JP4872764B2 - Au-Sn alloy solder paste with less void generation - Google Patents
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Description
この発明は、ボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストに関するものである。 The present invention relates to an Au—Sn alloy solder paste that generates less voids.
一般に、ＧａＡｓ光素子、ＧａＡｓ高周波素子、熱伝素子などの半導体素子と基板との接合、微細かつ高気密性が要求されるＳＡＷフィルター、水晶発振子などのパッケージ封止などにはＡｕ−Ｓｎ合金はんだが使用されている。このＡｕ−Ｓｎ合金はんだは、Ｓｎ：１５〜２５質量％を含有し、残部がＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することが知られており、実際に使用されるＡｕ−Ｓｎ合金はんだは、主にＳｎ：２０質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｕ−Ｓｎ共晶合金からなることが知られている。このＡｕ−Ｓｎ合金はんだは一般にリボン、ペレット、ボールなどの形状に加工し、この形状に加工されたＡｕ−Ｓｎ合金はんだを接合体の間に挟んでリフロー処理することにより接合することが知られているが、近年、Ａｕ−Ｓｎ合金はんだを粉末状に加工し、このＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末を市販のフラックスに配合し混練してペースト状にし、Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペーストとして使用されている。そして、前記Ａｕ−Ｓｎ合金粉末は、通常、ガスアトマイズして得られることも知られている。このＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを使用して接合する方法として、Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを塗布した後リフロー処理することにより接合することも知られている（特許文献１参照）。
しかし、前記従来のＳｎ：１５〜２５質量％を含有し、残部がＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金はんだの粉末とフラックスを混合して得られたＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストは、リフロー処理すると、基板と被接合物で挟まれた構造をしているため、ペーストから発生したガスが抜け出せず、ボイドが多く発生することがあり、信頼性のある接合部が得られないという課題があった。 However, Au—Sn alloy solder paste obtained by mixing the conventional Sn: 15-25% by mass with a balance of Au—Sn alloy solder powder having a composition composed of Au and inevitable impurities and a flux. When the reflow process is performed, the structure is sandwiched between the substrate and the object to be bonded, so that the gas generated from the paste does not escape and a lot of voids may be generated, and a reliable bonded part cannot be obtained. There was a problem.
そこで、本発明者らは、ボイド発生の一層少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを得るべく研究を行った。その結果、
Ｓｎ：１４〜３０質量％、Ｂｉ：０．１〜５質量％を含有し、さらにＩｎ：０．１〜５質量％およびＳｂ：０．０１〜１質量％の内の１種または２種を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末と一般のフラックスと配合し混練して作製したＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストは、接合部のボイド発生率が従来のＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストのボイド発生率に比べて一層少なくなること、
前記フラックスは一般に市販されているフラックスであってよいが、ノンハロゲンフラックスまたは低残渣フラックスであることが好ましく、そのフラックスの配合量は５〜２５質量％の範囲内にあれば良く、この範囲は通常知られている範囲であること、などの研究結果が得られたのである。
Therefore, the present inventors have studied to obtain an Au—Sn alloy solder paste with less void generation. as a result,
Sn: 14 to 30% by mass, Bi: 0.1 to 5% by mass, and In: 0.1 to 5% by mass and Sb: 0.01 to 1% by mass of one or two of them The Au-Sn alloy solder paste, which is prepared by mixing and kneading a general flux with an Au-Sn alloy solder powder having a composition composed of Au and inevitable impurities as the remainder, has a conventional void generation rate at the joint. The void generation rate of the Au-Sn alloy solder paste is further reduced.
The flux may be a commercially available flux, but is preferably a non-halogen flux or a low-residue flux. The amount of the flux may be in the range of 5 to 25% by mass, and this range is usually Research results such as being in a known range were obtained.
この発明は、かかる研究結果にもとづいてなされたものであって、
（１）Ｓｎ：１４〜３０質量％、Ｂｉ：０．１〜５質量％、Ｓｂ：０．０１〜１．０質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末とフラックスとの混合体からなるボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペースト、
（２）前記（１）記載の混合体は、フラックス：５〜２５質量％含有し、残部が前記（１）記載のＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末からなる配合組成を有する混合体であるボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペースト、
（３）Ｓｎ：１４〜３０質量％、Ｂｉ：０．１〜５質量％、Ｉｎ：０．１〜５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末とフラックスとの混合体からなるボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペースト、
（４）前記（３）記載の混合体は、フラックス：５〜２５質量％含有し、残部が前記（３）記載のＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末からなる配合組成を有する混合体であるボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペースト、
（５）Ｓｎ：１４〜３０質量％、Ｂｉ：０．１〜５質量％、Ｓｂ：０．０１〜１質量％、Ｉｎ：０．１〜５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末とフラックスとの混合体からなるボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペースト、
（６）前記（５）記載の混合体は、フラックス：５〜２５質量％含有し、残部が前記（５）記載のＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末からなる配合組成を有する混合体であるボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペースト、
（７）フラックスは、ノンハロゲンフラックスまたは低残渣フラックスである前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）または（６）記載のボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペースト、に特徴を有するものである。
This invention was made based on the results of such research,
(1) Au: Sn: 14 to 30% by mass, Bi: 0.1 to 5% by mass, Sb: 0.01 to 1.0% by mass, with the remainder comprising Au and inevitable impurities Au-Sn alloy solder paste made of a mixture of Sn alloy solder powder and flux and generating less voids,
(2) The mixture described in (1) above contains flux: 5 to 25% by mass, and the remainder is a mixture having a blended composition composed of the Au—Sn alloy solder powder described in (1). Less Au-Sn alloy solder paste,
(3) An Au—Sn alloy containing Sn: 14 to 30% by mass, Bi: 0.1 to 5% by mass, In: 0.1 to 5% by mass, and the remainder comprising Au and inevitable impurities An Au-Sn alloy solder paste that is a mixture of solder powder and a flux and generates less voids;
(4) The mixture described in (3) above contains flux: 5 to 25% by mass, and the remainder is a mixture having a blend composition composed of the Au—Sn alloy solder powder described in (3). Less Au-Sn alloy solder paste,
(5) Sn: 14-30% by mass, Bi: 0.1-5% by mass, Sb: 0.01-1% by mass, In: 0.1-5% by mass, the remainder being Au and inevitable impurities An Au-Sn alloy solder paste with a small amount of voids formed of a mixture of an Au-Sn alloy solder powder having a component composition and a flux,
(6) The mixture described in (5) above contains flux: 5 to 25% by mass, and the remainder is a mixture having a blend composition composed of the Au—Sn alloy solder powder described in (5) above. Less Au-Sn alloy solder paste,
(7) The Au—Sn alloy solder paste with less void generation according to (1), (2), (3), (4), (5) or (6), wherein the flux is a non-halogen flux or a low residue flux. , Has characteristics.
この発明のボイド発生の少ないＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを作製するには、まず、Ｓｎ：１４〜３０質量％、Ｂｉ：０．１〜５質量％、Ｓｂ：０．０１〜１．０質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金、
Ｓｎ：１４〜３０質量％、Ｂｉ：０．１〜５質量％、Ｉｎ：０．１〜５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金、または、
Ｓｎ：１４〜３０質量％、Ｂｉ：０．１〜５質量％、Ｓｂ：０．０１〜１質量％、Ｉｎ：０．１〜５質量％を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金を溶解し、得られた溶湯をそれぞれ温度：６００℃〜１０００℃に保持し、この温度で溶湯を機械撹拌しながらまたは機械撹拌したのちこの撹拌された溶湯を圧力：３００〜８００ｋＰａで加圧しながら噴射圧力：５０００〜８０００ｋＰａの圧力で直径：１〜２ｍｍを有する小径ノズルからノズルギャップ：０．３ｍｍ以下で不活性ガスを噴射してＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末を製造する。
In order to produce the Au-Sn alloy solder paste with less void generation according to the present invention, first, Sn: 14-30% by mass, Bi: 0.1-5% by mass, Sb: 0.01-1.0% by mass An Au—Sn alloy having a component composition consisting of Au and inevitable impurities,
Sn: 14-30% by mass, Bi: 0.1-5% by mass, In: 0.1-5% by mass, Au—Sn alloy having a component composition consisting of Au and inevitable impurities, or
Component: Sn: 14 to 30% by mass, Bi: 0.1 to 5% by mass, Sb: 0.01 to 1% by mass, In: 0.1 to 5% by mass, with the remainder consisting of Au and inevitable impurities The Au—Sn alloy having the composition was melted, and the obtained molten metal was maintained at a temperature of 600 ° C. to 1000 ° C., and the molten metal was mechanically stirred or mechanically stirred at this temperature. An Au-Sn alloy solder powder is manufactured by injecting an inert gas at a nozzle gap of 0.3 mm or less from a small nozzle having a diameter of 1 to 2 mm at a pressure of 5000 to 8000 kPa while being pressurized at 300 to 800 kPa. .
前記撹拌は機械撹拌であることが好ましく、機械撹拌の内でもプロペラ撹拌が一層好ましい。前記機械撹拌に電磁撹拌のような電気的撹拌を併用してもよく、機械撹拌に電磁撹拌を併用することもできる。前記機械撹拌の回転速度は特に限定されるものではないが、６０〜１００ｒ．ｐ．ｍで３〜１０分間プロペラ撹拌することが好ましい。 The stirring is preferably mechanical stirring, and propeller stirring is more preferable among mechanical stirring. Electric stirring such as electromagnetic stirring may be used in combination with the mechanical stirring, and electromagnetic stirring may be used in combination with mechanical stirring. The rotational speed of the mechanical stirring is not particularly limited, but is 60 to 100 r. p. It is preferable to stir the propeller at m for 3 to 10 minutes.
このようにして得られたＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末と市販のロジン、活性剤、溶剤および増粘剤からなる一般のフラックス、ノンハロゲンフラックスまたは低残渣フラックスとを混合してＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストを作製する。このときＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末に配合するフラックスの量は、５〜２５質量％の範囲内にあり、この配合量は一般に知られている量である。 The Au—Sn alloy solder powder thus obtained was mixed with a commercially available flux consisting of rosin, activator, solvent and thickener, non-halogen flux or low residue flux to obtain an Au—Sn alloy solder paste. Make it. At this time, the amount of the flux blended in the Au—Sn alloy solder powder is in the range of 5 to 25 mass%, and this blending amount is a generally known amount.
次に、この発明のＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストに含まれるＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末の成分組成を上記のごとく限定した理由を説明する。 Next, the reason why the component composition of the Au—Sn alloy solder powder contained in the Au—Sn alloy solder paste of the present invention is limited as described above will be described.
Ｓｎ：
Ｓｎは、１４質量％未満含有してもまた３０質量％を越えて含有しても合金の液相線温度が著しく上昇し、搭載する素子をリフロー処理して接合する際の溶融温度が半導体素子などの耐熱限界温度を越え、さらに溶融合金の表面張力が著しく上昇し、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｂなどの添加元素の効果がなくなるので好ましくない。したがって、Ａｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末に含まれるＳｎは１４〜３０質量％に定めた。
Sn:
Even if Sn is contained in an amount of less than 14% by mass or more than 30% by mass, the liquidus temperature of the alloy is remarkably increased, and the melting temperature at the time of joining by reflowing the mounted elements is a semiconductor element This is not preferable because it exceeds the heat-resistant limit temperature, and the surface tension of the molten alloy is remarkably increased and the effect of additive elements such as Bi, In, and Sb is lost. Therefore, Sn contained in the Au—Sn alloy solder powder is set to 14 to 30% by mass.
Ｂｉ：
Ｂｉは、Ａｕ−Ｓｎ合金はんだの溶融時の表面張力低下による良好な濡れ性および低ボイド化を実現するために添加するが、その含有量が０．１質量％未満では所望の効果が得られず、一方、５質量％を越えて含有するとＡｕ−Ｓｎ合金はんだの融点が低下してＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストをリフロー処理したときに発生するボイドの数が増加するようになるので好ましくない。したがって、Ｂｉの含有量を０．１〜５質量％に定めた。一層好ましい範囲は１．０〜４質量％である。
Bi:
Bi is added in order to realize good wettability and low voiding due to a decrease in surface tension during melting of the Au—Sn alloy solder, but if the content is less than 0.1% by mass, the desired effect is obtained. On the other hand, if the content exceeds 5% by mass, the melting point of the Au—Sn alloy solder is lowered, and the number of voids generated when the Au—Sn alloy solder paste is reflow-treated increases. Therefore, the Bi content is set to 0.1 to 5% by mass. A more preferable range is 1.0 to 4% by mass.
Ｓｂ：
Ｓｂは表面張力を低下させ、さらに低ボイド化する作用を有するのでＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストをリフロー処理したときに発生するボイドの数を減らすことができ、さらにＡｕ−Ｓｎ合金はんだの接合部分の耐衝撃性を向上させるなど機械的特性を一層高める作用を有するが、その含有量が０．０１質量％未満では所望の効果が得られず、一方、１質量％を越えて含有すると、Ａｕ−Ｓｎ合金はんだの融点が上昇し、さらにペーストをリフロー処理したときに発生するボイドの数が増加し、さらにＡｕ−Ｓｎ合金はんだの接合部分の耐衝撃性を劣化させるようになるので好ましくない。したがって、Ｓｂの含有量を０．０１〜１質量％に定めた。一層好ましい範囲は０．５〜１質量％である。
Sb:
Since Sb has the effect of lowering the surface tension and lowering the void, the number of voids generated when the Au-Sn alloy solder paste is reflowed can be reduced, and further, the bonding portion of the Au-Sn alloy solder can be reduced. Although it has the effect | action which raises mechanical characteristics further, such as improving impact resistance, if the content is less than 0.01 mass%, a desired effect will not be acquired, On the other hand, if it contains exceeding 1 mass%, it will be Au- This is not preferable because the melting point of the Sn alloy solder is increased, the number of voids generated when the paste is reflowed is increased, and the impact resistance of the joined portion of the Au—Sn alloy solder is further deteriorated. Therefore, the Sb content is set to 0.01 to 1% by mass. A more preferable range is 0.5 to 1% by mass.
Ｉｎ：
Ｉｎは表面張力を低下させ濡れ性を向上させると共に低ボイド化する作用を有し、更に、やわらかいＩｎを添加することでＡｕ−Ｓｎはんだの接合部の耐衝撃性をも向上させる作用を有するが、その含有量が０．１質量％未満では所望の効果が得られず、一方、Ｉｎを５質量％を越えて含有すると濡れ性が悪くなり、さらに、Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペーストをリフロー処理したときに発生するボイドの数が増加するようになるので好ましくない。したがって、Ｉｎの含有量を０．１〜５質量％に定めた。一層好ましい範囲は１．０〜４質量％である。
In:
In has the effect of lowering the surface tension and improving the wettability and lowering the void, and also adding the soft In to improve the impact resistance of the Au-Sn solder joint. When the content is less than 0.1% by mass, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, when In exceeds 5% by mass, the wettability is deteriorated, and the Au—Sn alloy solder paste is reflowed. This is not preferable because the number of voids generated sometimes increases. Therefore, the content of In is set to 0.1 to 5% by mass. A more preferable range is 1.0 to 4% by mass.
この発明のＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストは、従来のＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストに比べてボイドの発生が一層少なく、さらに、従来のＡｕ−Ｓｎ合金はんだペーストに比べて信頼性が優れた接合部が得られ、半導体装置の不良品発生率も減少してコストを低減することができ、産業上優れた効果をもたらすものである。 The Au—Sn alloy solder paste of the present invention is less likely to generate voids than the conventional Au—Sn alloy solder paste, and moreover, has a joint portion that is more reliable than the conventional Au—Sn alloy solder paste. As a result, the defective product occurrence rate of the semiconductor device can also be reduced and the cost can be reduced, resulting in an excellent industrial effect.
実施例１
高周波溶解炉により溶解して得られたＡｕ−Ｓｎ合金を溶湯を温度：８００℃に保持しながら、回転数：８００回転で３時間プロペラを回転させて溶湯を機械撹拌したのち、溶湯に圧力：５００ｋＰａをかけ、高周波溶解炉の底部に設けられたノズルから溶湯を落下させ、同時にノズルの周囲にノズルギャップ：０．２ｍｍとなるように設けられた直径：１．５ｍｍのガスノズルから落下する溶湯に向かってＡｒガスを噴射圧力：６０００ｋＰａで噴射させることにより表１に示される成分組成を有するガスアトマイズ粉末を作製し、このガスアトマイズ粉末を風力分級装置を用いて分級することにより平均粒径：１０μｍを有するＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末Ａ〜Ｍを作製した。
Example 1
The Au—Sn alloy obtained by melting in a high-frequency melting furnace was mechanically stirred for 3 hours by rotating the propeller at a rotational speed of 800 rpm for 3 hours while maintaining the molten metal at a temperature of 800 ° C., and then pressure on the molten metal: 500 kPa is applied, the molten metal is dropped from the nozzle provided at the bottom of the high-frequency melting furnace, and at the same time, the molten metal is dropped from the gas nozzle having a diameter of 1.5 mm provided so that the nozzle gap is 0.2 mm around the nozzle. A gas atomized powder having the component composition shown in Table 1 was produced by injecting Ar gas at an injection pressure of 6000 kPa, and the gas atomized powder was classified using an air classifier, thereby having an average particle diameter of 10 μm. Au-Sn alloy solder powders A to M were prepared.
これらＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末Ａ〜Ｍに一般のフラックスであるＲＭＡフラックス（三菱マテリアル株式会社製）を表２に示されるフラックス比率となるように混合して本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１〜９、比較Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１〜３および従来Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１を作製した。 These Au—Sn alloy solder powders A to M are mixed with RMA flux (manufactured by Mitsubishi Materials Co., Ltd.) which is a general flux so as to have a flux ratio shown in Table 2, and the present Au—Sn alloy solder pastes 1 to 1 are mixed. 9. Comparative Au—Sn alloy solder pastes 1 to 3 and conventional Au—Sn alloy solder paste 1 were prepared.
一方、無酸素銅板の表面に厚さ：５μｍのＮｉめっきを施したのち、厚さ：１．０μｍのＡｕめっきを施した基板を作製し用意した。この基板上に、ニードル内径：２５０μｍを有するディスペンス装置を用いて本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１〜９、比較Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１〜３および従来Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１を塗布し、この塗布したペーストの上に、９００μｍ角の搭載素子に見たてたダミーチップ（Ｓｉ基板にＮｉメッキ／Ａｕメッキ処理を施したもの)をマウンタを用いて搭載し、窒素ガス吹き付けのホットプレートにて１８０℃に６０秒間保持し、引き続いて３００℃に３０秒間保持するリフロー処理した。
このとき発生した種々のサイズのボイドの総面積を透過Ｘ線装置および画像処理ソフトを用いて算出し、ダミーチップの接合面の面積に対するボイドの総面積をボイド率として求め、それらの測定結果を表２に示した。
On the other hand, after the Ni plating with a thickness of 5 μm was applied to the surface of the oxygen-free copper plate, a substrate with an Au plating with a thickness of 1.0 μm was prepared and prepared. On this board | substrate, this invention Au-Sn alloy solder paste 1-9, comparative Au-Sn alloy solder paste 1-3, and the conventional Au-Sn alloy solder paste 1 are apply | coated using the dispensing apparatus which has a needle inner diameter: 250 micrometers. On this coated paste, a dummy chip (Ni substrate / Ni plating treatment applied to a Si substrate) as mounted on a 900 μm square mounting element is mounted using a mounter, and a hot plate sprayed with nitrogen gas is used. At 180 ° C. for 60 seconds, followed by reflow treatment at 300 ° C. for 30 seconds.
The total area of voids of various sizes generated at this time was calculated using a transmission X-ray apparatus and image processing software, and the total area of voids with respect to the area of the bonding surface of the dummy chip was obtained as the void ratio. It is shown in Table 2.
表１〜２に示される結果から、本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１〜９は従来Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１に比べてボイド率が少ないことから、本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１〜９は従来Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１に比べてボイドの発生が少ないことが分かる。しかし、この発明の範囲から外れた比較Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１〜３はボイドの発生が多くなることがわかる。 From the results shown in Tables 1 and 2, since the Au-Sn alloy solder pastes 1 to 9 of the present invention have a lower void ratio than the conventional Au-Sn alloy solder paste 1, It can be seen that No. 9 generates less voids than the conventional Au—Sn alloy solder paste 1. However, it can be seen that the comparative Au—Sn alloy solder pastes 1 to 3 deviating from the scope of the present invention generate more voids.
実施例２
高周波溶解炉により溶解して得られたＡｕ−Ｓｎ合金を溶湯を温度：８００℃に保持しながら、回転数：８００回転で３時間プロペラを回転させて溶湯を機械撹拌したのち、溶湯に圧力：５００ｋＰａをかけ、高周波溶解炉の底部に設けられたノズルから溶湯を落下させ、同時にノズルの周囲にノズルギャップ：０．２ｍｍとなるように設けられた直径：１．５ｍｍのガスノズルから落下する溶湯に向かってＡｒガスを噴射圧力：６０００ｋＰａで噴射させることにより表３に示される成分組成を有するガスアトマイズ粉末を作製し、このガスアトマイズ粉末を風力分級装置を用いて分級することにより平均粒径：１０μｍを有するＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末ａ〜ｌを作製した。
Example 2
The Au—Sn alloy obtained by melting in a high-frequency melting furnace was mechanically stirred for 3 hours by rotating the propeller at a rotational speed of 800 rpm for 3 hours while maintaining the molten metal at a temperature of 800 ° C., and then pressure on the molten metal: 500 kPa is applied, the molten metal is dropped from the nozzle provided at the bottom of the high-frequency melting furnace, and at the same time, the molten metal is dropped from the gas nozzle having a diameter of 1.5 mm provided so that the nozzle gap is 0.2 mm around the nozzle. A gas atomized powder having the component composition shown in Table 3 was produced by injecting Ar gas at an injection pressure of 6000 kPa, and the gas atomized powder was classified using an air classifier, thereby having an average particle diameter of 10 μm. Au-Sn alloy solder powders a to l were prepared.
これらＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末ａ〜ｌに一般のフラックスであるＲＭＡフラックス（三菱マテリアル株式会社製）を表４に示されるフラックス比率となるように混合して本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１０〜１８および比較Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト４〜６を作製した。 These Au—Sn alloy solder powders a to l are mixed with RMA flux (manufactured by Mitsubishi Materials Co., Ltd.), which is a general flux, so that the flux ratio shown in Table 4 is obtained. 18 and comparative Au—Sn alloy solder pastes 4 to 6 were prepared.
実施例１で用意しためっきＣｕ基板上に、ニードル内径：２５０μｍを有するディスペンス装置を用いて本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１０〜１８および比較Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト４〜６を塗布し、この塗布したペーストの上に、９００μｍ角の搭載素子に見たてたダミーチップ（Ｓｉ基板にＮｉメッキ／Auメッキ処理を施したもの)をマウンタを用いて搭載し、窒素ガス吹き付けのホットプレートにて１８０℃に６０秒間保持し、引き続いて３００℃に３０秒間保持するリフロー処理した。
このとき発生した種々のサイズのボイドの総面積を透過Ｘ線装置および画像処理ソフトを用いて算出し、ダミーチップの接合面の面積に対するボイドの総面積をボイド率として求め、それらの測定結果を表４に示した。
The Au—Sn alloy solder pastes 10 to 18 and the comparative Au—Sn alloy solder pastes 4 to 6 of the present invention were applied on the plated Cu substrate prepared in Example 1 using a dispensing apparatus having a needle inner diameter of 250 μm. On the applied paste, mount a dummy chip (Ni substrate / Au plating treatment on a Si substrate) seen as a 900 μm square mounting element using a mounter, and use a hot plate sprayed with nitrogen gas Reflow treatment was carried out at 180 ° C. for 60 seconds and subsequently at 300 ° C. for 30 seconds.
The total area of voids of various sizes generated at this time was calculated using a transmission X-ray apparatus and image processing software, and the total area of voids with respect to the area of the bonding surface of the dummy chip was obtained as the void ratio. It is shown in Table 4.
表３〜４に示される結果から、本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１０〜１８は、実施例１で作製した従来Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１に比べてボイド率が少ないことから、本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１０〜１８は従来Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１に比べてボイドの発生が少ないことが分かる。また、この発明の範囲から外れた比較Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト４〜６もボイドの数が多くなることがわかる。 From the results shown in Tables 3 to 4, the present Au—Sn alloy solder pastes 10 to 18 have a lower void ratio than the conventional Au—Sn alloy solder paste 1 produced in Example 1. It can be seen that the Sn alloy solder pastes 10 to 18 generate less voids than the conventional Au—Sn alloy solder paste 1. Further, it can be seen that the comparative Au—Sn alloy solder pastes 4 to 6 which are out of the scope of the present invention also have a large number of voids.
実施例３
高周波溶解炉により溶解して得られたＡｕ−Ｓｎ合金を溶湯を温度：８００℃に保持しながら、回転数：８００回転で３時間プロペラを回転させて溶湯を機械撹拌したのち、溶湯に圧力：５００ｋＰａをかけ、高周波溶解炉の底部に設けられたノズルから溶湯を落下させ、同時にノズルの周囲にノズルギャップ：０．２ｍｍとなるように設けられた直径：１．５ｍｍのガスノズルから落下する溶湯に向かってＡｒガスを噴射圧力：６０００ｋＰａで噴射させることにより表５に示される成分組成を有するガスアトマイズ粉末を作製し、このガスアトマイズ粉末を風力分級装置を用いて分級することにより平均粒径：１０μｍを有するＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末ア〜シ作製した。
Example 3
The Au—Sn alloy obtained by melting in a high-frequency melting furnace was mechanically stirred for 3 hours by rotating the propeller at a rotational speed of 800 rpm for 3 hours while maintaining the molten metal at a temperature of 800 ° C., and then pressure on the molten metal: 500 kPa is applied, the molten metal is dropped from the nozzle provided at the bottom of the high-frequency melting furnace, and at the same time, the molten metal is dropped from the gas nozzle having a diameter of 1.5 mm provided so that the nozzle gap is 0.2 mm around the nozzle. A gas atomized powder having the component composition shown in Table 5 was produced by injecting Ar gas at an injection pressure of 6000 kPa, and the gas atomized powder was classified using an air classifier, thereby having an average particle diameter of 10 μm. Au-Sn alloy solder powder was manufactured.
これらＡｕ−Ｓｎ合金はんだ粉末ア〜シに一般のフラックスであるＲＭＡフラックス（三菱マテリアル株式会社製）を表６に示されるフラックス比率となるように混合して本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１９〜２７および比較Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト７〜９を作製した。 RMA flux (manufactured by Mitsubishi Materials Co., Ltd.), which is a general flux, is mixed with these Au—Sn alloy solder powders to make the flux ratios shown in Table 6, and the present Au—Sn alloy solder paste 19 to 27 and comparative Au—Sn alloy solder pastes 7 to 9 were produced.
実施例１で用意しためっきＣｕ基板上に、ニードル内径：２５０μｍを有するディスペンス装置を用いて本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１９〜２７および比較Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト７〜９を塗布し、この塗布したペーストの上に、９００μｍ角の搭載素子に見たてたダミーチップ（Ｓｉ基板にＮｉメッキ／Auメッキ処理を施したもの)をマウンタを用いて搭載し、窒素ガス吹き付けのホットプレートにて１８０℃に６０秒間保持し、引き続いて３００℃に３０秒間保持するリフロー処理した。
このとき発生した種々のサイズのボイドの総面積を透過Ｘ線装置および画像処理ソフトを用いて算出し、ダミーチップの接合面の面積に対するボイドの総面積をボイド率として求め、それらの測定結果を表６に示した。
On the plated Cu substrate prepared in Example 1, the Au—Sn alloy solder pastes 19 to 27 of the present invention and the comparative Au—Sn alloy solder pastes 7 to 9 were applied using a dispensing apparatus having a needle inner diameter of 250 μm. On the applied paste, mount a dummy chip (Ni substrate / Au plating treatment on a Si substrate) seen as a 900 μm square mounting element using a mounter, and use a hot plate sprayed with nitrogen gas Reflow treatment was carried out at 180 ° C. for 60 seconds and subsequently at 300 ° C. for 30 seconds.
The total area of voids of various sizes generated at this time was calculated using a transmission X-ray apparatus and image processing software, and the total area of voids with respect to the area of the bonding surface of the dummy chip was obtained as the void ratio. Table 6 shows.
表５〜６に示される結果から、本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１９〜２７は、実施例１で作製した従来Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１に比べてボイド率が少ないことから、本発明Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１９〜２７は従来Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト１に比べてボイドの発生が少ないことが分かる。しかし、この発明の範囲から外れた比較Ａｕ−Ｓｎ合金はんだペースト７〜９はボイドの発生が多くなることがわかる。 From the results shown in Tables 5 to 6, the present Au—Sn alloy solder pastes 19 to 27 have a lower void ratio than the conventional Au—Sn alloy solder paste 1 produced in Example 1, and therefore the present Au It can be seen that the -Sn alloy solder pastes 19 to 27 generate less voids than the conventional Au-Sn alloy solder paste 1. However, it can be seen that the comparative Au—Sn alloy solder pastes 7 to 9 which are out of the scope of the present invention generate more voids.
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