JPH0817836A - 半田ワイヤ及び半田バンプ電極並びに半田バンプ電極の製造方法 - Google Patents
半田ワイヤ及び半田バンプ電極並びに半田バンプ電極の製造方法Info
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- JPH0817836A JPH0817836A JP6149277A JP14927794A JPH0817836A JP H0817836 A JPH0817836 A JP H0817836A JP 6149277 A JP6149277 A JP 6149277A JP 14927794 A JP14927794 A JP 14927794A JP H0817836 A JPH0817836 A JP H0817836A
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- chip
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/01—Manufacture or treatment
- H10W72/012—Manufacture or treatment of bump connectors, dummy bumps or thermal bumps
-
- 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 resistors
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistors electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
- H05K3/3431—Leadless components
-
- H—ELECTRICITY
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- H05K3/3465—Application of solder
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- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ＩＣチップＡｌ電極上の半田バンプをリフロー
処理するに際して、Ａｌ電極上に別工程で皮膜形成を行
う工程を省略しても、リフロー処理による接合強度の劣
化が小さいバンプ電極を提供する。 【構成】Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要元
素とし、且つＣｕ（０．０１〜５．０重量％），Ｎｉ
（０．０１〜５．０重量％），Ｚｎ（０．０１〜５．０
重量％）から選ばれる２種以上を含有した半田ワイヤを
用いて、ＩＣチップ１のＡｌ電極２上に半田バンプ３を
形成し、この半田バンプ３を介してＩＣチップ１と基板
４の電極２，５を接合した。この時、半田バンプ３をリ
フロー処理して電極２，５間の位置ずれを修正し、ＩＣ
チップ１と基板４の接合不良を防止する。半田バンプ３
はリフロー処理を行っても剪断強度の劣化を低く抑える
ことが出来、実用可能な剪断強度を得ることが出来た。
処理するに際して、Ａｌ電極上に別工程で皮膜形成を行
う工程を省略しても、リフロー処理による接合強度の劣
化が小さいバンプ電極を提供する。 【構成】Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要元
素とし、且つＣｕ（０．０１〜５．０重量％），Ｎｉ
（０．０１〜５．０重量％），Ｚｎ（０．０１〜５．０
重量％）から選ばれる２種以上を含有した半田ワイヤを
用いて、ＩＣチップ１のＡｌ電極２上に半田バンプ３を
形成し、この半田バンプ３を介してＩＣチップ１と基板
４の電極２，５を接合した。この時、半田バンプ３をリ
フロー処理して電極２，５間の位置ずれを修正し、ＩＣ
チップ１と基板４の接合不良を防止する。半田バンプ３
はリフロー処理を行っても剪断強度の劣化を低く抑える
ことが出来、実用可能な剪断強度を得ることが出来た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＩＣチップの接続方法及
びそれに用いる半田ワイヤに関し、詳しくは、バンプを
介したワイヤレスボンディング法によりＩＣチップを基
板に接続する方法及びそれに用いる半田ワイヤに関す
る。
びそれに用いる半田ワイヤに関し、詳しくは、バンプを
介したワイヤレスボンディング法によりＩＣチップを基
板に接続する方法及びそれに用いる半田ワイヤに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体の高機能化に伴いＩＣの入
出力端子が増大する傾向にある。このため、ＩＣチップ
と基板を接続する方法として、フリップチップボンディ
グ等のバンプを介したワイヤレスボンディング方法が注
目を集めている。この方法は、ワイヤボンディング方法
がＩＣチップの周辺しか電極パッドを設けることが出来
ないのに対して、ＩＣチップの全面に電極パッドを形成
出来るため、電極パッド数を増やし実装密度を高める方
法に適している。
出力端子が増大する傾向にある。このため、ＩＣチップ
と基板を接続する方法として、フリップチップボンディ
グ等のバンプを介したワイヤレスボンディング方法が注
目を集めている。この方法は、ワイヤボンディング方法
がＩＣチップの周辺しか電極パッドを設けることが出来
ないのに対して、ＩＣチップの全面に電極パッドを形成
出来るため、電極パッド数を増やし実装密度を高める方
法に適している。
【０００３】ここで、バンプを介したワイヤレスボンデ
ィング方法の代表例としてフリップチップボンディング
について説明する。この方法は図１に示す通り、ＩＣチ
ップ１のＡｌ電極２に半田バンプ３を形成し、基板４に
は対応する位置に所定の電極５を形成する。このＩＣチ
ップ１と基板４はそれぞれ電極２，５と半田バンプ３を
介して接合される。この時、図２に示す様に、ＩＣチッ
プ１を基板４の所定位置に高精度で搭載することが困難
なため、電極２と５の位置にずれが生じることがある。
この様に電極２，５の中心線の位置がずれた状態でＩＣ
チップ１と基板４が接合された場合接合不良となり、半
導体の作動不良の原因となる。
ィング方法の代表例としてフリップチップボンディング
について説明する。この方法は図１に示す通り、ＩＣチ
ップ１のＡｌ電極２に半田バンプ３を形成し、基板４に
は対応する位置に所定の電極５を形成する。このＩＣチ
ップ１と基板４はそれぞれ電極２，５と半田バンプ３を
介して接合される。この時、図２に示す様に、ＩＣチッ
プ１を基板４の所定位置に高精度で搭載することが困難
なため、電極２と５の位置にずれが生じることがある。
この様に電極２，５の中心線の位置がずれた状態でＩＣ
チップ１と基板４が接合された場合接合不良となり、半
導体の作動不良の原因となる。
【０００４】この対応として特開平６−１３２３５３号
公報等には、半田バンプをリフローさせて接合精度を向
上させることが提案されており、これはＩＣチップと基
板の電極位置に多少のずれがあっても両電極間に介在す
る半田バンプをリフローさせると、半田バンプが溶融し
た状態でその表面張力により表面積を極力小さくするよ
うに自己修正が行われ、ＩＣチップのずれを解消出来る
とするものである。この方法はＩＣチップ搭載上のずれ
を解消する方法として有効な方法であるが、ＩＣチップ
Ａｌ電極上の半田材料をリフローするとＩＣチップと半
田バンプの接合強度が低下するという問題が生じる。前
記接合強度低下の対応として、ＩＣチップＡｌ電極上に
Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｕ又はＴｉ，Ｎｉ，Ａｕ等の多層スパッ
タ膜を形成することが試みられている。しかし乍らこの
方法は、工程が増えて時間を要するだけでなくコスト高
になるという問題を有する。
公報等には、半田バンプをリフローさせて接合精度を向
上させることが提案されており、これはＩＣチップと基
板の電極位置に多少のずれがあっても両電極間に介在す
る半田バンプをリフローさせると、半田バンプが溶融し
た状態でその表面張力により表面積を極力小さくするよ
うに自己修正が行われ、ＩＣチップのずれを解消出来る
とするものである。この方法はＩＣチップ搭載上のずれ
を解消する方法として有効な方法であるが、ＩＣチップ
Ａｌ電極上の半田材料をリフローするとＩＣチップと半
田バンプの接合強度が低下するという問題が生じる。前
記接合強度低下の対応として、ＩＣチップＡｌ電極上に
Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｕ又はＴｉ，Ｎｉ，Ａｕ等の多層スパッ
タ膜を形成することが試みられている。しかし乍らこの
方法は、工程が増えて時間を要するだけでなくコスト高
になるという問題を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来事情
に鑑み、ＩＣチップＡｌ電極上の半田バンプをリフロー
処理するに際して、Ａｌ電極上に別工程で皮膜形成を行
う工程を省略しても、リフロー処理による接合強度の劣
化が小さい半田ワイヤ、バンプ電極及びその製造方法を
提供せんとするものである。
に鑑み、ＩＣチップＡｌ電極上の半田バンプをリフロー
処理するに際して、Ａｌ電極上に別工程で皮膜形成を行
う工程を省略しても、リフロー処理による接合強度の劣
化が小さい半田ワイヤ、バンプ電極及びその製造方法を
提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための技術的手段】以上の目的を達成
するために本願第１発明は、半田材料の組成が下記〔組
成Ｉ〕であり、ＩＣチップのＡｌ電極上でリフローさせ
た後の剪断強度が１９ＭＰａ以上であることを特徴とす
るＩＣチップのバンプ電極用半田ワイヤである。 〔組成Ｉ〕Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要
元素とし、且つ、Ｃｕ（０．０１〜５．０重量％），Ｎ
ｉ（０．０１〜５．０重量％），Ｚｎ（０．０１〜５．
０重量％）から選ばれる２種以上を含有する。
するために本願第１発明は、半田材料の組成が下記〔組
成Ｉ〕であり、ＩＣチップのＡｌ電極上でリフローさせ
た後の剪断強度が１９ＭＰａ以上であることを特徴とす
るＩＣチップのバンプ電極用半田ワイヤである。 〔組成Ｉ〕Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要
元素とし、且つ、Ｃｕ（０．０１〜５．０重量％），Ｎ
ｉ（０．０１〜５．０重量％），Ｚｎ（０．０１〜５．
０重量％）から選ばれる２種以上を含有する。
【０００７】また本願第２発明は、ＩＣチップのＡｌ電
極上に形成された半田バンプ電極において、半田材料の
組成が下記〔組成Ｉ〕であり、且つ、ＩＣチップＡｌ電
極と半田バンプの境界にＣｕ，Ｎｉ，Ｚｎから選ばれる
２種以上を含有する金属間化合物層を形成してなること
を特徴とするＩＣチップの半田バンプ電極である。 〔組成Ｉ〕Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要
元素とし、且つ、Ｃｕ（０．０１〜５．０重量％），Ｎ
ｉ（０．０１〜５．０重量％），Ｚｎ（０．０１〜５．
０重量％）から選ばれる２種以上を含有する。
極上に形成された半田バンプ電極において、半田材料の
組成が下記〔組成Ｉ〕であり、且つ、ＩＣチップＡｌ電
極と半田バンプの境界にＣｕ，Ｎｉ，Ｚｎから選ばれる
２種以上を含有する金属間化合物層を形成してなること
を特徴とするＩＣチップの半田バンプ電極である。 〔組成Ｉ〕Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要
元素とし、且つ、Ｃｕ（０．０１〜５．０重量％），Ｎ
ｉ（０．０１〜５．０重量％），Ｚｎ（０．０１〜５．
０重量％）から選ばれる２種以上を含有する。
【０００８】さらに本願第３発明は、ＩＣチップＡｌ電
極と基板電極を半田バンプを介して接合するＩＣチップ
半田バンプ電極の製造方法において、ＩＣチップのＡｌ
電極上で下記〔組成Ｉ〕の半田材料をリフローさせるこ
とを特徴とするＩＣチップ半田バンプ電極の製造方法で
ある。 〔組成Ｉ〕Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要
元素とし、且つ、Ｃｕ（０．０１〜５．０重量％），Ｎ
ｉ（０．０１〜５．０重量％），Ｚｎ（０．０１〜５．
０重量％）から選ばれる２種以上を含有する。
極と基板電極を半田バンプを介して接合するＩＣチップ
半田バンプ電極の製造方法において、ＩＣチップのＡｌ
電極上で下記〔組成Ｉ〕の半田材料をリフローさせるこ
とを特徴とするＩＣチップ半田バンプ電極の製造方法で
ある。 〔組成Ｉ〕Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要
元素とし、且つ、Ｃｕ（０．０１〜５．０重量％），Ｎ
ｉ（０．０１〜５．０重量％），Ｚｎ（０．０１〜５．
０重量％）から選ばれる２種以上を含有する。
【０００９】
【作用】以下本発明の構成と作用についてさらに説明す
る。 〔半田材料〕 Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要元素と
する。ここで主要元素とは５０重量％以上含有されたも
のであり、好ましくは８０重量％以上含有されたもので
ある。 本発明では上記主要元素に加えて、次の２種以上を
含有することが必要である。 Ｃｕ（０．０１〜５．０重量％） Ｎｉ（０．０１〜５．０重量％） Ｚｎ（０．０１〜５．０重量％） 半田材料の主要元素に対してＣｕ，Ｎｉ，Ｚｎをこのよ
うに添加した合金半田は、Ａｌ電極上でリフローさせて
も半田バンプ材の剪断強度の劣化が小さく、いずれもリ
フロー前の剪断強度に対するリフロー後の剪断強度で表
した剪断強度維持率を５０％以上とすることが出来、リ
フロー後の剪断強度を１９ＭＰａ以上に出来る。このた
め、接合強度は充分得られる。Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎの含有
量は、 Ｃｕ：０．０５〜５．０重量％ Ｎｉ：０．０５〜５．０重量％ Ｚｎ：０．０５〜５．０重量％ であることがより好ましい。この範囲の時、Ａｌ電極上
でリフローさせても半田バンプ材の剪断強度の劣化はさ
らに小さく、剪断強度維持率を６０％以上とすることが
出来、リフロー後の剪断強度を３０ＭＰａ以上に出来
る。
る。 〔半田材料〕 Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要元素と
する。ここで主要元素とは５０重量％以上含有されたも
のであり、好ましくは８０重量％以上含有されたもので
ある。 本発明では上記主要元素に加えて、次の２種以上を
含有することが必要である。 Ｃｕ（０．０１〜５．０重量％） Ｎｉ（０．０１〜５．０重量％） Ｚｎ（０．０１〜５．０重量％） 半田材料の主要元素に対してＣｕ，Ｎｉ，Ｚｎをこのよ
うに添加した合金半田は、Ａｌ電極上でリフローさせて
も半田バンプ材の剪断強度の劣化が小さく、いずれもリ
フロー前の剪断強度に対するリフロー後の剪断強度で表
した剪断強度維持率を５０％以上とすることが出来、リ
フロー後の剪断強度を１９ＭＰａ以上に出来る。このた
め、接合強度は充分得られる。Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎの含有
量は、 Ｃｕ：０．０５〜５．０重量％ Ｎｉ：０．０５〜５．０重量％ Ｚｎ：０．０５〜５．０重量％ であることがより好ましい。この範囲の時、Ａｌ電極上
でリフローさせても半田バンプ材の剪断強度の劣化はさ
らに小さく、剪断強度維持率を６０％以上とすることが
出来、リフロー後の剪断強度を３０ＭＰａ以上に出来
る。
【００１０】 その他成分 本発明においては半田材料を前記構成にすることに加え
て、半田材料として通常含有される成分を含み得るもの
である。例えば、冷間加工性を向上させるための０．２
〜１０重量％Ａｇ、半田材料の強度を向上させ取扱いを
容易にするための１〜１０重量％Ｓｂ等が例示出来る。 機構の推定 本発明において半田材料を前記構成にすることにより、
Ａｌ電極上でリフローさせても半田バンプ材の剪断強度
の劣化を小さく出来る理由は十分に解明されていないも
のの、Ａｌ電極上で半田バンプ材をリフローさせた場
合、従来はＡｌ成分が半田バンプ材中に拡散されてＡｌ
電極が消滅する傾向にあることに対し、本発明において
は図３に示すように、Ａｌ電極２と半田バンプ材3aとの
境界に金属間化合物６が形成され、この化合物６の中に
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎの内少なくとも２種を含むことが、Ａ
ｌ成分が半田バンプ材中に拡散されることを阻止する働
きをしているものと考えられる。
て、半田材料として通常含有される成分を含み得るもの
である。例えば、冷間加工性を向上させるための０．２
〜１０重量％Ａｇ、半田材料の強度を向上させ取扱いを
容易にするための１〜１０重量％Ｓｂ等が例示出来る。 機構の推定 本発明において半田材料を前記構成にすることにより、
Ａｌ電極上でリフローさせても半田バンプ材の剪断強度
の劣化を小さく出来る理由は十分に解明されていないも
のの、Ａｌ電極上で半田バンプ材をリフローさせた場
合、従来はＡｌ成分が半田バンプ材中に拡散されてＡｌ
電極が消滅する傾向にあることに対し、本発明において
は図３に示すように、Ａｌ電極２と半田バンプ材3aとの
境界に金属間化合物６が形成され、この化合物６の中に
Ｃｕ，Ｎｉ，Ｚｎの内少なくとも２種を含むことが、Ａ
ｌ成分が半田バンプ材中に拡散されることを阻止する働
きをしているものと考えられる。
【００１１】〔半田ワイヤの製造方法〕本発明になる半
田ワイヤの製造方法としては次の二つの方法が例示出来
る。第１の方法は前記構成の半田材料を溶解し、鋳造、
押出、伸線加工を行うことにより直径３０〜１００μｍ
のワイヤに仕上げる。第２の方法は前記構成の半田材料
を溶解し、該溶湯を水中に噴射する急冷凝固法により素
線を得、次いで伸線加工を行うことにより直径３０〜１
００μｍのワイヤに仕上げる。本発明においては第２の
方法である急冷凝固法が好ましく採用される。この理由
は、均一な組成が得られると共に良好な機械的性質が得
られ、バンプ形成のハンドリングが容易になるためであ
る。
田ワイヤの製造方法としては次の二つの方法が例示出来
る。第１の方法は前記構成の半田材料を溶解し、鋳造、
押出、伸線加工を行うことにより直径３０〜１００μｍ
のワイヤに仕上げる。第２の方法は前記構成の半田材料
を溶解し、該溶湯を水中に噴射する急冷凝固法により素
線を得、次いで伸線加工を行うことにより直径３０〜１
００μｍのワイヤに仕上げる。本発明においては第２の
方法である急冷凝固法が好ましく採用される。この理由
は、均一な組成が得られると共に良好な機械的性質が得
られ、バンプ形成のハンドリングが容易になるためであ
る。
【００１２】〔半田バンプの形成方法／ＩＣチップと基
板の接合〕図４を参照して半田バンプの形成方法及びＩ
Ｃチップと基板の接合を説明する。 半田ボールの形成 （ａ）図において、半田ワイヤ７はキャピラリ８からそ
の先端部を導出し、トーチ９を加熱源として半田ボール
１０を形成する。 半田ボールの圧着 （ｂ）図において、キャピラリ８を下降させることによ
り半田ボール１０はＩＣチップ１上のＡｌ電極２上に圧
着される。ここでＡｌ電極として、通常はＡｌ−Ｓｉや
Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ等のＡｌ合金が用いられる。 半田バンプの形成 （ｃ）図において、キャピラリ８を引き上げることによ
り、半田ボール１０のネック部が破断して半田ボール１
０がＡｌ電極２上に残留する。この残留した半田ボール
１０を半田バンプ３と呼ぶ。 ＩＣチップ１と基板４の接合 （ｄ）図において、ＩＣチップ１と基板４はそれぞれの
電極２，５と半田バンプ３を介して接合される。この時
前述した様な、半田バンプ材を溶融状態に至る迄加熱す
る所謂リフロー処理を行う。このリフロー処理を行うこ
とにより、ＩＣチップ１と基板４の電極２，５の位置ず
れによる接合不良を、溶融した半田バンプ材の表面張力
を利用して自己修正させることが出来る。
板の接合〕図４を参照して半田バンプの形成方法及びＩ
Ｃチップと基板の接合を説明する。 半田ボールの形成 （ａ）図において、半田ワイヤ７はキャピラリ８からそ
の先端部を導出し、トーチ９を加熱源として半田ボール
１０を形成する。 半田ボールの圧着 （ｂ）図において、キャピラリ８を下降させることによ
り半田ボール１０はＩＣチップ１上のＡｌ電極２上に圧
着される。ここでＡｌ電極として、通常はＡｌ−Ｓｉや
Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ等のＡｌ合金が用いられる。 半田バンプの形成 （ｃ）図において、キャピラリ８を引き上げることによ
り、半田ボール１０のネック部が破断して半田ボール１
０がＡｌ電極２上に残留する。この残留した半田ボール
１０を半田バンプ３と呼ぶ。 ＩＣチップ１と基板４の接合 （ｄ）図において、ＩＣチップ１と基板４はそれぞれの
電極２，５と半田バンプ３を介して接合される。この時
前述した様な、半田バンプ材を溶融状態に至る迄加熱す
る所謂リフロー処理を行う。このリフロー処理を行うこ
とにより、ＩＣチップ１と基板４の電極２，５の位置ず
れによる接合不良を、溶融した半田バンプ材の表面張力
を利用して自己修正させることが出来る。
【００１３】
〔実施例１〕５０重量％Ｓｎ、０．０１重量％Ｃｕ、
０．５重量％Ｎｉ、５．０重量％Ｓｂ、５．０重量％Ａ
ｇ、残部Ｐｂとなるように、半田合金１００ｇをアルゴ
ンガス雰囲気中で溶解し、アルゴンガス圧で穴径３００
μｍの石英ノズルから噴出させ、２５０ｒｐｍで回転し
ている水層を形成した円筒ドラム内で急冷凝固させ半田
素線を得た。この素線を伸線加工して直径５０μｍの半
田ワイヤに仕上げた。ここで得られた半田ワイヤを用い
て、図４（ａ）〜（ｃ）の手順に従ってＩＣチップ１の
Ａｌ−Ｓｉ合金電極２上に半田バンプ３を形成した。図
４（ａ）〜（ｃ）と同様の手順に従って２０個の半田バ
ンプ試料を作成し、この内１０個の半田バンプ試料につ
いては日本アルファーメタルズ社製ロジン系フラックス
（商品名：α５００３ＴＲ）を塗布し、アルゴンガス雰
囲気中で加熱台を用いて５００Ｋまで加熱し、半田バン
プをリフローさせた。リフロー処理有り無しの各１０個
の半田バンプ材について剪断強度を測定した。その結果
を表２中に示す。次いで、Ｘ線回析装置を用いて図３に
示す金属間化合物６を測定した。確認出来たＣｕ，Ｎ
ｉ，Ｚｎ成分の種類を表２中に示す。
０．５重量％Ｎｉ、５．０重量％Ｓｂ、５．０重量％Ａ
ｇ、残部Ｐｂとなるように、半田合金１００ｇをアルゴ
ンガス雰囲気中で溶解し、アルゴンガス圧で穴径３００
μｍの石英ノズルから噴出させ、２５０ｒｐｍで回転し
ている水層を形成した円筒ドラム内で急冷凝固させ半田
素線を得た。この素線を伸線加工して直径５０μｍの半
田ワイヤに仕上げた。ここで得られた半田ワイヤを用い
て、図４（ａ）〜（ｃ）の手順に従ってＩＣチップ１の
Ａｌ−Ｓｉ合金電極２上に半田バンプ３を形成した。図
４（ａ）〜（ｃ）と同様の手順に従って２０個の半田バ
ンプ試料を作成し、この内１０個の半田バンプ試料につ
いては日本アルファーメタルズ社製ロジン系フラックス
（商品名：α５００３ＴＲ）を塗布し、アルゴンガス雰
囲気中で加熱台を用いて５００Ｋまで加熱し、半田バン
プをリフローさせた。リフロー処理有り無しの各１０個
の半田バンプ材について剪断強度を測定した。その結果
を表２中に示す。次いで、Ｘ線回析装置を用いて図３に
示す金属間化合物６を測定した。確認出来たＣｕ，Ｎ
ｉ，Ｚｎ成分の種類を表２中に示す。
【００１４】〔剪断強度の測定方法〕半田バンプ材とＩ
ＣチップＡｌ電極の間の剪断荷重をボンディング強度試
験装置を用いて測定し、光学顕微鏡により測定した接合
面積当りの剪断強度（ＭＰａ）で表示した。
ＣチップＡｌ電極の間の剪断荷重をボンディング強度試
験装置を用いて測定し、光学顕微鏡により測定した接合
面積当りの剪断強度（ＭＰａ）で表示した。
【００１５】〔実施例２〜２３、比較例１〜６〕半田ワ
イヤの組成を表１の様にしたこと以外は実施例１と同様
にして試験を行った。測定結果を表２に示す。
イヤの組成を表１の様にしたこと以外は実施例１と同様
にして試験を行った。測定結果を表２に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】表１及び表２の実施例１〜２３から明らか
な様に、Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要元
素とし、且つ０．０１〜５．０重量％Ｃｕ，０．０１〜
５．０重量％Ｎｉ，０．０１〜５．０重量％Ｚｎの内２
種以上を含有した半田ワイヤを用いて半田バンプを形成
することにより、直接リフロー処理しても剪断強度はい
ずれも２０ＭＰａ以上であり、リフロー処理することに
よる剪断強度の劣化しにくさを表す剪断強度維持率はい
ずれも５０％以上であることが判る。ここで、２種以上
含有させるＣｕ、Ｎｉ、Ｚｎをそれぞれ０．０５〜５．
０重量％含有させるとさらに優れた効果を示し、直接リ
フロー処理しても剪断強度はいずれも３０ＭＰａ以上で
あり、剪断強度維持率はいずれも６０％以上であること
が判る。
な様に、Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要元
素とし、且つ０．０１〜５．０重量％Ｃｕ，０．０１〜
５．０重量％Ｎｉ，０．０１〜５．０重量％Ｚｎの内２
種以上を含有した半田ワイヤを用いて半田バンプを形成
することにより、直接リフロー処理しても剪断強度はい
ずれも２０ＭＰａ以上であり、リフロー処理することに
よる剪断強度の劣化しにくさを表す剪断強度維持率はい
ずれも５０％以上であることが判る。ここで、２種以上
含有させるＣｕ、Ｎｉ、Ｚｎをそれぞれ０．０５〜５．
０重量％含有させるとさらに優れた効果を示し、直接リ
フロー処理しても剪断強度はいずれも３０ＭＰａ以上で
あり、剪断強度維持率はいずれも６０％以上であること
が判る。
【００１９】これに対して、Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少な
くとも１種を主要元素としているものの、０．０１〜
５．０重量％Ｃｕ，０．０１〜５．０重量％Ｎｉ，０．
０１〜５．０重量％Ｚｎの内２種以上を含有していない
場合は、比較例１〜６から明らかな様に、直接リフロー
処理すると剪断強度はいずれも１０ＭＰａ以下であり、
剪断強度維持率はいずれも２５％以下であることが判
る。
くとも１種を主要元素としているものの、０．０１〜
５．０重量％Ｃｕ，０．０１〜５．０重量％Ｎｉ，０．
０１〜５．０重量％Ｚｎの内２種以上を含有していない
場合は、比較例１〜６から明らかな様に、直接リフロー
処理すると剪断強度はいずれも１０ＭＰａ以下であり、
剪断強度維持率はいずれも２５％以下であることが判
る。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半田バン
プ形成に用いる半田材料の組成を上記構成とすることに
より、ＩＣチップＡｌ電極上の半田バンプ材料を直接リ
フロー処理を行っても剪断強度の劣化を低く抑えること
が出来、実用可能な剪断強度を得ることが出来た。従っ
て、Ａｌ電極上に別工程で皮膜形成を行わなければリフ
ロー処理後の剪断強度の劣化が大きいためＡｌ電極上の
半田バンプ材に直接リフロー処理が出来ない従来のもの
に比べて、バンプ電極の形成、半導体装置の製造にかか
る工程が減って時間を要せず、コストも低減出来る。
プ形成に用いる半田材料の組成を上記構成とすることに
より、ＩＣチップＡｌ電極上の半田バンプ材料を直接リ
フロー処理を行っても剪断強度の劣化を低く抑えること
が出来、実用可能な剪断強度を得ることが出来た。従っ
て、Ａｌ電極上に別工程で皮膜形成を行わなければリフ
ロー処理後の剪断強度の劣化が大きいためＡｌ電極上の
半田バンプ材に直接リフロー処理が出来ない従来のもの
に比べて、バンプ電極の形成、半導体装置の製造にかか
る工程が減って時間を要せず、コストも低減出来る。
【図１】フリップチップボンディング法の概要を示す簡
略図。
略図。
【図２】フリップチップボンディング法においてＩＣチ
ップにずれが生じた場合を示す簡略図。
ップにずれが生じた場合を示す簡略図。
【図３】本発明に係る半田バンプ電極の一実施例を示す
簡略図で、リフロー処理した状態を表す。
簡略図で、リフロー処理した状態を表す。
【図４】半田バンプの形成方法及びＩＣチップと基板の
接合の概要を示す簡略図。
接合の概要を示す簡略図。
１：ＩＣチップ ２：Ａｌ電極 ３：半田バンプ ４：基板 ５：電極 ６：金属間化合物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安部 武明 東京都三鷹市下連雀８−５−１ 田中電子 工業株式会社三鷹工場内
Claims (3)
- 【請求項１】 半田材料の組成が下記〔組成Ｉ〕であ
り、ＩＣチップＡｌ電極上でリフローさせた後の剪断強
度が１９ＭＰａ以上であることを特徴とするＩＣチップ
バンプ電極用半田ワイヤ。 〔組成Ｉ〕Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要
元素とし、且つ、Ｃｕ（０．０１〜５．０重量％），Ｎ
ｉ（０．０１〜５．０重量％），Ｚｎ（０．０１〜５．
０重量％）から選ばれる２種以上を含有する。 - 【請求項２】 ＩＣチップＡｌ電極上に形成された半田
バンプ電極において、半田材料の組成が下記〔組成Ｉ〕
であり、且つ、ＩＣチップＡｌ電極と半田バンプの境界
にＣｕ，Ｎｉ，Ｚｎから選ばれる２種以上を含有する金
属間化合物層を形成してなることを特徴とするＩＣチッ
プ半田バンプ電極。 〔組成Ｉ〕Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要
元素とし、且つ、Ｃｕ（０．０１〜５．０重量％），Ｎ
ｉ（０．０１〜５．０重量％），Ｚｎ（０．０１〜５．
０重量％）から選ばれる２種以上を含有する。 - 【請求項３】 ＩＣチップＡｌ電極と基板電極を半田バ
ンプを介して接合するＩＣチップ半田バンプ電極の製造
方法において、ＩＣチップＡｌ電極上で下記〔組成Ｉ〕
の半田材料をリフローさせることを特徴とするＩＣチッ
プ半田バンプ電極の製造方法。 〔組成Ｉ〕Ｐｂ，Ｓｎ，Ｉｎの内少なくとも１種を主要
元素とし、且つ、Ｃｕ（０．０１〜５．０重量％），Ｎ
ｉ（０．０１〜５．０重量％），Ｚｎ（０．０１〜５．
０重量％）から選ばれる２種以上を含有する。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6149277A JPH0817836A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 半田ワイヤ及び半田バンプ電極並びに半田バンプ電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6149277A JPH0817836A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 半田ワイヤ及び半田バンプ電極並びに半田バンプ電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817836A true JPH0817836A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15471701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6149277A Pending JPH0817836A (ja) | 1994-06-30 | 1994-06-30 | 半田ワイヤ及び半田バンプ電極並びに半田バンプ電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817836A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001504760A (ja) * | 1997-02-10 | 2001-04-10 | アイオワ ステイト ユニヴァーシティ リサーチ ファウンデーション、インク． | 鉛を含まないはんだ |
| JP2002185130A (ja) * | 2000-12-11 | 2002-06-28 | Fujitsu Ltd | 電子回路装置及び電子部品 |
| JP2018510505A (ja) * | 2015-04-03 | 2018-04-12 | インテル・コーポレーション | 薄型ＦＬＩアプリケーションのためのＣｕ表面仕上げ上のＺｎドープ半田 |
-
1994
- 1994-06-30 JP JP6149277A patent/JPH0817836A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001504760A (ja) * | 1997-02-10 | 2001-04-10 | アイオワ ステイト ユニヴァーシティ リサーチ ファウンデーション、インク． | 鉛を含まないはんだ |
| JP2002185130A (ja) * | 2000-12-11 | 2002-06-28 | Fujitsu Ltd | 電子回路装置及び電子部品 |
| JP2018510505A (ja) * | 2015-04-03 | 2018-04-12 | インテル・コーポレーション | 薄型ＦＬＩアプリケーションのためのＣｕ表面仕上げ上のＺｎドープ半田 |
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