TW200406278A - Brazing filler metal, assembly method for semiconductor device using same, and semiconductor device - Google Patents

Brazing filler metal, assembly method for semiconductor device using same, and semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
TW200406278A
TW200406278A TW092125309A TW92125309A TW200406278A TW 200406278 A TW200406278 A TW 200406278A TW 092125309 A TW092125309 A TW 092125309A TW 92125309 A TW92125309 A TW 92125309A TW 200406278 A TW200406278 A TW 200406278A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
difference
good
filler metal
weight
make
Prior art date
Application number
TW092125309A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI231238B (en
Inventor
Nobuki Mori
Kei Morimoto
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co filed Critical Sumitomo Metal Mining Co
Publication of TW200406278A publication Critical patent/TW200406278A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI231238B publication Critical patent/TWI231238B/zh

Links

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
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C13/00—Alloys based on tin
    • C22C13/02—Alloys based on tin with antimony or bismuth as the next major constituent
    • 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
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0227—Rods, wires
    • 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
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B23K35/262—Sn as the principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • 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
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298—Fillers
    • H01L2224/29299—Base material
    • H01L2224/293—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29301—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/29311—Tin [Sn] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00013—Fully indexed content
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01051—Antimony [Sb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01052—Tellurium [Te]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01327—Intermediate phases, i.e. intermetallics compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—Silicon [Si]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Description

200406278 坎、發明說明 [發明所屬之技術領域] 本發明係有關用於對半導體元件、, 、電子零件之高溫焊接填料金屬，詳言丁曰曰粒黏合及組 不含外之高溫焊接填料金屬者。 本發明係有關 [先前技術] 在對高頻元件或半導體元件與》 合以組裝半導體裝置或電子零件時，係木寺進行晶粒黏 °C，由Au/20重量％ Sn(2〇重量％ s，、用炫點約為300 表之AU型焊接填料 n，剩餘部分為AU)代 剩餘部分為叫代表…焊接填 使用熔點約300°C之彼等焊接填料金屬 的原因，係於240至26代之溫度停件及2仃晶粒點合 :的加熱期間將組裳的半導體農置固定於印：：小於1。 才，為防止所用焊接填料金屬於晶粒黏 吃路板上 後果變差之故。此外，於組裝電 =融而導致 接填料金屬，俾 件蚪亦使用彼等焊 前-階段使用：==彳:焊接(22。至、 、 关/、料孟屬不會再容解。 刮，然而’ Au型焊接填料金屬具有價格昂貴的門β§ ί焊接填料金屬具有環境污染的問題。因此1 j，pb 含P b、經濟、鸽从。 系界射於不 。。或26。。。以：、並：有t :::。進行焊接、其炫點為26。 料金屬存在高度需求:有嶋接性(wettabl1巾)之焊接填 為了反應此等需求，實際上有一種含有 3 ^ S η 315〇4〇 5 重量0/〇的Fe與Ni之至少— ^
Ag、或0.05至9重量％Cu ^車乂佳為O.1至20重量％ 至5重量。/…，及進一步含右Λ至15重量％Ag與0·05 為Sn之焊接材料被提出（見曰^ 15重量％士％，其餘 1 4 4 1 1 1案）。 專利公報特開2 0 0 1 一 有u此粒黏合用的焊接材料有另—種建議，其含 韦u-0至20.0重量％ Sb、 3 〇·〇〇5至5.0重量％之。—.2重量％ ?及較佳為 及附帶的雜質(見曰本專利公報者，剩餘部分為〜 々 報4寸開2001-2 847 92案）〇 良之是為了解決〜細型焊料對熱疲勞表現不 時，：:置二當半導體裝置利用焊接固定於印刷電路板上 減：置於焉溫之晶粒黏合部分之抗性變化。 「半導F方、半¥體70件與焊料的黏合平面(下文稱為 干¥體7〇件之晶舱勒人φ cnAg或Ti_Cu /」=共多層金屬層例如 '枓作為晶粒黏合焊料時，該多金屬層最外層表面上的 =烊料熔合’使該焊料的熔點大為降低（見日本專利公 —寸開2GGi_196393案第〇〇〇6段）。為了解決此問題，有 :種方法被提出，其中依序於半導體裝置之晶粒黏合平面 人形成第一金屬塗層與第二金屬塗層，該第二金屬塗層為 :錫或銻之塗層’並使用Sn/Sb型焊料作為焊料（見日本專 利A報特開200 ^ 1 963 93案第0008段）。 尤其疋，當半導體元件產生的熱較多時，可使用 重里。/〇 Sb型焊料以獲得高信賴度。然而，此時有一個問 315040 6 200406278 通由方；操作半導體裝置或施用壓力時之熱，多金屬層之 中間金屬層例如Ni與Cu與焊料反應形成硬又脆之金屬互 化物層’由此層開始產生破裂（見日本專利案3033378第 〇〇〇5至〇〇〇6段）。為了解決此問題，有一種Sn/Sb型焊料 之用返被敘述’其中係藉形成Cr、丁丨、M〇、W、Zr與Hf 之半導體兀件晶粒黏合平面最外層，或於金屬層上提供選 自匕括 Sn、Sb、An、Ag、pt、Ni、Cu、Zn、A1、c。、以 ” Pb的、、且群之至少一種金屬之表面金屬層（見曰本專利案 3 0 33378 第 〇〇1〇 至 〇〇11 段）。 根據上述二方法，可防止焊料熔點之過度下降，並可 :止產生硬又脆的金屬互化物層 '然❿，頃發現在晶粒黏 5後於焊料層半導體元件側產生許多空隙的㈣題。空隙 的存在使長期之信賴度變差。 型焊接填料金屬，存在許 ^相之大顆粒可^積、元件夕缺點 々貝兀1干吳點合部分可能於峰裂铋 此外於半導體元件之晶粒黏合平面提供上述 形成空隙’此等缺點均尚未被克服。因此， 填料金屬稱不上適當。 n干，
鑑於上述情況，因此本發明之 並且適用於半導體开 、， '在於提供不含I
Sn/Sb型焊接填料金屬。 、、、茗毛子苓件之新肩 [發明内容] 題，根據本發 5至2 0重量〇/〇 為了解決上述問 接填料金屬，其包含 明之第一態樣係一種焊 Sb及〇·〇ι至5重量％ 3]5040
Te ’剩餘部分為 接填料金屬之熱二：附帶之雜質。此外，為了增進该择 0·01至5重旦。/衣，可於焊接填料金屬中添加總量為 里 〇之 Ag、Cu、Fe 鱼 \Τ. > 根據本發明之… ΜΝΐ之至少-員。 5至20重量％Sb、^'樣係一種焊接填料金屬，其包含 量％P，剩餘部分為0ς01至5重量％Te、及0.001至0.5重 蟬接填料金屬之I η及附帶之雜質。此外，為了增進該 為〇.01至5重旦‘、。、循環性，可於焊接填料金屬中添加總量 根據太黎里/〇之Α§、CU、Fe與Ni之至少一員。 I方法，該方三態樣係提供—種半導體裝置之組 晶粒黏合以組裝接填料金屬對半導體元件進行 或第二態樣之纟 ^、，其中係使用根據本發明第一 根據二Γ二抖金Λ作為料接填料金屬。 ^ 弟四恶樣係藉使用ip 义η 口々扣 广二態樣之焊接填料金屬 置：…-或 [實施方式] Ά衣Ε 為了解決前述問題，根據 種焊接填料金屬，政勺八 之弟一怨I為提供— 里Te，剩餘部分 主5重 f產座。 為Sn及附帶之雜質。添加丁e乃為了 4生 衣產生之万，相以防止發生裂縫。^濃产為了 4 重量％的原因為：若 ；°·01 5 物，相之充分效果；而若其濃度超 ‘，，、：㈣i 預期物，相之進-步效果，只是增加成本則無法 力' 补漠度設定於5至20重量％的 於5重”❶，液相溫度將低於2贼，則該焊 發填科金屬 315〇4〇 200406278 無法承受晶粒黏合後之後續步驟所用之 若其濃度超過2〇重量％，液相溫度將超過二工：度； C將不足以進行晶粒黏合。若於焊接填料金、340 為0.01至5重量％之“、〜卜盘拓之至丨^、加總量 分散二：進-步增進該焊接填料金屬之熱並使其 包提供—?焊接填 〇·5重量％ p， 〇 至5重里0/〇 Te、及〇·001至 ，剩餘部分為Sn及附帶之^ _ 範圍之原因與本發明第一態樣相二？= 改善熔接性，俾使進行晶粒黏合時半導雕$進一步 金屬之間不容易出現空隙。…度小：：:接填料 則無法得到此效果；甚、Μ 农0·〇〇ι重量％， 以低成本進行鑄造。σ ρ超過G·5重量％ ’則難以 至於藉添加P可抑魅隙出因 測，當焊接填料金屬 ^ 原口本木發明人推 融體表面形成氧化：氧優先與p反應，防止於炫 明第一態樣之桿接填料全屬中，Λ心於在本發 量％之~、^'以邀以 右添加總量為〇.〇1至5重 -步:進該焊接填料金屬並使其分散，則可進 方；使用本發明楚 使用習知步驟與侔件=第二態樣之焊接填料金屬時，可 填料金屬製造之半導任何改變。使用本發明之焊接 造的習知焊接填料金〕使用以*系合金為材料製 料金屬製造之半道挪=以叙系合金為材料製造的焊接填 ϋ置相較下，具有相同或更佳之信賴 315040 9 200406278 度。 兹藉由實例更詳細說明本發明。 利用常壓熔融爐，使用純度分 與h製得具有表工所示組成之Sn合金·9, Sn、Sb 鑄錠擠壓至直徑i g 了叙。然後將該等 ^1笔米，以製備金屬絲型試樣。 -了评估所得合金之熔接性，於3 尸 中，將今屬絲颅M A , C之氮氣氣流 丫將孟屬絲屋於銅板上，溶融後，於 亡玄今屬絲、在/ 鼠沉圍中緩緩冷卻 孟屬、、、糸。進行緩慢冷卻係為了評估 較嚴苛條件下线接性。 — 取出:段壓於銅板上並緩緩冷卻的部分，將其研磨及 κ喊祭所形成万，相的大小。結果乃，相的大小均未大 於20微米’可判定係添加Te之效應。 _ 為了評估黏合信賴度，使用直徑為i 粒黏合劑，以沉積Au於矽晶粒黏合平面上製備之:晶= ㈣導線架上進行晶粒黏合。接著使用環氧樹脂模^假 曰曰片_製品於-50°Ci 150°c之溫度進行溫度循環試驗 。純打開樹脂觀察黏合部分。當晶片或其黏 口 1"刀’又有裂缝則評為「良好」；若產生裂缝則評為「不 良」^結果示於表1。 將部分模製品固定於固定板上，檢查固定的晶片或考占 合部分是否有任何異常現象以及焊接填料金屬中是否有空 隙。結果，於所有試樣中均未觀察到任何異常現象，並證 貫莱任何空隙存在。 in 315040 200406278 表 例例例例例例例例例例例例例例例例例例例例 {貫{貫實{貫實實實實實實f實實實實實實實實f 8 90123456 Ίχ Ίχ 1X IX lx IX ο 組 Sn 成（重量％) Sb Te 黏合信賴度 補足差額 5 0.05 良好 補足差額 5 0.1 良好 補足差額 5 0.5 良好 補足差額 5 2.0 良好 補足差額 5 5.0 良好 補足差額 8 0.05 良好 補足差額 8 0.1 良好 補足差額 8 0.5 良好 補足差額 8 2.0 良好 補足差額 8 5.0 良好 補足差額 12 0.05 良好 補足差額 12 0.1 良好 補足差額 12 0.5 良好 補足差額 12 2.0 良好 補足差額 12 5.0 良好 補足差額 20 0.05 良好 補足差額 20 0.1 良好 補足差額 20 0.5 良好 補足差額 20 2.0 良好 補足差額 20 5.0 良好 從表1看出，根據本發明之Sn合金在黏合信賴度上 沒有問題。 實例21至實例80 利用常壓熔融爐，使用純度分別為99.9%之Sn、Sb、 Te與P等原料製得具有表2至5所示組成之Sn合金鑄錠。 然後將該等鑄錠擠壓至直徑1毫米，以製備金屬絲型試 樣。 為了評估所得合金之熔接性，於340 °C之氮氣氣流 Π 315040 200406278 中，將金屬絲壓於銅板上，熔融後，於 哆令屬絲、隹> / 、乳氣圍中緩緩冷卻 屬4心丁緩慢冷卻係為了評估万，相將變成較粗，之 較嚴苛條件下之熔接性。 又成較粗板之 取出一段壓於銅板上並緩緩冷卻的 抛光，觀察所形成/5，相的大小。結果盥實刀：’、研磨及 々，相的大小均未大於20微米，可判 〇一仏， Λ Τ ^ ^ ^ 又係添加Te之效應。 為了汗估黏合信賴度，使用直徑為丨毫 粒黏合劑，以·ί生Λ 米之4 k及日日 乂 /儿％ Au於矽晶粒黏合平面 冰铜導玲加l、 丁甸上製備之假晶片 、’ 、^7木上進行晶粒黏合。接著使用環氧樹浐 曰Μ。卜捃制 衣乳树月日核製該假 日日片此板製品於-5CTC至150〇C之溫度進行溫 5 0 0個姑芦 ’皿度循δ式驗 個循衣。然後打開樹脂觀察黏合部者曰 八邱公、、乃女不丨 ®日日片或其黏 广：有裂縫則評為「良好」；若產生裂縫則評為「不 良」。、、、。果示於表2至5。 將二模製品固定於固定板上1查固定的晶片或黏 二:疋有任何異常現象以及焊接填料金屬中是否有空 ¥ 果於所有試樣中均未觀祭到任何異常現象，二二八 實無任何空隙存在。 亚€ 315040 12 200406278 2 表 tnj ιηΊ JnJ —HMW !nj tnj JJ —JnJ fuj. tnj. ΊΊ JUJ JnJ. JnJ 1UJ 實實實實實實實實實實實實實實實 表 組成（重量％) 黏合信賴度 S η Sb Te P 補 足 差 額 5 0 • 1 0 .005 良 好 補 足 差 額 5 0 1 0 05 良 好 補 足 差 額 5 0 1 0 1 良 好 補 足 差 額 5 0 1 0 3 良 好 補 足 差 額 5 0 1 0 5 良 好 補 足 差 額 5 2 0 0 005 良 好 補 足 差 額 5 2 0 0 05 良 好 補 足 差 額 5 2 0 0 1 良 好 補 足 差 額 5 2 0 0 3 良 好 補 足 差 額 5 2 0 0 5 良 好 補 足 差 額 5 5 0 0 005 良 好 補 足 差 額 5 5 0 0 05 良 好 補 足 差 額 5 5 0 0 1 良 好 補 足 差 額 5 5 0 0 3 良 好 補 足 差 額 5 5 0 0 5 良 好 3 33 03 344444444445 例例例例例例例例例例例例例例例 實實實實實實實實實實實實實實實 Sn 組成（重量％) Sb Te P 黏合信賴度 補足差額 8 0.1 0.005 良好 補足差額 8 0.1 0.05 良好 補足差額 8 0.1 0.1 良好 補足差額 8 0.1 0.3 良好 補足差額 8 0.1 0.5 良好 補足差額 8 2.0 0.005 良好 補足差額 8 2.0 0.05 良好 補足差額 8 2.0 0.1 良好 補足差額 8 2.0 0.3 良好 補足差額 8 2.0 0.5 良好 補足差額 8 5.0 0.005 良好 補足差額 8 5.0 0.05 良好 補足差額 8 5.0 0.1 良好 補足差額 8 5.0 0.3 良好 補足差額 8 5.0 0.5 良好 15040 200406278 4 表 例例例例例例例例例例例例例例例 5 實實實實實實實實實實實實實實實 夂 組成（重量％) 黏合信賴度 S η Sb Te P 補 足 差 額 12 0 • 1 0 .005 良 好 補 足 差 額 12 0 1 0 05 良 好 補 足 差 額 12 0 1 0 1 良 好 補 足 差 額 12 0 1 0 3 良 好 補 足 差 額 12 0 1 0 5 良 好 補 足 差 額 12 2 0 0 005 良 好 補 足 差 額 12 2 0 0 05 良 好 補 足 差 額 12 2 0 0 1 良 好 補 足 差 額 12 2 0 0 3 良 好 補 足 差 額 12 2 0 0 5 良 好 補 足 差 額 12 5 0 0 005 良 好 補 足 差 額 12 5 0 0 05 良 好 補 足 差 額 12 5 0 0 1 良 好 補 足 差 額 12 5 0 0 3 良 好 補 足 差 額 12 5 0 0 5 良 好 例例例例例例例例例例例例例例例 實實實實實實實實實實實實實實實 組成（重量％) 黏合信賴度 3 S η Sb Te P 補 足 差 額 20 0 1 0.005 良 好 補 足 差 額 20 0 1 0.05 良 好 補 足 差 額 20 0 1 0.1 良 好 補 足 差 額 20 0 1 0.3 良 好 補 足 差 額 20 0 1 0.5 良 好 補 足 差 額 20 2 0 0.005 良 好 補 足 差 額 20 2 0 0.05 良 好 補 足 差 額 20 2 0 0.1 良 好 補 足 差 額 20 2 0 0.3 良 好 補 足 差 額 20 2 0 0.5 良 好 補 足 差 額 20 5 0 0.005 良 好 補 足 差 額 20 5 0 0.05 良 好 補 足 差 額 20 5 0 0.1 良 好 補 足 差 額 20 5 0 0.3 良 好 補 足 差 額 20 5 0 0.5 良 好 315040 200406278 攸表2至5看出，根據本發明之合金在黏合信賴 度上沒有問題。 ' 貫例多1 利用¥壓炫融爐，使用純度分別為99.9%之Sn、Sb、 P'/g、CU、Fe與Ni等原料製得具有表6所示組成 之Sn合金鑄錠。然後將該等鑄錠擠壓至直徑1毫米，以 製備金屬絲型試樣。 為了評估所得合金之熔接性，於34(TC之氮氣氣流 中’將金屬絲愿於銅板上，溶融後，於氮氛圍中緩緩冷卻 該金屬絲。進行緩慢冷卻係為了評估沒，相將變成較粗經之 較嚴苛條件下之熔接性。 ，取出：段壓於銅板上並緩緩冷卻的部分，將其研磨及 抛光’硯察所形成点，相的大小。結果，與實例！至加一 樣，石，相的大小均未大力2〇微米，可判定係添加h之效 應。 為了評估黏合信賴度，使用直 且彳工均1笔水之試摄曰 粒黏合劑，以依序沉積Ni 曰曰 及衣矽晶粒黏合平面上制偌 之假晶片在銅導線架上逡杆s軔#人 1 衣備 卞上進仃日日粒黏合。接著使用 模製該假晶片。此模势。方入r 衣乳树月曰 衣。口方…5〇C至I5〇C之溫度進行、、w声 循環試驗500個循環。鈇祛扣鬥也… < 灯·度 衣然俊打開樹脂觀察黏合部分a曰 片或其黏合部分沒有裂縫則評為「良好；^ 备曰曰 為「不良」。結果示於表6。 」右 裂縫則評 將部分模製品固定於固定板上， 合部分是否有任何I常U 3 私~ 疋的晶片或黏 7“現象以及焊接填料金屬中是否有空 3]5040 15 200406278 隙。結果，於所有試樣中均未觀察到任何異常現象，並證 實無任何空隙存在。 表6
實例81 Sn 補足差額 Sb 8 組成（重量％) Te P Ag 0.5 0.0 0.5 Cu Fe Ni 黏合信賴度 良好 實例82 補足差額 8 0.5 0.0 — 0.5 — — 良好 實例83 補足差額 8 0.5 0.0 — — 0.5 — 良好 實例84 補足差額 8 0.5 0.0 — — — 0.5 良好 實例85 補足差額 8 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.5 良好 實例86 補足差額 12 0.5 0.0 0.5 — — — 良好 實例87 補足差額 12 0.5 0.0 — 0.5 — 一 良好 實例88 補足差額 12 0.5 0.0 — — 0.5 — 良好 實例88 補足差額 12 0.5 0.0 — — — 0.5 良好 實例90 補足差額 12 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.5 良好 實例91 補足差額 8 0.5 0.1 0.5 — — — 良好 實例92 補足差額 8 0.5 0.1 一 0.5 — — 良好 實例93 補足差額 8 0.5 0.1 — 一 0.5 — 良好 實例94 補足差額 8 0.5 0.1 — — — 0.5 良好 實例95 補足差額 8 0.5 0.1 0.5 0.5 0.5 0.5 良好 實例96 補足差額 12 0.5 0.1 0.5 一 一 — 良好 實例97 補足差額 12 0.5 0.1 — 0.5 — — 良好 實例98 補足差額 12 0.5 0.1 — — 0.5 — 良好 實例99 補足差額 12 0.5 0.1 一 一 — 0.5 良好 實例100 補足差額 12 0.5 0.1 0.5 0.5 0.5 0.5 良好 從表6看出，根據本發明之Sn合金在黏合信賴度上 沒有問題。 比較例1至20 利用常壓熔融爐，使用純度分別為99.9%之Sn、Sb、 Te與P等原料製得具有表7與8所示組成之Sn合金鑄錠。 然後將該等鑄錠擠壓至直徑1毫米，以製備金屬絲型試 樣。 為了評估所得合金之熔接性，於340 °C之氮氣氣流 16 3]5040 200406278 中，將金屬絲壓於銅板上，熔融後，於 < 以孟屬4。進行緩慢冷卻係為了評估万 較嚴苛條件下之熔接性。 相將玄成較粗糙之 取出—段壓於銅板上並緩緩冷卻 拋光，觀鼓所拟士、p; 口丨刀，將其研磨及 硯不所形成万，相的大小。結 為大約1〇〇微米。 所有点相的大小均 為了評估黏合信賴度，使用直徑 粒黏合劑， 馮】笔米之試樣及晶 ]以/儿積Au於矽晶粒黏合平面 在銅導線架上進行晶粒黏合。接:備之假晶片 晶片。此模製品於_5〇。。 衣孔樹脂模製該假 王i ϋ C之溫度進杆、、w痒 5〇〇個循璟。妙乡 丁 /皿度循王辰試驗 入立 ％然後打開樹脂觀察黏合部分。者曰H 4 合。p分没有裂縫則評為「良好. 田曰曰片或其黏 良」。結果示於表7與8。」’右產生歧縫則評為「不 表7 iMJ —MW IHJ· inj —HJ IHMg »HJ. ♦侈移侈侈侈移侈侈你較較較較較較較較較較 匕匕匕匕匕匕b匕匕匕 組成（重量％) Sn Sb 補足差額 5 補足差額 5 補足差額 8 補足差額 8 補足差額 12 補足差額 12 補足差額 20 補足差額 20 補足差額 3 補足差額 25
Te 0.0 6.0 0.5 度賴信 人口 良良良良良良良良良良黏不不不不不不不不不不 315040 17 200406278 表8 比較例11 比較例12 比較例1 3 比較例1 4 比較例1 5 比較例1 6 比較例1 7 比較例1 8 比較例1 9 比較例20 補足差額 補足差額 補足差額 補足差額 補足差額 補足差額 補足差額 補足差額 補足差額 補足差額 ▲成（重量％) Sb Te 度 賴 信 合 黏 5 〇.〇 5 6.0 8 〇.〇 8 6.0 12 〇.〇 12 6.0 20 〇.〇 20 6.0 3 0.5 25 0.5 ο ο 3 13 良良良良良良良良良良 不不不不不不不不不不 予 可 性 用 有 之 金 合 從表7與8顯知’根據本發明 以實體化。 重量。/。Sb及0.01至5重二；τ…具料金屬包含5至20 雜質。結果可使晶粒黏八± 剩餘部分為Sn及附帶之 發生裂缝。此外，若於;二的二相微小化，因而防止 5重量。/。之Ag、Cu、FeikN 丨—添加總量為〇·01至 該焊接填料金屬之熱循環性。—員，可進—步增進 本發明第二態樣之焊接填料 ΠΛ η 复屬包含5至20重量％
Sb' 0.01 至 5 重量％。、〇 〇〇 兔Q Ώ _ 重® ρ ,剩餘部分 為Sn及附帶之雜質。結果，可捭 日岑主道；^ θ、炫接性，於晶粒黏合 守+ V體元件與焊接填料金屬之間 ^ ^ Αί +谷易產生空隙。方永 烊接填料金屬中添加總量為0.01
Fe χτ. 芏 5 重量°/。之 Ag、CU、 e 14 Ν：ι之至少一員，可進一步捭 e進该焊接填料金屬之熱 η 5040 18 200406278 循環性。 根據本發明之第三態樣係提供使用根據本發明第一 或第二態樣之焊接填料金屬的半導體裝置之組裝方法。使 用本發明之焊接填料金屬，可以低成本獲得高度信賴性之 半導體裝置。 根據本發明之第四態樣係提供使用根據本發明第一 或弟二悲樣之焊接填料金屬所組裝之半導體裝置。使用本 發明之焊接填料金屬，可相當經濟地獲得高度信賴性之半 導體裝置。 19 315040

Claims (1)

  1. 拾二申請專利範圍： L-種焊接填#金^, 至5重|〇/ τ 匕各5至20重量％ Sb及0.01 0 里0 Te，剩餘部分Λ ς κ 2· 一種焊接埴刀為^及附帶之雜質。 接填料金屬中添加總量申：專利偷1項之焊 Fe與Ni之至少一員 ' · 至5重置％之Ag、Cu、 3·—種谭接填料金^h 5 重量 0/〇 丁e、〇 〇〇1 至 3 曰 20 重量 〇/〇 Sb、〇·〇ΐ 至 附帶之雜質。 〇·5重置％ Ρ，剩餘部分為Sn及 4 乂其係於如申請專利範圍第3項之焊 與Ni之至少—員 里里/〇之Ag、Cu、 -種半導體裝置二方 半導體元件進行B 用坏接填料金屬對 W日日粒‘合以組裝半導壯 用如申請專利範圍箆 ，且衣置，其中係使 札固弟1至4工苜由/工 TS、 6 作為焊接填料金屬。 、 、垾接填料金屬 -種半導體裝置，其 項中任-項m/ 利範圍第1至4 十接填料金屬組裝而成。 315040 20 200406278 柒、指定代表圖：本案無圖式 (一） 本案指定代表圖為：第（ ）圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 4 315040 發明專利說明書2Q_6278 (本說明書格式、順序及粗體字’請勿任意更動，※記號部分請勿填寫） ※申請案號：f 广 ※申請曰期：XIPC分類：衾〆、尺今 壹、發明名稱：（中文/英文） 焊接填料金屬、使用該焊接填料金屬之半導體裝置之組裝方法以及半 裝置 BRAZING FILLER METAL, ASSEMBLY METHOD FOR SEMICONDUCTOR DEVICE USING SAME, AND SEMICONDUCTOR DEVICE 貳、 申請人：（共1人） 姓名或名稱：（中文/英文） 住友金屬鑛山股份有限公司/SUMIT0M0 METAL MINING c〇:，LTD 代表人··（中文/英文）福島孝一/FUKUSHIMA，KOUICHI 住居所或營業所地址：（中文/英文） 曰本國東厅、都港區新橋5 丁目11番3號 11-3， Shimbashi 5-chome， Minato-ku， Tokyo， Japan 國籍：（中文/英文）日本國/JAPAN 參、 發明人：（共2人） 姓名：（中文/英文） 1·森伸幹/MORI，N0BUKI 2.森本圭川0則]«011)，1^1 住居所地址：（中文/英文） 1.2.地址同 日本國東京都青梅市末廣町卜6-1住友金屬鑛山股份有限公司電子 事業本部内 c/o SUMITOMO METAL MINING CO., LTD., DENSHI JIGYO BUNAI, 6-1, Suehiio-cho，l~chome，Oume-shi，Tokyo, Japan 國籍：（中文/英文）曰本國/japan 1 315040 200406278 肆、聲明事項： U本案係符合專利法第二十條第一項[]第一款但書或ϋ第二款但書規定之期 間，其曰期為：年月曰。 ◎本案申請前已向下列國家（地區）申請專利β主張國際優先權： 【格式請依：受理國家（地區）；申請日；申請案號數順序註記】 1·曰本國2002年9月19日特願2002-273598 (主張優先權） 2· 3. 4. 5.
    ]主張國内優先權（專利法第二十五條之一）： 【袼式請依：申請日；申請案號數順序註記】 1. 2. ]主張專利法第二十六條微生物： □國内微生物【格式請依：寄存機構；日期；號碼順序註記】 國外微生物【格式請依：寄存國名；機構；日期；號碼順序註記〕 熟習該項技術者易於獲得，不須寄存。 315040
TW092125309A 2002-09-19 2003-09-15 Brazing filler metal, assembly method for semiconductor device using same, and semiconductor device TWI231238B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002273598A JP4147875B2 (ja) 2002-09-19 2002-09-19 ろう材、これを用いた半導体装置の組み立て方法並びに半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200406278A true TW200406278A (en) 2004-05-01
TWI231238B TWI231238B (en) 2005-04-21

Family

ID=32024961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW092125309A TWI231238B (en) 2002-09-19 2003-09-15 Brazing filler metal, assembly method for semiconductor device using same, and semiconductor device

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP2099580A1 (zh)
JP (1) JP4147875B2 (zh)
KR (1) KR100595037B1 (zh)
CN (1) CN100404193C (zh)
AU (1) AU2003263597A1 (zh)
TW (1) TWI231238B (zh)
WO (1) WO2004026527A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101239425A (zh) * 2008-03-13 2008-08-13 浙江省冶金研究院有限公司 一种无铅高温电子钎料及制备方法
JP5490258B2 (ja) * 2010-12-10 2014-05-14 三菱電機株式会社 無鉛はんだ合金、半導体装置、および半導体装置の製造方法
JP5878290B2 (ja) * 2010-12-14 2016-03-08 株式会社日本スペリア社 鉛フリーはんだ合金
JP5635561B2 (ja) * 2012-06-21 2014-12-03 株式会社タムラ製作所 はんだ組成物
KR102154369B1 (ko) * 2012-12-25 2020-09-09 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 파워 모듈
CN106271181A (zh) * 2015-05-13 2017-01-04 广西民族大学 一种Sn-Sb-X系高温抗氧化无铅钎料
CN105750757A (zh) * 2016-03-22 2016-07-13 苏州虎伏新材料科技有限公司 一种用于堆焊以获得锡基巴氏合金耐磨层的焊接材料
JP6355091B1 (ja) 2017-03-07 2018-07-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 はんだ合金およびそれを用いた接合構造体
JP6355092B1 (ja) * 2017-05-11 2018-07-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 はんだ合金およびそれを用いた接合構造体
JP6998557B2 (ja) 2017-09-29 2022-01-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 はんだ合金およびそれを用いた接合構造体

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2059019A (en) * 1936-02-20 1936-10-27 Cleveland Graphite Bronze Co Bearing alloy
GB2181009B (en) * 1985-09-23 1989-11-29 Fluke Mfg Co John Apparatus and method for providing improved resistive ratio stability of a resistive divider network
JPH0825051B2 (ja) * 1992-06-22 1996-03-13 株式会社日本スペリア社 はんだ合金
US5851482A (en) * 1996-03-22 1998-12-22 Korea Institute Of Machinery & Metals Tin-bismuth based lead-free solder for copper and copper alloys
US5837191A (en) * 1996-10-22 1998-11-17 Johnson Manufacturing Company Lead-free solder
US5833921A (en) * 1997-09-26 1998-11-10 Ford Motor Company Lead-free, low-temperature solder compositions
JP2001191196A (ja) * 1999-10-29 2001-07-17 Topy Ind Ltd ぬれ性、熱サイクル特性及び耐酸化性に優れたＳｎ基Ｐｂフリー半田
DE10145389C2 (de) * 2001-09-14 2003-07-24 Forschungsvereinigung Antriebs Gleitlagerlegierung auf Sn-Basis

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004106027A (ja) 2004-04-08
KR100595037B1 (ko) 2006-06-30
EP2099580A1 (en) 2009-09-16
CN100404193C (zh) 2008-07-23
KR20050057490A (ko) 2005-06-16
WO2004026527A1 (en) 2004-04-01
AU2003263597A1 (en) 2004-04-08
JP4147875B2 (ja) 2008-09-10
CN1681620A (zh) 2005-10-12
TWI231238B (en) 2005-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW461067B (en) Nickel alloy films for reduced intermetallic formation in solder
TW200406278A (en) Brazing filler metal, assembly method for semiconductor device using same, and semiconductor device
CN103715111B (zh) 用于连接半导体装置的铜-铑合金线
JPH11288955A (ja) 高温はんだ付用Ｚｎ合金
JP3857987B2 (ja) ロウ材
TW201116357A (en) Ti-Based Brazing Filler Metal and Method for Producing the Same
TW200927358A (en) Pb-free solder alloy
JP2011251332A (ja) Ａｌ粉を用いた高温Ｐｂフリーはんだペースト
JPH09296237A (ja) 半導体パッケージング用金属基板材料
TW202113093A (zh) 均溫板用鈦銅合金板及均溫板
CN106132909B (zh) 陶瓷-铝接合体的制造方法、功率模块用基板的制造方法以及陶瓷-铝接合体、功率模块用基板
US20230095749A1 (en) Solder material, layer structure, chip package, method of forming a layer structure, and method of forming a chip package
WO2023053901A1 (ja) 接合材及び半導体パッケージ
US7644855B2 (en) Brazing filler metal, assembly method for semiconductor device using same, and semiconductor device
JPS61287156A (ja) リードフレーム用素材およびその製造法
JPS6296638A (ja) リ−ドフレ−ム用アルミニウム合金
JP2504956B2 (ja) メッキ密着性及びハンダ接合性に優れた電子機器用銅合金とその製造法
JP2017196647A (ja) Ａｕ−Ｓｎ−Ａｇ−α系はんだ合金及びそのはんだ材料並びに該はんだ材料を用いて接合又は封止された実装基板
JPS62224652A (ja) リ−ドフレ−ム用アルミニウム合金
JPS63247320A (ja) 電気・電子部品用銅合金の製造方法
JPS58104148A (ja) 半導体機器のリ−ド材用銅合金
JPS6296641A (ja) リ−ドフレ−ム用アルミニウム合金
JP2834593B2 (ja) ベアボンディング用リードフレーム材料
JP6579551B2 (ja) 合金接合材による接合層構造及びその形成方法、並びに該接合層構造を有する半導体装置及びその製造方法
JPS6296644A (ja) リ−ドフレ−ム用アルミニウム合金

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees