JPH069784U - 複合半田 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半田を用いた電子部品用接続材料において、加
熱，溶融時においてその厚さ（高さ）を一定に保持でき
るようにして、温度変化による半導体チップの剥離や導
通不良が生じる虞れのない半導体装置の製造に極めて有
用な接続材料を提供する。 【構成】PbSn，PbAgSn等の半田材料を用いて、所定厚の
半田層１を形成する。半田層１中に、半田よりも高融点
の材質（Cu，Ni，Mo，Ｗ，セラミック，アルミナ，ガラ
ス，BN等）からなるスペーサ部材２を埋設する。スペー
サ部材２は上下面夫々に互いに平行な接線2a，2aを有す
る。半田溶融時に、上，下の接線2a，2aが、接続しよう
とする二部材に各々接することで、溶融時における半田
層１の厚さ（高さ）を一定に保持し、接続後における熱
サイクル強度の低下を防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はパワートランジスタ等における電子部品の接続に使用される接続材料 、詳しくは、半導体チップの基板への固定等に用いる半田の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、半導体チップを基板上に接続する際等に用いるものとして、半田を 0.1mm 厚程度のテープ状（若しくはリボン状），ペレット状等に成形した接続材 料が知られている。この接続材料Ｆは、チップ状に切断したものを基板Ｃ上に載 せ、その上に半導体チップＢをセットした後に加熱，溶融させることで、半導体 チップＢを基板Ｃ上に固着せしめるものである（図３参照）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし乍ら、上記従来の接続材料Ｆは半田のみからなる単層構造であるため、 図３に示すように、溶融時にその形状が崩れて固化後の厚さ（高さ）が不均一に なることがあり、厚みの薄い部分では所定の熱サイクル強度が得られず、温度変 化による半導体チップＢの剥離や導通不良を生じさせる虞れがあった。

【０００４】 本考案はこのような従来事情に鑑みてなされたものであり、その目的とすると ころは、半田を用いて電子部品の接続を行うに際し、加熱，溶融時においてその 接続材料の厚さ（高さ）を一定に保持できるようにして、接続後において所定の 熱サイクル強度を得られるようにすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

前述の目的を達成するために、本考案に係る複合半田は、上下夫々に平行な接 線を有し、且つ半田よりも高融点の材質で成形したスペーサ部材を、所定の厚み を有する半田層中に入れてなることを特徴とする。

【０００６】

【作用】

本考案の複合半田によれば、接続しようとする二部材間に半田層とスペーサ部 材が介在し、半田溶融時においてスペーサ部材の上，下の接線が各部材に各々接 することで夫々の部材が互いに平行に支持されるをもって、溶融時における半田 層の厚さ（高さ）を一定に保持し得、固化後の厚さを均一にできる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案複合半田の実施例を、半導体チップＢを基板Ｃ上に固定するため の接合材料として使用するものを例にとり、図面を参照して説明する。 図１及び２で示す複合半田Ａは、薄肉帯状に形成した半田層１中に、さらに薄 肉な帯状のスペーサ部材２を埋設してほぼテープ状（若しくはリボン状）に作製 した実施例を示す。

【０００８】 半田層１は、PbSn，PbAgSn等の周知な半田材を用いて、半導体チップＢよりや や小幅で、且つ0.1mm 程度の厚みを備えた薄肉帯状に作製される。半田層１中に は、半田層１の長さ方向へ沿って延びる帯状のスペーサ部材２を埋設する。

【０００９】 スペーサ部材２は、半田層１を構成する半田よりも高融点（少なくとも５０℃ 以上）な材料、例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ，セラミック，アルミナ，ガラス ，ＢＮ等を用いて、半田層１内に埋設可能な薄肉帯状に作製する。

【００１０】 スペーサ部材２はその上下面に、互いに平行となる接線2a，2aを有する。これ ら接線2a，2aは半田溶融時において、半導体チップＢ，基板Ｃに接することで、 該チップＢ，基板Ｃを互いに平行に支持する。 尚、上記スペーサ部材２は、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ等の金属膜を表面に形成 したり、フラックスで表面処理するなどして、半田との馴染みを良くすることが 好ましい。

【００１１】 本実施例の複合半田Ａの使用方法を説明すれば、まず、前述の如くテープ状に 作製した複合半田Ａの先端部分を、半導体チップＢより一回り小さな方形片状（ チップ状）に切断し、これを基板Ｃ上に載承し、その上に半導体チップＢをセッ トする（図２(a) 参照）。

【００１２】 この状態でチップ状の複合半田Ａを加熱すれば、半田層１が溶融すると共に、 スペーサ部材２の上，下の接線2a，2aが半導体チップＢ，基板Ｃに接することで 、半導体チップＢを基板Ｃに対して平行に支持し、これにより溶融する半田の厚 さが均一に保たれ、固化後の半田層１’の厚さを一定に保持する（図２(b) 参照 ）。

【００１３】 従って、半導体チップＢと基板Ｃとを接続した状態において、その接続部分、 即ち、固化後の複合半田Ａ’に部分的に薄肉な箇所が形成されず、該接続部分全 域で所定の熱サイクル強度を得られる。よって、温度変化による半導体チップＢ の剥離や導通不良が生じる虞れのない、信頼性の高い半導体装置Ｄが提供される 。

【００１４】 図３及び４で示す複合半田Ｅは、前述せる実施例における断面矩形状のスペー サ部材２に代えて、断面Ｘ字形のスペーサ部材３を埋設した実施例を示す。

【００１５】 この実施例のスペーサ部材３は、前述のスペーサ部材２同様にＣｕ，Ｎｉ，Ｍ ｏ，Ｗ，セラミック，アルミナ，ガラス，ＢＮ等を用いて、半田層１内に埋設可 能な大きさで、且つ断面Ｘ字形の長尺状に作製し、その上下面における左右の端 部3a，3a間に、互いに平行となる接線3b，3bを形成する。これら接線3b，3bは半 田溶融時において、半導体チップＢ，基板Ｃに接することで、該チップＢ，基板 Ｃを互いに平行に支持する。

【００１６】 尚、このスペーサ部材３においても、Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ等の金属膜を表 面に形成したり、フラックスで表面処理するなどして、半田との馴染みを良くす ることが好ましい。

【００１７】 而して、この実施例の複合半田Ｅの使用方法を説明すれば、まず、複合半田Ｅ の先端部分を、半導体チップＢより一回り小さな方形片状（チップ状）に切断し 、これを基板Ｃ上に載承し、その上に半導体チップＢをセットする（図４(a) 参 照）。

【００１８】 この状態でチップ状の複合半田Ｅを加熱すれば、半田層１が溶融すると共に、 スペーサ部材３の上，下の接線3b，3bが半導体チップＢ，基板Ｃに接することで 、半導体チップＢを基板Ｃに対して平行に支持し、これにより溶融する半田の厚 さが均一に保たれ、固化後の半田層１’の厚さを一定に保持する（図４(b) 参照 ）。

【００１９】 従って前述の実施例同様、固化後の複合半田Ｅ’に部分的に薄肉な箇所が形成 されず、該接続部分全域で所定の熱サイクル強度を得られる。よって、温度変化 による半導体チップＢの剥離や導通不良が生じる虞れのない、信頼性の高い半導 体装置Ｄが提供される。

【００２０】 尚、スペーサ部材の断面形状については、上記以外にも略Ｗ字状，略Ｍ字状， 逆凹形状等が考えられ、要するに、上下夫々に平行な接線を構成可能な断面形状 であれば、何等限定されない。

【００２１】 また、本考案の複合半田は図示する長尺状のものに限定されず、例えば、半田 層中にスペーサ部材（２，３）を並列状に備えたシート形に作製して、使用時に 所定寸法のチップ状に切断したり、若しくは予めチップ状に成形するなど、その 外観形状については任意である。

【００２２】 さらに、上記各実施例では半導体チップＢを基板Ｃ上に固定するための接合材 料について説明したが、本考案はこれに限定されず、各種電子部品の接続に使用 可能であり、接続しようとする二部材の大きさに合わせて半田層やスペーサ部材 の大きさ，形状等を適宜に変更することはいうまでもない。

【００２３】

【考案の効果】

本考案に係る複合半田は以上説明したように構成したことから、半田層中のス ペーサ部材によって半田溶融後の厚さ（高さ）を均一に保持して、接続後におけ る熱サイクル強度の低下を防止し得る。よって、温度変化による半導体チップの 剥離や導通不良が生じる虞れのない、信頼性の高い半導体装置の製造に極めて有 用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る複合半田の一実施例を示す斜視図
で、一部切欠して表す。

【図２】本考案複合半田を用いて半導体チップを基板に
接続する状態の断面図で、(a）は半田の溶融前を、(b）
は半田の溶融後を、夫々表す。

【図３】本考案に係る複合半田の他の実施例を示す斜視
図で、一部切欠して表す。

【図４】図３に係る複合半田を用いて半導体チップを基
板に接続する状態の断面図で、(a）は半田の溶融前を、
(b）は半田の溶融後を、夫々表す。

【図５】従来の接続材料を用いて半導体チップを基板に
接続する状態の断面図で、半田溶融前を仮想線で、溶融
後を実線で、夫々表す。

【符号の説明】

Ａ，Ｅ：複合半田 １：半田層 ２，
３：スペーサ部材 2a，3b：接線 Ｂ：半導体チップ Ｃ：
基板

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下夫々に平行な接線を有し、且つ半田
   よりも高融点の材質で成形したスペーサ部材を、所定の
   厚みを有する半田層中に入れてなることを特徴とする複
   合半田。