JPS6165442A - 半導体パツケ−ジ構造体 - Google Patents
半導体パツケ−ジ構造体Info
- Publication number
- JPS6165442A JPS6165442A JP18638084A JP18638084A JPS6165442A JP S6165442 A JPS6165442 A JP S6165442A JP 18638084 A JP18638084 A JP 18638084A JP 18638084 A JP18638084 A JP 18638084A JP S6165442 A JPS6165442 A JP S6165442A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- lead
- tin
- eutectic
- weight
- 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.)
- Pending
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 degrees C
- B23K35/262—Sn as the principal constituent
-
- 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
- H01L2224/01—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
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
-
- 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
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/0132—Binary Alloys
- H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
-
- 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 resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
- H05K3/3431—Leadless components
- H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
-
- 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 resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3463—Solder compositions in relation to features of the printed circuit board or the mounting process
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体基体と誘電体基板間を電気的かつ機械的
に結合するための微細かつ多数の微小はんだ群の組成を
調節して、改良された耐熱疲労寿命の付与されたパッケ
ージ購遺体に関する。
に結合するための微細かつ多数の微小はんだ群の組成を
調節して、改良された耐熱疲労寿命の付与されたパッケ
ージ購遺体に関する。
半導体基体を誘電体基板に結合するに適する方法は、(
1)米国特許公報第3429040号に開示されている
如く、約5ないし40重量%錫及び95ないし60fi
量%鉛のはんだ組成物を出融(re f I ow)せ
しめて相互に接続することである。ここで示されておる
組成のはんだは鉛の比率が錫よシも多く(鉛ペース)!
わらかい性質を有しており、半導体基体と誘電体基板の
熱膨張係数の差に基づく熱歪を有効に吸収できると考え
られている。このような考え方で半導体基体を鉛ペース
はんだを用いてその支持基板に結合する技術は層も一般
的に行なわれており、9A1えげ(2)日本特許公開公
報WU昭51−130285号に接着面にニッケル層を
有する半導体チップと金属製支持体とを1.0〜zO重
量%の銀と1.5〜45重量%の場と93.5〜97.
5重fiL%の鉛とからなるはんだで接着したダイボン
ディング構造が開示されている。また、36ないし40
重量%の鉛と64ないし60重量%の錫とからなるはん
だは共晶系はんだと呼ばれ、超塑性現象のために半導体
基体と支持基板の熱膨張係数の差に基づく熱歪を有効に
吸収できると考えられている。このような考え万で半導
体基体を共晶系はんた金山いてでの丸j−F :jfi
’Nン・ニー、□drる(芝・、ト了も一般的にTT
ivttてお9、tlJ 疋ぼ+:3)Sat +d
dlale1’echnology 、 July 、
54 (1970) (Cj−・けるり。
1)米国特許公報第3429040号に開示されている
如く、約5ないし40重量%錫及び95ないし60fi
量%鉛のはんだ組成物を出融(re f I ow)せ
しめて相互に接続することである。ここで示されておる
組成のはんだは鉛の比率が錫よシも多く(鉛ペース)!
わらかい性質を有しており、半導体基体と誘電体基板の
熱膨張係数の差に基づく熱歪を有効に吸収できると考え
られている。このような考え方で半導体基体を鉛ペース
はんだを用いてその支持基板に結合する技術は層も一般
的に行なわれており、9A1えげ(2)日本特許公開公
報WU昭51−130285号に接着面にニッケル層を
有する半導体チップと金属製支持体とを1.0〜zO重
量%の銀と1.5〜45重量%の場と93.5〜97.
5重fiL%の鉛とからなるはんだで接着したダイボン
ディング構造が開示されている。また、36ないし40
重量%の鉛と64ないし60重量%の錫とからなるはん
だは共晶系はんだと呼ばれ、超塑性現象のために半導体
基体と支持基板の熱膨張係数の差に基づく熱歪を有効に
吸収できると考えられている。このような考え万で半導
体基体を共晶系はんた金山いてでの丸j−F :jfi
’Nン・ニー、□drる(芝・、ト了も一般的にTT
ivttてお9、tlJ 疋ぼ+:3)Sat +d
dlale1’echnology 、 July 、
54 (1970) (Cj−・けるり。
Uoswe I I l′こよる「、5lechani
cal l)esign of(:l+ip Comp
oner++s for ”Flip″、tnd 5h
ortBea” Lヒad〜1ou” ” ngJ
トa 1−6 Q 文’/コオイテ、2端子コ/デ/す
素すを40M量石の鉛と60重Qヲチの錫とから161
・よんだによりアルミナ基板上の配線に、iんた付した
購造が開示さltcい。っ以上の引V]で示したように
、半導体基体とd4体基板間を倣、柚かつ多数の減小は
んだ群を用いて一気的かつ機械的に結合す[F]パノグ
ージ構造体における微小はんた群の組成としては、鉛ベ
ース系あるいは共晶系のOよんだVC限しれている。鉛
ベース系及び共晶系のいrれVこも瞑きない鉛−錫系の
(グんだは、信頓性の点で鉛ベース系fD0いは共晶系
のはんたVこ比べて劣ると考えらtt、従来の爺見に基
づく盾誠では使用と避けるのが一般的であったためでろ
り。即し、鉛ベース系あるいは共晶峯全外れる組成域、
例えば25重潰チの鉛と75虜量壬つ錫とからlろ、ま
んたで−4、Jυ品がα、晒各−丁二で全くβ姐鼾本で
bるとともにβ7も:+jG本1川(ブイ、こ共晶組織
が存吊してaU、V形注北士低Yさせ、また政細な共晶
に1.織中に超塑性1μ’+Ik+]t!−已W晶β固
溶イ・仁が件任すもことによって521妃形注北が低−
ドし、棲鼾児音βを扛り、ユんた自j’j” L r
+ま浸続部に連なって配置されている被凄にλ部付が損
傷全文ける懸念があったからであ乙。こDLうな凌はに
より、上を己鉛ベース系また(1共晶系jスタシ7つ伍
成城に属するはんだを開用した場合のイz頓惟向上と目
i’Jとしたデ続プロセスの倹l・土も十分でなく、工
築的に成二つブシセスが−l立されて4いのが夫悄又ら
るつ 〔発明の目的〕 本発明の目的は半導体基体と誘ζ体基板間を一気的かつ
機成ηに結合するプこめの微んθ・つ多数の微小はんだ
群の組成をyA節して、改良された討熱疲労寿給の付与
きれたパノクージ薄造坏と提供することでおるっ 〔発明の致要〕 本発明の半導体パッケージ構造体は、錫が重量比で65
%を越え80%未満含有されそして残部が実買的に鉛で
ありかつ大きな粒径のβ初晶の周囲を比較的大きな粒径
の共晶が包囲する組織全車するはんだを用いたa細かつ
多数の微小はんだ群 。
cal l)esign of(:l+ip Comp
oner++s for ”Flip″、tnd 5h
ortBea” Lヒad〜1ou” ” ngJ
トa 1−6 Q 文’/コオイテ、2端子コ/デ/す
素すを40M量石の鉛と60重Qヲチの錫とから161
・よんだによりアルミナ基板上の配線に、iんた付した
購造が開示さltcい。っ以上の引V]で示したように
、半導体基体とd4体基板間を倣、柚かつ多数の減小は
んだ群を用いて一気的かつ機械的に結合す[F]パノグ
ージ構造体における微小はんた群の組成としては、鉛ベ
ース系あるいは共晶系のOよんだVC限しれている。鉛
ベース系及び共晶系のいrれVこも瞑きない鉛−錫系の
(グんだは、信頓性の点で鉛ベース系fD0いは共晶系
のはんたVこ比べて劣ると考えらtt、従来の爺見に基
づく盾誠では使用と避けるのが一般的であったためでろ
り。即し、鉛ベース系あるいは共晶峯全外れる組成域、
例えば25重潰チの鉛と75虜量壬つ錫とからlろ、ま
んたで−4、Jυ品がα、晒各−丁二で全くβ姐鼾本で
bるとともにβ7も:+jG本1川(ブイ、こ共晶組織
が存吊してaU、V形注北士低Yさせ、また政細な共晶
に1.織中に超塑性1μ’+Ik+]t!−已W晶β固
溶イ・仁が件任すもことによって521妃形注北が低−
ドし、棲鼾児音βを扛り、ユんた自j’j” L r
+ま浸続部に連なって配置されている被凄にλ部付が損
傷全文ける懸念があったからであ乙。こDLうな凌はに
より、上を己鉛ベース系また(1共晶系jスタシ7つ伍
成城に属するはんだを開用した場合のイz頓惟向上と目
i’Jとしたデ続プロセスの倹l・土も十分でなく、工
築的に成二つブシセスが−l立されて4いのが夫悄又ら
るつ 〔発明の目的〕 本発明の目的は半導体基体と誘ζ体基板間を一気的かつ
機成ηに結合するプこめの微んθ・つ多数の微小はんだ
群の組成をyA節して、改良された討熱疲労寿給の付与
きれたパノクージ薄造坏と提供することでおるっ 〔発明の致要〕 本発明の半導体パッケージ構造体は、錫が重量比で65
%を越え80%未満含有されそして残部が実買的に鉛で
ありかつ大きな粒径のβ初晶の周囲を比較的大きな粒径
の共晶が包囲する組織全車するはんだを用いたa細かつ
多数の微小はんだ群 。
に工9半導体基体と誘直体基板間を電気的かつ機械的に
結合した半一ン体パノクージ信造体でろる。
結合した半一ン体パノクージ信造体でろる。
本発明者らが種々倹討した結果、鉛と錫を主成分とする
iiんだ材を用いて半導体基体と誘、f体層板間を電気
的かつ機械的に結合して樽られたパッケージ得遺体は、
はんだ組成が鉛25重量%、錫75重量%で該はんだが
大きな粒径のβ初晶の周囲を比較的大さな粒径の共晶が
毬囲する好ましい組織を呈するの場片に優れた耐熱疲労
寿命特注を示すこと+a−確認した。ここで言う好まし
い組織は、組成が錫の重量比で65%と越え80%未満
であり残部が実貝89I・ζ鉛でちるンまんだ材を半導
体基体と誘成体基板間に介装し、上記はんだ材を溶融せ
しめた後、少なくともはんだ融液が完全に固化するまで
の間選択された速度、即ち125C/l上以下の速度で
冷却することにより実伊されるつこC)ようなはんだけ
プロセスを選ぶ理由は、第一にはんだ材自体の破壊強・
更ちるいは弾性応力範囲を高めることであり、第二には
んだ層に塑性又形しにくい又は塑性変形を抑制する金属
組織を導入することである。上記第−及び第二の事項が
達成さ几ることによって、半導体パンケージ構造体にお
いて最も軟らかい部材でろシ応力集中とこれに伴なう塑
性変形が回着なはんだ層の剛性を高め、同層の応力を分
散させて塑性変形量を軽減し、疲労寿命住能金向上せし
りんとするものである。
iiんだ材を用いて半導体基体と誘、f体層板間を電気
的かつ機械的に結合して樽られたパッケージ得遺体は、
はんだ組成が鉛25重量%、錫75重量%で該はんだが
大きな粒径のβ初晶の周囲を比較的大さな粒径の共晶が
毬囲する好ましい組織を呈するの場片に優れた耐熱疲労
寿命特注を示すこと+a−確認した。ここで言う好まし
い組織は、組成が錫の重量比で65%と越え80%未満
であり残部が実貝89I・ζ鉛でちるンまんだ材を半導
体基体と誘成体基板間に介装し、上記はんだ材を溶融せ
しめた後、少なくともはんだ融液が完全に固化するまで
の間選択された速度、即ち125C/l上以下の速度で
冷却することにより実伊されるつこC)ようなはんだけ
プロセスを選ぶ理由は、第一にはんだ材自体の破壊強・
更ちるいは弾性応力範囲を高めることであり、第二には
んだ層に塑性又形しにくい又は塑性変形を抑制する金属
組織を導入することである。上記第−及び第二の事項が
達成さ几ることによって、半導体パンケージ構造体にお
いて最も軟らかい部材でろシ応力集中とこれに伴なう塑
性変形が回着なはんだ層の剛性を高め、同層の応力を分
散させて塑性変形量を軽減し、疲労寿命住能金向上せし
りんとするものである。
本発明の一実施例を第1図から第5図に従って説明する
。
。
第1図に示すように、本発明によるパッケージ構造体は
アルミナセラミック基板2と7リコンチノプ1とtl−
?!数個のはんだ3により結合した構造体でろる。はん
だ3によシ結合させるために・/クコ/チップ1及びア
ルミナセラミック基板2にはそれぞれ7リコンチツブ側
はんだ付1雨4及びアルミナセラミノク基板61すにん
だけ71 j+(j 5が形成されていり。本発明の−
iL、力例で、1/リコ/チツプIつ寸法は一辺519
つ重力形1.まんだ3のぺtは一辺当り201固、合f
?t80個、/リコンチノブLi+はんだ付電極4及び
アルミ六セラミック茫板9i11 +−1んだ付青唖5
はそルぞれ直径1(10μm、1反小ピツチ200 t
i mで、ちめ。
アルミナセラミック基板2と7リコンチノプ1とtl−
?!数個のはんだ3により結合した構造体でろる。はん
だ3によシ結合させるために・/クコ/チップ1及びア
ルミナセラミック基板2にはそれぞれ7リコンチツブ側
はんだ付1雨4及びアルミナセラミノク基板61すにん
だけ71 j+(j 5が形成されていり。本発明の−
iL、力例で、1/リコ/チツプIつ寸法は一辺519
つ重力形1.まんだ3のぺtは一辺当り201固、合f
?t80個、/リコンチノブLi+はんだ付電極4及び
アルミ六セラミック茫板9i11 +−1んだ付青唖5
はそルぞれ直径1(10μm、1反小ピツチ200 t
i mで、ちめ。
こ°こで、本う色間GてよC−1ノケ一ジiff造1本
の製]貴工程:二ついて・第2図(・て健って説明を乙
。
の製]貴工程:二ついて・第2図(・て健って説明を乙
。
第2図(3)に示すように、すでにトランジスタ、ダイ
オード等う:形成さ7゛した/リコ/基板6上に配線の
ためDアルミニウム配線膜8が絶縁のたりの5lo2パ
ノ/ベー/ヨン摸7とはさんで形成され、外部と、つ接
続のために穴τ、5けた81(hパノ/ベ−ンヨ/摸9
が形成されている。この穴をおおうようにクロム0.1
am、 銅1 )trn、金Q、1μmの複合劇全σ
属マスクに介して蒸着し、/リコンテノブ側、iんだ付
、tt極4を形成する。蒸着温度は、クロム支び鍋につ
いては膜の密着性を増すために350 C1また金では
金の波数を防止するために100Cとして′7)み。そ
几ぞれの漠の役割について!1iaにλ−!E] i
Rと、クロム(1下池つアルミニウム配線膜8及びS1
0.パノ/ペー/ヨノ模9とD密着支ひけんだ3とアル
ミニウム配線膜8との反応防LL、例はばんた3との後
着、会は銅・つ酸化防」してちる。
オード等う:形成さ7゛した/リコ/基板6上に配線の
ためDアルミニウム配線膜8が絶縁のたりの5lo2パ
ノ/ベー/ヨン摸7とはさんで形成され、外部と、つ接
続のために穴τ、5けた81(hパノ/ベ−ンヨ/摸9
が形成されている。この穴をおおうようにクロム0.1
am、 銅1 )trn、金Q、1μmの複合劇全σ
属マスクに介して蒸着し、/リコンテノブ側、iんだ付
、tt極4を形成する。蒸着温度は、クロム支び鍋につ
いては膜の密着性を増すために350 C1また金では
金の波数を防止するために100Cとして′7)み。そ
几ぞれの漠の役割について!1iaにλ−!E] i
Rと、クロム(1下池つアルミニウム配線膜8及びS1
0.パノ/ペー/ヨノ模9とD密着支ひけんだ3とアル
ミニウム配線膜8との反応防LL、例はばんた3との後
着、会は銅・つ酸化防」してちる。
1層で第2図(b)のように、はんだをも管法により/
リコノチ7ノプfilll flんだ付電迂4の上1・
二形成f s 。
リコノチ7ノプfilll flんだ付電迂4の上1・
二形成f s 。
蒸−Hlifirf、14 q+膜10 →18膜11
=;f’+’s ッ必セフ 、1んた体積は9 X
1.0−’ =m”であ乙。ここで、はん7ビの組、7
を鉛257iiJ4. ”J75 Tut %とすル
タめiイ)膜10tつ膜厚10、つ膜厚全錫膜11つ嗅
11の約6分の1にしなければならな(/−10これは
、鉛の比重が約11であるのに対して錫の比重が約6で
あるたりでbるっ 更に第2図(C)のクロく、鉛膜10及び錫膜11つ形
成され;’c ノ’)コ/基板6を1気炉に入れ、鉛膜
10及び錫膜11を溶融する。鉛と錫膜つ共晶l・痰は
約183cであるので、約183C全懲すると余々に鉛
膜10伎び錫@11がお互いの界面から溶融し1;rS
Ioる。鉛25重址チ、錫75重量%のはんだの液相温
度d豹195C’″Cあり、この温度を越えると図に示
すようにほぼ球形のチップ側はんだ12が形成さルる。
=;f’+’s ッ必セフ 、1んた体積は9 X
1.0−’ =m”であ乙。ここで、はん7ビの組、7
を鉛257iiJ4. ”J75 Tut %とすル
タめiイ)膜10tつ膜厚10、つ膜厚全錫膜11つ嗅
11の約6分の1にしなければならな(/−10これは
、鉛の比重が約11であるのに対して錫の比重が約6で
あるたりでbるっ 更に第2図(C)のクロく、鉛膜10及び錫膜11つ形
成され;’c ノ’)コ/基板6を1気炉に入れ、鉛膜
10及び錫膜11を溶融する。鉛と錫膜つ共晶l・痰は
約183cであるので、約183C全懲すると余々に鉛
膜10伎び錫@11がお互いの界面から溶融し1;rS
Ioる。鉛25重址チ、錫75重量%のはんだの液相温
度d豹195C’″Cあり、この温度を越えると図に示
すようにほぼ球形のチップ側はんだ12が形成さルる。
に第2図(d)に示されるよりにアルミナセラミック基
板2には、グリーンノート法によりアルミナてラミック
基板側はんだ付を甑5が形成されており、その表面にi
7i鉛2鉛重鉦チ、錫75重量%のアルミ1セラミツク
基板側はんだ13が形成畑几でいる。チップ側はんた1
2がすでに形成されている/リフ/基板6tダイ丈−を
用いてノリコンテツブ1に分離し、ノ・−フミラーを用
いてアルミナ−ラミック基板側はんだ13がすでに形成
されているアルミナセラミック基板2に位[!i会せす
る。その友、ノリコンテツブ1とアルミナセラミック基
板2がテップ側はんだ12とアルミナセラミック基板側
はんだ13とで接触したまま再度炉中で鉛25重址チ、
475重λ係のはんだの液相温度より少し高い温度まで
加熱すると第1図に示すようなバンクージ溝造体が完成
する。
板2には、グリーンノート法によりアルミナてラミック
基板側はんだ付を甑5が形成されており、その表面にi
7i鉛2鉛重鉦チ、錫75重量%のアルミ1セラミツク
基板側はんだ13が形成畑几でいる。チップ側はんた1
2がすでに形成されている/リフ/基板6tダイ丈−を
用いてノリコンテツブ1に分離し、ノ・−フミラーを用
いてアルミナ−ラミック基板側はんだ13がすでに形成
されているアルミナセラミック基板2に位[!i会せす
る。その友、ノリコンテツブ1とアルミナセラミック基
板2がテップ側はんだ12とアルミナセラミック基板側
はんだ13とで接触したまま再度炉中で鉛25重址チ、
475重λ係のはんだの液相温度より少し高い温度まで
加熱すると第1図に示すようなバンクージ溝造体が完成
する。
本実施例によれば、はんだ3を鉛95重量冬、錫5重量
壬のはんだで形成した従来の・2ノケ一ジ病造体に比べ
て一55tl?〜150C11時間1サイクルの温度丈
イクル試験による熱疲労寿命は約5倍と飛跡的に向上し
た。ただし、錫の含有量が増したためはんだ3と7リコ
/チツプ側にんだ付154中の銅との反応が従来のパツ
ケー7構造体に比べて著しくなる五念が生じる。そこで
鉛95重清壬、錫5重量傷のはんだと鉛2511チ、錫
75、fflt%のはんだの銅への侵食量を調べた。七
の結果、第3図に示すように同一温度で比較すると鉛2
5重量係、 :Jj75重量%はんだの方が浸食量は多
いが、鉛25重量%、錫75重量壬、1んだは液相導度
が鉛95重量%、錫5重量%はんだより約12]:低い
ので液相温度より50C高い温度(はんだ付の作業温度
としては大体この程度の温度が選ばれる)で比較すると
わずかの増加であり、銅の膜厚である1μmには充分の
ゆとりがあることがわかったつ 鉛25重量%、錫75重量%はんだがこのように良好な
勺↑熱疲労よテ(生?示しt土山について第5図土用い
て説明rるっ 第5図は本発明にLるバノクージfか遺体テ種々の冷却
速度でばんだけした二り合のせん断強でを示したもので
あろうここで、第5図Aの領域のデータ:i本実)&ラ
リのはんだ組織OもDで犬さな粒径のβW晶(図中り白
い頭載)の周囲?比較的大きな粒径の共晶が包囲する杉
態全有しているっこれに、すして同図Bの頑域し・)デ
ータ、1はんだの冷却速度が大きいもので比較的小さい
粒径のβ初晶の周囲を微細な共晶が包囲する形態を有し
ている。比較的小さい粒径のβ?718の周囲を微細な
共晶が包囲する形舊を有し、ている場合に汀、すでに述
べた超塑性現象のためにはんだの塑性変形能が太さいが
、大きな粒径のβ初晶の周囲全比較的大きな勾玉の共晶
が包囲する形作では、初晶のβ晶に共晶組織が食いこみ
なん定の変形能が阻害されると共に共晶組織0ffi塑
性現象も初晶のβ晶に阻害されるため、はんだの塑性変
形能が小きくなり熱穫労寿命を延ばす。このようなはん
だの性質は従来半導体チップの接続には好オしくないヒ
考九′)hていt、。
壬のはんだで形成した従来の・2ノケ一ジ病造体に比べ
て一55tl?〜150C11時間1サイクルの温度丈
イクル試験による熱疲労寿命は約5倍と飛跡的に向上し
た。ただし、錫の含有量が増したためはんだ3と7リコ
/チツプ側にんだ付154中の銅との反応が従来のパツ
ケー7構造体に比べて著しくなる五念が生じる。そこで
鉛95重清壬、錫5重量傷のはんだと鉛2511チ、錫
75、fflt%のはんだの銅への侵食量を調べた。七
の結果、第3図に示すように同一温度で比較すると鉛2
5重量係、 :Jj75重量%はんだの方が浸食量は多
いが、鉛25重量%、錫75重量壬、1んだは液相導度
が鉛95重量%、錫5重量%はんだより約12]:低い
ので液相温度より50C高い温度(はんだ付の作業温度
としては大体この程度の温度が選ばれる)で比較すると
わずかの増加であり、銅の膜厚である1μmには充分の
ゆとりがあることがわかったつ 鉛25重量%、錫75重量%はんだがこのように良好な
勺↑熱疲労よテ(生?示しt土山について第5図土用い
て説明rるっ 第5図は本発明にLるバノクージfか遺体テ種々の冷却
速度でばんだけした二り合のせん断強でを示したもので
あろうここで、第5図Aの領域のデータ:i本実)&ラ
リのはんだ組織OもDで犬さな粒径のβW晶(図中り白
い頭載)の周囲?比較的大きな粒径の共晶が包囲する杉
態全有しているっこれに、すして同図Bの頑域し・)デ
ータ、1はんだの冷却速度が大きいもので比較的小さい
粒径のβ初晶の周囲を微細な共晶が包囲する形態を有し
ている。比較的小さい粒径のβ?718の周囲を微細な
共晶が包囲する形舊を有し、ている場合に汀、すでに述
べた超塑性現象のためにはんだの塑性変形能が太さいが
、大きな粒径のβ初晶の周囲全比較的大きな勾玉の共晶
が包囲する形作では、初晶のβ晶に共晶組織が食いこみ
なん定の変形能が阻害されると共に共晶組織0ffi塑
性現象も初晶のβ晶に阻害されるため、はんだの塑性変
形能が小きくなり熱穫労寿命を延ばす。このようなはん
だの性質は従来半導体チップの接続には好オしくないヒ
考九′)hていt、。
と0ろが、はんだのが性変形能を大きくして熱歪金兄て
はんたに持たせるという従来の設計よつむしろ、1−i
んだの塑性変形能を1ム1]限して熱歪をはんだと周囲
の部材で分担する設gfの方が良好な耐熱疲労特注を示
すのである。をらに大きな粒径Dβ初晶の周囲を比憫的
犬きな付径の共晶が呂囲する形態でははんだの強度も大
きく、さらに熱疲労寿命を延ばしているつ図から明らが
なよう(・こ、はんだの強度を安定して大きくするには
冷却速度をヤ′)125C/分以Fにしなけれribら
ない。
はんたに持たせるという従来の設計よつむしろ、1−i
んだの塑性変形能を1ム1]限して熱歪をはんだと周囲
の部材で分担する設gfの方が良好な耐熱疲労特注を示
すのである。をらに大きな粒径Dβ初晶の周囲を比憫的
犬きな付径の共晶が呂囲する形態でははんだの強度も大
きく、さらに熱疲労寿命を延ばしているつ図から明らが
なよう(・こ、はんだの強度を安定して大きくするには
冷却速度をヤ′)125C/分以Fにしなけれribら
ない。
ここで、本犬椎例では/リコンチノプO11]はんだ付
電臣4にクロム、銅及び金の複合膜テ記ったが、クロム
と同じ働きをする金属としてチタン、銅と同じ働きをす
る金属としてニッケルを使用しても同じ結果が得られる
ことはもちろんでらる。ち之、ノリコノチップ側はんだ
付型啄4全マスク蒸着法で形成したが、もちろん全面蒸
着後:6−ニノチ/グを施して電画パターンを形成して
もよい。さらに、蒸着でなくその池の方法(例えばスパ
ッタリング)で形成してもよい。′fチップ側はんだ1
2の形成法としては、蒸漕法に限らずめっき法を採用し
てもよいことも当然で心る。また、チップ側はんだ12
とアルミナセラミック4阪fll11はんだ13の組成
は錫が65重fv 5 k越え、80電量チ未満で残部
が大質的に鉛でちればすでに:Uべ、二ように、;1ん
だけの冷却速度全約125C,/分以丁にするCとで鉛
95重スチ、錫5υIはんだより大きい熱疲労寿命が2
tられも(第4図す黒)。
電臣4にクロム、銅及び金の複合膜テ記ったが、クロム
と同じ働きをする金属としてチタン、銅と同じ働きをす
る金属としてニッケルを使用しても同じ結果が得られる
ことはもちろんでらる。ち之、ノリコノチップ側はんだ
付型啄4全マスク蒸着法で形成したが、もちろん全面蒸
着後:6−ニノチ/グを施して電画パターンを形成して
もよい。さらに、蒸着でなくその池の方法(例えばスパ
ッタリング)で形成してもよい。′fチップ側はんだ1
2の形成法としては、蒸漕法に限らずめっき法を採用し
てもよいことも当然で心る。また、チップ側はんだ12
とアルミナセラミック4阪fll11はんだ13の組成
は錫が65重fv 5 k越え、80電量チ未満で残部
が大質的に鉛でちればすでに:Uべ、二ように、;1ん
だけの冷却速度全約125C,/分以丁にするCとで鉛
95重スチ、錫5υIはんだより大きい熱疲労寿命が2
tられも(第4図す黒)。
仝発明に工れげ、半導体基体と訪電佳基板間を電気8す
〃・つ機緘的に、−合するたりつ微細かつ多数の微小は
んだ群の、咀或は1俵が65″1(升多を越、80重螢
チ未イ昔でへ部が実質的に鉛で心り、大きな粒径のβ初
晶の:J、1四を比較的太さな粒径の共晶が包囲する組
織を呈していれば鉛95重:社チ、錫5重を壬はんだこ
り大きい、ち疲労)1命かえられる。
〃・つ機緘的に、−合するたりつ微細かつ多数の微小は
んだ群の、咀或は1俵が65″1(升多を越、80重螢
チ未イ昔でへ部が実質的に鉛で心り、大きな粒径のβ初
晶の:J、1四を比較的太さな粒径の共晶が包囲する組
織を呈していれば鉛95重:社チ、錫5重を壬はんだこ
り大きい、ち疲労)1命かえられる。
第1図は本発明による実り布例を示す断面図、第2図は
本発明による呵怖汐11の一晃清工程をテす断面図、第
3図は本発明による実施例と従来例のはんだによる浸食
iを比較する図、第4図は本発明の効果を示す図、第5
図は本発明の効果を示す図である。 l・・・7リコンチツプ、2・・・アルミナセラミック
基板、3・・・はんだ、4・・・チップ側はんだけ電子
、5羊 ) 図 子2 図6.2 (b)(J) 芋 3 図 2ρ/ 2fρ 3ρσ 3夕θ 4/ρ二五
7妥、 じC) $ 4 図 Sn’r’↑肩重(計な)
本発明による呵怖汐11の一晃清工程をテす断面図、第
3図は本発明による実施例と従来例のはんだによる浸食
iを比較する図、第4図は本発明の効果を示す図、第5
図は本発明の効果を示す図である。 l・・・7リコンチツプ、2・・・アルミナセラミック
基板、3・・・はんだ、4・・・チップ側はんだけ電子
、5羊 ) 図 子2 図6.2 (b)(J) 芋 3 図 2ρ/ 2fρ 3ρσ 3夕θ 4/ρ二五
7妥、 じC) $ 4 図 Sn’r’↑肩重(計な)
Claims (1)
- 1、半導体基体と誘電体基板間を複数個の微細かつ微小
はんだ群により電気的かつ機械的に結合する半導体パッ
ケージ構造体において、該微小はんだ群の組成が錫の重
量比で65%を越え80%未満であり残部が実質的に鉛
であり、かつ該はんだが大きな粒径のβ初晶の周囲を比
較的大きな粒径の共晶が包囲する組織を呈することを特
徴とする半導体パッケージ構造体。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18638084A JPS6165442A (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | 半導体パツケ−ジ構造体 |
DE3523808A DE3523808C3 (de) | 1984-07-03 | 1985-07-03 | Verfahren zum Löten von Teilen einer elektronischen Anordnung aus unterschiedlichen Werkstoffen und dessen Verwendung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18638084A JPS6165442A (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | 半導体パツケ−ジ構造体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6165442A true JPS6165442A (ja) | 1986-04-04 |
Family
ID=16187372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18638084A Pending JPS6165442A (ja) | 1984-07-03 | 1984-09-07 | 半導体パツケ−ジ構造体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6165442A (ja) |
-
1984
- 1984-09-07 JP JP18638084A patent/JPS6165442A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4609296B2 (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 | |
US4005454A (en) | Semiconductor device having a solderable contacting coating on its opposite surfaces | |
EP2312622B1 (en) | Power semiconductor device with a power semiconductor element bonded to a substrate by a Sn-Sb-Cu solder and with a terminal bonded to the substrate by a Sn-Ag-based or Sn-Ag-Cu-based solder and manufacturing method therefor | |
JP3226213B2 (ja) | 半田材料及びそれを用いた電子部品 | |
US5269453A (en) | Low temperature method for forming solder bump interconnections to a plated circuit trace | |
JPH03283451A (ja) | 電子回路装置 | |
JP2001308129A (ja) | 鉛フリーバンプの形成方法 | |
JP5614507B2 (ja) | Sn−Cu系鉛フリーはんだ合金 | |
US20020155024A1 (en) | Lead-free solder compositions | |
US6416883B1 (en) | Lead-free solder | |
JP2002261104A (ja) | 半導体装置および電子機器 | |
JP3181283B2 (ja) | はんだ接続された電子回路装置とはんだ接続方法並びに金メッキ接続端子用はんだ | |
CN100404193C (zh) | 钎料、使用该钎料的半导体装置的装配方法、以及半导体装置 | |
US7973412B2 (en) | Semiconductor device using lead-free solder as die bonding material and die bonding material not containing lead | |
JPS6165442A (ja) | 半導体パツケ−ジ構造体 | |
JPH0241794A (ja) | はんだ合金およびこれを用いた電子回路装置 | |
US7078330B2 (en) | Metal electrode and bonding method using the metal electrode | |
US20160256962A1 (en) | Lead-free solder having low melting point | |
JPS63122155A (ja) | 半導体チツプの接続バンプ | |
JP2001127076A (ja) | ダイボンディング用合金部材 | |
WO2001076335A1 (en) | Mounting structure of electronic device and method of mounting electronic device | |
JP2001196393A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPS59169694A (ja) | 半田接着方法 | |
JPS6117355A (ja) | 異種部材のはんだ接合方法 | |
JPH01273690A (ja) | ロウ付け用材料 |