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JPH0652822B2 - Bonding material for mounting semiconductor element and mounting method using the same - Google Patents
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JPH0652822B2 - Bonding material for mounting semiconductor element and mounting method using the same - Google Patents

Bonding material for mounting semiconductor element and mounting method using the same

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JPH0652822B2
JPH0652822B2 JP3017489A JP1748991A JPH0652822B2 JP H0652822 B2 JPH0652822 B2 JP H0652822B2 JP 3017489 A JP3017489 A JP 3017489A JP 1748991 A JP1748991 A JP 1748991A JP H0652822 B2 JPH0652822 B2 JP H0652822B2
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mounting
bonding material
indium
film
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    • H05K3/3478Application of solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光通信,光情報処理
分野などに用いられる光半導体素子等を実装するための
半導体素子実装用接合材およびそれを用いた実装方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor element mounting bonding material for mounting an optical semiconductor element or the like used in the fields of optical communication, optical information processing and the like, and a mounting method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、多くの分野で半導体レーザの需要
が高まり、GaAs系およびInP系を中心として活発に製品
化が進められてきた。そして、これらは結晶成長,プロ
セス技術,さらにパッケージ技術の進展により、高性
能,高信頼性,低コストを実現し、応用範囲を拡大して
きた。なかでもパッケージ技術は、量産化により低コス
トの実現に最も寄与してきたといえる。しかも、素子の
最終的な性能および信頼性は、パッケージ技術によっ
て、大きく影響され、これまでに多大な改善,工夫が行
われて今日に至っている。
2. Description of the Related Art In recent years, the demand for semiconductor lasers has increased in many fields, and GaAs-based and InP-based semiconductors have been actively commercialized. And, these have realized high performance, high reliability, and low cost by the progress of crystal growth, process technology, and package technology, and have expanded the application range. It can be said that the packaging technology has contributed most to the realization of low cost by mass production. Moreover, the final performance and reliability of the device are greatly influenced by the packaging technology, and have been greatly improved and devised up to the present day.

【0003】半導体レーザなどの光半導体素子は、パッ
ケージに組み立てた時の熱抵抗を低減するために、図1
0に示すような構成がしばしばとられている。ヒートシ
ンク1に銅などの熱伝導の優れた材料が用いられ、半導
体素子50とヒートシンク1との熱膨張係数の違いによ
り生ずる機械的歪を緩和するために、柔らかい金属であ
るインジュウム2がハンダ材として用いられている。通
常、ヒートシンク1はステム8と一体にろう付けされた
単純な構成がとられており、この実装方法は、ダイレク
トボンディングと呼ばれている。この方法により組み立
てられたパッケージは、例えば半導体レーザの場合、4
0℃/W程度の低い熱抵抗が容易に得られる。
An optical semiconductor device such as a semiconductor laser has a structure shown in FIG. 1 in order to reduce thermal resistance when it is assembled into a package.
The configuration shown in 0 is often adopted. A material having excellent heat conduction such as copper is used for the heat sink 1, and in order to reduce mechanical strain caused by the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element 50 and the heat sink 1, indium 2 which is a soft metal is used as a solder material. It is used. Usually, the heat sink 1 has a simple structure in which it is brazed integrally with the stem 8, and this mounting method is called direct bonding. For example, in the case of a semiconductor laser, a package assembled by this method is 4
A low thermal resistance of about 0 ° C./W can be easily obtained.

【0004】しかしながら、ダイレクトボンディングに
おいてはインジュウム2によるハンダの膜厚制御性およ
び平坦性が要求される。すなわち、ハンダ層となるイン
ジュウム2が薄すぎるとボンディング強度が低下し、厚
すぎると図11に示すように、半導体素子50の側面へ
のインジュウム2の這い上がりがp−n接合9を覆うこ
とにより、電気的ショートあるいはリークが引き起こさ
れる。したがって、これらの要求を満たすために、イン
ジュウム2は真空蒸着により膜厚2〜3μmに制御して
形成する必要がある。ところが、蒸着部であるヒートシ
ンク1は前述のようにステム8と一体であるために、配
線用ポスト7などの蒸着部以外を一個ずつマスクして、
インジュウムが付着しないようにしなければならず、工
程が複雑になってしまうという欠点を有している。
However, in the direct bonding, the film thickness controllability and flatness of the solder by the indium 2 are required. That is, if the indium 2 serving as the solder layer is too thin, the bonding strength is reduced, and if it is too thick, the creeping up of the indium 2 on the side surface of the semiconductor element 50 covers the pn junction 9, as shown in FIG. , Electrical shorts or leaks may occur. Therefore, in order to satisfy these requirements, it is necessary to form the indium 2 by controlling the film thickness to 2-3 μm by vacuum vapor deposition. However, since the heat sink 1 which is the vapor deposition section is integrated with the stem 8 as described above, the portions other than the vapor deposition section such as the wiring posts 7 are masked one by one,
It has a drawback that indium must be prevented from adhering and the process becomes complicated.

【0005】以上の問題点を解決するために、特開昭6
2−143496号公報に、図12に示す実装用接合材
の形成方法が提案されている。この方法によれば、イン
ジュウム2を一旦テフロンフィルム20上に蒸着し、加
熱されたヒートシンク1へ超音波を加えながらコテ6で
テフロンフィルム20側から押しつけ、インジュウム2
を図13に示すように転写することで、工程の簡略化を
可能とするもので、製品の大幅な低コスト化が期待でき
る。図13において、2dは転写したインジュウムであ
る。
In order to solve the above problems, Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-143496 proposes a method for forming the mounting bonding material shown in FIG. According to this method, the indium 2 is once vapor-deposited on the Teflon film 20, and is pressed from the Teflon film 20 side with the iron 6 while applying ultrasonic waves to the heated heat sink 1, and the indium 2
By making the transfer as shown in FIG. 13, it is possible to simplify the process, and it is expected that the cost of the product will be significantly reduced. In FIG. 13, 2d is the transferred indium.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上に
述べたダイレクトボンディングでは、転写用フィルムの
材料としては、例えばテフロンフィルム20のように、
一般にテフロン(ポリテトラフルオロエチレン)が用い
られているが、この材料は曲げ弾性率が小さく、転写の
際に強い超音波をかけることによってヒートシンク1に
接したインジュウム2表面を溶かしてヒートシンク1と
の密着力をより強くしなければ、きれいに転写できなか
った。転写したインジュウム2dの表面をオージェ電子
分光(Auger Electron Spectroscopy;AES)により分
析した結果を図14に示す。これによれば、転写された
インジュウム2dの表面にフッ素や炭素が付着している
ことがわかる。これは、テフロンなどのフッ素系の共重
合体は、一般に温度が上がると分解しやすくなるため、
超音波を加えることにより局部的にフィルム材質の分解
が起こり、テフロンフィルム20に含まれるフッ素や炭
素がインジュウム2dの表面に付着したと考えられる。
そして、このテフロンフィルム20の表面から解離した
フッ素や炭素が、インジュウム2dと半導体素子(図示
せず)との密着不良を引き起こす原因になるという問題
があった。
However, in the above-mentioned direct bonding, the material for the transfer film is, for example, Teflon film 20.
Generally, Teflon (polytetrafluoroethylene) is used, but this material has a small bending elastic modulus, and when a strong ultrasonic wave is applied at the time of transfer, the surface of the indium 2 in contact with the heat sink 1 is melted to form a heat sink with the heat sink 1. Unless the adhesion was made stronger, the transfer could not be done cleanly. FIG. 14 shows the result of analysis of the surface of the transferred indium 2d by Auger Electron Spectroscopy (AES). According to this, it can be seen that fluorine or carbon is attached to the surface of the transferred indium 2d. This is because fluorine-based copolymers such as Teflon generally tend to decompose when the temperature rises,
It is considered that the application of ultrasonic waves locally decomposed the film material, and the fluorine and carbon contained in the Teflon film 20 adhered to the surface of the indium 2d.
Then, there is a problem that the fluorine or carbon dissociated from the surface of the Teflon film 20 causes defective adhesion between the indium 2d and the semiconductor element (not shown).

【0007】また、図15に示すように、表面に凹凸の
ある半導体素子5を実装することは困難である。なぜな
ら、前述のようにインジュウム2の膜厚を2〜3μmと
しなければならず、凹凸が大きい場合には、隙間15が
生じて半導体素子5全体を密着させることができず、密
着強度が不十分となってしまうからである。この発明の
第1の目的は、超音波を用いずにヒートシンクへ容易に
転写することができ、転写後の表面が清浄であり、半導
体素子の安定した密着強度が得られる半導体素子実装用
接合材およびそれを用いた実装方法を提供することであ
る。
Further, as shown in FIG. 15, it is difficult to mount the semiconductor element 5 having an uneven surface. This is because the film thickness of the indium 2 must be 2 to 3 μm as described above, and when the unevenness is large, the gap 15 is generated and the semiconductor element 5 as a whole cannot be adhered, and the adhesion strength is insufficient. Because it will be. A first object of the present invention is a bonding material for mounting a semiconductor element, which can be easily transferred to a heat sink without using ultrasonic waves, has a clean surface after transfer, and provides stable adhesion strength of a semiconductor element. And to provide an implementation method using it.

【0008】第2の目的は、超音波を用いずにヒートシ
ンクへ容易に転写することができ、転写後の表面が清浄
であり、しかも表面に凹凸のある半導体素子でも安定し
た密着強度が得られる半導体素子実装用接合材およびそ
れを用いた実装方法を提供することである。
A second object is that transfer can be easily performed to a heat sink without using ultrasonic waves, the surface after transfer is clean, and stable adhesion strength can be obtained even with a semiconductor element having unevenness on the surface. A bonding material for mounting a semiconductor element and a mounting method using the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体素
子実装用接合材は、四フッ化エチレン−エチレン共重合
体フィルム上に、半田層となるインジュウムを含む金属
を設けたことを特徴とする。請求項2記載の半導体素子
実装用接合材は、四フッ化エチレン−エチレン共重合体
フィルム上に、2層のインジュウムおよびこの2層のイ
ンジュウム間に介在した融点が実装温度を超える金属層
を半田層として設けたことを特徴とする。
A bonding material for mounting a semiconductor device according to claim 1 is characterized in that a metal containing indium which becomes a solder layer is provided on a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer film. To do. The bonding material for mounting a semiconductor device according to claim 2, wherein two layers of indium and a metal layer having a melting point between the two layers of indium and having a melting point exceeding the mounting temperature are soldered on a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer film. It is characterized by being provided as a layer.

【0010】請求項3記載の半導体素子実装用接合材を
用いた実装方法は、請求項1または請求項2記載の半導
体素子実装用接合材を、四フッ化エチレン−エチレン共
重合体フィルムと異なる面が接するようにヒートシンク
上に設置し、四フッ化エチレン−エチレン共重合体フィ
ルム側からコテで加圧して半田層をヒートシンク上に転
写し、この転写した半田層を介してヒートシンクに半導
体素子を接合するものである。
A mounting method using the bonding material for mounting a semiconductor element according to claim 3 is different from the bonding material for mounting a semiconductor element according to claim 1 or 2 in that it is different from a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer film. Place on a heat sink so that the surfaces are in contact, press the soldering iron from the tetrafluoroethylene-ethylene copolymer film side to transfer the solder layer onto the heat sink, and transfer the semiconductor element to the heat sink via the transferred solder layer. It is to join.

【0011】[0011]

【作用】請求項1記載の半導体素子実装用接合材によれ
ば、四フッ化エチレン−エチレン共重合体フィルムは適
度の曲げ弾性率を有しているので、ヒートシンク上へ半
田層を容易に転写することができる。さらに、請求項2
記載の半導体素子実装用接合材によれば、半導体素子表
面の凹凸の大部分は、下層のインジュウムが変形するこ
とにより吸収され、上層のインジュウムの膜厚は変化す
ることなく、半導体素子全体を密着させることができ
る。
According to the bonding material for mounting a semiconductor element of claim 1, since the tetrafluoroethylene-ethylene copolymer film has an appropriate flexural modulus, the solder layer can be easily transferred onto the heat sink. can do. Further, claim 2
According to the bonding material for semiconductor element mounting described, most of the irregularities on the surface of the semiconductor element are absorbed by the deformation of the lower layer indium, the thickness of the upper layer indium does not change, and the entire semiconductor element is adhered. Can be made.

【0012】請求項3記載の半導体素子実装用接合材を
用いた実装方法によれば、超音波を用いることなくコテ
で加圧するだけで半田層をヒートシンク上に転写するよ
うにしたため、四フッ化エチレン−エチレン共重合体フ
ィルムの局部的な温度上昇がなく熱分解による不純物の
半田層表面への移動を抑えることができる。
According to the mounting method using the bonding material for mounting a semiconductor element according to the third aspect, the solder layer is transferred onto the heat sink only by pressurizing with a trowel without using ultrasonic waves. There is no local temperature rise of the ethylene-ethylene copolymer film, and it is possible to suppress the migration of impurities to the solder layer surface due to thermal decomposition.

【0013】[0013]

【実施例】まず、下記第1および第2の実施例におい
て、半導体素子実装用接合材のフィルムの材料として四
フッ化エチレン−エチレン共重合体(以下「ETFE」
という)を用いることになった経緯を説明する。従来の
接合材のフィルムには特開昭62−143496号公報
で示されているとおりテフロンが使用されていた。しか
し、テフロンフィルムを用いた接合材の実装では、超音
波をかけて接合金属であるインジュウムを転写しなけれ
ばならず、それによってテフロンフィルムからフッ素や
炭素などの不純物まで転写されてしまう。そこで、超音
波をかけずに接合金属を転写できるようなフィルムを探
すことになった。フィルムは厚みが大きいと加圧部材で
あるコテからの力が伝わらないためにうまく転写できな
いので、厚みは薄くしなければならない。しかし、薄い
とフィルムを引っ張った時に伸びてしまう欠点があるた
めに、ある程度の引っ張り強さを持つものをフィルムと
することにした。
EXAMPLES First, in the following first and second examples, a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (hereinafter referred to as "ETFE") was used as a material of a film of a bonding material for mounting a semiconductor element.
I will explain the background that led to the use. Teflon has been used as a film of a conventional bonding material as disclosed in JP-A-62-143496. However, in mounting a bonding material using a Teflon film, it is necessary to apply ultrasonic waves to transfer indium, which is a bonding metal, and thus impurities such as fluorine and carbon are also transferred from the Teflon film. Therefore, we decided to find a film that could transfer the joining metal without applying ultrasonic waves. If the film has a large thickness, it cannot be transferred well because the force from the iron, which is a pressing member, is not transmitted, so the film must be thin. However, if it is thin, it has the drawback of stretching when the film is pulled, so we decided to use a film with a certain degree of tensile strength.

【0014】実験には、テフロンと同じフッ素樹脂であ
る四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体(以
下「FEP」という),四フッ化エチレン−パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル(以下「PFA」という),
EFTEおよび熱可塑性樹脂であるポリイミドの4つの
フィルムを使った。まず、これらの物質とテフロンとの
物性を比較したものを表1に示す。これらの物質の耐熱
温度はいずれも実装温度より高く実装には問題ない。
In the experiment, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (hereinafter referred to as "FEP"), which is the same fluororesin as Teflon, and tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether (hereinafter referred to as "PFA"). ,
Four films of EFTE and a polyimide that is a thermoplastic were used. First, Table 1 shows a comparison of the physical properties of these substances and Teflon. The heat resistant temperatures of these substances are all higher than the mounting temperature, and there is no problem in mounting.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】(1) FEP,PFAをフィルムとして用い
たときの実験結果を説明する。図8はフィルムにコテで
圧力を加えてインジュウムを転写するときの断面図であ
る。図8に示すように、フィルム21はコテ6で押さえ
られると反るように跳ね上がる。このとき、フィルム2
1の上面は直接コテ6があたるためにコテ6の形状がフ
ィルム21に反映されるが、フィルム21の曲げ弾性率
が小さく基台であるヒートシンク1と接しているフィル
ム21の下面にまではコテ6の力が伝わりにくいため、
下面は曲率をもって曲がる。このため、インジュウム2
がコテ6の大きさでは切れずに必要以上のインジュウム
2bが転写されてしまう。これは、FEP,PFAが引
っ張り強さ,曲げ弾性率ともにテフロンと類似した性質
をもっているためであると考えられる(表1参照)。F
EP,PFAをフィルムとして用いた場合は、超音波を
使えばテフロンフィルムの場合と同様に転写できること
がわかった。
(1) The experimental results when FEP and PFA are used as a film will be described. FIG. 8 is a cross-sectional view when transferring indium by applying pressure to the film with a trowel. As shown in FIG. 8, when the film 21 is pressed by the iron 6, the film 21 jumps up so as to warp. At this time, film 2
Since the upper surface of 1 directly hits the iron 6, the shape of the iron 6 is reflected on the film 21. However, the bending elastic modulus of the film 21 is small, and even the lower surface of the film 21 in contact with the heat sink 1 which is the base is the iron. Because the power of 6 is difficult to transmit,
The lower surface bends with a curvature. Therefore, indium 2
However, the size of the iron 6 is not cut and more indium 2b is transferred than necessary. This is considered to be because FEP and PFA have properties similar to Teflon in both tensile strength and flexural modulus (see Table 1). F
It was found that when EP or PFA was used as a film, it could be transferred by using ultrasonic waves in the same manner as in the case of a Teflon film.

【0017】(2) ポリイミドをフィルムとして用いたと
きの実験結果を説明する。上記FEP,PFAをフィル
ムとして用いたときの実験結果を活かし、テフロンと比
較して引っ張り強さ,曲げ弾性率ともに大きい熱可塑樹
脂であるポリイミドをフィルムとして用いて実験した。
図9はフィルムにコテで圧力を加えてインジュウムを転
写するときの断面図である。表1に示すように、ポリイ
ミドはテフロンと比べてかなり硬い物質であるため、コ
テ6で押さえた力がそのままフィルム31の下面にまで
伝わるという特徴が有るのだが、転写する機械自体にも
ともとあそびがあり、図9に示すように、コテ6の底面
がヒートシンク1と平行にならず少しでも角度をもって
フィルム31にあたると、フィルム31が硬くてコテ6
の力を吸収しないために、コテ6があたった部分に対応
するインジュウム2cしか転写できなかった。
(2) The experimental results when polyimide is used as a film will be described. Taking advantage of the experimental results when the above FEP and PFA were used as a film, an experiment was carried out using polyimide as a film, which is a thermoplastic resin having both higher tensile strength and flexural modulus than Teflon.
FIG. 9 is a sectional view when indium is transferred by applying pressure to the film with a trowel. As shown in Table 1, since polyimide is a material that is considerably harder than Teflon, it has the feature that the force pressed by the iron 6 is transmitted to the lower surface of the film 31 as it is. As shown in FIG. 9, if the bottom surface of the iron 6 does not become parallel to the heat sink 1 and hits the film 31 at a slight angle, the film 31 becomes hard and the iron 6
Only the indium 2c corresponding to the portion hit by the iron 6 could be transferred because it did not absorb the force.

【0018】(3) 上記(1) ,(2) の実験結果から引っ張
り強さ,曲げ弾性率がともにテフロンより大きく、かつ
ポリイミドより小さいETFEをフィルムとして実験を
行った。これについては、以下に実施例として述べる。 〔第1の実施例〕この発明の第1の実施例を図面に基づ
いて説明する。
(3) From the experimental results of (1) and (2) above, an experiment was conducted using ETFE, which has a tensile strength and a flexural modulus both larger than Teflon and smaller than polyimide, as a film. This will be described below as an example. [First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0019】図1はこの発明の第1の実施例の半導体素
子実装用接合材を用いた転写工程図である。この発明に
よる半導体素子実装用接合材Aは、図1に示すように、
厚さ50μmのETFEフィルム10に膜厚2μmのイ
ンジュウム2を蒸着したものである。
FIG. 1 is a transfer process diagram using a bonding material for mounting a semiconductor element according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the bonding material A for mounting a semiconductor element according to the present invention is
The indium 2 having a thickness of 2 μm is vapor-deposited on the ETFE film 10 having a thickness of 50 μm.

【0020】以下、半導体素子実装用接合材Aを用いた
実装方法について説明する。この接合材Aを、コテ6に
0.5m/sec2程度の加速度および300gの静圧を加
えながらETFEフィルム10側からヒートシンク1に
押しつける。このとき、コテ6の底面は円形で底面積5
×10-3cm2 であり、そのほぼ半分がヒートシンク1
に接するようにする。また、ヒートシンク1は80℃に
加熱されている。すると、図2に示すように、ETFE
フィルム10がコテ6のあたったときの衝撃で変形し、
インジュウム2の蒸着された面が伸びて、ETFEフィ
ルム10から剥離しヒートシンク1へ転写できる。
The mounting method using the semiconductor element mounting bonding material A will be described below. The bonding material A is pressed against the heat sink 1 from the ETFE film 10 side while applying an acceleration of about 0.5 m / sec 2 and a static pressure of 300 g to the iron 6. At this time, the bottom of the iron 6 is circular and has a bottom area of 5
× 10 -3 cm 2 and almost half of it is heat sink 1
Contact with. The heat sink 1 is heated to 80 ° C. Then, as shown in FIG. 2, ETFE
The film 10 is deformed by the impact when the iron 6 hits,
The vapor-deposited surface of the indium 2 extends and can be separated from the ETFE film 10 and transferred to the heat sink 1.

【0021】図3に転写されたインジュウム2aの状態
を示す。押しつけられたコテ6の底面の形できれいに転
写されている。このように、ヒートシンク1の任意の場
所に任意の形状の転写が容易にできる。この転写された
インジュウム2aの表面をオージェ電子分光により分析
した結果を図4に示す。これによれば、フッ素や炭素が
存在しない清浄なインジュウム2aの表面が得られるこ
とがわかる。
FIG. 3 shows a state of the transferred indium 2a. The shape of the bottom of the pressed iron 6 is beautifully transferred. In this way, it is possible to easily transfer an arbitrary shape to an arbitrary place on the heat sink 1. The result of the Auger electron spectroscopy analysis of the surface of the transferred indium 2a is shown in FIG. According to this, it is found that a clean surface of indium 2a free of fluorine and carbon can be obtained.

【0022】その後、インジュウム2a上に半導体素子
(図示せず)を設置すればよい。このように、この実施
例によれば、ETFEフィルム10は適度の曲げ弾性率
を有しているので、接合材Aを超音波を用いずに加圧の
みで転写することができ、ETFEフィルム10に含ま
れているフッ素や炭素が解離してインジュウム2aの表
面に付着することなく、インジュウム2aの表面を清浄
にすることができるため、半導体素子(図示せず)の安
定した密着強度を得ることができる。
After that, a semiconductor element (not shown) may be placed on the indium 2a. As described above, according to this embodiment, since the ETFE film 10 has an appropriate flexural modulus, the bonding material A can be transferred only by pressing without using ultrasonic waves, and the ETFE film 10 can be transferred. The surface of the indium 2a can be cleaned without dissociating fluorine or carbon contained in the surface of the indium 2a to obtain stable adhesion strength of the semiconductor element (not shown). You can

【0023】なおこの実施例では、コテ6の底面積に対
応した加速度および静圧を設定したが、これらの設定を
変更することによって、より大面積の転写も可能であ
る。 〔第2の実施例〕この発明の第2の実施例を図面に基づ
いて説明する。図5はこの発明の第2の実施例の半導体
素子実装用接合材を用いた転写工程図である。
In this embodiment, the acceleration and the static pressure corresponding to the bottom area of the iron 6 are set, but by changing these settings, it is possible to transfer a larger area. [Second Embodiment] A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a transfer process diagram using the semiconductor element mounting bonding material of the second embodiment of the present invention.

【0024】この発明による半導体素子実装用接合材B
は、図5に示すように、厚さ50μmのETFEフィル
ム10に、第1のインジュウム12,金13,第2のイ
ンジュウム14を順次蒸着により形成したものである。
膜厚は各々4μm,0.5μm,2μmである。半導体素
子実装用接合材Bを用いた実装方法は、第1の実施例と
同様であり、図6はコテ6に静圧を加えながらETFE
フィルム10側からヒートシンク1に押しつけることに
より転写された接合材B(12,13,14)の状態を
示す。これによれば、第1の実施例と同様、押しつけら
れたコテ6の底面の形できれいに転写されることがわか
る。
Bonding material B for mounting a semiconductor device according to the present invention
As shown in FIG. 5, the first indium 12, the gold 13, and the second indium 14 are sequentially formed on the ETFE film 10 having a thickness of 50 μm by vapor deposition.
The film thickness is 4 μm, 0.5 μm, and 2 μm, respectively. The mounting method using the bonding material B for mounting the semiconductor element is the same as that of the first embodiment, and FIG. 6 shows the ETFE while applying a static pressure to the iron 6.
The state of the bonding material B (12, 13, 14) transferred by being pressed against the heat sink 1 from the film 10 side is shown. According to this, similarly to the first embodiment, it is understood that the transferred image is formed in the shape of the bottom surface of the pressed iron 6 neatly.

【0025】また、図7は接着部に凹凸を有する半導体
素子5を実装した状態を示す。半導体素子5の接着面に
は高さ3μmのリッジストライプ5aが形成されてい
る。この半導体素子5の表面のリッジストライプ5a
は、主に第1のインジュウム12が沈み込むことによっ
て吸収される。金13は、半導体素子5の凹凸によって
変形するが、実装するときの温度では溶けずしかも破れ
ないので、第1のインジュウム12と第2のインジュウ
ム14とを分離することができ、第2のインジュウム1
4は、図7のように変形しても元の膜厚が維持される。
したがって、余分なインジュウムの半導体素子5の側面
への這い上がりが軽減されp−n接合9を覆うことな
く、電気的なリークあるいはショートなどの不良は発生
しない。
Further, FIG. 7 shows a state in which the semiconductor element 5 having unevenness on the bonding portion is mounted. A ridge stripe 5a having a height of 3 μm is formed on the bonding surface of the semiconductor element 5. The ridge stripe 5a on the surface of the semiconductor element 5
Are absorbed mainly by the sinking of the first indium 12. The gold 13 is deformed due to the unevenness of the semiconductor element 5, but it does not melt and does not break at the mounting temperature, so that the first indium 12 and the second indium 14 can be separated, and the second indium. 1
In No. 4, the original film thickness is maintained even if it is deformed as shown in FIG.
Therefore, the extra creep of indium to the side surface of the semiconductor element 5 is reduced, the pn junction 9 is not covered, and defects such as electrical leakage or short circuit do not occur.

【0026】このように、この実施例によれば、接着部
に凹凸を有する半導体素子5を実装する場合でも、第1
の実施例と同様に、ETFEフィルム10は適度の曲げ
弾性率を有しているので、接合材Bを加圧のみで転写す
ることができ、第2のインジュウム14の表面を清浄に
することができる。さらに、半導体素子5と接着する第
2のインジュウム14の膜厚は維持されたまま、半導体
素子5の表面の凹凸は主に第1のインジュウム12が沈
み込むことによって容易に吸収されるので、安定した密
着強度を得ることができる。
As described above, according to this embodiment, even when the semiconductor element 5 having irregularities on the bonding portion is mounted, the first
Similar to the embodiment of the above, since the ETFE film 10 has an appropriate flexural modulus, the bonding material B can be transferred only by pressurization, and the surface of the second indium 14 can be cleaned. it can. Further, while maintaining the film thickness of the second indium 14 that adheres to the semiconductor element 5, the unevenness on the surface of the semiconductor element 5 is easily absorbed mainly by the sinking of the first indium 12, so that it is stable. The adhesion strength can be obtained.

【0027】なお、この実施例では中間層として金3を
用いたが、融点が実装温度を超える白金,銀などの金属
を用いてもよいことはいうまでもない。
Although gold 3 is used as the intermediate layer in this embodiment, it goes without saying that a metal such as platinum or silver whose melting point exceeds the mounting temperature may be used.

【0028】[0028]

【発明の効果】この発明の半導体素子実装用接合材およ
びその実装方法は、四フッ化エチレン−エチレン共重合
体フィルムは適度の曲げ弾性率を有しているので、超音
波を用いることなくコテで加圧するだけで半田層をヒー
トシンク上に転写することが可能となり、四フッ化エチ
レン−エチレン共重合体フィルムの局部的な温度上昇が
なく熱分解による不純物の半田層表面への移動を抑える
ことができる。この結果、転写後の半田層表面が清浄と
なり、半導体素子の安定した密着強度が得られる。
According to the bonding material for mounting a semiconductor device and the mounting method thereof of the present invention, since the tetrafluoroethylene-ethylene copolymer film has an appropriate flexural modulus, it is possible to use a soldering iron without using ultrasonic waves. It is possible to transfer the solder layer onto the heat sink just by applying pressure, and there is no local temperature rise of the tetrafluoroethylene-ethylene copolymer film, and the movement of impurities to the solder layer surface due to thermal decomposition is suppressed. You can As a result, the surface of the solder layer after transfer is cleaned, and stable adhesion strength of the semiconductor element is obtained.

【0029】さらに、2層のインジュウム間に融点が実
装温度を超える金属層を介在したことにより、表面に凹
凸のある半導体素子でも安定した密着強度が得られる
上、電気的にリークあるいはショートすることもない。
Further, by interposing a metal layer having a melting point exceeding the mounting temperature between the two layers of indium, a stable adhesion strength can be obtained even in a semiconductor element having an uneven surface, and electrical leakage or short-circuit can occur. Nor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施例における半導体素子実
装用接合材を用いた転写工程図である。
FIG. 1 is a transfer process diagram using a bonding material for mounting a semiconductor element in a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施例における転写工程の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a transfer process in the example.

【図3】同実施例における転写後の接合材を示す斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view showing a bonding material after transfer in the example.

【図4】同実施例における転写後の接合材表面のAES
による元素分析結果を示す図である。
FIG. 4 is an AES of the surface of the bonding material after transfer in the example.
It is a figure which shows the elemental analysis result by.

【図5】この発明の第2の実施例における半導体素子実
装用接合材を用いた転写工程図である。
FIG. 5 is a transfer process diagram using a semiconductor element mounting bonding material according to a second embodiment of the present invention.

【図6】同実施例における転写後の接合材を示す斜視図
である。
FIG. 6 is a perspective view showing a bonding material after transfer in the example.

【図7】同実施例において凹凸のある半導体素子を実装
した状態を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a state in which a semiconductor element having irregularities is mounted in the example.

【図8】FEP,PFAフィルムを用いたときの転写工
程の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a transfer process when using FEP and PFA films.

【図9】ポリイミドフィルムを用いたときの転写工程の
断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a transfer process when a polyimide film is used.

【図10】従来のダイレクトボンディング構成図であ
る。
FIG. 10 is a conventional direct bonding configuration diagram.

【図11】接合材層厚過剰による電気的不良を起こした
状態を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a state in which an electrical failure has occurred due to an excessive thickness of the bonding material layer.

【図12】従来の半導体素子実装用接合材を用いた転写
工程図である。
FIG. 12 is a transfer process diagram using a conventional bonding material for mounting a semiconductor element.

【図13】従来の転写後の接合材を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing a conventional bonding material after transfer.

【図14】従来の転写後の接合材表面のAESによる元
素分析結果を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a result of elemental analysis by AES of the surface of the bonding material after the conventional transfer.

【図15】従来の接合材へ凹凸のある半導体素子を実装
した状態を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a state in which a semiconductor element having irregularities is mounted on a conventional bonding material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ヒートシンク 2 インジュウム 6 コテ 10 ETFE(四フッ化エチレン−エチレン共重合
体)フィルム 12 第1のインジュウム 13 金 14 第2のインジュウム A,B 半導体素子実装用接合材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat sink 2 Indium 6 iron 10 ETFE (tetrafluoroethylene-ethylene copolymer) film 12 1st indium 13 Gold 14 2nd indium A, B Bonding material for semiconductor device mounting

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−143496(JP,A) 特開 昭59−231825(JP,A) 特開 昭60−3132(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-62-143496 (JP, A) JP-A-59-231825 (JP, A) JP-A-60-3132 (JP, A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ヒートシンクへ半導体素子を直接接合す
る半導体素子実装用接合材であって、 四フッ化エチレン−エチレン共重合体フィルム上に、半
田層となるインジュウムを含む金属を設けたことを特徴
とする半導体素子実装用接合材。
1. A semiconductor element mounting bonding material for directly bonding a semiconductor element to a heat sink, characterized in that a metal containing indium which forms a solder layer is provided on a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer film. A bonding material for mounting semiconductor devices.
【請求項2】 ヒートシンクへ半導体素子を直接接合す
る半導体素子実装用接合材であって、 四フッ化エチレン−エチレン共重合体フィルム上に、2
層のインジュウムおよびこの2層のインジュウム間に介
在した融点が実装温度を超える金属層を半田層として設
けたことを特徴とする半導体素子実装用接合材。
2. A semiconductor element mounting bonding material for directly bonding a semiconductor element to a heat sink, comprising: 2 on a tetrafluoroethylene-ethylene copolymer film.
A bonding material for mounting a semiconductor element, comprising a layer of indium and a metal layer interposed between the two layers of indium and having a melting point exceeding the mounting temperature as a solder layer.
【請求項3】 請求項1または請求項2記載の半導体素
子実装用接合材を、四フッ化エチレン−エチレン共重合
体フィルムと異なる面が接するようにヒートシンク上に
設置し、前記四フッ化エチレン−エチレン共重合体フィ
ルム側からコテで加圧して半田層を前記ヒートシンク上
に転写し、この転写した半田層を介して前記ヒートシン
クに半導体素子を接合する半導体素子実装用接合材を用
いた実装方法。
3. The semiconductor element mounting bonding material according to claim 1 or 2 is placed on a heat sink so that the surface different from the tetrafluoroethylene-ethylene copolymer film is in contact with the tetrafluoroethylene. -Mounting method using a bonding material for semiconductor element mounting, in which a solder layer is transferred onto the heat sink by pressing with a trowel from the ethylene copolymer film side and the semiconductor element is bonded to the heat sink via the transferred solder layer. .
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