JPS6155774B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6155774B2 JPS6155774B2 JP54133431A JP13343179A JPS6155774B2 JP S6155774 B2 JPS6155774 B2 JP S6155774B2 JP 54133431 A JP54133431 A JP 54133431A JP 13343179 A JP13343179 A JP 13343179A JP S6155774 B2 JPS6155774 B2 JP S6155774B2
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- JP
- Japan
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- tin
- gold
- thermal fatigue
- semiconductor device
- weight
- Prior art date
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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
-
- 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
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/073—Connecting or disconnecting of die-attach connectors
-
- 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
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/073—Connecting or disconnecting of die-attach connectors
- H10W72/07331—Connecting techniques
- H10W72/07337—Connecting techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone or epoxy
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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
- H10W72/351—Materials of die-attach connectors
- H10W72/352—Materials of die-attach connectors comprising metals or metalloids, e.g. solders
-
- 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
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/59—Bond pads specially adapted therefor
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、耐熱疲労特性に優れた半導体装置に
関する。
関する。
一般に、例えばパワートランジスタ等の半導体
装置は、素子配設基台上に半田等のろう材を載置
し、このろう材を介して半導体素子を接合すると
ともに、その接合部を電極として兼用した構造を
有している。
装置は、素子配設基台上に半田等のろう材を載置
し、このろう材を介して半導体素子を接合すると
ともに、その接合部を電極として兼用した構造を
有している。
而して、従来半導体素子と素子配設基台との接
合に用いられるろう材としては、金共晶を主成分
とする金―錫、金―シリコン系と鉛を主成分とす
る鉛―錫系、および錫を主成分とする錫系半田が
用いられている。
合に用いられるろう材としては、金共晶を主成分
とする金―錫、金―シリコン系と鉛を主成分とす
る鉛―錫系、および錫を主成分とする錫系半田が
用いられている。
しかしながら、ろう材として金共晶を主成分と
した金（80重量％）―錫（20％）系、金―シリコ
ン（3.5重量％）を用いるものでは、接着後の熱
疲労特性が優れているが、金の含有量が多い為に
非常に高価であり経済性が悪い。また、半導体素
子の形状が大きくなると半導体素子と素子配設基
台との熱膨張係数の差異により、熱衝撃試験（−
45℃〜150℃の温度範囲における）の際に半導体
素子が破損し易い欠点がある。
した金（80重量％）―錫（20％）系、金―シリコ
ン（3.5重量％）を用いるものでは、接着後の熱
疲労特性が優れているが、金の含有量が多い為に
非常に高価であり経済性が悪い。また、半導体素
子の形状が大きくなると半導体素子と素子配設基
台との熱膨張係数の差異により、熱衝撃試験（−
45℃〜150℃の温度範囲における）の際に半導体
素子が破損し易い欠点がある。
一方、鉛を主成分とする鉛―錫系半田や錫を主
成分とする錫―銀半田は、半田が軟かい為に熱衝
撃試験での素子の破損はないが、熱疲労時に半田
が酸化し易く熱疲労特性の劣化が大きい欠点があ
る。
成分とする錫―銀半田は、半田が軟かい為に熱衝
撃試験での素子の破損はないが、熱疲労時に半田
が酸化し易く熱疲労特性の劣化が大きい欠点があ
る。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、熱衝撃による半導体素子の破損がなくしかも
熱疲労特性に優れた半導体装置を提供するもので
ある。
り、熱衝撃による半導体素子の破損がなくしかも
熱疲労特性に優れた半導体装置を提供するもので
ある。
以下、本発明の実施例について説明する。
第１図Ａ及び同図Ｂは、本発明に係る半導体装
置の一実施例の構成を示す説明図である。図中１
は、素子配設基台２の主面にニツケルメツキ層３
を介して被着されたろう層である。ろう層１は、
素子配設基台２に半導体素子４を接合する錫―イ
ンジウムからなるろう材５と、半導体素子４の下
面に電極として形成されたニツケルメツキ層３に
酸化防止のために施された金メツキ６とが合金化
して形成されたものである。
置の一実施例の構成を示す説明図である。図中１
は、素子配設基台２の主面にニツケルメツキ層３
を介して被着されたろう層である。ろう層１は、
素子配設基台２に半導体素子４を接合する錫―イ
ンジウムからなるろう材５と、半導体素子４の下
面に電極として形成されたニツケルメツキ層３に
酸化防止のために施された金メツキ６とが合金化
して形成されたものである。
ここで、ろう層１を形成するろう材に錫を主成
分としてインジウムを含有したものを用いた理由
は、科学理論によつて十分に解明されていないが
この組成によつて熱疲労試験中に発生し易いクラ
ツクの発生を抑えられることが実験的に確認され
ていることに基づく。
分としてインジウムを含有したものを用いた理由
は、科学理論によつて十分に解明されていないが
この組成によつて熱疲労試験中に発生し易いクラ
ツクの発生を抑えられることが実験的に確認され
ていることに基づく。
また、ろう層１に含有されるインジウムの量
は、7.5重量％〜9.5重量％の範囲であることが望
ましい。その理由は、インジウムの量が9.5重量
％以上になると急激に融点（固相線）が下がり不
安定であるだけでなくトランジスタの保証温度
（ケース温度で150℃）が保証できなくなり、7.5
重量％以下になると錫の組織をもつことになり、
ろう層１の熱疲労特性が悪くなるからである。
は、7.5重量％〜9.5重量％の範囲であることが望
ましい。その理由は、インジウムの量が9.5重量
％以上になると急激に融点（固相線）が下がり不
安定であるだけでなくトランジスタの保証温度
（ケース温度で150℃）が保証できなくなり、7.5
重量％以下になると錫の組織をもつことになり、
ろう層１の熱疲労特性が悪くなるからである。
また、ろう層１中に含有される金、銀、ニツケ
ル、銅の量は、２重量％以下であることが望まし
い。その理由は、２重量％を越えるとこれらの金
属と錫との合金が形成されろう層１に亀裂が発生
し易くなり熱疲労特性が著しく劣化するからであ
る。
ル、銅の量は、２重量％以下であることが望まし
い。その理由は、２重量％を越えるとこれらの金
属と錫との合金が形成されろう層１に亀裂が発生
し易くなり熱疲労特性が著しく劣化するからであ
る。
而して、この半導体装置７は、主面にニツケル
メツキ層３を形成した素子配設基台２錫―インジ
ウムからなるろう材５を圧接した後、更にこれを
加熱溶融してその上に、下面に金メツキ６を施し
たニツケルメツキ層３を有する半導体素子４を接
合することにより作製される。
メツキ層３を形成した素子配設基台２錫―インジ
ウムからなるろう材５を圧接した後、更にこれを
加熱溶融してその上に、下面に金メツキ６を施し
たニツケルメツキ層３を有する半導体素子４を接
合することにより作製される。
このように構成された半導体装置７の熱抵抗を
熱疲労サイクル数０〜10000の範囲で測定して熱
疲労試験を行つたところ第２図Ａに示す結果を得
た。これと比較するために鉛―錫系半田或は錫―
銀系半田で形成されたろう層を有する従来の半導
体装置の熱疲労試験を上記と同様の条件で行つた
ところ同図Ｂに示す結果を得た。
熱疲労サイクル数０〜10000の範囲で測定して熱
疲労試験を行つたところ第２図Ａに示す結果を得
た。これと比較するために鉛―錫系半田或は錫―
銀系半田で形成されたろう層を有する従来の半導
体装置の熱疲労試験を上記と同様の条件で行つた
ところ同図Ｂに示す結果を得た。
第２図Ａ及び同図Ｂに示す結果から明らかな如
く、実施例の半導体装置７は、従来の半導体装置
に比べて熱疲労サイクル数が10000のところで
１／４〜１／５の熱抵抗を示し格段に熱疲労特性
が改善されていることが判つた。また、熱衝撃試
験においても実施例の半導体装置７では半導体素
子４の破損は見られなかつたが、比較した従来の
ものでは半導体素子の破損が発生し使用不能とな
つた。
く、実施例の半導体装置７は、従来の半導体装置
に比べて熱疲労サイクル数が10000のところで
１／４〜１／５の熱抵抗を示し格段に熱疲労特性
が改善されていることが判つた。また、熱衝撃試
験においても実施例の半導体装置７では半導体素
子４の破損は見られなかつたが、比較した従来の
ものでは半導体素子の破損が発生し使用不能とな
つた。
以上説明した如く、本発明に係る半導体装置
は、ろう層を主成分が錫とし、かつ、7.5〜9.5重
量％のインジウム及び金、銀、ニツケル、銅の少
なくとも１つを２重量％以下含有したもので形成
したので、熱疲労特性及び耐熱衝撃性に優れると
ともに、価格的にも金共晶を主成分とするろう層
を有する半導体装置に比べて非常に安価である等
顕著な効果を有するものである。
は、ろう層を主成分が錫とし、かつ、7.5〜9.5重
量％のインジウム及び金、銀、ニツケル、銅の少
なくとも１つを２重量％以下含有したもので形成
したので、熱疲労特性及び耐熱衝撃性に優れると
ともに、価格的にも金共晶を主成分とするろう層
を有する半導体装置に比べて非常に安価である等
顕著な効果を有するものである。
第１図Ａ及び同図Ｂは、本発明の一実施例の構
成を示す説明図、第２図Ａは、同実施例の熱疲労
特性を示す特性図、同図Ｂは、従来の半導体装置
の熱疲労特性を示す特性図である。 １…ろう層、２…素子配設基台、４…半導体素
子、７…半導体装置。
成を示す説明図、第２図Ａは、同実施例の熱疲労
特性を示す特性図、同図Ｂは、従来の半導体装置
の熱疲労特性を示す特性図である。 １…ろう層、２…素子配設基台、４…半導体素
子、７…半導体装置。
Claims (1)
- １ 半導体素子が錫、を主成分として7.5〜9.5重
量％のインジウムを含有し、かつ、金、銀、ニツ
ケル、銅の少なくとも１つを２重量％以下含有す
るろう層を介して素子配設基台に接合されている
ことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13343179A JPS5656644A (en) | 1979-10-16 | 1979-10-16 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13343179A JPS5656644A (en) | 1979-10-16 | 1979-10-16 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5656644A JPS5656644A (en) | 1981-05-18 |
| JPS6155774B2 true JPS6155774B2 (ja) | 1986-11-29 |
Family
ID=15104607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13343179A Granted JPS5656644A (en) | 1979-10-16 | 1979-10-16 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5656644A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6342442B1 (en) * | 1998-11-20 | 2002-01-29 | Agere Systems Guardian Corp. | Kinetically controlled solder bonding |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5729047A (en) * | 1980-07-29 | 1982-02-16 | Oodoko Seisakusho:Kk | Device for operating photosensitive plate holder of photocomposer |
-
1979
- 1979-10-16 JP JP13343179A patent/JPS5656644A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5656644A (en) | 1981-05-18 |
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