JPH0449630A - 半導体装置組立て用合金ろう材 - Google Patents
半導体装置組立て用合金ろう材Info
- Publication number
- JPH0449630A JPH0449630A JP2158843A JP15884390A JPH0449630A JP H0449630 A JPH0449630 A JP H0449630A JP 2158843 A JP2158843 A JP 2158843A JP 15884390 A JP15884390 A JP 15884390A JP H0449630 A JPH0449630 A JP H0449630A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brazing material
- alloy
- nitrogen atmosphere
- casted
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
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〕
本発明は、半導体装置の組立てに使用する合金ろう材に
関する。
関する。
半導体装置の組立てにおいては、シリコンチップをリー
ドフレームなどの基板にろう材を用いて固定することが
行われる。すなわち、第１図の拡大断面図に示すように
、基板１にシリコンチップ２を、ろう材３によって接合
する。半導体装置の断続動作により熱サイクルがかかる
が、この際生じる応力によりろう材と基板の接合界面近
傍にクラックなどの欠陥が発生し、その信親性を損なう
場合がある。これは、ろう材と基板との界面に生成する
金属間化合物層４が原因である。すなわち基板にＮｉめ
っきが施されている場合には４ｉ−Ｓｎ、めっきが施さ
れていないＣｕ基板の場合にはＣｕ−Ｓｎの金属間化合
物層が生成し、またこれが生成することにより接合が成
されるわけであるが、金属間化合物層は、接合が完了し
た後も、その後の熱履歴により成長を続ける。これらの
金属間化合物は、いずれも機械的に硬くて脆いため、成
長して必要以上に厚くなると、ろう材が基板の熱膨張率
と半導体素子の熱膨張率との差を緩和することができな
くなり、上記の欠陥を招くことになる。
ドフレームなどの基板にろう材を用いて固定することが
行われる。すなわち、第１図の拡大断面図に示すように
、基板１にシリコンチップ２を、ろう材３によって接合
する。半導体装置の断続動作により熱サイクルがかかる
が、この際生じる応力によりろう材と基板の接合界面近
傍にクラックなどの欠陥が発生し、その信親性を損なう
場合がある。これは、ろう材と基板との界面に生成する
金属間化合物層４が原因である。すなわち基板にＮｉめ
っきが施されている場合には４ｉ−Ｓｎ、めっきが施さ
れていないＣｕ基板の場合にはＣｕ−Ｓｎの金属間化合
物層が生成し、またこれが生成することにより接合が成
されるわけであるが、金属間化合物層は、接合が完了し
た後も、その後の熱履歴により成長を続ける。これらの
金属間化合物は、いずれも機械的に硬くて脆いため、成
長して必要以上に厚くなると、ろう材が基板の熱膨張率
と半導体素子の熱膨張率との差を緩和することができな
くなり、上記の欠陥を招くことになる。
本発明の目的は、上記のような従来の問題点を解消して
、Ｎｉ−ＳｎあるいはＣｕ −Ｓｎの金属間化合物層の
成長を効果的に抑制し、半導体装置の信韻性を向上する
ことができる合金ろう材を提供するものである。
、Ｎｉ−ＳｎあるいはＣｕ −Ｓｎの金属間化合物層の
成長を効果的に抑制し、半導体装置の信韻性を向上する
ことができる合金ろう材を提供するものである。
本発明は上記目的を達成するために、Ｓｂ−Ｓｎ系合金
ろう材であって、Ｎｉ、ＣｕおよびＰを共に含有し、Ｎ
ｉとＣｕの和が、０．０５〜１．０重量％であり、Ｐが
０．００５〜０．５重量％である点に特徴がある。
ろう材であって、Ｎｉ、ＣｕおよびＰを共に含有し、Ｎ
ｉとＣｕの和が、０．０５〜１．０重量％であり、Ｐが
０．００５〜０．５重量％である点に特徴がある。
該Ｓｂ−Ｓｎ系合金ろう材においてｓｂは、ろう材自身
の機械的強度を向上するために添加するが、１．０重量
％未満では充分な強度を確保することができず、１０重
量％を越えるとろう材が脆くなり塑性加工が困難となる
ため実用的範囲は通常１．０〜１０重量％である。Ｎｉ
およびＣｕは、接合に際してろう材と基板の界面に生成
するＮｉ−ＳｎあるいはＣｕ−Ｓｎの金属間化合物層の
成長を抑制するために添加する。金属間化合物の成長を
抑制するには、接合する相手側の材質と同じ元素を添加
することが最も効果的であり、あらかじめそれが解って
いる場合には、その材質と同じ元素のみ、すなわちＮｉ
またはＣｕのいずれかのみを添加しておけばよい。
の機械的強度を向上するために添加するが、１．０重量
％未満では充分な強度を確保することができず、１０重
量％を越えるとろう材が脆くなり塑性加工が困難となる
ため実用的範囲は通常１．０〜１０重量％である。Ｎｉ
およびＣｕは、接合に際してろう材と基板の界面に生成
するＮｉ−ＳｎあるいはＣｕ−Ｓｎの金属間化合物層の
成長を抑制するために添加する。金属間化合物の成長を
抑制するには、接合する相手側の材質と同じ元素を添加
することが最も効果的であり、あらかじめそれが解って
いる場合には、その材質と同じ元素のみ、すなわちＮｉ
またはＣｕのいずれかのみを添加しておけばよい。
しかし、実際には、半導体素子の多品種化に対応するた
め、基板の種類が違っていても、同じ組成のろう材で賄
われることが一般的である。このため、ＮｉとＣｕの両
方を添加しておくことにより、いずれの種類の基板でも
効率的に金属間化合物層の成長を抑えることができる。
め、基板の種類が違っていても、同じ組成のろう材で賄
われることが一般的である。このため、ＮｉとＣｕの両
方を添加しておくことにより、いずれの種類の基板でも
効率的に金属間化合物層の成長を抑えることができる。
ＮｉとＣｕを添加すると、ろう材中には当然金属間化合
物が生成することになるが、この場合の金属間化合物は
、ろう材中に均一に微細分散し、化合物層を形成するわ
けではないため、半導体装置の信鯨性維持の妨げとはな
らない、また、金属間化合物が微細分散することによる
二次的な効果として、ろう材の高温強度が向上すること
があげられる。ＮｉとＣｕＯ量が、合計して０．０５重
量％未満では、化合物層の抑制効果に乏しく、また、１
．０重量％を越えると、ろう材中に、金属間化合物の粗
大粒ができ、脆くなるため、実用的範囲は０．０６〜０
．７重量％である。また、ＮｉおよびＣｕを添加したろ
う材は、基板上への濡れ広がり性が低下してしまうが、
これは、さらにＰを添加することにより改善できる。こ
の濡れ広がり性を改善できるＰの濃度は、０．００５〜
０．５重量％の範囲であり、これを外れる添加量では効
果がない。また、Ｂｉ、Ｆｅ等の不可避不純物を含んで
も何ら差し支えない。
物が生成することになるが、この場合の金属間化合物は
、ろう材中に均一に微細分散し、化合物層を形成するわ
けではないため、半導体装置の信鯨性維持の妨げとはな
らない、また、金属間化合物が微細分散することによる
二次的な効果として、ろう材の高温強度が向上すること
があげられる。ＮｉとＣｕＯ量が、合計して０．０５重
量％未満では、化合物層の抑制効果に乏しく、また、１
．０重量％を越えると、ろう材中に、金属間化合物の粗
大粒ができ、脆くなるため、実用的範囲は０．０６〜０
．７重量％である。また、ＮｉおよびＣｕを添加したろ
う材は、基板上への濡れ広がり性が低下してしまうが、
これは、さらにＰを添加することにより改善できる。こ
の濡れ広がり性を改善できるＰの濃度は、０．００５〜
０．５重量％の範囲であり、これを外れる添加量では効
果がない。また、Ｂｉ、Ｆｅ等の不可避不純物を含んで
も何ら差し支えない。
本発明のろう材はあらかじめ不活性ガス雰囲気中で溶製
したＳｎ−Ｐ母合金を用い、これにＳｎ、Ｓｂ、Ｎｉ。
したＳｎ−Ｐ母合金を用い、これにＳｎ、Ｓｂ、Ｎｉ。
Ｃｕを所望の組成に配合し、黒鉛ルツボ内で溶解後、撹
拌の後鋳型に鋳込み合金を得る。この合金を通常の押出
加工、圧延加工、打抜加工等により所望のフォイル状線
状、打抜品のろう材に成型すればよい。
拌の後鋳型に鋳込み合金を得る。この合金を通常の押出
加工、圧延加工、打抜加工等により所望のフォイル状線
状、打抜品のろう材に成型すればよい。
あらかじめ窒素雰囲気中で溶製したＳｎ−Ｐ母合金とＳ
ｎ、Ｓｂ、ＮｉおよびＣｕを用いて第１表に示す組成に
配合し、黒鉛ルツボにいれ、高周波誘導加熱炉にて大気
中で溶解した後鋳型に鋳込み鋳塊とした。
ｎ、Ｓｂ、ＮｉおよびＣｕを用いて第１表に示す組成に
配合し、黒鉛ルツボにいれ、高周波誘導加熱炉にて大気
中で溶解した後鋳型に鋳込み鋳塊とした。
その鋳塊から、押出し加工・圧延加工・打ち抜き加工に
より、縦４＋ｗ＋、横４閣、厚さ０．１閣の成型ろう材
を得た。これらの成型ろう材を、縦１０■、横１０５ｍ
、厚さ０．５腫の無酸素鋼板にのせ、窒素雰囲気中で加
熱溶解し、濡れ広がり性を調査した結果を第１表に示す
０次に成型ろう材をＣｕ板およびＮｉめっきを施したＣ
ｕ板に、窒素雰囲気で３００℃で溶着した。その後、各
試料を１５０℃に保持した恒温槽内に保管し、２，４．
８，２５．６４および１００日後に抜き取り、Ｘ線マイ
クロアナライザー（ＥＤＸ）により金属間化合物を同定
し、その成長幅を測定した。その結果を第２図（Ａ）お
よび（Ｂ）に示す。第２図より、本発明合金ろう材Ｎｏ
９，１０，１１．１２は、基板とろう材の接合界面に生
成する金属間化合物の成長を効果的に抑制することが解
る。
より、縦４＋ｗ＋、横４閣、厚さ０．１閣の成型ろう材
を得た。これらの成型ろう材を、縦１０■、横１０５ｍ
、厚さ０．５腫の無酸素鋼板にのせ、窒素雰囲気中で加
熱溶解し、濡れ広がり性を調査した結果を第１表に示す
０次に成型ろう材をＣｕ板およびＮｉめっきを施したＣ
ｕ板に、窒素雰囲気で３００℃で溶着した。その後、各
試料を１５０℃に保持した恒温槽内に保管し、２，４．
８，２５．６４および１００日後に抜き取り、Ｘ線マイ
クロアナライザー（ＥＤＸ）により金属間化合物を同定
し、その成長幅を測定した。その結果を第２図（Ａ）お
よび（Ｂ）に示す。第２図より、本発明合金ろう材Ｎｏ
９，１０，１１．１２は、基板とろう材の接合界面に生
成する金属間化合物の成長を効果的に抑制することが解
る。
〔発明の効果〕
本発明により、Ｎｉ−ＳｎあるいはＣｕ−Ｓｎの金属間
化合物層の成長を抑制することができ、半導体装置の信
頼性を向上することができる。
化合物層の成長を抑制することができ、半導体装置の信
頼性を向上することができる。
第１図は半導体装置の断面図、第２図（Ａ）および（Ｂ
）は金属間化合物成長幅を示す図である。 １・・・基板、２・・・シリコンチップ、３・・・ろう
材、４・・・金属間化合物層。 特許出願人 住友金属鉱山株式会社
）は金属間化合物成長幅を示す図である。 １・・・基板、２・・・シリコンチップ、３・・・ろう
材、４・・・金属間化合物層。 特許出願人 住友金属鉱山株式会社
Claims (1)
- Ｓｂ−Ｓｎ系合金ろう材であって、Ｎｉ、Ｃｕおよび
Ｐを共に含有し、ＮｉとＣｕの和が０．０５〜１．０重
量％であり、Ｐが０．００５〜０．５重量％であること
を特徴とする半導体装置組立て用合金ろう材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2158843A JPH0449630A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 半導体装置組立て用合金ろう材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2158843A JPH0449630A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 半導体装置組立て用合金ろう材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0449630A true JPH0449630A (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=15680623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2158843A Pending JPH0449630A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 半導体装置組立て用合金ろう材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0449630A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005119755A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Senju Metal Industry Co., Ltd | はんだ付け方法、ダイボンディング用はんだペレット、ダイボンディングはんだペレットの製造方法および電子部品 |
| JP2007110016A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| KR100898896B1 (ko) * | 2004-06-01 | 2009-05-21 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 납땜 방법, 다이 본딩용 땜납 펠릿, 다이 본딩 땜납 펠릿의제조 방법 및 전자 부품 |
| CN108637030A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-12 | 安徽科技学院 | 脆性钎料带的液态挤压成型装置 |
| CN111916344A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-11-10 | 合肥工业大学 | 一种基于石墨烯/锡改性的铜纳米颗粒的铜-铜低温键合方法 |
-
1990
- 1990-06-19 JP JP2158843A patent/JPH0449630A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005119755A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2005-12-15 | Senju Metal Industry Co., Ltd | はんだ付け方法、ダイボンディング用はんだペレット、ダイボンディングはんだペレットの製造方法および電子部品 |
| JPWO2005119755A1 (ja) * | 2004-06-01 | 2008-04-03 | 千住金属工業株式会社 | ダイボンディング用ペレットおよび電子部品 |
| KR100898896B1 (ko) * | 2004-06-01 | 2009-05-21 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 납땜 방법, 다이 본딩용 땜납 펠릿, 다이 본딩 땜납 펠릿의제조 방법 및 전자 부품 |
| JP4844393B2 (ja) * | 2004-06-01 | 2011-12-28 | 千住金属工業株式会社 | ダイボンディング接合方法と電子部品 |
| JP2007110016A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| CN108637030A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-12 | 安徽科技学院 | 脆性钎料带的液态挤压成型装置 |
| CN108637030B (zh) * | 2018-05-08 | 2024-03-12 | 安徽科技学院 | 脆性钎料带的液态挤压成型装置 |
| CN111916344A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-11-10 | 合肥工业大学 | 一种基于石墨烯/锡改性的铜纳米颗粒的铜-铜低温键合方法 |
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