特開2017-212369IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

半導体装置及び電気機器に関する。本発明は、特には、高温はんだを用いた場合に電気的接続性を確保することができる接合部を備える半導体装置及び電気機器

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】 BiまたはZnを主成分とするはんだ接合層とNi処理膜を備える被接合体との接合部において、Ni処理膜の接合層への拡散あるいは消失を抑制し、電気的接続性を確保する
【解決手段】 Ni処理膜11、31を備え、接合面にSn拡散防止膜10、30を備える被接合体1、3と、BiまたはZnを主成分とするはんだ材を溶融させてなるはんだ接合層2とを少なくとも備えてなるはんだ接合部、これを備える半導体装置100、並びに、Ni処理膜を備える被接合体の接合面にSn膜を形成する工程と、前記被接合体を、BiまたはNiを主成分とする、固相線温度が260℃以上の高温はんだ材を用いて、リフロー接合する工程とを含む、半導体装置の製造方法を提供する。
【選択図】 図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

しかしながら、を、Zn系はんだ(融点:382℃)等の高温はんだ材のリフロー工程に適用するとき、温度400℃でのSnからZnへの拡散係数が温度170℃での拡散係数に比べて約105倍大きいことを考慮すると、プロセス中にSnめっき成分が接合層(はんだ)中に溶出する、もしくは、消失に至ることが懸念される。具体的には、Zn中へのSnの拡散係数(DSn→Zn)が、150℃では、1.4×10―20m2/s、170℃では、6.9×10―20m2/sであるのに対し、400℃では、6.9×10―15m2/sになる。その結果、下地Niめっきがはんだ中に拡散して、Zn−Ni化合物が接合界面に形成することで界面抵抗が上昇し、電気的接続性の確保が困難になることが想定される。 Zn系はんだに比べて融点が低いBi系はんだ材(融点:262℃)を用いたリフロー工程に関しても、プロセス中にSnめっき成分が接合層(はんだ)中に溶出する、もしくは消失すると、接合界面にBi−Ni化合物が形成して界面抵抗が上昇し、電気的接続性の確保が困難になることが想定される。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

課題を解決するために、本発明者は、Ni処理層を表面に、あるいは内部に備える被接合体の接合面に、Niの拡散を防止する膜を形成することを考え、本発明を完成するに至った。本発明は、一実施形態によれば、はんだ接合部であって、Ni処理膜を備え、接合面にSn拡散防止膜を備える被接合体と、BiまたはZnを主成分とするはんだ材を溶融させてなるはんだ接合層とを少なくとも備えてなる。
【発明の効果】
本発明に係るはんだ接合部によれば、Sn拡散防止膜を成膜することにより、Ni処理膜の、高温はんだ材を溶融させた接合層への拡散及び/または消失を抑制することができる。そして、これにより電気的接続性を確保した半導体装置を提供することが可能となる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】図1は、本発明の一はんだ接合部を備える半導体装置の概念的な断面図である。

【図2】図2は、本発明の実施例に係る評価サンプルを模式的に示す平面図である。

【図3】図3は、本発明の実施例に係るはんだ接合部の断面を示す写真である。

【図4】図4は、本発明の比較例に係るはんだ接合部の断面を示す写真である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1 半導体素子   10 Sn拡散防止膜   11 Ni処理膜   12 Au   13 Ti   14 Si   2 はんだ接合層   3 リードフレーム   30 Sn拡散防止膜   31 Ni処理膜   32 Cu   4 ワイヤ   5 封止材   100 半導体モジュール

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