(57)【要約】【課題】高温下での接続信頼性に優れたＣｕ含有量の多いはんだ合金を環境負荷の低い還元性ガスを用いた還元処理によるはんだ接合方法に適用することを可能にすることを目的とする。【解決手段】３質量％以上１０質量％以下の銅と、０．００００５質量％以上０．１質量％以下のゲルマニウムと、残部の主成分が錫とで構成されたものである。あるいは、１．５質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなる第１のはんだ合金と、２．０質量％以上の銅を含み残部の主成分が錫からなる第２のはんだ合金および純銅の少なくとも一方とを所定の質量比で重ね合わせ、熱間圧延工程よって３質量％以上１０質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなるペレット状のはんだ合金を製造するものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
３質量％以上１０質量％以下の銅と、
０．００００５質量％以上０．１質量％以下のゲルマニウムと、
残部の主成分が錫と
から構成されたことを特徴とするはんだ合金。
【請求項２】
１．５質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなる第１のはんだ合金と、
２．０質量％以上の銅を含み残部の主成分が錫からなる第２のはんだ合金および純銅の少なくとも一方とを所定の質量比で重ね合わせ、
熱間圧延工程よって３質量％以上１０質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなるペレット状のはんだ合金の製造方法。
【請求項３】
１．５質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなる第１のはんだ合金の溶融物に、
前記第１のはんだ合金の共晶温度以下で２．０質量％以上の銅を含み残部の主成分が錫からなる第２のはんだ合金の粉末および純銅粉末の少なくとも一方を分散させ、
熱間圧延工程よって３質量％以上１０質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなるペレット状のはんだ合金の製造方法。
【請求項４】
１．５質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなる第１のはんだ合金に、
２．０質量％以上の銅を含み残部の主成分が錫からなる第２のはんだ合金の粉末および純銅の粉末の少なくとも一方とを所定の質量比で付着させ、
熱間圧延工程よって３質量％以上１０質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなるペレット状のはんだ合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、錫を主成分とするはんだ合金およびはんだ合金の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置に対する信頼性の要求はますます高まり、とくに熱膨張係数差の大きい半導体素子と回路基板との接合部に対する耐ヒートサイクル特性向上が求められている。また省エネルギーの観点から、次世代デバイスとしてシリコンカーバイド（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）を基板としたデバイスの開発が盛んに行なわれている。これらの基板を利用したデバイスにおいては、エネルギーロス低減の観点からその動作温度は１７５℃以上に設定されており、将来的には約３００℃になるともいわれている。
【０００３】
このような高温動作の要求に対して、高温下での接続信頼性に優れた高温はんだ合金が必要である。たとえば、Ｃｕの含有量が３．０質量％以上でＣｕ−Ｓｎ化合物（たとえばＣｕ６Ｓｎ５）の相を含有するＳｎ系はんだ合金が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
このようなはんだ合金においては、はんだ接合の際に通常フラックスを使用してはんだ表面や被接合材の表面の酸化膜を除去して清浄化させつつはんだ合金を溶融して被接合材同士を接合させている。そのため、接合工程後にフラックスを洗浄除去する目的で、有機溶剤による洗浄工程が必要であり、環境負荷の高い製造方法となっていた。
【０００５】
これに対して、有機溶剤による洗浄工程が不要で、環境負荷の低いはんだの接合方法として、蟻酸、酢酸などの還元性ガスを用いた還元処理によって被接合材の表面の酸素量を低下させ、フラックスを含まないシート状あるいはペレット状のはんだ合金を用いたはんだ接合方法が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−６７１５８号公報（８頁、表１）
【特許文献２】特開２００６−８８２０４号公報（７−８頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フラックスの洗浄工程が不要な蟻酸、酢酸などの還元性ガスを用いた還元処理によるはんだ接合工程においては、厚さが１ｍｍ以下の薄いペレット状の必要である。ところが、高温下での接続信頼性に優れたＣｕ含有量の多いはんだ合金を圧延して厚さ１ｍｍ以下のペレットを作製すると、ペレットに割れが発生する事がわかった。そのため、高温下での接続信頼性に優れたはんだ合金を環境負荷の低い還元性ガスを用いた還元処理によるはんだ接合方法に適用する事が困難という問題があった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高温下での接続信頼性に優れたＣｕ含有量の多いはんだ合金を環境負荷の低い還元性ガスを用いた還元処理によるはんだ接合方法に適用することを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るはんだ合金においては、３質量％以上１０質量％以下の銅と、０．００００５質量％以上０．１質量％以下のゲルマニウムと、残部の主成分が錫とで構成されたものである。
【００１０】
また、この発明に係るはんだ合金の製造方法においては、１．５質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなる第１のはんだ合金と、２．０質量％以上の銅を含み残部の主成分が錫からなる第２のはんだ合金とを所定の質量比で重ね合わせ、熱間圧延工程よって３質量％以上１０質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなるペレット状のはんだ合金を製造するものである。
【００１１】
あるいは、１．５質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなる第１のはんだ合金に、２．０質量％以上の銅を含み残部の主成分が錫からなるはんだ合金の粉末を所定の質量比で付着させ、熱間圧延工程よって３質量％以上１０質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなるペレット状のはんだ合金を製造するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、３質量％以上１０質量％以下の銅含有量の多い錫系はんだ合金に、０．００００５質量％以上０．１質量％以下のゲルマニウムを添加したことにより、厚さが１ｍｍ以下の薄いペレット状のはんだ合金を作製する圧延工程において、割れを防止することができる。
【００１３】
また、１．５質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなる第１のはんだ合金と、２．０質量％以上の銅を含み残部の主成分が錫からなる第２のはんだ合金とを合体させて熱間圧延工程を行なうことにより、３質量％以上１０質量％以下の銅を含み残部の主成分が錫からなる厚さが１ｍｍ以下の薄いペレット状のはんだ合金を作製する工程において、割れを防止することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
実施の形態１においては、錫（Ｓｎ）と銅（Ｃｕ）とを主成分とするはんだ材料にゲルマニウム（Ｇｅ）を添加したものである。本実施の形態においては、はんだ合金をＳｎ−５Ｃｕ−ｘＧｅのように表記する。この場合、５質量％のＣｕと、ｘ質量％のＧｅと、残部の主成分がＳｎとで構成されたはんだ合金を示している。本実施の形態においては、残部の主成分がＳｎで構成されていればよく、不可避的な不純物などを含んでいてもよい。
【００１５】
ｘ＝０（比較例１）、ｘ＝０．００００５（実施例１）、ｘ＝０．０００１（実施例２）、ｘ＝０．０００５（実施例３）、ｘ＝０．００１（実施例４）、ｘ＝０．００５（実施例５）、ｘ＝０．００７（実施例６）、ｘ＝０．０１（実施例７）、ｘ＝０．０５（実施例８）、ｘ＝０．１（実施例９）、ｘ＝０．２（比較例２）およびｘ＝０．５（比較例３）となるように、Ｓｎ粉末、Ｃｕ粉末およびＧｅ粉末をそれぞれ所定量秤量して混合した。これらの混合粉末を、高周波溶融炉にて溶融後、金型に投入して鍛造することにより、それぞれ長さ３２５ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ４０ｍｍの棒状はんだ材を作製した。
【００１６】
なお、Ｇｅ添加量が微量であるため、棒状はんだ材の一部を用いてＩＣＰ分析（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を行い、Ｇｅの添加量を確認した。
【００１７】
これらの各実施例および比較例の棒状はんだ材を、圧延機で圧延してペレット状のはんだ合金を作製した。このとき、１回の圧延率が１０％となるように圧延機の圧延ロール間隔を適宜調整した。ここで、圧延率は、（圧延前の厚さ−圧延後の厚さ）／（圧延前の厚さ）×１００［％］と定義する。圧延工程は、圧延後のペレットに目視で確認できる長さ０．５ｍｍ以上の割れが発生するまで圧延率１０％で繰り返し行い、割れが確認できたときの厚さを割れ発生厚さとした。
【００１８】
表１は、本実施の形態における各実施例および比較例の割れ発生厚さを示したものである。なお、表１において、割れ発生厚さの表記で「＜０．１」とは、厚さ０．１ｍｍまで圧延してもわれが発生しなかったことを示している。
【００１９】
【表１】
2011121062.tif 000002
【００２０】
表１からわかるように、Ｇｅを０．００００５〜０．１質量％添加することで、ペレットの厚さを１ｍｍ以下まで圧延しても割れが発生しないことがわかる。なお、好ましくは、Ｇｅの添加量が０．００１〜０．０１質量％であれば、厚さ０．１ｍｍまで割れが発生せず、圧延性に優れたはんだ合金が得られることがわかる。
【００２１】
一方、比較例１においては、厚さが３．６０ｍｍで割れが発生したが、この原因は、鍛造して棒状はんだ材を作製した際に、棒状はんだ材の内部にボイドが発生したためと推定される。また、比較例２および３においては、Ｇｅの添加量が多いために、棒状はんだ材の内部にＧｅが偏析し、この偏析したＧｅが起点となって圧延時に割れが発生したと推定される。
【００２２】
次に、本実施の形態における蟻酸の還元雰囲気を用いた還元処理によるはんだ接合工程について説明する。はんだペレットしては、実施例５（ｘ＝０．００５）のペレットを用いた。ペレットの厚さは０．５ｍｍとした。
【００２３】
□７ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍのＳｉチップ（たとえば日立超ＬＳＩシステムズ製ＴＥＧチップ）と□１０ｍｍ×厚さ１ｍｍのＣｕブロックを用意する。Ｓｉチップの接合面には厚さ約７００ｎｍのＮｉ膜をメッキ処理により成膜する。これらのＳｉチップとＣｕブロックとを、５０〜２００ｐｐｍの蟻酸還元雰囲気中において１７５℃で５０秒間保持することにより接合面の酸化膜を除去する。次に、同じ蟻酸還元雰囲気中において、Ｓｉチップの接合面とＣｕブロックの接合面との間に、上記実施例５のはんだペレットを挟み、これらをホットプレート上に載置し、１８０℃で４０秒間保持し、続けて３２０℃で１５秒間保持することにより、ＳｉチップとＣｕブロックとを接合した。その後、大気放冷させて接合サンプルを作製した。
【００２４】
このような接合サンプルを、同じはんだペレットを用いて１０個作製し、はんだ接合部を透過Ｘ線装置によってそれぞれの接合サンプルのはんだ接合部の透過Ｘ線写真を撮影し、この透過Ｘ線写真の画像を画像処理により濃淡を２値化（黒色または白色）してボイド率を算出した。ここで、ボイド率とは、透過Ｘ線写真において空洞のボイドは薄い色となるので、２値化したときの写真全体の面積に対する白色部分の面積比で定義される。その結果、本実施の形態における蟻酸の還元雰囲気を用いた還元処理によるはんだ接合においては、１０個のサンプルすべてにおいて、ボイド率は６〜９％となり、長期信頼性の観点からボイド率の製造基準としている１０％以下を満足した。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態２においては、Ｇｅの添加量を一定とし、Ｃｕの含有量を変更したものである。本実施の形態においては、はんだ合金をＳｎ−ｙＣｕ−０．００５Ｇｅのように表記する。この場合、ｙ質量％のＣｕと、０．００５質量％のＧｅと、残部の主成分がＳｎとで構成されたはんだ合金を示している。本実施の形態においても実施の形態１と同様に、残部の主成分がＳｎで構成されていればよく、不可避的な不純物などを含んでいてもよい。
【００２６】
ｙ＝２（比較例４）、ｙ＝３（実施例１１）、ｙ＝５（実施例１２）、ｙ＝８（実施例１３）、ｙ＝１０（実施例１４）、ｙ＝１２（比較例５）およびｙ＝１５（比較例６）となるように、Ｓｎ粉末、Ｃｕ粉末およびＧｅ粉末をそれぞれ所定量秤量して混合した。これらの混合粉末を、高周波溶融炉にて溶融後、金型に投入して鍛造することにより、それぞれ長さ３２５ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ４０ｍｍの棒状はんだ材を作製した。
【００２７】
これらの各実施例および比較例の棒状はんだ材を、圧延機で圧延してペレット状のはんだ合金を作製した。このとき、１回の圧延率が１０％となるように圧延機の圧延ロール間隔を適宜調整した。圧延率および割れ発生厚さは、実施の形態１と同様に定義される。
【００２８】
次に、□７ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍのＳｉチップ（たとえば日立超ＬＳＩシステムズ製ＴＥＧチップ）と□１０ｍｍ×厚さ１ｍｍのＣｕブロックを用意する。Ｓｉチップの接合面には厚さ約７００ｎｍのＮｉ膜をメッキ処理により成膜する。これらのＳｉチップとＣｕブロックとを、５０〜２００ｐｐｍの蟻酸還元雰囲気中において１７５℃で５０秒間保持することにより接合面の酸化膜を除去する。次に、同じ蟻酸還元雰囲気中において、Ｓｉチップの接合面とＣｕブロックの接合面との間に、上記各実施例および比較例のはんだペレットを挟み、これらをホットプレート上に載置し、１８０℃で４０秒間保持し、続けて３２０℃で１５秒間保持することにより、ＳｉチップとＣｕブロックとを接合した。その後、大気放冷させて接合サンプルを作製した。
【００２９】
これらの接合サンプルをはんだ接合部の接合断面が露出するように断面研磨し、はんだ接合部の接合断面を電子顕微鏡で約２万倍の倍率で観察し、Ｎｉ膜の残存膜厚を測定した。
【００３０】
表２は、本実施の形態における各実施例および比較例の割れ発生厚さおよびＮｉ膜の残存膜厚を示したものである。
【００３１】
【表２】
2011121062.tif 000003
【００３２】
表２からわかるように、Ｇｅが０．００５質量％添加されたはんだ合金においては、Ｃｕ組成比が、１０質量％以下であれば、ペレットの厚さを１ｍｍ以下まで圧延しても割れが発生しないことがわかる。また、Ｃｕの含有量が３質量％以上であれば、Ｎｉ残存膜厚が４００ｎｍ以上となる。はんだ接合の長期信頼性を確保するためには、残存するＮｉ膜の膜厚が４００ｎｍ以上であることが望ましい。残存するＮｉ膜の膜厚が４００ｎｍより小さくなると界面剥離（クラック）などの発生する確率が高くなるので、Ｃｕの組成比は３質量％以上が望ましい。したがって、Ｃｕの含有量が３〜１０質量％の範囲であれば圧延性および長期接合信頼性に優れた半田合金となる。
【００３３】
なお、実施の形態１において、残存するＮｉ膜の膜厚は、実施例１〜９および比較例１〜３すべて５００ｎｍ以上であった。
【００３４】
実施の形態３．
実施の形態３においては、Ｃｕ含有量が低いはんだ合金と、Ｃｕ含有量の高いはんだ合金とを組み合わせて、Ｃｕ含有量が３〜１０質量％のペレット状のはんだ合金を製造する方法を示したものである。
【００３５】
始めに、１ｍｍ以下まで圧延しても割れの発生もなく、安定してペレット状のはんだ合金が得られるＣｕ含有量を求めた。ここで、はんだ合金をＳｎ−ｙＣｕのように表記する。この場合、ｙ質量％のＣｕと残部の主成分がＳｎとで構成されたはんだ合金を示している。本実施の形態においても実施の形態１と同様に、残部の主成分がＳｎで構成されていればよく、不可避的な不純物などを含んでいてもよい。本実施の形態においては、棒状はんだ材の製造方法および圧延工程は、実施の形態１と同様である。Ｃｕ含有量（ｙ）を変化させて棒状はんだ材を作製し、さらに圧延後の厚さが１ｍｍ、２ｍｍおよび５ｍｍ厚としたサンプルを各１０個ずつ作製し、それぞれの１０個のサンプルにおいて、割れが発生せず良好なペレットが得られた率（歩留り）を評価した。
【００３６】
表３は、Ｃｕ含有量とペレット厚に対する歩留りを示したものである。この表から、Ｃｕ含有量が１．５質量％以下で歩留り１００％となることがわかる。
【００３７】
【表３】
2011121062.tif 000004
【００３８】
次に、上記の結果からＣｕ含有量が低いはんだ合金として、Ｓｎ−１．５Ｃｕはんだ合金を用いて、Ｃｕ含有量の高いはんだ合金と組み合わせて、Ｃｕ含有量が３〜１０質量％のペレット状のはんだ合金を製造する方法について説明する。
【００３９】
Ｓｎ−１．５Ｃｕはんだ合金を用いて、長さ３２５ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ３０ｍｍの棒状はんだ材を作製する。この棒状はんだ材の表面に、約４００ｇのＳｎ−３０Ｃｕの粉末状はんだ合金を付着させる。この粉末状はんだ合金が付着した棒状はんだ材を、圧延機を用いて、１回の圧延率を１０％に設定して圧延を複数回行い、厚さ１ｍｍのペレット状はんだ合金を作製した。
【００４０】
このようにして得られたペレット状はんだ合金の組成は、Ｓｎ−１．５Ｃｕはんだ合金とＳｎ−３０Ｃｕはんだ合金との混合割合から、Ｓｎ−５Ｃｕとなる。また、このペレット状はんだ合金には、割れは発生しなかった。
【００４１】
次に、□７ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍのＳｉチップ（たとえば日立超ＬＳＩシステムズ製ＴＥＧチップ）と□１０ｍｍ×厚さ１ｍｍのＣｕブロックを用意する。Ｓｉチップの接合面には厚さ約７００ｎｍのＮｉ膜をメッキ処理により成膜する。これらのＳｉチップとＣｕブロックとを、５０〜２００ｐｐｍの蟻酸還元雰囲気中において１７５℃で５０秒間保持することにより接合面の酸化膜を除去する。次に、同じ蟻酸還元雰囲気中において、Ｓｉチップの接合面とＣｕブロックの接合面との間に、本実施の形態のはんだペレットを挟み、これらをホットプレート上に載置し、１８０℃で４０秒間保持し、続けて３２０℃で１５秒間保持することにより、ＳｉチップとＣｕブロックとを接合した。その後、大気放冷させて接合サンプルを作製した。
【００４２】
このような接合サンプルを、同じはんだペレットを用いて１０個作製し、はんだ接合部を透過Ｘ線装置によってそれぞれの接合サンプルのはんだ接合部の透過Ｘ線写真を撮影し、ボイド率を算出した。その結果、本実施の形態における蟻酸の還元雰囲気を用いた還元処理によるはんだ接合においては、１０個のサンプルすべてにおいて、ボイド率は６〜９％となり、長期信頼性の観点からボイド率の製造基準としている１０％以下を満足した。
【００４３】
なお、本実施の形態においては、Ｓｎ−１．５Ｃｕはんだ合金の厚さ３０ｍｍの棒状はんだ材に、Ｓｎ−３０Ｃｕの粉末状はんだ合金を付着させて、厚さ１ｍｍのペレット状のＳｎ−５Ｃｕはんだ合金を作製したが、Ｃｕ含有量が低いはんだ合金としてはＣｕ含有量が１．５質量％以下のはんだ合金、Ｃｕ含有量の高いはんだ合金としてはＣｕ含有量が２．０質量％以上のはんだ合金を用いて、Ｃｕ含有量が３〜１０質量％で厚さ１ｍｍのペレット状のはんだ合金を作製することができる。また、Ｃｕ含有量の高いはんだ合金の替わりに、純銅を用いることもできる。
【００４４】
実施の形態４．
実施の形態４においては、実施の形態３とは異なる方法で、Ｃｕ含有量が低いはんだ合金とＣｕ含有量の高いはんだ合金とを組み合わせて、Ｃｕ含有量が３〜１０質量％のペレット状のはんだ合金を製造する方法を示したものである。
【００４５】
Ｓｎ−１．５Ｃｕはんだ合金粉末を２．８ｋｇ、平均粒径約２０μｍのＳｎ−３０Ｃｕのはんだ合金粉末を４００ｇ用意する。Ｓｎ−１．５Ｃｕはんだ合金粉末を高周波溶融炉にて溶融後、長さ３２５ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ４０ｍｍの棒状はんだ材を作製するための金型に投入する。金型内の溶融はんだ合金の温度を共晶温度（２２７℃）以下に設定した後に、Ｓｎ−３０Ｃｕのはんだ合金粉末を金型に追加投入する。この場合、追加投入したＳｎ−３０Ｃｕはんだ合金粉末は溶解せず、溶融しているＳｎ−１．５Ｃｕはんだ合金に分散する。その後冷却して長さ約３２５ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ４０ｍｍの棒状はんだ材を作製した。
【００４６】
このようにして作製された棒状はんだ材を、圧延機を用いて、１回の圧延率を１０％に設定して圧延を複数回行い、厚さ１ｍｍのペレット状はんだ合金を作製した。
【００４７】
このようにして得られたペレット状はんだ合金の組成は、Ｓｎ−１．５Ｃｕはんだ合金とＳｎ−３０Ｃｕはんだ合金との混合割合から、Ｓｎ−５Ｃｕとなる。また、このペレット状はんだ合金には、割れは発生しなかった。
【００４８】
次に、□７ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍのＳｉチップ（たとえば日立超ＬＳＩシステムズ製ＴＥＧチップ）と□１０ｍｍ×厚さ１ｍｍのＣｕブロックを用意する。Ｓｉチップの接合面には厚さ約７００ｎｍのＮｉ膜をメッキ処理により成膜する。これらのＳｉチップとＣｕブロックとを、５０〜２００ｐｐｍの蟻酸還元雰囲気中において１７５℃で５０秒間保持することにより接合面の酸化膜を除去する。次に、同じ蟻酸還元雰囲気中において、Ｓｉチップの接合面とＣｕブロックの接合面との間に、本実施の形態のはんだペレットを挟み、これらをホットプレート上に載置し、１８０℃で４０秒間保持し、続けて３２０℃で１５秒間保持することにより、ＳｉチップとＣｕブロックとを接合した。その後、大気放冷させて接合サンプルを作製した。
【００４９】
このような接合サンプルを、同じはんだペレットを用いて１０個作製し、はんだ接合部を透過Ｘ線装置によってそれぞれの接合サンプルのはんだ接合部の透過Ｘ線写真を撮影し、ボイド率を算出した。その結果、本実施の形態における蟻酸の還元雰囲気を用いた還元処理によるはんだ接合においては、１０個のサンプルすべてにおいて、ボイド率は６〜９％となり、長期信頼性の観点からボイド率の製造基準としている１０％以下を満足した。
【００５０】
なお、本実施の形態においては、Ｓｎ−１．５Ｃｕはんだ合金の溶融物にＳｎ−３０Ｃｕはんだ合金粉末を投入して棒状はんだ材を作製したが、Ｃｕ含有量が低いはんだ合金としてはＣｕ含有量が１．５質量％以下のはんだ合金、Ｃｕ含有量の高いはんだ合金としてはＣｕ含有量が２．０質量％以上のはんだ合金を用いて棒状はんだ材を作製することができる。また、Ｃｕ含有量の高いはんだ合金粉末の替わりに、純銅の粉末を用いることもできる。
【００５１】
また、本実施の形態においては、Ｃｕ含有量の高いはんだ合金粉末として平均粒径２０μｍのものを用いたが、平均粒径は１〜５０μｍの範囲が好ましい。平均粒径が１μｍ以上であれば、接合サンプル作製時のはんだ合金の濡れ性がよくなり、平均粒径が５０μｍ以下であれば、ペレット状はんだ合金の作製時に確実に割れが発生せず安定してペレット状に加工できる。
【００５２】
実施の形態５．
実施の形態５においては、Ｃｕ含有量が低いはんだ合金と、Ｃｕ含有量の高いはんだ合金とを組み合わせて、Ｃｕ含有量が３〜１０質量％のペレット状のはんだ合金を製造する方法を示したものである。
【００５３】
Ｓｎ−１．５Ｃｕはんだ合金を用いて、長さ３２５ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ２０ｍｍの棒状はんだ材を作製する。次に、Ｓｎ−６．５Ｃｕはんだ合金を用いて、長さ３２５ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ２０ｍｍの棒状はんだ材を作製する。この厚さ２０ｍｍでＣｕ含有量の異なる棒状はんだ材を重ねて、圧延機を用いて、１回の圧延率を１０％に設定して圧延を複数回行い、厚さ１ｍｍのペレット状はんだ合金を作製した。
【００５４】
このようにして得られたペレット状はんだ合金の組成は、Ｓｎ−１．５Ｃｕはんだ合金とＳｎ−６．５Ｃｕはんだ合金との混合割合から、Ｓｎ−４Ｃｕとなる。また、このペレット状はんだ合金には、割れは発生しなかった。
【００５５】
次に、□７ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍのＳｉチップ（たとえば日立超ＬＳＩシステムズ製ＴＥＧチップ）と□１０ｍｍ×厚さ１ｍｍのＣｕブロックを用意する。Ｓｉチップの接合面には厚さ約７００ｎｍのＮｉ膜をメッキ処理により成膜する。これらのＳｉチップとＣｕブロックとを、５０〜２００ｐｐｍの蟻酸還元雰囲気中において１７５℃で５０秒間保持することにより接合面の酸化膜を除去する。次に、同じ蟻酸還元雰囲気中において、Ｓｉチップの接合面とＣｕブロックの接合面との間に、本実施の形態のはんだペレットを挟み、これらをホットプレート上に載置し、１８０℃で４０秒間保持し、続けて３２０℃で１５秒間保持することにより、ＳｉチップとＣｕブロックとを接合した。その後、大気放冷させて接合サンプルを作製した。
【００５６】
このような接合サンプルを、同じはんだペレットを用いて１０個作製し、はんだ接合部を透過Ｘ線装置によってそれぞれの接合サンプルのはんだ接合部の透過Ｘ線写真を撮影し、ボイド率を算出した。その結果、本実施の形態における蟻酸の還元雰囲気を用いた還元処理によるはんだ接合においては、１０個のサンプルすべてにおいて、ボイド率は６〜９％となり、長期信頼性の観点からボイド率の製造基準としている１０％以下を満足した。
【００５７】
なお、本実施の形態においては、Ｓｎ−１．５Ｃｕはんだ合金の厚さ２０ｍｍの棒状はんだ材とＳｎ−６．５Ｃｕはんだ合金の厚さ２０ｍｍの棒状はんだ材とを組み合わせて、厚さ１ｍｍのペレット状のＳｎ−５Ｃｕはんだ合金を作製したが、Ｃｕ含有量が低いはんだ合金としてはＣｕ含有量が１．５質量％以下のはんだ合金、Ｃｕ含有量の高いはんだ合金としてはＣｕ含有量が２．０質量％以上のはんだ合金を用いて、Ｃｕ含有量が３〜１０質量％で厚さ１ｍｍのペレット状のはんだ合金を作製することができる。
また、本実施の形態においては、Ｃｕ含有量の異なる２つの棒状はんだ材を用いたが、棒状はんだ材の厚みを薄くして、Ｃｕ含有量の異なる２つの棒状はんだ材を多層に重ねて圧延することもできる。
【００５８】
また、Ｃｕ含有量の高いはんだ合金の替わりに、純銅を用いることもできる。この場合、Ｓｎ−Ｃｕはんだ合金の棒状はんだ材を棒状の純銅材で挟んで圧延することができる。