TW202344327A - 接合構造 - Google Patents
接合構造 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202344327A TW202344327A TW112109809A TW112109809A TW202344327A TW 202344327 A TW202344327 A TW 202344327A TW 112109809 A TW112109809 A TW 112109809A TW 112109809 A TW112109809 A TW 112109809A TW 202344327 A TW202344327 A TW 202344327A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- layer
- intermetallic compound
- metal layer
- metal
- terminal
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 195
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 193
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 159
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 59
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 26
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 16
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 5
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 4
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 2
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 2
- 229910018731 Sn—Au Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 2
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
本發明之接合構造係將電子零件與配線基板接合而成者,且自電子零件側依序具備:包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層、由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層、及包含Sn之第2金屬層,第2金屬層之厚度為第1金屬層、金屬間化合物層及第2金屬層之厚度之合計的50%以下。
Description
本發明係關於一種接合構造。
近年來,伴隨著電子化發展,正在推進開發將電子零件安裝於基板之技術。例如,關於微細之電子零件之組裝,在此之前電子零件之端子採用金,於對向之配線基板側將Sn施以鍍覆或薄膜成膜,並藉由焊接或擴散接合來進行接合。於藉由鍍Au及鍍Sn使電子零件與配線基板接合之情形時,存在於接合界面藉由共晶反應而形成Au與Sn之金屬間化合物的傾向。作為Sn-Au焊料之問題之一,可例舉Sn-Au系金屬間化合物之脆性。作為克服其脆性之方法,揭示有一種使金屬間化合物以接合截面之面積分率計為5~50%之比率分散之技術(例如專利文獻1)。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2003-286531號公報
[發明所欲解決之問題]
但,Sn由於熔點低,故有於包含Sn之合金內金屬元素容易擴散的趨勢。因此,分散有金屬間化合物之組織存在如下問題:與Sn形成金屬間化合物之元素於包含Sn之合金中擴散,在存在與Sn形成金屬間化合物之元素的部位處生成克肯達爾空隙(Kirkendall Void)。
本發明之目的在於提供一種可抑制克肯達爾空隙之接合構造。
[解決問題之技術手段]
本發明之接合構造係將電子零件與配線基板接合而成者,且自電子零件側依序具備:包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層、由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層、及包含Sn之第2金屬層,第2金屬層之厚度為第1金屬層、金屬間化合物層及第2金屬層之厚度之合計的50%以下。
於本發明之接合構造中,第2金屬層之厚度為第1金屬層、金屬間化合物層及第2金屬層之厚度之合計的50%以下。其意指於接合初期之狀態下,與Sn形成金屬間化合物之金屬元素存在於較接合構造之中央部更廣的範圍內。於該情形時,可減小與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之成為擴散之驅動力的濃度梯度,而可抑制克肯達爾空隙。
第1金屬層可包含Au。Au容易與Sn形成金屬間化合物,且Au容易擴散至包含Sn之層中,因此為容易形成克肯達爾空隙之金屬元素。相對於此,藉由採用本發明之構造,而即便於使用Au之情形時,亦可抑制克肯達爾空隙。
金屬間化合物層可存在於配線基板之端子上。因在配線基板之端子上存在包含Sn之金屬間化合物層,故使得與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之濃度梯度較低,而不易產生擴散,而可抑制克肯達爾空隙。
配線基板之端子可具有形成於表面之包含Ni之導電膜。包含Ni之導電膜可抑制配線基板之端子內部與同Sn形成金屬間化合物之金屬元素的反應。藉此,可抑制與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之擴散距離延伸,可抑制克肯達爾空隙。
第2金屬層之體積比率可為第1金屬層、金屬間化合物層及第2金屬層之體積之合計之50%以下。藉此,與Sn形成金屬間化合物之金屬元素難以擴散,而可抑制克肯達爾空隙。
第1金屬層之體積比率可為第1金屬層、金屬間化合物層及第2金屬層之體積之合計之50%以下。藉由減小包含與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之第1金屬層之體積,可減少會擴散之該元素,而可抑制克肯達爾空隙。
本發明之接合構造係將電子零件與配線基板接合而成者,且自電子零件側依序具備:包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層、及由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層,金屬間化合物層存在於配線基板之端子上。
本發明之接合構造係包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層、及包含Sn之金屬間化合物的積層構造,而非共晶構造。又,金屬間化合物層到達至配線基板之端子上。因此,可減小成為擴散之驅動力之與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之濃度梯度,而可抑制克肯達爾空隙。
配線基板之端子可具有形成於表面之包含Ni之導電膜。包含Ni之導電膜可抑制配線基板之端子內部與同Sn形成金屬間化合物之金屬元素的反應。藉此,可抑制與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之擴散距離延伸,而可抑制克肯達爾空隙。
本發明之接合構造係將電子零件與配線基板接合而成者,且具備:包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層、由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層、及包含Sn之第2金屬層,第2金屬層之體積比率可為第1金屬層、金屬間化合物層及第2金屬層之體積之合計的50%以下。
於本發明之接合構造中,第2金屬層之體積比率為第1金屬層、金屬間化合物層及第2金屬層之體積之合計的50%以下。其意指於接合初期之狀態下,與Sn形成金屬間化合物之金屬元素存在於較接合構造之中央部更廣之範圍內。於該情形時,可減小與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之成為擴散之驅動力的濃度梯度,而可抑制克肯達爾空隙。
[發明之效果]
根據本發明,可提供一種能夠抑制克肯達爾空隙之接合構造。
參照圖1及圖2,對本發明之實施方式之接合構造100進行說明。圖1係表示具備本發明之實施方式之接合構造100之安裝基板1的概略剖視圖。圖2係表示應用本發明之實施方式之接合構造100之配線基板3的概略剖視圖。
如圖1所示,安裝基板1具備電子零件2、及配線基板3。安裝基板1係藉由介隔接合層40將電子零件2安裝於配線基板3而構成。
電子零件2具備本體部6、及一對端子7。本體部6係用以發揮作為電子零件2之功能之構件。端子7係形成於本體部6之主面之金屬製部分。電子零件2例如由微型LED(Light Emitting Diode,發光二極體)等構成。微型LED係根據來自配線基板3之輸入而發光之零件。
配線基板3具備基材8、壁9、及一對端子10。基材8係配線基板3之平板狀之本體部。壁9係由形成於基材8之上表面之絕緣體所形成之構件。壁9之材料例如採用:環氧樹脂、丙烯酸樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、醇酸樹脂等樹脂材料。尤佳為壁9之材料採用環氧樹脂、丙烯酸樹脂。端子10係形成於基材8之主面之金屬製部分。端子10之材料採用:Ni、Cu、Ti、Cr、Al、Mo、Pt、Au或選自其等之至少兩者之合金等。端子10具有形成於表面之導電膜12。導電膜12之材料採用:Ti、Cu、Ni、Al、Mo、Cr、Ag等之膜或將金屬粒子及黏合劑混合而成之膜等。
Sn層20係將電子零件2之端子7與配線基板3之端子10接合之包含Sn之層。於組裝前,配線基板3具備配置於導電膜12之上表面之狀態之接合材4A(參照圖2)。接合材4A作為焊料發揮功能。於組裝時,於將端子10、導電膜12、接合材4A及端子7積層後進行焊接。
於壁9內形成凹部11。凹部11由貫通壁9之貫通孔構成。藉此,於凹部11之底側,基材8之上表面露出。凹部11自配線基板3之厚度方向觀察,呈矩形。端子7、端子10、導電膜12及Sn層20配置於形成於壁9之凹部11內,藉此周圍被壁9包圍。於端子7、端子10、導電膜12及Sn層20與凹部11之四方之內側面(即壁9之內側面)之間,形成少許間隙。
於凹部11內,於電子零件2及Sn層20與壁9之間,配置構成材50。藉此,由構成材50進行支撐,從而可使電子零件2不易自配線基板3剝離。又,可緩和施加於電子零件2、Sn層20或端子7、10之力,從而提昇可靠性。構成材50之材料例如採用:環氧樹脂、丙烯酸樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、醇酸樹脂或其等之混合物、或者上述樹脂材料與SiO
X、陶瓷等之混合物。尤佳為構成材50之材料採用環氧樹脂、丙烯酸樹脂。
繼而,參照圖3及圖4,對本實施方式之接合構造100更詳細地進行說明。於圖3(a)之例中,接合構造100自電子零件2側依序具備:端子7、金屬間化合物層25、接合材4、導電膜12、及端子10。接合構造100自電子零件2側依序具備:包含與Sn形成金屬間化合物之第1金屬之第1金屬層21、由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層25、及由包含Sn之第2金屬構成之第2金屬層22。此處,電子零件2之端子7相當於第1金屬層21,接合材4相當於第2金屬層22。金屬間化合物層25設置於端子7與接合材4之間,由包含Sn之接合材、及與第1金屬之金屬間化合物構成。
再者,於以下說明中,有時將由包含Au之端子7及Sn層20構成之積層構造稱為接合層40。
接合材4之第2金屬可包含Sn,亦可由包含Sn之合金構成。除Sn以外,第2金屬亦可包含使Sn低熔點化之元素。作為使Sn低熔點化之元素,例如可例舉Bi等。
端子7之第1金屬為Au、Cu、Ni、Ag、Pd之任一金屬、或選自其等之至少兩者之合金。第1金屬可為至少包含Au之金屬。
金屬間化合物層25係藉由使端子7之第1金屬於配線基板3側擴散而形成。金屬間化合物層25由端子7之第1金屬與接合材4之包含Sn之第2金屬的金屬間化合物構成。此處,金屬間化合物層25具備第1層31、及第2層32。例如,第1層31由AuSn
2構成。第2層32由AuSn
4構成。再者,於端子10上(導電膜12上),可於一部分上形成接合材4,於一部分上存在金屬間化合物層25。
於圖3(b)之例中,接合構造100自電子零件2側依序具備:端子7、金屬間化合物層25、導電膜12、及端子10。又,於端子7、及金屬間化合物層25之橫側配置有接合材4。接合構造100自電子零件2側依序具備:包含與Sn形成金屬間化合物之第1金屬之第1金屬層21、及由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層25。金屬間化合物層25存在於配線基板3之端子10上。此處,端子10於上表面具有導電膜12,因此金屬間化合物層25存在於導電膜12上。金屬間化合物層25具備:第1層31、及第2層32。例如,第1層31由AuSn
2構成。第2層32由AuSn
4構成。接合材4呈如到達至端子7之三角形狀,接合材4之形狀並無特別限定,亦不限定到達至哪層。
再者,如圖8所示,接合材4可不與端子7接觸。於圖8(a)所示之例中,三角形之接合材4藉由以相對於端子7沿橫側錯開之方式延伸,而成為不與端子7接觸之位置關係。於圖8(b)所示之例中,三角形之接合材4因不到達至端子7,故而成為不與端子7接觸之位置關係。
於圖4(a)之例中,圖3之接合材4全部成為金屬間化合物層25。接合構造100自電子零件2側依序具備:端子7、金屬間化合物層25、導電膜12、及端子10。接合構造100自電子零件2側依序具備:包含與Sn形成金屬間化合物之第1金屬之第1金屬層21、及由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層25。金屬間化合物層25存在於配線基板3之端子10上。金屬間化合物層25具備:第1層31、及第2層32。例如,第1層31由AuSn
2構成。第2層32由AuSn
4構成。
於圖4(b)之例中,金屬間化合物層25之構造與圖4(a)不同。接合構造100自電子零件2側依序具備:端子7、金屬間化合物層25、導電膜12、及端子10。接合構造100自電子零件2側依序具備:包含與Sn形成金屬間化合物之第1金屬之第1金屬層21、及由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層25。金屬間化合物層25存在於配線基板3之端子10上。金屬間化合物層25具備第3層33。例如,第3層33形成AuSn系之金屬間化合物層25,例如由AuSn
4構成。
繼而,對接合構造100之各層之厚度及面積進行說明。以下特定層之厚度之比率表示特定層之厚度相對於接合層40整體之厚度的比率。又,特定層之體積之比率表示特定層之厚度相對於接合層40整體之體積的比率。
於圖3(a)所示之接合構造100中,接合材4(第2金屬層22)之厚度較佳為端子7(第1金屬層21)、金屬間化合物層25及接合材4之厚度之合計的50%以下,更佳為35%以下,進而較佳為10%以下。再者,下限值並無特別限定,如圖4所示,接合材4可消失。即,接合材4(第2金屬層22)之厚度為端子7(第1金屬層21)、金屬間化合物層25及接合材4之厚度之合計的0%以上即可。
接合材4(第2金屬層22)之體積比率較佳為端子7(第1金屬層21)、金屬間化合物層25及接合材4之體積之合計之50%以下,更佳為14%以下。再者,下限值並無特別限定,如圖4所示,接合材4可消失。
端子7(第1金屬層21)之體積比率較佳為端子7(第1金屬層21)、金屬間化合物層25及接合材4(第2金屬層22)之體積之合計的50%以下,更佳為30%以下。下限值並無特別限定,端子7(第1金屬層21)之體積比率較佳為端子7(第1金屬層21)、金屬間化合物層25及接合材4(第2金屬層22)之體積之合計的4%以上。
於圖3(b)所示之接合構造100中,接合材4(第2金屬層22)之體積比率較佳為端子7(第1金屬層21)、金屬間化合物層25及接合材4之體積之合計的50%以下,更佳為12%以下。
端子7(第1金屬層21)之體積比率較佳為端子7(第1金屬層21)、金屬間化合物層25及接合材4(第2金屬層22)之體積之合計的50%以下,更佳為27%以下。下限值並無特別限定,端子7(第1金屬層21)之體積比率較佳為端子7(第1金屬層21)、金屬間化合物層25及接合材4(第2金屬層22)之體積之合計的4%以上。
於圖4(a)(b)所示之接合構造100中,端子7(第1金屬層21)之體積比率較佳為端子7(第1金屬層21)及金屬間化合物層25之體積之合計的50%以下,更佳為30%以下。下限值並無特別限定,端子7(第1金屬層21)之體積比率較佳為端子7(第1金屬層21)及金屬間化合物層25之體積之合計的4%以上。
再者,圖3及圖4之層構造為一例。例如,金屬間化合物層25之層數並無特別限定。例如,金屬間化合物層25可進而包含AuSn層。
參照圖5(a)對上述接合構造100之各層之厚度及面積之測定方法進行說明。首先,於所獲得之接合構造100之中央附近以垂直於配線基板3之方式進行切割,根據利用SEM-EDS測定所得之元素比率進行各層之相鑑定。以直線L將截面之電子零件2側之端子7與電子零件2之本體部6相接之截面之中點、及配線基板3側之接合層40與端子10(導電膜12)相接之截面之中點進行連結,將該直線L通過各層之長度設為層厚度。可根據所獲得之各層之厚度之結果,計算上述接合材4之厚度之比率。
又,接合構造100之各層之面積可藉由測定SEM影像中之各層之面積而算出。根據所獲得之各層之面積之結果,求出各層之體積,藉此可計算上述接合材4及端子7之體積之比率。
接合構造100之各層之厚度之測定方法可採用如下方法:利用最小平方近似法,使各層之邊界近似為線段,將其中點彼此之距離作為層厚度進行測定。基於該測定方法,接合材4(第2金屬層22)之厚度為端子7(第1金屬層21)、金屬間化合物層25及接合材4之厚度之合計的50%以下即可。
繼而,參照圖6,對電子零件2與配線基板3之接合方法進行說明。首先,如圖6(a)所示,於配線基板3之接合材4A上載置電子零件2之端子7。此處,若於超過Sn之熔點之溫度下進行長時間(數分鐘)加熱,則整體成為共晶構造,接合構造100之金屬間化合物層25難以成為層狀。因此,可藉由利用不生成液相之固相擴散來控制處理溫度、處理時間、加壓力而形成,亦可藉由利用液相接合來控制接合處理時之溫度梯度而形成所需之積層構造。例如使電子零件2側接觸加熱板61,使配線基板3側接觸冷卻板60,從而僅使包含第1金屬之第1金屬層21、與包含第2金屬之第2金屬層22之接觸部熔解。而且,藉由降低加熱溫度且升高冷卻溫度,而使熔解之部位慢慢地向配線基板3側移動,藉此可獲得積層構造,而非共晶構造(圖4(b))。
繼而,對本實施方式之接合構造100之作用、效果進行說明。
本實施方式之接合構造100係將電子零件2與配線基板3接合而成者,且自電子零件2側依序具備:包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層21、由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層25、及包含Sn之第2金屬層22。第2金屬層22之厚度為第1金屬層21、金屬間化合物層25及第2金屬層22之厚度之合計的50%以下。
於本實施方式之接合構造100中,第2金屬層22之厚度為第1金屬層21、金屬間化合物層25及第2金屬層22之厚度之合計的50%以下。其意指於接合初期之狀態下,與Sn形成金屬間化合物之金屬元素(Au)存在於較接合構造100之中央部更廣之範圍內。於該情形時,可減小與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之成為擴散之驅動力的濃度梯度,而可抑制克肯達爾空隙。
第1金屬層21可包含Au。Au容易與Sn形成金屬間化合物,且Au容易擴散至包含Sn之層,因此為容易形成克肯達爾空隙之金屬元素。相對於此,藉由採用本實施方式之構造,即便於使用Au之情形時,亦可抑制克肯達爾空隙。
金屬間化合物層25可存在於配線基板3之端子10(導電膜12)上。藉由在配線基板3之端子10上存在包含Sn之金屬間化合物層25,而使得與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之濃度梯度較低,不易產生擴散,可抑制克肯達爾空隙。
配線基板3之端子10可具有形成於表面之包含Ni之導電膜12。包含Ni之導電膜12可抑制配線基板3之端子10內部與形成與Sn之金屬間化合物之金屬元素的反應。藉此,可抑制與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之擴散距離延伸,而可抑制克肯達爾空隙。
第2金屬層22之體積比率可為第1金屬層21、金屬間化合物層25及第2金屬層22之體積之合計的50%以下。藉此,與Sn形成金屬間化合物之金屬元素不易擴散,而可抑制克肯達爾空隙。
第1金屬層21之體積比率可為第1金屬層21、金屬間化合物層25及第2金屬層22之體積之合計的50%以下。藉由減小包含與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之第1金屬層21之體積,可減少擴散之該元素,而可抑制克肯達爾空隙。
本實施方式之接合構造100係將電子零件2與配線基板3接合而成者,自電子零件2側依序具備:包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層21、及由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層25,金屬間化合物層25存在於配線基板3之端子10上。
本實施方式之接合構造100係包含與Sn形成之金屬間化合物之金屬之第1金屬層21、及包含Sn之金屬間化合物的積層構造,而非共晶構造。又,金屬間化合物層25到達至配線基板3之端子10上。因此,可減小成為擴散之驅動力之與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之濃度梯度,而可抑制克肯達爾空隙。
配線基板3之端子10可具有形成於表面之包含Ni之導電膜12。包含Ni之導電膜12可抑制配線基板3之端子10內部與同Sn形成金屬間化合物之金屬元素的反應。藉此,可抑制與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之擴散距離延伸,而可抑制克肯達爾空隙。
本實施方式之接合構造100係將電子零件2與配線基板3接合而成者,且具備:包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層21、由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層25、及包含Sn之第2金屬層22,第2金屬層22之體積比率可為第1金屬層21、金屬間化合物層25及第2金屬層22之體積之合計的50%以下。
於本實施方式之接合構造100中,第2金屬層22之體積比率為第1金屬層21、金屬間化合物層25及第2金屬層22之體積之合計的50%以下。其意味著於接合初期之狀態下,與Sn形成金屬間化合物之金屬元素存在於接合構造內之較廣範圍內。於該情形時,可減小與Sn形成金屬間化合物之金屬元素之成為擴散之驅動力之濃度梯度,而可抑制克肯達爾空隙。
本發明並不限定於上述實施方式。
接合構造之各層之配置、大小或數量並無特別限定,可於本發明之主旨之範圍內適當變更。
[實施例]
參照圖7,對實施例1~8及比較例1、2進行說明。但,本發明並不限定於該等實施例。首先,對實施例及比較例之安裝基板1之製造方法進行說明。準備LED作為電子零件2,於該LED上形成Au之端子7。於在基板側之Cu之端子10上形成Ni之導電膜12之電沈積層後,於導電膜12上形成Sn之接合材4A。於使電子零件2之Au之端子7與配線基板3之Sn之接合材4A接觸的狀態下,一面進行0.05~0.20 MPa之加壓,一面使配線基板3側接觸冷卻板60以使其一直為50℃,並且使電子零件2側接觸300℃~310℃之加熱板61,當接觸面開始發生反應時,適當升高冷卻板60之溫度並降低加熱板61之溫度,而控制金屬間化合物層25之厚度,獲得接合構造。
關於實施例1~6及比較例1、2,除調整溫度控制之方面以外,於相同條件下製造。關於實施例7、8,除使對Sn之接合材4A進行電沈積之面積為實施例2之5倍,並調整電沈積時之電流以使接合材4A之高度相同而形成之方面以外,於相同條件下形成。關於接合層40之各層之厚度,根據利用SEM-EDS測定所得之元素比率進行各層之相鑑定,藉由根據SEM影像來測定接合層40之各層之厚度的上述方法進行測定。將各層之厚度相對於接合層40整體之比率示於圖7中。又,根據SEM影像測定各層之面積,基於此並藉由上述方法來測定第1金屬層21及第2金屬層22之體積相對於接合層40整體之體積之比率。將該比率示於圖7中。繼而,將實施例1~8及比較例1、2之安裝基板1投入至恆溫恆濕試驗中,對試驗後之安裝基板1進行發光實驗後,於接合層40之中央附近以垂直於配線基板3之方式進行切割,測定截面之KV(克肯達爾空隙)之數量。將測定結果示於圖7中。再者,將實施例1之SEM影像示於圖5(a),將比較例2之SEM影像示於圖5(b)。於實施例1中,於端子7之下側形成AuSn層34。
於比較例1中,金屬間化合物層為0%,Au與Sn未接合,而認為雖試驗前Au與Sn接觸而發光,但試驗後接觸部分離而未發光。於比較例2中,Au之擴散不充分,而認為產生較多KV,接合層40斷裂而未發光。於實施例6中,自試驗前少量之Au向Sn擴散,認為不會導致斷裂,發光不良得到抑制。於實施例2、4中,自試驗前Au向Sn擴散,認為與實施例6相比,試驗後KV之產生數較少。於實施例1、3、5中,自試驗前較多之Au向Sn擴散,認為與實施例2、4、6相比,試驗後KV之產生數較少。根據實施例7、8,認為即便Sn合金之析出體積增加,只要厚度比率相同,均可獲得本發明之效果。
[形態1]
一種接合構造,其係將電子零件與配線基板接合者,且
自上述電子零件側依序具備:
包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層、
由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層、及
包含Sn之第2金屬層,
上述第2金屬層之厚度為上述第1金屬層、上述金屬間化合物層及上述第2金屬層之厚度之合計的50%以下。
[形態2]
如形態1所記載之接合構造,其中上述第1金屬層包含Au。
[形態3]
如形態1或2所記載之接合構造,其中上述金屬間化合物層存在於上述配線基板之端子上。
[形態4]
如形態1至3中任一項所記載之接合構造,其中上述配線基板之端子具有形成於表面之包含Ni之導電膜。
[形態5]
如形態1至4中任一項所記載之接合構造,其中上述第2金屬層之體積比率為上述第1金屬層、上述金屬間化合物層及上述第2金屬層之體積之合計的50%以下。
[形態6]
如形態1至5中任一項所記載之接合構造,其中上述第1金屬層之體積比率為上述第1金屬層、上述金屬間化合物層及上述第2金屬層之體積之合計的50%以下。
[形態7]
一種接合構造,其係將電子零件與配線基板接合而成者,且
自上述電子零件側依序具備:
包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層、及
由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層,
上述金屬間化合物層存在於上述配線基板之端子上。
[形態8]
如形態7所記載之接合構造,其中上述配線基板之端子具有形成於表面之包含Ni之導電膜。
[形態9]
一種接合構造,其係將電子零件與配線基板接合而成者,且具備:
包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層、
由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層、及
包含Sn之第2金屬層,
上述第2金屬層之體積比率為上述第1金屬層、上述金屬間化合物層及上述第2金屬層之體積之合計的50%以下。
1:安裝基板
2:電子零件
3:配線基板
4:接合材
4A:接合材
6:本體部
7:端子
8:基材
9:壁
10:端子
11:凹部
12:導電膜
20:Sn層
21:第1金屬層
22:第2金屬層
25:金屬間化合物層
31:第1層
32:第2層
34:AuSn層
40:接合層
50:構成材
60:冷卻板
61:加熱板
100:接合構造
L:直線
圖1係表示具備本發明之實施方式之接合構造之安裝基板之概略剖視圖。
圖2係表示應用本發明之實施方式之接合構造之配線基板的概略剖視圖。
圖3(a)、(b)係表示接合構造之積層構造之一例之概略剖視圖。
圖4(a)、(b)係表示接合構造之積層構造之一例之概略剖視圖。
圖5係表示SEM(Scanning Electron Microscope,掃描式電子顯微鏡)影像之一例之圖。
圖6(a)、(b)係用以對電子零件與配線基板之接合方法進行說明之圖。
圖7係示出實施例及比較例之測定結果之表。
圖8(a)、(b)係表示接合構造之積層構造之一例之概略剖視圖。
1:安裝基板
2:電子零件
3:配線基板
6:本體部
7:端子
8:基材
9:壁
10:端子
11:凹部
12:導電膜
20:Sn層
21:第1金屬層
40:接合層
50:構成材
100:接合構造
Claims (9)
- 一種接合構造,其係將電子零件與配線基板接合而成者,且 自上述電子零件側依序具備: 包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層、 由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層、及 包含Sn之第2金屬層, 上述第2金屬層之厚度為上述第1金屬層、上述金屬間化合物層及上述第2金屬層之厚度之合計的50%以下。
- 如請求項1之接合構造,其中上述第1金屬層包含Au。
- 如請求項1之接合構造,其中上述金屬間化合物層存在於上述配線基板之端子上。
- 如請求項1之接合構造,其中上述配線基板之端子具有形成於表面之包含Ni之導電膜。
- 如請求項1之接合構造,其中上述第2金屬層之體積比率為上述第1金屬層、上述金屬間化合物層及上述第2金屬層之體積之合計的50%以下。
- 如請求項1之接合構造,其中上述第1金屬層之體積比率為上述第1金屬層、上述金屬間化合物層及上述第2金屬層之體積之合計的50%以下。
- 一種接合構造,其係將電子零件與配線基板接合而成者,且 自上述電子零件側依序具備: 包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層、及 由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層, 上述金屬間化合物層存在於上述配線基板之端子上。
- 如請求項7之接合構造,其中上述配線基板之端子具有形成於表面之包含Ni之導電膜。
- 一種接合構造,其係將電子零件與配線基板接合而成者,且具備: 包含與Sn形成金屬間化合物之金屬之第1金屬層、 由包含Sn之金屬間化合物構成之金屬間化合物層、及 包含Sn之第2金屬層, 上述第2金屬層之體積比率為上述第1金屬層、上述金屬間化合物層及上述第2金屬層之體積之合計的50%以下。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022042685A JP2023136796A (ja) | 2022-03-17 | 2022-03-17 | 接合構造 |
JP2022-042685 | 2022-03-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202344327A true TW202344327A (zh) | 2023-11-16 |
Family
ID=88023819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW112109809A TW202344327A (zh) | 2022-03-17 | 2023-03-16 | 接合構造 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023136796A (zh) |
TW (1) | TW202344327A (zh) |
WO (1) | WO2023176836A1 (zh) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6132617B2 (ja) * | 2013-03-26 | 2017-05-24 | キヤノン株式会社 | 受信した画像データをフォルダに格納する画像処理システム、画像処理方法、及びプログラム |
-
2022
- 2022-03-17 JP JP2022042685A patent/JP2023136796A/ja active Pending
-
2023
- 2023-03-14 WO PCT/JP2023/009859 patent/WO2023176836A1/ja unknown
- 2023-03-16 TW TW112109809A patent/TW202344327A/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2023136796A (ja) | 2023-09-29 |
WO2023176836A1 (ja) | 2023-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI395313B (zh) | 銲球凸塊結構及其形成方法 | |
KR20030081172A (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
KR100919170B1 (ko) | 소자 접합용 기판 및 그 제조 방법 | |
TW201343310A (zh) | 接合方法、接合結構體及其製造方法 | |
KR20030055130A (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
KR20100059986A (ko) | 서브 마운트 및 그 제조 방법 | |
JP2007019360A (ja) | 電子部品の実装方法 | |
KR100335454B1 (ko) | 반도체칩 모듈용 다층 회로기판 및 그의 제조방법 | |
JP4136845B2 (ja) | 半導体モジュールの製造方法 | |
TWI312647B (zh) | ||
JP4136844B2 (ja) | 電子部品の実装方法 | |
US7750484B2 (en) | Semiconductor device with flip-chip connection that uses gallium or indium as bonding material | |
JPWO2005086221A1 (ja) | 電子部品の実装方法 | |
JP5535451B2 (ja) | セラミック配線基板およびその製造方法 | |
TW202344327A (zh) | 接合構造 | |
US7701061B2 (en) | Semiconductor device with solder balls having high reliability | |
US20230144181A1 (en) | Ceramic laminated substrate, module, and method of manufacturing ceramic laminated substrate | |
JP4508189B2 (ja) | 半導体モジュールの製造方法 | |
US20230246006A1 (en) | Joint structure | |
TWI815196B (zh) | 安裝基板及電路基板 | |
TW200939431A (en) | Ball grid array assembly and solder pad | |
US20230137460A1 (en) | Method for producing a via in a carrier layer produced from a ceramic and carrier layer having a via | |
JPH08316641A (ja) | 一括接続法による多層配線基板 | |
TWI826866B (zh) | 安裝基板及電路基板 | |
US20240284591A1 (en) | Circuit module |