(57)【要約】【課題】接合時に電子部品との密着性に優れ、接合強度が高く、接合後に高温雰囲気に晒されても再溶融しない接合用多層シート及びその製造方法を提供する。【解決手段】接合用多層シートは、Ｃｕ又はＳｎからなるコアシートの両面にＳｎ層とＣｕ層又はＣｕ層とＳｎ層がそれぞれ交互に積層されてなり、最外層がＳｎ層で構成され、各Ｓｎ層の厚さが５．０〜２０μｍであり、多層シート全厚が薄くとも５０μｍであり、Ｃｕを３９〜７０質量％含有する。【選択図】図１
2018149580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕ又はＳｎからなるコアシートの両面にＳｎ層とＣｕ層又はＣｕ層とＳｎ層がそれぞれ交互に積層されてなり、最外層がＳｎ層で構成され、各Ｓｎ層の厚さが５．０〜２０μｍであり、多層シート全厚が薄くとも５０μｍであり、Ｃｕを３９〜７０質量％含有することを特徴とする接合用多層シート。
【請求項２】
(a) Ｃｕコアシートの両面にＳｎめっきをしてＳｎ層を形成する工程と、
(b) 前記Ｓｎ層の表面にＣｕめっきをしてＣｕ層を形成する工程と、
(c) 前記Ｃｕ層の表面にＳｎめっきをしてＳｎ層を形成する工程と、
(d) 前記(b)工程と(c)工程とを交互に複数回繰り返す工程と
を含むことを特徴とする請求項１記載の接合用多層シートの製造方法。
【請求項３】
(m) Ｓｎコアシートの両面にＣｕめっきをしてＣｕ層を形成する工程と、
(n) 前記Ｃｕ層の表面にＳｎめっきをしてＳｎ層を形成する工程と、
(o) 前記Ｓｎ層の表面にＣｕめっきをしてＣｕ層を形成する工程と、
(p) 前記Ｃｕ層の表面にＳｎめっきをしてＳｎ層を形成する工程と、
(q) 前記(o)工程と(p)工程とを交互に複数回繰り返す工程と
を含むことを特徴とする請求項１記載の接合用多層シートの製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の接合用多層シート又は請求項２又は３記載の方法により製造された接合用多層シートを用いて電子部品を実装する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ素子、ＬＥＤチップ素子等の電子部品を実装するために用いられる、Ｓｎ層とＣｕ層が交互に積層された接合用多層シート及びその製造方法に関する。更に詳しくは電子部品と基板との間に介在させて、電子部品を基板に実装するのに好適に用いられる接合用多層シート及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、２００℃を超える高温でも動作する、ＳｉＣのようなワイドギャップ半導体が注目されている。高温で動作する半導体チップ素子の接合方法として、ＣｕとＳｎを含む接合材料を半導体チップ素子と基板との間に介在させ、Ｓｎの融点より高い温度で加熱し、前記接合材をＣｕ6Ｓｎ5やＣｕ3Ｓｎからなる組成の金属間化合物（Inter-Metallic Compound：ＩＭＣ）とする遷移的液相焼結法（Transient Liquid Phase Sintering：ＴＬＰ法）と呼ばれる接合方法が注目されている。この接合方法を用いた半導体モジュールの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００３】
特許文献１の半導体モジュールの製造方法では、２つのＣｕ含有はんだ付け母材と、これら２つのＣｕ含有はんだ付け母材の間に配置されたＳｎ含有はんだ層とを、所定の圧力で互いに加圧し合って、これらのはんだを溶融させ、所定の時間が終了した後、この液状のはんだから拡散されたＣｕ及びＳｎが、金属間化合物ＣｕＳｎ相を含む接続層を形成する。即ち、この製造方法では、表面をＣｕメタライズした接合母材同士をＳｎ含有はんだ層で挟み込んで接合層を形成している。このＳｎ含有はんだ層は厚さが５〜１５μｍの範囲に決められる。この製造方法によれば、パワー半導体モジュールの動作中に生じる高温度の変動を伴う頻繁な温度変化に対する耐性が改善されるとされる。
【０００４】
特許文献２の半導体モジュールの製造方法は、半導体チップ素子又は基板の接合面に、Ｃｕ粒子とＳｎ粒子を含む接合剤を塗布する工程と、半導体チップ素子の接合面と基板の接合面を接合剤を介在して合わせる工程と、Ｓｎの融点より高い温度で加熱し、接合剤のＣｕとＳｎを遷移的液相焼結させて、この接合剤をＣｕ6Ｓｎ5とＣｕ3Ｓｎを含む組成にする工程と、更に加熱し接合剤のＣｕ6Ｓｎ5をＣｕ3Ｓｎに変化させて、接合剤におけるＣｕ3Ｓｎの比率を増やす工程とを有する。即ち、この製造方法では、粉末状のＣｕと粉末状のＳｎを混合し、この混合物に溶剤やフラックスを加えてペースト化し、このペーストを半導体チップ素子の電極と基板の電極に印刷する。この製造方法によれば、高温で動作する半導体チップ素子の接合に、従来のはんだを用いる方法を用いた場合、高温動作時に、はんだの再溶融、界面に金属間化合物（ＩＭＣ）の形成などにより半導体チップ素子の性能が劣化していたが、これを解決できるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−７４７２６号公報（要約、段落[００３６]）
【特許文献２】特開２０１４−１９９８５２号公報（請求項１、段落[０００５]、段落[０００６]）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された半導体モジュールの製造方法では、はんだ層の厚さが１５μｍ以下に制限されているため、電子部品や基板の反りなどに起因したはんだ層への密着性不足から接合不良が懸念される。そのため２つのＣｕ含有はんだ付け母材の間に配置されたＳｎ含有はんだ層とを、所定の圧力で互いに加圧する必要があり煩わしかった。更にはんだ層の厚さを大きくするとＳｎとＣｕの拡散距離が大きくなり，接合にかかる時間が長くなる恐れがあった。
【０００７】
一方、特許文献２に記載された半導体モジュールの製造方法では、フラックスなどの有機成分と粉末との間の隙間に起因すると考えられるボイドが生成され易く，緻密な接合層が得られない場合があり、その場合には接合時に電子部品や基板との密着性に劣っていた。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決し、接合時に電子部品との密着性に優れ、接合強度が高く、接合後に高温雰囲気に晒されても再溶融しない接合用多層シート及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点の接合用多層シートは、Ｃｕ又はＳｎからなるコアシートの両面にＳｎ層とＣｕ層又はＣｕ層とＳｎ層がそれぞれ交互に積層されてなり、最外層がＳｎ層で構成され、各Ｓｎ層の厚さが５．０〜２０μｍであり、多層シート全厚が薄くとも５０μｍであり、Ｃｕを３９〜７０質量％含有する。
【００１０】
本発明の第２の観点は、(a) Ｃｕコアシートの両面にＳｎめっきをしてＳｎ層を形成する工程と、(b) 前記Ｓｎ層の表面にＣｕめっきをしてＣｕ層を形成する工程と、(c) 前記Ｃｕ層の表面にＳｎめっきをしてＳｎ層を形成する工程と、(d) 前記(b)工程と(c)工程とを交互に複数回繰り返す工程とを含むことを特徴とする第１の観点の接合用多層シートの製造方法である。
【００１１】
本発明の第３の観点は、(m) Ｓｎコアシートの両面にＣｕめっきをしてＣｕ層を形成する工程と、(n) 前記Ｃｕ層の表面にＳｎめっきをしてＳｎ層を形成する工程と、(o) 前記Ｓｎ層の表面にＣｕめっきをしてＣｕ層を形成する工程と、(p) 前記Ｃｕ層の表面にＳｎめっきをしてＳｎ層を形成する工程と、(q) 前記(o)工程と(p)工程とを交互に複数回繰り返す工程とを含むことを特徴とする第１の観点の接合用多層シートの製造方法である。
【００１２】
本発明の第４の観点は、第１の観点の接合用多層シート又は第２又は第３の観点の方法により製造された接合用多層シートを用いて電子部品を実装する方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の観点の接合用多層シートは、最外層が約２３０℃の融点の低いＳｎ層からなり、その厚さが５．０μｍ以上であるため、接合時に電子部品や基板への濡れ性（溶融性）に優れる。また多層シート全厚が５０μｍ以上であるため、接合時に基板の反りを吸収できる。また各Ｓｎ層の厚さが２０μｍ以下であり、多層シート中のＣｕの含有割合が３９質量％以上であるため、短時間の接合後において、接合層は融点の高い金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎ（凝固開始温度が６７６℃）とＣｕ6Ｓｎ5（凝固開始温度が４１５℃）のみ、もしくはＣｕ3ＳｎとＣｕのみで構成される。この結果、ボイドのない緻密な接合層が形成され、接合後に高温雰囲気に晒されても再溶融せず、高温耐性に優れる。
【００１４】
本発明の第２の観点の接合用多層シートの製造方法では、最初にＣｕコアシートの両面にＳｎめっきを施し、次いでＣｕめっきを施し、これを繰り返すことにより、Ｃｕコアシートの両面にＳｎ層とＣｕ層がそれぞれ交互に積層された接合用多層シートを製造する。また本発明の第３の観点の接合用多層シートの製造方法では、最初にＳｎコアシートの両面にＣｕめっきを施し、次いでＳｎめっきを施し、これを繰り返すことにより、Ｓｎコアシートの両面にＣｕ層とＳｎ層がそれぞれ交互に積層された接合用多層シートを製造する。上記製造方法によれば、めっき時の電流密度と処理時間を制御するだけで、簡便にＣｕ層及びＳｎ層の各厚さを調整することができ、結果として多層シートの全厚を所望の厚さにすることができる。
【００１５】
本発明の第４の観点の電子部品を実装する方法では、上記本発明の接合用多層シートを用いるため、接合時には接合用多層シートの最外層のＳｎ層の溶融の速さ、優れた溶融性により、簡便に、かつ高い精度で電子部品を実装することができる。また接合後には高温雰囲気に晒されても、電子部品に接する接合層が再溶融せず、高温耐性に優れた接合体を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の接合前の半導体チップ素子と基板との間に接合用多層シートを介在させた状態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の接合後の半導体チップ素子を基板に実装した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
〔接合用多層シート〕
図１に示すように、本実施形態の接合用多層シート１０は、Ｃｕコアシート１１の両面にＳｎ層１２とＣｕ層１３がそれぞれ交互に積層されてなり、最外層がＳｎ層１２で構成される。この接合用多層シート１０は電子部品である半導体チップ素子１６と基板１７との間に介在させて、半導体チップ素子１６等の電子部品を基板１７に実装するのに好適に用いられる。図１に示す接合用多層シート１０は、Ｃｕコアシート１１の片面上に３層のＳｎ層１２、２層のＣｕ層１３、最外層がＳｎ層であって、両面で合計１０層で構成される。しかし、Ｓｎ層の層数及びＣｕ層の層数はこれに限るものではなく、Ｓｎ層とＣｕ層を交互に積層する回数は少なくとも１回である。Ｓｎ層とＣｕ層を積層したコアシート両面での合計の積層数は５〜２０であることが好ましい。
【００１９】
なお、図示しないが、接合用多層シートは、Ｃｕコアシートの代わりに、Ｓｎコアシートを用いて、このＳｎコアシートの両面にＣｕ層とＳｎ層をそれぞれ交互に積層して、最外層をＳｎ層で構成したものでもよい。
【００２０】
Ｃｕ又はＳｎからなるコアシートは、Ｃｕ又はＳｎの薄板、金属箔が例示される。コアシートの厚さは５．０〜２０μｍ、好ましくは１０〜１５μｍである。厚さが下限値の５．０μｍ未満であると、接合用多層シートの製造時にコアシートが取扱いにくく、厚さが上限値の２０μｍを超えると、接合時にＣｕとＳｎの金属間化合物の生成量が減少し、接合後の接合層の高温耐性が低下し易い。
【００２１】
また接合用多層シートは最外層がＳｎ層からなる。これは最外層をＣｕ層にした場合、２５０〜４００℃の温度では接合時にＣｕ（融点：約１０８５℃）が溶融しないのに対して、最外層をＳｎ層にした場合、上記温度でＳｎ（融点：約２３０℃）が溶融し易いためである。また接合用多層シートの各Ｓｎ層の厚さは５．０〜２０μｍ、好ましくは１０〜１５μｍである。下限値の５．０μｍ未満では、接合用多層シートを室温で保管中に、最外層のＳｎ層のＳｎがＣｕ層のＣｕに拡散することによりＳｎ層が消失し、接合時に多層シートが溶融しにくくなり、多層シートの特徴である接合性が劣化する。上限値の２０μｍを超えると、接合時にＳｎのＣｕへの拡散に時間がかかり、接合後にＳｎが残存するため、高温雰囲気に晒したときに、再溶融が起こり易く、高温耐性に劣る。各Ｃｕ層の厚さは、接合時にＣｕ層のＣｕが隣接するＳｎ層のＳｎと反応してＳｎがすべて消失するように、各Ｓｎ層の厚さに応じて決められる。５．０〜２０μｍが好ましい。即ち、Ｓｎ層が厚ければ、Ｃｕ層も厚くし、Ｓｎ層が薄ければ、Ｃｕ層も薄くする。
【００２２】
また接合用多層シートの全厚は、薄くとも５０μｍである。即ち５０μｍ以上である。好ましい全厚は１００〜３００μｍである。全厚が下限値の５０μｍ未満では、電子部品を実装する基板に反りがある場合、その反りを吸収できない。全厚が３００μｍを超えると、多層シートが溶融して形成される接合層２０（図２参照。）の熱抵抗値が大きくなり易く、放熱特性に劣り易くなる。また製造コストがかさみ易い。更に多層シート中にＣｕは３９〜７０質量％、好ましくは４４〜６５質量％含有する。下限値の３９質量％未満では、接合時のＳｎＣｕ拡散による金属間化合物の生成後にもＳｎ液相が残存し、高温雰囲気に晒したときに、再溶融が起こり易く、高温耐性に劣る。また上限値の７０質量％を超えると、多層シート中のＳｎの含有割合が相対的に少なくなり、ＳｎＣｕ拡散による金属間化合物の生成時にＳｎ液相が不足し、接合後の電子部品の基板への密着性に劣る。
【００２３】
本実施形態の接合用多層シートを電子部品と基板との間に介在させて、加熱処理すると、接合層が形成される。本実施形態の接合用多層シートは、最外層をＳｎ層にし、上記範囲でＣｕ又はＳｎのコアシート、Ｓｎ層、Ｃｕ層を含むことにより、接合時に最外層のＳｎ層が溶融して濡れ性（溶融性）に優れる。また接合後の接合層が、凝固開始温度４１５℃のＣｕ6Ｓｎ5又は凝固開始温度６７６℃のＣｕ3Ｓｎに代表される高い凝固開始温度を有するＳｎ−Ｃｕ合金で形成される。この結果、接合層は、耐熱性が大幅に向上し、再溶融及び接合強度の低下を防止することができる。このため、特に高温雰囲気に晒される電子部品等の実装に用いられる高温用の接合用多層シートとして好適に用いることができる。
【００２４】
〔接合用多層シートの製造方法〕
続いて、本実施形態の接合用多層シートの製造方法について説明する。
【００２５】
本実施形態の接合用多層シートは、Ｃｕ又はＳｎからなるコアシートの両面に交互にＳｎ層とＣｕ層又はＣｕ層とＳｎ層を積層して製造される。この積層方法として、めっき法、スパッタリング法、金属箔の重ね合わせ法が挙げられる。
【００２６】
上記積層法の中で、めっき法では、コアシートがＣｕである場合、最初にＣｕコアシートの両面にＳｎめっきを施し、次いでＣｕめっきを施し、これを繰り返すことにより、Ｃｕコアシートの両面にＳｎ層とＣｕ層がそれぞれ交互に積層された接合用多層シートを製造する。またコアシートがＳｎである場合、最初にＳｎコアシートの両面にＣｕめっきを施し、次いでＳｎめっきを施し、これを繰り返すことにより、Ｓｎコアシートの両面にＣｕ層とＳｎ層がそれぞれ交互に積層された接合用多層シートを製造する。上記製造方法によれば、めっき時の電流密度と処理時間を制御するだけで、簡便にＣｕ層及びＳｎ層の各厚さを調整することができ、積層数を決めることにより、多層シートの全厚を所望の厚さにすることができる。
【００２７】
またスパッタリング法では、ターゲットとして純度９８％以上の金属Ｓｎ又は金属Ｃｕを用いて、Ｃｕ又はＳｎからなるコアシートの両面にＳｎ又はＣｕを交互にスパッタリングして、Ｓｎ層とＣｕ層がそれぞれ交互に積層された接合用多層シートを作製する。更に金属箔の重ね合わせ法では、Ｃｕ又はＳｎからなるコアシートの両面にＳｎ箔又はＣｕ箔を交互に積層して加圧することによりＳｎ層とＣｕ層がそれぞれ交互に積層された接合用多層シートを作製する。スパッタリング法も金属箔の重ね合わせ法も、積層するＳｎ層、Ｃｕ層の各厚さ及び多層シートの全厚は、上述した範囲になるように、調整される。
【００２８】
〔接合用多層シートを用いた電子部品の実装方法〕
上記方法で製造された接合用多層シートを用いてシリコンチップ素子、ＬＥＤチップ素子等の電子部品を各種放熱基板、ＦＲ４(Flame Retardant Type 4)基板、コバール等の基板に実装するには、図１に示すように、基板１７上の所定の位置に接合用多層シート１０を配置して、その上に電子部品、例えばチップ素子１６を搭載する。この状態で、加熱炉にて窒素雰囲気中、２５０〜３５０℃の温度で、５〜２０分間保持して、接合用多層シートを加熱する。場合によっては、チップと基板とを加圧しながら接合してもよい。これにより、図２に示すように、接合用多層シート１０は接合層２０となって、チップ素子１６と基板１７とを接合させて接合体３０を得て、電子部品であるチップ素子１６を基板１７に実装する。
【実施例】
【００２９】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
【００３０】
＜実施例１＞
アノードとして厚さ１０μｍ、幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍの短冊状のＣｕ箔からなるＣｕコアシートを用意した。カソードとして希塩酸により表面を清浄にしたＳｎ板を用意した。硫酸第一スズ：４０ｇ／Ｌ、硫酸：６０ｇ／Ｌ、クレゾールスルホン酸：４０ｇ／Ｌ、ゼラチン：２ｇ／Ｌ、β−ナフタトール：１ｇ／Ｌの組成からなる硫酸Ｓｎめっき浴にＣｕ箔とＳｎ板を入れ、電流密度１Ａ／ｄｍ2、２０℃の条件で２０分処理した。これにより、Ｃｕ箔からなるＣｕコアシートの両面にＳｎめっき層が形成されたＳｎ層−Ｃｕコアシート−Ｓｎ層の複合箔を得た。
【００３１】
次いで、硫酸銅五水和物：１００ｇ／Ｌ、硫酸：１００ｇ／Ｌの組成からなる硫酸Ｃｕめっき浴にアノードとして上記複合箔を入れ、カソードとして希塩酸により表面を清浄にしたＣｕ板を入れ、電流密度２Ａ／ｄｍ2、２０℃の条件で２０分処理した。これにより、複合箔の両面にＣｕめっき層が形成されたＣｕ層−Ｓｎ層−Ｃｕコアシート−Ｓｎ層−Ｃｕ層の複合箔を得た。続いて、上記Ｓｎめっきを合計して４回、上記Ｃｕめっきを合計して３回交互に実施することで、Ｃｕコアシートの片面上に４層のＳｎ層、３層のＣｕ層、最外層がＳｎ層であって、両面で合計１４層、コアシートを含むと合計１５層の多層シートを得た。
【００３２】
＜実施例２＞
実施例２では、実施例１と同様に、Ｃｕコアシートを用いて、Ｓｎめっきを２回、Ｃｕめっきを１回交互に実施することで、Ｃｕコアシートの片面上に２層のＳｎ層、１層のＣｕ層、最外層がＳｎ層であって、両面で合計６層、コアシートを含むと合計７層の多層シートを得た。各Ｓｎめっき時間は２０分、各Ｃｕめっき時間は２３分であった。
【００３３】
＜実施例３＞
実施例３では、実施例１と同様に、Ｃｕコアシートを用いて、Ｓｎめっきを３回、Ｃｕめっきを２回交互に実施することで、Ｃｕコアシートの片面上に３層のＳｎ層、２層のＣｕ層、最外層がＳｎ層であって、両面で合計１０層、コアシートを含むと合計１１層の多層シートを得た。各Ｓｎめっき時間は３０分、各Ｃｕめっき時間は２３分であった。
【００３４】
＜実施例４＞
実施例４では、実施例１と同様に、Ｃｕコアシートを用いて、Ｓｎめっきを５回、Ｃｕめっきを４回交互に実施することで、Ｃｕコアシートの片面上に５層のＳｎ層、４層のＣｕ層、最外層がＳｎ層であって、両面で合計１８層、コアシートを含むと合計１９層の多層シートを得た。各Ｓｎめっき時間は１２分、各Ｃｕめっき時間は１５分であった。
【００３５】
＜比較例１＞
比較例１では、実施例１と同様に、Ｃｕコアシートを用いて、Ｓｎめっきを１回だけ実施し、Ｃｕめっきを実施しなかった。Ｃｕコアシートの片面上に１層のＳｎ層であって、両面で合計２層、コアシートを含むと合計３層の多層シートを得た。Ｓｎめっき時間は２０分であった。
【００３６】
＜比較例２＞
比較例２では、実施例１と同様に、Ｃｕコアシートを用いて、Ｓｎめっきを３回、Ｃｕめっきを２回交互に実施することで、Ｃｕコアシートの片面上に３層のＳｎ層、２層のＣｕ層、最外層がＳｎ層であって、両面で合計１０層、コアシートを含むと合計１１層の多層シートを得た。各Ｓｎめっき時間は４５分、各Ｃｕめっき時間は５０分であった。
【００３７】
＜比較例３＞
比較例３では、実施例１と同様に、Ｃｕコアシートを用いて、Ｓｎめっきを５回、Ｃｕめっきを４回交互に実施することで、Ｃｕコアシートの片面上に５層のＳｎ層、４層のＣｕ層、最外層がＳｎ層であって、両面で合計１８層、コアシートを含むと合計１９層の多層シートを得た。各Ｓｎめっき時間は９分、各Ｃｕめっき時間は２３分であった。
【００３８】
＜比較例４＞
比較例４では、実施例１と同様に、Ｃｕコアシートを用いて、Ｓｎめっきを５回、Ｃｕめっきを４回交互に実施することで、Ｃｕコアシートの片面上に５層のＳｎ層、４層のＣｕ層、最外層がＳｎ層であって、両面で合計１８層、コアシートを含むと合計１９層の多層シートを得た。各Ｓｎめっき時間は３０分、各Ｃｕめっき時間は１５分であった。
【００３９】
＜実施例５＞
アノードとして厚さ１０μｍ、幅２０ｍｍ、長さ５０ｍｍの短冊状のＳｎ箔からなるＳｎコアシートを用意した。カソードとして希塩酸により表面を清浄にしたＣｕ板を用意した。硫酸銅五水和物：１００ｇ／Ｌ、硫酸：１００ｇ／Ｌの組成からなる硫酸Ｃｕめっき浴にＳｎ箔とＣｕ板を入れ、電流密度１Ａ／ｄｍ2、２０℃の条件で２３分処理した。これにより、Ｓｎ箔からなるＳｎコアシートの両面にＣｕめっき層が形成されたＣｕ層−Ｓｎコアシート−Ｃｕ層の複合箔を得た。
【００４０】
次いで、硫酸第一スズ：４０ｇ／Ｌ、硫酸：６０ｇ／Ｌ、クレゾールスルホン酸：４０ｇ／Ｌ、ゼラチン：２ｇ／Ｌ、β−ナフタトール：１ｇ／Ｌの組成からなる硫酸Ｓｎめっき浴に上記複合箔を入れ、カソードとして希塩酸により表面を清浄にしたＳｎ板を入れ、電流密度２Ａ／ｄｍ2、２０℃の条件で２０分処理した。これにより、複合箔の両面にＳｎめっき層が形成されたＳｎ層−Ｃｕ層−Ｓｎコアシート−Ｃｕ層−Ｓｎ層の複合箔を得た。続いて、上記Ｓｎめっきを合計して３回、上記Ｃｕめっきを合計して３回交互に実施することで、Ｓｎコアシートの片面上に３層のＳｎ層、３層のＣｕ層、最外層がＳｎ層であって、両面で合計１２層、コアシートを含むと合計１３層の多層シートを得た。
【００４１】
＜比較例５＞
比較例５では、実施例５と同様に、Ｓｎコアシートを用いて、Ｓｎめっきを３回、Ｃｕめっきを４回交互に実施することで、Ｓｎコアシートの片面上に３層のＳｎ層、４層のＣｕ層、最外層がＣｕ層であって、両面で合計１４層、コアシートを含むと合計１５層の多層シートを得た。各Ｓｎめっき時間は２０分、各Ｃｕめっき時間は２０分であった。
【００４２】
実施例１〜５及び比較例１〜５の製造条件を以下の表１に示す。
【００４３】
＜比較評価＞
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた１０種類の接合用多層シートについて、次に述べる方法により、「シート評価」として、Ｓｎ層とＣｕ層の各層の厚さと多層シート全体の厚さと多層シートに含まれるＣｕの質量％を測定した。また「接合評価」として、接合直後の密着性と２００℃でのシェア強度を測定した。これらの評価結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2018149580.tif 000003
【００４５】
（１）Ｃｕの質量％
接合用多層シートに含まれるＣｕの質量％は、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ、島津製作所社製品番ＩＣＰＳ−７５１０）ＩＣＰ−ＭＳにより測定した。
【００４６】
（２）各層の厚さと多層シート全体の厚さ
Ｓｎ層とＣｕ層の各層の平均厚さは上述したＩＣＰ−ＭＳより得られたＣｕ重量％、Ｓｎ重量％から密度換算することにより求めた。なお、Ｓｎ重量％は得られたＣｕ重量％以外のものをすべてＳｎとみなして求めた。得られたＳｎ層とＣｕ層の各層の平均厚さは各めっき液の電流効率を１００％として計算した結果とおおよそ一致した。
【００４７】
（３）接合直後の密着性
多層シートを３ｍｍ□の大きさに切り出し、これをＣｕ板上に配置し、多層シート上に、裏面がＡｕスパッタリングされた２．５ｍｍ□の大きさのシリコンチップ素子を搭載した。このシリコンチップ素子を搭載したＣｕ板を接合炉（SIKAMA社製 Falcon8500）にてギ酸ガス雰囲気中、３００℃の温度で５分間保持する加熱処理し、シリコンチップ素子とＣｕ板とを接合させることにより、接合サンプルを得た。この接合サンプルのシリコンチップ素子をＣｕ板上で素手で強く押しやり、接合サンプルがＣｕ板から剥離するか否かを調べた。剥離する場合を密着性が「良好」とし、剥離しない場合を密着性が「不良」とした。
【００４８】
（４）２００℃でのシェア強度
上記接合サンプルの接合強度について、ＪＩＳ Ｚ ３１９８−７に記されている鉛フリーハンダ試験方法−第７部の「チップ部品におけるハンダ接合のシェア強度測定方法」に準拠して、２００℃で１時間保持後の接合シェア強度を測定した。２００℃での接合シェア強度が２０ＭＰａ以上の場合を「良好」とし、それ以下である場合を「不良」とした。
【００４９】
表１から実施例１〜５と比較例１〜５とを比較すると次のことが分かった。
【００５０】
比較例１では、Ｃｕコアシート上にＣｕ層がなく、Ｓｎ層のみで、多層シートの全体の厚さが３０μｍと薄かったため、接合直後の密着性が「不良」であった。これは、基板の反りによる基板とチップ素子との間の隙間を多層シートが吸収し切れなかったと考えられる。密着性が不良であったため、接合強度試験は実施しなかった。
【００５１】
比較例２では、接合直後の密着性は「良好」であったが、Ｃｕコアシート上のＳｎ層の厚さが２２．６μｍと厚かったため、２００℃の接合強度は２０ＭＰａ未満であって「不良」であった。これは、接合時に接合サンプル中のＳｎ層のＳｎ液相すべてがＳｎＣｕ拡散による金属間化合物に転化しておらず、Ｓｎ液相が残存したためと考えられる。
【００５２】
比較例３では、Ｃｕコアシート上のＳｎ層の厚さが４．６μｍと薄く、かつ多層シート中のＣｕの含有量が７８質量％と多かったため、接合直後の密着性が「不良」であった。これは、最外層の薄いＳｎ層のＳｎがＣｕ層のＣｕに拡散することにより最外層のＳｎ層が消失したためと考えられ、またＣｕの含有量が７８質量％と多いと、多層シート中のＳｎの含有割合が相対的に少なくなり、ＳｎＣｕ拡散による金属間化合物の生成時にＳｎ液相が不足し、基板とチップ素子との密着性に乏しかったためと考えられる。密着性が不良であったため、接合強度試験は実施しなかった。
【００５３】
比較例４では、接合直後の密着性は「良好」であったが、多層シート中のＣｕの含有量が３６質量％と少なかったため、２００℃の接合強度は２０ＭＰａ未満であって「不良」であった。これは、接合時のＳｎＣｕ拡散による金属間化合物の生成後にもＳｎ液相が残存したためと考えられる。
【００５４】
比較例５では、多層シートの最外層がＣｕ層であったため、接合直後の密着性が「不良」であった。これは、３００℃の温度で５分間保持する加熱処理では、Ｃｕ層が溶融しなかったためと考えられる。
【００５５】
これに対して、実施例１〜５では、得られた多層シートの最外層がＳｎ層で構成され、各Ｓｎ層の厚さが５．３〜１５．３μｍであり、多層シート全厚が薄くとも６９μｍであり、Ｃｕを４４〜６６質量％含有するため、接合直後の密着性及び２００℃のシェア強度はすべて「良好」であった。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、高温雰囲気に晒される電子部品の実装に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  接合用多層シート
１１  Ｃｕコアシート
１２  Ｓｎ層
１３  Ｃｕ層
１６  チップ素子
１７  基板
２０  接合層
３０  接合体
【図１】
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【図２】
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