JP7386826B2 - Molded solder and method for manufacturing molded solder - Google Patents
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Description
本発明は、成形はんだ及び成形はんだの製造方法に関する。 The present invention relates to a molded solder and a method for manufacturing the molded solder.
電子回路基板上に形成される電子回路に電子部品を接合する接合材料としては、主としてはんだ合金が用いられている。 Solder alloys are mainly used as bonding materials for bonding electronic components to electronic circuits formed on electronic circuit boards.
またパワー半導体を使用した電子製品の作製においても、ＤＣＢ基板上にＳｉ素子、ＳｉＣ素子等を実装（接合）する方法として、例えば成形はんだを用いたはんだ接合方法が採用されている。 Also, in the production of electronic products using power semiconductors, a solder bonding method using, for example, molded solder is employed as a method for mounting (bonding) Si elements, SiC elements, etc. on a DCB substrate.
ここで成形はんだとは、長方形、正方形及びディスク状といった所定の形状に成形されたはんだをいい、加圧、圧延等の方法で形成することができる。特に圧延の場合、成形はんだの厚みを調整し易い。 The term "molded solder" as used herein refers to solder shaped into a predetermined shape such as a rectangle, square, or disk shape, and can be formed by a method such as pressing or rolling. Particularly in the case of rolling, it is easy to adjust the thickness of the molded solder.
近年は、より電力損失が少なく、大電流が扱えるＳｉＣ素子が普及しつつある。ＳｉＣ素子は比較的高い温度でも動作可能であることから、ＳｉＣ素子のＤＣＢ基板への接合材料としては、動作時に溶融しないために固相線温度が一定温度以上であることが求められる。 In recent years, SiC elements that have less power loss and can handle large currents have become popular. Since SiC elements can operate at relatively high temperatures, the material for bonding the SiC element to the DCB substrate is required to have a solidus temperature above a certain temperature so as not to melt during operation.
従来技術として、例えば第１粉末成分と第２粉末成分とのブレンドを含み、前記第１粉末成分が第１はんだ合金であり、前記第２粉末成分が第２はんだ合金または金属であってＣｕ等を含むはんだ組成物をプリフォームとして使用するもの（特許文献１参照）や、融点がＴｍの金属粉末と、融点がＴｍより低く溶融時に前記融点がＴｍの金属粉末と金属間化合物を形成する金属粉末とを混合して金属容器内に充填し、これを箔状に圧延するものであって、融点がＴｍの金属粉末がＣｕまたはＣｕ合金、融点がＴｍよりも低い金属粉末がＳｎまたはＳｎ合金であるろう付け用シート（特許文献２参照）が開示されている。
これらのはんだ組成物及びろう付けシートは異なる融点を有する２種の金属（合金）からなるため、低い方の融点近傍の温度にてはんだ接合をすることではんだ組成物及びろう付けシート内に金属間化合物を形成させ、その固相線温度を上昇させることができる。そのため、はんだ組成物及びろう付けシートのはんだ接合前後の固相線温度を調整することも可能である。
The prior art includes, for example, a blend of a first powder component and a second powder component, wherein the first powder component is a first solder alloy, and the second powder component is a second solder alloy or metal, such as Cu. (see Patent Document 1), a metal powder with a melting point of Tm, and a metal whose melting point is lower than Tm and forms an intermetallic compound with the metal powder with a melting point of Tm when melted. The metal powder with a melting point of Tm is Cu or a Cu alloy, and the metal powder with a melting point lower than Tm is Sn or a Sn alloy. A brazing sheet (see Patent Document 2) is disclosed.
These solder compositions and brazing sheets are composed of two types of metals (alloys) with different melting points, so by soldering at a temperature near the lower melting point, the metals in the solder compositions and brazing sheets can be mixed. interstitial compounds can be formed and their solidus temperature can be increased. Therefore, it is also possible to adjust the solidus temperature of the solder composition and brazing sheet before and after soldering.
しかし、金属（合金）粉末の圧延時には摩擦熱が生じ得る。そのため、例えば特許文献１に開示されるはんだ組成物を圧延によってプリフォーム化する場合、及び特許文献２に開示される圧延により作製するろう付けシートにおいては、この摩擦熱によってＳｎ／Ｓｎ合金とＣｕ／Ｃｕ合金の接点で拡散が生じ、作成されたプリフォームやろう付けシート中にＣｕ６Ｓｎ５等のＣｕ／Ｓｎ系化合物が形成される虞がある。圧延中にＣｕ／Ｓｎ系化合物が形成されたプリフォームやろう付けシートは、Ｃｕ／Ｓｎ系化合物が形成されないものよりも延性及び強度が低下する。 However, frictional heat may be generated during rolling of metal (alloy) powder. Therefore, for example, when the solder composition disclosed in Patent Document 1 is made into a preform by rolling, and in the brazing sheet produced by rolling disclosed in Patent Document 2, the Sn/Sn alloy and Cu There is a possibility that diffusion occurs at the /Cu alloy contact point, and a Cu/Sn-based compound such as Cu 6 Sn 5 is formed in the prepared preform or brazing sheet. Preforms and brazing sheets in which Cu/Sn compounds are formed during rolling have lower ductility and strength than those in which Cu/Sn compounds are not formed.
またプリフォームやろう付けシート中にＣｕ／Ｓｎ系化合物が形成された分、これらに含まれるＳｎ／Ｓｎ合金の含有量は減少する。そのため、はんだ接合時において接合に寄与するはんだ成分（Ｓｎ／Ｓｎ合金）が減少し、その接合性が低下する虞がある。 Furthermore, as the Cu/Sn-based compound is formed in the preform or brazing sheet, the content of the Sn/Sn alloy contained therein decreases. Therefore, during solder bonding, the solder component (Sn/Sn alloy) that contributes to bonding decreases, and there is a possibility that the bonding performance may deteriorate.
なお特許文献２には、充填粉末として、融点がＴｍの金属粉末の上に融点がＴｍより低く溶融時に前記融点がＴｍの金属粉末と金属間化合物を形成する金属粉末を電気メッキ等の方法によりコーティングした粉末を使用することが望ましい旨が開示されている。
しかしこの場合、圧延時に上述する摩擦熱によって「融点がＴｍの金属粉末」と「融点がＴｍの金属粉末に電気メッキ等でコーティングされた融点がＴｍより低い金属粉末」との金属間化合物が形成される虞がある。また充填粉末としての「融点がＴｍより低い金属粉末」と「融点がＴｍの金属粉末に電気メッキ等でコーティングされた融点がＴｍより低い金属粉末」との金属間化合物も形成される虞があり、従ってろう付けシートの延性及び強度の低下、並びにはんだ接合性の低下の抑制は難しい。
Patent Document 2 discloses that, as a filler powder, a metal powder having a melting point lower than Tm and forming an intermetallic compound with the metal powder having a melting point Tm when melted is placed on top of a metal powder having a melting point Tm by a method such as electroplating. It is disclosed that it is desirable to use coated powders.
However, in this case, due to the frictional heat mentioned above during rolling, an intermetallic compound is formed between "metal powder with a melting point of Tm" and "metal powder with a melting point lower than Tm coated with a metal powder with a melting point of Tm by electroplating etc." There is a risk that this may occur. There is also a risk that an intermetallic compound may be formed between "metal powder with a melting point lower than Tm" as a filler powder and "metal powder with a melting point lower than Tm coated with a metal powder with a melting point Tm by electroplating etc." Therefore, it is difficult to suppress a decrease in the ductility and strength of the brazing sheet, as well as a decrease in solderability.
本発明の目的は上記の課題を解決するものであり、圧延時に発生する摩擦熱によるＣｕ／Ｓｎ系化合物の形成を抑制することのできる成形はんだ及び成形はんだの製造方法を提供することをその目的とする。 The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a molded solder and a method for manufacturing the molded solder that can suppress the formation of Cu/Sn-based compounds due to frictional heat generated during rolling. shall be.
本発明の成形はんだは、複数種の金属粉末の混合体を圧延して形成されるものであって、前記複数種の金属粉末の混合体は、（ａ）ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅の粉末及び（ｂ）ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅を含む合金の粉末の少なくとも一方と（ｃ）錫を含む合金の粉末とを含み、前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方の含有割合は、前記複数種の金属粉末の混合体全量に対して２０質量％以上５０質量％以下である。 The shaped solder of the present invention is formed by rolling a mixture of multiple types of metal powders, and the mixture of multiple types of metal powders includes (a) a coating made of nickel or an alloy containing nickel; (b) at least one of a copper-containing alloy powder having a coating made of nickel or a nickel-containing alloy; and (c) a tin-containing alloy powder; The content ratio of at least one of the copper-containing alloy powder (b) is 20% by mass or more and 50% by mass or less based on the total amount of the mixture of the plurality of types of metal powders.
また前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方のニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜の膜厚は、０．０３μｍ以上０．１５μｍ以下であることが好ましい。 Further, it is preferable that the film thickness of the coating made of nickel or a nickel-containing alloy of at least one of the (a) copper powder and the (b) copper-containing alloy powder is 0.03 μm or more and 0.15 μm or less. .
また前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方の前記ニッケルを含む合金は、ニッケル以外にリン及びホウ素の少なくとも一方を含むことができる。 Further, the nickel-containing alloy of at least one of the (a) copper powder and the (b) copper-containing alloy powder may contain at least one of phosphorus and boron in addition to nickel.
前記リンは、前記ニッケルを含む合金全量に対して１質量％以上７質量％以下含有させることができる。 The phosphorus can be contained in an amount of 1% by mass or more and 7% by mass or less based on the total amount of the nickel-containing alloy.
前記リンは、前記ニッケルを含む合金全量に対して１質量％以上４質量％以下含有させることができる。 The phosphorus can be contained in an amount of 1% by mass or more and 4% by mass or less based on the total amount of the nickel-containing alloy.
前記ホウ素は、前記ニッケルを含む合金全量に対して０．５質量％以上１．５質量％以下含有させることができる。 The boron can be contained in an amount of 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less based on the total amount of the alloy containing nickel.
本発明の成形はんだの製造方法は、複数種の金属粉末を混合分散して当該複数種の金属粉末の混合体を作製する工程と、当該複数種の金属粉末の混合体を圧延する工程とを含み、前記複数種の金属粉末の混合体は、（ａ）ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅の粉末及び（ｂ）ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅を含む合金の粉末の少なくとも一方と（ｃ）錫を含む合金の粉末とを含み、前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方の含有割合は、前記複数種の金属粉末の混合体全量に対して２０質量％以上５０質量％以下である。 The method for manufacturing molded solder of the present invention includes the steps of mixing and dispersing multiple types of metal powders to prepare a mixture of the multiple types of metal powders, and rolling the mixture of the multiple types of metal powders. The mixture of the plurality of metal powders includes (a) a copper powder having a coating made of nickel or an alloy containing nickel, and (b) a copper powder having a coating made of nickel or an alloy containing nickel. (c) a tin-containing alloy powder, and the content ratio of at least one of the (a) copper powder and the (b) copper-containing alloy powder is the plurality of metal powders. It is 20% by mass or more and 50% by mass or less based on the total amount of the mixture.
また前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方のニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜の膜厚は、０．０３μｍ以上０．１５μｍ以下であることが望ましい。 Further, it is preferable that the film thickness of the coating made of nickel or a nickel-containing alloy of at least one of the (a) copper powder and the (b) copper-containing alloy powder is 0.03 μm or more and 0.15 μm or less. .
また前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方の、前記ニッケルを含む合金は、ニッケル以外にリン及びホウ素の少なくとも一方を含むことができる。 Further, the nickel-containing alloy, which is at least one of the (a) copper powder and the (b) copper-containing alloy powder, can contain at least one of phosphorus and boron in addition to nickel.
前記リンは、前記ニッケルを含む合金全量に対して１質量％以上７質量％以下含有させることができる。 The phosphorus can be contained in an amount of 1% by mass or more and 7% by mass or less based on the total amount of the nickel-containing alloy.
前記リンは、前記ニッケルを含む合金全量に対して１質量％以上４質量％以下含有させることができる。 The phosphorus can be contained in an amount of 1% by mass or more and 4% by mass or less based on the total amount of the nickel-containing alloy.
前記ホウ素は、前記ニッケルを含む合金全量に対して０．５質量％以上１．５質量％以下含有させることができる。 The boron can be contained in an amount of 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less based on the total amount of the alloy containing nickel.
本発明の成形はんだ及び成形はんだの製造方法は、圧延時に発生する摩擦熱によるＣｕ／Ｓｎ系化合物の形成を抑制することができる。 The molded solder and molded solder manufacturing method of the present invention can suppress the formation of Cu/Sn-based compounds due to frictional heat generated during rolling.
以下、本発明の成形はんだ及び成形はんだの製造方法の一実施形態について詳細に説明する。
なお、本発明が当該実施形態に限定されないのはもとよりである。
Hereinafter, one embodiment of the molded solder and the method for manufacturing the molded solder of the present invention will be described in detail.
Note that it goes without saying that the present invention is not limited to this embodiment.
＜複数種の金属粉末の混合体＞
本実施形態の成形はんだの作製に用いる複数種の金属粉末の混合体は、少なくとも（ａ）ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅の粉末及び（ｂ）ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅を含む合金の粉末の少なくとも一方と、（ｃ）錫を含む合金の粉末とを含む。
<Mixture of multiple types of metal powder>
The mixture of multiple types of metal powder used to produce the molded solder of this embodiment consists of at least (a) copper powder having a coating made of nickel or an alloy containing nickel, and (b) nickel or an alloy containing nickel. (c) At least one of the powders of an alloy containing copper having a coating, and (c) the powder of an alloy containing tin.
即ち、前記複数種の金属粉末の混合体は、以下の構成を含む。
・前記（ａ）銅の粉末と、前記（ｃ）錫を含む合金の粉末とを含む。
・前記（ｂ）銅を含む合金の粉末と、前記（ｃ）錫を含む合金の粉末とを含む。
・前記（ａ）銅の粉末と、前記（ｂ）銅を含む合金の粉末と、前記（ｃ）錫を含む合金の粉末とを含む。
That is, the mixture of the plurality of types of metal powders includes the following configuration.
- Contains the (a) copper powder and the (c) tin-containing alloy powder.
- Contains (b) an alloy powder containing copper and (c) an alloy powder containing tin.
- Contains (a) copper powder, (b) alloy powder containing copper, and (c) alloy powder containing tin.
なお、本明細書において金属粉末とは、以下の粉末を意味する。
・金属元素単体の粉末
・半金属元素単体の粉末
・合金の粉末
Note that in this specification, metal powder means the following powders.
・Powder of a single metal element ・Powder of a single metalloid element ・Powder of an alloy
（ａ）ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅の粉末
前記（ａ）ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅の粉末は、銅の粉末の表面またはその表面上に形成された金属等の被膜上にニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有するものであり、無電解めっき等の方法にてニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を形成したものが好ましく用いられる。
なお、銅の粉末の表面またはその表面上に形成された金属等の被膜にニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を形成できる方法であれば、いずれの方法も用いることができる。
(a) Copper powder having a coating made of nickel or an alloy containing nickel Said (a) Copper powder having a coating made of nickel or an alloy containing nickel is formed on the surface of copper powder or on the surface thereof. It has a coating made of nickel or a nickel-containing alloy on a metal coating, and a coating made of nickel or a nickel-containing alloy formed by a method such as electroless plating is preferably used.
Note that any method can be used as long as it can form a coating made of nickel or an alloy containing nickel on the surface of the copper powder or a coating made of metal or the like formed on the surface.
（ｂ）ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅を含む合金の粉末
前記（ｂ）ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅を含む合金の粉末は、銅を含む合金の粉末の表面またはその表面上に形成された金属等の被膜上にニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を有するものであり、無電解めっき等の方法にてニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を形成したものが好ましく用いられる。
なお、銅を含む合金の粉末の表面またはその表面上に形成された金属等の被膜にニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を形成できる方法であれば、いずれの方法も用いることができる。
(b) Copper-containing alloy powder having a coating made of nickel or a nickel-containing alloy The aforementioned (b) copper-containing alloy powder having a coating made of nickel or a nickel-containing alloy is It has a coating made of nickel or an alloy containing nickel on the surface or a coating of metal etc. formed on the surface, and the coating made of nickel or an alloy containing nickel is formed by a method such as electroless plating. is preferably used.
Note that any method can be used as long as it is capable of forming a coating made of nickel or an alloy containing nickel on the surface of the copper-containing alloy powder or a coating of metal or the like formed on the surface.
また前記銅を含む合金に含まれる銅以外の金属元素（本明細書においては半金属元素も含む用語として使用する。以下同じ。）としては、例えば錫、銀、ビスマス、亜鉛、インジウム、ガリウム、アンチモン、金、パラジウム、ゲルマニウム、ニッケル、クロム、アルミニウム、リン及びインジウム等が挙げられる。これらの銅以外の金属元素は、１種でも複数種でもいずれでも好ましく用いられる。
なお、前記銅を含む合金に含まれる銅の含有量は、８０質量％以上であることが好ましい。より好ましいその含有量は８５質量％以上９５質量％以下であり、９０質量％以上９５質量％以下が特に好ましい。
Metal elements other than copper (the term is used herein to include metalloid elements; the same applies hereinafter) contained in the copper-containing alloy include, for example, tin, silver, bismuth, zinc, indium, gallium, Examples include antimony, gold, palladium, germanium, nickel, chromium, aluminum, phosphorus, and indium. These metal elements other than copper may be used either singly or in combination.
Note that the content of copper contained in the copper-containing alloy is preferably 80% by mass or more. The content is more preferably 85% by mass or more and 95% by mass or less, particularly preferably 90% by mass or more and 95% by mass or less.
また前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末のいずれにおいても、ニッケルを含む合金には、ニッケル以外の金属元素を含有させることができる。当該ニッケル以外の金属元素としては、例えばリン、ホウ素及びコバルト等が挙げられる。これらの中でも特にリン、ホウ素が好ましく用いられる。
これらのニッケル以外の金属元素は１種でも複数種でもいずれでもよい。特に、はんだ接合（リフローによるはんだ接合を含む。以下同じ。）時において、後述する加熱により溶融した金属（合金）への溶解速度が銅よりも遅く、これらとの金属間化合物の形成が遅くなる金属元素が好ましく用いられる。
Further, in both the (a) copper powder and the (b) copper-containing alloy powder, the nickel-containing alloy may contain a metal element other than nickel. Examples of the metal elements other than nickel include phosphorus, boron, and cobalt. Among these, phosphorus and boron are particularly preferably used.
These metal elements other than nickel may be used alone or in plural types. In particular, during solder joints (including solder joints by reflow; the same applies hereinafter), the rate of dissolution into metals (alloys) molten by heating, which will be described later, is slower than that of copper, and the formation of intermetallic compounds with these metals is slow. Metal elements are preferably used.
前記ニッケルを含む合金にリンを含有させる場合、その含有量は、前記ニッケルを含む合金全量に対して１質量％以上７質量％以下とすることができる。また当該含有量は、前記ニッケルを含む合金全量に対して１質量％以上４質量％以下とすることができる。
なお本明細書においては、リンの含有量がニッケルを含む合金全量に対して１質量％以上４質量％以下であるニッケルリン合金を「低リンタイプ」と言い、リンの含有量がニッケルを含む合金全量に対して５質量％以上７質量％以下であるニッケルリン合金を「中リンタイプ」と言う。
When the nickel-containing alloy contains phosphorus, the content can be 1% by mass or more and 7% by mass or less based on the total amount of the nickel-containing alloy. Further, the content can be 1% by mass or more and 4% by mass or less based on the total amount of the alloy containing nickel.
In this specification, a nickel-phosphorus alloy in which the phosphorus content is 1% by mass or more and 4% by mass or less based on the total amount of the alloy containing nickel is referred to as a "low phosphorus type"; A nickel-phosphorus alloy whose content is 5% by mass or more and 7% by mass or less based on the total amount of the alloy is referred to as a "medium phosphorus type."
また前記ニッケルを含む合金にホウ素を含有させる場合、その含有量は、前記ニッケルを含む合金全量に対して０．５質量％以上１．５質量％以下とすることができる。 Further, when the alloy containing nickel contains boron, the content thereof can be 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less based on the total amount of the nickel-containing alloy.
また前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅の合金の粉末として、低リンタイプのニッケルリン合金からなる被膜を形成した粉末やニッケル及びホウ素を含む合金からなる被膜を形成した粉末は、良好なはんだ濡れ性を有する。そのため、これらの粉末を用いて形成される成形はんだにおいては、後述するはんだ接合時において、前記（ａ）銅の粉末／前記（ｂ）銅を含む粉末が溶融した金属中へ溶解し易くなる。
またその際、前記（ａ）銅の粉末／前記（ｂ）銅を含む粉末のニッケルまたはニッケル合金からなる被膜の少なくとも一部も溶融した金属中に溶解し易くなる。これにより、前記（ａ）銅の粉末／前記（ｂ）銅を含む粉末の内部の銅／銅を含む合金が露出し易くなり、溶融した金属中での銅や錫の拡散が促進される。その結果、溶融した金属中での金属間化合物が形成され易くなることで、後述する「はんだ接合時の成形はんだ（はんだ接合部）の固相線温度及び液相線温度上昇」が起こり易くなる。またこれにより、はんだ接合後の成形はんだ（はんだ接合部）の被はんだ接合材との接合強度を更に向上させることができる。
Further, as the copper powder (a) and the copper alloy powder (b), a powder formed with a coating made of a low phosphorus type nickel phosphorus alloy or a powder formed with a coating made of an alloy containing nickel and boron are used. Has good solder wettability. Therefore, in a molded solder formed using these powders, the (a) copper powder/(b) copper-containing powder easily dissolves into the molten metal during solder joining described below.
In addition, at that time, at least a portion of the coating made of the (a) copper powder/(b) nickel or nickel alloy of the copper-containing powder also becomes easily dissolved in the molten metal. As a result, the copper/copper-containing alloy inside the (a) copper powder/(b) copper-containing powder is easily exposed, and the diffusion of copper and tin in the molten metal is promoted. As a result, intermetallic compounds are more likely to form in the molten metal, making it easier for "solidus temperature and liquidus temperature increases of formed solder (solder joints) during soldering" to occur, which will be described later. . Moreover, this makes it possible to further improve the bonding strength between the molded solder (solder joint portion) and the material to be soldered after soldering.
前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の平均粒子径は、１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。より好ましい当該平均粒子径は１μｍ以上１０μｍ以下であり、１μｍ以上５μｍ以下が特に好ましい。 The average particle size of the (a) copper powder and the (b) copper-containing alloy powder is preferably 1 μm or more and 30 μm or less. The average particle diameter is more preferably 1 μm or more and 10 μm or less, particularly preferably 1 μm or more and 5 μm or less.
また前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の、ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜の膜厚は、０．０３μｍ以上０．１５μｍ以下であることが好ましい。より好ましいその膜厚は、０．０３μｍ以上０．１μｍ以下であり、０．０３μｍ以上０．０５μｍ以下が特に好ましい。 Further, the film thickness of the coating made of nickel or a nickel-containing alloy of the (a) copper powder and the (b) copper-containing alloy powder is preferably 0.03 μm or more and 0.15 μm or less. The film thickness is more preferably 0.03 μm or more and 0.1 μm or less, particularly preferably 0.03 μm or more and 0.05 μm or less.
はんだ接合時においては、成形はんだに含まれる金属（合金を含む。この段落において以下同じ。）のうち、その加熱温度以下の溶融温度（液相線温度）を有する金属が溶融する。
ニッケルはその溶融温度が１４５５℃と高いため、はんだ接合時の加熱では溶融し難い。そのため前記ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜、即ちニッケルまたはニッケルを含む合金は、この溶融した金属中に溶解され得る。
また、銅もその溶融温度が１０８５℃と高いため、はんだ接合時の加熱では溶融し難い。また上記ニッケルまたはニッケルを含む合金の溶解により、（前記ニッケルまたはニッケルを含む合金で被覆されていた）銅／銅を含む合金も（上述した溶解によってニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜の少なくとも一部がなくなることにより）上述する溶融した金属中に溶解し、金属間化合物を形成する。そしてこれにより、後述する「はんだ接合時の成形はんだ（はんだ接合部）の固相線温度及び液相線温度上昇」が起こり得る。
従って前記ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜の膜厚が薄ければ、はんだ接合時に、前記銅／銅を含む合金が溶融した金属中に溶解し易くなる。
一方、前記ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜の膜厚が厚ければ、圧延時におけるＣｎ／Ｓｎ系化合物の形成は抑制され易くなる。
During solder bonding, among the metals (including alloys; the same applies hereinafter in this paragraph) contained in the molded solder, metals having a melting temperature (liquidus temperature) lower than the heating temperature melt.
Since nickel has a high melting temperature of 1455° C., it is difficult to melt when heated during soldering. The coating of nickel or a nickel-containing alloy, ie the nickel or nickel-containing alloy, can therefore be dissolved in this molten metal.
Furthermore, since copper has a high melting temperature of 1085° C., it is difficult to melt when heated during soldering. Furthermore, by dissolving the nickel or the nickel-containing alloy, the copper/copper-containing alloy (which was coated with the nickel or nickel-containing alloy) may also be removed (by the above-mentioned melting, at least one of the coatings of nickel or the nickel-containing alloy). ) dissolves in the above-mentioned molten metal and forms an intermetallic compound. As a result, "solidus temperature and liquidus temperature increase of formed solder (solder joint) during solder bonding", which will be described later, may occur.
Therefore, if the thickness of the coating made of nickel or an alloy containing nickel is thin, the copper/alloy containing copper will more easily dissolve into the molten metal during soldering.
On the other hand, if the film made of nickel or an alloy containing nickel is thicker, the formation of Cn/Sn-based compounds during rolling will be more likely to be suppressed.
そして本実施形態の成形はんだにおいては、前記ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜の膜厚を上記範囲とすることにより、「前記銅／銅を含む合金の溶融した金属中への溶解割合」と「圧延時におけるＣｎ／Ｓｎ系化合物の形成抑制」のバランスをより良好にすることができる。また前記ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜を作製する際の銅／銅を含む合金の粉末の凝集も抑制することができる。 In the molded solder of the present embodiment, by setting the film thickness of the coating made of nickel or a nickel-containing alloy within the above range, "the dissolution rate of the copper/copper-containing alloy into the molten metal" can be adjusted. It is possible to better balance "suppression of formation of Cn/Sn-based compounds during rolling". Furthermore, agglomeration of copper/copper-containing alloy powder can also be suppressed when producing a coating made of nickel or an alloy containing nickel.
また前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方の含有割合は、前記複数種の金属粉末の混合体全量に対して２０質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。より好ましいその含有割合は２０質量％以上４０質量％以下であり、３０質量％以上４０質量％以下が特に好ましい。
前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方の含有割合をこの範囲とすることで、上述した「前記ニッケルまたはニッケルを含む合金の溶融した金属中への溶解割合」を調整し易く、また「前記銅／銅を含む合金の溶融した金属中への溶解による（はんだ接合部の）固相線温度及び液相線温度上昇」とのバランスをより良好にすることができる。
またこれにより、後述するはんだ接合後の成形はんだ（はんだ接合部）の再溶融をより抑制することができ、特にＤＣＢ基板とパワー半導体との接合時において、その接合を良好に行うことができるとともに、その熱伝導率を向上し得る。
Further, the content ratio of at least one of the (a) copper powder and the (b) copper-containing alloy powder is 20% by mass or more and 50% by mass or less based on the total amount of the mixture of the plurality of metal powders. It is preferable. The content ratio is more preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less, and particularly preferably 30% by mass or more and 40% by mass or less.
By setting the content ratio of at least one of the above (a) copper powder and the above (b) copper-containing alloy powder within this range, the above-mentioned "dissolution of the nickel or nickel-containing alloy into the molten metal" can be achieved. This makes it easier to adjust the ratio of the copper/copper-containing alloy and achieves a better balance between the solidus temperature and liquidus temperature (of the solder joint) due to dissolution of the copper/copper-containing alloy into the molten metal. be able to.
In addition, this makes it possible to further suppress remelting of the formed solder (solder joint) after solder joining, which will be described later, and particularly when joining a DCB board and a power semiconductor, it is possible to perform the joining well. , its thermal conductivity can be improved.
（ｃ）錫を含む合金の粉末
（ｃ）錫を含む合金の粉末は、錫を含む合金を粉末化したものが用いられる。前記錫を含む合金に含まれる錫の含有量は、４０質量％以上であることが好ましい。より好ましいその含有量は４０質量％以上９７質量％以下であり、４０質量％以上６０質量％以下が特に好ましい。
(c) Powder of alloy containing tin (c) Powder of alloy containing tin is a powdered alloy containing tin. The content of tin contained in the tin-containing alloy is preferably 40% by mass or more. The content is more preferably 40% by mass or more and 97% by mass or less, particularly preferably 40% by mass or more and 60% by mass or less.
前記錫を含む合金に含まれる錫以外の金属元素としては、例えば銀、銅、ビスマス、亜鉛、インジウム、ガリウム、アンチモン、金、パラジウム、ゲルマニウム、ニッケル、クロム、アルミニウム、リン及びインジウム等が挙げられる。これらの錫以外の金属元素は、１種でも複数種でもいずれでも好ましく用いられる。 Examples of metal elements other than tin contained in the tin-containing alloy include silver, copper, bismuth, zinc, indium, gallium, antimony, gold, palladium, germanium, nickel, chromium, aluminum, phosphorus, and indium. . These metal elements other than tin may be used either singly or in combination.
また前記錫を含む合金としては、例えばその固相線温度が２５０℃以下であるものが好ましく用いられる。 Further, as the alloy containing tin, for example, one whose solidus temperature is 250° C. or lower is preferably used.
また前記（ｃ）錫を含む合金の粉末の含有割合は、前記複数種の金属粉末の混合体全量に対して５０質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。より好ましいその含有割合は６０質量％以上８０質量％以下であり、７０質量％以上８０質量％以下が特に好ましい。 The content ratio of the tin-containing alloy powder (c) is preferably 50% by mass or more and 80% by mass or less based on the total amount of the mixture of the plurality of metal powders. The content ratio is more preferably 60% by mass or more and 80% by mass or less, particularly preferably 70% by mass or more and 80% by mass or less.
更には、前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方と前記（ｃ）錫を含む合金の粉末の含有率は、前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方：前記（ｃ）錫を含む合金の粉末で２０：８０～５０：５０であることが好ましい。より好ましいその含有率は２０：８０～４０：６０である。 Furthermore, the content ratio of at least one of the (a) copper powder and the (b) copper-containing alloy powder and the (c) tin-containing alloy powder is higher than the content of the (a) copper powder and the (b) alloy powder containing tin. b) At least one of the copper-containing alloy powders and the above (c) tin-containing alloy powders preferably have a ratio of 20:80 to 50:50. A more preferable content ratio is 20:80 to 40:60.
本実施形態の成形はんだは、後述するように圧延により成形される。
そして本実施形態の成形はんだは、その作製に前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方を用いるため、圧延時に発生した摩擦熱を起因とする錫を含む合金（例えば前記（ｃ）錫を含む合金の粉末）と銅／銅を含む合金との接点における拡散を抑制し、圧延時における成形はんだ中でのＣｕ／Ｓｎ系化合物の形成を抑制することができる。そしてこれにより、成形はんだの延性及び強度低下を抑制することができる。
また本実施形態の成形はんだは、このような構成により、圧延時における成形はんだに含まれる前記（ｃ）錫を含む合金の粉末由来の錫の含有量の減少を抑制することができるため、その接合性の低下を抑制することができる。
The molded solder of this embodiment is molded by rolling as described later.
Since the molded solder of this embodiment uses at least one of the above-mentioned (a) copper powder and the above-mentioned (b) copper-containing alloy powder, it contains tin due to the frictional heat generated during rolling. It is possible to suppress diffusion at the contact point between an alloy (for example, the powder of the tin-containing alloy (c)) and copper/copper-containing alloy, and to suppress the formation of Cu/Sn-based compounds in the formed solder during rolling. can. And thereby, it is possible to suppress a decrease in the ductility and strength of the molded solder.
In addition, the shaped solder of the present embodiment has such a configuration, since it is possible to suppress a decrease in the content of tin derived from the powder of the tin-containing alloy (c) contained in the shaped solder during rolling. Deterioration in bondability can be suppressed.
ここで、電子部品や半導体素子は、はんだ接合時にその電極がはんだ接合部に拡散してしまう（喰われてしまう）ことを防ぐために、電極にニッケルめっきを施す、またはニッケルめっきに加えて他の金属元素によるめっきを施すことが多い。しかしこれらをはんだ接合する際、使用する成形はんだの組成によっては、ニッケルめっきがはんだ接合部に拡散してしまい（ニッケルめっき喰われ）、これに伴い、電極もはんだ接合部に拡散してしまう虞がある。
一方、本実施形態の成形はんだは、その作製に前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方を用いることにより、このような電子部品や半導体素子の電極のニッケルめっき喰われを抑制することができる。
In order to prevent the electrodes of electronic components and semiconductor elements from being diffused (eaten) into the solder joint during soldering, the electrodes are plated with nickel, or other materials are used in addition to nickel plating. Plating with metallic elements is often applied. However, when these are soldered together, depending on the composition of the molded solder used, the nickel plating may diffuse into the solder joint (nickel plating is eaten away), and as a result, the electrode may also diffuse into the solder joint. There is.
On the other hand, the molded solder of the present embodiment is produced by using at least one of the above (a) copper powder and the above (b) copper-containing alloy powder, so that it can be used for forming electrodes of such electronic parts and semiconductor devices. Nickel plating can be suppressed from being eaten away.
なお、前記複数種の金属粉末の混合体には、前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方の溶融温度（液相線温度）とは異なる溶融温度（液相線温度）を有する金属／合金からなる粉末が含まれることが好ましい。これは前記（ｃ）錫を含む合金の粉末であってもよい。 The mixture of the plurality of metal powders has a melting temperature (liquidus temperature) that is different from the melting temperature (liquidus temperature) of at least one of the (a) copper powder and (b) copper-containing alloy powder. Preferably, a powder of a metal/alloy having a liquidus temperature) is included. This may be a powder of the alloy containing tin (c).
そして以下で詳述するように、本実施形態の成形はんだは圧延によって形成されるものの、圧延時には（摩擦熱以外の）加熱を伴わない。そのため、上述する成形はんだ中でのＣｕ／Ｓｎ系化合物の形成の抑制も相まって、はんだ接合前の成形はんだ中の金属間化合物の形成は抑制される。
従って、本実施形態の成形はんだは、その形成に用いる複数種の金属粉末の溶融温度（液相線温度）のうち最も低い溶融温度（液相線温度）にてはんだ接合を行うことができる。即ち、成形はんだに含まれる「最も低い溶融温度（液相線温度）を有する金属（合金である場合も含む。この段落において以下同じ。）」が溶融することではんだ接合を行うことができる。
As will be described in detail below, although the shaped solder of this embodiment is formed by rolling, no heating (other than frictional heat) is involved during rolling. Therefore, together with the above-mentioned suppression of the formation of Cu/Sn-based compounds in the shaped solder, the formation of intermetallic compounds in the shaped solder before solder bonding is suppressed.
Therefore, the molded solder of this embodiment can be soldered at the lowest melting temperature (liquidus temperature) among the melting temperatures (liquidus temperature) of the plurality of types of metal powders used to form the solder. That is, a solder joint can be performed by melting "a metal (including an alloy; the same applies hereinafter in this paragraph)" having the lowest melting temperature (liquidus temperature) contained in the molded solder.
そして更にこの際、上述したように、はんだ接合時の加熱によって前記ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜、即ちニッケルまたはニッケルを含む合金が溶融した金属中に溶解する。そしてこのニッケルまたはニッケルを含む合金の溶解により、（前記ニッケルまたはニッケルを含む合金で被覆されていた）銅／銅を含む合金も（上述した溶解によってニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜の少なくとも一部がなくなることにより）上記溶融した金属中に溶解し、金属間化合物が形成されるため、はんだ接合によって形成されたはんだ接合部の固相線温度及び液相線温度は上昇する。従って、このはんだ接合部を上述する最も低い溶融温度（液相線温度）にて再度加熱した場合であっても、はんだ接合部の再溶融を抑制することができ、信頼性の高いはんだ接合部を提供することができる。
なお、上述した「最も低い溶融温度（液相線温度）を有する金属」は、前記錫を含む合金（（ｃ）錫を含む合金の粉末）であることが好ましい。
Furthermore, at this time, as described above, the coating made of nickel or an alloy containing nickel, that is, the nickel or alloy containing nickel, is dissolved in the molten metal by heating during soldering. By dissolving this nickel or nickel-containing alloy, the copper/copper-containing alloy (which was coated with the nickel or nickel-containing alloy) is also removed (at least part of the coating made of nickel or nickel-containing alloy). Since the intermetallic compound is formed in the molten metal, the solidus temperature and liquidus temperature of the solder joint formed by the solder joint increase. Therefore, even if this solder joint is heated again at the lowest melting temperature (liquidus temperature) mentioned above, remelting of the solder joint can be suppressed, and a highly reliable solder joint can be achieved. can be provided.
The above-mentioned "metal having the lowest melting temperature (liquidus temperature)" is preferably the tin-containing alloy ((c) powder of tin-containing alloy).
また上述の通り、銅はその溶融温度が１０８５℃と高いため、上述するはんだ接合部の固相線温度及び液相線温度を上昇させ易く、そのためはんだ接合部の再溶融をより抑制することができる。
よって本実施形態の成形はんだは、例えばＳｉＣ素子のような高温動作が想定されるパワー半導体のはんだ接合においても好適に用いることができる。
Furthermore, as mentioned above, since copper has a high melting temperature of 1085°C, it tends to increase the solidus and liquidus temperatures of the solder joints, which makes it difficult to further suppress remelting of the solder joints. can.
Therefore, the shaped solder of this embodiment can also be suitably used for soldering of power semiconductors, such as SiC devices, which are expected to operate at high temperatures.
また例えば、前記（ｃ）錫を含む合金の粉末を構成する錫を含む合金は、その合金組成と各合金組成の含有量によって溶融温度（液相線温度）を調整し易い。そのため、前記錫を含む合金の溶融温度（液相線温度）を調整することで、上述する「複数種の金属粉末の溶融温度（液相線温度）のうち最も低い溶融温度（液相線温度）」を調整することができ、成形はんだのはんだ接合時の加熱温度を適宜調整することができる。
よって本実施形態の成形はんだは、はんだ接合部の再溶融を抑制しつつ、はんだ接合時の加熱温度を調整し得るため、例えばＳｉＣ素子のような高温動作が想定されるパワー半導体のはんだ接合においても効率的にはんだ接合を行うことができる。
Further, for example, the melting temperature (liquidus temperature) of the tin-containing alloy constituting the powder of the tin-containing alloy (c) can be easily adjusted depending on the alloy composition and the content of each alloy composition. Therefore, by adjusting the melting temperature (liquidus temperature) of the tin-containing alloy, it is possible to )", and the heating temperature of the molded solder during solder bonding can be adjusted as appropriate.
Therefore, the molded solder of this embodiment can control the heating temperature during solder joint while suppressing remelting of the solder joint, so it is suitable for soldering of power semiconductors such as SiC devices that are expected to operate at high temperatures, for example. It is also possible to perform solder joints efficiently.
＜成形はんだの製造（成形）＞
本実施形態の成形はんだは、例えば前記複数種の金属粉末を混合分散して当該複数種の金属粉末の混合体を作製する工程と、当該複数種の金属粉末の混合体を圧延する工程とを含む製造方法により形成される。
<Manufacture of molded solder (molding)>
The molded solder of the present embodiment includes, for example, a step of mixing and dispersing the plurality of metal powders to prepare a mixture of the plurality of metal powders, and a step of rolling the mixture of the plurality of metal powders. It is formed by a manufacturing method including.
前記複数種の金属粉末を混合分散して当該複数種の金属粉末の混合体を作製する方法としては、例えば前記複数種の金属粉末を混合機、撹拌機、ふるい機等を用いて、混合分散させる方法が挙げられる。なお、前記複数種の金属粉末を混合分散することができれば、いずれの方法を用いてもよい。
また、前記複数種の金属粉末の混合体を作製する前に、前記複数種の金属粉末を、それぞれふるい機等に通し、凝集物等を除去しておくことが望ましい。
As a method of mixing and dispersing the plurality of metal powders to prepare a mixture of the plurality of metal powders, for example, mixing and dispersing the plurality of metal powders using a mixer, a stirrer, a sieve, etc. One example is how to Note that any method may be used as long as the plurality of types of metal powders can be mixed and dispersed.
Furthermore, before producing the mixture of the plurality of types of metal powders, it is desirable that the plurality of types of metal powders be passed through a sieve or the like to remove aggregates and the like.
前記複数種の金属粉末の混合体を圧延する方法としては、例えば圧延ロールを備える圧延装置に当該複数種の金属粉末の混合体を投入して圧延する方法や、収容容器に前記複数種の金属粉末の混合体を収容し、これを圧延装置にて圧延する方法等が挙げられる。これ以外にも、前記複数種の金属粉末の混合体を圧延し得る方法であれば、いずれも好適に用いられる。 The method of rolling the mixture of the plurality of metal powders includes, for example, a method of charging the mixture of the plurality of metal powders into a rolling machine equipped with rolling rolls and rolling the mixture, and a method of rolling the mixture of the plurality of metal powders in a container. Examples include a method of storing a powder mixture and rolling it using a rolling machine. In addition to this, any method that can roll the mixture of the plurality of types of metal powders can be suitably used.
また圧延の条件は、前記複数種の金属粉末の混合体を板状に加工（成形）できる条件であればよく、前記複数種の金属粉末を構成する金属により適宜調整し得る。
なお、本実施形態の成形はんだの厚みは、使用する基板（ＤＣＢ基板含む）、電子部品や半導体素子の種類、前記複数種の金属粉末の種類によって適宜調整し得るが、２０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。
Further, the rolling conditions may be any conditions as long as the mixture of the plurality of types of metal powders can be processed (formed) into a plate shape, and can be adjusted as appropriate depending on the metals constituting the plurality of types of metal powders.
The thickness of the molded solder of this embodiment can be adjusted as appropriate depending on the substrate used (including the DCB substrate), the type of electronic component or semiconductor element, and the type of the plurality of metal powders, but it is 20 μm or more and 300 μm or less. It is preferable.
そして本実施形態の製造方法により形成された成形はんだは、その形成に前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方を用いるため、圧延時に発生した摩擦熱を起因とする錫を含む合金と銅／銅を含む合金との接点における拡散を抑制し、成形はんだ中でのＣｕ／Ｓｎ系化合物の形成を抑制することができる。そしてこれにより、成形はんだの延性及び強度低下を抑制することができる。
またこのような成形はんだは、これに含まれる錫を含む合金の粉末由来の錫の含有量の減少を抑制することができるため、その接合性の低下を抑制することができる。
Since the molded solder formed by the manufacturing method of this embodiment uses at least one of the above (a) copper powder and the above (b) copper-containing alloy powder, the frictional heat generated during rolling is eliminated. It is possible to suppress the diffusion at the contact point between the tin-containing alloy and the copper/copper-containing alloy, thereby suppressing the formation of Cu/Sn-based compounds in the molded solder. And thereby, it is possible to suppress a decrease in the ductility and strength of the molded solder.
In addition, such shaped solder can suppress a decrease in the content of tin derived from the powder of the tin-containing alloy contained therein, and therefore can suppress a decrease in bondability.
また本実施形態の製造方法により形成された成形はんだは、その作製に前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方を用いることにより、はんだ接合時における電子部品や半導体素子の電極のニッケルめっき喰われを抑制することができる。 Furthermore, the molded solder formed by the manufacturing method of the present embodiment can be used in electronic components during solder bonding by using at least one of the above (a) copper powder and the above (b) copper-containing alloy powder. It is possible to suppress erosion of the nickel plating on the electrodes of semiconductor devices.
また本実施形態の製造方法により形成された成形はんだは、これに含まれる「最も低い溶融温度（液相線温度）を有する金属（合金である場合も含む。この段落において以下同じ。）」が溶融することではんだ接合を行うことができる。そしてこの際、前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の、前記ニッケルまたはニッケルを含む合金からなる被膜、即ちニッケルまたはニッケルを含む合金の溶融した金属中への溶解に伴い、（前記ニッケルまたはニッケルを含む合金で被覆されていた）銅／銅を含む合金も上記溶融した金属中に溶解して金属間化合物が形成されるため、はんだ接合によって形成されたはんだ接合部の固相線温度及び液相線温度を上昇させることができる。よってこのはんだ接合部を上述する最も低い溶融温度（液相線温度）にて再度加熱した場合であっても、はんだ接合部の再溶融を抑制することができ、信頼性の高いはんだ接合部を提供することができる。 In addition, the molded solder formed by the manufacturing method of the present embodiment includes "a metal (including alloys) having the lowest melting temperature (liquidus temperature)" (the same shall apply hereinafter in this paragraph). By melting, solder joints can be performed. At this time, the (a) copper powder and the (b) copper-containing alloy powder are dissolved in the coating made of the nickel or the nickel-containing alloy, that is, the nickel or the nickel-containing alloy is dissolved in the molten metal. Due to this, the copper/copper-containing alloy (which was coated with the nickel or nickel-containing alloy) also dissolves in the molten metal to form an intermetallic compound, thus reducing the solder joints formed by solder joints. The solidus temperature and liquidus temperature of the part can be increased. Therefore, even if this solder joint is reheated to the lowest melting temperature (liquidus temperature) mentioned above, remelting of the solder joint can be suppressed, and a highly reliable solder joint can be achieved. can be provided.
また本実施形態の製造方法により形成された成形はんだは、その作製に前記（ａ）銅の粉末及び前記（ｂ）銅を含む合金の粉末の少なくとも一方を用いることにより、例えばＳｉＣ素子のような高温動作が想定されるパワー半導体のはんだ接合においても好適に用いることができる。 Furthermore, the molded solder formed by the manufacturing method of the present embodiment can be manufactured by using at least one of the above (a) copper powder and the above (b) copper-containing alloy powder. It can also be suitably used in soldering of power semiconductors that are expected to operate at high temperatures.
また本実施形態の製造方法により形成された成形はんだは、前記錫を含む合金（（ｃ）錫を含む合金の粉末）の溶融温度（液相線温度）を調整することで、上述する「複数種の金属粉末の溶融温度（液相線温度）のうち最も低い溶融温度（液相線温度）」を調整することができ、成形はんだのはんだ接合時の加熱温度を適宜調整することができる。よってこのような成形はんだは、はんだ接合部の再溶融を抑制しつつ、はんだ接合時の加熱温度を調整し得るため、例えばＳｉＣ素子のような高温動作が想定されるパワー半導体のはんだ接合においても効率的にはんだ接合を行うことができる。 Furthermore, the molded solder formed by the manufacturing method of this embodiment can be produced by adjusting the melting temperature (liquidus temperature) of the tin-containing alloy ((c) tin-containing alloy powder). The lowest melting temperature (liquidus temperature) among the melting temperatures (liquidus temperature) of the seed metal powder can be adjusted, and the heating temperature of the molded solder during solder bonding can be adjusted as appropriate. Therefore, such molded solder can control the heating temperature during solder joint while suppressing remelting of the solder joint, so it is useful even in the solder joint of power semiconductors that are expected to operate at high temperatures, such as SiC devices. Soldering can be performed efficiently.
＜成形はんだを用いたはんだ接合＞
本実施形態の成形はんだを用いたはんだ接合方法の一例は以下の通りである。
まず、Ｓｉ素子、ＳｉＣ素子等の半導体素子を用意し、ＤＣＢ基板上にフラックスを塗布して、本実施形態の成形はんだを載置する。次いで、当該成形はんだの表面（ＤＣＢ基板に接していない面）に更にフラックスを塗布し、これにＳｉ素子、ＳｉＣ素子等を載置して、これを当該成形はんだの成形に用いる前記複数種の金属粉末の溶融温度（液相線温度）のうち最も低い溶融温度（液相線温度）以上の温度で加熱することにより、前記ＤＣＢ基板上にＳｉ素子、ＳｉＣ素子等をはんだ接合する。
なお、予め本実施形態の成形はんだの少なくとも２面（ＤＣＢ基板に接する面と半導体素子に接する面）にフラックスを塗布しておいてもよい。
<Solder joint using molded solder>
An example of a solder joining method using the molded solder of this embodiment is as follows.
First, a semiconductor element such as a Si element or a SiC element is prepared, flux is applied onto a DCB substrate, and the molded solder of this embodiment is placed. Next, flux is further applied to the surface of the molded solder (the surface not in contact with the DCB substrate), a Si element, a SiC element, etc. is placed thereon, and this is used to form the plurality of types of solder used for molding the molded solder. The Si element, SiC element, etc. are soldered onto the DCB substrate by heating at a temperature equal to or higher than the lowest melting temperature (liquidus temperature) of the metal powder.
Note that flux may be applied in advance to at least two surfaces (the surface in contact with the DCB substrate and the surface in contact with the semiconductor element) of the molded solder of this embodiment.
上記はんだ接合時の加熱温度は、ＤＣＢ基板、搭載する素子の種類、前記成形はんだの成形に用いる前記複数種の金属粉末の種類によって適宜調整し得るが、１５０℃以上であることが好ましい。 The heating temperature during solder bonding can be adjusted as appropriate depending on the DCB substrate, the type of element to be mounted, and the types of the plurality of metal powders used for molding the molded solder, but is preferably 150° C. or higher.
なお、当該はんだ接合方法に使用するフラックスとしては、例えばベース樹脂、溶剤、活性剤及びチクソ剤を含むフラックスが挙げられる。これらの成分の種類、配合量等は、適宜調整可能である。
特に、固化したはんだ（はんだ接合部）の表面に残渣を生じにくくするためには、成形はんだの表面に、はんだ接合の加熱時に気化する有機酸等を予めフラックスコートすることが望ましい。例えば、前記（ｃ）錫を含む合金の粉末の液相線温度以上であり、はんだ接合の加熱時の加熱温度以下の沸点を有する有機酸が好ましく用いられる。
このような表面にフラックスコートされた成形はんだは、様々な用途で好ましく用いられる。
また本実施形態の成形はんだは、例えば、還元性雰囲気のギ酸リフロー等を用いることではんだ接合を行うことも可能である。
The flux used in the soldering method includes, for example, a flux containing a base resin, a solvent, an activator, and a thixotropic agent. The types and amounts of these components can be adjusted as appropriate.
In particular, in order to prevent residue from forming on the surface of the solidified solder (solder joint), it is desirable to flux-coat the surface of the shaped solder in advance with an organic acid or the like that evaporates during heating of the solder joint. For example, an organic acid having a boiling point higher than the liquidus temperature of the powder of the tin-containing alloy (c) and lower than the heating temperature for heating solder joints is preferably used.
Molded solder whose surface is flux-coated is preferably used for various purposes.
Further, the molded solder of this embodiment can also be soldered by using, for example, formic acid reflow in a reducing atmosphere.
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳述する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to Examples and Comparative Examples. Note that the present invention is not limited to these examples.
表１に表す組成及び割合の各金属粉末を以下の条件にて圧延加工し、試験用の各成形はんだを作製した。
即ち、まず各金属粉末を混合分散して混合体を作製した。次いで各混合体を圧延ロールを備える圧縮装置（卓上型Φ６３ｍｍ ２型粉末圧延機：大野ロール（株）製）を用いて、圧延荷重約４０ｋＮの条件にて圧縮し、帯状の各成形はんだを作製した。得られた帯状の各成形はんだの厚みは、２００μｍであった。
更に各成形はんだについて上記と同じ条件にて再度圧縮装置を用いて圧縮を行い、厚みが１００μｍの各成形はんだを作製した。
そして、この各成形はんだをカッターを用いて７ｍｍ角に裁断したものを試験用の成形はんだとした。
なお、表１に記載の数値のうち、各金属粉末の含有量についての単位は、特に但し書きのない限り、質量％とする。
Each metal powder having the composition and ratio shown in Table 1 was rolled under the following conditions to produce each molded solder for testing.
That is, first, each metal powder was mixed and dispersed to prepare a mixture. Next, each mixture was compressed using a compression device equipped with rolling rolls (desktop type Φ63 mm 2-type powder rolling machine manufactured by Ohno Roll Co., Ltd.) under conditions of a rolling load of approximately 40 kN to produce each shaped solder strip. did. The thickness of each of the obtained solder strips was 200 μm.
Furthermore, each molded solder was compressed again using a compression device under the same conditions as above to produce each molded solder having a thickness of 100 μm.
Each of these molded solders was cut into 7 mm square pieces using a cutter, and these pieces were used as molded solder for testing.
In addition, among the numerical values listed in Table 1, the unit for the content of each metal powder is mass % unless otherwise specified.
※２ Ｎｉ－ＰめっきＣｕ（中リンタイプ）：Ｃｕの平均粒子径５μｍ。Ｎｉ－Ｐめっきの膜厚約０．１μｍ。Ｃｕの表面に無電解めっきにてニッケルリン合金（リンの含有量：５質量％以上７質量％以下）のめっき被膜を形成したもの。
※３ Ｎｉ－ＰめっきＣｕ（低リンタイプ）：Ｃｕの平均粒子径５μｍ。Ｎｉ－Ｐめっきの膜厚約０．１μｍ。Ｃｕの表面に無電解めっきにてニッケルリン合金（リンの含有量：１質量％以上４質量％以下）のめっき被膜を形成したもの。
※４ Ｎｉ－ＢめっきＣｕ：Ｃｕの平均粒子径５μｍ。Ｎｉ－Ｂめっきの膜厚約０．１μｍ。Ｃｕの表面に無電解めっきにてニッケルホウ素合金（ホウ素の含有量：約１質量％）のめっき被膜を形成したもの。
※５ Ｃｕ：平均粒子径５μｍ
※６ Ｎｉ：平均粒子径５μｍ
*2 Ni-P plating Cu (medium phosphorus type): Average particle diameter of Cu is 5 μm. The Ni-P plating film thickness is approximately 0.1 μm. A plated film of nickel-phosphorus alloy (phosphorous content: 5% by mass or more and 7% by mass or less) is formed on the surface of Cu by electroless plating.
*3 Ni-P plating Cu (low phosphorus type): Average particle diameter of Cu is 5 μm. The Ni-P plating film thickness is approximately 0.1 μm. A plated film of nickel-phosphorus alloy (phosphorous content: 1% by mass or more and 4% by mass or less) is formed on the surface of Cu by electroless plating.
*4 Ni-B plating Cu: Average particle diameter of Cu is 5 μm. Ni-B plating film thickness is approximately 0.1 μm. A plated film of nickel-boron alloy (boron content: approximately 1% by mass) is formed on the surface of Cu by electroless plating.
*5 Cu: average particle diameter 5μm
*6 Ni: average particle diameter 5μm
＜ニッケルめっき喰われ試験＞
イソプロピルアルコールにグルタル酸を５質量％濃度の割合で適宜溶解させたものをフラックスとした。
そして、各試験用の成形はんだにフラックスをスプレー塗布し、これを風乾して、各試験用の成形はんだにフラックスコートした。この際、当該フラックスコートの膜厚を３～５μｍとなるように調整した。
次いで、図１で表すように、フラックスコートされた各試験用の成形はんだ（図１の成形はんだ２００）をニッケルめっき銅板１００（３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍ）上に載置し、更に成形はんだ２００上にニッケルめっき銅板３００（５ｍｍ×５ｍｍ×０．３ｍｍ）を載置した。なお、ニッケルめっき銅板１００，３００ともに、そのニッケルめっきの膜厚は約８μｍとなるように調整した。
そして、これらをダイボンダー（製品名：Ｔ－３０００－ＦＣ３、Ｄｒ． Ｔｒｅｓｋｙ ＡＧ社製）を用いて接合荷重０．１ＭＰａ、窒素雰囲気下にて図２で表す温度プロファイル条件（ピーク温度３５０℃で２分間、昇温速度５℃／秒）にてリフローし、ニッケルめっき銅板１００，３００を接合する接合部を有する各試験片を作製した。
各試験片について、「接合部に接するニッケルめっき銅板１００の膜厚」と「接合部に接していないニッケルめっき銅板１００のニッケルめっき膜厚の膜厚」との差分を算出し、この差分を「ニッケルめっき喰われ量（μｍ）」とした。その結果を表２及び表３に示す。
<Nickel plating eating test>
A flux was prepared by appropriately dissolving glutaric acid in isopropyl alcohol at a concentration of 5% by mass.
Then, flux was spray applied to the molded solder for each test, and this was air-dried to apply flux coating to the molded solder for each test. At this time, the thickness of the flux coat was adjusted to 3 to 5 μm.
Next, as shown in FIG. 1, the flux-coated molded solder for each test (molded
Then, these were bonded using a die bonder (product name: T-3000-FC3, manufactured by Dr. Tresky AG) under a bonding load of 0.1 MPa and a nitrogen atmosphere under the temperature profile conditions shown in Fig. 2 (
For each test piece, calculate the difference between "the film thickness of the nickel-plated
＜シェア強度試験＞
上記ニッケルめっき喰われ試験と同様の条件にて各試験用の成形はんだを作製した。
次いで、図３で表すように、フラックスコートされた各試験用の成形はんだ２００を銅板４００上に載置した。更に成形はんだ２００上にニッケルめっきを施したＳｉチップ５００（２ｍｍ×２ｍｍ×０．６ｍｍ、ニッケルめっき膜の膜厚０．５μｍ）を載置したものを酸素濃度を１００ｐｐｍとする以外は上記ニッケルめっき喰われ試験と同様の条件にてリフローし、各試験片を作製した。
そして、各試験片についてボンドテスター（製品名：Ｎｏｒｄｓｏｎ ＤＡＧＥ ４０００ 万能型ボンドテスター、Ｎｏｒｄｓｏｎ ＤＡＧＥ社製）とロードセル（製品名：ＤＳ１００、Ｎｏｒｄｓｏｎ ＤＡＧＥ社製、Ｍａｘ Ｒａｎｇｅ：１００ｋｇ）を用いてそのチップ接合強度（ＭＰａ）を計測及び算出した。
具体的には、図３で表すようにロードセル６００が矢印で示すＤ方向に動くよう設定し、以下の条件にて計測及び算出した。
ステージ加熱温度：２００℃
テストスピード：３００μｍ／秒
テスト高さ：３００μｍ
ツール移動量：３，０００μｍ
そして算出した「チップ接合強度（ＭＰａ）」について、以下の基準にて評価した。その結果を表２及び表３に示す。
◎：３０ＭＰａ以上
〇：１８ＭＰａ以上３０ＭＰａ未満
×：１８ＭＰａ未満
<Shear strength test>
Molded solder for each test was produced under the same conditions as the nickel plating eating test described above.
Next, as shown in FIG. 3, the flux-coated molded
Then, the chip bonding strength of each test piece was measured using a bond tester (product name: Nordson DAGE 4000, all-purpose bond tester, manufactured by Nordson DAGE) and a load cell (product name: DS100, manufactured by Nordson DAGE, Max Range: 100 kg). (MPa) was measured and calculated.
Specifically, as shown in FIG. 3, the load cell 600 was set to move in the direction D indicated by the arrow, and measurements and calculations were made under the following conditions.
Stage heating temperature: 200℃
Test speed: 300μm/sec Test height: 300μm
Tool travel distance: 3,000μm
The calculated "chip bonding strength (MPa)" was evaluated based on the following criteria. The results are shown in Tables 2 and 3.
◎: 30MPa or more ○: 18MPa or more and less than 30MPa ×: Less than 18MPa
このように本実施例の成形はんだは、使用する電子部品や半導体素子の電極のニッケルめっき喰われを抑制でき、また信頼性の高いはんだ接合部を提供することができる。
またニッケルリン合金（低リン）の被膜を有する銅粉末を使用した実施例２及びニッケルホウ素合金の被膜を有する銅粉末を使用した実施例３の成形はんだは、被はんだ接合材（ニッケルめっき銅板１００，３００）との接合強度が特に良好であることが分かる。
As described above, the molded solder of this example can suppress the nickel plating of the electrodes of the electronic parts and semiconductor elements used, and can provide highly reliable solder joints.
In addition, the molded solder of Example 2 using copper powder having a nickel-phosphorus alloy (low phosphorus) coating and Example 3 using copper powder having a nickel-boron alloy coating had a solder bonding material (nickel-plated
１ 試験片
１００，３００ 銅板
２００ 成形はんだ（フラックスコートされた各試験用の成形はんだ）
４００ 銅板
５００ Ｓｉチップ
６００ ロードセル
1 Test piece 100,300
400 Copper plate 500 Si chip 600 Load cell
Claims (4)
前記複数種の金属粉末の混合体は
（ａ）ニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅の粉末と、
（ｃ）錫を含む合金の粉末とを含み、
前記ニッケルを含む合金は、１質量％以上７質量％以下のリンまたは０．５質量％以上１．５質量％以下のホウ素を含み、残部がニッケルからなり、
前記（ａ）銅の粉末の含有割合は前記複数種の金属粉末の混合体全量に対して２０質量％以上４０質量％以下であり、
前記錫を含む合金は、Ｓｎ－５０Ｉｎである成形はんだ。 A molded solder formed by rolling a mixture of multiple types of metal powder,
The mixture of multiple types of metal powders includes (a) copper powder having a coating made of an alloy containing nickel;
(c) an alloy powder containing tin;
The alloy containing nickel contains 1% by mass or more and 7% by mass or less of phosphorus or 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less of boron, and the remainder consists of nickel,
The content ratio of the copper powder (a) is 20% by mass or more and 40 % by mass or less based on the total amount of the mixture of the plurality of metal powders,
The tin-containing alloy is Sn-50In.
当該複数種の金属粉末の混合体を圧延する工程とを含む成形はんだの製造方法であって、
前記複数種の金属粉末は（ａ）ニッケルを含む合金からなる被膜を有する銅の粉末と、（ｃ）錫を含む合金の粉末とを含み、
前記ニッケルを含む合金は、１質量％以上７質量％以下のリンまたは０．５質量％以上１．５質量％以下のホウ素を含み、残部がニッケルからなり、
前記（ａ）銅の粉末の含有割合は前記複数種の金属粉末の混合体全量に対して２０質量％以上５０質量％以下であり、
前記錫を含む合金は、Ｓｎ－５０Ｉｎである成形はんだの製造方法。 A step of mixing and dispersing multiple types of metal powder to create a mixture of the multiple types of metal powder;
A method for producing shaped solder, the method comprising the step of rolling the mixture of the plurality of metal powders,
The plurality of types of metal powders include (a) copper powder having a coating made of an alloy containing nickel, and (c) powder of an alloy containing tin,
The alloy containing nickel contains 1% by mass or more and 7% by mass or less of phosphorus or 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less of boron, and the remainder consists of nickel,
The content ratio of the copper powder (a) is 20% by mass or more and 50% by mass or less based on the total amount of the mixture of the plurality of types of metal powders,
The method for producing a molded solder, wherein the tin-containing alloy is Sn-50In.
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|---|---|---|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002301588A (en) | 2000-12-21 | 2002-10-15 | Hitachi Ltd | Solder foil, semiconductor device and electronic device |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002301588A (en) | 2000-12-21 | 2002-10-15 | Hitachi Ltd | Solder foil, semiconductor device and electronic device |
| WO2007125861A1 (en) | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Solder paste |
| JP6042577B1 (en) | 2016-07-05 | 2016-12-14 | 有限会社 ナプラ | Multilayer preform sheet |
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