JPS61132295A - 鉛系高融点ハンダとその製造法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固相線温度と液相線温度が高く、互いに接近し
、しかもハンダ付は性が優れた安価な鉛系高融点ハンダ
とその製造法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に半導体ダイボンディングや各種ハンダ接合にはＰ
ｂベース、３ｎベース、Ｃｄ入り、貴金属ベース等の高
融点ハンダが用いられている。ｐｂベースの高融点ハン
ダとしてはＰｂ−３ｎ、ｐｂ−１ｎ又はこれらにＡｆＪ
を添加したものが用いられ、３ｎペースの高融点ハンダ
としてはＳｎ　−８ｂ　、Ｓｎ−Ａｇ、５ｎ−Ａｕ等が
用いられ、Ｃｄ入りの高融点ハンダとしてはＳｎ　−Ｃ
ｄ　、Ｓｎ　−Ｚｎ−Ｃｄ等カ用イラレ、貴金属ベース
の高融点ハンダとしてはＡＬＩ−３ｉ等が用いられてい
る。

近年半導体の高密度化にともない、ダイボンディング用
ハンダに同相線温度と液相線温度が３００℃を越える安
価な高融点ハンダが望まれている。また半導体をダイボ
ンディングする基板には通常Ｎ１メッキが施されている
ところから、Ｎｉに対するハンダ付は性が浸れ、かつ作
業性の面から固相線温度と液相線温度が高く、相互に接
近していることが要求されている。

〔発明が解決しようとする問題点） 上記ＰｂベースやＳｎベースの高融点ハンダは何れも溶
融温度が低く、固相線温度は高くても３００℃前後であ
る。ｃｄ入り高融点ハンダはｃｄの添加により固相線温
度を高めるも、ｃｄが有毒物質であるため、その使用が
制約されている。また貴金属ベースの高融点ハンダは高
い固相線温度と液相線温度が容易に得られる。例えばＡ
ｌ１−２ｗｔ％Ｓｉ合金（以下ｗｔ％を単に％と略記）
で固相線温度３７０℃、液相線温度３９０℃が得られる
も、貴金属を多量に含むため高価なものとなる。

〔問題点を解決するための手段） 本発明者等はこれに鑑み種々検討の結果、Ｐｂ−Ｓｎ合
金ハンダにＣＬＩを添加することにより、ハンダ付は性
を損なうことなく、固相線温度と液相線温度を高め得る
ことを検知し、これを特願昭５９−６１１８号により提
案した。この合金は３ｎ　Ｏ０５〜５．Ｏｗｔ％、　Ｃ
ｕ　０．０５〜５．Ｏｗｔ％、残部ｐｂからなる安価な
ハンダで、固相線温度が３１３〜３２９℃、接着力が０
．３　〜０．４５　Ｋｇ／　ｍｍ　２の特性を示すもの
である。

本発明は上記ハンダについて更に検討を重ねた結果、こ
れにＱｅを添加することにより固相線温度を低下させる
ことなくハンダ付は性を向上し得ることを知見し、固相
線温度と液相線温度が高く、互いに接近し、しかもハン
ダ付は性が優れた安価な鉛系高融点ハンダとその製造法
を開発したものである。

即ち本発明ハンダは、３ｎ０．５〜５％、　ＣＬＩ０．
０５〜５％、Ｑｅ０．０５〜２％を含み残部ｐ　ｂから
なることを特徴とするものである。

また本発明製造法は、Ｓｎ０．５〜５％、　ＣＩｏ、０
５〜５％、Ｇｅ０９０５〜２％を含み、残部Ｐｂからな
る合金溶湯を高速移動する冷却面上に噴出し、溶湯から
直接テープ状に凝固せしめることを特徴とするものであ
る。

本発明ハンダは上記組成からなり、その製造には、Ｐｂ
　、Ｓｎ　、ＣＩ　、Ｑｅを単体又は母合金として所望
組成に配合し、これをＡ「雰囲気中で溶製し、これを従
来と同様に鋳造、圧延加工等により容易に製造すること
ができる。しかし上記溶湯を高速移動する冷却面上に噴
出させ、溶湯から直接テープ状に凝固させることにより
本発明ハンダの特性を一層向上させることができる。例
えば第１図に示すように、矢印方向に回転する冷却ロー
ル（１）上に、下端にノズル（３）を設けたルツボ（２
）を配置し、該ルツボ（２）内に上記溶湯（４）を装入
する。このようにしてルツボ（２）内の溶湯表面を矢印
方向に加圧してノズル（３）を通し、溶湯（４）を冷却
ロール（１）上に噴出させ、溶湯から直接テープ状ハン
ダ（５）に凝固せしめる。

〔作　用〕

本発明ハンダにおいて、３ｎはハンダ付は性を得るため
の必須添加元素であり、その含有量を０．５〜５％と限
定したのは、含有量が０．５％未満では十分なハンダ付
は性が得られず、５％を越えると固相線温度の低下が著
しくなるためである。Ｃｕはハンダの固相線温度を高め
ると共にＮｉ　とのハンダ付は性を向上し、かつ−銅く
われ現象を抑制するもので、その含有量を０．０５〜５
％と限定したのは、含有量が０．０５％未満ではその効
果が小さく、５％を越えるとＣＩ晶出物が粗大化し、ハ
ンダ付は性を箸しく低下するためである。またＧｅは固
相線温度をあまり低下させることなくハンダ付は性を向
上させるもので、その含有量を０．０５〜２％と限定し
たのは、含有量が０．０５％未満では効果が不十分であ
り、２％を越えると固相線温度と液相線温度の低下が著
しくなるばかりか、ＣＩＪとの間に金属化合物を生成し
易くなり、ハンダとして適さないものとなるためである
。

また本発明製造法において、溶湯を高速移動する冷加面
上に噴出し、溶湯から直接テープ状に凝固せしめるのは
、このような薄いテープ状ハンダの製造を容易にすると
共にＣＩＪを微細に分散させた組成とし、ハンダ付けに
おけるＣｕの粗大化合物の生成を防止し、更にテープか
ら切断、打扱き等により半導体ボンディング用のプリフ
ォーム材の形成を容易にするためである。

（実施例〕 Ｐｂ　、Ｓｎ　、Ｃｕ　、Ｇｅを単体又は／及び母合金
として、第１表に示すハンダ組成に配合し、Ａ　ｒガス
雰囲気中で溶製した。これを第１図に示すようにして溶
湯を冷却ロール上に噴出し、溶湯から直接中１２ｍ、厚
さ５０μのテープ状に凝固させた。

これ等ハンダについて固相線温度、液相線温度、ハンダ
接着力及びハンダ付は性を調べた。

これ等の結果を第１表に併記した。

固相１Ｍ温度と液相線温度は熱分析により求めた。また
接着力については上記テープ状ハンダより巾　１ｍｍ、
長さ５ｍのリボンに打抜き、これをＮ２８０％、Ｎ２２
０％の混合ガス中で４１０℃の温度に加熱したＦｅブロ
ック上で重ね合せた巾５＃ｌｌ１１．厚さ０．０７　ｆ
ｆｌの２枚のＮ１板間に介在させてハンダ付けし、これ
について接着力を測定した。更にハンダ付は性について
は、上記溶湯より内ｅ　０．８ｍｍのアルミナ製保護管
を用いて溶湯を吸上げ、凝固させた後、長さ　１．５Ｍ
に切断し、これを第２図に示すように４１０℃の温度に
加熱したＦｅブロック（６）上に置いた厚さｏ、ｏ７ｍ
ｒｕのＮｉ板（７）上に乗せ、上方からＮ２８０％、Ｈ
ｚ２０％の混合ガスを吹き付け、１５秒間放置してハン
ダ（８）を溶融し、これについて第３図に示すように接
着後のハンダ（８）の高さくｈ）、巾（ＩＩｌ）及び接
触角（θ）を測定し、高さくｈ　）が低く、巾（ａｌ）
が大きいもの、即ちｈ／ｍの値が小さく接触角（θ）の
小さなものをハンダ付は性良好とした。

第１表 第１表から明らかなように、ｐｂ−３ｎ合金ハンダにＣ
ＩＪを添加した比較ハンダＮα７ではハンダ付は性を損
なうことなく、固相線温度と液相線温度が上昇し、これ
にＧｅを添加した本発明ハンダ°Ｎ０１〜６は何れも固
相線温度と液相線温度を下げることなく、ハンダ付は性
を向上することが判るっ しかしてＧｅ含有量が０．０５％未満の比較ハンダＮｏ
、　８ではハンダ付は性の向上効果が小さく、２％を越
える比較ハンダＩＩＱ　９では固相線温度と液相線温度
の低下が著しいことが判る。

〔発明の効果〕

このように本発明ハンダはｐｂを主成分とする安価なも
ので、固相線温度と液相線温度が高く、ハンダ付は性が
優れたもので、半導体ボンディングにおける作業性を改
善し、生産性を高め、かつ信頼性を向上するなど、工業
上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明ハンダの製造法の一例を示す説明図、第
２図はハンダ付は性試験におけるハンダ付は方法の説明
図、第３図はハンダ付は性試験における接着後のハンダ
高さ、巾、接触角の説明図である。 １、冷却ロール　　　　　２、ルツボ ３、ノズル　　　　　　　４．溶　湯 ５、テープ状ハンダ　　　６．Ｆｅブロック７、Ｎｉ板
　　　　　　　８．ハンダ ９、ノズル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｎ０．５〜５ｗｔ％、Ｃｕ０．０５〜５ｗｔ％
   、Ｇｅ０．０５〜２ｗｔ％を含み、残部Ｐｂからなるこ
   とを特徴とする鉛系高融点ハンダ。
2. （２）Ｓｎ０．５〜５ｗｔ％、Ｃｕ０．０５〜５ｗｔ％
   、Ｇｅ０．０５〜２ｗｔ％を含み、残部Ｐｂからなる合
   金溶湯を高速移動する冷却面上に噴出し、溶湯から直接
   テープ状に凝固せしめることを特徴とする鉛系高融点ハ
   ンダの製造法。