JP5031677B2 - 接合構造体の製造方法 - Google Patents
接合構造体の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5031677B2 JP5031677B2 JP2008159391A JP2008159391A JP5031677B2 JP 5031677 B2 JP5031677 B2 JP 5031677B2 JP 2008159391 A JP2008159391 A JP 2008159391A JP 2008159391 A JP2008159391 A JP 2008159391A JP 5031677 B2 JP5031677 B2 JP 5031677B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- pressure
- temperature
- state
- manufacturing
- 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 - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/832—Applying energy for connecting
- H01L2224/8321—Applying energy for connecting using a reflow oven
- H01L2224/83211—Applying energy for connecting using a reflow oven with a graded temperature profile
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/156—Material
- H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
- H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
(ステップB1)チャンバー内の空気を排気し、水素またはフォーミングガスを大気圧まで導入する。このとき、室温を維持する。
(ステップB2)大気圧状態を保持したまま加熱を開始し、半田の固相線温度以下の温度で一定時間予熱を行う。ここで、錫(Sn)を主成分とする鉛(Pb)フリー半田の場合、一般的に融点が210〜235度程度であるので、予熱温度は200度程度とする必要がある。
(ステップB3)大気圧状態を保持したまま、半田の液相線温度以上までさらに加熱し、半田を溶融させる。上記表面処理が貴金属メッキの場合は、半田中にボイドは含むものの、濡れ性は良好である。しかし、NiメッキまたはSnメッキの場合は、予熱で表面が清浄化されていないため、半田が溶融しても十分な濡れが得られず、はじいた状態となる。この場合、半田の液相線温度以上の温度を一定時間保持することにより、還元効果が得られ表面が清浄化される。
(ステップB4)半田溶融状態を保持したまま減圧する。これにより、半田中のボイドの脱泡が行われる。
(ステップB5)半田溶融状態を保持したまま、窒素、水素、またはフォーミングガスをチャンバー内に導入し、大気圧に戻す。
(ステップB6)大気圧状態を保持したまま冷却する。これにより、半田が固化し、半導体素子、ヒートスプレッダ、および基材の接合が完了する。
(ステップC1)チャンバー内の空気を排気し、水素またはフォーミングガスを大気圧まで導入する。
(ステップC2)大気圧状態を保持したまま加熱を開始し、半田の固相線温度以下の温度で一定時間予熱を行う。
(ステップC3)半田の固相線温度以下の温度の状態を保持したまま、ボイドを排除可能な圧力まで減圧する。Snを主成分としたPbフリー半田の場合、一般的には0.05気圧以下に減圧することが好ましい。
(ステップC4)減圧状態を保持したまま、半田の液相線温度以上まで加熱し、半田を溶融させる。このとき、溶融状態の半田が雰囲気のガスを巻き込みボイドが発生する場合がある。しかし、ボイド内の圧力もチャンバー内同様減圧状態であり、また、図6に示した半田付け方式のようにボイドが半田の外に出て行く状況が起こらないため、外部とつながったボイドは発生しにくい。
(ステップC5)半田溶融状態を保持したまま、窒素、水素、またはフォーミングガスをチャンバー内に導入し、大気圧に戻す。これにより、ボイド内の圧力とチャンバー内の気圧との間で圧力差が生じ、ボイドが収縮する。
(ステップC6)大気圧状態を保持したまま冷却する。これにより、半田が固化し、半導体素子、ヒートスプレッダ、および基材の接合が完了する。
図1は、半導体装置100の一構成例を示す断面図である。
次に、上記半導体装置100の製造方法について説明する。
101 半導体素子
102 ヒートスプレッダ(第1の接合部材、第2の接合部材)
103 基材(第1の接合部材、第2の接合部材)
104 半田
105 ボイド
Claims (8)
- チャンバー内に設置された、半田を介して重ね合わせられている第1の接合部材および第2の接合部材を、該半田により接合する接合構造体の製造方法において、
上記半田を介して重ね合わせられている第1の接合部材および第2の接合部材が設置されたチャンバー内の空気を排気し、少なくとも水素を含むガスを導入して、大気圧よりも低い第1の圧力の状態に設定する第1のステップと、
上記第1の圧力の状態を保持したまま、上記チャンバー内を上記半田の液相線温度よりも高い第1の温度まで加熱する第2のステップと、
上記第1の温度の状態を保持したまま、上記チャンバー内を上記第1の圧力よりも低い第2の圧力まで減圧する第3のステップと、
上記第1の温度の状態を保持したまま、上記チャンバー内に少なくとも水素または窒素を含むガスを導入して、大気圧まで加圧する第4のステップと、
上記大気圧の状態を保持したまま、上記チャンバー内を上記半田の固相線温度よりも低い第2の温度まで冷却する第5のステップとを含むことを特徴とする接合構造体の製造方法。 - 上記第1のステップと上記第2のステップとの間に、上記第1の圧力の状態を保持したまま、上記半田の固相線温度よりも低い第3の温度で所定時間予熱を行うステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の接合構造体の製造方法。
- 上記第1の温度は、270度以上であることを特徴とする請求項1に記載の接合構造体の製造方法。
- 上記第2のステップでは、上記第1の温度の状態を所定時間保持することを特徴とする請求項3に記載の接合構造体の製造方法。
- 上記第1の圧力は、0.3気圧〜0.5気圧であることを特徴とする請求項1に記載の接合構造体の製造方法。
- 上記第2の圧力は、0.05気圧以下であることを特徴とする請求項5に記載の接合構造体の製造方法。
- 上記半田として、鉛フリー半田を用いることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の接合構造体の製造方法。
- 上記第1の接合部材および第2の接合部材のうちのいずれか一方として、表面処理がニッケルメッキまたはスズメッキである、ヒートスプレッダまたは基材を用いることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の接合構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008159391A JP5031677B2 (ja) | 2008-06-18 | 2008-06-18 | 接合構造体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008159391A JP5031677B2 (ja) | 2008-06-18 | 2008-06-18 | 接合構造体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010000513A JP2010000513A (ja) | 2010-01-07 |
JP5031677B2 true JP5031677B2 (ja) | 2012-09-19 |
Family
ID=41582655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008159391A Expired - Fee Related JP5031677B2 (ja) | 2008-06-18 | 2008-06-18 | 接合構造体の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5031677B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9818736B1 (en) | 2017-03-03 | 2017-11-14 | Tdk Corporation | Method for producing semiconductor package |
US10163847B2 (en) | 2017-03-03 | 2018-12-25 | Tdk Corporation | Method for producing semiconductor package |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4580036B1 (ja) | 2009-06-12 | 2010-11-10 | 株式会社神戸製鋼所 | バスバーおよびコネクタ |
KR101192925B1 (ko) | 2010-12-17 | 2012-10-18 | 가부시끼가이샤 도시바 | 반도체 장치의 제조 방법 |
KR102133765B1 (ko) * | 2017-10-31 | 2020-07-14 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 납땜 이음 및 납땜 이음의 형성 방법 |
JP6709944B2 (ja) * | 2018-10-01 | 2020-06-17 | 株式会社弘輝 | 接合構造体の製造方法 |
JP2020064937A (ja) * | 2018-10-16 | 2020-04-23 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3649950B2 (ja) * | 1999-06-14 | 2005-05-18 | 株式会社日立製作所 | 冷却部品取付方法 |
JP2001058259A (ja) * | 1999-06-18 | 2001-03-06 | Shinko Seiki Co Ltd | 半田付け方法及び半田付け装置 |
-
2008
- 2008-06-18 JP JP2008159391A patent/JP5031677B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9818736B1 (en) | 2017-03-03 | 2017-11-14 | Tdk Corporation | Method for producing semiconductor package |
US10163847B2 (en) | 2017-03-03 | 2018-12-25 | Tdk Corporation | Method for producing semiconductor package |
US10354973B2 (en) | 2017-03-03 | 2019-07-16 | Tdk Corporation | Method for producing semiconductor chip |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010000513A (ja) | 2010-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5031677B2 (ja) | 接合構造体の製造方法 | |
JP4629016B2 (ja) | ヒートシンク付パワーモジュール用基板およびヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法並びにパワーモジュール | |
JP2007152385A (ja) | 高温半田及び高温半田ペースト材、及びそれを用いたパワー半導体装置 | |
CN106660176B (zh) | 用于制造焊接接头的方法 | |
JP2002307188A (ja) | Zn−Al系はんだを用いた製品 | |
WO2011027820A1 (ja) | 鉛フリーはんだ合金、接合用部材及びその製造法、並びに電子部品 | |
JP3627591B2 (ja) | パワー半導体モジュールの製造方法 | |
JP5725061B2 (ja) | パワーモジュール用基板、及びヒートシンク付パワーモジュール用基板 | |
JP2005205418A (ja) | 接合構造体の製造方法 | |
JP5035134B2 (ja) | 電子部品実装装置及びその製造方法 | |
JP2018043264A (ja) | はんだ合金、はんだボールおよびはんだ継手 | |
JP2002261104A (ja) | 半導体装置および電子機器 | |
JP2011243752A (ja) | 半導体装置の製造方法、半導体内部接続部材および半導体内部接続部材群 | |
JP2005340268A (ja) | トランジスタパッケージ | |
JP6939973B2 (ja) | 銅/セラミックス接合体、及び、絶縁回路基板 | |
JP2008277335A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2018111111A (ja) | 金属接合体及び半導体装置の製造方法 | |
JP2005052869A (ja) | 高温はんだ付用ろう材とそれを用いた半導体装置 | |
JP4910789B2 (ja) | パワー素子搭載用基板およびパワー素子搭載用基板の製造方法並びにパワーモジュール | |
JP6928297B2 (ja) | 銅/セラミックス接合体、及び、絶縁回路基板 | |
JP2008034514A (ja) | 半導体装置 | |
JP6509469B1 (ja) | 接合構造体、半導体装置及びその製造方法 | |
JP4573167B2 (ja) | ロウ材シート | |
JP2009039769A (ja) | 接合シート | |
JP2007222939A (ja) | ロウ材シートおよびその製造方法ならびに電子部品用パッケージ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100826 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120510 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120529 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120627 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150706 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |