知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025014053
(43)【公開日】2025-01-28
(54)【発明の名称】電子アセンブリのための工学材料
(51)【国際特許分類】
B23K 35/14 20060101AFI20250121BHJP
H01L 23/36 20060101ALI20250121BHJP
B23K 35/26 20060101ALI20250121BHJP
H05K 3/34 20060101ALI20250121BHJP
H01L 21/52 20060101ALI20250121BHJP
C22C 12/00 20060101ALN20250121BHJP
C22C 13/00 20060101ALN20250121BHJP
C22C 13/02 20060101ALN20250121BHJP
C22C 28/00 20060101ALN20250121BHJP
【ＦＩ】
B23K35/14 F
H01L23/36 D
B23K35/26 310A
B23K35/26 310D
B23K35/26 310C
H05K3/34 512C
H01L21/52 E
C22C12/00
C22C13/00
C22C13/02
C22C28/00 B
【審査請求】有
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024192593
(22)【出願日】2024-11-01
(62)【分割の表示】P 2022518770の分割
【原出願日】2020-10-20
(31)【優先権主張番号】62/924,741
(32)【優先日】2019-10-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】598085065
【氏名又は名称】アルファ・アセンブリー・ソリューションズ・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＡＬＰＨＡ ＡＳＳＥＭＢＬＹ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100221501
【弁理士】
【氏名又は名称】式見 真行
(72)【発明者】
【氏名】パンダー、ランジット
(72)【発明者】
【氏名】ナガラジャン、ニヴィディータ
(72)【発明者】
【氏名】シドン、ジラール
(72)【発明者】
【氏名】ビルグリエン、カール
(57)【要約】
【課題】本発明により、電子アセンブリにおいて使用するためのはんだ材料の先行技術に関連する問題の少なくとも一部に取り組むこと、又は少なくとも、それに対して商業的に許容可能な代替策を提供しようとするものである。
【解決手段】本発明は、電子アセンブリにおいて使用するためのはんだ材料であって、はんだ材料が、はんだ層と、コア材料を含むコア層であって、はんだ層の間に挟まれている、コア層と、を含み、コア材料の熱伝導率が、はんだの熱伝導率よりも大きい、はんだ材料に関する。
【選択図】なし
【解決手段】本発明は、電子アセンブリにおいて使用するためのはんだ材料であって、はんだ材料が、はんだ層と、コア材料を含むコア層であって、はんだ層の間に挟まれている、コア層と、を含み、コア材料の熱伝導率が、はんだの熱伝導率よりも大きい、はんだ材料に関する。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子アセンブリにおいて使用するためのはんだ材料であって、
はんだ層と、
コア材料を含むコア層であって、前記はんだ層の間に挟まれている、コア層と、を含み、
前記コア材料の熱伝導率が、前記はんだの熱伝導率よりも大きい、はんだ材料。
はんだ層と、
コア材料を含むコア層であって、前記はんだ層の間に挟まれている、コア層と、を含み、
前記コア材料の熱伝導率が、前記はんだの熱伝導率よりも大きい、はんだ材料。
【請求項2】
前記コア材料が、６５Ｗ／ｍ．Ｋ以上、好ましくは６５ｗ／ｍ．Ｋ超、より好ましくは７０Ｗ／ｍ．ｋ超、更により好ましくは７５Ｗ／ｍ．Ｋ超の熱伝導率を有する、請求項１に記載のはんだ材料。
【請求項3】
前記コア材料の融点が、前記はんだ、及びのリフロー温度よりも高い、請求項１又は２に記載のはんだ材料。
【請求項4】
前記コア層の厚さが、１００～５００μｍ、好ましくは２００～４００μｍ、より好ましくは１５０～３００μｍである、請求項１～３のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項5】
各はんだ層の厚さが、２５～１５０μｍ、好ましくは５０～１００μｍである、請求項１～４のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項6】
前記コア材料が、金属及び／又は合金を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項7】
前記コア材料が、銅、銀、ニッケル、モリブデン、ベリリウム、コバルト、鉄、銅－タングステン合金、ニッケル－銀合金、銅－亜鉛合金、及び銅－ニッケル－亜鉛合金のうちの１つ以上を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項8】
前記はんだが、鉛を含んでいない、請求項１～７のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項9】
前記はんだが、Ｉｎ、ＳｎＩｎ合金（例えば、５～５８％Ｓｎ、４２～９５％Ｉｎ）、ＳｎＢｉ合金（例えば、４２～６０％Ｓｎ、４０～５８％Ｂｉ）、ＢｉＩｎ合金（例えば、５～６７％Ｂｉ、３３～９５％Ｉｎ）、ＡｇＩｎ合金（例えば、３％Ａｇ、９７％Ｉｎ）、ＳｎＡｇ合金（例えば、９０～９７．５％Ｓｎ、２．５～１０％Ａｇ）、ＳｎＣｕ合金（例えば、９９．３～９９．６％Ｓｎ、０．４～０．７％Ｃｕ）、ＩｎＧａ合金（例えば、９９．３～９９．５％Ｉｎ、０．５～０．７％Ｇａ）、ＳｎＢｉＡｇＣｕ合金（例えば、５０％Ｓｎ、４７％Ｂｉ、１％Ａｇ、２％Ｃｕ）、ＳｎＢｉＺｎ合金（例えば、６５．５％Ｓｎ、３１．５％Ｂｉ、３％Ｚｎ）、ＳｎＩｎＡｇ合金（例えば、７７．２％Ｓｎ、２０％Ｉｎ、２．８％Ａｇ）、ＳｎＢｉＡｇＣｕＩｎ合金（例えば、８２．３％Ｓｎ、２．２％Ｂｉ、３％Ａｇ、０．５％Ｃｕ、１２％Ｉｎ）、ＳｎＺｎ合金（例えば、９１％Ｓｎ、９％Ｚｎ）、ＳｎＣｕＩｎＧａ合金（例えば、９２．８％Ｓｎ、０．７％Ｃｕ、６％Ｉｎ、０．５％Ｇａ）、ＳｎＣｕＡｇ合金（例えば、９５．５％Ｓｎ、３．８％Ａｇ、０．７％Ｃｕ）、ＳｎＡｇＳｂ合金（例えば、９５％Ｓｎ、３．５％Ａｇ、１．５％Ｓｂ）、及びＳｎＣｕＳｂ合金（例えば、４～９５％Ｓｎ、１～２％Ｃｕ、４％Ｓｂ）のうちの１つ以上を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項10】
前記コア材料が、銅を含み、前記はんだが、Ｓｎ－２０Ｉｎ－２Ａｇ合金を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項11】
箔、ストリップ、フィルム、リボン、又はプリフォームの形態の、請求項１～１０のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項12】
前記コアが、前記はんだで完全にコーティングされている、請求項１～１１のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項13】
６５Ｗ／ｍ．Ｋ超、好ましくは８０Ｗ／ｍ．Ｋ超、より好ましくは１００Ｗ／ｍ．Ｋ超、更により好ましくは１３０Ｗ／ｍ．Ｋ超の有効熱伝導率を有する、請求項１～１２のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項14】
請求項１～１３のいずれか一項に記載のはんだ材料を含むはんだ接合部。
【請求項15】
請求項１～１３のいずれか一項に記載のはんだ材料を含む相互接続部。
【請求項16】
請求項１～１３のいずれか一項に記載のはんだ材料、請求項１４に記載のはんだ接合部、又は請求項１５に記載の相互接続部を含む、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＬＥＤ、又はマイクロプロセッサ。
【請求項17】
表面実装技術（ＳＭＴ）はんだ付け、ダイ取り付けはんだ付け、熱界面はんだ付け、手はんだ付け、レーザー及びＲＦ誘導はんだ付け、並びにサーモソニックはんだ付けから選択されるはんだ付け方法における請求項１～１３のいずれか一項に記載のはんだ材料の使用。
【請求項18】
ダイ取り付け（レベルＩ）、基板取り付け（レベルＩＩ）又はパッケージからヒートシンクへの取り付け（レベルＩＩＩ）のための、請求項１～１３のいずれか一項に記載のはんだ材料の使用。
【請求項19】
はんだ接合部を形成する方法であって、
接合される２つ以上の工作物の近くに請求項１～１３のいずれか一項に記載のはんだ材料を提供することと、
前記はんだ材料を加熱して、はんだ付けされた接合部を形成することと、を含む、方法。
接合される２つ以上の工作物の近くに請求項１～１３のいずれか一項に記載のはんだ材料を提供することと、
前記はんだ材料を加熱して、はんだ付けされた接合部を形成することと、を含む、方法。
【請求項20】
前記接合される２つ以上の工作物が、
デバイス若しくはダイ及び基板、又は
基板及びプリント回路板（ＰＣＢ）、又は
プリント回路板及びヒートシンク、を含む、請求項１９に記載の方法。
デバイス若しくはダイ及び基板、又は
基板及びプリント回路板（ＰＣＢ）、又は
プリント回路板及びヒートシンク、を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
請求項１～１３のいずれか一項に記載のはんだ材料を製造する方法であって、
はんだの２つ以上の層を提供することと、
コア材料の層を提供することと、
前記コア材料の層のいずれかの側に前記はんだの層を積層することと、を含む、方法。
はんだの２つ以上の層を提供することと、
コア材料の層を提供することと、
前記コア材料の層のいずれかの側に前記はんだの層を積層することと、を含む、方法。
【請求項22】
前記コア材料の層が、リボンの形態であり、かつ／又は前記はんだの層が、リボンの形態である、請求項２１に記載の方法。
【請求項23】
前記リボンが、鋳造、押出、又は延伸によって提供される、請求項２２に記載の方法。
【請求項24】
前記層が、共延伸プロセス、好ましくは高圧共延伸プロセスで積層される、請求項２１～２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項25】
前記積層された層が、ダイシング及び／又は打ち抜きされる、請求項２１～２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項26】
請求項１～１３のいずれか一項に記載のはんだ材料を製造する方法であって、
コア材料の層を提供することと、
前記コア材料をはんだでコーティングすることと、を含む、方法。
コア材料の層を提供することと、
前記コア材料をはんだでコーティングすることと、を含む、方法。
【請求項27】
前記コア材料の層の表面が、前記はんだでコーティングされる前に洗浄される、請求項２６に記載の方法。
【請求項28】
前記コア材料をはんだでコーティングすることが、前記コア材料を溶融はんだ浴と接触させることを含む、請求項２６又は２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子アセンブリにおいて使用するためのはんだ材料に関する。
【背景技術】
【0002】
ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、高出力ＬＥＤ、高出力マイクロプロセッサ、及び通常の作動中に大量の熱を発生する他の大面積デバイスなどの高出力電子デバイスのパッケージング及び組み立てに関連して２つの主要な課題がある。第１の課題は、通常の作動温度を維持するために発生した熱の効率的な放散を保証する方法である。第２の課題は、はんだ又は他の接着剤材料によって取り付けられた隣接層の材料間の熱膨張係数（ＣＴＥ）の不一致による剪断応力を低減する方法である。
【0003】
図１は、相互接続部３（レベルＩ）を介して基板４に接続されたデバイス２を含む、典型的な電子デバイス１のアセンブリを示している。基板４は、相互接続部５（レベルＩＩ）を介してプリント回路板（ＰＣＢ）６に接続されている。ＰＣＢ６は、相互接続部７（レベルＩＩＩ）を介してヒートシンク８に接続されている。高出力電子デバイスのための最も重要な相互接続部は、デバイス／ダイを基板に、基板をプリント回路板（ＰＣＢ）に、ＰＣＢをヒートシンクに接続する相互接続部である（すなわち、図１の３、５、及び７）。そのような相互接続部は、放熱の経路にある。したがって、相互接続材料の熱伝導率は高いことが望ましい。半導体ダイ、基板、及びＰＣＢ材料は、異なるＣＴＥを有し、それによって、高温作動中に、界面に応力が発生する。その応力を最小限に抑えるために、設計者は、通常は、相互接続部の界面厚さを増加させるが、これは、界面の耐熱性を増加させる。
【0004】
はんだは、電子産業で使用される最も一般的な相互接続材料の１つである。殆どのはんだの熱伝導率は、６５Ｗ／ｍ．Ｋ未満である。放熱を助けるように、より高い熱伝導率を有する相互接続材料を使用できることが有利であろう。厚いはんだ相互接続部に関する別の問題は、リフロープロセス中に、はんだが液相であるとき、ダイ又は基板が、はんだの凍結温度よりも低い温度に冷却される前に、液体材料上に浮遊することである。これにより、全ての方向（いわゆる「ティルト」）においてダイ／基板の移動がもたらされ、それは、デバイスの性能及び信頼性に関わる問題である。このダイの移動を制御することが課題である。
【発明の概要】
【0005】
本発明は、先行技術に関連する問題の少なくとも一部に取り組むこと、又は少なくとも、それに対して商業的に許容可能な代替策を提供しようとするものである。
【0006】
第１の態様では、本発明は、電子アセンブリで使用するためのはんだ材料を提供し、
はんだ材料は、
はんだ層と、
コア材料を含むコア層であって、はんだ層の間に挟まれている、コア層と、を含み、
コア材料の熱伝導率は、はんだの熱伝導率よりも大きい。
はんだ材料は、
はんだ層と、
コア材料を含むコア層であって、はんだ層の間に挟まれている、コア層と、を含み、
コア材料の熱伝導率は、はんだの熱伝導率よりも大きい。
【0007】
本明細書で定義される各態様又は実施形態は、別途明確に示されない限り、任意の他の態様又は実施形態と組み合わせることができる。特に、好ましい又は有利であると示される任意の特徴は、好ましい又は有利であると示される任意の他の特徴と組み合わされ得る。
【0008】
本発明者らは、驚くべきことに、高温で作動する電子デバイスの構成要素を接続するために使用されるとき、そのようなはんだ材料には、接続された構成要素のＣＴＥ値の不一致によって引き起こされる応力を低減できる可能性があることを発見した。理論に束縛されるものではないが、コア材料の存在は、接続された構成要素間の接合部を「増粘」し、それによって応力を減少させるように機能すると考えられる。有利には、そのような応力の低減は、接続された構成要素からの放熱を有意に低減することなく、提供され得る。理論に束縛されるものではないが、これは、コア材料の熱伝導率が、はんだの熱伝導率よりも大きいためであると考えられる。言い換えれば、はんだの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有するコア材料を使用することによって、放熱を低減することなく、接合部を増粘させて、熱応力を低減することが可能である。結果として、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、高出力ＬＥＤ、高出力マイクロプロセッサ、又は他の大きな面積デバイスなどの高出力電子デバイスは、通常の作動中に多くの熱を発生し、その構成要素は、はんだ材料を使用して接続され、改善された性能及び／又は信頼性を示し得る。そのような性能及び信頼性は、高温で、及び／又はオン／オフの切り替え中に改善され得る。
【0009】
はんだ材料を使用して形成された接合部又は相互接続部は、ＳｎＣｕ、ＳＡＣ、ＳｎＡｇ及びＳｎＢｉなどの典型的なＰｂを含まないはんだと比較して、より良好な熱機械的信頼性を有し得る。
【0010】
本明細書で使用される「電子アセンブリ」という用語は、例えば、電子パッケージとデバイスとのアセンブリを包含し、例えば、基板へのデバイス若しくはダイの取り付け、プリント回路板への基板の取り付け、又はヒートシンクへのプリント回路板取り付けを含み得る。
【0011】
本明細書で使用される「はんだ」という用語は、９０～４００℃の範囲の融点を有する可融性の金属又は金属合金を包含する。
【0012】
はんだ材料は、はんだ層及びコア層を含む。はんだ材料は、はんだ層及びコア層から本質的になり得る、又はそれらからなり得る。「から本質的になる」とは、はんだ材料が、はんだ材料の特性に実質的に影響を及ぼさない限り、他の非特定の構成要素を含み得ることを意味する。
【0013】
はんだ材料は、典型的には２つのはんだ層を含むが、３つ以上のはんだ層を含み得る。はんだ層は、同じはんだ又は異なるはんだで形成され得る。典型的には、はんだ層は、同じはんだ、又は、少なくとも、同様のリフロー温度を有する、すなわち、２０℃以下だけ、典型的には１０℃以下だけ、より典型的には５℃以下だけ異なる液体温度を有するはんだで形成される。
【0014】
はんだ及びコアは、層の形態である。そのような層は、典型的には、２つの対向する表面（主表面）が他の表面よりも有意に大きな表面積を有するシートの形態であろう。はんだ層は、同じサイズ及び形状であってもよく、又は異なるサイズ及び／又は形状であってもよい。コア層は、はんだ層のうちの１つ以上と同様なサイズ及び形状を有していてもよく、又は異なるサイズ及び／又は形状を有していてもよい。
【0015】
コア層は、コア材料を含む。コア層は、コア材料から本質的になり得る、又はコア材料からなり得る。
【0016】
コア層は、はんだ層の間に挟まれている。典型的には、はんだ層は、コア層の少なくとも２つの対向する表面の実質的に全体、典型的には主要な（すなわち最大の表面積）表面を覆うことになる。コア層は、コア材料が露出されないように、はんだ内に完全に封入され得る。このような状態では、第１のはんだシートは、シートの主表面を覆うと考えられ、第２のはんだ層は、シートの対向する主表面を覆い、２つのはんだ層は、主表面に「垂れ下がり」、その結果、コア層の残りの表面を覆う。あるいは、コア層は、表面の一部のみを、典型的には２つの対向する表面のみを、より典型的には主表面を、はんだ層によって覆われ得る。
【0017】
はんだ層は、典型的には、コア層と直接接触している。はんだ層は、典型的には外層である。
【0018】
コア材料の熱伝導率は、はんだの熱伝導率よりも大きい。典型的には、そのような熱伝導率は、ナノフラッシュ過渡測定技術（nano-flash transient measurement technique）によって測定される。
【0019】
コア材料は、好ましくは６５Ｗ／ｍ．Ｋ以上、好ましくは６５ｗ／ｍ．Ｋ超、より好ましくは７０Ｗ／ｍ．ｋ超、更により好ましくは７５Ｗ／ｍ．Ｋ超の熱伝導率を有する。そのような熱伝導率は、ナノフラッシュ過渡測定技術によって測定され得る。電子アセンブリに用いられる典型的なはんだは、６５ｗ／ｍ．Ｋ未満の熱伝導率を有するため、熱伝導率が高いコア材料の存在は、はんだ材料の総熱伝導率を増加させる。
【0020】
コア材料の融点は、好ましくは、はんだのリフロー温度よりも高い。例えば、コア材料は、はんだのリフロー温度よりも少なくとも５０℃高い、典型的には少なくとも７５℃高い、より典型的には少なくとも１００℃高い溶融温度を有し得る。「リフロー温度」という用語は、本明細書では、はんだの固体塊が（単に軟化するとは全く異なって）確実に溶融する温度を超える温度を指すために使用される。この温度を下回ると、はんだは流動しない。その温度を超えてもう一度温めると、はんだは再び流れる、すなわち「リフロー」である。はんだのリフロー温度よりも高い溶融温度を有するコア材料を有することによって、ダイ／パッケージの移動及び／又はティルトが実質的に増加することなく、接合部／相互接続部の厚さが増加する場合があり、それは、はんだが液体状態にあるときに液体はんだの上に浮遊するダイ／パッケージから生じる。これは、はんだ材料を使用して接続された構成要素を有する電子デバイスの性能又は信頼性を改善し得る。
【0021】
コア層の厚さは、好ましくは１００～５００μｍ、より好ましくは２００～４００μｍ、更により好ましくは１５０～３００μｍである。そのような厚さは、電子デバイスのサイズを過度に増加させることなく、構成要素のＣＴＥの不一致によって引き起こされる応力を低減するのに特に好適であり得る。厚みが増すと、耐熱性は増大し得る。比較的厚さが厚いと、耐熱性が増大し得るが、横方向応力は低下する。
【0022】
各はんだ層の厚さは、好ましくは２５～１５０μｍ、より好ましくは５０～１００μｍである。そのような厚さは、はんだ材料の総熱伝導率を有意に減少させることなく、又はデバイスのサイズを過度に増加させることなく、構成要素間に適切な接着を提供するのに特に好適であり得る。厚さが薄くなると、温度サイクルの高温作動中により高い横方向の応力をもたらし得る。
【0023】
コア及びはんだ層の厚さは、パッケージ設計によって所望されるように、かつ相互接続部の所望の厚さを達成するように、選択され得る。
【0024】
コア材料は、好ましくは、金属及び／又は合金を含む（又はそれからなるか、又は本質的にそれからなる）。金属及び金属合金は、はんだ付け材料によって接合された構成要素間に高レベルの電気接続を提供するのに十分な導電率を提供し得る。
【0025】
コア材料は、好ましくは、銅、銀、ニッケル、モリブデン、ベリリウム、コバルト、鉄、銅－タングステン合金、ニッケル－銀合金、銅－亜鉛合金、及び銅－ニッケル－亜鉛合金のうちの１つ以上、より好ましくは銅及び銀のうちの１つ以上を含む（又はからなる、又はから実質的になる）。そのような材料は、高い導電率と高い熱伝導率との好ましい組み合わせを提供し得る。
【0026】
コア材料のＣＴＥは、界面における応力に影響を及ぼす。この応力は、適切なコア材料を選択することによって低減することができる。例えば、ニッケルのＣＴＥは１３ｐｐｍ／Ｋであり、銅のＣＴＥは１７ｐｐｍ／Ｋであり、ＣｕＷ合金のＣＴＥは組成に依存し、デバイス設計のニーズを満たすように調整することができる。
【0027】
コア材料は、好ましくは、２０℃で少なくとも１×１０５Ｓ／ｍ、より好ましくは少なくとも１×１０６Ｓ／ｍ、より好ましくは少なくとも１×１０７Ｓ／ｍ、更により好ましくは少なくとも４×１０７Ｓ／ｍ、更により好ましくは少なくとも５×１０７Ｓ／ｍの導電率を有する。そのような導電率は、はんだ付け材料によって接合された構成要素間に高レベルの電気接続を提供し得る。
【0028】
はんだは、好ましくは鉛を含まない。これは、意図的に鉛が添加されないことを意味する。したがって、鉛の含有量は、ゼロであるか、又は偶発的不純物レベル以下である。鉛を含まないはんだは、健康の懸念及び規制要件の観点から好ましい可能性がある。
【0029】
はんだは、好ましくは、Ｉｎ、ＳｎＩｎ合金（例えば、５～５８％Ｓｎ、４２～９５％Ｉｎ）、ＳｎＢｉ合金（例えば、４２～６０％Ｓｎ、４０～５８％Ｂｉ）、ＢｉＩｎ合金（例えば、５～６７％Ｂｉ、３３～９５％Ｉｎ）、ＡｇＩｎ合金（例えば、１～５％Ａｇ、９５～９９％Ｉｎ、例えば、３％Ａｇ、９７％Ｉｎ）、ＳｎＡｇ合金（例えば、９０～９７．５％Ｓｎ、２．５～１０％Ａｇ）、ＳｎＣｕ合金（例えば、９９．３～９９．６％Ｓｎ、０．４～０．７％Ｃｕ）、ＩｎＧａ合金（例えば、９９．３～９９．５％Ｉｎ、０．５～０．７％Ｇａ）、ＳｎＢｉＡｇＣｕ合金（例えば、５０％Ｓｎ、４７％Ｂｉ、１％Ａｇ、２％Ｃｕ）、ＳｎＢｉＺｎ合金（例えば、６５．５％Ｓｎ、３１．５％Ｂｉ、３％Ｚｎ）、ＳｎＩｎＡｇ合金（例えば、７７．２％Ｓｎ、２０％Ｉｎ、２．８％Ａｇ）、ＳｎＢｉＡｇＣｕＩｎ合金（例えば、８２．３％Ｓｎ、２．２％Ｂｉ、３％Ａｇ、０．５％Ｃｕ、１２％Ｉｎ）、ＳｎＺｎ合金（例えば、９１％Ｓｎ、９％Ｚｎ）、ＳｎＣｕＩｎＧａ合金（例えば、９２．８％Ｓｎ、０．７％Ｃｕ、６％Ｉｎ、０．５％Ｇａ）、ＳｎＣｕＡｇ合金（例えば、９５．５％Ｓｎ、３．８％Ａｇ、０．７％Ｃｕ）、ＳｎＡｇＳｂ合金（例えば、９５％Ｓｎ、３．５％Ａｇ、１．５％Ｓｂ）、及びＳｎＣｕＳｂ合金（例えば、４～９５％Ｓｎ、１～２％Ｃｕ、４％Ｓｂ）のうちの１つ以上を含む。％値は、重量％を指す。合金は、任意の不可避な不純物と共に、列挙された元素を含み得る。そのような合金は、電気デバイスの構成要素を接続するのに特に好適であり得る。
【0030】
好ましい例では、コア材料は銅を含み、はんだはＳｎ－２０Ｉｎ－２Ａｇ合金を含む。
【0031】
はんだ材料は、好ましくは、箔、ストリップ、フィルム、リボン又はプリフォームの形態である。そのような形態は、電子デバイスの構成要素を接続するのに特に好適であることができ、かつ／又は好ましい取り扱い適正を示し得る。
【0032】
好ましい実施形態では、コアは、はんだで完全にコーティングされている。言い換えれば、コアは、はんだによって完全に囲まれ、コアの一部は露出されない。この場合、コア材料の一部は、空気又は他の作動環境に晒されない。この設計は、例えば、Ｃｕ又はＮｉなどの酸素及び／又は湿度に晒されたときに酸化される傾向があるコア材料のために好ましい場合がある。
【0033】
代替の好ましい実施形態では、コアは、２つの大きな対向する表面のみ、典型的には２つの最大の対向する表面（主表面）で、はんだでコーティングされる。この設計は、大きなサイズのシート又はリボンをはんだでコーティングすることができ、そこからプリフォームを高速スタンピングプロセスで切断できるため、大量生産にとって比較的簡単であり得る。
【0034】
はんだ材料は、好ましくは、６５Ｗ／ｍ．Ｋ超、より好ましくは８０Ｗ／ｍ．Ｋ超、更により好ましくは１００Ｗ／ｍ．Ｋ超、更により好ましくは１３０Ｗ／ｍ．Ｋ超の有効熱伝導率を有する。「有効熱伝導率」とは、はんだ材料の総熱伝導率を意味しており、すなわち、はんだ（より低い熱伝導率を有する）及びコア（より高い熱伝導率を有する）の両方を含む。そのような有効熱伝導率は、はんだ材料からの放熱を改善し得る。
【0035】
本発明の第１の態様は、はんだ材料に関する。「はんだ材料」という用語は、「多層構造」という用語と同義であり得る。更に、「はんだ層」という用語は、「２つ以上のはんだ層」という用語と同義である。更に、疑義を避けるために、はんだ層は、はんだ材料を含む。はんだ層は、典型的には外層である。
【0036】
したがって、本発明の第１の態様は、代わりに、電子アセンブリで使用するための多層材料と呼ばれ、多層材料は、
２つ以上の（例えば、外側の）はんだ層であって、各はんだ層がはんだ材料を含む、はんだ層と、
コア材料を含むコア層であって、２つ以上のはんだ層の間に挟まれている、コア層と、を含み、
コア材料の熱伝導率は、はんだ材料の熱伝導率よりも大きい。
２つ以上の（例えば、外側の）はんだ層であって、各はんだ層がはんだ材料を含む、はんだ層と、
コア材料を含むコア層であって、２つ以上のはんだ層の間に挟まれている、コア層と、を含み、
コア材料の熱伝導率は、はんだ材料の熱伝導率よりも大きい。
【0037】
更なる態様では、本発明は、本明細書に記載のはんだ材料を含むはんだ接合部を提供する。疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴は、この態様に等しく適用される。そのような接合部は、接合された構成要素のＣＴＥ不一致によって引き起こされる低応力と、高い放熱との好ましい組み合わせを示し得る。したがって、そのような接合部を含有する電子デバイスは、従来の電子デバイスと比較して、改善された性能及び信頼性を示し得る。はんだ接合部の厚さは、コア層とはんだ層との厚さの合計に相当する。典型的には、厚さは、リフロー中に変化しない。
【0038】
更なる態様では、本発明は、本明細書に記載のはんだ材料を含む相互接続部を提供する。疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴は、この態様に等しく適用される。そのような相互接続部は、接合された構成要素のＣＴＥ不一致によって引き起こされる低応力と、高い放熱との好ましい組み合わせを示し得る。したがって、そのような相互接続部を含有する電子デバイスは、従来の電子デバイスと比較して、改善された性能及び信頼性を示し得る。
【0039】
更なる態様では、本発明は、本明細書に記載のはんだ材料、はんだ接合部、又は相互接続部を含む電子デバイスを提供する。疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴は、この態様に等しく適用される。そのような電子デバイスは、従来の電子デバイスと比較して、改善された性能及び信頼性を示し得る。
【0040】
更なる態様では、本発明は、本明細書に記載のはんだ材料、はんだ接合部、又は相互接続部を含む、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＬＥＤ、又はマイクロプロセッサを提供する。疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴は、この態様に等しく適用される。そのような電子デバイスは、従来の電子デバイスと比較して、改善された性能及び信頼性を示し得る。
【0041】
更なる態様では、本発明は、表面実装技術（ＳＭＴ）はんだ付け、ダイ取り付けはんだ付け、熱界面はんだ付け、手はんだ付け、レーザー及びＲＦ誘導はんだ付け、並びにサーモソニックはんだ付けから選択されるはんだ付け方法における本明細書に記載のはんだ材料の使用を提供する。疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴は、この態様に等しく適用される。本明細書に記載のはんだ材料は、そのような用途に特に好適である。
【0042】
更なる態様では、本発明は、ダイ取り付け（レベルＩ）、基板取り付け（レベルＩＩ）又はパッケージからヒートシンクへの取り付け（レベルＩＩＩ）のための本明細書に記載のはんだ材料の使用を提供する。疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴は、この態様に等しく適用される。
【0043】
本明細書に記載のはんだ材料は、そのような用途に特に好適である。
【0044】
更なる態様では、本発明は、はんだ接合部を形成する方法を提供し、この方法は、
接合される２つ以上の工作物の近くに本明細書に記載のはんだ材料を提供することと、
はんだ材料を加熱して、はんだ付けされた接合部を形成することと、を含む、方法。
接合される２つ以上の工作物の近くに本明細書に記載のはんだ材料を提供することと、
はんだ材料を加熱して、はんだ付けされた接合部を形成することと、を含む、方法。
【0045】
疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴は、この態様に等しく適用される。得られた接合部は、接合された構成要素のＣＴＥ不一致によって引き起こされる低応力と、高い放熱との好ましい組み合わせを示し得る。したがって、そのような接合部を含有する電子デバイスは、従来の電子デバイスと比較して、改善された性能及び信頼性を示し得る。
【0046】
接合される２つ以上の工作物は、好ましくは、
デバイス若しくはダイ及び基板、又は
基板及びプリント回路板（ＰＣＢ）、又は
プリント回路板及びヒートシンク、を含む。
デバイス若しくはダイ及び基板、又は
基板及びプリント回路板（ＰＣＢ）、又は
プリント回路板及びヒートシンク、を含む。
【0047】
そのような工作物は、はんだ材料によって接合するのに特に好適である。それは、それらは高い放熱を有することが要求され、それらが、ＣＴＥ不一致から生じる低い応力を示すことが有益であるためである。
【0048】
更なる態様では、本発明は、本明細書に記載のはんだ材料を製造する方法であって、
２つ以上のはんだ層を提供することと、
コア材料の層を提供することと、
コア材料の層のいずれかの側にはんだの層を積層することと、を含む、方法。
２つ以上のはんだ層を提供することと、
コア材料の層を提供することと、
コア材料の層のいずれかの側にはんだの層を積層することと、を含む、方法。
【0049】
疑義を避けるために、第１の態様の利点及び好ましい特徴は、この態様に等しく適用される。はんだ及びコア材料、並びに加工条件に応じて、積層後の構造の厚さが低減する。目標寸法を達成するには、その低減係数を考慮する必要がある。
【0050】
コア材料の層は、好ましくはリボンの形態であり、かつ／又ははんだの層は、リボンの形態である。
【0051】
リボンは、好ましくは、鋳造、押出、又は延伸によって提供される。
【0052】
層は、好ましくは、共延伸プロセス、好ましくは高圧共延伸プロセスで積層される。
【0053】
積層された層は、好ましくはダイシング及び／又は打ち抜きされる。
【0054】
更なる態様では、本発明は、本明細書に記載のはんだ材料を製造する方法であって、
コア材料の層を提供することと、
コア材料をはんだでコーティングすることと、を含む、方法。
コア材料の層を提供することと、
コア材料をはんだでコーティングすることと、を含む、方法。
【0055】
コア材料の層の表面は、好ましくは、はんだでコーティングされる前に、洗浄される。これにより、コアとはんだの間の接着が強化され、それによって層間剥離の発生が減少し、はんだ材料を使用して形成された接合部を含有するデバイスの信頼性の損失が低減され得る。
【0056】
はんだでコア材料をコーティングすることは、好ましくは、例えば、コア材料を溶融はんだ浴に浸漬することによって、コア材料を溶融はんだ浴と接触させることを含む。
【0057】
はんだ浴温度、はんだ浴などを通過するリボン速度などの様々なプロセスパラメータを変化させて、はんだコーティングの厚さを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【0058】
本発明を、これより、以下の非限定的な図面に関連して説明する。
【図1】典型的な電子デバイスのアセンブリの概略図を示している。
【図2】本発明によるはんだ材料の代替配列の断面概略図を示している。
【図3】本発明によるはんだ材料の断面の顕微鏡画像を示している。
【0059】
図２は、本発明による２種類のはんだ材料の断面図を示している。はんだ材料は、はんだ層１０の間に挟まれたコア層９を含む。上の絵に示されているはんだ材料は、上部及び底部側にのみはんだを有する。側面にはんだは存在しない。他のはんだ材料は、コアのすべての側面にはんだを有する。
【発明を実施するための形態】
【0060】
本発明は、これより、以下の非限定的な実施例に関連して説明する。
【0061】
実施例１
はんだ材料（プリフォーム）を高圧積層プロセスによって調製した。図３は、プリフォームの断面の顕微鏡画像を示している。中心コアは、厚さ３００μｍであり、銅から形成されている。両側のはんだは、Ｓｎ２０％Ｉｎ２％Ａｇである。はんだ厚は、５０～１００μｍで変化する。この試料の有効熱伝導率は、ナノフラッシュ過渡測定技術によって測定すると、約１３０Ｗ／ｍ．Ｋである。
はんだ材料（プリフォーム）を高圧積層プロセスによって調製した。図３は、プリフォームの断面の顕微鏡画像を示している。中心コアは、厚さ３００μｍであり、銅から形成されている。両側のはんだは、Ｓｎ２０％Ｉｎ２％Ａｇである。はんだ厚は、５０～１００μｍで変化する。この試料の有効熱伝導率は、ナノフラッシュ過渡測定技術によって測定すると、約１３０Ｗ／ｍ．Ｋである。
【0062】
実施例２
実施例１と同様の方法で、いくつかのプリフォームを調製したが、コア（Ｋｅｆｆ＝４００Ｗ／ｍ．Ｋ）及びはんだ層（Ｋｅｆｆ＝５４Ｗ／ｍ．Ｋ）の厚さが変わっている。プリフォームの熱性能を評価した。表１は、推定熱抵抗及び等価熱伝導率を示している。はんだのみと比較して、厚い界面の耐熱性は、はるかに低い（等価Ｋｅｆｆははるかに高い）。
実施例１と同様の方法で、いくつかのプリフォームを調製したが、コア（Ｋｅｆｆ＝４００Ｗ／ｍ．Ｋ）及びはんだ層（Ｋｅｆｆ＝５４Ｗ／ｍ．Ｋ）の厚さが変わっている。プリフォームの熱性能を評価した。表１は、推定熱抵抗及び等価熱伝導率を示している。はんだのみと比較して、厚い界面の耐熱性は、はるかに低い（等価Ｋｅｆｆははるかに高い）。
【0063】
【表1】
【0064】
本発明は、これより、以下の番号を付した条項によって更に説明される。
条項１．
コア材料を含むコアと、
コアを少なくとも部分的にコーティングしているはんだと、
を含む、はんだ材料。
条項２．電子アセンブリにおいて使用するための、条項１に記載のはんだ材料。
条項３．コアが、層の形態である、条項１又は条項２に記載のはんだ材料。
条項４．コア層の厚さが、１００～５００μｍ、好ましくは２００～４００μｍ、より好ましくは１５０～３００μｍである、条項３に記載のはんだ材料。
条項５．はんだが、層の形態であり、コアが、２つのはんだ層の間に挟まれている、条項３又は条項４に記載のはんだ材料。
条項６．はんだ層の厚さが、２５～１５０μｍ、好ましくは５０～１００μｍである、条項６に記載のはんだ材料。
条項７．箔、ストリップ、フィルム、リボン、又はプリフォームの形態の、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項８．コア材料の融点が、はんだのリフロー温度よりも高い、先行請求項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項９．コア材料の熱伝導率が、はんだの熱伝導率よりも大きい、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１０．コア材料が、６５Ｗ／ｍ．Ｋ以上、好ましくは６５ｗ／ｍ．Ｋ超、より好ましくは７０Ｗ／ｍ．ｋ超、更により好ましくは７５Ｗ／ｍ．Ｋ超の熱伝導率を有する、条項９に記載のはんだ材料。
条項１１．コア材料が、金属及び／又は合金を含む、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１２．コア材料が、銅、銀、ニッケル、モリブデン、ベリリウム、コバルト、鉄
、銅－タングステン合金、ニッケル－銀合金、銅－亜鉛合金、及び銅－ニッケル－亜鉛合金のうちの１つ以上を含む、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１３．はんだが、鉛を含んでいない、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１４．はんだが、Ｉｎ、ＳｎＩｎ合金（例えば、５～５８％Ｓｎ、４２～９５％Ｉｎ）、ＳｎＢｉ合金（例えば、４２～６０％Ｓｎ、４０～５８％Ｂｉ）、ＢｉＩｎ合金（例えば、５～６７％Ｂｉ、３３～９５％Ｉｎ）、ＡｇＩｎ合金（例えば、３％Ａｇ、９７％Ｉｎ）、ＳｎＡｇ合金（例えば、９０～９７．５％Ｓｎ、２．５～１０％Ａｇ）、ＳｎＣｕ合金（例えば、９９．３～９９．６％Ｓｎ、０．４～０．７％Ｃｕ）、ＩｎＧａ合金（例えば、９９．３～９９．５％Ｉｎ、０．５～０．７％Ｇａ）、ＳｎＢｉＡｇＣｕ合金（例えば、５０％Ｓｎ、４７％Ｂｉ、１％Ａｇ、２％Ｃｕ）、ＳｎＢｉＺｎ合金（例えば、６５．５％Ｓｎ、３１．５％Ｂｉ、３％Ｚｎ）、ＳｎＩｎＡｇ合金（例えば、７７．２％Ｓｎ、２０％Ｉｎ、２．８％Ａｇ）、ＳｎＢｉＡｇＣｕＩｎ合金（例えば、８２．３％Ｓｎ、２．２％Ｂｉ、３％Ａｇ、０．５％Ｃｕ、１２％Ｉｎ）、ＳｎＺｎ合金（例えば、９１％Ｓｎ、９％Ｚｎ）、ＳｎＣｕＩｎＧａ合金（例えば、９２．８％Ｓｎ、０．７％Ｃｕ、６％Ｉｎ、０．５％Ｇａ）、ＳｎＣｕＡｇ合金（例えば、９５．５％Ｓｎ、３．８％Ａｇ、０．７％Ｃｕ）、ＳｎＡｇＳｂ合金（例えば、９５％Ｓｎ、３．５％Ａｇ、１．５％Ｓｂ）、及びＳｎＣｕＳｂ合金（例えば、４～９５％Ｓｎ、１～２％Ｃｕ、４％Ｓｂ）のうちの１つ以上を含む、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１５．コア材料が、銅を含み、はんだが、Ｓｎ－２０Ｉｎ－２Ａｇ合金を含む、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１６．コア及びはんだが、層の形態であり、はんだ層が、コア層のいずれかの側にコーティングされている、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１７．コア層の厚さが、１００～５００μｍ、好ましくは２００～４００μｍ、より好ましくは１５０～３００μｍである、条項１６に記載のはんだ材料。
条項１８．はんだ層の厚さが、２５～１５０μｍ、好ましくは５０～１００μｍである、条項１６又は条項１７に記載のはんだ材料。
条項１９．コアが、はんだで完全にコーティングされている、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項２０．６５Ｗ／ｍ．Ｋ超、好ましくは８０Ｗ／ｍ．Ｋ超、より好ましくは１００Ｗ／ｍ．Ｋ超、更により好ましくは１３０Ｗ／ｍ．Ｋ超の有効熱伝導率を有する、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項２１．表面実装技術（ＳＭＴ）はんだ付け、ダイ取り付けはんだ付け、熱界面はんだ付け、手はんだ付け、レーザー及びＲＦ誘導はんだ付け、並びにサーモソニックはんだ付けから選択されるはんだ付け方法における先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料の使用。
条項２２．ダイ取り付け（レベルＩ）、基板取り付け（レベルＩＩ）又はパッケージからヒートシンクへの取り付け（レベルＩＩＩ）のための、条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料の使用。
条項２３．条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料を含む相互接続部。
条項２４．条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料、又は条項２３に記載の相互接続部を含む、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＬＥＤ、又はマイクロプロセッサ。
条項２５．はんだ接合部を形成する方法であって、
接合される２つ以上の工作物の近くに条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料を提供することと、
はんだ材料を加熱して、はんだ付けされた接合部を形成することと、を含む、方法。
条項２６．条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料を製造する方法であって、
はんだの２つ以上の層を提供することと、
コア材料の層を提供することと、
コア材料の層のいずれかの側にはんだの層を積層することと、を含む、方法。
条項２７．コア材料の層が、好ましくはリボンの形態であり、かつ／又ははんだの層が、リボンの形態である、条項２６に記載の方法。
条項２８．リボンが、鋳造、押出、又は延伸によって提供される、条項２７に記載の方法。
条項２９．層が、共延伸プロセス、好ましくは高圧共延伸プロセスで積層される、条項２６～２８のいずれか一項に記載の方法。
条項３０．積層された層が、ダイシング及び／又は打ち抜きされる、条項２６～２９のいずれか一項に記載の方法。
条項３１．条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料を製造する方法であって、
コア材料の層を提供することと、
コア材料をはんだでコーティングすることと、を含む、方法。
条項３２．コア材料の層の表面が、はんだでコーティングされる前に洗浄される、条項３１に記載の方法。
条項３３．コア材料をはんだでコーティングすることが、溶融はんだ浴にコア材料を通過させることを含む、条項３１又は条項３３に記載の方法。
条項１．
コア材料を含むコアと、
コアを少なくとも部分的にコーティングしているはんだと、
を含む、はんだ材料。
条項２．電子アセンブリにおいて使用するための、条項１に記載のはんだ材料。
条項３．コアが、層の形態である、条項１又は条項２に記載のはんだ材料。
条項４．コア層の厚さが、１００～５００μｍ、好ましくは２００～４００μｍ、より好ましくは１５０～３００μｍである、条項３に記載のはんだ材料。
条項５．はんだが、層の形態であり、コアが、２つのはんだ層の間に挟まれている、条項３又は条項４に記載のはんだ材料。
条項６．はんだ層の厚さが、２５～１５０μｍ、好ましくは５０～１００μｍである、条項６に記載のはんだ材料。
条項７．箔、ストリップ、フィルム、リボン、又はプリフォームの形態の、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項８．コア材料の融点が、はんだのリフロー温度よりも高い、先行請求項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項９．コア材料の熱伝導率が、はんだの熱伝導率よりも大きい、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１０．コア材料が、６５Ｗ／ｍ．Ｋ以上、好ましくは６５ｗ／ｍ．Ｋ超、より好ましくは７０Ｗ／ｍ．ｋ超、更により好ましくは７５Ｗ／ｍ．Ｋ超の熱伝導率を有する、条項９に記載のはんだ材料。
条項１１．コア材料が、金属及び／又は合金を含む、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１２．コア材料が、銅、銀、ニッケル、モリブデン、ベリリウム、コバルト、鉄
、銅－タングステン合金、ニッケル－銀合金、銅－亜鉛合金、及び銅－ニッケル－亜鉛合金のうちの１つ以上を含む、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１３．はんだが、鉛を含んでいない、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１４．はんだが、Ｉｎ、ＳｎＩｎ合金（例えば、５～５８％Ｓｎ、４２～９５％Ｉｎ）、ＳｎＢｉ合金（例えば、４２～６０％Ｓｎ、４０～５８％Ｂｉ）、ＢｉＩｎ合金（例えば、５～６７％Ｂｉ、３３～９５％Ｉｎ）、ＡｇＩｎ合金（例えば、３％Ａｇ、９７％Ｉｎ）、ＳｎＡｇ合金（例えば、９０～９７．５％Ｓｎ、２．５～１０％Ａｇ）、ＳｎＣｕ合金（例えば、９９．３～９９．６％Ｓｎ、０．４～０．７％Ｃｕ）、ＩｎＧａ合金（例えば、９９．３～９９．５％Ｉｎ、０．５～０．７％Ｇａ）、ＳｎＢｉＡｇＣｕ合金（例えば、５０％Ｓｎ、４７％Ｂｉ、１％Ａｇ、２％Ｃｕ）、ＳｎＢｉＺｎ合金（例えば、６５．５％Ｓｎ、３１．５％Ｂｉ、３％Ｚｎ）、ＳｎＩｎＡｇ合金（例えば、７７．２％Ｓｎ、２０％Ｉｎ、２．８％Ａｇ）、ＳｎＢｉＡｇＣｕＩｎ合金（例えば、８２．３％Ｓｎ、２．２％Ｂｉ、３％Ａｇ、０．５％Ｃｕ、１２％Ｉｎ）、ＳｎＺｎ合金（例えば、９１％Ｓｎ、９％Ｚｎ）、ＳｎＣｕＩｎＧａ合金（例えば、９２．８％Ｓｎ、０．７％Ｃｕ、６％Ｉｎ、０．５％Ｇａ）、ＳｎＣｕＡｇ合金（例えば、９５．５％Ｓｎ、３．８％Ａｇ、０．７％Ｃｕ）、ＳｎＡｇＳｂ合金（例えば、９５％Ｓｎ、３．５％Ａｇ、１．５％Ｓｂ）、及びＳｎＣｕＳｂ合金（例えば、４～９５％Ｓｎ、１～２％Ｃｕ、４％Ｓｂ）のうちの１つ以上を含む、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１５．コア材料が、銅を含み、はんだが、Ｓｎ－２０Ｉｎ－２Ａｇ合金を含む、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１６．コア及びはんだが、層の形態であり、はんだ層が、コア層のいずれかの側にコーティングされている、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項１７．コア層の厚さが、１００～５００μｍ、好ましくは２００～４００μｍ、より好ましくは１５０～３００μｍである、条項１６に記載のはんだ材料。
条項１８．はんだ層の厚さが、２５～１５０μｍ、好ましくは５０～１００μｍである、条項１６又は条項１７に記載のはんだ材料。
条項１９．コアが、はんだで完全にコーティングされている、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項２０．６５Ｗ／ｍ．Ｋ超、好ましくは８０Ｗ／ｍ．Ｋ超、より好ましくは１００Ｗ／ｍ．Ｋ超、更により好ましくは１３０Ｗ／ｍ．Ｋ超の有効熱伝導率を有する、先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料。
条項２１．表面実装技術（ＳＭＴ）はんだ付け、ダイ取り付けはんだ付け、熱界面はんだ付け、手はんだ付け、レーザー及びＲＦ誘導はんだ付け、並びにサーモソニックはんだ付けから選択されるはんだ付け方法における先行条項のいずれか一項に記載のはんだ材料の使用。
条項２２．ダイ取り付け（レベルＩ）、基板取り付け（レベルＩＩ）又はパッケージからヒートシンクへの取り付け（レベルＩＩＩ）のための、条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料の使用。
条項２３．条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料を含む相互接続部。
条項２４．条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料、又は条項２３に記載の相互接続部を含む、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＬＥＤ、又はマイクロプロセッサ。
条項２５．はんだ接合部を形成する方法であって、
接合される２つ以上の工作物の近くに条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料を提供することと、
はんだ材料を加熱して、はんだ付けされた接合部を形成することと、を含む、方法。
条項２６．条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料を製造する方法であって、
はんだの２つ以上の層を提供することと、
コア材料の層を提供することと、
コア材料の層のいずれかの側にはんだの層を積層することと、を含む、方法。
条項２７．コア材料の層が、好ましくはリボンの形態であり、かつ／又ははんだの層が、リボンの形態である、条項２６に記載の方法。
条項２８．リボンが、鋳造、押出、又は延伸によって提供される、条項２７に記載の方法。
条項２９．層が、共延伸プロセス、好ましくは高圧共延伸プロセスで積層される、条項２６～２８のいずれか一項に記載の方法。
条項３０．積層された層が、ダイシング及び／又は打ち抜きされる、条項２６～２９のいずれか一項に記載の方法。
条項３１．条項１～２０のいずれか一項に記載のはんだ材料を製造する方法であって、
コア材料の層を提供することと、
コア材料をはんだでコーティングすることと、を含む、方法。
条項３２．コア材料の層の表面が、はんだでコーティングされる前に洗浄される、条項３１に記載の方法。
条項３３．コア材料をはんだでコーティングすることが、溶融はんだ浴にコア材料を通過させることを含む、条項３１又は条項３３に記載の方法。
【0065】
前述の詳細な記載は、説明及び図解によって提供されたものであり、添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。本明細書に示される現時点で好ましい実施形態の多くの変形例は、当業者に明らかであり、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に留まる。
【図1】
【図2】
【図3】
【手続補正書】
【提出日】2024-11-01
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子アセンブリにおいて使用するためのはんだ材料であって、
はんだ層と、
コア材料を含むコア層であって、前記はんだ層の間に挟まれている、コア層と、を含み、
前記コア材料の熱伝導率が、前記はんだの熱伝導率よりも大きく、
各はんだ層の厚さが、５０～１００μｍであり、
前記コア材料が、銅を含み、前記はんだが、ＳｎＩｎＡｇ合金を含む、はんだ材料。
はんだ層と、
コア材料を含むコア層であって、前記はんだ層の間に挟まれている、コア層と、を含み、
前記コア材料の熱伝導率が、前記はんだの熱伝導率よりも大きく、
各はんだ層の厚さが、５０～１００μｍであり、
前記コア材料が、銅を含み、前記はんだが、ＳｎＩｎＡｇ合金を含む、はんだ材料。
【請求項2】
前記はんだが、Ｓｎ－２０Ｉｎ－２Ａｇ合金かつ／又はＳｎ－２０Ｉｎ－２．８Ａｇ合金を含む、請求項１に記載のはんだ材料。
【請求項3】
前記コア材料が、６５Ｗ／ｍ．Ｋ以上の熱伝導率を有し、かつ／又は
前記コア材料の融点が、前記はんだのリフロー温度よりも高い、請求項１又は２に記載のはんだ材料。
前記コア材料の融点が、前記はんだのリフロー温度よりも高い、請求項１又は２に記載のはんだ材料。
【請求項4】
前記コア材料が、７５Ｗ／ｍ．Ｋ以上の熱伝導率を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項5】
前記コア層の厚さが、１００～５００μｍである、請求項１～４のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項6】
前記コア層の厚さが、２００～４００μｍである、請求項１～５のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項7】
前記コア層の厚さが、１５０～３００μｍである、請求項１～６のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項8】
前記コア材料が、銀、ニッケル、モリブデン、ベリリウム、コバルト、鉄、銅－タングステン合金、ニッケル－銀合金、銅－亜鉛合金、及び銅－ニッケル－亜鉛合金のうちの１つ以上を更に含み、かつ／又は
前記はんだが、鉛を含んでいない、請求項１～７のいずれか一項に記載のはんだ材料。
前記はんだが、鉛を含んでいない、請求項１～７のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項9】
前記はんだが、Ｉｎ、ＳｎＩｎ合金（例えば、５～５８％Ｓｎ、４２～９５％Ｉｎ）、ＳｎＢｉ合金（例えば、４２～６０％Ｓｎ、４０～５８％Ｂｉ）、ＢｉＩｎ合金（例えば、５～６７％Ｂｉ、３３～９５％Ｉｎ）、ＡｇＩｎ合金（例えば、３％Ａｇ、９７％Ｉｎ）、ＳｎＡｇ合金（例えば、９０～９７．５％Ｓｎ、２．５～１０％Ａｇ）、ＳｎＣｕ合金（例えば、９９．３～９９．６％Ｓｎ、０．４～０．７％Ｃｕ）、ＩｎＧａ合金（例えば、９９．３～９９．５％Ｉｎ、０．５～０．７％Ｇａ）、ＳｎＢｉＡｇＣｕ合金（例えば、５０％Ｓｎ、４７％Ｂｉ、１％Ａｇ、２％Ｃｕ）、ＳｎＢｉＺｎ合金（例えば、６５．５％Ｓｎ、３１．５％Ｂｉ、３％Ｚｎ）、ＳｎＢｉＡｇＣｕＩｎ合金（例えば、８２．３％Ｓｎ、２．２％Ｂｉ、３％Ａｇ、０．５％Ｃｕ、１２％Ｉｎ）、ＳｎＺｎ合金（例えば、９１％Ｓｎ、９％Ｚｎ）、ＳｎＣｕＩｎＧａ合金（例えば、９２．８％Ｓｎ、０．７％Ｃｕ、６％Ｉｎ、０．５％Ｇａ）、ＳｎＣｕＡｇ合金（例えば、９５．５％Ｓｎ、３．８％Ａｇ、０．７％Ｃｕ）、ＳｎＡｇＳｂ合金（例えば、９５％Ｓｎ、３．５％Ａｇ、１．５％Ｓｂ）、及びＳｎＣｕＳｂ合金（例えば、４～９５％Ｓｎ、１～２％Ｃｕ、４％Ｓｂ）のうちの１つ以上を更に含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項10】
前記はんだ材料が、箔、ストリップ、フィルム、リボン若しくはプリフォームの形態であり、かつ／又は
前記コアが、前記はんだで完全にコーティングされており、かつ／又は
前記はんだ材料が、６５Ｗ／ｍ．Ｋ超の有効熱伝導率を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載のはんだ材料。
前記コアが、前記はんだで完全にコーティングされており、かつ／又は
前記はんだ材料が、６５Ｗ／ｍ．Ｋ超の有効熱伝導率を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項11】
前記はんだ材料が、８０Ｗ／ｍ．Ｋ超の有効熱伝導率を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載のはんだ材料。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか一項に記載のはんだ材料を含むはんだ接合部。
【請求項13】
請求項１～１１のいずれか一項に記載のはんだ材料を含む相互接続部。
【請求項14】
請求項１～１１のいずれか一項に記載のはんだ材料、請求項１２に記載のはんだ接合部、又は請求項１３に記載の相互接続部を含む、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＬＥＤ、又はマイクロプロセッサ。
【請求項15】
表面実装技術（ＳＭＴ）はんだ付け、ダイ取り付けはんだ付け、熱界面はんだ付け、手はんだ付け、レーザー及びＲＦ誘導はんだ付け、並びにサーモソニックはんだ付けから選択されるはんだ付け方法における、又は、
ダイ取り付け（レベルＩ）、基板取り付け（レベルＩＩ）若しくはパッケージからヒートシンクへの取り付け（レベルＩＩＩ）のための、請求項１～１１のいずれか一項に記載のはんだ材料の使用。
ダイ取り付け（レベルＩ）、基板取り付け（レベルＩＩ）若しくはパッケージからヒートシンクへの取り付け（レベルＩＩＩ）のための、請求項１～１１のいずれか一項に記載のはんだ材料の使用。
【請求項16】
はんだ接合部を形成する方法であって、
接合される２つ以上の工作物の近くに請求項１～１１のいずれか一項に記載のはんだ材料を提供することと、
前記はんだ材料を加熱してはんだ付けされた接合部を形成することと、を含む、方法。
接合される２つ以上の工作物の近くに請求項１～１１のいずれか一項に記載のはんだ材料を提供することと、
前記はんだ材料を加熱してはんだ付けされた接合部を形成することと、を含む、方法。
【請求項17】
前記接合される２つ以上の工作物が、
デバイス若しくはダイ及び基板、又は
基板及びプリント回路板（ＰＣＢ）、又は
プリント回路板及びヒートシンク、を含む、請求項１６に記載の方法。
デバイス若しくはダイ及び基板、又は
基板及びプリント回路板（ＰＣＢ）、又は
プリント回路板及びヒートシンク、を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
請求項１～１１のいずれか一項に記載のはんだ材料を製造する方法であって、
はんだの２つ以上の層を提供することと、
コア材料の層を提供することと、
前記コア材料の層のいずれかの側に前記はんだの層を積層することと、を含む、方法。
はんだの２つ以上の層を提供することと、
コア材料の層を提供することと、
前記コア材料の層のいずれかの側に前記はんだの層を積層することと、を含む、方法。
【請求項19】
前記コア材料の層が、リボンの形態であり、かつ／又は前記はんだの層が、リボンの形態であり、かつ／又は
前記層が、共延伸プロセスで積層され、かつ／又は
前記積層された層が、ダイシング及び／又は打ち抜きされる、請求項１８に記載の方法。
前記層が、共延伸プロセスで積層され、かつ／又は
前記積層された層が、ダイシング及び／又は打ち抜きされる、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
請求項１～１１のいずれか一項に記載のはんだ材料を製造する方法であって、
コア材料の層を提供することと、
前記コア材料をはんだでコーティングすることと、を含む、方法。
コア材料の層を提供することと、
前記コア材料をはんだでコーティングすることと、を含む、方法。
【請求項21】
前記コア材料の層の表面が、前記はんだでコーティングされる前に洗浄され、かつ／又は
前記コア材料をはんだでコーティングすることが、前記コア材料を溶融はんだ浴と接触させることを含む、請求項２０に記載の方法。
前記コア材料をはんだでコーティングすることが、前記コア材料を溶融はんだ浴と接触させることを含む、請求項２０に記載の方法。