JPS61269998A - Ｓｎ合金はんだ箔材の製造法 - Google Patents
Ｓｎ合金はんだ箔材の製造法Info
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- JPS61269998A JPS61269998A JP11186785A JP11186785A JPS61269998A JP S61269998 A JPS61269998 A JP S61269998A JP 11186785 A JP11186785 A JP 11186785A JP 11186785 A JP11186785 A JP 11186785A JP S61269998 A JPS61269998 A JP S61269998A
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- solder
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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。
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〕
この発明は、特にトランジスタやＩＣ，さらにＬＳＩな
どの半導体装置の製造に際して、構造部材の組立てや、
ざらにスパッタリングによる基板表面への回路配線薄膜
などの蒸着形成に用いられるターゲットのバッキングプ
レートへの接合などに用いるのに適したＳｎ合金はんだ
に関するものである。
どの半導体装置の製造に際して、構造部材の組立てや、
ざらにスパッタリングによる基板表面への回路配線薄膜
などの蒸着形成に用いられるターゲットのバッキングプ
レートへの接合などに用いるのに適したＳｎ合金はんだ
に関するものである。
従来、例えば半導体装置の製造において、スパッタリン
グにより基板上に回路配ｍｌ膜を蒸着形成するに際して
は、前記薄膜の蒸発源としてターゲットが用いられ、こ
のターゲットはバッキングプレートにはんだ付けした状
態で用いられており、さらにこのターゲットの表面に磁
気が部分的に付加され、この磁気付加部分でスパッタリ
ングがなされ、かつこの部分を所定時間ごとに移動させ
て、その表面の均一化をはかりながらスパッタリングを
行なう方法が知られている。
グにより基板上に回路配ｍｌ膜を蒸着形成するに際して
は、前記薄膜の蒸発源としてターゲットが用いられ、こ
のターゲットはバッキングプレートにはんだ付けした状
態で用いられており、さらにこのターゲットの表面に磁
気が部分的に付加され、この磁気付加部分でスパッタリ
ングがなされ、かつこの部分を所定時間ごとに移動させ
て、その表面の均一化をはかりながらスパッタリングを
行なう方法が知られている。
また、同様に半導体装置の組立てに際しては、３ｉなど
の半導体チップをリードフレームやセラミックケースに
はんだ付けしたり、封着板をセラミックケースにはんだ
付けすることが行なわれている。
の半導体チップをリードフレームやセラミックケースに
はんだ付けしたり、封着板をセラミックケースにはんだ
付けすることが行なわれている。
このようなターゲットのバッキングプレートへのはんだ
付けや、半導体チップのリードフレームおよびセラミッ
クケースへのはんだ付けには、通常、重量％（以下％は
重量％を示す）で、ＡＯ：１〜３０％。
付けや、半導体チップのリードフレームおよびセラミッ
クケースへのはんだ付けには、通常、重量％（以下％は
重量％を示す）で、ＡＯ：１〜３０％。
ｓｂ ： ｏ、ｓ〜２５％。
のうちの１種または２種を含有し、残りがＳｎと不可避
不純物からなる組成を有するＳｎ合金はんだが、箔状、
板状、線状、あるいは粉末をペースト状とした状態で用
いられている。
不純物からなる組成を有するＳｎ合金はんだが、箔状、
板状、線状、あるいは粉末をペースト状とした状態で用
いられている。
しかし、上記のターゲットにおいては、上記のようにス
パッタリング部とその他の部分とでは熱付加が異なり、
スパッタリング部は２００〜によって繰り返し付加され
るようになり、また組立てられた半導体装置においても
、特に半導体チップの接合部は装置の作動に伴い、繰り
返しの温度上昇があるなどきびしい熱疲労条件下にさら
され、このような熱疲労条件では上記の用いられたＳｎ
合金はんだが原因で接合部に比較的短時間で剥離が発生
し、信頼性の低いものであった。
パッタリング部とその他の部分とでは熱付加が異なり、
スパッタリング部は２００〜によって繰り返し付加され
るようになり、また組立てられた半導体装置においても
、特に半導体チップの接合部は装置の作動に伴い、繰り
返しの温度上昇があるなどきびしい熱疲労条件下にさら
され、このような熱疲労条件では上記の用いられたＳｎ
合金はんだが原因で接合部に比較的短時間で剥離が発生
し、信頼性の低いものであった。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に半
導体装置の製造に用いられている上記のＳｎ合金はんだ
に着目し、これの熱疲労特性を向上させるべく研究を行
なった結果、 上記の従来Ｓｎ合金はんだは、例えばこれが箔材である
場合、真空溶解法にて溶製した溶湯をインゴットに鋳造
し、このインゴットを押し出し加工により条材に加工し
た後、冷開圧延と温間圧延によって最終厚さの箔材に製
造する方法がとられるため、前記温間圧延中に酸化を受
けて、箔材中の酸素含有量がｉｏｐｐｍ以上になると共
に、その結晶も粗大化して、平均結晶粒径で２０μｍ以
上にも達しているが、これを、真空中あるいは不活性ガ
ス雰囲気中で、回転冷却ロールの表面上に、上方から加
熱装置を具備するるつぼのノズルを通して溶湯を噴射し
、急冷凝固して箔状にする方法によって製造すると、こ
の結果のＳｎ合金はんだは、酸素含有量が著しく少なく
なって５ｐｐ−以下となると共に、結晶も微細化して、
その平均結晶粒径が３μｍ以下となり、このように低酸
素含有量にして結晶の微細なＳｎ合金はんだを、ターゲ
ットや、半導体チップおよび封着板のはんだ付け、に用
いると、きびしい熱疲労条件下でも剥離の発生がなく、
長期に亘っての安定した使用を可能にするという知見を
得たのである。
導体装置の製造に用いられている上記のＳｎ合金はんだ
に着目し、これの熱疲労特性を向上させるべく研究を行
なった結果、 上記の従来Ｓｎ合金はんだは、例えばこれが箔材である
場合、真空溶解法にて溶製した溶湯をインゴットに鋳造
し、このインゴットを押し出し加工により条材に加工し
た後、冷開圧延と温間圧延によって最終厚さの箔材に製
造する方法がとられるため、前記温間圧延中に酸化を受
けて、箔材中の酸素含有量がｉｏｐｐｍ以上になると共
に、その結晶も粗大化して、平均結晶粒径で２０μｍ以
上にも達しているが、これを、真空中あるいは不活性ガ
ス雰囲気中で、回転冷却ロールの表面上に、上方から加
熱装置を具備するるつぼのノズルを通して溶湯を噴射し
、急冷凝固して箔状にする方法によって製造すると、こ
の結果のＳｎ合金はんだは、酸素含有量が著しく少なく
なって５ｐｐ−以下となると共に、結晶も微細化して、
その平均結晶粒径が３μｍ以下となり、このように低酸
素含有量にして結晶の微細なＳｎ合金はんだを、ターゲ
ットや、半導体チップおよび封着板のはんだ付け、に用
いると、きびしい熱疲労条件下でも剥離の発生がなく、
長期に亘っての安定した使用を可能にするという知見を
得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、 Ａｏ：１〜３０％。
て、 Ａｏ：１〜３０％。
ｓｂ ： ｏ、ｓ〜２５％。
のうちの１種または２種を含有し、残りがＳｎと不可避
不純物からなる組成を有するＳｎ合金はんだにおいて、 不可避不純物としての酸素含有量を５ ｐｐｍ以下とす
ると共に、 平均結晶粒径を３μｍ以下とすることによって、はんだ
付は接合部の熱疲労特性を向上せしめるようにした点に
特徴を有するものである。
不純物からなる組成を有するＳｎ合金はんだにおいて、 不可避不純物としての酸素含有量を５ ｐｐｍ以下とす
ると共に、 平均結晶粒径を３μｍ以下とすることによって、はんだ
付は接合部の熱疲労特性を向上せしめるようにした点に
特徴を有するものである。
なお、この発明のＳｎ合金はんだにおいて、Ａｇおよび
ｓｂの含有りを、それぞれＡ１１ｌ：１〜３０％、Ｓｂ
：０．５〜２５％と限定したのは、その含有量がそれぞ
れＡＣＩ：１％未満およびＳｂ：０．５％未満では、は
んだ付は接合部に所望の機械的強度を確保することがで
きず、一方Ａｇにあっては３０％、Ｓｂにあっては２５
％を越えて含有させると、はんだのぬれ性が低下するよ
うになって強固な接合をはかることができないという理
由によるものである。
ｓｂの含有りを、それぞれＡ１１ｌ：１〜３０％、Ｓｂ
：０．５〜２５％と限定したのは、その含有量がそれぞ
れＡＣＩ：１％未満およびＳｂ：０．５％未満では、は
んだ付は接合部に所望の機械的強度を確保することがで
きず、一方Ａｇにあっては３０％、Ｓｂにあっては２５
％を越えて含有させると、はんだのぬれ性が低下するよ
うになって強固な接合をはかることができないという理
由によるものである。
また、この発明のＳｎ合金はんだにおいては、平均結晶
粒径が３μｍ未満でも、不可避不純物としての酸素含有
量が５ ｐｐｍ＋を越えても、あるいは酸素含有量が５
ｐｐｍ以下でも、平均結晶粒径が３μｍを越えても、
はんだ付は接合部にすぐれた熱疲労特性を確保すること
ができないものであり、この２つの条件を満足してはじ
めてすぐれた熱疲労特性が得られるようになるのである
。
粒径が３μｍ未満でも、不可避不純物としての酸素含有
量が５ ｐｐｍ＋を越えても、あるいは酸素含有量が５
ｐｐｍ以下でも、平均結晶粒径が３μｍを越えても、
はんだ付は接合部にすぐれた熱疲労特性を確保すること
ができないものであり、この２つの条件を満足してはじ
めてすぐれた熱疲労特性が得られるようになるのである
。
つぎに、この発明のＳｒＬ合金はんだを実施例に２り具
体的に説明する。
体的に説明する。
圧カニ １０−４ｔｏｒｒ以上の各種の真空中、加熱装
置を備えたるつぼにて各種のＳｎ合金溶瀾を調製し、こ
の溶湯を、前記るつぼの下端に形成したノズルの０−３
ｓ＊Ｘ２０ａｓ＋の寸法を有するスリットから、Ａ「ガ
スを用い、０．７Ｋｇ／ａｉのガス圧で、その直下に配
した直径：２００ａｍを有し、かつ周速＝１５ＴｒＬ／
ＳｅＣで回転する銅製の冷却ロールの表面に噴射するこ
とによって、それぞれ第１表に示される成分組成および
平均結晶粒径、並びに幅：２０ｓ×厚さ：５０μｍの寸
法をもった箔状の本発明Ｓｎ合金はんだ１〜７を製造し
た。
置を備えたるつぼにて各種のＳｎ合金溶瀾を調製し、こ
の溶湯を、前記るつぼの下端に形成したノズルの０−３
ｓ＊Ｘ２０ａｓ＋の寸法を有するスリットから、Ａ「ガ
スを用い、０．７Ｋｇ／ａｉのガス圧で、その直下に配
した直径：２００ａｍを有し、かつ周速＝１５ＴｒＬ／
ＳｅＣで回転する銅製の冷却ロールの表面に噴射するこ
とによって、それぞれ第１表に示される成分組成および
平均結晶粒径、並びに幅：２０ｓ×厚さ：５０μｍの寸
法をもった箔状の本発明Ｓｎ合金はんだ１〜７を製造し
た。
また、一方比較の目的で、圧カニ １０ ’ ｔｏｒｒ
の真空中、黒鉛るつぼを用いて各種のＳｎ合金溶湯を調
製し、インゴットに鋳造し、このインゴットに押し加工
を加えて幅＝２０履×厚さ：１ａｍの寸法をもった条材
とした後、通常の条件で冷間圧延と温間圧延を施し、か
つ所定の寸法に切断することによって、それぞれ第１表
に示される組成および平均結晶粒径、並びに幅：２０ｓ
＋Ｘ厚さ；５０履の寸法をもった同じく箔状の従来Ｓｎ
合金はんだ１〜７を製造した。
の真空中、黒鉛るつぼを用いて各種のＳｎ合金溶湯を調
製し、インゴットに鋳造し、このインゴットに押し加工
を加えて幅＝２０履×厚さ：１ａｍの寸法をもった条材
とした後、通常の条件で冷間圧延と温間圧延を施し、か
つ所定の寸法に切断することによって、それぞれ第１表
に示される組成および平均結晶粒径、並びに幅：２０ｓ
＋Ｘ厚さ；５０履の寸法をもった同じく箔状の従来Ｓｎ
合金はんだ１〜７を製造した。
ついで、この結果得られた各種のＳｎ合金はんだを用い
、半導体装置においてはんだ付けされる構造部材の材質
、並びにターゲットとバッキングプレートの材質を考慮
して別途用意した各種材質の被接合材と基材とを、第１
表に示される組合せで、前記Ｓｎ合金はんだを接合面全
体に１〜３層はさんだ状態で、１０’ ｔｏｒｒの真空
中、２００〜３８０℃の範囲内の所定温度に５秒間保持
後、冷却の条件ではんだ付けした。
、半導体装置においてはんだ付けされる構造部材の材質
、並びにターゲットとバッキングプレートの材質を考慮
して別途用意した各種材質の被接合材と基材とを、第１
表に示される組合せで、前記Ｓｎ合金はんだを接合面全
体に１〜３層はさんだ状態で、１０’ ｔｏｒｒの真空
中、２００〜３８０℃の範囲内の所定温度に５秒間保持
後、冷却の条件ではんだ付けした。
なお、上記被接合材は、直径：２００ｍ＋φ×厚さ＝１
０訓、基材は、直径＝２００ｊｌＩｌφ×厚さ：２０ｓ
ｌの寸法をもち、かつ被接合材および基材のはんだ付は
面には、はんだ付けに先だってそれぞれ第１表に示され
る材質の薄膜層をめっき、イオンブレーティング、ある
いは蒸着の手段によって１０〜２０μｍの範囲内の所定
厚さで施した。
０訓、基材は、直径＝２００ｊｌＩｌφ×厚さ：２０ｓ
ｌの寸法をもち、かつ被接合材および基材のはんだ付は
面には、はんだ付けに先だってそれぞれ第１表に示され
る材質の薄膜層をめっき、イオンブレーティング、ある
いは蒸着の手段によって１０〜２０μｍの範囲内の所定
厚さで施した。
引続いて、この結果のはんだ付は部材に対して、基材の
下面を水冷し、一方被接合材の上面には交流アークを付
加し、これによって１０秒間で被接合材の上面温度が室
温から３００℃に加熱され、再び室温に冷却される加熱
サイクルを形成し、これを繰り返し行ない、前記はんだ
付は部材の接合面に目視で剥離が見られるまで行ない、
剥離に至るまでの加熱サイクル数を測定した。これらの
結果を第１表に示した。
下面を水冷し、一方被接合材の上面には交流アークを付
加し、これによって１０秒間で被接合材の上面温度が室
温から３００℃に加熱され、再び室温に冷却される加熱
サイクルを形成し、これを繰り返し行ない、前記はんだ
付は部材の接合面に目視で剥離が見られるまで行ない、
剥離に至るまでの加熱サイクル数を測定した。これらの
結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明５ｎ合金はんだ１〜
７を用いてはんだ付けを行なった場合には、きびしい熱
疲労条件下でもはんだ付は部に剥離の発生が見られない
のに対して、従来Ｓｎ合金はんだ１〜７を用いた場合に
は、いずれも短時間ではんだ付は部に剥離が発生するこ
とが明らかである。
１上述のように、この発明のＳｎ合金
はんだによれば、すぐれた熱疲労特性を有するはんだ付
は部を形成することができるので、これを、特に半導体
装置の組立てや、ターゲットのバッキングプレートへの
はんだ付けに用いた場合には、その作動中にはんだ付は
部が剥離するという現象が皆無となることから、高い信
頼性が得られるのである。
７を用いてはんだ付けを行なった場合には、きびしい熱
疲労条件下でもはんだ付は部に剥離の発生が見られない
のに対して、従来Ｓｎ合金はんだ１〜７を用いた場合に
は、いずれも短時間ではんだ付は部に剥離が発生するこ
とが明らかである。
１上述のように、この発明のＳｎ合金
はんだによれば、すぐれた熱疲労特性を有するはんだ付
は部を形成することができるので、これを、特に半導体
装置の組立てや、ターゲットのバッキングプレートへの
はんだ付けに用いた場合には、その作動中にはんだ付は
部が剥離するという現象が皆無となることから、高い信
頼性が得られるのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 Ａａ：１〜３０％およびＳｂ：０．５〜２５％のうちの
１種または２種を含有し、残りがＳｎと不可避不純物か
らなる組成（以上重量％）を有するＳｎ合金はんだにお
いて、 接合部の熱疲労特性を向上させるために、不可避不純物
としての酸素含有量を５ｐｐｍ以下とし、かつ平均結晶
粒径を３μｍ以下としたことを特徴とする熱疲労特性の
すぐれたＳｎ合金はんだ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11186785A JPS61269998A (ja) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | Ｓｎ合金はんだ箔材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11186785A JPS61269998A (ja) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | Ｓｎ合金はんだ箔材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61269998A true JPS61269998A (ja) | 1986-11-29 |
| JPH0435278B2 JPH0435278B2 (ja) | 1992-06-10 |
Family
ID=14572151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11186785A Granted JPS61269998A (ja) | 1985-05-24 | 1985-05-24 | Ｓｎ合金はんだ箔材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61269998A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6319461B1 (en) * | 1999-06-11 | 2001-11-20 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Lead-free solder alloy |
| JP2002361405A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-12-18 | Showa Denko Kk | 熱交換器の製造方法 |
| JP2010004063A (ja) * | 2009-08-18 | 2010-01-07 | Renesas Technology Corp | 半導体装置 |
| US7776651B2 (en) | 2003-03-31 | 2010-08-17 | Intel Corporation | Method for compensating for CTE mismatch using phase change lead-free super plastic solders |
| KR20160006667A (ko) | 2013-05-10 | 2016-01-19 | 후지 덴키 가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS586793A (ja) * | 1981-07-03 | 1983-01-14 | Hitachi Ltd | ろう材 |
-
1985
- 1985-05-24 JP JP11186785A patent/JPS61269998A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS586793A (ja) * | 1981-07-03 | 1983-01-14 | Hitachi Ltd | ろう材 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6319461B1 (en) * | 1999-06-11 | 2001-11-20 | Nippon Sheet Glass Co., Ltd. | Lead-free solder alloy |
| JP2002361405A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-12-18 | Showa Denko Kk | 熱交換器の製造方法 |
| US7776651B2 (en) | 2003-03-31 | 2010-08-17 | Intel Corporation | Method for compensating for CTE mismatch using phase change lead-free super plastic solders |
| JP2010004063A (ja) * | 2009-08-18 | 2010-01-07 | Renesas Technology Corp | 半導体装置 |
| KR20160006667A (ko) | 2013-05-10 | 2016-01-19 | 후지 덴키 가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조방법 |
| US10157877B2 (en) | 2013-05-10 | 2018-12-18 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0435278B2 (ja) | 1992-06-10 |
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