JPS582755B2 - ハンドウタイソウチヨウロウザイ - Google Patents
ハンドウタイソウチヨウロウザイInfo
- Publication number
- JPS582755B2 JPS582755B2 JP10825475A JP10825475A JPS582755B2 JP S582755 B2 JPS582755 B2 JP S582755B2 JP 10825475 A JP10825475 A JP 10825475A JP 10825475 A JP10825475 A JP 10825475A JP S582755 B2 JPS582755 B2 JP S582755B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gold
- brazing
- silicon
- tin
- filler metal
- 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.)
- Expired
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Classifications
-
- 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
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
- B23K35/3013—Au as the principal constituent
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置における半導体素子のろう付けに
使用される半導体装置用ろう材に関する。
使用される半導体装置用ろう材に関する。
トランジスタ、集積回路等の半導体装置においてゲルマ
ニウムあるいはシリコン半導体素子をステムへろう付け
する際に使用されるろう材には、金一錫共晶合金（金８
０％、錫２０φ融点２８０℃）、金一ゲルマニウム共晶
合金（金８８％、ゲルマニウム１２％Ｍ点３５６℃）、
金−シリコン共晶合金（金９６．８５％、シリコン３．
１５％、融点３７０℃）、および金箔（金１００％、融
点１０６３℃）などがある。
ニウムあるいはシリコン半導体素子をステムへろう付け
する際に使用されるろう材には、金一錫共晶合金（金８
０％、錫２０φ融点２８０℃）、金一ゲルマニウム共晶
合金（金８８％、ゲルマニウム１２％Ｍ点３５６℃）、
金−シリコン共晶合金（金９６．８５％、シリコン３．
１５％、融点３７０℃）、および金箔（金１００％、融
点１０６３℃）などがある。
金−錫共晶合金ろう材は融点が低く、作業性がよいだめ
多用されている。
多用されている。
しかしながら、半導体素子とのぬれ性が悪いという欠点
があり、このだめの熱的、機械的衝撃による半導体素子
のステム面よりの剥離が度々問題になる。
があり、このだめの熱的、機械的衝撃による半導体素子
のステム面よりの剥離が度々問題になる。
一方、金−ゲルマニウム共晶合金ろう材、金一シリコン
共晶合金ろう材は半導体素子とのぬれ性においては金−
錫共晶合金ろう材よりも優れているが、融点が高いため
若干作業性が劣る。
共晶合金ろう材は半導体素子とのぬれ性においては金−
錫共晶合金ろう材よりも優れているが、融点が高いため
若干作業性が劣る。
前記四種のろう材中、ぬれ性が最も良好なのは金箔ろう
材である。
材である。
特に金−錫共晶合金ろう材はもちろん、金一ゲルマニウ
ム、金−シリコン共晶合金ろう材でも困難な裏面にボロ
ン、リン、アンチモン等の不純物拡散層を残している半
導体素子さえもぬれ性よくステム面にろう付けずること
ができる。
ム、金−シリコン共晶合金ろう材でも困難な裏面にボロ
ン、リン、アンチモン等の不純物拡散層を残している半
導体素子さえもぬれ性よくステム面にろう付けずること
ができる。
しかし、金箔ろう材によるろう付けは金箔自身の融点が
１０６３℃のため、半導体素子と金箔との間で金一シリ
コン共晶反応が生ずるまでピンセットにより半導体素子
を挾持しこすり続けなければならず、極めて作業性が悪
く、ピンセットにより半導体素子の表面を損傷し易いと
いう欠点がある。
１０６３℃のため、半導体素子と金箔との間で金一シリ
コン共晶反応が生ずるまでピンセットにより半導体素子
を挾持しこすり続けなければならず、極めて作業性が悪
く、ピンセットにより半導体素子の表面を損傷し易いと
いう欠点がある。
本発明は上記従来のろう材の欠点を改善するためになさ
れたもので、ぬれ性が良くかつ作業性が良いろう材を得
るものである、すなわち本発明の半導体装置用ろう材は
金８５．９〜２．９ｗｔ％、錫１３．９〜９０．５ｗｔ
％、アルミニウム０．２〜６．６ｗｔ％よりなることを
特徴とする。
れたもので、ぬれ性が良くかつ作業性が良いろう材を得
るものである、すなわち本発明の半導体装置用ろう材は
金８５．９〜２．９ｗｔ％、錫１３．９〜９０．５ｗｔ
％、アルミニウム０．２〜６．６ｗｔ％よりなることを
特徴とする。
本発明のろう材は、従来の金一錫合金ろう材と比べて半
導体に対するぬれ性と接着強度が改善され、しかも融点
が低く作業性が良い。
導体に対するぬれ性と接着強度が改善され、しかも融点
が低く作業性が良い。
これは融点が低くかつ活性であるアルミニウムを添加し
たことによるものである。
たことによるものである。
シリコン表面は通常極めて薄いシリコン酸化物で覆われ
ていて、この酸化物がシリコンとろう材のぬれ性を悪く
している。
ていて、この酸化物がシリコンとろう材のぬれ性を悪く
している。
アルミニウムはシリコン酸化物の酸素と反応してシリコ
ン酸化物を還元し、シリコン表面に活性金属シリコンを
形成してろう材とシリコンとの合金化を容易にし、ろう
材のぬれ性を改善すると考えられる。
ン酸化物を還元し、シリコン表面に活性金属シリコンを
形成してろう材とシリコンとの合金化を容易にし、ろう
材のぬれ性を改善すると考えられる。
従ってアルミニウムの添加は小量でよく、実験によれば
０．２％〜６．６％の添加でぬれ性改善の効果があるこ
とが確認された。
０．２％〜６．６％の添加でぬれ性改善の効果があるこ
とが確認された。
この発明の組成をもつ金−錫−アルミニウム合金ろう材
の実施例をあげ、同時にそれぞれの組成について行なっ
た引張強度の試験結果を表に示す。
の実施例をあげ、同時にそれぞれの組成について行なっ
た引張強度の試験結果を表に示す。
ろう付けの強度はシリコン板とろう付対象物とをろう付
けしてシリコン板とろう付対象物とにろう付面に平行で
かつ互に逆向きの引張り力を与え、破断するときの引張
強度で示しだ。
けしてシリコン板とろう付対象物とにろう付面に平行で
かつ互に逆向きの引張り力を与え、破断するときの引張
強度で示しだ。
第１図は引張強度試験を説明する斜視図である。
シリコン板１とろう付対象物２をろう材３により３．６
ｍｍ×４．１ｍｍの重なりになるよう固着した後、図の
矢印４の方向に引張る。
ｍｍ×４．１ｍｍの重なりになるよう固着した後、図の
矢印４の方向に引張る。
第２図は従来の金−錫共晶合金ろう材を用いた工ときの
引張試験後のシリコン半導体素子ろう付け面の顕微鏡写
真（倍率３０倍）であり、第３図は実施例３の本発明ろ
う材を用いたときの引張試験後のシリコン半導体素子ろ
う付け面の顕微鏡写真（倍率３０倍）である。
引張試験後のシリコン半導体素子ろう付け面の顕微鏡写
真（倍率３０倍）であり、第３図は実施例３の本発明ろ
う材を用いたときの引張試験後のシリコン半導体素子ろ
う付け面の顕微鏡写真（倍率３０倍）である。
第２図、第３図において、黒い部分が引張試験の際えぐ
り取られた部分であり、ろう材と合金を形成していた部
分を示す。
り取られた部分であり、ろう材と合金を形成していた部
分を示す。
第２図と第３図とを比較すれば明らかなように、従来の
ろう材では所所しかぬれていないが、本発明のろう材で
はほぼ全面にわたってシリコンえぐり、取られており、
本発明のろう材のぬれ性が良好であることが示される。
ろう材では所所しかぬれていないが、本発明のろう材で
はほぼ全面にわたってシリコンえぐり、取られており、
本発明のろう材のぬれ性が良好であることが示される。
以上の実施例で明らかなように、本発明の半導体装置用
ろう材は種々の利点を有する。
ろう材は種々の利点を有する。
第一に、シリコン半導体素子に対するぬれ性がよく、接
着，強度は従来の金−錫共晶合金ろう材に比較して２〜
５倍強い。
着，強度は従来の金−錫共晶合金ろう材に比較して２〜
５倍強い。
また錫を含有していることによりろう付対称物上面の金
メッキ、銀メッキへのひろがり性がよく作業性は従来品
と同程度に保持される。
メッキ、銀メッキへのひろがり性がよく作業性は従来品
と同程度に保持される。
第二に、銀メツキろう付け可能な点である。
銀メツキステムに対しては、従来金−ゲルマニウム共晶
合金ろう材、金−シリコン共晶合金ろう材、金箔ろう材
によるろう付けはろう付け時溶融した金が急速に銀メッ
キ内に拡散するため、ろう付けが容易ではなかった。
合金ろう材、金−シリコン共晶合金ろう材、金箔ろう材
によるろう付けはろう付け時溶融した金が急速に銀メッ
キ内に拡散するため、ろう付けが容易ではなかった。
一方、本発明の金−錫−アルミニウムろう材では第３図
で示したように銀メツキステムに対してぬれ性よく、か
つ作業性よくろう付けできる。
で示したように銀メツキステムに対してぬれ性よく、か
つ作業性よくろう付けできる。
第三にセラミックとのなじみがよくセラミックに直接ろ
う付け可能な点である。
う付け可能な点である。
セラミックに対しては、錫−鉛ハンタをはじめ金−錫、
金−シリコン、金−ゲルマニウム共晶合金ろう材などは
なじまないため、セラミック上にあらかじめモリブデン
ーマンガンメタライズ層等を設け、その上に金メッキ等
を施してろう付けしていたが、本発明のろう材ではその
必要はない。
金−シリコン、金−ゲルマニウム共晶合金ろう材などは
なじまないため、セラミック上にあらかじめモリブデン
ーマンガンメタライズ層等を設け、その上に金メッキ等
を施してろう付けしていたが、本発明のろう材ではその
必要はない。
これもろう材中のアルミニウムがアルミナと反応し、セ
ラミック表面を活性化しろう材とのなじみをよくすると
考えられる。
ラミック表面を活性化しろう材とのなじみをよくすると
考えられる。
本発明の構成元素のうちアルミニウムは前記したように
ぬれ性改善の役割を果たすが、残りの元素である金と錫
は合金の母体を成すもので、金は半導体素子との金−シ
リコン共晶反応を生ぜしめる役割、錫は合金の融点を下
げ固着作業を容易にする役割をそれぞれ担っている。
ぬれ性改善の役割を果たすが、残りの元素である金と錫
は合金の母体を成すもので、金は半導体素子との金−シ
リコン共晶反応を生ぜしめる役割、錫は合金の融点を下
げ固着作業を容易にする役割をそれぞれ担っている。
この金と錫は次の理由により、金の含有量を８５，９〜
２．９重量％、錫の含有量を１３．９〜９０．５重量％
とし７なければならない。
２．９重量％、錫の含有量を１３．９〜９０．５重量％
とし７なければならない。
すなわち、金の含有量が８５．９重量％より多くなると
合金の融点が高くなり、固着作業が出来なくなり、一方
金の含有量が２．９重量係より少くなくなると半導体素
子と金−シリコン共晶反応が小となり固着強度の低下を
もたらす。
合金の融点が高くなり、固着作業が出来なくなり、一方
金の含有量が２．９重量係より少くなくなると半導体素
子と金−シリコン共晶反応が小となり固着強度の低下を
もたらす。
又、錫の含有量が９０．５重量係より多くなると合金の
強度が低下し、半導体素子の固着強度の低下をもたらし
、一方、錫の含有量が１３，９重量係より少くなくなる
と合金の融点が高くなり、固着作業が出来なくなるから
である。
強度が低下し、半導体素子の固着強度の低下をもたらし
、一方、錫の含有量が１３，９重量係より少くなくなる
と合金の融点が高くなり、固着作業が出来なくなるから
である。
同、本発明の金−錫−アルミニウム合金ろう材に銀、シ
リコンをそれぞれ添加したものとぬれ性、作業性は全く
変わらなかった。
リコンをそれぞれ添加したものとぬれ性、作業性は全く
変わらなかった。
第１図は引張強度試験を説明する斜視図、第２図は従来
の金−錫共晶合金ろう材を用いたときの引張試験後のシ
リコン半導体素子ろう付け面の顕微鏡写真（倍率３０倍
）、第３図は本発明のろう材の実施例３を用いたときの
引張試験後のシリコン半導体素子ろう付け面の顕微鏡写
真（倍率３０倍）である。 １：シリコン板、２：ろう付対象物、３：ろう材、４：
引張方向。
の金−錫共晶合金ろう材を用いたときの引張試験後のシ
リコン半導体素子ろう付け面の顕微鏡写真（倍率３０倍
）、第３図は本発明のろう材の実施例３を用いたときの
引張試験後のシリコン半導体素子ろう付け面の顕微鏡写
真（倍率３０倍）である。 １：シリコン板、２：ろう付対象物、３：ろう材、４：
引張方向。
Claims (1)
- １金が８５．９〜２，９重量％、錫が１３．９〜９０，
５重量％のろう材であって、さらに０．２〜６．６重量
％のアルミニウムが添加されていることを特徴とする半
導体装置用ろう材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10825475A JPS582755B2 (ja) | 1975-09-05 | 1975-09-05 | ハンドウタイソウチヨウロウザイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10825475A JPS582755B2 (ja) | 1975-09-05 | 1975-09-05 | ハンドウタイソウチヨウロウザイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5232266A JPS5232266A (en) | 1977-03-11 |
| JPS582755B2 true JPS582755B2 (ja) | 1983-01-18 |
Family
ID=14479989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10825475A Expired JPS582755B2 (ja) | 1975-09-05 | 1975-09-05 | ハンドウタイソウチヨウロウザイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS582755B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014200794A (ja) * | 2013-04-01 | 2014-10-27 | 住友金属鉱山株式会社 | Ａｕ−Ｓｎ系はんだ合金 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5770099A (en) * | 1980-10-20 | 1982-04-30 | Seiko Epson Corp | Gold brazing filler metal |
| JPH0726941B2 (ja) * | 1986-05-30 | 1995-03-29 | 光洋精工株式会社 | 軸受寿命予知方法 |
-
1975
- 1975-09-05 JP JP10825475A patent/JPS582755B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014200794A (ja) * | 2013-04-01 | 2014-10-27 | 住友金属鉱山株式会社 | Ａｕ−Ｓｎ系はんだ合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5232266A (en) | 1977-03-11 |
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