層9
aの直径にほぼ等しく設定されている。
【0012】次に、パッド11の上に印刷によってフラ
ックス(例えばロジン)入りの半田ペースト(ペースト
状半田)12を所定パターンに選択的に形成する。
【0013】次に、この回路基板10のパッド11に半
導体素子1のバンプ電極6を半田ペースト12の粘着力
を利用して仮固着して、半導体素子1と回路基板10と
の組合せからなる中間組立体を形成する。続いて、この
中間組立体を窒素(N2 )雰囲気(非酸化性雰囲気)の
加熱炉に入れて半田層9及び半田ペースト12を最高温
度305℃に加熱してこれ等を再溶融(リフロー)させ
る。この加熱工程において、半田層9及び半田ペースト
12の中に含まれているフラックスが揮発するが、窒素
雰囲気中での加熱であるのでフラックスの炭化又は酸化
が防止され、良好な半田濡れ性を保って半田付けを良好
に達成することができる。最後に、加熱炉から中間組立
体を取り出し、半田層9及び半田ペースト12を硬化さ
せることにより、図6の状態の電子回路装置を完成させ
る。
【0014】本発明に従うバンプ電極6の回路基板10
のパッド11に対する接続の信頼性を調べるために、図
6に示すように半田付けしたものを20個用意し、これ
等に対して−40℃で30分間、+150℃で30分間
を1サイクルとする温度サイクルを1000サイクル加
える熱衝撃試験を行い、半田付け部分の抵抗を測定し、
抵抗が所定値以上の増大する不良の発生の有無を調べ
た。この結果、不良は発生しなかった。なお、半田層9
の組成の好ましい範囲を求めるためにPb−Sn−Sb
−Agの組成を種々変えた半田を作成した。この結果、 Pb 70〜85重量%、 Sn 10〜20重量%、 Sb 3〜 8重量%、 Ag 1〜 5重量% の範囲の組成の半田を使用した場合も前述の実施例と同
様に不良の発生はなかった。また、 Pb 70重量%、 Sn 27重量%、 Sb 3重量% のAgを含まない組成の半田(以下、比較例半田と言
う)を作成し、これと本発明の実施例に従うPb−Sn
−Sb−Ag半田との比較を行うために、−40℃30
分間と+150℃30分間を1サイクルとする熱衝撃試
験と、30分間で+35℃から+125℃まで上昇させ
た後に再び+35℃に戻すサイクルを繰返す熱疲労試験
とを行ったところ、図7及び図8に示す結果が得られ
た。図7の線Aは本発明に従う半田を使用した場合の熱
衝撃試験における評価サイクルとバンプ電極の不良率と
の関係を示し、線Bは比較例半田を使用した場合の結果
を示す。図8の線Aは本発明に従う半田を使用した場合
の熱疲労試験における評価サイクルとバンプ電極の不良
率との関係を示し、線Bは比較半田を使用した場合の結
果を示す。図7及び図8から明らかなように本発明に従
う半田を使用したものは比較例半田を使用したものより
も優れている。
【0015】この実施例は次の利点を有する。 (1) バンプ電極6の半田層9の組成をPb−Sn−
Sb−Agとしたので、信頼性の低下を伴なわないで半
田層9の溶融温度が従来よりも高くなり、半導体素子1
を回路基板10に半田付けした後における加熱工程でバ
ンプ電極6の再溶融を防ぐことが容易になり、電子回路
装置の製作の自由度が高くなる。 (2) 回路基板10のパッド11にバンプ電極6を固
着する時に窒素雰囲気で加熱するので、従来よりも高い
温度に加熱するにも拘らずフラックスの炭化が防止さ
れ、半田濡れ性を良好に保って半田付けを良好に達成す
ることができる。 (3) パッド12の一辺の長さを半球状バンプ電極6
の直径にほぼ等しくしたので、半田層9の溶融による広
がりが適当に制限され、バンプ電極6の高さのバラツキ
が少なくなり、半導体素子1の傾きを防ぐことができ
る。
【0016】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものであり、例えばトラン
ジスタ以外のダイオード、サイリスタ、複合半導体素子
等の種々の電子部品に本発明を適用することができる。
また、半田付けのための加熱時の雰囲気を窒素ガスのみ
としないで、非酸化性の混合雰囲気とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】バンプ電極を設ける前の半導体素子の一部を示
す断面図である。
【図2】バンプ電極の下地金属層を設けた状態の半導体
素子の一部を示す断面図である。
【図3】バンプ電極の中間金属層を設けた状態の半導体
素子の一部を示す断面図である。
【図4】バンプ電極の半田層を設けた状態を示す断面図
である。
【図5】回路基板の上に半田ペーストを印刷して半導体
素子を配置した状態を示す断面図である。
【図6】半田層を溶融した後の状態を示す断面図であ
る。
【図7】熱衝撃試験の結果を示す図である。
【図8】熱疲労試験の結果を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体素子 6 バンプ電極 9 半田層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半田層を含むバンプ電極を備えた電子部
    品において、前記バンプ電極の半田層が、 Pb 70〜85重量%、 Sn 10〜20重量%、 Sb 3〜 8重量%、 Ag 1〜 5重量% の範囲の組成の金属材料から成ることを特徴とする電子
    部品。
  2. 【請求項2】 請求項1の電子部品を電子回路装置を構
    成するための回路基板の導体にリフロー法で接続する時
    に、非酸化性雰囲気中で前記バンプ電極を加熱すること
    を特徴とする電子回路装置の製造方法。
JP7294700A 1995-10-18 1995-10-18 電子部品及びこれを使用した電子回路装置の製造方法 Pending JPH09115957A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7294700A JPH09115957A (ja) 1995-10-18 1995-10-18 電子部品及びこれを使用した電子回路装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7294700A JPH09115957A (ja) 1995-10-18 1995-10-18 電子部品及びこれを使用した電子回路装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09115957A true JPH09115957A (ja) 1997-05-02

Family

ID=17811179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7294700A Pending JPH09115957A (ja) 1995-10-18 1995-10-18 電子部品及びこれを使用した電子回路装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09115957A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100378919B1 (ko) * 1999-04-28 2003-04-08 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 범프 전극을 갖는 탄성 표면파 장치 및 그 장치의 제조방법

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6158542A (ja) * 1984-08-28 1986-03-25 Ezaki Glyco Kk バ−状アイスクリ−ム製造の方法
JPH01321094A (ja) * 1988-06-24 1989-12-27 Mitsubishi Metal Corp 半導体装置組立て用Pb合金ろう材の製造に用いられる高純度Pb材
JPH03106591A (ja) * 1989-09-14 1991-05-07 Toyota Motor Corp はんだ付部品にて接合部を構成するはんだ
JPH03204194A (ja) * 1989-12-29 1991-09-05 Tanaka Denshi Kogyo Kk 熱疲労特性に優れたPb合金ろう
JPH03255637A (ja) * 1990-02-28 1991-11-14 Toshiba Corp ダイボンディング用半田
JPH05315400A (ja) * 1992-05-12 1993-11-26 Hitachi Ltd 電子回路装置の接合装置
JPH06182580A (ja) * 1992-12-15 1994-07-05 Mitsubishi Materials Corp 低α線Pb合金はんだ材およびはんだ膜
JPH06333987A (ja) * 1993-05-18 1994-12-02 Hitachi Ltd 電子回路接合装置及び電子回路接合方法
JPH07108396A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Sanken Electric Co Ltd 高温はんだ

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6158542A (ja) * 1984-08-28 1986-03-25 Ezaki Glyco Kk バ−状アイスクリ−ム製造の方法
JPH01321094A (ja) * 1988-06-24 1989-12-27 Mitsubishi Metal Corp 半導体装置組立て用Pb合金ろう材の製造に用いられる高純度Pb材
JPH03106591A (ja) * 1989-09-14 1991-05-07 Toyota Motor Corp はんだ付部品にて接合部を構成するはんだ
JPH03204194A (ja) * 1989-12-29 1991-09-05 Tanaka Denshi Kogyo Kk 熱疲労特性に優れたPb合金ろう
JPH03255637A (ja) * 1990-02-28 1991-11-14 Toshiba Corp ダイボンディング用半田
JPH05315400A (ja) * 1992-05-12 1993-11-26 Hitachi Ltd 電子回路装置の接合装置
JPH06182580A (ja) * 1992-12-15 1994-07-05 Mitsubishi Materials Corp 低α線Pb合金はんだ材およびはんだ膜
JPH06333987A (ja) * 1993-05-18 1994-12-02 Hitachi Ltd 電子回路接合装置及び電子回路接合方法
JPH07108396A (ja) * 1993-10-12 1995-04-25 Sanken Electric Co Ltd 高温はんだ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100378919B1 (ko) * 1999-04-28 2003-04-08 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 범프 전극을 갖는 탄성 표면파 장치 및 그 장치의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7145236B2 (en) Semiconductor device having solder bumps reliably reflow solderable
JP4051893B2 (ja) 電子機器
US6344234B1 (en) Method for forming reflowed solder ball with low melting point metal cap
JPH0831835A (ja) 半導体装置の製造方法と半導体装置及び電子回路装置の製造方法と電子回路装置
JPH07297229A (ja) 低温三元c4ボンディング法
JPH06297185A (ja) 動的ハンダペースト組成物
JP3081559B2 (ja) ボールグリッドアレイ型半導体装置およびその製造方法ならびに電子装置
JP2002321083A (ja) はんだ接合の形成方法
US6619536B2 (en) Solder process and solder alloy therefor
JP4022139B2 (ja) 電子装置及び電子装置の実装方法及び電子装置の製造方法
JP3477486B2 (ja) 電子部品の実装体の製造方法
JPH09115957A (ja) 電子部品及びこれを使用した電子回路装置の製造方法
US11239190B2 (en) Solder-metal-solder stack for electronic interconnect
TWI220304B (en) Flip-chip package substrate and flip-chip bonding process thereof
JP5630060B2 (ja) はんだ接合方法、半導体装置及びその製造方法
Zakel et al. Fluxless flip chip assembly on rigid and flexible polymer substrates using the Au-Sn metallurgy
JP2001244622A (ja) 電子回路装置
JP2001332641A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JPH11177016A (ja) 混成集積回路装置
JPH11320176A (ja) はんだペースト
WO2024090143A1 (ja) 装置、電気装置および基板
JPH09172250A (ja) 回路基板装置及びこれを使用した電子回路装置の製造方法
JP3469093B2 (ja) 印刷回路基板および実装回路基板の製造方法
JPH05136216A (ja) 半導体取付装置
JPH05136201A (ja) 半導体装置用電極と実装体