JP2000208533A - ダイボンディング用Ｚｎ合金 - Google Patents
ダイボンディング用Ｚｎ合金Info
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- JP2000208533A JP2000208533A JP11007166A JP716699A JP2000208533A JP 2000208533 A JP2000208533 A JP 2000208533A JP 11007166 A JP11007166 A JP 11007166A JP 716699 A JP716699 A JP 716699A JP 2000208533 A JP2000208533 A JP 2000208533A
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- bonding
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/30—Die-attach connectors
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- Die Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ワイヤダイボンディング性や接合信頼性に問
題が無く、電子部品の組立等で用いるのに好適な、Ｐｂ
を含まないダイボンディング用Ｚｎ合金を提供する。 【解決手段】 Ｇｅを２〜９重量％、Ａｌを２〜９重量
％、必要によりさらにＭｇを０．０１〜０．５重量％を
含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなるダイボンデ
ィング用Ｚｎ合金。または、ＳｎとＩｎの１種以上を５
〜２５重量％、必要によりさらにＧｅを０．１〜７重量
％含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなるダイボン
ディング用Ｚｎ合金。
題が無く、電子部品の組立等で用いるのに好適な、Ｐｂ
を含まないダイボンディング用Ｚｎ合金を提供する。 【解決手段】 Ｇｅを２〜９重量％、Ａｌを２〜９重量
％、必要によりさらにＭｇを０．０１〜０．５重量％を
含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなるダイボンデ
ィング用Ｚｎ合金。または、ＳｎとＩｎの１種以上を５
〜２５重量％、必要によりさらにＧｅを０．１〜７重量
％含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなるダイボン
ディング用Ｚｎ合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子のダイボ
ンディング等で用いられるダイボンディング用Ｚｎ合金
に関する。
ンディング等で用いられるダイボンディング用Ｚｎ合金
に関する。
【０００２】
【従来の技術】パワートランジスタ素子等のダイボンデ
ィングにはんだが用いられる。この用途のはんだには、
１）３５０℃前後の温度で素子を接合することが可能な
こと、２）次工程のワイヤボンディングが正常に行われ
るために２５０℃前後の温度においてもはんだが溶融し
ないこと、３）素子の使用中に接合性が劣化しないこと
等の特性が必要であり、従来はＰｂ-５％Ｓｎに代表さ
れるＰｂ系はんだが用いられてきた。
ィングにはんだが用いられる。この用途のはんだには、
１）３５０℃前後の温度で素子を接合することが可能な
こと、２）次工程のワイヤボンディングが正常に行われ
るために２５０℃前後の温度においてもはんだが溶融し
ないこと、３）素子の使用中に接合性が劣化しないこと
等の特性が必要であり、従来はＰｂ-５％Ｓｎに代表さ
れるＰｂ系はんだが用いられてきた。
【０００３】近年、環境汚染に対する配慮から、Ｐｂの
使用を制限する動きが強くなってきた。このような動き
に対応して、半導体素子のダイボンディング用はんだの
分野においてもＰｂを含まないものが求められてきてい
る。
使用を制限する動きが強くなってきた。このような動き
に対応して、半導体素子のダイボンディング用はんだの
分野においてもＰｂを含まないものが求められてきてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、半導
体素子のダイボンディング等に用いるのに好適な、Ｐｂ
を含まないはんだ用合金を提供することを目的とする。
体素子のダイボンディング等に用いるのに好適な、Ｐｂ
を含まないはんだ用合金を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のダイボンディング用Ｚｎ合金は、（１）
Ｇｅを２〜９重量％含み、さらにＡｌを２〜９重量％
含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなることに特徴
があり、（２） Ｇｅを２〜９重量％含み、Ａｌを２〜
９重量％含み、さらにＭｇを０．０１〜０．５重量％を
含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなることに特徴
があり、（３） ＳｎとＩｎの１種以上を５〜２５重量
％含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなることに特
徴があり、（４） ＳｎとＩｎの１種以上を５〜２５重
量％含み、さらにＧｅを０．１〜７重量％含み、残部が
Ｚｎ及び不可避不純物からなることに特徴がある。
めに、本発明のダイボンディング用Ｚｎ合金は、（１）
Ｇｅを２〜９重量％含み、さらにＡｌを２〜９重量％
含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなることに特徴
があり、（２） Ｇｅを２〜９重量％含み、Ａｌを２〜
９重量％含み、さらにＭｇを０．０１〜０．５重量％を
含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなることに特徴
があり、（３） ＳｎとＩｎの１種以上を５〜２５重量
％含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなることに特
徴があり、（４） ＳｎとＩｎの１種以上を５〜２５重
量％含み、さらにＧｅを０．１〜７重量％含み、残部が
Ｚｎ及び不可避不純物からなることに特徴がある。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の構成の詳細につい
て説明する。
て説明する。
【０００７】本願第１、第２の発明の合金は、融点が４
２０℃であるＺｎをベースとし、Ｇｅを添加することに
より濡れ性を改善し、さらにＡｌを添加することにより
ダイボンディング温度を低温化したものである。
２０℃であるＺｎをベースとし、Ｇｅを添加することに
より濡れ性を改善し、さらにＡｌを添加することにより
ダイボンディング温度を低温化したものである。
【０００８】Ｇｅの濃度を２〜９重量％としたのは、下
限濃度未満では濡れ性の向上が不十分でダイボンディン
グ時に接合不良を発生する確率が高くなるからであり、
逆に上限濃度を超えると合金硬度が高くなりすぎて熱サ
イクル試験等の耐環境試験においてチップ割れを発生す
るようになるからである。
限濃度未満では濡れ性の向上が不十分でダイボンディン
グ時に接合不良を発生する確率が高くなるからであり、
逆に上限濃度を超えると合金硬度が高くなりすぎて熱サ
イクル試験等の耐環境試験においてチップ割れを発生す
るようになるからである。
【０００９】一方、Ａｌの濃度を２〜９重量％としたの
は、下限濃度未満ではダイボンディング温度の低下効果
が不十分だからであり、逆に上限濃度を超えるとダイボ
ンディング温度の低下効果が飽和するだけでなく濡れ性
が低下してダイボンディング時に接合不良を発生するよ
うになるからである。
は、下限濃度未満ではダイボンディング温度の低下効果
が不十分だからであり、逆に上限濃度を超えるとダイボ
ンディング温度の低下効果が飽和するだけでなく濡れ性
が低下してダイボンディング時に接合不良を発生するよ
うになるからである。
【００１０】第２の発明におけるＭｇは、合金の耐食性
を向上させることにより素子使用中での接合の信頼性を
向上させる働きをする元素である。Ｍｇの濃度を０．０
１〜０．５重量％としたのは、下限濃度未満では添加効
果が不十分だからであり、逆に上限濃度を超えると合金
の濡れ性が低下してダイボンディング時に接合不良を発
生するようになるからである。
を向上させることにより素子使用中での接合の信頼性を
向上させる働きをする元素である。Ｍｇの濃度を０．０
１〜０．５重量％としたのは、下限濃度未満では添加効
果が不十分だからであり、逆に上限濃度を超えると合金
の濡れ性が低下してダイボンディング時に接合不良を発
生するようになるからである。
【００１１】本願第３、第４の発明の合金は、融点が４
２０℃であるＺｎに、Ｓｎまたは／及びＩｎを添加する
ことにより、ダイボンディング温度を低温化したもので
ある。ＳｎとＩｎは、合金の濡れ性を向上させる働きや
合金の硬度を低下させて素子の接合の信頼性を向上させ
る働きも有する。
２０℃であるＺｎに、Ｓｎまたは／及びＩｎを添加する
ことにより、ダイボンディング温度を低温化したもので
ある。ＳｎとＩｎは、合金の濡れ性を向上させる働きや
合金の硬度を低下させて素子の接合の信頼性を向上させ
る働きも有する。
【００１２】Ｓｎまたは／及びＩｎを添加すると、Ｓｎ
またはＩｎとＺｎとの共晶温度である２００℃付近また
は１４５℃付近以上の温度で液相が生じるようになる
が、我々はＳｎまたは／及びＩｎの濃度を本発明の組成
範囲内とすれば、２５０℃前後で生じる液相の量がごく
少量に抑えられて、ワイヤボンディング等の電子部品組
み立て工程で何ら問題を生じないことを見い出した。
またはＩｎとＺｎとの共晶温度である２００℃付近また
は１４５℃付近以上の温度で液相が生じるようになる
が、我々はＳｎまたは／及びＩｎの濃度を本発明の組成
範囲内とすれば、２５０℃前後で生じる液相の量がごく
少量に抑えられて、ワイヤボンディング等の電子部品組
み立て工程で何ら問題を生じないことを見い出した。
【００１３】Ｓｎまたは／及びＩｎの濃度を１種以上で
５〜２５重量％としたのは、下限濃度未満ではダイボン
ディング温度の低下効果が不十分であり、かつ合金硬度
が高すぎて熱サイクル試験等の耐環境試験においてチッ
プ割れを発生する確率が高くなるからであり、逆に上限
濃度を超えると２５０℃前後の温度で生じる液相の量が
多くなりすぎて、ワイヤボンディング等の工程で不都合
が生じるからである。
５〜２５重量％としたのは、下限濃度未満ではダイボン
ディング温度の低下効果が不十分であり、かつ合金硬度
が高すぎて熱サイクル試験等の耐環境試験においてチッ
プ割れを発生する確率が高くなるからであり、逆に上限
濃度を超えると２５０℃前後の温度で生じる液相の量が
多くなりすぎて、ワイヤボンディング等の工程で不都合
が生じるからである。
【００１４】第４の発明におけるＧｅは、合金の濡れ性
を向上させるとともに若干ながらダイボンディング温度
を低温化する働きを有する。Ｇｅの濃度を０．１〜７重
量％としたのは、下限濃度未満では添加効果が不十分で
あるからであり、逆に上限濃度を超えると添加効果が飽
和すると同時に、熱サイクル試験等の耐環境試験におい
てチップ割れを発生する確率が高くなるからである。
を向上させるとともに若干ながらダイボンディング温度
を低温化する働きを有する。Ｇｅの濃度を０．１〜７重
量％としたのは、下限濃度未満では添加効果が不十分で
あるからであり、逆に上限濃度を超えると添加効果が飽
和すると同時に、熱サイクル試験等の耐環境試験におい
てチップ割れを発生する確率が高くなるからである。
【００１５】
【実施例】第１、第２の発明の実施例 ・・・ 各純度
９９．９重量％のＺｎ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｍｇを用いて表
１、表２に示す組成のＺｎ合金を大気溶解炉により溶製
した。得られた鋳塊に２５０℃での熱処理を施し、冷間
圧延を施して、０．１ｍｍ厚の試料とした。
９９．９重量％のＺｎ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｍｇを用いて表
１、表２に示す組成のＺｎ合金を大気溶解炉により溶製
した。得られた鋳塊に２５０℃での熱処理を施し、冷間
圧延を施して、０．１ｍｍ厚の試料とした。
【００１６】得られた試料の評価として、ダイボンディ
ング性については、はんだダイボンダー（ｄａｇｅ社
製、ＥＤＢ−２００）を用い、ＡｇめっきＬ／Ｆ上への
３ｍｍ角のＡｕ蒸着ダミーチップを接合できるか否か、
接合できる場合には接合できる最低のダイボンディング
温度を求めた。
ング性については、はんだダイボンダー（ｄａｇｅ社
製、ＥＤＢ−２００）を用い、ＡｇめっきＬ／Ｆ上への
３ｍｍ角のＡｕ蒸着ダミーチップを接合できるか否か、
接合できる場合には接合できる最低のダイボンディング
温度を求めた。
【００１７】次の組立工程であるワイヤボンディングが
正常に行われるか否か（ワイヤボンディング性）につい
ては、市販の金線とボールボンダー（KAIJO社製、ＦＢ
−１１８）を用い、前記と同様にダイボンディングを行
ったチップ上の蒸着Ａｌ面とＬ／Ｆ上のＡｇめっき面の
間でワイヤボンディング試験を実施することにより行っ
た。
正常に行われるか否か（ワイヤボンディング性）につい
ては、市販の金線とボールボンダー（KAIJO社製、ＦＢ
−１１８）を用い、前記と同様にダイボンディングを行
ったチップ上の蒸着Ａｌ面とＬ／Ｆ上のＡｇめっき面の
間でワイヤボンディング試験を実施することにより行っ
た。
【００１８】ワイヤボンディング試験はステージ温度を
２５０℃で行ない、ワイヤが接合された場合を「良」、
ワイヤが接合されない場合を「不良」と評価した。
２５０℃で行ない、ワイヤが接合された場合を「良」、
ワイヤが接合されない場合を「不良」と評価した。
【００１９】接合信頼性の評価には、ダイボンディング
を行った後にトランスファーモールド型モールド機によ
ってエポキシ樹脂（住友ベークライト社製、ＥＭＥ−６
３００）をモールドした試料について、−６５℃／１５
０℃１０００サイクルの温度サイクル試験、もしくは温
度８０℃湿度８０％１０００時間保持の恒温恒湿試験を
施した後に樹脂を開封してチップ接合部の観察を行い、
チップや接合界面に割れの発生が無い場合を「良」、割
れが発生した場合を「不良」と評価した。
を行った後にトランスファーモールド型モールド機によ
ってエポキシ樹脂（住友ベークライト社製、ＥＭＥ−６
３００）をモールドした試料について、−６５℃／１５
０℃１０００サイクルの温度サイクル試験、もしくは温
度８０℃湿度８０％１０００時間保持の恒温恒湿試験を
施した後に樹脂を開封してチップ接合部の観察を行い、
チップや接合界面に割れの発生が無い場合を「良」、割
れが発生した場合を「不良」と評価した。
【００２０】表１、表２に上記評価の結果を示した。表
１で最低ダイボンディング温度の欄で「不良」と示したの
は、接合が得られない試料が発生したことを意味する。
また、ワイヤボンディング性と接合信頼性で「−」と示し
たのは、試験を実施しなかったことを意味する。
１で最低ダイボンディング温度の欄で「不良」と示したの
は、接合が得られない試料が発生したことを意味する。
また、ワイヤボンディング性と接合信頼性で「−」と示し
たのは、試験を実施しなかったことを意味する。
【００２１】表１、表２において明らかなように、本願
第１、第２の発明によるＺｎ合金は、３５０℃前後の温
度でダイボンディングが可能であり、かつワイヤダイボ
ンディング性や接合信頼性に問題が無いことがわかる。
第１、第２の発明によるＺｎ合金は、３５０℃前後の温
度でダイボンディングが可能であり、かつワイヤダイボ
ンディング性や接合信頼性に問題が無いことがわかる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】第３、第４の発明の実施例 ・・・ 各純
度９９．９重量％のＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇｅを用いて表
３、表４に示す組成のＺｎ合金を大気溶解炉により溶製
した。得られた鋳塊に１２０℃での熱処理を施し、冷間
圧延を施して、０．１ｍｍ厚の試料とした。
度９９．９重量％のＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇｅを用いて表
３、表４に示す組成のＺｎ合金を大気溶解炉により溶製
した。得られた鋳塊に１２０℃での熱処理を施し、冷間
圧延を施して、０．１ｍｍ厚の試料とした。
【００２５】得られた試料について、前期と同様に、ダ
イボンディング性、ワイヤボンディング性、接合信頼性
を評価し、表３、表４に結果を示した。
イボンディング性、ワイヤボンディング性、接合信頼性
を評価し、表３、表４に結果を示した。
【００２６】表３、表４において明らかなように、本願
第３、第４の発明によるＺｎ合金は３５０℃前後の温度
でダイボンディングが可能であり、かつワイヤダイボン
ディング性や接合信頼性に問題が無いことがわかる。
第３、第４の発明によるＺｎ合金は３５０℃前後の温度
でダイボンディングが可能であり、かつワイヤダイボン
ディング性や接合信頼性に問題が無いことがわかる。
【００２７】
【表３】
【００２８】
【表４】
【００２９】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によ
り、電子部品の組立等で用いるのに好適な、Ｐｂを含ま
ないはんだ用合金を提供することができた。
り、電子部品の組立等で用いるのに好適な、Ｐｂを含ま
ないはんだ用合金を提供することができた。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｇｅを２〜９重量％含み、さらにＡｌを
２〜９重量％含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からな
ることを特徴とするダイボンディング用Ｚｎ合金。 - 【請求項２】 Ｇｅを２〜９重量％含み、Ａｌを２〜９
重量％含み、さらにＭｇを０．０１〜０．５重量％を含
み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなることを特徴と
するダイボンディング用Ｚｎ合金。 - 【請求項３】 ＳｎとＩｎの１種以上を５〜２５重量％
含み、残部がＺｎ及び不可避不純物からなることを特徴
とするダイボンディング用Ｚｎ合金。 - 【請求項４】 ＳｎとＩｎの１種以上を５〜２５重量％
含み、さらにＧｅを０．１〜７重量％含み、残部がＺｎ
及び不可避不純物からなることを特徴とするダイボンデ
ィング用Ｚｎ合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00716699A JP4022013B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | ダイボンディング用Ｚｎ合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00716699A JP4022013B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | ダイボンディング用Ｚｎ合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000208533A true JP2000208533A (ja) | 2000-07-28 |
| JP4022013B2 JP4022013B2 (ja) | 2007-12-12 |
Family
ID=11658507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00716699A Expired - Lifetime JP4022013B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | ダイボンディング用Ｚｎ合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4022013B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1250032A1 (en) * | 2001-04-11 | 2002-10-16 | Hitachi, Ltd. | Electronic device using Zn-Al-Ge-Mg alloy solder having Al or Cu particles |
| JP2006322027A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Uchihashi Estec Co Ltd | ヒューズ素子 |
| WO2009066704A1 (ja) | 2007-11-20 | 2009-05-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | はんだ材料及びその製造方法、接合体及びその製造方法、並びにパワー半導体モジュール及びその製造方法 |
| WO2010089647A1 (en) | 2009-02-05 | 2010-08-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Junction body, semiconductor module, and manufacturing method for junction body |
| JP2011251298A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Ｚｎを主成分とするＰｂフリーはんだ合金 |
| JP2014151364A (ja) * | 2013-02-13 | 2014-08-25 | Toyota Industries Corp | はんだ及びダイボンド構造 |
| JP2014221484A (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | 住友金属鉱山株式会社 | ＰｂフリーＺｎ系はんだペースト |
| JP2015098048A (ja) * | 2013-11-19 | 2015-05-28 | 住友金属鉱山株式会社 | Ｐｂを含まないＺｎ−Ｇｅ系はんだ合金およびそれを用いた電子部品 |
| WO2015084723A1 (en) | 2013-12-04 | 2015-06-11 | Honeywell International Inc. | Zinc-based lead-free solder compositions |
| WO2015160311A2 (en) | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Heraeus Materials Singapore Pte. Ltd. | Lead-free eutectic solder alloy comprising zinc as the main component and aluminum as an alloying metal |
-
1999
- 1999-01-14 JP JP00716699A patent/JP4022013B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1250032A1 (en) * | 2001-04-11 | 2002-10-16 | Hitachi, Ltd. | Electronic device using Zn-Al-Ge-Mg alloy solder having Al or Cu particles |
| US6563225B2 (en) | 2001-04-11 | 2003-05-13 | Hitachi, Ltd. | Product using Zn-Al alloy solder |
| JP2006322027A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Uchihashi Estec Co Ltd | ヒューズ素子 |
| WO2009066704A1 (ja) | 2007-11-20 | 2009-05-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | はんだ材料及びその製造方法、接合体及びその製造方法、並びにパワー半導体モジュール及びその製造方法 |
| US8283783B2 (en) | 2007-11-20 | 2012-10-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Solder material, method for manufacturing the same, joined body, method for manufacturing the same, power semiconductor module, and method for manufacturing the same |
| WO2010089647A1 (en) | 2009-02-05 | 2010-08-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Junction body, semiconductor module, and manufacturing method for junction body |
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| JP2017501879A (ja) * | 2013-12-04 | 2017-01-19 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 亜鉛系鉛フリーはんだ組成物 |
| EP3077151A4 (en) * | 2013-12-04 | 2017-09-27 | Honeywell International Inc. | Zinc-based lead-free solder compositions |
| WO2015160311A2 (en) | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Heraeus Materials Singapore Pte. Ltd. | Lead-free eutectic solder alloy comprising zinc as the main component and aluminum as an alloying metal |
| JP2017513713A (ja) * | 2014-04-17 | 2017-06-01 | ヘレウス マテリアルズ シンガポール ピーティーイー． リミテッド | 亜鉛を主成分として、アルミニウムを合金化金属として含む鉛フリー共晶はんだ合金 |
| EP3192610A1 (en) | 2014-04-17 | 2017-07-19 | Heraeus Materials Singapore Pte. Ltd. | Lead-free eutectic solder alloy comprising zinc as the main component and aluminum as an alloying metal |
| EP3192609A1 (en) | 2014-04-17 | 2017-07-19 | Heraeus Materials Singapore Pte. Ltd. | Lead-free eutectic solder alloy comprising zinc as the main component and aluminum as an alloying metal |
| US10399186B2 (en) | 2014-04-17 | 2019-09-03 | Heraeus Materials Singapore Pte., Ltd. | Lead-free eutectic solder alloy comprising zinc as the main component and aluminum as an alloying metal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4022013B2 (ja) | 2007-12-12 |
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