[發明專利]釬焊接頭和釬焊接頭的形成方法

有效

• 申請號: 201880070809.8
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN111344844B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 上島稔;立花芳惠
• 申請（專利權）人: 千住金屬工業株式會社
• 主分類號: H01L21/52
• 分類號: H01L21/52;B23K1/00;B23K1/008;B23K35/26;C22C13/02
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

提供：形成釬焊接頭時的背面金屬與軟釬料合金的剝離被抑制、且通過抑制軟釬料合金的不潤濕、熔融軟釬料的飛散、和芯片裂縫所導致的電子部件的破損從而可靠性優異的釬焊接頭；和，釬焊接頭的形成方法。釬焊接頭以軟釬料合金接合具備背面金屬的電子部件與基板。軟釬料合金具備：軟釬料合金層、Sn?Sb金屬間化合物相、背面金屬側金屬間化合物層、基板側金屬間化合物層，所述軟釬料合金層具有以質量％計Ag：2～4％、Cu：0.6～2％、Sb：9.0～12％、Ni：0.005～1％和余量由Sn組成的合金組成。在Sn?Sb金屬間化合物相與背面金屬側金屬間化合物層之間、和Sn?Sb金屬間化合物相與基板側金屬間化合物層之間中的至少一者中夾設有軟釬料合金層。

技術領域

本發明涉及抑制電子部件的背面金屬的剝離的釬焊接頭、和釬焊接頭的形成方法。

背景技術

近年來，電子設備要求高集成化、大容量化、高速化。為了應對該要求，使用以QFP(四面扁平封裝(Quad Flat Package))為代表的半導體封裝體，實現了半導體芯片水平下的高集成化、高功能化。QFP的制造中，采用了如下封裝工藝：將從硅晶圓切出的硅芯片芯片接合于引線框。

QFP中，通過該封裝工藝，以軟釬料合金將硅芯片與引線框芯片接合而形成釬焊接頭。硅芯片中，為了改善與軟釬料的潤濕性、改善密合強度，形成Ni層等背面金屬。但是，熔融軟釬料時的熱會導致Ni擴散到Si而降低半導體芯片的功能，因此，在硅芯片與Ni層之間可形成Ti層等阻隔層。如此，背面金屬層如果成為多層，則有時產生背面金屬層間的剝離、背面金屬與軟釬料合金的剝離。因此，為了抑制它們的剝離，關于背面金屬層，進行了各種研究。

專利文獻1中，為了抑制空隙的發生、且改善軟釬料合金的潤濕性而得到良好的接合特性，硅芯片中具備由包含Cr、V的層與Ni層構成的第1金屬覆膜、和包含Sn、Sb的第2金屬覆膜(金屬層)，作為接合硅芯片與基板的軟釬料合金，公開了使用如下合金：其以Sn為主成分，含有10重量％以上的Sb。

另外，專利文獻2中，為了防止金屬間化合物的生成所導致的界面的破壞，提出了一種半導體裝置，其在硅芯片上設有Cr、Ti等的金屬層(阻隔層)，具有阻隔層與以Sn和Sb為主成分的焊料直接固著而成的粘接結構。另外，專利文獻2中記載了如下內容：為了改善與軟釬料合金的密合強度，在阻隔層與軟釬料合金之間設置Ni層、Ag層等中間層，該中間相也消失，不生成與Sn的金屬間化合物相，不產生金屬間化合物相的生成和選擇性的破壞。

如此，以往的芯片接合中，在使用Sn-Sb系軟釬料合金的情況基礎上，還進行了涉及背面金屬的各種研究。這些研究中，使用Sn-Sb合金是由于該合金的液相線溫度高，用于芯片接合的軟釬料合金安裝于印刷基板等時不會熔融。但是，即使通過大量添加Sb來改善軟釬料合金的液相線溫度，在將硅芯片安裝于印刷基板時，加熱溫度也達到軟釬料合金的液相線溫度附近的溫度域，因此，存在軟釬料合金軟質化，釬焊接頭的電阻值變化的情況。

因此，例如專利文獻3中，為了在接合后的電極部接合中，通過改善耐熱疲勞性能而抑制加熱時的電阻變化，公開了如下技術：使用在Sn中、含有Fe和Ni的至少1種0.005～5.0質量％、進一步Ag：0.1～20質量％和Cu：0.005～9質量％的至少1種，且含有Sb0.1～15質量％的軟釬料合金。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2001-196393公報

專利文獻2：日本特開平6-244226公報

專利文獻3：日本特開2001-144111公報

發明內容

發明要解決的問題