JPS6335359B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6335359B2 JPS6335359B2 JP56136771A JP13677181A JPS6335359B2 JP S6335359 B2 JPS6335359 B2 JP S6335359B2 JP 56136771 A JP56136771 A JP 56136771A JP 13677181 A JP13677181 A JP 13677181A JP S6335359 B2 JPS6335359 B2 JP S6335359B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- semiconductor
- mounting base
- element mounting
- bonding
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400°C
- B23K35/268—Pb as the principal constituent
-
- 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
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体ダイボンデイング用のはんだ
に関する。
に関する。
例えば金属キヤン封止タイプのパワートランジ
スタ等の半導体装置におけるダイボンデイング部
の構成は第１図に示されるようになつている。図
における１はニツケルめつき１ａ表面をもつ素子
配設基台、２は半導体素子、３は前記素子配設基
台１とと半導体素子２との間を接合するはんだ層
である。そして、上記はんだ接合には素子配設基
台１の上面に円形または方形に成形されたはんだ
シートを介して半導体ダイを載せ、水素雰囲気の
加熱炉中を通過させて接合を施していた。上記に
用いられているはんだ材は一般にPb―Sn、Pb―
Sn―Ag、Pb―In等であるが、いずれもニツケル
とのなじみがわるいことから第２図に示すように
はんだ層３内にボイド４，４′…を生じたり、第
３図に示すように接合の欠部５，５′を生じたり
などして熱抵抗が大きくばらつき、放熱特性がわ
るい。特に自動組立の場合には加熱時間も短か
く、修理も不能であるため影響が大きいので、な
じみの良いはんだとしてSn―Au、Sn―Sb、Sn
―In、Sn―Ag等のSn系はんだがあるが、上記Pb
系のはんだに比して硬く、第４図に示すような締
付評価を行なうと半導体素子の破損が多い傾向に
ある。なお、上記締付評価を示す図において、６
はピアノ線でこれを挾んで素子配設基台を締めつ
けることによつて強度を評価するようになつてい
る。さらに、Pb―Sn―Auはんだがあり、これは
なじみが良い上に耐締付性もすぐれるが非常に高
価である欠点のため実用的でない。
スタ等の半導体装置におけるダイボンデイング部
の構成は第１図に示されるようになつている。図
における１はニツケルめつき１ａ表面をもつ素子
配設基台、２は半導体素子、３は前記素子配設基
台１とと半導体素子２との間を接合するはんだ層
である。そして、上記はんだ接合には素子配設基
台１の上面に円形または方形に成形されたはんだ
シートを介して半導体ダイを載せ、水素雰囲気の
加熱炉中を通過させて接合を施していた。上記に
用いられているはんだ材は一般にPb―Sn、Pb―
Sn―Ag、Pb―In等であるが、いずれもニツケル
とのなじみがわるいことから第２図に示すように
はんだ層３内にボイド４，４′…を生じたり、第
３図に示すように接合の欠部５，５′を生じたり
などして熱抵抗が大きくばらつき、放熱特性がわ
るい。特に自動組立の場合には加熱時間も短か
く、修理も不能であるため影響が大きいので、な
じみの良いはんだとしてSn―Au、Sn―Sb、Sn
―In、Sn―Ag等のSn系はんだがあるが、上記Pb
系のはんだに比して硬く、第４図に示すような締
付評価を行なうと半導体素子の破損が多い傾向に
ある。なお、上記締付評価を示す図において、６
はピアノ線でこれを挾んで素子配設基台を締めつ
けることによつて強度を評価するようになつてい
る。さらに、Pb―Sn―Auはんだがあり、これは
なじみが良い上に耐締付性もすぐれるが非常に高
価である欠点のため実用的でない。
この発明は叙上の従来の欠点に鑑みてなされた
もので、半導体ダイボンデイング用に適するはん
だとしてCuが0.4〜1.7％、Snが17％以下含まれた
Pbベースのはんだを提供する。
もので、半導体ダイボンデイング用に適するはん
だとしてCuが0.4〜1.7％、Snが17％以下含まれた
Pbベースのはんだを提供する。
以下に本発明を１実施例につき詳細に説明す
る。素子配設基台のニツケルめつきされた表面に
半導体素子をはんだ接合するのに用いるはんだに
Pb―Sn（Sn10％）はんだ、Pb―Sn―Cu（Sn10％、
Cu0.1、0.2、0.4、0.6、0.9、1.2、1.4、1.7、2.0
％）はんだ、Sn―Sb（Sb10％）はんだ等（いず
れもSn系はんだ）を用いて接合性（濡れ性）、放
熱特性、締付評価を行なつた。まず、濡れ性にお
いてPb―Snはんだ、およびCu含量の少ない（特
に0.15％未満）Pb―Snはんだは劣り、第５図ａ
に示すようにボール状のはんだ１３になつたり、
さらにははんだと素子配設基台とが接着していな
いため半導体素子を接合する前に素子配設基台か
ら落ちてしまう現象を生じた。また、Cuが２％
以上含有されると濡れ性は良好なるも融点の高い
SnCu合金ができ、接合時に素子配設基台と半導
体素子との間に異物状に介在する塊状のSn―Cu
合金２３となつて、第５図ｂに示すように均一性
が失なわれるものが多発した。なお、Sn―Sb
（Sb10％）はんだ等のSn系はんだには上記のよう
な問題はなかつた。
る。素子配設基台のニツケルめつきされた表面に
半導体素子をはんだ接合するのに用いるはんだに
Pb―Sn（Sn10％）はんだ、Pb―Sn―Cu（Sn10％、
Cu0.1、0.2、0.4、0.6、0.9、1.2、1.4、1.7、2.0
％）はんだ、Sn―Sb（Sb10％）はんだ等（いず
れもSn系はんだ）を用いて接合性（濡れ性）、放
熱特性、締付評価を行なつた。まず、濡れ性にお
いてPb―Snはんだ、およびCu含量の少ない（特
に0.15％未満）Pb―Snはんだは劣り、第５図ａ
に示すようにボール状のはんだ１３になつたり、
さらにははんだと素子配設基台とが接着していな
いため半導体素子を接合する前に素子配設基台か
ら落ちてしまう現象を生じた。また、Cuが２％
以上含有されると濡れ性は良好なるも融点の高い
SnCu合金ができ、接合時に素子配設基台と半導
体素子との間に異物状に介在する塊状のSn―Cu
合金２３となつて、第５図ｂに示すように均一性
が失なわれるものが多発した。なお、Sn―Sb
（Sb10％）はんだ等のSn系はんだには上記のよう
な問題はなかつた。
次に、放熱特性を示す熱抵抗値についてみる
と、上記濡れ性の良かつたCuを0.4〜1.7％含有す
るPb―SnはんだとSn系はんだは第６図ａに示す
ようにばらつきも少なく良好であつたが、Cuの
含有量が上記含有範囲を外れると第６図ｂに示す
ように、非常にばらつきが大きく破壊するものが
発生した。
と、上記濡れ性の良かつたCuを0.4〜1.7％含有す
るPb―SnはんだとSn系はんだは第６図ａに示す
ようにばらつきも少なく良好であつたが、Cuの
含有量が上記含有範囲を外れると第６図ｂに示す
ように、非常にばらつきが大きく破壊するものが
発生した。
次には半導体装置を放熱板に取付けるとき問題
になる締付評価における半導体素子の耐クラツク
性についてみると、Sn系はんだは不良率が10〜
50％と高率を示すが上記実施例のはんだにおいて
はほとんど０％で問題がなかつた。さらにはんだ
中に占めるSnの量を増加しても17％を超えない
範囲で有効であることがわかつた。
になる締付評価における半導体素子の耐クラツク
性についてみると、Sn系はんだは不良率が10〜
50％と高率を示すが上記実施例のはんだにおいて
はほとんど０％で問題がなかつた。さらにはんだ
中に占めるSnの量を増加しても17％を超えない
範囲で有効であることがわかつた。
また、他の実施例としてSnを17％以下含有す
る下記の各はんだPb―Sn―Agはんだ、Pb―Sn
―Inはんだ、Pb―Sn―Sbはんだ、Pb―Sn―Bi
はんだ等にCuを0.4〜1.7％の範囲内で含有させて
も同様の効果が認められた。
る下記の各はんだPb―Sn―Agはんだ、Pb―Sn
―Inはんだ、Pb―Sn―Sbはんだ、Pb―Sn―Bi
はんだ等にCuを0.4〜1.7％の範囲内で含有させて
も同様の効果が認められた。
叙上の如くはんだと素子配設基台との濡れ性が
良い上に、半導体素子との接合状態のばらつきも
少なくできるので、工程の自動化を容易にする利
点もある。また、Pb系はんだであるためはんだ
が軟かく締付時における半導体素子のクラツクも
なく、しかもAuやAg等の貴金属を含まないので
廉価である利点もある。
良い上に、半導体素子との接合状態のばらつきも
少なくできるので、工程の自動化を容易にする利
点もある。また、Pb系はんだであるためはんだ
が軟かく締付時における半導体素子のクラツクも
なく、しかもAuやAg等の貴金属を含まないので
廉価である利点もある。
第１図は半導体ダイボンデイングを説明するた
めの一部の断面図、第２図ははんだ層中のボイド
を示す断面図、第３図ははんだ層の状態を示す断
面図、第４図は半導体装置の締付評価を説明する
ための断面図、第５図ａ，ｂはいずれもCuを含
むはんだの状態を示す断面図、第６図ａ，ｂは熱
抵抗値の分布を示す線図である。 １…素子配設基台、１ａ…素子配設基台表面の
ニツケルめつき層、２…半導体素子、３，１３…
はんだ層。
めの一部の断面図、第２図ははんだ層中のボイド
を示す断面図、第３図ははんだ層の状態を示す断
面図、第４図は半導体装置の締付評価を説明する
ための断面図、第５図ａ，ｂはいずれもCuを含
むはんだの状態を示す断面図、第６図ａ，ｂは熱
抵抗値の分布を示す線図である。 １…素子配設基台、１ａ…素子配設基台表面の
ニツケルめつき層、２…半導体素子、３，１３…
はんだ層。
Claims (1)
- １ Cuを0.4〜1.7％、Snを17％以下含有するPb
ベースの半導体ダイボンデイング用はんだ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56136771A JPS5838694A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | 半導体ダイボンデイング用はんだ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56136771A JPS5838694A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | 半導体ダイボンデイング用はんだ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5838694A JPS5838694A (ja) | 1983-03-07 |
| JPS6335359B2 true JPS6335359B2 (ja) | 1988-07-14 |
Family
ID=15183124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56136771A Granted JPS5838694A (ja) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | 半導体ダイボンデイング用はんだ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5838694A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59183993A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-19 | Hitachi Ltd | ろう接構造 |
| JPS60166192A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-29 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 高融点ハンダ |
| US4622205A (en) * | 1985-04-12 | 1986-11-11 | Ibm Corporation | Electromigration lifetime increase of lead base alloys |
| JP2542201B2 (ja) * | 1986-11-17 | 1996-10-09 | 株式会社 サトーセン | 過負荷溶断形抵抗器 |
| JP6915556B2 (ja) * | 2018-01-24 | 2021-08-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 半導体モジュールの接合層、半導体モジュール及びその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5146490B2 (ja) * | 1973-01-25 | 1976-12-09 | ||
| JPS5654458Y2 (ja) * | 1979-04-27 | 1981-12-18 |
-
1981
- 1981-08-31 JP JP56136771A patent/JPS5838694A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5838694A (ja) | 1983-03-07 |
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