(57)【要約】  はんだ継手の形成時におけるバックメタルとはんだ合金との剥離が抑制されるとともに、はんだ合金の不濡れ、溶融はんだの飛散、およびチップ割れによる電子部品の破損を抑制することにより、信頼性に優れるはんだ継手、およびはんだ継手の形成方法を提供する。はんだ継手は、バックメタルを備える電子部品と基板がはんだ合金で接合されている。はんだ合金は、質量％で、Ａｇ：２〜４％、Ｃｕ：０．６〜２％、Ｓｂ：９．０〜１２％、Ｎｉ：０．００５〜１％、および残部がＳｎからなる合金組成を有するはんだ合金層、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相、バックメタル側金属間化合物層、基板側金属間化合物層を備える。Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相とバックメタル側金属間化合物層との間、及び、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相と基板側金属間化合物層との間、の少なくとも一方にはんだ合金層が介在する。
2019088068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックメタルを備える電子部品と基板がはんだ合金で接合されたはんだ継手であって、
前記はんだ合金は、質量％で、Ａｇ：２〜４％、Ｃｕ：０．６〜２％、Ｓｂ：９．０〜１２％、Ｎｉ：０．００５〜１％、および残部がＳｎからなる合金組成を有するはんだ合金層、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相、前記バックメタルと前記はんだ合金との界面に形成されたバックメタル側金属間化合物層、および前記基板と前記はんだ合金との界面に形成された基板側金属間化合物層を備え、
前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相と前記バックメタル側金属間化合物層との間、及び、前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相と前記基板側金属間化合物層との間、の少なくとも一方に前記はんだ合金層が介在することを特徴とするはんだ継手。
【請求項２】
前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相は、前記はんだ継手の断面において、前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相を前記基板と平行な２本の平行線で挟み、前記２本の平行線の間隔である前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相のＦｅｒｅｔ径が前記電子部品のバックメタルと前記基板との平均間隔の６０％以下である、請求項１または２に記載のはんだ継手。
【請求項３】
前記合金組成は、更に、質量％でＣｏ：０．２％以下およびＦｅ：０．１％以下の少なくとも１種を含有する、請求項１または２に記載のはんだ継手。
【請求項４】
前記バックメタルと前記基板との間隔の平均が５０〜４００μｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のはんだ継手。
【請求項５】
前記バックメタルは、前記電子部品側から順に、Ｔｉ、ＣｒおよびＶの少なくとも１種を主成分とするバリア層、ならびにＮｉおよびＣｕの少なくとも１種を主成分とする第一金属層で構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のはんだ継手。
【請求項６】
前記電子部品と前記バリア層との間に、ＡｕおよびＡｌの少なくとも１種を主成分とする第二金属層を備える、請求項５に記載のはんだ継手。
【請求項７】
前記第一金属層と前記はんだ合金との間に、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、ＮｉおよびＣｕの少なくとも１種を主成分とする第三金属層を備える、請求項５または６に記載のはんだ継手。
【請求項８】
前記第三金属層と前記はんだ合金との間に、Ａｕ、Ａｇ、ＮｉおよびＳｎの少なくとも１種を主成分とする第四金属層を備える、請求項７に記載のはんだ継手。
【請求項９】
バックメタルを備える電子部品と基板とをはんだ合金で接合する請求項１〜８のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法であって、
前記電子部品が前記はんだ合金を介して載置された前記基板を、前記はんだ合金の液相線温度よりも１０℃以上高い加熱温度域の温度に加熱し、前記加熱温度域での保持時間が３０秒〜５分であり、前記保持時間でのピーク温度が２７０〜３３０℃となるように加熱する加熱工程と、
前記基板の加熱温度が２２７℃に達する前に加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧するか、または前記基板の加熱温度が前記加熱温度域に達してから２０秒以降に減圧を開始して加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧し、前記減圧を開始してから前記加熱雰囲気を０．８気圧以上の気圧域に戻すまでの時間である減圧時間が３０秒〜４分である減圧工程と、
前記加熱工程後、前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の析出開始温度〜２３０℃の温度域を５秒以上２分以内に冷却する冷却工程と
を備えることを特徴とするはんだ継手の形成方法。
【請求項１０】
前記加熱工程は、前記基板の加熱温度が２２７℃に達する前に、１５０〜２２０℃の温度域で２〜１０分間加熱する予備加熱工程を備える、請求項９に記載のはんだ継手の形成方法。
【請求項１１】
前記減圧工程は、前記冷却工程を開始する５秒〜２分前までに前記加熱雰囲気を０．８気圧以上の圧力に戻す、請求項９または１０に記載のはんだ継手の形成方法。
【請求項１２】
前記減圧工程は、前記基板の加熱温度が前記加熱温度域に達してから２０秒〜３分後に開始する、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法。
【請求項１３】
前記減圧工程は、前記減圧時間内に複数回行われる、請求項９〜１２のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品のバックメタルの剥離を抑制するはんだ継手、およびはんだ継手の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器は、高集積化、大容量化、高速化が要求されている。この要求に対応するため、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）で代表される半導体パッケージを用いて半導体チップレベルでの高集積化、高機能化が図られている。ＱＦＰの製造では、シリコンウエハから切り出されたシリコンチップをリードフレームにダイボンディングするパッケージングプロセスが採用されている。【０００３】
ＱＦＰでは、このパッケージングプロセスにより、シリコンチップとリードフレームがはんだ合金でダイボンディングされてはんだ継手が形成される。シリコンチップには、はんだとの濡れ性を改善して密着強度を向上させるため、Ｎｉ層などのバックメタルが形成されている。ただ、はんだを溶融する際の熱によりＮｉがＳｉに拡散して半導体チップの機能が低下するため、シリコンチップとＮｉ層との間にＴｉ層などのバリア層が形成されている。このように、バックメタル層が多層になると、バックメタル層間の剥離や、バックメタルとはんだ合金との剥離が発生することがある。そこで、これらの剥離を抑制するため、バックメタル層に関して種々の検討がなされている。【０００４】
特許文献１には、ボイドの発生を抑制するとともにはんだ合金のぬれ性を改善して良好な接合特性を得るため、シリコンチップには、ＣｒやＶを含む層とＮｉ層とで構成される第１の金属皮膜と、ＳｎやＳｂを含む第２の金属皮膜（金属層）を備え、シリコンチップと基板を接合するはんだ合金として、Ｓｎを主成分とし、Ｓｂを１０重量％以上含有する合金を用いることが開示されている。【０００５】
また、特許文献２には、金属間化合物の生成による界面の破壊を防止するため、シリコンチップにＣｒやＴｉなどの金属層（バリア層）を設け、バリア層とＳｎおよびＳｂを主成分とするろう材とが直接固着した接着構造を有する半導体装置が提案されている。また、特許文献２には、はんだ合金との密着強度を向上させるためにバリア層とはんだ合金との間にＮｉ層やＡｇ層などの中間層を設けたとしても、この中間相が消失してＳｎとの金属間化合物相が生成されず、金属間化合物相の生成と選択的な破壊が生じないことが記載されている。【０００６】
このように、従来のダイボンディングでは、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ合金を用いた上で、バックメタルに関する種々の検討がなされている。これらの検討においてＳｎ−Ｓｂ合金を用いたのは、この合金の液相線温度が高く、ダイボンディングに用いたはんだ合金がプリント基板などに実装される際に溶融しないようにするためである。ただ、Ｓｂの多量添加によりはんだ合金の液相線温度が向上したとしても、シリコンチップをプリント基板に実装する際、加熱温度がはんだ合金の液相線温度付近の温度域に達するため、はんだ合金が軟質化し、はんだ継手の抵抗値が変化することがある。【０００７】
そこで、例えば特許文献３には、ダイボンド後の電極部接合において、耐熱疲労性能を向上させることにより加熱時の抵抗変化を抑制するため、Ｓｎ中で、ＦｅおよびＮｉの少なくとも１種を０．００５〜５．０質量％、さらにＡｇ：０．１〜２０質量％およびＣｕ：０．００５〜９質量％の少なくとも１種を含有するとともに、Ｓｂを０．１〜１５質量％含有するはんだ合金を用いる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１９６３９３公報
【特許文献２】特開平６−２４４２２６公報
【特許文献３】特開２００１−１４４１１１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載のように液相線温度が高いＳｎ−Ｓｂ系はんだ合金を用いたとしても、Ｎｉ層がバリア層に積層されていると、はんだ合金の溶融時にＮｉがはんだ合金に拡散して消失することがある。この場合には、バリア層とはんだ合金が接することになり、はんだ合金がバリア層に濡れ難いため、バリア層とはんだ合金との界面で剥離が発生することがある。そして、これはダイボンディング時に起こりうる問題点である。一方、特許文献３に記載の発明は、ダイボンド後の電極部接合において加熱時の抵抗変化を抑制することを目的としている。したがって、特許文献１および２に記載の発明と特許文献３に記載の発明とでは、そもそも課題の発生時期が異なるため、ダイボンディング時での上記剥離の発生を回避することができない。【００１０】
また、特許文献１および２に記載の発明では、前述のように、バックメタルとはんだ合金との濡れ性を改善し、悪影響を及ぼす金属間化合物相の生成を抑制するためにシリコンチップのバックメタルを積層構造にしている。しかし、各々の層の線膨張係数が異なるため、はんだ合金を溶融して凝固する際に各層間に応力が発生して界面が剥離する可能性がある。剥離エリアの面積が小さい場合には、その剥離エリアに応力が集中し、その剥離エリアが各層のクラックの起点となり、シリコンチップにまで伝搬してシリコンチップが破壊することがある。特に特許文献２では、０．６μｍのＮｉ層がダイボンディングの際に消失することが記載されており、この場合、バリア層とはんだ合金との界面で剥離が発生することがある。これは、特許文献２に記載のようにＮｉが消失するとはんだ合金とＴｉとが接合することになるが、はんだ合金のＴｉへの濡れ性が非常に悪く、Ｔｉがはんだ合金を濡れはじくためである。Ｔｉのぬれが悪い理由は以下の通りである。Ｓｎ−Ｔｉ合金の作製条件は、加熱温度が１２００℃以上であり、かつ不活性ガス雰囲気下で数時間の加熱が必要である。このため、通常のはんだ付け条件である４００℃以下の加熱温度、かつ３０分以内の短時間加熱ではＳｎとＴｉを完全に濡らすことは困難である。【００１１】
さらに仮にＮｉ層が部分的に残ったとしても、Ｔｉが露出していることになる。この際、はんだ合金がＴｉに濡れ難いためにボイドが増加すると考えられる。【００１２】
ここで、特許文献２に記載されているＮｉ層の消失がＮｉ、Ｔｉ、およびＳｎ以外の気体や原子を一切含まない理想的な環境下で行われる場合には、Ｎｉが完全に溶解した後に、ＴｉとＳｎが良好な濡れを発揮し得る。しかし、現実的な環境下では、ＮｉとＴｉの界面に何らかの酸化物が形成されており、真空雰囲気といえども多量の酸素原子が含まれている。さらにはんだ付け工程では溶融はんだ中に必ずボイドが形成され、そのボイドの中には、汚染物となる酸素原子や他の有機成分が含まれている。Ｔｉにとって酸素は汚染ガスとなる。Ｎｉ層が消失するにつれて、汚染ガスがＴｉと接触し、その表面を劣化させるため、ますますはんだ合金との濡れは悪くなり、剥離が生じやすくなる。【００１３】
一般に、はんだ合金は組成に応じて液相線温度や固相線温度が変化する。このため、はんだ付け時の条件によっては、はんだ合金の不濡れ、溶融はんだの飛散、チップ割れが発生することがある。【００１４】
これに加えて、電子機器の用途が多様化するにつれて使用環境も劣悪化する。はんだ合金の凝固時に剥離が発生しない場合であっても、寒暖差が激しい環境では応力による繰り返し歪が原因で剥離が発生する。不濡れエリアや剥離エリアが局所的な場合には、前述のように剥離エリアがクラックの起点となりシリコンチップにクラックが発生することがある。ボイドが著しく膨張する場合や、不濡れエリアおよび剥離エリアの面積が大きい場合には、シリコンチップとはんだ合金との界面での放熱性が著しく低下し、半導体装置が発火するなどの重大な事態を招来することになる。【００１５】
このように、電子機器の高集積化、大容量化、高速化や、適用範囲の広域化による使用環境の劣悪化は、電子部品に大きな負荷を与えることになる。シリコンチップの剥離に起因するクラックの抑制や高い放熱性を示すためには、更なる検討が必要である。具体的には、バックメタルの一部であるＮｉ層が消失しないようにするための検討が必要である。【００１６】
本発明の課題は、はんだ継手の形成時におけるバックメタルとはんだ合金との剥離が抑制されるとともに、はんだ合金の不濡れ、溶融はんだの飛散、およびチップ割れによる電子部品の破損を抑制することにより、信頼性に優れるはんだ継手、およびはんだ継手の形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は、まずは、Ｎｉの拡散および凝固時の応力の他にバックメタルとはんだ合金との剥離の原因について調査した。従来では、剥離の原因の調査は、前述のようにバックメタル層に着目して行われてきたが、これらの課題を解決するには至っていない。これに対し、本発明者は、バックメタル層ではなくはんだ合金の組織に起因することに着目した。また、ダイボンディングでのはんだ合金の溶融や軟質化は避けなければならないため、本発明者らは、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ合金の中でも、特に、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕ、ＳｂおよびＮｉを同時に含有するはんだ合金を用いる必要があると考えた。【００１８】
そこで、本発明者は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｂ−Ｎｉはんだ合金を用いたはんだ継手に着目し、剥離したサンプルを詳細に調査した結果、バックメタルとはんだ合金との剥離が、Ｎｉの拡散や凝固時の応力に加えて、はんだ合金の組織も起因する知見を得た。また、剥離する箇所を断面観察したところ、バックメタルとはんだ合金との界面には金属間化合物層が形成されており、この金属間化合物層とバックメタルとの界面が剥離している知見も得られた。これは以下のように推察される。【００１９】
ダイボンディングにて形成されたはんだ継手には、バックメタルとはんだ合金との接合界面であり、且つはんだ合金中に金属間化合物層が形成される。また、これと同時に、基板とはんだ合金との接合界面であり、且つはんだ合金中に金属間化合物層が形成される。そして、はんだ合金中において、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相が両金属間化合物層に接する程に粗大化した場合、バックメタルと基板は、部分的に金属間化合物層およびＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相のみを介して接合されていることになる。このような部分では接合界面に加えられる応力を緩和することが困難となり、バックメタルと金属間化合物層との間で剥離する。【００２０】
本発明者は、上述のように推察した結果、はんだ合金中のＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相において、はんだ継手の板厚方向の粒径を制御することによって、バックメタルとはんだ合金との剥離を抑制することができると考えた。ただ、金属間化合物層は平坦ではないため、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の粒径が極端に小さい場合を除き、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相が両金属間化合物層に接することがないとは言い切れない。【００２１】
そこで、本発明者らは、はんだ合金を構成する組織の中で、両界面に形成された金属間化合物層およびＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相を除く部分をはんだ合金層としたときに、応力緩和作用を発現するはんだ合金層を制御することに着目し、更に検討を重ねた。その結果、はんだ合金層が少なくとも一方の金属間化合物層とＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相との間に介在すれば、接合界面に加えられた応力がはんだ合金層により緩和されるため、剥離を抑制できる知見が得られ、本発明は完成した。言い換えれば、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物がはんだ合金層を貫通していなければ剥離を抑制することができるのである。【００２２】
そして、本発明者は、このような粗大なＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相の生成原因が製造工程にあると想定し、各工程を詳細に調査した。その結果、はんだ合金を冷却する工程に原因がある知見が得られた。一般に、結晶相の粒径は冷却速度が遅いほど粗大化することが知られている。従来のはんだ継手の形成では、単に冷却速度に着目しているにすぎない例は多数存在する。また、従来着目されてきた冷却速度は冷却を開始してから室温までの冷却速度を表す。これに対して、本発明者は、従来着目されていた温度域での冷却速度のみを管理したとしてもＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相の粗大化を抑制することができないと考えた。なぜならば、加熱工程から冷却工程に移る際に温度管理ができない時間帯があり、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相が既に粗大化してしまっていると考えたためである。【００２３】
ここで、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ合金は、冷却時に以下のような相の析出過程を経る。まず、冷却温度がＳｎＳｂ相の析出開始温度を下回ると、液相およびＳｎＳｂ相の２相が共存する。そして、本発明では、Ａｇを含有するＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｂ−Ｎｉはんだ合金を用いるため、冷却温度が２３０℃を下回ると、残りの９０％近い液相から、ＳｎＳｂ相、Ｓｎ相およびＳｎＡｇ相とＳｎＣｕ相の４相が共存する。【００２４】
そこで、本発明者は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｂ−Ｎｉはんだ合金の冷却時における相の析出過程に着目した。その結果、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の析出が開始する温度からＳｎ−Ｓｂ系金属間化合物相の析出が終了する２３０℃までの冷却時間を制御することにより、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の粗大化を抑制できる知見を得た。また、これにともない、はんだ合金層が少なくとも一方の金属間化合物層とＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相との間に介在する知見が得られた。【００２５】
さらに、本発明者らは、剥離の一因であるＮｉ層消失が、ピーク温度と保持時間に起因すると考えた。ピーク温度と保持時間の制御は、はんだ合金の濡れ広がりやＮｉが消失しない程度の拡散によって剥離の発生を抑制するために必要である。そこで、加熱条件に加えて加熱雰囲気の減圧条件をも詳細に調査した結果、偶然にも、加熱温度、加熱保持時間、加熱時のピーク温度、および減圧条件が所定の範囲内でＮｉ層が残存してバックメタルと金属間化合物層との剥離が抑制される知見が得られた。【００２６】
また、加熱温度、加熱保持時間、加熱時のピーク温度、および減圧条件が所定の範囲内では、Ｎｉが残存することにより剥離を抑制することに加え、はんだ合金の不濡れ、溶融はんだの飛散、およびチップ割れをも抑制できる知見が得られた。【００２７】
これらの知見により得られた本発明は次の通りである。
（１）バックメタルを備える電子部品と基板がはんだ合金で接合されたはんだ継手であって、はんだ合金は、質量％で、Ａｇ：２〜４％、Ｃｕ：０．６〜２％、Ｓｂ：９．０〜１２％、Ｎｉ：０．００５〜１％、および残部がＳｎからなる合金組成を有するはんだ合金層、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相、バックメタルとはんだ合金との界面に形成されたバックメタル側金属間化合物層、および基板とはんだ合金との界面に形成された基板側金属間化合物層を備え、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相とバックメタル側金属間化合物層との間、及び、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相と基板側金属間化合物層との間、の少なくとも一方にはんだ合金層が介在することを特徴とするはんだ継手。【００２８】
（２）Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相は、はんだ継手の断面において、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相を基板と平行な２本の平行線で挟み、２本の平行線の間隔であるＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相のＦｅｒｅｔ径が電子部品のバックメタルと基板との平均間隔の６０％以下である、請求項１または２に記載のはんだ継手。【００２９】
（３）合金組成は、更に、質量％でＣｏ：０．２％以下およびＦｅ：０．１％以下の少なくとも１種を含有する、請求項１または２に記載のはんだ継手。【００３０】
（４）バックメタルと基板との間隔の平均が５０〜４００μｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のはんだ継手。【００３１】
（５）バックメタルは、電子部品側から順に、Ｔｉ、ＣｒおよびＶの少なくとも１種を主成分とするバリア層、ならびにＮｉおよびＣｕの少なくとも１種を主成分とする第一金属層で構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のはんだ継手。【００３２】
（６）電子部品とバリア層との間に、ＡｕおよびＡｌの少なくとも１種を主成分とする第二金属層を備える、請求項５に記載のはんだ継手。【００３３】
（７）第一金属層とはんだ合金との間に、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、ＮｉおよびＣｕの少なくとも１種を主成分とする第三金属層を備える、請求項５または６に記載のはんだ継手。【００３４】
（８）第三金属層とはんだ合金との間に、Ａｕ、Ａｇ、ＮｉおよびＳｎの少なくとも１種を主成分とする第四金属層を備える、請求項７に記載のはんだ継手。【００３５】
（９）バックメタルを備える電子部品と基板とをはんだ合金で接合する請求項１〜８のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法であって、電子部品がはんだ合金を介して載置された基板を、はんだ合金の液相線温度よりも１０℃以上高い加熱温度域の温度に加熱し、加熱温度域での保持時間が３０秒〜５分であり、保持時間でのピーク温度が２７０〜３３０℃となるように加熱する加熱工程と、基板の加熱温度が２２７℃に達する前に加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧するか、または基板の加熱温度が加熱温度域に達してから２０秒以降に減圧を開始して加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧し、減圧を開始してから加熱雰囲気を０．８気圧以上の気圧域に戻すまでの時間である減圧時間が３０秒〜４分である減圧工程と、加熱工程後、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の析出開始温度〜２３０℃の温度域を５秒以上２分以内に冷却する冷却工程とを備えることを特徴とするはんだ継手の形成方法。【００３６】
（１０）加熱工程は、基板の加熱温度が２２７℃に達する前に、１５０〜２２０℃の温度域で２〜１０分間加熱する予備加熱工程を備える、請求項９に記載のはんだ継手の形成方法。【００３７】
（１１）減圧工程は、冷却工程を開始する５秒〜２分前までに加熱雰囲気を０．８気圧以上の圧力に戻す、請求項９または１０に記載のはんだ継手の形成方法。【００３８】
（１２）減圧工程は、基板の加熱温度が加熱温度域に達してから２０秒〜３分後に開始する、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法。【００３９】
（１３）減圧工程は、減圧時間内に複数回行われる、請求項９〜１２のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、バリア層、第一〜第四金属層が積層されたはんだ継手の模式図であり、図１（ａ）は電子部品側から順にバリア層、および第一金属層が積層された模式図であり、図１（ｂ）は電子部品側から順に第二金属層、バリア層、および第一金属層が積層された模式図であり、図１（ｃ）は電子部品側から順に第二金属層、バリア層、第一金属層、および第三金属層が積層された模式図であり、図１（ｄ）は電子部品側から順に第二金属層、バリア層、第一金属層、第三金属層、および第四金属層が積層された模式図である。
【図２】図２は、本発明に係るはんだ継手の形成方法を示す温度と時間および雰囲気圧力と時間のプロファイルの一例である。
【図３】図３ははんだ継手の断面模式図であり、図３（ａ）は発明例１の模式図であり、図３（ｂ）は発明例８の模式図であり、図３（ｃ）は発明例９の模式図であり、図３（ｄ）は発明例１０の模式図である。
【図４】図４は、発明例１および比較例１の断面ＳＥＭ写真であり、図４（ａ）および図４（ｂ）は発明例１のＳＥＭ写真であり、図４（ｃ）および図４（ｄ）は比較例１のＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
１．はんだ継手
本発明に係るはんだ継手は、電子部品と基板とがはんだ合金で接合されている。電子部品、基板、およびはんだ合金について以下に詳述する。
【００４２】
（１）電子部品
本発明のはんだ継手を構成する電子部品は、例えばウエハに抵抗、トランジスタ、コンデンサ、集積回路などの半導体素子を形成し、ウエハから各半導体素子の区画を切り出したチップである。ウエハとしては、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮが挙げられる。電子部品は、半導体パッケージとして基板に搭載される際、はんだ合金でダイボンディングされる。
【００４３】
電子部品には、はんだ合金との密着強度を向上させるため、少なくともはんだ合金との接合界面側の面にバックメタルが形成されている。電子部品の両面をはんだ付けする場合は、電子部品の両面にバックメタルが形成されていてもよい。
【００４４】
本発明のバックメタルは、電子部品側から順に、Ｔｉ、ＣｒおよびＶの少なくとも１種を主成分とするバリア層、ならびにＮｉおよびＣｕの少なくとも１種を主成分とする第一金属層で構成されていることが好ましい。以下、バックメタルを構成し得るバリア層、第一金属層〜第四金属層について詳述する。
【００４５】
（１−１）バリア層
本発明では、第一金属層を構成する元素が電子部品側に拡散することを抑制するため、電子部品の基板側の面と第一金属層との間にＴｉ、ＣｒおよびＶの少なくとも１種を主成分とするバリア層を備えることが望ましい。バリア層の膜厚は特に限定されないが、拡散を抑制する観点から０．０１〜０．２μｍであることが望ましい。
【００４６】
なお、本発明において、バリア層の主成分がＡｇであってはならない。Ａｇはダイボンディング時に第一金属層のＮｉやＣｕより早く拡散してバリア層が消失してしまうためである。また、Ａｇ中の酸素の拡散が激しく、バリア層が酸化して剥離の原因となる。
【００４７】
（１−２）第一金属層
本発明では、はんだ合金との濡れ性を改善させるため、ＮｉおよびＣｕの少なくとも１種を主成分とする第一金属層を有することが望ましい。第一金属層の膜厚は、好ましくは０．３〜１．７μｍである。この膜厚はダイボンディングによりある程度拡散が進行し、残存した第一金属層の膜厚である。ダイボンディング前の第一金属層の膜厚は０．５〜２μｍであることが望ましい。本発明に係るはんだ継手は、従来のはんだ継手とは異なり、前述のようにはんだ継手の形成後においても第一金属層が前述の膜厚を維持するため、バックメタルとはんだ合金との剥離を抑制することができる。
【００４８】
また、第一金属層がはんだ合金と接する場合には、第一金属層がＣｕ単独ではないことが好ましい。
【００４９】
（１−３）第二金属層
本発明では、電子部品の基板側の面とバリア層との間に、ＡｕおよびＡｌの少なくとも１種を主成分とする第二金属層を備えることが望ましい。この位置に第二金属層を備えると、電子部品とバリア層との密着強度を向上させることができる。第二金属層のダイボンディング後の膜厚は特に限定されないが、０．０２〜１μｍであることが望ましい。
【００５０】
（１−４）第三金属層
本発明では、第一金属層とはんだ合金の金属間化合物層との間に、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、ＮｉおよびＣｕからなる群の少なくとも１種、ならびにＮｉの少なくとも１種を主成分とする第三金属層を備えることが望ましい。この位置に第三金属層を備えると、はんだ合金の濡れ性を向上させることができる。第三金属層のダイボンディング後の膜厚は特に限定されないが、Ａｕは０〜０．１μｍであり、Ａｇは０〜２μｍであり、Ｓｎは０〜５μｍであり、Ｃｕは０〜５μｍであることが望ましい。第三金属層はダイボンディング後に消失する場合がある。
【００５１】
また、第一金属層がＮｉを含有しない場合であって、第三金属層とはんだ合金が接する場合には、バリア層の露出を避けることによりバックメタルとはんだ合金との濡れ性を維持するため、第三金属層はＮｉを含有することが好ましい。Ｎｉを用いた場合の第三金属層のダイボンディング後の膜厚は特に限定されないが、０．３〜１．７μｍであればよい。
【００５２】
（１−５）第四金属層
本発明では、第三金属層とはんだ合金との間に、Ａｕ、Ａｇ、ＮｉおよびＳｎの少なくとも１種を主成分とする第四金属層を備えることが望ましい。この位置に第四金属層を備えると、第三金属層の酸化を抑制し、優れた濡れ性を維持することができる。第四金属層のダイボンディング後の膜厚は特に限定されないが、Ａｕは０〜０．１μｍであり、Ａｇは０〜２μｍであり、Ｓｎは０〜５μｍであることが望ましい。第四金属層はダイボンディング後に消失する場合がある。第四金属層の主成分は、第三金属層がＡｇの場合にＡｕを選択し、第三金属層がＣｕの場合にはＡｇ、ＳｎまたはＡｕを選択することができる。
【００５３】
また、第一金属層および第三金属層がＮｉを含有しない場合には、バリア層の露出を避けることによりバックメタルとはんだ合金との濡れ性を維持するため、第四金属層はＮｉを含有することが好ましい。Ｎｉを用いた場合の第三金属層の膜厚は特に限定されないが、０．３〜１．７μｍであればよい。
【００５４】
（１−６）はんだ継手の積層構造
本発明に係るはんだ継手の積層構造を図１を用いて説明する。図１は、バリア層、第一〜第四金属層が積層されたはんだ継手の模式図であり、図１（ａ）は電子部品側から順にバリア層、および第一金属層が積層された模式図であり、図１（ｂ）は電子部品側から順に第二金属層、バリア層、および第一金属層が積層された模式図であり、図１（ｃ）は電子部品側から順に第二金属層、バリア層、第一金属層、および第三金属層が積層された模式図であり、図１（ｄ）は電子部品側から順に第二金属層、バリア層、第一金属層、第三金属層、および第四金属層が積層された模式図である。図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、本発明に係るはんだ継手では、本発明に用いるはんだ合金と濡れ難いＡｌは第二金属層にのみ用いられることがあるため、Ａｌ層とはんだ合金とが接することはない。一方、はんだ合金と接合し得る第一金属層、第三金属層、および第四金属層は、いずれもはんだ合金と接する可能性があるためにＡｌを含有せず、上述のように本発明に用いるはんだ合金が濡れやすい構成元素を選択することができる。
【００５５】
各層の形成方法は特に限定されることがなく、蒸着法、スパッタリング法、めっきなどを適用することが可能である。
【００５６】
上記バリア層並びに第一〜第四金属層では、いずれも主成分の元素を規定しているが、本発明における「主成分」とは、各層の５０質量％以上を表す。これらの層は、単独の元素からなることがより望ましい。主成分以外に不可避的不純物が含有されていてもよい。不可避的不純物を含有する場合であっても、前述の効果に影響することはない。不可避的不純物にはバックメタルから拡散した元素も含まれる。また、本発明では含有しない元素が不可避的不純物として含有されても前述の効果に影響することはない。
【００５７】
（２）基板
本発明のはんだ継手を構成する基板は、高耐熱のＦＲ４等のガラス繊維強化エポキシ系プリント基板やポリイミド系の基板、ＤＢＡ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄｅｄ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ）やＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄｅｄ  Ｃｏｐｐｅｒ）などのセラミックス基板、Ｃｕなどのメタル基板、Ｃｕリードフレームなどを表す。基板にははんだ合金を介して電子部品が搭載される。基板自体には金属メッキが施されていてもよい。金属メッキは基板の両面に形成されていてもよく、また多層でもよい。
【００５８】
電子部品のバックメタルと基板との間隔の平均は特に制限されないが、実際に形成可能な間隔として、通常５０〜４００μｍである。
【００５９】
本発明において、電子部品のバックメタルと基板との間隔の平均は、電子部品の４角において、基板の上面から電子部品の上面までの高さを例えば焦点顕微鏡やレーザー変位計で測定し、各高さの加算平均とバックメタルを含む電子部品の高さとの差を算出することにより求めることができる。
【００６０】
（３）はんだ合金
本明細書において、はんだ合金組成に関する「％」は、特に指定しない限り「質量％」である。本発明に係るはんだ継手を構成するはんだ合金は、以下の元素で構成されている。
【００６１】
（３−１）Ａｇ：２〜４％
Ａｇは信頼性を向上させる元素である。Ａｇが２％未満であると、凝固時の応力を緩和できない。Ａｇの下限は２％以上であり、好ましくは２．５％以上であり、特に好ましくは２．９％以上である。
【００６２】
一方、Ａｇが４％を超えると、Ａｇ３Ｓｎなどの粗大な金属間化合物相が局所的に生成して剥離の原因となる。このＡｇ３Ｓｎ金属間化合物相の生成は、Ｓｎ−Ｓｂ系金属間化合物相とは異なり、プロファイルでコントロールすることは非常に困難である。Ａｇの上限は４％以下であり、好ましくは３．５％以下であり、特に好ましくは３．１％以下である。
【００６３】
（３−２）Ｃｕ：０．６〜２％
Ｃｕは、はんだ合金の融点を調整するとともに、バリア層に第一金属層を有する場合にＮｉ層の拡散を制御し、バックメタルの剥離を抑制する元素である。Ｃｕが０．６％未満であると、Ｎｉの拡散が進行して剥離が発生する場合がある。Ｃｕの下限値は０．６％以上であり、好ましくは０．７％以上であり、特に好ましくは０．９５％以上である。
【００６４】
一方、Ｃｕが２％を超えると、はんだ合金の融点が著しく上昇し、ダイボンディングの際に電子部品のシリコンチップ上に形成されたＩＣなどの性能が劣化することがある。Ｃｕの上限は２％以下であり、好ましくは１．５％以下であり、特に好ましくは１．０５％以下である。
【００６５】
（３−３）Ｓｂ：９．０〜１２％
ＳｂはＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相の粒径を制御するとともに信頼性を向上させる元素である。Ｓｂが９．０％未満であると、Ｓｎ中のＳｂ濃度が高くならずはんだ合金の信頼性が劣る。このため、Ｓｂ含有量はＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相が析出する程度の量が必要である。Ｓｂの下限は９．０％以上であり、好ましくは１０．０％以上である。
【００６６】
一方、Ｓｂが１２％を超えると、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の粒径が粗大化しやすくなり、剥離の原因となる。Ｓｂの上限は１２％以下であり、好ましくは１１％以下であり、特に好ましくは１０．５％以下である。
【００６７】
（３−４）Ｎｉ：０．００５〜１％
Ｎｉは、はんだ合金の融点を調整するとともに、バックメタルにＮｉ層を有する場合に、Ｎｉ層の拡散を抑制してはんだ合金との密着強度を向上させて剥離を抑制する元素である。Ｎｉが０．００５％未満であると、電子部品との密着強度が低下して剥離が発生する場合がある。Ｎｉの下限は０．００５％以上であり、好ましくは０．０１０％以上であり、特に好ましくは０．０１５％以上である。
【００６８】
一方、Ｎｉが１％を超えると、はんだ合金の融点が高くなりすぎ、ダイボンディングの際に半導体素子に熱的損傷を与える場合がある。Ｎｉの上限は１％以下であり、好ましくは０．１％以下であり、特に好ましくは０．０２５％以下である。
【００６９】
（３−５）Ｃｏ：０．２％以下およびＦｅ：０．１％以下の少なくとも１種
これらの元素は、Ｎｉの溶解を抑制するため、バックメタルの剥離を抑制することができる任意元素である。これらの元素が上限以下であると、はんだ合金の融点が高くなりすぎず、ダイボンディングの際に半導体素子に熱的損傷を与えることがない。Ｃｏの上限は、好ましくは０．２％以下であり、より好ましくは０．１％以下である。Ｆｅの上限は、好ましくは０．１％以下であり、より好ましくは０．０５％以下である。
【００７０】
一方、これらの元素の添加効果を発揮するため、Ｃｏの下限は、好ましくは０．００５％以上であり、より好ましくは０．０１％以上である。Ｆｅ下限は、好ましくは０．００５％以上であり、より好ましくは０．０１％以上である。
【００７１】
（３−６）残部がＳｎ
本発明のはんだ継手を構成するはんだ合金の残部はＳｎである。前述の元素の他に不可避的不純物を含有してもよい。不可避的不純物を含有する場合であっても、前述の効果に影響することはない。本発明では、不可避的不純物にはバックメタルから拡散した元素も含まれる。また、後述するように、本発明では含有しない元素が不可避的不純物として含有されても前述の効果に影響することはない。
【００７２】
（３−７）合金組織
本発明に係るはんだ継手を構成するはんだ合金は、バックメタル側金属間化合物層、基板側金属間化合物層、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相、およびはんだ合金層を有する。以下でこれらについて詳述する。
【００７３】
（３−７−１）バックメタル側金属間化合物層
本発明のはんだ合金はＳｎおよびＣｕを含有するため、バックメタルとはんだ合金との界面には、Ｃｕ６Ｓｎ５やＣｕ３Ｓｎなどのバックメタル側金属間化合物層が形成される。また、バックメタルにおいて、はんだ合金と接する金属層がＮｉを含有する場合には、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５、（Ｃｕ，Ｎｉ）３Ｓｎなどのバックメタル側金属間化合物層も形成される。
【００７４】
本発明におけるバックメタル側金属間化合物層は、バックメタルとはんだ合金の界面に形成された「一連の金属間化合物層」であり、構成元素が同一であっても「一連の金属間化合物層」から遊離されている「遊離金属間化合物相」は含まない。つまり、「一連の金属間化合物層」と「遊離金属間化合物相」との間に後述するはんだ合金層が介在している場合には、「遊離金属間化合物相」は「一連の金属間化合物層」には該当しない。はんだ合金層が介在していれば、仮にＳｎ−Ｓｂ金属間化合物が「遊離金属間化合物相」と接していたとしても、はんだ合金層が介在することにより接合界面に加えられる応力を緩和することができるためである。
【００７５】
（３−７−２）基板側金属間化合物層
本発明に係るはんだ継手は、基板とはんだ合金との界面に、Ｃｕ６Ｓｎ５やＣｕ３Ｓｎなどの基板側金属間化合物層が形成される。また、基板にＮｉメッキが形成されているには、（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５、（Ｃｕ，Ｎｉ）３Ｓｎなどの基板側金属間化合物層も形成される。
【００７６】
本発明における基板側金属間化合物層は、バックメタル側金属間化合物層と同様に、基板とはんだ合金の界面に形成された「一連の金属間化合物層」であり、構成元素が同一であっても「一連の金属間化合物層」から遊離されている「遊離金属間化合物相」は含まない。はんだ合金層が介在していれば、仮にＳｎ−Ｓｂ金属間化合物が「遊離金属間化合物相」と接していたとしても、はんだ合金層が介在することにより接合界面に加えられる応力を緩和することができるためである。
【００７７】
（３−７−３）Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相
本発明のＳｎ−Ｓｂ金属間化合物は、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相とバックメタル側金属間化合物層との間、及び、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相と基板側金属間化合物層との間、の少なくとも一方にはんだ合金層が介在する必要がある。
【００７８】
本発明に係るはんだ継手は、Ｓｂの含有量が９．０％以上も含有するはんだ合金を採用するため、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相が粗大化しやすい。Ｓｎ−Ｓｂ系金属間化合物相は、バックメタル側金属間化合物層と基板側金属間化合物層との間にあるはんだ合金を局所的に貫通する程に粗大化する場合、両金属間化合物層に接することになる。この場合、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相は、高強度であり変形しないため、周辺の応力を緩和することができない。また、上記の両金属間化合物層ははんだ合金より硬く、同様に応力を緩和することができない。この結果、バックメタルから基板までの間で応力を緩和できる箇所がなくなり、バックメタルとはんだ合金の金属間化合物層との界面で剥離が生じる。この剥離は、電子部品の脱落や導通不良の原因となる。
【００７９】
本発明において、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の粒径は小さい方が好ましい。本発明では、はんだ継手の断面において、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相を基板と平行な２本の平行線で挟み、２本の平行線の間隔であるＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相の径をＦｅｒｅｔ径とした。このＦｅｒｅｔ径は、電子部品のバックメタルと基板との平均間隔の６０％以下であることが好ましく、５０％未満であることがより好ましく、３３．３％以下であることがさらに好ましい。
【００８０】
Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相のＦｅｒｅｔ径は、電子部品のバックメタルと基板との間隔に依存するが、１０〜３５０μｍ以下であることが好ましく、１０〜１５０μｍ以下であることがより好ましく、１５〜３０μｍが更に好ましい。
【００８１】
本発明において、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の粒径は、顕微鏡で１５０〜１０００倍で観察し、目視にて大きい方から２〜５つの粒子を抽出し、写真を撮影し、抽出された２〜５つの粒子のＦｅｒｅｔ径を計測し、抽出された２〜５つの粒子の中の最大値をＦｅｒｅｔ径とした。本発明において、Ｆｅｒｅｔ径とは、粒子を挟む２本の平行接線間の距離で定義される定方向接線径である（粉体工学会編「粒子計測技術」日刊工業新聞社，Ｐ７ （１９９４））。本発明では、基板と平行する２本の平行線でＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相を挟み、２本の平行線間の距離をＦｅｒｅｔ径とした。
【００８２】
なお、本発明では、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相は一つの結晶粒もしくは複数の結晶粒が連結していてもよい。複数の結晶粒が連結している場合には、連結している一群をＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相とする。同様に、複数の結晶粒が連結している場合のＦｅｒｅｔ径は、連結している一群の結晶粒での径である。また、本発明における「Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相」とは、ＳｎＳｂ相を表す。さらに、金属間化合物層は平坦ではないため、両金属間化合物層の最短間隔がＦｅｒｅｔ径より小さい場合であっても、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相が両金属間化合物層と接しない場合も十分にあり得る。
【００８３】
（３−７−４）はんだ合金層
本発明において、はんだ合金層とは、はんだ合金から、バックメタル側金属間化合物層、基板側金属間化合物層、およびＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相を除く部分を表す。さらに、前述の「遊離金属間化合物相」が存在する場合には、「遊離金属間化合物相」もはんだ合金層から除かれる。
【００８４】
本発明におけるはんだ合金層はこれらより硬度が低く、接合界面に加えられる応力を緩和することができる。つまり、本発明におけるはんだ合金層は本発明に係るはんだ継手の緩衝材としての機能を有する。
【００８５】
はんだ合金層には、これらの金属間化合物層やＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相と同等以上の硬さを有するＡｇ３Ｓｎなどの結晶相が含まれることがある。しかし、その晶出量はわずかであるため、本発明の効果に影響を及ぼすものではない。
【００８６】
Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相とバックメタル側金属間化合物層との間、及び、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相と基板側金属間化合物層との間、の少なくとも一方に介在するはんだ合金層の膜厚は、上記効果を発揮する観点から、好ましくは１μｍ以上であり、より好ましくは５μｍ以上である。
【００８７】
２．はんだ継手の形成方法
本発明に係るはんだ継手の形成方法は、バックメタルを備える電子部品と基板とをはんだ合金で接合する方法である。以下、各工程について詳述する。
【００８８】
（１）加熱工程
本発明の加熱工程は、電子部品が前記はんだ合金を介して載置された基板を、はんだ合金の液相線温度よりも１０℃以上高い加熱温度域の温度に加熱し、加熱温度域での保持時間が３０秒〜５分であり、保持時間でのピーク温度が２７０〜３３０℃となるように加熱する。
【００８９】
（１−１）加熱条件
本発明に係るはんだ継手の形成方法では、基板に、はんだ合金、電子部品の順で載置する。電子部品を載置する向きは、電子部品のバックメタルとはんだ合金とが当接する向きである。電子部品の両面にバックメタルを備える場合には、電子部品の機能などに応じて適した面を選択する。
【００９０】
本発明の加熱工程では、基板をはんだ合金の液相線温度よりも１０℃以上高い加熱温度域の温度に加熱する必要がある。加熱温度がこの温度域の範囲内であれば、はんだ合金が半溶融状態から溶融状態になり、溶融はんだが電子部品のバックメタルおよび基板電極に十分に濡れ広がるためである。
【００９１】
本発明では、はんだ合金と接する層になり得る第一金属層、第三金属層、および第四金属層の消失を防ぐため、前述の加熱温度域での保持時間を３０秒〜５分間とする必要がある。下限が３０秒未満であると濡れ性が悪化する。下限は、好ましくは１分以上であり、より好ましくは２分以上である。一方、上限が５分を超えると、第一金属層が消失し、はんだ合金のバックメタル側金属間化合物層とバックメタルとの界面で剥離するおそれがある。上限は、好ましくは４．５分以下である。
【００９２】
次に、はんだ合金と電子部品が搭載された基板を加熱炉で加熱する。加熱時のピーク温度は２７０〜３３０℃の温度域である。本発明のピーク温度は、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の溶解を促進し、良好な濡れ性を発揮させるために２７０℃以上にする必要がある。液相線温度ははんだ合金組成により変動するため、はんだ合金の液相線温度に応じてピーク温度を上記温度域の範囲で調整する。一方、ピーク温度が高すぎると電子部品が熱的損傷を受け、また、第一金属層等の拡散が早くなり第一金属層等が消失することがある。また、このため、上限を３３０℃以下とする。
【００９３】
（１−３）その他の条件
本発明の加熱工程では、昇温速度は０．５〜５℃／ｓであることが好ましい。この範囲であると、ボイドの発生を十分に抑制し、濡れ性を改善することができる。
【００９４】
また、加熱工程以降の工程での雰囲気は、フラックスまたはフラックスを含むはんだ製品を使用する場合には、大気、窒素、不活性ガス、水素、ギ酸、その他還元ガスの雰囲気とすることが好ましい。フラックスを使用せず、はんだ合金のみを供給する場合には、水素、ギ酸などの還元ガスと窒素などの不活性ガスとの混合ガスの雰囲気とすることが好ましい。なお、後述するように、減圧工程にて加熱雰囲気を０．８ＭＰａ以上の気圧に戻す際、大気以外の雰囲気ガスを導入して前記気圧に戻すことが好ましい。
【００９５】
（１−４）予備加熱工程
本発明の加熱工程では、基板を均一に加熱し、基板上の酸化物を清浄化し、フラックスまたはフラックスを含むはんだ製品を基板に供給する場合には、有機溶剤を除去するため、基板の加熱温度が２２７℃に達する前に、１５０〜２２０℃の温度域で２〜１０分間加熱する予備加熱工程を設けてもよい。
【００９６】
（１−５）はんだ合金の使用形態
また、本発明では、フラックスや前述のはんだ合金を含有するペーストを用いてもよい。フラックスやペーストに用いるはんだ合金以外の成分は特に限定されず、従来のものを用いてもよい。
【００９７】
本発明におけるはんだ合金の形状はボール、リボン、ワッシャー、ペレット、ワイヤー、チップ等のプリフォームであれば、特に形状は限定されない。
【００９８】
（２）減圧工程
本発明の減圧工程は、基板の加熱温度が２２７℃に達する前に加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧するか、または基板の加熱温度が加熱温度域に達してから２０秒以降に減圧を開始して加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧し、減圧を開始してから加熱雰囲気を０．８気圧以上の気圧域に戻すまでの時間である減圧時間を３０秒〜４分とする必要がある。
【００９９】
本発明では、はんだ合金の半溶融状態での急激な気圧変化を避けるため、１００Ｐａ以下に減圧するタイミングが２種類のいずれかで行うことができる。両者について詳述する。
【０１００】
（２−１）基板の加熱温度が２２７℃に達する前に加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧する
この条件で減圧を行うと、はんだ合金が半溶融状態で減圧することにはならず、はんだ合金が溶融開始する前に減圧した状態になるため、はんだ合金の飛散を抑制し、実装不良を低減することができる。一方、基板の加熱温度が２２７℃に達した後に加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧することになると、はんだ合金が半溶融状態で急激な気圧変化が起き、はんだ合金が飛散してしまう。
【０１０１】
２２７℃としたのは、特に本発明で用いるはんだ合金の固相線温度もしくはそれに近い温度であるためである。
【０１０２】
本発明では、加熱雰囲気圧を１００Ｐａ以下に減圧すれば十分である。好ましくは５０Ｐａ以下であり、より好ましくは１０Ｐａ以下である。
【０１０３】
（２−２）基板の加熱温度が加熱温度域に達してから２０秒以降に減圧を開始して加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧する
はんだ合金が溶融状態で濡れ終わる前に減圧を開始すると、急激な気圧差によりボイドが膨張してしまうため、はんだ合金自体の本来の濡れ性を発揮できず、不濡れが発生してしまう。このため、少なくとも前述の加熱温度域に到達して２０秒以上経過した後に減圧工程を開始する必要がある。減圧開始時間は、加熱温度域に達してから２０秒〜３分後であることが好ましく、加熱温度域に達してから１分〜２分後に行うことが特に好ましい。この範囲であれば不濡れを抑制できる。
【０１０４】
本発明の減圧工程では、冷却工程を開始する５秒〜２分前までに０．８気圧以上の圧力に戻すことが好ましい。ボイドが発生しやすい時間帯は第一金属層の膜厚、加熱温度、昇温速度、加熱雰囲気など、種々の要因により変動するが、概ね冷却を開始する５秒から２分前までに最後の減圧処理を行うことで、減圧時に膨張したボイドを収縮させ、ディウェットする前にボイド部にはんだを充填して不濡れを抑制することができる。０．８気圧以上の圧力に戻す時間は、冷却工程を開始する１０秒〜１分前であることが好ましい。
【０１０５】
減圧後に戻す圧力の下限は、ボイド部へ充填されるはんだ量の不足を回避し不濡れを抑制する観点から、０．８気圧以上であり、より好ましいは、０．９気圧以上であり、特に好ましくは１気圧以上である。上限は特に限定されないが、３気圧以下であればよい。
【０１０６】
（２−３）減圧時間
本発明では、はんだ合金の溶融時においてボイドの発生を抑制してはんだ合金自体の優れた濡れ性が発揮されるとともに第一金属層の消失も抑制するようにするため、減圧を開始してから加熱雰囲気を０．８気圧以上の気圧域に戻すまでの時間である減圧時間が３０秒〜４分である。減圧時間が３０秒未満では、減圧時にボイドが膨張してボイド中のガスや活性を失ったフラックス成分が残留し、ほとんどはんだ接合部から排出されることがないため、０．８気圧以上に戻してもボイド低減効果は大きく期待できない。また、はんだ合金が溶融状態で濡れ終わる前に減圧すると、収縮しようとしているボイドが拡張してしまうため、はんだ合金自体の本来の濡れ性を発揮できず、却ってボイドが残留して不濡れが発生してしまう。このため、少なくともはんだ合金の液相温度よりも１０℃以上高い温度に到達して３０秒以上経過後に減圧工程を開始する必要がある。
【０１０７】
一方、減圧時間が４分を超えると、減圧時に広がったボイドと接する電極部に薄く残った溶融はんだが反応層の成長とともに消費され、部分的な反応層がボイド中に露出し、いわゆるディウエット現象がダイボンド接合部である電子部品のバックメタルとはんだ合金との界面、はんだ合金と基板電極との界面で発生する。一度ディウエットを起こした電極は、非常に濡れが悪く、減圧時にはんだ合金が再度濡れることはなく、不濡れが発生してしまう。また、長時間の減圧は溶融時間が長くなることになるため、第一金属層が消失することがある。
【０１０８】
また、本発明の減圧工程では、基板を０．８気圧以上の圧力と減圧の環境下に繰り返し曝すことによって、溶融はんだが流動し、不濡れ部分に対して物理的にはんだを濡れ広がらせることができる。このため、本発明では、減圧工程を４分以内に複数回行うことが好ましい。減圧時間などを考慮すると、２〜３回が好ましい。例えば、２回減圧するプロファイルは以下のタイミングで行ってもよい。１回目は、加熱工程において２３０℃に達する前に加熱雰囲気が１００Ｐａ以下になるように減圧を開始し、液相線温度で一旦減圧を終了して圧力を戻す。２回目は、ピーク温度に達してから２０秒〜３分後に減圧を再開し、冷却工程を開始する５秒〜２分前までに圧力を戻す。
【０１０９】
本発明の減圧工程では、ロータリーポンプを用いた簡易的な減圧手段で十分である。
（４）冷却工程
本発明の冷却工程は、加熱保持工程後、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の析出開始温度〜２３０℃の温度域を５秒以上２分以内で冷却する。
【０１１０】
本発明では、はんだ合金の凝固時における冷却コントロールを行うことにより、はんだ合金中のＳｎ−Ｓｂ系金属間化合物相の粗大化を抑制することができる。本発明で用いるＡｇおよびＣｕを含有するＳｎ−Ｓｂ系はんだ合金では、２３０℃を下回ると、ＳｎＳｂ相、Ｓｎ相およびＳｎＡｇ相、ＳｎＣｕ相の４相が晶出する。本発明では、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の生成温度域であるＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相の析出開始温度〜２３０℃の温度域での冷却速度をコントロールすることによりＳｎ−Ｓｂ系金属間化合物相の粗大化を抑制し、バックメタルとはんだ合金との剥離を抑制することができる。また、これにともない、はんだ合金層が少なくとも一方の金属間化合物層とＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相との間に介在するように合金組織を制御することができる。したがって、本発明では、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の析出開始温度〜２３０℃の冷却速度を制御すればよく、好ましくは２７０〜２３０℃の冷却速度を制御すればよい。
【０１１１】
また、冷却時間はＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相の粗大化を抑制する観点から、上記温度域での冷却時間を５秒以上２分以内とすればよい。冷却時間が５秒未満であると、基板上における冷却のバラつきが大きくなり、さらに熱衝撃が加わるため、Ｓｉチップに不均一な応力が発生し、Ｓｉチップ破壊に至る。冷却時間の下限は、好ましくは１０秒以上であり、より好ましくは３０秒以上である。一方、冷却時間が２分を超えるとＳｎ−Ｓｂ系金属間化合物相が粗大化するために剥離の原因となる。冷却時間の上限は、好ましくは１．５分以下であり、より好ましくは１分以下である。
【実施例】
【０１１２】
１．発明例１
（１）はんだ継手の形成
発明例１のはんだ継手の形成方法、および各評価項目の評価方法を以下で説明する。【０１１３】
板厚が１００μｍであるＳｎ−３Ａｇ−１Ｃｕ−１０Ｓｂ−０．０２Ｎｉはんだ合金（液相線温度：２５６℃）のプリフォームを、Ｎｉメッキが施されたＣｕ製リードフレーム（基板）に搭載した。その後、５ｍｍ×５ｍｍ×２００μｍｔでありシリコンチップの基板接合面側にバックメタルを備えるＩＣチップ（電子部品）をはんだ合金上に搭載した。バックメタルは、バリア層として膜厚が０．０５μｍのＴｉ層、第一金属層として膜厚が１μｍのＮｉ層を順次積層したものである。搭載の向きは、このバックメタルを備えるＩＣチップにおいて、Ｎｉ層がはんだ合金のプリフォームと当接するような向きとした。はんだ合金のプリフォームおよびＩＣチップを搭載した基板を加熱炉に導入し、表１に示す条件で加熱および冷却を行い、ダイボンディングを行った。表１の発明例１に示す条件は、図２に示す温度プロファイルとなる。【０１１４】
加熱雰囲気にはギ酸と窒素の混合ガスを用いた。基板を加熱炉に導入して、基板温度が２７０℃に到達して１分後に、ロータリーポンプで１０Ｐａまで減圧し、減圧を開始してから１００秒が経過する直前に前記混合ガスを導入してベントを行い、減圧を開始してから１００秒が経過するまでに大気圧に戻した。ベント終了後１０秒が経過した後、２７０℃から２３０℃までの冷却時間が６０秒となるように加熱炉を冷却し、発明例１のはんだ継手を形成した。【０１１５】
（２）評価
形成したはんだ継手について、シリコンチップのバックメタルについて「Ｎｉ層の残存」、「ＳｎＳｂ相の貫通」、および「剥離」、「不濡れ」、「飛散」、「チップ破壊」を確認するために以下の観察を行った。【０１１６】
シリコンチップのバックメタルの断面を、日本電子株式会社製ＪＳＭ−６６１０ＬＶを用いて３００倍および１００００倍の倍率でＳＥＭのモニターにてコントラストの違いから各相を分類し、ＳｎＳｂ相（Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相）、Ｎｉ層、Ｔｉ層、Ｓｉ、および接合界面に形成された金属間化合物層（電子部品とはんだ合金との界面に形成されたバックメタル側金属間化合物、基板とはんだ合金との界面に形成された基板側金属間化合物）を定量分析および金属学的知見に基づき、同定した。【０１１７】
・「Ｎｉ層の残存」、「ＳｎＳｂ相の貫通」、「剥離」、「不濡れ」、「飛散」、「チップ破壊」
シリコンチップのバックメタルの断面について、ＳＥＭのモニター上で１００００倍に拡大し、任意の１０か所について、Ｎｉ層の残存を確認した。また、ＳＥＭで撮影された画像から、ＳｎＳｂ相がはんだ合金を貫通しているかどうかを確認した。そして、Ｎｉ層が消失している場合にはＴｉ層とはんだ合金との剥離の有無を確認した。また、Ｎｉ層が残存している場合には、Ｎｉ層とはんだ合金との不濡れの有無を確認した。【０１１８】
「Ｎｉ層の残存」については、Ｎｉ層が残存している場合には「○」、残存していない場合には「×」とした。【０１１９】
「ＳｎＳｂ相の貫通」については、ＳｎＳｂ相がはんだ合金層を貫通せず、バックメタル側金属間化合物層、または基板側金属間化合物層と接するか、もしくはいずれの金属間化合物層と接しない場合には「なし」、ＳｎＳｂ相がはんだ合金層を貫通し、両金属間化合物と接する場合には、「あり」とした。【０１２０】
「剥離」については、Ｔｉ層とはんだ合金との剥離がいずれの箇所にも確認できなかった場合には「なし」、いずれかの箇所に剥離がある場合には「あり」とした。【０１２１】
「不濡れ」については、Ｎｉ層とはんだ合金との間に隙間がなく不濡れが発生していない場合には「なし」、いずれかの箇所に隙間があり不濡れが発生している場合には「あり」とした。【０１２２】
「飛散」の有無については、得られたはんだ継手の基板周辺にはんだが飛散していない場合には「なし」、はんだが飛散している場合には「あり」とした。【０１２３】
「チップ破壊」については、形成したはんだ継手の外観を目視にて、シリコンチップの破壊の有無を観察した。シリコンチップが破壊されていない場合には「なし」、いずれかの箇所でシリコンチップが破壊されて場合には「あり」とした。【０１２４】
２．発明例２〜２４、比較例１〜１２
これらも発明例１と同様に評価が行われた。なお、はんだ継手の積層状態が明確になるように、図３ではんだ継手の断面模式図を記載した。図３（ａ）は発明例１の模式図であり、図３（ｂ）は発明例８の模式図であり、図３（ｃ）は発明例９の模式図であり、図３（ｄ）は発明例１０の模式図である。【０１２５】
結果を表１に示す。【０１２６】
【表１】
2019088068.tif 000003
【０１２７】
表１より、発明例ではＮｉ層が残存し、ＳｎＳｂ相の貫通がなく、バックメタルとはんだ合金との剥離、不濡れ、飛散、およびチップ割れのいずれも見られなかった。【０１２８】
一方、比較例１は、加熱時間が長く加熱時のピーク温度も高いためにＮｉ層が消失し、剥離が発生した。また、冷却時間が長いためにＳｎＳｂ相がはんだ合金層を貫通した。このため、バックメタルとバックメタル側金属間化合物層との剥離が見られた。【０１２９】
比較例２は、加熱時のピーク温度が低いために不濡れの様相を呈した。
比較例３は、加熱時のピーク温度が高いため、Ｎｉ層が消失して剥離が見られた。【０１３０】
比較例４は、加熱時の保持時間が短いために不濡れが発生した。
比較例５は、加熱時の保持時間が長いために不濡れの様相を呈した。【０１３１】
比較例６は、加熱温度が２７０℃に到達する前の２６６℃で減圧を開始したために濡れが不十分であった。【０１３２】
比較例７は、加熱温度が２２７℃に達した後の２３０℃で減圧を開始したため、はんだが飛散した。【０１３３】
比較例８は、減圧時間が短いために不濡れの様相を呈した。
比較例９は、減圧時間が長すぎるため、Ｎｉ層が消失して剥離が発生した。【０１３４】
比較例１０は、ベント後の圧力が低いために不濡れの様相を呈した。
比較例１１は、冷却時間が短いため、急冷により凝固収縮が大きく、Ｓｉチップ破壊が発生した。【０１３５】
比較例１２は、冷却時間が長いためにＳｎＳｂ相がはんだ合金層を貫通して剥離が発生した。【０１３６】
これらを立証するため、図４に断面ＳＥＭ写真を示す。図４は、発明例１および比較例１の断面ＳＥＭ写真であり、図４（ａ）および図４（ｂ）は発明例１のＳＥＭ写真であり、図４（ｃ）および図４（ｄ）は比較例１のＳＥＭ写真である。図４（ｂ）および図４（ｄ）は、各々図４（ａ）および図４（ｃ）の白い四角部分を拡大したものである。また、図４（ａ）において、１点破線で囲まれた領域はＳｎＳｂ相であることを表す。図４（ｃ）において、１点破線、バックメタル側金属間化合物相、および基板側金属間化合物相で囲まれた領域はＳｎＳｂ相であることを表す。【０１３７】
図４（ａ）および図４（ｂ）から明らかなように、発明例１に係るはんだ継手では、ＳｎＳｂ相がいずれかの金属間化合物層にしか接してなく、且つバックメタルのＮｉ層が残存し、バックメタルとバックメタル側金属間化合物層との剥離は見られなかった。一方、図４（ｃ）および図４（ｄ）では、はんだ合金層を貫通するＳｎ−Ｓｂ相が存在し、バックメタルのＮｉ層が消失するとともにバックメタルと金属間化合物層の剥離が見られた。なお、図４（ａ）には、バックメタル側金属間化合物層と同じ組成でありながら、バックメタルとはんだ合金との界面に形成された一連のバックメタル側金属間化合物層から遊離している遊離金属間化合物相が見られた。この遊離金属間化合物相はバックメタル側金属間化合物層とはみなされない。【０１３８】
上記発明例と比較例の電子部品のバックメタルと基板のリードフレームとの平均間隔は、電子部品の４角において、基板の上面から電子部品の上面までの高さを焦点顕微鏡で測定し、各高さの加算平均とバックメタルを含む電子部品の高さとの差を算出することにより求めた。【０１３９】
リードフレームとバックメタルの平均間隔は、発明例１と比較例１ではいずれも約９０μｍであった。比較例のＳｎＳｂ相のＦｅｒｅｔ径は最大で８２μｍであった。発明例のＳｎＳｂ相のＦｅｒｅｔ径は最大で３０μｍであり、リードフレームとシリコンチップとの間隔の平均より小さいことがわかった。また、発明例のＦｅｒｅｔ径はリードフレームとバックメタルの平均間隔の３３．３％以下であるのに対して、比較例のＦｅｒｅｔ径はリードフレームとバックメタルの平均間隔の９１％以上であった。【０１４０】
さらに、図４（ａ）で観察されるバックメタル側金属間化合物層と基板側金属間化合物層との最短間隔は２５μｍ程度であった。このことから、発明例１のはんだ継手は、両金属間化合物層の最短間隔がＦｅｒｅｔ径より小さいことも明らかなになった。そして、このような状況であっても、ＳｎＳｂ相がはんだ合金層を貫通していなければ、効果が発揮されることも明らかになった。
【符号の説明】
【０１４１】
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１  電子部品（シリコンチップ）
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２  基板
１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３、８３  はんだ合金
１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４、８４  バリア層
１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５、８５  第一金属層
２６、３６、４６、６６，８６  第二金属層
３７、４７、７７、８７  第三金属層
４８、８８  第四金属層
１９、２９、３９、４９、５９、６９、７９、８９  バックメタル
【図１】
2019088068.tif 000004
【図２】
2019088068.tif 000005
【図３】
2019088068.tif 000006
【図４】
2019088068.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年11月22日(2019.11.22)
【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】
バックメタルを備える電子部品と基板がはんだ合金で接合されたはんだ継手であって、
前記はんだ合金は、質量％で、Ａｇ：２〜４％、Ｃｕ：０．６〜２％、Ｓｂ：９．０〜１２％、Ｎｉ：０．００５〜１％、および残部がＳｎからなる合金組成を有するはんだ合金層、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相、前記バックメタルと前記はんだ合金との界面に形成されたバックメタル側金属間化合物層、および前記基板と前記はんだ合金との界面に形成された基板側金属間化合物層を備え、
前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相と前記バックメタル側金属間化合物層との間、及び、前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相と前記基板側金属間化合物層との間、の少なくとも一方に前記はんだ合金層が介在することを特徴とするはんだ継手。
【請求項２】
前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相は、前記はんだ継手の断面において、前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相を前記基板と平行な２本の平行線で挟み、前記２本の平行線の間隔である前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相のＦｅｒｅｔ径が前記電子部品のバックメタルと前記基板との平均間隔の６０％以下である、請求項１に記載のはんだ継手。
【請求項３】
前記合金組成は、更に、質量％でＣｏ：０．２％以下およびＦｅ：０．１％以下の少なくとも１種を含有する、請求項１または２に記載のはんだ継手。
【請求項４】
前記バックメタルと前記基板との間隔の平均が５０〜４００μｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のはんだ継手。
【請求項５】
前記バックメタルは、前記電子部品側から順に、Ｔｉ、ＣｒおよびＶの少なくとも１種を主成分とするバリア層、ならびにＮｉおよびＣｕの少なくとも１種を主成分とする第一金属層で構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のはんだ継手。
【請求項６】
前記電子部品と前記バリア層との間に、ＡｕおよびＡｌの少なくとも１種を主成分とする第二金属層を備える、請求項５に記載のはんだ継手。
【請求項７】
前記第一金属層と前記はんだ合金との間に、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、ＮｉおよびＣｕの少なくとも１種を主成分とする第三金属層を備える、請求項５または６に記載のはんだ継手。
【請求項８】
前記第三金属層と前記はんだ合金との間に、Ａｕ、Ａｇ、ＮｉおよびＳｎの少なくとも１種を主成分とする第四金属層を備える、請求項７に記載のはんだ継手。
【請求項９】
バックメタルを備える電子部品と基板とをはんだ合金で接合する請求項１〜８のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法であって、
前記電子部品が前記はんだ合金を介して載置された前記基板を、前記はんだ合金の液相線温度よりも１０℃以上高い加熱温度域の温度に加熱し、前記加熱温度域での保持時間が３０秒〜５分であり、前記保持時間でのピーク温度が２７０〜３３０℃となるように加熱する加熱工程と、
前記基板の加熱温度が２２７℃に達する前に加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧するか、または前記基板の加熱温度が前記加熱温度域に達してから２０秒以降に減圧を開始して加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧し、前記減圧を開始してから前記加熱雰囲気を０．８気圧以上の気圧域に戻すまでの時間である減圧時間が３０秒〜４分である減圧工程と、
前記加熱工程後、前記Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の析出開始温度〜２３０℃の温度域を５秒以上２分以内に冷却する冷却工程と
を備えることを特徴とするはんだ継手の形成方法。
【請求項１０】
前記加熱工程は、前記基板の加熱温度が２２７℃に達する前に、１５０〜２２０℃の温度域で２〜１０分間加熱する予備加熱工程を備える、請求項９に記載のはんだ継手の形成方法。
【請求項１１】
前記減圧工程は、前記冷却工程を開始する５秒〜２分前までに前記加熱雰囲気を０．８気圧以上の圧力に戻す、請求項９または１０に記載のはんだ継手の形成方法。
【請求項１２】
前記減圧工程は、前記基板の加熱温度が前記加熱温度域に達してから２０秒〜３分後に開始する、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法。
【請求項１３】
前記減圧工程は、前記減圧時間内に複数回行われる、請求項９〜１２のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
（２）Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相は、はんだ継手の断面において、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相を基板と平行な２本の平行線で挟み、２本の平行線の間隔であるＳｎ−Ｓｂ金属間化合物相のＦｅｒｅｔ径が電子部品のバックメタルと基板との平均間隔の６０％以下である、上記（１）に記載のはんだ継手。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
（３）合金組成は、更に、質量％でＣｏ：０．２％以下およびＦｅ：０．１％以下の少なくとも１種を含有する、上記（１）または上記（２）に記載のはんだ継手。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
（４）バックメタルと基板との間隔の平均が５０〜４００μｍである、上記（１）〜上記（３）のいずれか１項に記載のはんだ継手。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
（５）バックメタルは、電子部品側から順に、Ｔｉ、ＣｒおよびＶの少なくとも１種を主成分とするバリア層、ならびにＮｉおよびＣｕの少なくとも１種を主成分とする第一金属層で構成されている、上記（１）〜上記（４）のいずれか１項に記載のはんだ継手。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
（６）電子部品とバリア層との間に、ＡｕおよびＡｌの少なくとも１種を主成分とする第二金属層を備える、上記（５）に記載のはんだ継手。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
（７）第一金属層とはんだ合金との間に、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、ＮｉおよびＣｕの少なくとも１種を主成分とする第三金属層を備える、上記（５）または上記（６）に記載のはんだ継手。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
（８）第三金属層とはんだ合金との間に、Ａｕ、Ａｇ、ＮｉおよびＳｎの少なくとも１種を主成分とする第四金属層を備える、上記（７）に記載のはんだ継手。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
（９）バックメタルを備える電子部品と基板とをはんだ合金で接合する上記（１）〜上記（８）のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法であって、電子部品がはんだ合金を介して載置された基板を、はんだ合金の液相線温度よりも１０℃以上高い加熱温度域の温度に加熱し、加熱温度域での保持時間が３０秒〜５分であり、保持時間でのピーク温度が２７０〜３３０℃となるように加熱する加熱工程と、基板の加熱温度が２２７℃に達する前に加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧するか、または基板の加熱温度が加熱温度域に達してから２０秒以降に減圧を開始して加熱雰囲気を１００Ｐａ以下に減圧し、減圧を開始してから加熱雰囲気を０．８気圧以上の気圧域に戻すまでの時間である減圧時間が３０秒〜４分である減圧工程と、加熱工程後、Ｓｎ−Ｓｂ金属間化合物相の析出開始温度〜２３０℃の温度域を５秒以上２分以内に冷却する冷却工程とを備えることを特徴とするはんだ継手の形成方法。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
（１０）加熱工程は、基板の加熱温度が２２７℃に達する前に、１５０〜２２０℃の温度域で２〜１０分間加熱する予備加熱工程を備える、上記（９）に記載のはんだ継手の形成方法。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
（１１）減圧工程は、冷却工程を開始する５秒〜２分前までに加熱雰囲気を０．８気圧以上の圧力に戻す、上記（９）または上記（１０）に記載のはんだ継手の形成方法。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
（１２）減圧工程は、基板の加熱温度が加熱温度域に達してから２０秒〜３分後に開始する、上記（９）〜上記（１１）のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
（１３）減圧工程は、減圧時間内に複数回行われる、上記（９）〜上記（１２）のいずれか１項に記載のはんだ継手の形成方法。
【国際調査報告】
2019088068.tif 000008
2019088068.tif 000009
2019088068.tif 000010
2019088068.tif 000011