JPS60124947A - リフロ−ボンデイング方法 - Google Patents
リフロ−ボンデイング方法Info
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- JPS60124947A JPS60124947A JP58232855A JP23285583A JPS60124947A JP S60124947 A JPS60124947 A JP S60124947A JP 58232855 A JP58232855 A JP 58232855A JP 23285583 A JP23285583 A JP 23285583A JP S60124947 A JPS60124947 A JP S60124947A
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- chip
- cooling
- junction
- bonding
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- H01L2924/013—Alloys
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は部品ｔ−Ｉｎ基を主成分とする低融点共晶合金
ソルダによってリフローボンディング方法によって接合
する場合において、ソルダの機械的特性音改善すること
によって接合部の信頼性を尚めるためのりフローボンデ
インク方法に関する。
ソルダによってリフローボンディング方法によって接合
する場合において、ソルダの機械的特性音改善すること
によって接合部の信頼性を尚めるためのりフローボンデ
インク方法に関する。
ジョセフノン素子、ＧａＡｓ半尋体素子のように液体重
水温度以下の温良で使用する超高速デバイスチップのマ
イクロ接合゛方法としてクリップチップボンディング方
法が信号遅延の観点から最も適した方法と考えられてい
る。
水温度以下の温良で使用する超高速デバイスチップのマ
イクロ接合゛方法としてクリップチップボンディング方
法が信号遅延の観点から最も適した方法と考えられてい
る。
フリップチップボンデづング紘各種のチップ実装法の中
で信号遅延の最も小さい接合法であり、将来の超烏速デ
バづスのチップレベルの実装法の中で最も遇した方法と
考えられている。
で信号遅延の最も小さい接合法であり、将来の超烏速デ
バづスのチップレベルの実装法の中で最も遇した方法と
考えられている。
フリップチップボンデづング杖、チップと配線基板との
接合部分に、ららかしめソルダバンプを形成しておき、
リフローンルダリングにより一括接合する方法である。
接合部分に、ららかしめソルダバンプを形成しておき、
リフローンルダリングにより一括接合する方法である。
しかし、フリップチップボンディングはリジドな平行平
向を接合するため、デバイスのヒートサイクル時にソル
ダバンプが応力集中を受ける構造になっており、ソルダ
には地性に富む材料が要ｙｌｃされ工いる。
向を接合するため、デバイスのヒートサイクル時にソル
ダバンプが応力集中を受ける構造になっており、ソルダ
には地性に富む材料が要ｙｌｃされ工いる。
Ｓｉデバイスの場合、素子の耐熱温度が約８０℃と琳い
ため、融点が８０℃以下の低融点合金が必要となる。ま
た、Ｓｉデノ（イスの場合、接合時には通常、ロジン系
フラックスが使用されるが、ロジン系フラックスは活性
温良が１００℃以上であり、他の無機糸、有機系７シツ
クスを含め、１００℃以下で使用できる７２ツクスは知
られてい１１ ｒ ０ 融点８ｏｃ以下の低融点合金としては、ウッド合金、リ
ボウィッッ合金等多数樵の合金が知られているが、これ
ら＃ｉ、込ずれ−に３４基の四元又扛五元合金であるた
め、ソルダバンプの形成が複雑になる欠点がある。
ため、融点が８０℃以下の低融点合金が必要となる。ま
た、Ｓｉデノ（イスの場合、接合時には通常、ロジン系
フラックスが使用されるが、ロジン系フラックスは活性
温良が１００℃以上であり、他の無機糸、有機系７シツ
クスを含め、１００℃以下で使用できる７２ツクスは知
られてい１１ ｒ ０ 融点８ｏｃ以下の低融点合金としては、ウッド合金、リ
ボウィッッ合金等多数樵の合金が知られているが、これ
ら＃ｉ、込ずれ−に３４基の四元又扛五元合金であるた
め、ソルダバンプの形成が複雑になる欠点がある。
以上のような事情に鎌み、本発明者等はデバイスの耐熱
温度が低いため、チップを配線基板に接合する場合にお
いてフリンブチンプボンデイングで接合する際、使用す
るソルダに低融点合金で、かつ、延性に富む材料にっｉ
て研究を重ねた結果、Ｉｒｒ基を主成分とする共晶合金
は圧延又は急冷することにょ５＃ｉ晶粒が微細化される
と、伸びが著るしく増大する性質があることを発見し、
本発明を完成することができた。
温度が低いため、チップを配線基板に接合する場合にお
いてフリンブチンプボンデイングで接合する際、使用す
るソルダに低融点合金で、かつ、延性に富む材料にっｉ
て研究を重ねた結果、Ｉｒｒ基を主成分とする共晶合金
は圧延又は急冷することにょ５＃ｉ晶粒が微細化される
と、伸びが著るしく増大する性質があることを発見し、
本発明を完成することができた。
すなわち、本発明扛デバイスの耐熱温度が低Ｌｎ７ζめ
部品の接合に低融点合金をソルダに使用するデバイスの
ヒートサイクルに伴なう接合部分の破損を防止し、信頼
性の高い接合全行りうるす７ｏ−ボンディング方法を提
供することを目的とする。
部品の接合に低融点合金をソルダに使用するデバイスの
ヒートサイクルに伴なう接合部分の破損を防止し、信頼
性の高い接合全行りうるす７ｏ−ボンディング方法を提
供することを目的とする。
かかる目的を達成するため本発明のりフローボンディン
グ方法は、Ｉｎ基を主成分とする低融点共晶合金ソルダ
によって部品を接合するフローボンディング方法におい
て、ソルダをす７０−した後、当該ソルダを冷却速度ｌ
ｃ／′ｊｊ）以上で急冷凝固することを特徴とするもの
である。
グ方法は、Ｉｎ基を主成分とする低融点共晶合金ソルダ
によって部品を接合するフローボンディング方法におい
て、ソルダをす７０−した後、当該ソルダを冷却速度ｌ
ｃ／′ｊｊ）以上で急冷凝固することを特徴とするもの
である。
以下、本発明の一実施例につｈ工詳細に説明する。
一辺１０ｗａｇＯ配ｍ基１ｉＥＫＨｉ（３３重量％）−
ｓｎ（１６重＊Ｘ）残部１ｎからなるＩｎ基の三元共晶
合金（融点６０℃）をソルダとして使用し、配線基板の
接合部およびチップの接合部分にソルダバングを形成し
、クリップテンプボンディングによ５接合した。
ｓｎ（１６重＊Ｘ）残部１ｎからなるＩｎ基の三元共晶
合金（融点６０℃）をソルダとして使用し、配線基板の
接合部およびチップの接合部分にソルダバングを形成し
、クリップテンプボンディングによ５接合した。
ソルダバンプは、ＡｒスパッタてクリーニングしたＮｂ
１ｌｌ極上に、Ｃｕ−Ｂｅ合金のメタルマスク全周ｉて
Ｐｄを１ｏｏｏＡ厚、ＡｕをｘｏｏｏＸ厚に電子穆蒸着
した後、上述の組成のＩｎ基を生成分とする三元共晶合
金をフラッシュ蒸着させてピンチ１５Ｑｐｍ、直径５０
μｍのソルダバンプをテンプおよび接合する配線基板の
両方に形成させ、当該チップおよび配腺基＆を７エイス
ダウンにして位置合せを有ってから、ジメチルアミンｃ
Ｒ塩２息量％、酒石Ｒ８亘量％、プチルセロンルブ２５
Ｊ［蛍％、ポリエチレングリコール（す２００）６５亘
ｊｔＸからなる組成物をフランクヌとして５μを塗布し
、７５’Ｃ，３分間ソルダをリフローＬ７た後、ざらに
、液体窺素ボンベから気化δせた０℃の乾床窒素ガスを
１０ ’４の流量でチップ上面を冷却した。配線基板に
熱電対を接触させ冷知運反を１ｌｌｌＪ足したところ約
Ｉ Ｘ ｌ Ｏｊ”／／、＃であった。
１ｌｌ極上に、Ｃｕ−Ｂｅ合金のメタルマスク全周ｉて
Ｐｄを１ｏｏｏＡ厚、ＡｕをｘｏｏｏＸ厚に電子穆蒸着
した後、上述の組成のＩｎ基を生成分とする三元共晶合
金をフラッシュ蒸着させてピンチ１５Ｑｐｍ、直径５０
μｍのソルダバンプをテンプおよび接合する配線基板の
両方に形成させ、当該チップおよび配腺基＆を７エイス
ダウンにして位置合せを有ってから、ジメチルアミンｃ
Ｒ塩２息量％、酒石Ｒ８亘量％、プチルセロンルブ２５
Ｊ［蛍％、ポリエチレングリコール（す２００）６５亘
ｊｔＸからなる組成物をフランクヌとして５μを塗布し
、７５’Ｃ，３分間ソルダをリフローＬ７た後、ざらに
、液体窺素ボンベから気化δせた０℃の乾床窒素ガスを
１０ ’４の流量でチップ上面を冷却した。配線基板に
熱電対を接触させ冷知運反を１ｌｌｌＪ足したところ約
Ｉ Ｘ ｌ Ｏｊ”／／、＃であった。
また、上記の実ｉｔｍ告において、リフローしたソルダ
を急冷する手段として、第１図に示すように、バイブ全
弁して、配線基板接合作業台下部に冷却槽ｌを配置し、
配線基板２とチップ３の７リングチツプ７エスダクンボ
ンデイングは冷却槽ｌ上の作業台で行い、ソルダをリン
ローさせた後、冷却水４をパイプ？！−通して槽ｌ内に
導入し、配＃基板２を冷却した。
を急冷する手段として、第１図に示すように、バイブ全
弁して、配線基板接合作業台下部に冷却槽ｌを配置し、
配線基板２とチップ３の７リングチツプ７エスダクンボ
ンデイングは冷却槽ｌ上の作業台で行い、ソルダをリン
ローさせた後、冷却水４をパイプ？！−通して槽ｌ内に
導入し、配＃基板２を冷却した。
冷却運区は、槽内に設置した熱電対で鈎定し、その龜匿
下降速度から配線基板、ソルダの冷却速匿ｒ概算した。
下降速度から配線基板、ソルダの冷却速匿ｒ概算した。
この方法によると、配線基板の冷却速度は、僧ｌ内に導
入する流体の温度および／又ｕ（ｌｆ、速によって決ま
り、実抛例の場合は数置の冷却水を使用しその流蓋ｔコ
ントロー℃ ルして、０．Ｕ ５ ／′＄から１０５ｉの範囲で調整
することかで＠た。
入する流体の温度および／又ｕ（ｌｆ、速によって決ま
り、実抛例の場合は数置の冷却水を使用しその流蓋ｔコ
ントロー℃ ルして、０．Ｕ ５ ／′＄から１０５ｉの範囲で調整
することかで＠た。
この方法にｃｌ： ｊ） Ｉｎｏ、ＢｘＢｉｒ）、３ｓ
ｓｎｏ、１ａのＩｎの三元共晶合金のソルダそ使用して
、す７０−ボンディングし、得られた試料につい又、室
温と液体ヘリワム温度の間で３０−ヒートブイクルに験
した後、試料のチップと配線基板の接合部の亀気抵抗七
詞べ、破損の重態を検査した。その結果、ｌ ”４以上
の冷却速度でソルダを急冷縦向δぜたものは１５０個の
全試料につ匹て、電気抵℃ 抗の変化がかられなかったが、冷却速度ｌ／＄以下のも
のでは、１０個の試料ｒｃＳｉｌＬ気抵抗の変動が観劇
式れ、接合部に損傷が生じている−ことが観測された。
ｓｎｏ、１ａのＩｎの三元共晶合金のソルダそ使用して
、す７０−ボンディングし、得られた試料につい又、室
温と液体ヘリワム温度の間で３０−ヒートブイクルに験
した後、試料のチップと配線基板の接合部の亀気抵抗七
詞べ、破損の重態を検査した。その結果、ｌ ”４以上
の冷却速度でソルダを急冷縦向δぜたものは１５０個の
全試料につ匹て、電気抵℃ 抗の変化がかられなかったが、冷却速度ｌ／＄以下のも
のでは、１０個の試料ｒｃＳｉｌＬ気抵抗の変動が観劇
式れ、接合部に損傷が生じている−ことが観測された。
また、ソルダとして、上記のＨｉ ｏ、５ｒＨｊ ｏ、
５ｓｓｎｏ、ｓ。
５ｓｓｎｏ、ｓ。
の代りに、５ｎｔ−４８Ｎ量ｊＸ、＠ 鄭Ｉ ｎからな
るＩ”０．５２ｓ”０．４８の１ｎの２元合金を使用し
ても同じような精米が得られる。ちなみに、”０．５１
ＢＩ Ｏ，１１３８”０．１６およびｉｎｏ、１２ｓｎ
Ｏ，ａの冷−１４度の違い（５鋏〕による伸び率（Ｘ）
の違いを示せに、下ｎピの表−１のごとくなる。
るＩ”０．５２ｓ”０．４８の１ｎの２元合金を使用し
ても同じような精米が得られる。ちなみに、”０．５１
ＢＩ Ｏ，１１３８”０．１６およびｉｎｏ、１２ｓｎ
Ｏ，ａの冷−１４度の違い（５鋏〕による伸び率（Ｘ）
の違いを示せに、下ｎピの表−１のごとくなる。
表 −五
たたし、Ｉｎの官有量が５０息童％以下の多元共晶合金
になると上記特性は得難くなる。
になると上記特性は得難くなる。
また、ｌｎについての四元合金であるＣ Ｉｎｏ、ｓ＞
−Ｂｉ ｏ、ｓｓ −Ｓｎ Ｏ，１１＋ ） ｔｏｏ
−ｘ −Ａｕ、４Ｃただし０＜Ｘ≦５）の融点は第２
図に示すごとく、金の宮市゛菫が増加するにつれて融点
が増加し、リフロー後の冷却適度を五０４以上にするこ
とにより、伸び率（％ｊが上記と同様に変化するので、
リフローボンディングに際してソルダとして同様の地理
を抛することによって、同じような効果をうろことがで
きる。
−Ｂｉ ｏ、ｓｓ −Ｓｎ Ｏ，１１＋ ） ｔｏｏ
−ｘ −Ａｕ、４Ｃただし０＜Ｘ≦５）の融点は第２
図に示すごとく、金の宮市゛菫が増加するにつれて融点
が増加し、リフロー後の冷却適度を五０４以上にするこ
とにより、伸び率（％ｊが上記と同様に変化するので、
リフローボンディングに際してソルダとして同様の地理
を抛することによって、同じような効果をうろことがで
きる。
以上のように本発明はＩｎ基を主成分とする低融点共晶
合金は、ソルダ【す７０−後、急速に冷却凝固せしめる
ことにより、ソルダの延性が著るしく改善され、電子部
品がヒートサイクルを駆けた際に、ソルダ接合部分して
受ける熱歪が緩和されるため、接合部の信頼性を著るし
く＾めることがで＠た。そのため、フリップチップボン
ディングに眠らず、特に接合長名を短縮することが要求
されるジョセフノン素子、ＵａＡｓ木子等あ超高速デバ
イスの実装に適用すれは信頼性の尚い高密夏実装が達成
できる。
合金は、ソルダ【す７０−後、急速に冷却凝固せしめる
ことにより、ソルダの延性が著るしく改善され、電子部
品がヒートサイクルを駆けた際に、ソルダ接合部分して
受ける熱歪が緩和されるため、接合部の信頼性を著るし
く＾めることがで＠た。そのため、フリップチップボン
ディングに眠らず、特に接合長名を短縮することが要求
されるジョセフノン素子、ＵａＡｓ木子等あ超高速デバ
イスの実装に適用すれは信頼性の尚い高密夏実装が達成
できる。
第１図線本発明の一央ゐ例の態様を衆わす説明図、第２
図は本発明のＩｎｃｋ主成分とＪる四元低融点共晶合金
のＡｕｆＮｔ対融点を主融点とする（ １ｎｏ、ｓｘ
−Ｂｉ・、ｓｓ −Ｓｎ ｏ、ｔｓハＯ（、−Ｘ −Ａ
ｕ、４ 四元合金のＡｕｌ［嵐％対融点の関係を示す特
性図で必る。 崗 面 中、 五〇・・冷却個、 ２・・・配線基板・ ３・Φ・ナツプ 脣許出願人 日本４イａ蔦貼公社 代 理 人 弁理士光 石 士 部 （他１名） 第１図 第２図 （Ａｕｔｊ！％） （Ｉｈ−Ｂｉ−５ｎ ）−Ａｕｘ ｔｍｉ＆！０．５１
ＱＢ５６．ｌｂ ＩＩＸ）−ｘ第１頁の続き ＠発辺者 朝日 稚仔 庁内整理番号 ６７３６−５Ｆ
図は本発明のＩｎｃｋ主成分とＪる四元低融点共晶合金
のＡｕｆＮｔ対融点を主融点とする（ １ｎｏ、ｓｘ
−Ｂｉ・、ｓｓ −Ｓｎ ｏ、ｔｓハＯ（、−Ｘ −Ａ
ｕ、４ 四元合金のＡｕｌ［嵐％対融点の関係を示す特
性図で必る。 崗 面 中、 五〇・・冷却個、 ２・・・配線基板・ ３・Φ・ナツプ 脣許出願人 日本４イａ蔦貼公社 代 理 人 弁理士光 石 士 部 （他１名） 第１図 第２図 （Ａｕｔｊ！％） （Ｉｈ−Ｂｉ−５ｎ ）−Ａｕｘ ｔｍｉ＆！０．５１
ＱＢ５６．ｌｂ ＩＩＸ）−ｘ第１頁の続き ＠発辺者 朝日 稚仔 庁内整理番号 ６７３６−５Ｆ
Claims (1)
- １ｎｉｉ主成分とする低融点共晶合金ソルダによってＳ
品１！″接合するりフローボンディング方法において、
ソルダをリフローした後、当該ソルダを冷却適度１ ”
／４ｐ以上で急速凝固することに特徴とするりフローボ
ンディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58232855A JPS60124947A (ja) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | リフロ−ボンデイング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58232855A JPS60124947A (ja) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | リフロ−ボンデイング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60124947A true JPS60124947A (ja) | 1985-07-04 |
Family
ID=16945868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58232855A Pending JPS60124947A (ja) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | リフロ−ボンデイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60124947A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2818088A1 (fr) * | 2000-12-11 | 2002-06-14 | Air Liquide | Procede de realisation d'une brasure entre des billes metalliques d'un composant electronique et des plages d'accueil d'un circuit et four de brasage pour la mise en oeuvre de ce procede |
| KR100593774B1 (ko) * | 2001-06-01 | 2006-07-03 | 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 | 저강도/저용융점 합금의 분리로 인한 전자 소자의 결합강도 저하 없이 장착 구조물을 제조하는 방법 |
| SG126735A1 (en) * | 2003-10-14 | 2006-11-29 | Singapore Technologies Marine | A welding table |
-
1983
- 1983-12-12 JP JP58232855A patent/JPS60124947A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2818088A1 (fr) * | 2000-12-11 | 2002-06-14 | Air Liquide | Procede de realisation d'une brasure entre des billes metalliques d'un composant electronique et des plages d'accueil d'un circuit et four de brasage pour la mise en oeuvre de ce procede |
| WO2002049401A1 (fr) * | 2000-12-11 | 2002-06-20 | L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procede de realisation d'une brasure entre des billes metalliques d'un composant electronique et des plages d'accueil d'un circuit et four de brasage pour la mise en oeuvre de ce procede |
| US7156283B2 (en) | 2000-12-11 | 2007-01-02 | L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Method for making a solder between metallic balls of an electronic component and mounting lands of a circuit and soldering furnace therefor |
| KR100593774B1 (ko) * | 2001-06-01 | 2006-07-03 | 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 | 저강도/저용융점 합금의 분리로 인한 전자 소자의 결합강도 저하 없이 장착 구조물을 제조하는 방법 |
| SG126735A1 (en) * | 2003-10-14 | 2006-11-29 | Singapore Technologies Marine | A welding table |
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