发明名称 焊料
摘要 在一种可于温度阶层结合过程中实现高温侧焊接之焊料中,半导体装置与基板间之连接部分系由Cu或类似物制得之金属球与由金属球及Sn形成之化合物所形成,且该金属球系藉由该化合物而连接在一起。
申请公布号 TWI230105 申请公布日期 2005.04.01
申请号 TW092104874 申请日期 2003.03.07
申请人 日立制作所股份有限公司 发明人 曾我太佐男;秦英惠;中塚哲也;根岸干夫;中浩一;远藤恒雄
分类号 B23K35/22 主分类号 B23K35/22
代理机构 代理人 黄庆源 台北市大安区敦化南路1段245号8楼;林秋琴 台北市大安区敦化南路1段245号8楼
主权项 1.一种焊料,其包含Sn-基底焊球及具有熔点高于该Sn-基底焊球熔点之金属球,其中每一金属球表面系覆盖一Ni层,且该Ni层系覆盖一Au层。2.如申请专利范围第1项之焊料,其中该金属球为Cu球。3.如申请专利范围第1项之焊料,其中该金属球为Al球。4.如申请专利范围第1项之焊料,其中该金属球为Ag球。5.如申请专利范围第1项之焊料,其中该金属球为选自由Cu合金球、Cu-Sn合金球、Ni-Sn合金球、Zn-Al-基底合金球及Au-Sn-基底合金球组成之群中之任一种。6.如申请专利范围第1项之焊料,其中该金属球包含Cu球及Cu-Sn合金球。7.如申请专利范围第1项之焊料,其中该金属球具直径为5微米至40微米。8.如申请专利范围第1项之焊料,其中在空气中及在焊接温度等于或超过240℃下,该Au层具有防止该金属球氧化之功能,且该Ni层具有防止该Au层扩散进入该金属球之功能。9.如申请专利范围第8项之焊料,其中该金属球为Cu球,且该Ni层具有防止由该Cu球与该Sn球间反应产生之Cu3Sn化合物形成之功能。10.如申请专利范围第1项之焊料,其中该Ni层具厚度为等于或超过0.1微米至等于或小于1微米。11.如申请专利范围第1项之焊料,其中该Au层具厚度为等于或超过0.01微米至等于或小于0.1微米。12.如申请专利范围第1项之焊料,其中该Sn-基底焊球于其表面上形成氧化保护膜。13.如申请专利范围第1项之焊料,其中该Sn-基底焊球与该金属球间之比例系设定为0.6至1.4。14.如申请专利范围第3项之焊料,其中一Cu层系插入于该Ni层及该Au层间。15.如申请专利范围第1项之焊料,其中该焊料包含松香-基底助熔剂。16.如申请专利范围第1项之焊料,其中Sn-基底焊料之熔点低于Sn-Ag-Cu-基底焊料之熔点,且该金属球之熔点高于该Sn-Ag-Cu-基底焊料之熔点。17.如申请专利范围第1项之焊料,其中该焊料系用于温度阶层结合法之高温侧焊接,该温度阶层结合法系使用无铅焊接材料在不同温度下镶嵌电子部件。18.如申请专利范围第17项之焊料,其中该焊料可用于在空气中且在温度等于或超过240℃之焊接过程中。19.一种焊料,其包含Cu球及Sn-基底焊球,其中一Ni层形成于每一Cu球上,一Au层形成于该Ni层上,该焊料在等于或超过Sn熔点之温度下自部分Cu球及该Sn-基底焊球形成含有Cu6Sn5之化合物,且该Cu球系藉含有Cu6Sn5之该化合物而结合在一起。20.一种焊料,其包含Cu球及Sn-基底焊球,其中一Ni层形成于每一Cu球上,一Au层形成于该Ni层上,当该Sn-基底焊球熔化且含有Cu6Sn5之化合物形成于该Cu球至少部分表面上时,该Sn-基底焊球填满该Cu球间之间隙,且该Cu球系藉含有Cu6Sn5之该化合物而结合在一起。21.如申请专利范围第19项之焊料,其中该Cu球之直径为5微米至40微米。22.如申请专利范围第19项之焊料,其中该Au层在空气中及在温度等于或超过240℃下具有防止该金属球氧化之功能,且该Ni层具有防止该Au层扩散进入该金属球之功能。23.如申请专利范围第19项之焊料,其中该Ni层具厚度为等于或超过0.1微米至等于或小于1微米。24.如申请专利范围第19项之焊料,其中该Au层具厚度为等于或超过0.01微米至等于或小于0.1微米。图式简单说明:图1(a)至图1(c)系为显示结合用焊料膏之材料及组成之模型断面图。图2(a)显示适用于本发明一实例之模型断面图,且图2(b)及图2(c)分别为焊料膏供应方法及结合条件之模型图。图3(a)及图3(b)为本发明适用于表面蚀刻图案之例子之断面图。图4为本发明适用于容易合金化之镀层之例子于结合前之断面图。图5(a)至图5(c)为组件镶嵌于印刷电路板上之模型断面图。图6为塑料封装体之模型断面图。图7(a)至图7(c)为镶嵌RF组件之模型断面图。图8(a)及图8(b)为RF组件镶嵌之方法流程图。图9(a)至图9(d)为RF组件制程顺序之模型断面图。图10为RF组件于镶嵌基板上之镶嵌状态的透视图。图11为组装RF组件过程之树脂印刷法的透视图。图12(a)及图12(b)分别为RF组件比较例中焊料流动原理之断面图及透视图。图13系为显示RF组件于比较例与根据本发明实例间之现象比较图。图14(a)至图14(c)系为高输出树脂封装体之俯视图及该封装体之断面图。图15为高输出树脂封装之方法流程图。图16(a)至图16(d)为藉结合复合球得到之CSP接合点之模型断面图。图17(a)至图17(c)为使用Cu球凸块之BGA/CSP模型断面图。图18(a)至图18(b)为使用具变形结构之涂Cu凸块之BGA/CSP模型断面图。图19显示Sn/Cu比与适当的结合范围间之关系。图20(a)及图20(b)系为显示结合用焊料膏之材料及组成之模型断面图。图21(a)及图21(b)系为显示在氮气氛围及在空气中进行焊料回焊操作中之焊料外观图。
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