JPS58187260A - アルミニウム金属への半田被着法 - Google Patents

アルミニウム金属への半田被着法

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JPS58187260A
JPS58187260A JP57072405A JP7240582A JPS58187260A JP S58187260 A JPS58187260 A JP S58187260A JP 57072405 A JP57072405 A JP 57072405A JP 7240582 A JP7240582 A JP 7240582A JP S58187260 A JPS58187260 A JP S58187260A
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zinc
aluminum metal
film
heat sink
metal
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JP57072405A
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Mitsuharu Morishita
森下　光晴
Shiro Iwatani
史朗 岩谷
Mitsuaki Nanba
難波　光明
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Mitsubishi Electric Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/19—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering taking account of the properties of the materials to be soldered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半田付が困難であるとされているアルミニウ
ム金属に対し半田ろう材を容易にかつ強固に被着せしめ
る方法に関する。
一般にアルミニウム金属に対する半田付は、アルミニウ
ム金属の表面が酸化されやすいこと、電解腐食を起しや
すいこと、半田ろう材と固溶しにくいことなどの理由か
ら敬遠されている。したがって、たとえば半導体素子な
どが半田付されるヒートシンク材には半田付が困難であ
るアルミニウム金属は殆んどといってよい程用いられて
おらず、多くのばあい半田付の容易な銅で作製されてい
る。
そこで従来例を、半導体素子を銅被のヒートシンク材に
半田付けする方法を代表例としてあげて以下説明する。
すなわち第１図に示すように、銅製のヒートシンク（２
）に半田ろう材（３）で半導体素子（１）を半田付して
いるのである。しかしながら、条件によっては半導体装
置の使用中に銅製のヒートシンク（２）から銅イオンが
電離して半導体素子（１）の１！気特性に急影響な及ば
ずことがある。また銅は恵＜シかも高価な材料であるた
め、組立てられる装置も重く高価になる。
そのような欠点があるにもかかわらず銅がヒートシンク
の材料として使用されているのは、前記のごとく軽減で
安価なアルミニウム金属が半田付の困難な金属であるた
めである。
本発明者らはアルミニウム金属に半田ろう材を被着せし
める方法を開発するべく鋭意研究を重ねた結果・ （Ａ）アルミニウム金属表面を活性化する工程、（Ｂ）
　？ｇ性化されたアルミニウム金属表面を亜鉛置換する
工程、 （Ｃ１ｄｌ＝−鉛置換された面にニッケル皮膜を無電解
メッキ法によって形成する工程、および （Ｄ）ニッケル皮膜面に半田ろう材を被着せしめる工程 からなる方法によるときは、容易にがつ強固に半田ろう
材をアルミニウム金属に被着せしめることができること
を見出し、本発明を完成した。
つぎに半導体素子を′□アルミニウム製ヒートシンクに
半田付する方法を代表例として、第２〜６図に基づいて
本発明を説明する。
まず（Ａ）工程の表面活性化処理は、たとえば純アルミ
ニウムのばあいは硝酸溶液、シリコンとアルミニウム合
金のばあいはフッ酸と硝酸の混合液、マグネシウムとア
ルミニウム合金のばあいはｆｌＩ＃にと硝酸の混合液な
どをアルミニウム製ヒートシンク（１０）に塗布または
それらの中にヒートシンク（至）を浸漬することによっ
て行なえばよい。
（Ｂ）工程の亜鉛置換処理は、たとえば活性化されたア
ルミニウム金属表面に置換メッキ法である亜鉛置換およ
び亜鉛合金置換などの方法にしたがって行なえばよく、
その結果アルミニウム金属表面に亜鉛置換層（１１）が
形成される。
置換メッキ法を採用するばあいのメッキ浴の例をつぎに
あげるが、それらに限られるものではない。
メッキ浴（１） （成分）　　　　　　　　　　（９／ｌ　）硫酸ニッケ
ル　　　　　　　　　６０ 嫉＃に亜鉛　　　　　　　　　　　４０ｉＩＩｋ酸銅　
　　　　　　　５ 水醗化ナトリウム　　　　　　　　　　　　１０６０ツ
シエル塩　　　　　　　　　４０ 青化カリウム　　　　　　　　　１０ 塩化第二鉄　　　　　　　　　　　２ メツキ浴（ＩＩ） （成分）　　　　　　　　　　　　　　　（９／ｌ　）
酸化亜鉛　　　　　　　　　　１００ 苛性ソーダ　　　　　　　　　　５２５０ツシエル塩　
　　　　　　　　１０ 塩化第二鉄　　　　　　　　　　１０ なお、一旦形成した亜鉛置換層を除去して再度同様にし
て亜鉛置換層を形成せしめてもよい。さらにそれらの操
作を梅返し行なってもよい。
（Ｃ）工程は、（Ｂ）工程でえられる亜鉛ｖｉ置換層１
）の表面に無電解メッキ法によりニッケル皮膜（財）を
形成すればよい。メッキ液としては、たとえばホウ素化
タイプ）次亜リン酸タイプなどが如適である。
なお、（Ｂ）工程および（０）工程で行なうメッキにお
ける条件は、通常採用されている条件またとえは（Ｂ）
工程では２０°〜６０００で１０〜６０秒間−ｅ！漬、
（０）工程では６０°〜９５°Ｃで１０〜６０分間浸漬
することなどが採用される。
このようにして形成されるニッケル皮膜（ロ））上に常
法により半導体素子（１）を半田付すればよい。
本発明の方法によるときには、ヒートシンクとして軽駕
のアルミニウム金属を用いることができるので装置の重
量を軽減せしめることかでき、さらにアルミニウム金属
は安価であるのでコスト的にも軽減せしめることができ
る。またアルミニウム金属は加工しやすいので、ヒート
シンクの塑性加工か容易になる。なおニッケル皮膜（財
）は半導体素子に対して伺ら悪影會を及はすことはない
。
本発明の方法の（Ｂ）工程および（Ｃ）工程において亜
鉛置換層（１１）およびニッケル皮膜（ロ）を形成する
が、いずれの工程も無電解法で行なうことができ、した
かつて簡単な設備でしかも一度に大植の処理を行なうこ
とができる。
亜鉛置換層およびニッケル皮膜は、必ずしもアルミニウ
ム金属の表面全体に行なわなければならないものではな
く、半田付を必要とする部分のみ形成せしめればよい。
そのためには、たとえば所望の部分以外を絶縁層により
マスキングし、所望の部分のみに亜鉛置換層（１１）お
よびニッケル皮膜Ｕ）を形成すればよい。このようにし
てえられる半導体装置の概略断面図を第３図に示す。
この方法によるときには、前記利点に加えて、亜鉛置換
層（１１）およびニッケル皮膜（財）が半田付部分のみ
にしか形成されないので不要な亜鉛置換層およびニッケ
ル皮膜が露出せず、ヒートシンクα０）のアルミニウム
金属との電位傾度による電解腐食を防止することができ
る。
つぎに実施例をあげて本発明の詳細な説明する。
実施例 アルミニウム金に族ヒートシンクをフッ酸−硝酸（５０
：３０、容量比）の混合液に５〜１０秒間浸漬してアル
ミニウム金属の表面を活性化した。ついで前記メッキ浴
（１）中に１０〜６０秒間浸漬して亜鉛置換層を形成し
た。
このものをつぎのホウ素化タイプのメッキ浴に１時間浸
漬してニッケル皮膜を形成した。
（成分）　　　　　　　　　　（ｑ／ｌ　）塩化ニッケ
ル　　　　　　　　３０ 水酸化ニツケル　　　　　　　４０ エチレンジアミン　　　　　　　　６０７ツ化ナトリウ
ム　　　　　　　　　６水素化ホウ素ナトリウム　　　
　　　　　　０．５形成されたニッケル皮膜に半導体素
子を半田付したところ、半田ろう材はニッケル皮膜に容
品にかつ強固に被着された。
本発明の方法によれば、アルミニウム金−表面を活性化
後亜鉛置換し・ニッケル皮膜を形成するだけで、軽輩で
安価なアルミニウム金属に半田付することができ、しか
もそうした処理も簡単な設備で大証に行なうことができ
るというきわめて実用性にすぐれた方法である。
以上体発明の方法を半導体素子のヒートシンクへの半田
付に適用するばあいを中心にして説明したが、本発明の
方法はそれのみに用いられるものではなく・アルミニウ
ム金属に半１」付するすべてのばあいに採用できるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の銅製のヒートシンクに半導体素子を半田
付した半導体装置の概略断面図、第２〜６図はそれぞれ
本発明の方法によってえられる半導体装置の概略断面図
である。 （図面の符号） （１）二手導体素子 （２）：銅製のヒートシンク （３）二半田ろう材 σＯＪニアルミニウム製のヒートシンク（１１）：亜鉛
置換層 （ロ）二ニッケル皮膜 代理人葛　野　信　−（ほか１名） ２１図 ３ 第２岡

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）（Ａ）アルミニウム金属表面を活性化する工程、
    （Ｂｌ活性化されたアルミニウム金属表向を亜鉛置換す
    る工程、 （０）亜鉛置換された面にニッケル皮膜を無電解メッキ
    法によって形成する工程、および （Ｄ）　ニラクル皮膜面に半田ろう材を被着せしめる工
    程 からなるアルミニウム金属への半田被着法。
  2. （２）＠記（Ｂ）工程が、一旦形成された亜鉛置換層を
    除去しついで再度亜鉛置換処理を行なうものである特許
    請求の範囲第（１）項記載の方法。
  3. （３）前記（Ａ）および（または）（Ｂ）および（Ｃ）
    工程が、（Ｄ）工程を行なう部分以外を絶縁層でマスキ
    ングした状態で行なわれる特許請求の範囲第（１）項ま
    たは第（２）項記載の方法。
  4. （４）前記（Ｄ）工程が半導体素子の半田付工稗である
    特許請求の範囲第（１）項、第（２）項または第（３）
    項記載の方法。
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