JP2000288770A - ＡｕＳｎ多層ハンダ - Google Patents
ＡｕＳｎ多層ハンダInfo
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- JP2000288770A JP2000288770A JP11093869A JP9386999A JP2000288770A JP 2000288770 A JP2000288770 A JP 2000288770A JP 11093869 A JP11093869 A JP 11093869A JP 9386999 A JP9386999 A JP 9386999A JP 2000288770 A JP2000288770 A JP 2000288770A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】多層電極表面が平滑化され、多層電極のＡｕメ
ッキ層からのボイドや不純物がＡｕ−Ｓｎ合金中に拡散
することがなく、高強度かつ高信頼性の接合特性が得ら
れるようにする。 【解決手段】最下層がＡｕ薄膜４であり、Ａｕ薄膜４上
に拡散防止金属層３が積層され、該拡散防止金属層３上
にＡｕ層１とＳｎ層２の交互層を有する。
ッキ層からのボイドや不純物がＡｕ−Ｓｎ合金中に拡散
することがなく、高強度かつ高信頼性の接合特性が得ら
れるようにする。 【解決手段】最下層がＡｕ薄膜４であり、Ａｕ薄膜４上
に拡散防止金属層３が積層され、該拡散防止金属層３上
にＡｕ層１とＳｎ層２の交互層を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックチップ
キャリア等のＡｕメッキ層の電極上に、光半導体素子等
を高精度、高強度に固定するためのＡｕＳｎ多層ハンダ
に関する。
キャリア等のＡｕメッキ層の電極上に、光半導体素子等
を高精度、高強度に固定するためのＡｕＳｎ多層ハンダ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＡｕＳｎ多層ハンダＨ２を図２に
示す。同図において、１はＡｕＳｎ多層ハンダのＡｕ
層、２はＡｕＳｎ多層ハンダのＳｎ層、５はセラミック
基板上の配線電極等の最上層を構成するＡｕメッキ層、
６は配線電極等の中間層であるＮｉメッキ層、７は配線
電極等の最下層である下地電極層である。
示す。同図において、１はＡｕＳｎ多層ハンダのＡｕ
層、２はＡｕＳｎ多層ハンダのＳｎ層、５はセラミック
基板上の配線電極等の最上層を構成するＡｕメッキ層、
６は配線電極等の中間層であるＮｉメッキ層、７は配線
電極等の最下層である下地電極層である。
【０００３】従来、このようなＡｕＳｎ多層ハンダは、
一般にシリコン等の半導体基板上に形成され、Ｃｒ下層
／Ａｕ上層，Ｔｉ最下層／Ｐｔ中間層／Ａｕ最上層等の
構造を有する電極上に、半導体レーザやフォトダイオー
ド等の光半導体素子を固定するために、接合強度及び接
合位置精度について高い信頼性が得られることから、多
用されて来た。
一般にシリコン等の半導体基板上に形成され、Ｃｒ下層
／Ａｕ上層，Ｔｉ最下層／Ｐｔ中間層／Ａｕ最上層等の
構造を有する電極上に、半導体レーザやフォトダイオー
ド等の光半導体素子を固定するために、接合強度及び接
合位置精度について高い信頼性が得られることから、多
用されて来た。
【０００４】上記ＡｕＳｎ多層ハンダの形成方法におい
て、一般に組成比、位置精度等の点で高精度が要求され
るため、同時蒸着によるＡｕ−Ｓｎ合金ハンダや、Ａｕ
及びＳｎを交互に蒸着し、積層する事により所望の重量
比とするＡｕＳｎ多層ハンダが提案されている（特開平
７−９４７８６号公報参照）。前記ＡｕＳｎ多層ハンダ
において、最下層のＡｕ層は最終的にＡｕ−Ｓｎ合金ハ
ンダを構成する一成分として捉えられており、図３のＡ
ｕ−Ｓｎ合金の状態図に示すように、実際共晶点である
２８０℃以上に加熱するとＡｕ−Ｓｎ合金化する。
て、一般に組成比、位置精度等の点で高精度が要求され
るため、同時蒸着によるＡｕ−Ｓｎ合金ハンダや、Ａｕ
及びＳｎを交互に蒸着し、積層する事により所望の重量
比とするＡｕＳｎ多層ハンダが提案されている（特開平
７−９４７８６号公報参照）。前記ＡｕＳｎ多層ハンダ
において、最下層のＡｕ層は最終的にＡｕ−Ｓｎ合金ハ
ンダを構成する一成分として捉えられており、図３のＡ
ｕ−Ｓｎ合金の状態図に示すように、実際共晶点である
２８０℃以上に加熱するとＡｕ−Ｓｎ合金化する。
【０００５】一方、電極及びＡｕＳｎ多層ハンダを使用
する基板について、高周波特性等が良好なものとして低
誘電率のアルミナ等のセラミックス材料が用いられる。
このアルミナ等のセラミックスから成る基板上に電極を
形成する方法として、セラミックグリーンシートに、下
地電極層としてＷ，Ｍｏ等の高融点金属のペーストを印
刷することにより所望の電極パターンを形成し、この電
極パターンをセラミックグリーンシートと共に１５００
〜１６００℃で同時焼成し、ハンダ付けを可能にするた
め電極パターン上にＮｉメッキ層を無電解メッキで形成
し、更にＡｕメッキ層を無電解メッキで形成する方法が
提案されている（特開平１０−２４２３２７号公報参
照）。更に、前記電極パターン上に光半導体素子等を高
精度に搭載するために、前記Ａｕメッキ層上に、メタル
マスク等を用いてＡｕ−Ｓｎ合金又はＡｕＳｎ多層ハン
ダを蒸着法により形成している。
する基板について、高周波特性等が良好なものとして低
誘電率のアルミナ等のセラミックス材料が用いられる。
このアルミナ等のセラミックスから成る基板上に電極を
形成する方法として、セラミックグリーンシートに、下
地電極層としてＷ，Ｍｏ等の高融点金属のペーストを印
刷することにより所望の電極パターンを形成し、この電
極パターンをセラミックグリーンシートと共に１５００
〜１６００℃で同時焼成し、ハンダ付けを可能にするた
め電極パターン上にＮｉメッキ層を無電解メッキで形成
し、更にＡｕメッキ層を無電解メッキで形成する方法が
提案されている（特開平１０−２４２３２７号公報参
照）。更に、前記電極パターン上に光半導体素子等を高
精度に搭載するために、前記Ａｕメッキ層上に、メタル
マスク等を用いてＡｕ−Ｓｎ合金又はＡｕＳｎ多層ハン
ダを蒸着法により形成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属からなる下地電極層は、前記
Ｗ，Ｍｏ等の金属粒子を含むペーストを印刷、焼成して
形成するため、焼成後の表面形状は平滑性に劣り、この
下地電極層上に形成するＮｉメッキ層及びＡｕメッキ層
も表面が凸凹化するという問題があった。また、Ｎｉメ
ッキ層及びＡｕメッキ層には微量のメッキ液や不純物等
が混入する事があるため、Ｎｉメッキ層及びＡｕメッキ
層上に直接ＡｕＳｎ多層ハンダを形成すると、その接合
強度や長期信頼性に大きな問題が生じる事がある。
Ｗ，Ｍｏ等の高融点金属からなる下地電極層は、前記
Ｗ，Ｍｏ等の金属粒子を含むペーストを印刷、焼成して
形成するため、焼成後の表面形状は平滑性に劣り、この
下地電極層上に形成するＮｉメッキ層及びＡｕメッキ層
も表面が凸凹化するという問題があった。また、Ｎｉメ
ッキ層及びＡｕメッキ層には微量のメッキ液や不純物等
が混入する事があるため、Ｎｉメッキ層及びＡｕメッキ
層上に直接ＡｕＳｎ多層ハンダを形成すると、その接合
強度や長期信頼性に大きな問題が生じる事がある。
【０００７】即ち、Ｎｉメッキ層及びＡｕメッキ層が平
滑性に劣るため、積層したＡｕＳｎ多層ハンダを加熱溶
融しＡｕ−Ｓｎ合金を形成する際に下地のＡｕメッキ層
も一部溶食されるため、ボイドや不純物がＡｕ−Ｓｎ合
金中に拡散する事により、接合強度が劣化するばかりで
なく接合の長期信頼性が低下するという問題点があっ
た。特に、無電解メッキで形成したＡｕメッキ層等の電
極の一部を、ＡｕＳｎ多層ハンダの組成の一部として用
いると、顕著に接合特性が劣化するという問題点があっ
た。
滑性に劣るため、積層したＡｕＳｎ多層ハンダを加熱溶
融しＡｕ−Ｓｎ合金を形成する際に下地のＡｕメッキ層
も一部溶食されるため、ボイドや不純物がＡｕ−Ｓｎ合
金中に拡散する事により、接合強度が劣化するばかりで
なく接合の長期信頼性が低下するという問題点があっ
た。特に、無電解メッキで形成したＡｕメッキ層等の電
極の一部を、ＡｕＳｎ多層ハンダの組成の一部として用
いると、顕著に接合特性が劣化するという問題点があっ
た。
【０００８】従って、本発明は上記事情に鑑みて完成さ
れたものであり、その目的は、セラミックス基板上に形
成された下地電極層／Ｎｉメッキ層／Ａｕメッキ層から
成る多層電極上に、ＡｕＳｎ多層ハンダを用いて光半導
体素子等を搭載する場合に、多層電極表面が凸凹化せず
平滑性に優れ、Ａｕメッキ層からのボイドや不純物がＡ
ｕ−Ｓｎ合金中に拡散することがなく、その結果高強度
かつ高信頼性の接合特性が得られるＡｕＳｎ多層ハンダ
を提供する事である。
れたものであり、その目的は、セラミックス基板上に形
成された下地電極層／Ｎｉメッキ層／Ａｕメッキ層から
成る多層電極上に、ＡｕＳｎ多層ハンダを用いて光半導
体素子等を搭載する場合に、多層電極表面が凸凹化せず
平滑性に優れ、Ａｕメッキ層からのボイドや不純物がＡ
ｕ−Ｓｎ合金中に拡散することがなく、その結果高強度
かつ高信頼性の接合特性が得られるＡｕＳｎ多層ハンダ
を提供する事である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のＡｕＳｎ多層ハ
ンダは、最上層がＡｕメッキ層である多層電極上で溶融
され固着するＡｕＳｎ多層ハンダであって、最下層がＡ
ｕ薄膜であり、Ａｕ薄膜上に拡散防止金属層が積層さ
れ、該拡散防止金属層上にＡｕ層とＳｎ層の交互層を有
することを特徴とする。
ンダは、最上層がＡｕメッキ層である多層電極上で溶融
され固着するＡｕＳｎ多層ハンダであって、最下層がＡ
ｕ薄膜であり、Ａｕ薄膜上に拡散防止金属層が積層さ
れ、該拡散防止金属層上にＡｕ層とＳｎ層の交互層を有
することを特徴とする。
【００１０】本発明は上記構成により、拡散防止金属層
（以下、金属バリア層ともいう）が、Ａｕメッキ層等の
メッキ時に混入したメッキ液に起因するボイドや不純物
の拡散を防止すると共に、金属バリア層上のＡｕＳｎ多
層ハンダが下地のＡｕメッキ層を溶食する事を防止す
る。その結果、ＡｕＳｎ多層ハンダの溶融、固着後の組
成比のバラツキを低減でき、安定したＡｕＳｎ合金を形
成でき、接合強度及び長期信頼性の点で優れたものとな
る。
（以下、金属バリア層ともいう）が、Ａｕメッキ層等の
メッキ時に混入したメッキ液に起因するボイドや不純物
の拡散を防止すると共に、金属バリア層上のＡｕＳｎ多
層ハンダが下地のＡｕメッキ層を溶食する事を防止す
る。その結果、ＡｕＳｎ多層ハンダの溶融、固着後の組
成比のバラツキを低減でき、安定したＡｕＳｎ合金を形
成でき、接合強度及び長期信頼性の点で優れたものとな
る。
【００１１】また本発明において、好ましくは、前記拡
散防止金属層が白金族元素からなる。前記白金族元素は
Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓであり、耐食性及
びＳｎと合金を形成する上で好適であり、このうちＰｔ
が最も耐食性及び化学的安定性に優れ、容易にＳｎと合
金を形成し、その結果優れた接合強度が得られる。
散防止金属層が白金族元素からなる。前記白金族元素は
Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓであり、耐食性及
びＳｎと合金を形成する上で好適であり、このうちＰｔ
が最も耐食性及び化学的安定性に優れ、容易にＳｎと合
金を形成し、その結果優れた接合強度が得られる。
【００１２】更に本発明において、好ましくは、前記Ａ
ｕ層とＳｎ層の交互層全体でのＡｕとＳｎの重量比が、
Ａｕ／Ｓｎ＜８０／２０である。
ｕ層とＳｎ層の交互層全体でのＡｕとＳｎの重量比が、
Ａｕ／Ｓｎ＜８０／２０である。
【００１３】上記構成とすることにより、Ａｕ−Ｓｎ合
金組成（Ａｕ／Ｓｎ＝８０／２０）よりも若干Ｓｎリッ
チとする事により、Ａｕ−Ｓｎ合金形成時にＡｕＳｎ多
層ハンダと金属バリア層との界面で溶食されるＳｎ成分
の補給を行うと共に、搭載する光半導体素子用電極のＡ
ｕメッキ層を含めてほぼＡｕ／Ｓｎ＝８０／２０のＡｕ
Ｓｎ共晶ハンダを形成する事ができる。
金組成（Ａｕ／Ｓｎ＝８０／２０）よりも若干Ｓｎリッ
チとする事により、Ａｕ−Ｓｎ合金形成時にＡｕＳｎ多
層ハンダと金属バリア層との界面で溶食されるＳｎ成分
の補給を行うと共に、搭載する光半導体素子用電極のＡ
ｕメッキ層を含めてほぼＡｕ／Ｓｎ＝８０／２０のＡｕ
Ｓｎ共晶ハンダを形成する事ができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明のＡｕＳｎ多層ハンダにつ
いて以下に説明する。図１は本発明のＡｕＳｎ多層ハン
ダＨ１の断面図であり、同図において、１はＡｕＳｎ多
層ハンダを構成するＡｕ層、２はＡｕＳｎ多層ハンダを
構成するＳｎ層、３は金属バリア層、４はＡｕ薄膜、５
は多層電極の最上層であり無電解メッキ等で形成された
Ａｕメッキ層、６は多層電極の中間層であり無電解メッ
キ等で形成されたＮｉメッキ層、７はＷ，Ｍｏ等の高融
点金属からなる下地電極層、８は光半導体素子を搭載す
るチップキャリア等用のセラミックス基板である。
いて以下に説明する。図１は本発明のＡｕＳｎ多層ハン
ダＨ１の断面図であり、同図において、１はＡｕＳｎ多
層ハンダを構成するＡｕ層、２はＡｕＳｎ多層ハンダを
構成するＳｎ層、３は金属バリア層、４はＡｕ薄膜、５
は多層電極の最上層であり無電解メッキ等で形成された
Ａｕメッキ層、６は多層電極の中間層であり無電解メッ
キ等で形成されたＮｉメッキ層、７はＷ，Ｍｏ等の高融
点金属からなる下地電極層、８は光半導体素子を搭載す
るチップキャリア等用のセラミックス基板である。
【００１５】前記金属バリア層３の組成としては、上側
のＡｕＳｎ多層ハンダと下側のＡｕメッキ層との密着
性、ボイド及び不純物の拡散防止効果に関して検討、実
験を行った結果、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ
の白金族元素、特にＰｔがＡｕＳｎ多層ハンダを構成す
るＡｕ，Ｓｎと合金を形成する金属であり、下側の多層
電極と密着性に優れた金属で、更に不純物の拡散を防止
する点で好適な事が判明した。これら白金族元素は、Ａ
ｕＳｎ多層ハンダを加熱溶融させＡｕ−Ｓｎ合金を形成
する際に、その成分元素であるＳｎと金属バリア層３の
界面で合金層を形成するため、Ａｕ−Ｓｎ合金と金属バ
リア層３との界面で優れた接合強度が得られる。また、
多層電極のＡｕメッキ層からのボイドや不純物の拡散を
抑制する効果が特に顕著であり、従って優れた接合特性
を有する。更には、前記金属バリア層３により、下側の
多層電極のＡｕメッキ層の溶喰がなくなるため、ＡｕＳ
ｎ多層ハンダの組成比の制御が行い易くなる。
のＡｕＳｎ多層ハンダと下側のＡｕメッキ層との密着
性、ボイド及び不純物の拡散防止効果に関して検討、実
験を行った結果、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ
の白金族元素、特にＰｔがＡｕＳｎ多層ハンダを構成す
るＡｕ，Ｓｎと合金を形成する金属であり、下側の多層
電極と密着性に優れた金属で、更に不純物の拡散を防止
する点で好適な事が判明した。これら白金族元素は、Ａ
ｕＳｎ多層ハンダを加熱溶融させＡｕ−Ｓｎ合金を形成
する際に、その成分元素であるＳｎと金属バリア層３の
界面で合金層を形成するため、Ａｕ−Ｓｎ合金と金属バ
リア層３との界面で優れた接合強度が得られる。また、
多層電極のＡｕメッキ層からのボイドや不純物の拡散を
抑制する効果が特に顕著であり、従って優れた接合特性
を有する。更には、前記金属バリア層３により、下側の
多層電極のＡｕメッキ層の溶喰がなくなるため、ＡｕＳ
ｎ多層ハンダの組成比の制御が行い易くなる。
【００１６】また、本発明では、ＡｕＳｎ多層ハンダの
Ａｕ層とＳｎ層の交互層全体でのＡｕとＳｎの重量比
が、Ａｕ／Ｓｎ＜８０／２０が良く、これにより、基板
側では若干のＳｎが金属バリア層３のＰｔ等と合金を形
成し、搭載される光半導体素子等側ではその電極のＡｕ
を溶喰し、溶融してＡｕＳｎ共晶ハンダ組成にほぼ等し
くなる。その結果、十分な接合強度を有し、長期信頼性
に優れた接合構造となる。より好ましくはＡｕ／Ｓｎ＝
７０／３０〜７６／２４であり、更には多層電極のＡｕ
メッキ層を含めるとＡｕ／Ｓｎが８０／２０以上になる
ように設定するのが良い。
Ａｕ層とＳｎ層の交互層全体でのＡｕとＳｎの重量比
が、Ａｕ／Ｓｎ＜８０／２０が良く、これにより、基板
側では若干のＳｎが金属バリア層３のＰｔ等と合金を形
成し、搭載される光半導体素子等側ではその電極のＡｕ
を溶喰し、溶融してＡｕＳｎ共晶ハンダ組成にほぼ等し
くなる。その結果、十分な接合強度を有し、長期信頼性
に優れた接合構造となる。より好ましくはＡｕ／Ｓｎ＝
７０／３０〜７６／２４であり、更には多層電極のＡｕ
メッキ層を含めるとＡｕ／Ｓｎが８０／２０以上になる
ように設定するのが良い。
【００１７】上記金属バリア層３の厚さは０．５〜２μ
ｍが良く、０．５μｍ未満では十分な拡散防止機能を果
たさず、２μｍを超えるとＡｕ／Ｓｎ多層ハンダのＳｎ
が多量に溶融され、Ａｕ／Ｓｎ多層ハンダ組成が大きく
ずれてしまう。
ｍが良く、０．５μｍ未満では十分な拡散防止機能を果
たさず、２μｍを超えるとＡｕ／Ｓｎ多層ハンダのＳｎ
が多量に溶融され、Ａｕ／Ｓｎ多層ハンダ組成が大きく
ずれてしまう。
【００１８】本発明のＡｕＳｎ多層ハンダの総膜厚は３
〜６μｍが良く、３μｍ未満では以下の点で不都合であ
る。即ち、上記の如くＡｕＳｎ多層ハンダが溶融しＡｕ
−Ｓｎ合金化する際に、若干のＳｎとＰｔが合金を形成
する事で接合強度が増すが、Ａｕ−Ｓｎ合金の組成比に
及ぼす影響が大きくなる。一方、６μｍを超えると、Ａ
ｕＳｎ多層ハンダの量が多すぎＡｕ−Ｓｎ合金化するの
に時間がかかり、搭載する光半導体素子等の位置ずれを
起こし易く、位置精度が劣化する。
〜６μｍが良く、３μｍ未満では以下の点で不都合であ
る。即ち、上記の如くＡｕＳｎ多層ハンダが溶融しＡｕ
−Ｓｎ合金化する際に、若干のＳｎとＰｔが合金を形成
する事で接合強度が増すが、Ａｕ−Ｓｎ合金の組成比に
及ぼす影響が大きくなる。一方、６μｍを超えると、Ａ
ｕＳｎ多層ハンダの量が多すぎＡｕ−Ｓｎ合金化するの
に時間がかかり、搭載する光半導体素子等の位置ずれを
起こし易く、位置精度が劣化する。
【００１９】また、ＡｕＳｎ多層ハンダにおけるＡｕ層
の層数は５〜１２が良く、５層未満では、光半導体素子
等の実装時の加熱温度プロファイルに非常に敏感な影響
を受け、実装時の位置精度等が劣化し易く安定性及び再
現性に欠ける。また、１２層を超えると、ＡｕＳｎ多層
ハンダの成膜時間が長くなり過ぎ、製造の作業性が悪く
高コスト化する。Ｓｎ層についても同様である。
の層数は５〜１２が良く、５層未満では、光半導体素子
等の実装時の加熱温度プロファイルに非常に敏感な影響
を受け、実装時の位置精度等が劣化し易く安定性及び再
現性に欠ける。また、１２層を超えると、ＡｕＳｎ多層
ハンダの成膜時間が長くなり過ぎ、製造の作業性が悪く
高コスト化する。Ｓｎ層についても同様である。
【００２０】本発明のＡｕＳｎ多層ハンダと接合する多
層電極は、最上層がＡｕメッキ層であり、これはＡｕＳ
ｎ多層ハンダとの密着強度を高める為である。
層電極は、最上層がＡｕメッキ層であり、これはＡｕＳ
ｎ多層ハンダとの密着強度を高める為である。
【００２１】また、一般的に、多層電極の下地電極層７
の厚さは２０〜３０μｍ程度、多層電極のＮｉメッキ層
６の厚さは２〜５μｍ程度、多層電極のＡｕメッキ層６
の厚さは２〜５μｍ程度である。
の厚さは２０〜３０μｍ程度、多層電極のＮｉメッキ層
６の厚さは２〜５μｍ程度、多層電極のＡｕメッキ層６
の厚さは２〜５μｍ程度である。
【００２２】更に、ＡｕＳｎ多層ハンダの最下層はＡｕ
薄膜４からなり、これはＡｕメッキ層５表面の凹凸を埋
め平滑化する。前記Ａｕ薄膜４の厚さは、平滑化をする
上で５００〜１０００Å程度あれば良い。
薄膜４からなり、これはＡｕメッキ層５表面の凹凸を埋
め平滑化する。前記Ａｕ薄膜４の厚さは、平滑化をする
上で５００〜１０００Å程度あれば良い。
【００２３】本発明のＡｕＳｎ多層ハンダが使用される
基板としては、高誘電率のアルミナセラミックス等のセ
ラミックス基板が良く、その他熱伝導性に優れた窒化ア
ルミ等のセラミックス材料が好ましい。これらは同時焼
成で電極形成が行え、また高周波特性及び放熱性に優れ
る。これらセラミックス基板はテープ成形されたもの、
或いは高精度の成形が可能な粉体成形によるものであっ
ても良い。
基板としては、高誘電率のアルミナセラミックス等のセ
ラミックス基板が良く、その他熱伝導性に優れた窒化ア
ルミ等のセラミックス材料が好ましい。これらは同時焼
成で電極形成が行え、また高周波特性及び放熱性に優れ
る。これらセラミックス基板はテープ成形されたもの、
或いは高精度の成形が可能な粉体成形によるものであっ
ても良い。
【００２４】かくして、本発明は、多層電極表面が凸凹
化せず平滑性に優れ、Ａｕメッキ層からのボイドや不純
物がＡｕ−Ｓｎ合金中に拡散することがなく、その結果
高強度かつ高信頼性の接合特性が得られるという作用効
果を有する。
化せず平滑性に優れ、Ａｕメッキ層からのボイドや不純
物がＡｕ−Ｓｎ合金中に拡散することがなく、その結果
高強度かつ高信頼性の接合特性が得られるという作用効
果を有する。
【００２５】尚、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々の変更をすることは何等差し支えない。
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において
種々の変更をすることは何等差し支えない。
【００２６】
【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。
【００２７】（実施例）図１のＡｕＳｎ多層ハンダを以
下の工程〔１〕〜〔４〕により作製した。
下の工程〔１〕〜〔４〕により作製した。
【００２８】〔１〕アルミナセラミックス基板上に、下
地電極層７用のＭｏ含有ペーストを厚さ２０μｍに印刷
し、同時焼成してＭｏの下地電極層７を形成した。
地電極層７用のＭｏ含有ペーストを厚さ２０μｍに印刷
し、同時焼成してＭｏの下地電極層７を形成した。
【００２９】〔２〕下地電極層７上に、無電解メッキ法
により厚さ約３μｍのＮｉメッキ層６、及び厚さ約２μ
ｍのＡｕメッキ層５を連続して形成した。
により厚さ約３μｍのＮｉメッキ層６、及び厚さ約２μ
ｍのＡｕメッキ層５を連続して形成した。
【００３０】〔３〕Ａｕメッキ層５上に所望の形状のＡ
ｕＳｎ多層ハンダを形成するためのメタルマスクを被覆
し、アルミナセラミックス基板を蒸着装置にセッティン
グした。まず、厚さ０．０５μｍのＡｕ薄膜４を形成
し、次いで金属バリア層３としてＰｔを０．７μｍ形成
した。
ｕＳｎ多層ハンダを形成するためのメタルマスクを被覆
し、アルミナセラミックス基板を蒸着装置にセッティン
グした。まず、厚さ０．０５μｍのＡｕ薄膜４を形成
し、次いで金属バリア層３としてＰｔを０．７μｍ形成
した。
【００３１】〔４〕更に、厚さ０．２８μｍのＡｕ層１
を成膜後、厚さ０．６μｍのＳｎ層２と厚さ０．２８μ
ｍのＡｕ層１の交互層を形成し、最上層は酸化防止のた
めに厚さ約０．６μｍのＡｕ層１とした。これら全体と
して１１層積層し、また全体ののＡｕとＳｎの重量比が
Ａｕ／Ｓｎ＝７０／３０になるようにした。
を成膜後、厚さ０．６μｍのＳｎ層２と厚さ０．２８μ
ｍのＡｕ層１の交互層を形成し、最上層は酸化防止のた
めに厚さ約０．６μｍのＡｕ層１とした。これら全体と
して１１層積層し、また全体ののＡｕとＳｎの重量比が
Ａｕ／Ｓｎ＝７０／３０になるようにした。
【００３２】このようにして作製したＡｕＳｎ多層ハン
ダを介して、Ａｕ電極を有する光半導体素子を接合した
ところ、十分な接合強度（ダイシェア強度≧５０ｇ）が
得られた。また、その溶融断面をＳＥＭ（電子走査顕微
鏡）で観察したところ、ＰｔとＡｕＳｎ多層ハンダとの
界面にＰｔ−Ｓｎ合金層が形成され、強力に接合されて
いる事を確認した。
ダを介して、Ａｕ電極を有する光半導体素子を接合した
ところ、十分な接合強度（ダイシェア強度≧５０ｇ）が
得られた。また、その溶融断面をＳＥＭ（電子走査顕微
鏡）で観察したところ、ＰｔとＡｕＳｎ多層ハンダとの
界面にＰｔ−Ｓｎ合金層が形成され、強力に接合されて
いる事を確認した。
【００３３】
【発明の効果】本発明は最下層がＡｕ薄膜であり、Ａｕ
薄膜上に拡散防止金属層が積層され、拡散防止金属層上
にＡｕ層とＳｎ層の交互層を有することにより、多層電
極表面が凸凹化せず平滑化され、Ａｕメッキ層からのボ
イドや不純物がＡｕ−Ｓｎ合金中に拡散することがな
く、その結果高強度かつ高信頼性の接合特性が得られ
る。
薄膜上に拡散防止金属層が積層され、拡散防止金属層上
にＡｕ層とＳｎ層の交互層を有することにより、多層電
極表面が凸凹化せず平滑化され、Ａｕメッキ層からのボ
イドや不純物がＡｕ−Ｓｎ合金中に拡散することがな
く、その結果高強度かつ高信頼性の接合特性が得られ
る。
【図１】本発明のＡｕＳｎ多層ハンダＨ１の断面図であ
る。
る。
【図２】従来のＡｕＳｎ多層ハンダＨ２の断面図であ
る。
る。
【図３】ＡｕＳｎ共晶ハンダのＡｕ，Ｓｎの組成比及び
温度に関する状態図である。
温度に関する状態図である。
１：Ａｕ層 ２：Ｓｎ層 ３：拡散防止金属層 ４：Ａｕ薄膜 ５：Ａｕメッキ層 ６：Ｎｉメッキ層 ７：下地電極層 ８：セラミックス基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０１ Ｈ０５Ｋ 3/34 ５１２Ｃ ５１２ Ｈ０１Ｌ 21/92 ６０２Ｄ Ｆターム(参考） 4E351 AA07 BB01 BB31 BB32 BB33 BB35 BB36 CC01 CC07 CC11 DD06 DD12 DD17 DD19 DD20 GG09 GG11 5E319 AA07 AC04 AC18 CC22 GG20
Claims (3)
- 【請求項１】最上層がＡｕメッキ層である多層電極上で
溶融され固着するＡｕＳｎ多層ハンダであって、最下層
がＡｕ薄膜であり、Ａｕ薄膜上に拡散防止金属層が積層
され、該拡散防止金属層上にＡｕ層とＳｎ層の交互層を
有することを特徴とするＡｕＳｎ多層ハンダ。 - 【請求項２】前記拡散防止金属層が白金族元素からなる
請求項１記載のＡｕＳｎ多層ハンダ。 - 【請求項３】前記Ａｕ層とＳｎ層の交互層全体でのＡｕ
とＳｎの重量比が、Ａｕ／Ｓｎ＜８０／２０である請求
項１又は２記載のＡｕＳｎ多層ハンダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093869A JP2000288770A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | ＡｕＳｎ多層ハンダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11093869A JP2000288770A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | ＡｕＳｎ多層ハンダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000288770A true JP2000288770A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14094475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11093869A Pending JP2000288770A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | ＡｕＳｎ多層ハンダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000288770A (ja) |
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- 1999-03-31 JP JP11093869A patent/JP2000288770A/ja active Pending
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