応力緩和層を有する積層はんだ材の製造方法および製造装置
【課題】Ｓｎ基合金のように、低温での接合を可能とする接合特性、および、Ｐｂ基合金のように、半導体チップとパッケージの熱膨張係数の差による機械的ストレスを吸収することを可能とする応力緩和特性という２つの特性を同時に満たす、積層はんだ材からなる接合材料を提供する。
【解決手段】ＰｂあるいはＰｂ基合金からなるフープ状の応力緩和材に、該応力緩和材と略同一幅であり、該応力緩和材より薄く、かつ、該応力緩和材より低い融点を有するフープ状の接合材を、該応力緩和材の厚さ方向両側に重ね、かつ、１つ以上の横型ガイドロールおよび１つ以上の縦型ガイドロールにより、両材の位置合わせを行って供給し、圧下率を５０％以上として冷間圧接（および仕上げ圧延）することにより、応力緩和層の厚さが５０μｍ以上、接合層の厚さが２０μｍ以上である積層はんだ材を得る。
【解決手段】ＰｂあるいはＰｂ基合金からなるフープ状の応力緩和材に、該応力緩和材と略同一幅であり、該応力緩和材より薄く、かつ、該応力緩和材より低い融点を有するフープ状の接合材を、該応力緩和材の厚さ方向両側に重ね、かつ、１つ以上の横型ガイドロールおよび１つ以上の縦型ガイドロールにより、両材の位置合わせを行って供給し、圧下率を５０％以上として冷間圧接（および仕上げ圧延）することにより、応力緩和層の厚さが５０μｍ以上、接合層の厚さが２０μｍ以上である積層はんだ材を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品接合用の積層はんだ材、特に、応力緩和層を有する積層はんだ材の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通電に伴って多量の熱が発生するパワートランジスタなどの半導体チップは、その発熱の程度によっては、強制冷却手段などを用いて効率的に冷却させながら作動させる必要がある。
【０００３】
特許文献１は、このような半導体装置の冷却構造に関するが、その中で、使用される部材間に熱膨張係数の差がある場合には、部材間に用いられる金属接合材の厚さを５０〜３００μｍとすることにより、実用的に応力緩和効果を発揮しつつ、熱抵抗を低く抑えることが可能であることが教示されている。
【０００４】
かかる半導体チップの接合用材料（金属接合材）としては、ＳｎおよびＰｂを主成分とするはんだ材が常用されている。特に、Ｓｎ−３７質量％Ｐｂ共晶はんだ（Ｓｎ／３７Ｐｂはんだ）は、融点が１８３℃と低く、２６０℃以下のはんだ接合温度で接合することが可能であるため、電子部品の実装用はんだ材として好適である。
【０００５】
また、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｓｂ系のようなＳｎ基合金は、耐クリープ特性に優れ、半導体の低温接合用に用いられている。これらのＰｂを含まないＳｎ基合金は、融点が２００〜２５０℃程度であるため、Ｓｎ／３７Ｐｂはんだに代わるＰｂフリーはんだとしても着目されており、実用的には、例えば特許文献２に開示されているＳｎ−Ｓｂ系はんだが使用されている。
【０００６】
一方、Ｐｂを主成分とするＰｂ基合金は、Ｐｂの含有量が８５質量％以上の場合、融点が２６０〜４００℃と高いものの、一般に軟質であるため、一定の厚さが確保されれば、基板に半導体チップを接合する場合において、熱膨張係数の差により発生する機械的ストレスを吸収することができる。このように、Ｐｂ基合金は、はんだ接合の熱疲労強さに優れることから、パワートランジスタのように面積の大きな半導体チップを、Ｃｕベース材に接合する際の使用に適している。
【０００７】
このように、用途に応じて様々な種類のはんだ材が使い分けられているが、例えば、サーバ用ＣＰＵなどの半導体チップとパッケージの接合においては、接合時の熱ダメージを極力抑えるために、低いはんだ接合温度により接合することが要求されるとともに、接合後のはんだ層に、ある一定の厚さを保持させることにより、半導体チップとパッケージとの熱膨張係数の差による機械的ストレスを吸収することが要求される場合がある。しかし、このように接合材および応力緩和材としての両方の特性が求められる場合、１種類のはんだ材で対応することは困難である。
【０００８】
ところで、従来、コバールや４２アロイなどの合金をベース材として、これにはんだ材をクラッドしたはんだクラッド材が、ヒートシンク用やパッケージ封止用に用いられている。これらの一般に使用されるはんだクラッド材は、図５に概略を示すような圧接機により、フープ（帯板）状のベース材と、その両面を覆うフープ状のはんだ材を、両側からワークロールで押圧して、冷間圧接することにより製造されている。このようなはんだクラッド材におけるベース材は、はんだ材と比較して硬い合金であり、前処理として、はんだ材との接合面をブラッシングによる荒らし処理やめっきなどにより接合しやすくしてから、製造に供されることが多い。一方、ベース材が比較的硬いことから、冷間圧接時におけるベース材とはんだ材とのズレは、圧接機のフォアテンションおよびバックテンションで調整することが可能である。
【０００９】
一方、特許文献３には、Ｐｂ濃度の高いはんだ材の接合性を改善する目的で、Ｐｂ板をベース材とし、Ｓｎ−Ｐｂ合金を両面にクラッドして、３層構造のはんだクラッド材とすることが開示されている。しかし、かかるはんだクラッド材では、Ｓｎ−Ｐｂ合金層の厚さが１μｍ〜６μｍしかなく、２６０℃以下のはんだ接合温度で接合することは困難であり、接合温度をＰｂ板の融点まで上げる必要がある。また、加熱により、ベース材であるＰｂ板も溶融してしまうため、溶融後は３層ではなく、全体に均一の組成の単一層となる。よって、３層のそれぞれが果たすべき役割の区別がなくなる上に、３層の厚さを制御することも不可能である。
【００１０】
このように、従来、軟質のはんだ材同士を圧接するための技術は開示されておらず、上述のような半導体チップとパッケージとの接合などにおいては、応力緩和材および接合材となるはんだ材を個別に生産し、これらを使用時に組み合わせて接合するという作業を行なっており、手間を要するなど作業効率の点で問題がある。
【特許文献１】特開平９−２７５１７０号公報
【特許文献２】特開２００２−３２１０８４号公報
【特許文献３】特公昭６１−２５４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、Ｓｎ基合金のように、低いはんだ接合温度で接合することができるという特性、および、Ｐｂ基合金のように、半導体チップとパッケージの熱膨張係数の差による機械的ストレスすなわち熱応力を吸収することができるという特性を同時に具備する接合用材料を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、かかる２つの特性を具備する接合用材料を、接合後も応力緩和層と接合層が保持され、かつ、接合を効率的に行うことができる積層はんだ材として提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る積層はんだ材の製造方法は、フープ（帯板）状の応力緩和材に、該応力緩和材と略同一幅であり、該応力緩和材より薄く、かつ、該応力緩和材より低い融点を有するフープ状の接合材を、該応力緩和材の厚さ方向両側に重ねて供給し、冷間圧接することを特徴とする。
【００１４】
前記応力緩和材および前記接合材を重ねる際に、１つ以上の横型ガイドロールおよび１つ以上の縦型ガイドロールにより、両材の位置合わせをすることが好ましい。
【００１５】
また、前記冷間圧接の後、少なくとも１段の仕上げ圧延を行い、該冷間圧接と該仕上げ圧延による合計の圧下率を５０％以上とすることが好ましい。
【００１６】
さらに、前記冷間圧接の後、または、前記冷間圧接および前記仕上げ圧延の後に、前記応力緩和層の厚さが５０μｍ以上となり、かつ、前記接合層の厚さが２０μｍ以上となるようにすることが好ましい。
【００１７】
前記応力緩和材としては、ＰｂあるいはＰｂ基合金が用いられる。一方、前記接合材としては、ＳｎあるいはＳｎ基合金、または、ＩｎあるいはＩｎ基合金が用いられる。
【００１８】
本発明に係る積層はんだ材の製造装置は、フープ状の応力緩和材を供給するための応力緩和材供給リールと、該応力緩和材と略同一幅である、フープ状の接合材を供給するための接合材供給リールと、該応力緩和材と該接合材が重ね合わされた状態で、厚さ方向両側から押圧し、これらを冷間圧接するためのワークロールと、冷間圧接された積層はんだ材を巻き取る巻取りリールとを備え、前記応力緩和材と前記接合材が重ね合わされた位置に、１つ以上の横型ガイドロールと、１つ以上の縦型ガイドロールとを、交互に配置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、剛性の低い軟質のはんだ材同士を確実に接合し、応力緩和特性と接合特性の両者に優れた積層はんだ材からなる接合材料を提供できる。
【００２０】
かかる積層はんだ材においては、応力緩和層および接合層について、所定の厚さを保証することができる。よって、接合時および接合後において、両層がそれぞれの特性を発揮するため、低いはんだ接合温度で接合することができるという特性、および、半導体チップとパッケージの熱膨張係数の差による機械的ストレスすなわち熱応力を吸収することができるという特性の両立を１つの接合材料で達成できる。
【００２１】
また、このような積層はんだ材を一段圧延で効率よく製造することが可能となる。
【００２２】
これにより、従来、個別に製造され、使用時に組み合わせて使用していた複数の種類のはんだ材を、クラッド材として一体化したことで、従来の作業の煩雑さや、品種の取り違いなどの不都合をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明について、図面を参照して説明する。図４に、応力緩和層を有する積層はんだ材の一態様について、はんだ接合の前と後を断面図で示す。
【００２４】
応力緩和層を有する積層はんだ材は、典型的には、Ｐｂ含有量が８５質量％以上であるＰｂ基合金のように、融点が２６０〜４００℃で、軟質である材料により形成され、厚さが５０μｍ以上の応力緩和層の両面に、前記材料より低融点で、厚さが２０μｍ以上の接合層がクラッドされている。
【００２５】
このように応力緩和層と接合層の厚さを規定するのは、応力緩和層の厚さが５０μｍ未満の場合は、熱応力吸収特性に乏しく、応力緩和特性を十分に発揮できないためであり、一方、接合層の厚さが２０μｍ未満の場合は、被接合物の表面状態に適応した密着性に乏しく、応力緩和層の溶融を伴わずして安定した接合力を得られ難いためである。
【００２６】
かかる積層はんだ材では、融点が２６０℃未満の接合材がクラッドされているため、２６０℃未満の低いはんだ接合温度でも、半導体チップとリードフレームのようなパッケージとのはんだ接合が可能となる。
【００２７】
はんだ接合においては、Ｐｂ基合金からなる応力緩和層と、溶融した低融点の接合層との間で、固体／液体の拡散反応が進行する。しかしながら、はんだ接合温度が、応力緩和層の融点未満であるため、応力緩和層が溶融することはない。したがって、はんだ接合後において、溶融しなかった応力緩和層の厚さが維持され、かかる応力緩和層の存在により、半導体チップとパッケージとの間で、熱膨張係数の差による機械的ストレスを吸収することができる。
【００２８】
かかる応力緩和層を有する積層はんだ材を製造方法の工程フローを図２に示す。応力緩和材および接合材のいずれについても、原材料を溶解および鋳造することによりインゴットを得て、該インゴットから押出し加工により素条を得て、該素条から圧延加工によりフープ（帯板）状の圧延材を得て、脱脂洗浄後に、それぞれの供給リールに装着したものを材料として使用する。該材料を、圧延機を用いて、３重圧接加工によりクラッド材を得て、必要に応じて、仕上げ圧延加工を施した後、該クラッド材を巻取りリールに巻き取る。その後、該クラッド材は、プレス加工により、打ち抜き品とされた後、製品として供給される。
【００２９】
かかる製造装置（圧接機）としては、コバールや４２アロイをベース材とするフープ（帯板）状のはんだクラッド材の製造に用いる、従来の生産設備（図５）を利用することが可能である。このような圧接機は、典型的には、フープ状のベース材を供給するためのベース材供給リールと、該ベース材と略同一幅である、フープ状のクラッド材を供給するためのクラッド材供給リールと、該ベース材と該クラッド材が重ね合わされた状態で、厚さ方向両側から押圧し、これらを冷間圧接するためのワークロールと、冷間圧接されたクラッド材を巻き取る巻取りリールとを備える。
【００３０】
しかしながら、本発明においては、フープ状の応力緩和材およびフープ状の接合材がいずれもはんだ材であることから、前処理が不要となる代わりに、変形量が大きくなりやすい。このため、圧接機のフォアテンションおよびバックテンションの調整だけでは、応力緩和材と接合材のズレ（幅方向のズレ、ないしは、進行方向のズレ）が大きくなり、両者を冷間圧接する際に支障が生ずるおそれがある。
【００３１】
そこで、図１に示すように、圧接前において、応力緩和材と接合材が重ね合わされた状態（位置）で、１つ以上の横型のガイドロールと縦型のガイドロールとを組み合わせた治具を使用することにより、両者のズレを事前に調整し、幅方向および進行方向において位置合わせを行う。
【００３２】
はんだ材の性状から、これらのガイドロールは複数個設けて、交互に配置することが好ましいが、その数は、応力緩和材と接合材の種類、積層はんだ材の用途に応じて定められる各材料の厚さ、各層の厚さなどにより任意に定められ、好ましくは、それぞれの個数を調整できるようにしておくことが好ましい。
【００３３】
こららのガイドロールの材質および寸法についても、応力緩和材および接合材の材質および寸法に応じて任意に定められる。本発明の一態様では、横型ガイドロールとしては、ＳＵＳ３０４ステンレス製で、直径１０ｍｍφ、長さ７８ｍｍのもの、縦型ガイドロールとしては、ＳＵＳ３０４ステンレス製で、直径２２ｍｍφ、長さ１０ｍｍのものが使用される。
【００３４】
なお、この製造装置（圧接機）においては、従来と同様、ワークロールおよびバックアップロールにて４段ロールを形成しているものを用いることができる。
【００３５】
応力緩和材および接合材を圧接するに際しては、両者が十分に塑性変形し、新生面の形成により圧接される必要があるため、冷間圧接後、もしくは、冷間圧接後に仕上げ圧延も行う場合には、その後において、合計の圧下率を５０％以上とすることが好ましい。なお、圧下率（％）は、次式（式１）で求められる。
【００３６】
圧下率（％）＝（圧接前の合計厚さ−圧接後の合計厚さ）÷圧接前の合計厚さ×１００（式１）
【００３７】
また、積層はんだ材における、応力緩和層の厚さと、低融点である接合層の厚さは、いずれも冷間圧接前の応力緩和材および接合材の厚さにより、調整することが可能である。具体的には、図６に、三層圧延における材料の引張強度と総圧下率の関係を示したグラフを用いて求める。図示したグラフは、応力緩和材をＰｂ／３Ｓｎとして固定し、接合材に各種はんだ材を使用した場合の圧下率を求めた実測値から算出して描かれている。したがって、材質を選定すると、材料の引張強度は、表１に示すように求められるので、得られた材料の引張強度から、図６により圧下率を求め、圧接後に必要な厚さと、求めた圧下率から、圧接前の厚さを算出し、材料の厚さを得る。
【００３８】
【表１】
【００３９】
さらに、冷間圧接の後、必要に応じて、さらに仕上げ圧延を施すことにより、３層全体の厚さを調整することができる。
【００４０】
なお、材質の選定に関しては、応力緩和材は、２６０℃未満の低いはんだ接合温度で溶融することがなく、接合後も所定の厚さを維持でき、かつ、機械的ストレスを吸収する能力が必要であることから、Ｐｂを主成分（８５質量％以上）とするＰｂ基合金からなるはんだ材を用いる。Ｐｂ含有量が８５質量％未満である合金では、熱応力吸収特性は保持するものの融点が２６０℃を下回り、応力緩和層としての厚さが維持されない。
【００４１】
一方、低融点の接合材は、２６０℃未満の低いはんだ接合温度で溶融し、半導体チップとパッケージとの間のはんだ接合を可能とする材料から選択可能であり、ＳｎまたはＳｎ基合金、もしくは、ＩｎまたはＩｎ基合金のほか、融点２６０℃未満の金属あるいは合金から選択可能である。これらのうち、ＳｎまたはＳｎ基合金は、ＡｕめっきおよびＡｇめっきには勿論のこと、Ｎｉめっきおよび被覆を施していないＣｕにも、良好な濡れ性を示すため、相手材の表面材質（めっきの種類など）を問わずに適用できる。また、ＩｎまたはＩｎ基合金は、融点が、ＳｎやＳｎ基合金より低く、さらに低い温度でのはんだ接合が可能になるため、はんだ接合時の被接合物への熱ダメージを極力抑えることができる。
【００４２】
なお、応力緩和特性を発揮するには、独立した応力緩和層の厚さを維持する必要がある。このため、応力緩和層の溶融温度と接合層の溶融温度との差は、８０℃以上あることが好ましい。
【実施例】
【００４３】
（実施例１）
図１に、本発明の製造方法を実施する製造装置の一実施例を正面図および平面図で示す。本実施例では、図２に示した積層はんだ材の工程フローの中の３重圧接加工および仕上げ圧延加工において、本実施例の積層はんだ材を以下のように製造した。
【００４４】
製造装置は、２つのワークロール、２つのバックアップロールから成る４段圧延ロール、３つの横型ガイドロール、および３つの縦型ガイドロールからなり、応力緩和材供給リールから繰り出された応力緩和材の厚さ方向両側に、２つの接合材供給リールから繰り出された低融点の接合材が圧接されて、巻取りリールに巻き取られるように、それぞれが配置される。
【００４５】
バックアップロールは、直径２０３．２ｍｍ（８インチ）φ、長さ７８ｍｍであり、ワークロールは、直径７６．２ｍｍ（３インチ）φ、長さ７８ｍｍである。また、横型ガイドロールは、直径は１０ｍｍφ、長さ７８ｍｍであり、縦型ガイドロールは、直径２２ｍｍφ、長さ１０ｍｍである。
【００４６】
応力緩和材は、幅５０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのＰｂ−３質量％Ｓｎはんだ（Ｐｂ／３Ｓｎはんだ）のフープ材からなり、接合材は、幅５０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのＳｎ／３．５Ａｇはんだからなる。Ｐｂ／３Ｓｎはんだの融点は、固相線：３１０℃、液相線：３１９℃であり、Ｓｎ／３．５Ａｇはんだの融点は、２２１℃である。
【００４７】
第１の冷間圧接では、５０％の圧下率となるように、幅５０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍであるクラッド材を得た。
【００４８】
その後、前述の４段圧延ロールに代えて、直径１０１．６ｍｍ（４インチ）、長さ７８ｍｍである２段圧延ロールを使用して、厚さを１．５ｍｍから１．０ｍｍにする冷間圧延、厚さを１．０ｍｍから０．７５ｍｍにする冷間圧延、厚さを０．７５ｍｍから０．３５ｍｍにする冷間圧延、厚さを０．３５ｍｍから０．３０ｍｍにする仕上げ圧延を順次行うことにより、幅５０ｍｍ、厚さが約０．３０ｍｍであり、両面をＳｎ／３．５ＡｇでクラッドしたＰｂ／３Ｓｎである本実施例の積層はんだ材を作製した。
【００４９】
評価は、窒素雰囲気下、加熱温度２００℃、加熱時間１分で、半導体チップとリードフレームのはんだ接合（濡れ性）試験による濡れ性評価を行い、はんだ接合後の断面状態の観察を行った。結果を表２に示す。
【００５０】
（実施例２〜４）
応力緩和材および接合材の厚さを表２に示した値としたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例の積層はんだ材を作製し、同様に評価を行った。結果を表２に示す。
【００５１】
（比較例１）
厚さ３．０ｍｍのＳｎ／３．５Ａｇはんだを用いて、冷間圧接を行い、その後は、実施例１と同様にして、本比較例のはんだ材を作製し、同様に評価を行った。結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
実施例１〜４および比較例１のいずれの場合も、よく濡れ、半導体チップとリードフレームを良好に接合したが、実施例１〜４では、はんだ接合後の厚さが０．１５ｍｍを超えていたのに対して、比較例１では、はんだ接合後の厚さが０．１５ｍｍ未満であった。
【００５４】
また、実施例１〜４では、中央部にＰｂ／３Ｓｎが溶融せずに残っているのに対して、比較例１では、Ｓｎ／Ａｇの共晶組織のみで形成されていたことが確認された。
【００５５】
以上のことから、残存している応力緩和層が、はんだ接合後の厚さを保持していることが理解でき、このように残存している応力緩和層により、半導体チップとリードフレームの熱膨張率の差により発生する機械的ストレスを緩和することができる。
【００５６】
（実施例５）
応力緩和材の材質および接合材の厚さを表３に示した値としたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例の積層はんだ材を作製した。
【００５７】
評価は、窒素雰囲気下、加熱温度２００℃、加熱時間１分で、半導体チップとリードフレームのはんだ接合（濡れ性）試験による濡れ性評価を行い、はんだ接合後の断面状態の観察を行った。結果を表３に示す。
【００５８】
（実施例６、７）
応力緩和材の材質および接合材の厚さを表３に示した値としたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例の積層はんだ材を作製した。
【００５９】
評価は、窒素雰囲気下、加熱温度２００℃、加熱時間１分で、半導体チップとリードフレームのはんだ接合（濡れ性）試験による濡れ性評価を行い、はんだ接合後の断面状態の観察を行った。結果を表３に示す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
実施例５〜７のいずれの場合も、よく濡れ、半導体チップとリードフレームを良好に接合し、はんだ接合後の厚さが０．１５ｍｍを超えていた。
【００６２】
また、実施例５〜７のいずれの場合も、中央部にＰｂ／３Ｓｎが溶融せずに残っていることが確認された。
【００６３】
以上のことから、残存している応力緩和層が、はんだ接合後の厚さを保持していることが理解でき、このように残存している応力緩和層により、半導体チップとリードフレームの熱膨張率の差により発生する機械的ストレスを緩和することができる。
【００６４】
（実施例８）
応力緩和材の材質および接合材の厚さを表４に示した値としたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例の積層はんだ材を作製した。
【００６５】
評価は、窒素雰囲気下、加熱温度２００℃、加熱時間１分で、半導体チップとリードフレームのはんだ接合（濡れ性）試験による濡れ性評価を行い、はんだ接合後の断面状態の観察を行った。結果を表４に示す。
【００６６】
（比較例２）
厚さ０．１００ｍｍのＰｂ／３Ｓｎはんだの厚さ方向両面に、厚さ０．０１ｍｍのＳｎ／３．５Ａｇはんだを溶着することにより、本比較例の積層はんだ材を作製した。その後、実施例１と同様にして、評価を行った。結果を表４に示す。
【００６７】
【表４】
【００６８】
実施例８では、よく濡れ、半導体チップとリードフレームを良好に接合した。また、はんだ接合後の厚さが０．１５ｍｍを超えていた。しかしながら、比較例２では、一部、被接合材との濡れ不良が発生し、半導体チップとリードフレームの接合が不十分であった。そのため、はんだ接合後の厚さ測定は行わなかった。
【００６９】
また、実施例８の場合も、中央部にＰｂ／３Ｓｎが溶融せずに残っていることが確認された。
【００７０】
以上のことから、残存している応力緩和層が、はんだ接合後の厚さを保持していることが理解でき、このように残存している応力緩和層により、チップとリードフレームの熱膨張率の差により発生する機械的ストレスを緩和することができる。
【００７１】
なお、比較例２については、濡れ性評価が不良であったため、はんだ接合後の断面状態の観察を行っていない。
【００７２】
本発明は、実施例に示した範囲に限定されることなく、他の組成や厚さを有する応力緩和材および接合材を使用しても、同様の効果が得られるものであり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の製造方法を実施する製造装置の一実施例を示す正面図および平面図である。
【図２】本発明の製造方法の一実施例による工程フローを示す。
【図３】応力緩和層を有する積層はんだ材の一実施例について、はんだ接合後を示す断面図である。
【図４】応力緩和層を有する積層はんだ材の一実施例について、はんだ接合の前と後を示す断面図である。
【図５】従来のはんだクラッド材の製造装置を示す断面図である。
【図６】三層圧延における材料の引張強度と総圧下率の関係を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品接合用の積層はんだ材、特に、応力緩和層を有する積層はんだ材の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通電に伴って多量の熱が発生するパワートランジスタなどの半導体チップは、その発熱の程度によっては、強制冷却手段などを用いて効率的に冷却させながら作動させる必要がある。
【０００３】
特許文献１は、このような半導体装置の冷却構造に関するが、その中で、使用される部材間に熱膨張係数の差がある場合には、部材間に用いられる金属接合材の厚さを５０〜３００μｍとすることにより、実用的に応力緩和効果を発揮しつつ、熱抵抗を低く抑えることが可能であることが教示されている。
【０００４】
かかる半導体チップの接合用材料（金属接合材）としては、ＳｎおよびＰｂを主成分とするはんだ材が常用されている。特に、Ｓｎ−３７質量％Ｐｂ共晶はんだ（Ｓｎ／３７Ｐｂはんだ）は、融点が１８３℃と低く、２６０℃以下のはんだ接合温度で接合することが可能であるため、電子部品の実装用はんだ材として好適である。
【０００５】
また、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｓｂ系のようなＳｎ基合金は、耐クリープ特性に優れ、半導体の低温接合用に用いられている。これらのＰｂを含まないＳｎ基合金は、融点が２００〜２５０℃程度であるため、Ｓｎ／３７Ｐｂはんだに代わるＰｂフリーはんだとしても着目されており、実用的には、例えば特許文献２に開示されているＳｎ−Ｓｂ系はんだが使用されている。
【０００６】
一方、Ｐｂを主成分とするＰｂ基合金は、Ｐｂの含有量が８５質量％以上の場合、融点が２６０〜４００℃と高いものの、一般に軟質であるため、一定の厚さが確保されれば、基板に半導体チップを接合する場合において、熱膨張係数の差により発生する機械的ストレスを吸収することができる。このように、Ｐｂ基合金は、はんだ接合の熱疲労強さに優れることから、パワートランジスタのように面積の大きな半導体チップを、Ｃｕベース材に接合する際の使用に適している。
【０００７】
このように、用途に応じて様々な種類のはんだ材が使い分けられているが、例えば、サーバ用ＣＰＵなどの半導体チップとパッケージの接合においては、接合時の熱ダメージを極力抑えるために、低いはんだ接合温度により接合することが要求されるとともに、接合後のはんだ層に、ある一定の厚さを保持させることにより、半導体チップとパッケージとの熱膨張係数の差による機械的ストレスを吸収することが要求される場合がある。しかし、このように接合材および応力緩和材としての両方の特性が求められる場合、１種類のはんだ材で対応することは困難である。
【０００８】
ところで、従来、コバールや４２アロイなどの合金をベース材として、これにはんだ材をクラッドしたはんだクラッド材が、ヒートシンク用やパッケージ封止用に用いられている。これらの一般に使用されるはんだクラッド材は、図５に概略を示すような圧接機により、フープ（帯板）状のベース材と、その両面を覆うフープ状のはんだ材を、両側からワークロールで押圧して、冷間圧接することにより製造されている。このようなはんだクラッド材におけるベース材は、はんだ材と比較して硬い合金であり、前処理として、はんだ材との接合面をブラッシングによる荒らし処理やめっきなどにより接合しやすくしてから、製造に供されることが多い。一方、ベース材が比較的硬いことから、冷間圧接時におけるベース材とはんだ材とのズレは、圧接機のフォアテンションおよびバックテンションで調整することが可能である。
【０００９】
一方、特許文献３には、Ｐｂ濃度の高いはんだ材の接合性を改善する目的で、Ｐｂ板をベース材とし、Ｓｎ−Ｐｂ合金を両面にクラッドして、３層構造のはんだクラッド材とすることが開示されている。しかし、かかるはんだクラッド材では、Ｓｎ−Ｐｂ合金層の厚さが１μｍ〜６μｍしかなく、２６０℃以下のはんだ接合温度で接合することは困難であり、接合温度をＰｂ板の融点まで上げる必要がある。また、加熱により、ベース材であるＰｂ板も溶融してしまうため、溶融後は３層ではなく、全体に均一の組成の単一層となる。よって、３層のそれぞれが果たすべき役割の区別がなくなる上に、３層の厚さを制御することも不可能である。
【００１０】
このように、従来、軟質のはんだ材同士を圧接するための技術は開示されておらず、上述のような半導体チップとパッケージとの接合などにおいては、応力緩和材および接合材となるはんだ材を個別に生産し、これらを使用時に組み合わせて接合するという作業を行なっており、手間を要するなど作業効率の点で問題がある。
【特許文献１】特開平９−２７５１７０号公報
【特許文献２】特開２００２−３２１０８４号公報
【特許文献３】特公昭６１−２５４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、Ｓｎ基合金のように、低いはんだ接合温度で接合することができるという特性、および、Ｐｂ基合金のように、半導体チップとパッケージの熱膨張係数の差による機械的ストレスすなわち熱応力を吸収することができるという特性を同時に具備する接合用材料を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、かかる２つの特性を具備する接合用材料を、接合後も応力緩和層と接合層が保持され、かつ、接合を効率的に行うことができる積層はんだ材として提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る積層はんだ材の製造方法は、フープ（帯板）状の応力緩和材に、該応力緩和材と略同一幅であり、該応力緩和材より薄く、かつ、該応力緩和材より低い融点を有するフープ状の接合材を、該応力緩和材の厚さ方向両側に重ねて供給し、冷間圧接することを特徴とする。
【００１４】
前記応力緩和材および前記接合材を重ねる際に、１つ以上の横型ガイドロールおよび１つ以上の縦型ガイドロールにより、両材の位置合わせをすることが好ましい。
【００１５】
また、前記冷間圧接の後、少なくとも１段の仕上げ圧延を行い、該冷間圧接と該仕上げ圧延による合計の圧下率を５０％以上とすることが好ましい。
【００１６】
さらに、前記冷間圧接の後、または、前記冷間圧接および前記仕上げ圧延の後に、前記応力緩和層の厚さが５０μｍ以上となり、かつ、前記接合層の厚さが２０μｍ以上となるようにすることが好ましい。
【００１７】
前記応力緩和材としては、ＰｂあるいはＰｂ基合金が用いられる。一方、前記接合材としては、ＳｎあるいはＳｎ基合金、または、ＩｎあるいはＩｎ基合金が用いられる。
【００１８】
本発明に係る積層はんだ材の製造装置は、フープ状の応力緩和材を供給するための応力緩和材供給リールと、該応力緩和材と略同一幅である、フープ状の接合材を供給するための接合材供給リールと、該応力緩和材と該接合材が重ね合わされた状態で、厚さ方向両側から押圧し、これらを冷間圧接するためのワークロールと、冷間圧接された積層はんだ材を巻き取る巻取りリールとを備え、前記応力緩和材と前記接合材が重ね合わされた位置に、１つ以上の横型ガイドロールと、１つ以上の縦型ガイドロールとを、交互に配置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、剛性の低い軟質のはんだ材同士を確実に接合し、応力緩和特性と接合特性の両者に優れた積層はんだ材からなる接合材料を提供できる。
【００２０】
かかる積層はんだ材においては、応力緩和層および接合層について、所定の厚さを保証することができる。よって、接合時および接合後において、両層がそれぞれの特性を発揮するため、低いはんだ接合温度で接合することができるという特性、および、半導体チップとパッケージの熱膨張係数の差による機械的ストレスすなわち熱応力を吸収することができるという特性の両立を１つの接合材料で達成できる。
【００２１】
また、このような積層はんだ材を一段圧延で効率よく製造することが可能となる。
【００２２】
これにより、従来、個別に製造され、使用時に組み合わせて使用していた複数の種類のはんだ材を、クラッド材として一体化したことで、従来の作業の煩雑さや、品種の取り違いなどの不都合をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明について、図面を参照して説明する。図４に、応力緩和層を有する積層はんだ材の一態様について、はんだ接合の前と後を断面図で示す。
【００２４】
応力緩和層を有する積層はんだ材は、典型的には、Ｐｂ含有量が８５質量％以上であるＰｂ基合金のように、融点が２６０〜４００℃で、軟質である材料により形成され、厚さが５０μｍ以上の応力緩和層の両面に、前記材料より低融点で、厚さが２０μｍ以上の接合層がクラッドされている。
【００２５】
このように応力緩和層と接合層の厚さを規定するのは、応力緩和層の厚さが５０μｍ未満の場合は、熱応力吸収特性に乏しく、応力緩和特性を十分に発揮できないためであり、一方、接合層の厚さが２０μｍ未満の場合は、被接合物の表面状態に適応した密着性に乏しく、応力緩和層の溶融を伴わずして安定した接合力を得られ難いためである。
【００２６】
かかる積層はんだ材では、融点が２６０℃未満の接合材がクラッドされているため、２６０℃未満の低いはんだ接合温度でも、半導体チップとリードフレームのようなパッケージとのはんだ接合が可能となる。
【００２７】
はんだ接合においては、Ｐｂ基合金からなる応力緩和層と、溶融した低融点の接合層との間で、固体／液体の拡散反応が進行する。しかしながら、はんだ接合温度が、応力緩和層の融点未満であるため、応力緩和層が溶融することはない。したがって、はんだ接合後において、溶融しなかった応力緩和層の厚さが維持され、かかる応力緩和層の存在により、半導体チップとパッケージとの間で、熱膨張係数の差による機械的ストレスを吸収することができる。
【００２８】
かかる応力緩和層を有する積層はんだ材を製造方法の工程フローを図２に示す。応力緩和材および接合材のいずれについても、原材料を溶解および鋳造することによりインゴットを得て、該インゴットから押出し加工により素条を得て、該素条から圧延加工によりフープ（帯板）状の圧延材を得て、脱脂洗浄後に、それぞれの供給リールに装着したものを材料として使用する。該材料を、圧延機を用いて、３重圧接加工によりクラッド材を得て、必要に応じて、仕上げ圧延加工を施した後、該クラッド材を巻取りリールに巻き取る。その後、該クラッド材は、プレス加工により、打ち抜き品とされた後、製品として供給される。
【００２９】
かかる製造装置（圧接機）としては、コバールや４２アロイをベース材とするフープ（帯板）状のはんだクラッド材の製造に用いる、従来の生産設備（図５）を利用することが可能である。このような圧接機は、典型的には、フープ状のベース材を供給するためのベース材供給リールと、該ベース材と略同一幅である、フープ状のクラッド材を供給するためのクラッド材供給リールと、該ベース材と該クラッド材が重ね合わされた状態で、厚さ方向両側から押圧し、これらを冷間圧接するためのワークロールと、冷間圧接されたクラッド材を巻き取る巻取りリールとを備える。
【００３０】
しかしながら、本発明においては、フープ状の応力緩和材およびフープ状の接合材がいずれもはんだ材であることから、前処理が不要となる代わりに、変形量が大きくなりやすい。このため、圧接機のフォアテンションおよびバックテンションの調整だけでは、応力緩和材と接合材のズレ（幅方向のズレ、ないしは、進行方向のズレ）が大きくなり、両者を冷間圧接する際に支障が生ずるおそれがある。
【００３１】
そこで、図１に示すように、圧接前において、応力緩和材と接合材が重ね合わされた状態（位置）で、１つ以上の横型のガイドロールと縦型のガイドロールとを組み合わせた治具を使用することにより、両者のズレを事前に調整し、幅方向および進行方向において位置合わせを行う。
【００３２】
はんだ材の性状から、これらのガイドロールは複数個設けて、交互に配置することが好ましいが、その数は、応力緩和材と接合材の種類、積層はんだ材の用途に応じて定められる各材料の厚さ、各層の厚さなどにより任意に定められ、好ましくは、それぞれの個数を調整できるようにしておくことが好ましい。
【００３３】
こららのガイドロールの材質および寸法についても、応力緩和材および接合材の材質および寸法に応じて任意に定められる。本発明の一態様では、横型ガイドロールとしては、ＳＵＳ３０４ステンレス製で、直径１０ｍｍφ、長さ７８ｍｍのもの、縦型ガイドロールとしては、ＳＵＳ３０４ステンレス製で、直径２２ｍｍφ、長さ１０ｍｍのものが使用される。
【００３４】
なお、この製造装置（圧接機）においては、従来と同様、ワークロールおよびバックアップロールにて４段ロールを形成しているものを用いることができる。
【００３５】
応力緩和材および接合材を圧接するに際しては、両者が十分に塑性変形し、新生面の形成により圧接される必要があるため、冷間圧接後、もしくは、冷間圧接後に仕上げ圧延も行う場合には、その後において、合計の圧下率を５０％以上とすることが好ましい。なお、圧下率（％）は、次式（式１）で求められる。
【００３６】
圧下率（％）＝（圧接前の合計厚さ−圧接後の合計厚さ）÷圧接前の合計厚さ×１００（式１）
【００３７】
また、積層はんだ材における、応力緩和層の厚さと、低融点である接合層の厚さは、いずれも冷間圧接前の応力緩和材および接合材の厚さにより、調整することが可能である。具体的には、図６に、三層圧延における材料の引張強度と総圧下率の関係を示したグラフを用いて求める。図示したグラフは、応力緩和材をＰｂ／３Ｓｎとして固定し、接合材に各種はんだ材を使用した場合の圧下率を求めた実測値から算出して描かれている。したがって、材質を選定すると、材料の引張強度は、表１に示すように求められるので、得られた材料の引張強度から、図６により圧下率を求め、圧接後に必要な厚さと、求めた圧下率から、圧接前の厚さを算出し、材料の厚さを得る。
【００３８】
【表１】
【００３９】
さらに、冷間圧接の後、必要に応じて、さらに仕上げ圧延を施すことにより、３層全体の厚さを調整することができる。
【００４０】
なお、材質の選定に関しては、応力緩和材は、２６０℃未満の低いはんだ接合温度で溶融することがなく、接合後も所定の厚さを維持でき、かつ、機械的ストレスを吸収する能力が必要であることから、Ｐｂを主成分（８５質量％以上）とするＰｂ基合金からなるはんだ材を用いる。Ｐｂ含有量が８５質量％未満である合金では、熱応力吸収特性は保持するものの融点が２６０℃を下回り、応力緩和層としての厚さが維持されない。
【００４１】
一方、低融点の接合材は、２６０℃未満の低いはんだ接合温度で溶融し、半導体チップとパッケージとの間のはんだ接合を可能とする材料から選択可能であり、ＳｎまたはＳｎ基合金、もしくは、ＩｎまたはＩｎ基合金のほか、融点２６０℃未満の金属あるいは合金から選択可能である。これらのうち、ＳｎまたはＳｎ基合金は、ＡｕめっきおよびＡｇめっきには勿論のこと、Ｎｉめっきおよび被覆を施していないＣｕにも、良好な濡れ性を示すため、相手材の表面材質（めっきの種類など）を問わずに適用できる。また、ＩｎまたはＩｎ基合金は、融点が、ＳｎやＳｎ基合金より低く、さらに低い温度でのはんだ接合が可能になるため、はんだ接合時の被接合物への熱ダメージを極力抑えることができる。
【００４２】
なお、応力緩和特性を発揮するには、独立した応力緩和層の厚さを維持する必要がある。このため、応力緩和層の溶融温度と接合層の溶融温度との差は、８０℃以上あることが好ましい。
【実施例】
【００４３】
（実施例１）
図１に、本発明の製造方法を実施する製造装置の一実施例を正面図および平面図で示す。本実施例では、図２に示した積層はんだ材の工程フローの中の３重圧接加工および仕上げ圧延加工において、本実施例の積層はんだ材を以下のように製造した。
【００４４】
製造装置は、２つのワークロール、２つのバックアップロールから成る４段圧延ロール、３つの横型ガイドロール、および３つの縦型ガイドロールからなり、応力緩和材供給リールから繰り出された応力緩和材の厚さ方向両側に、２つの接合材供給リールから繰り出された低融点の接合材が圧接されて、巻取りリールに巻き取られるように、それぞれが配置される。
【００４５】
バックアップロールは、直径２０３．２ｍｍ（８インチ）φ、長さ７８ｍｍであり、ワークロールは、直径７６．２ｍｍ（３インチ）φ、長さ７８ｍｍである。また、横型ガイドロールは、直径は１０ｍｍφ、長さ７８ｍｍであり、縦型ガイドロールは、直径２２ｍｍφ、長さ１０ｍｍである。
【００４６】
応力緩和材は、幅５０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのＰｂ−３質量％Ｓｎはんだ（Ｐｂ／３Ｓｎはんだ）のフープ材からなり、接合材は、幅５０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのＳｎ／３．５Ａｇはんだからなる。Ｐｂ／３Ｓｎはんだの融点は、固相線：３１０℃、液相線：３１９℃であり、Ｓｎ／３．５Ａｇはんだの融点は、２２１℃である。
【００４７】
第１の冷間圧接では、５０％の圧下率となるように、幅５０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍであるクラッド材を得た。
【００４８】
その後、前述の４段圧延ロールに代えて、直径１０１．６ｍｍ（４インチ）、長さ７８ｍｍである２段圧延ロールを使用して、厚さを１．５ｍｍから１．０ｍｍにする冷間圧延、厚さを１．０ｍｍから０．７５ｍｍにする冷間圧延、厚さを０．７５ｍｍから０．３５ｍｍにする冷間圧延、厚さを０．３５ｍｍから０．３０ｍｍにする仕上げ圧延を順次行うことにより、幅５０ｍｍ、厚さが約０．３０ｍｍであり、両面をＳｎ／３．５ＡｇでクラッドしたＰｂ／３Ｓｎである本実施例の積層はんだ材を作製した。
【００４９】
評価は、窒素雰囲気下、加熱温度２００℃、加熱時間１分で、半導体チップとリードフレームのはんだ接合（濡れ性）試験による濡れ性評価を行い、はんだ接合後の断面状態の観察を行った。結果を表２に示す。
【００５０】
（実施例２〜４）
応力緩和材および接合材の厚さを表２に示した値としたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例の積層はんだ材を作製し、同様に評価を行った。結果を表２に示す。
【００５１】
（比較例１）
厚さ３．０ｍｍのＳｎ／３．５Ａｇはんだを用いて、冷間圧接を行い、その後は、実施例１と同様にして、本比較例のはんだ材を作製し、同様に評価を行った。結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】
実施例１〜４および比較例１のいずれの場合も、よく濡れ、半導体チップとリードフレームを良好に接合したが、実施例１〜４では、はんだ接合後の厚さが０．１５ｍｍを超えていたのに対して、比較例１では、はんだ接合後の厚さが０．１５ｍｍ未満であった。
【００５４】
また、実施例１〜４では、中央部にＰｂ／３Ｓｎが溶融せずに残っているのに対して、比較例１では、Ｓｎ／Ａｇの共晶組織のみで形成されていたことが確認された。
【００５５】
以上のことから、残存している応力緩和層が、はんだ接合後の厚さを保持していることが理解でき、このように残存している応力緩和層により、半導体チップとリードフレームの熱膨張率の差により発生する機械的ストレスを緩和することができる。
【００５６】
（実施例５）
応力緩和材の材質および接合材の厚さを表３に示した値としたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例の積層はんだ材を作製した。
【００５７】
評価は、窒素雰囲気下、加熱温度２００℃、加熱時間１分で、半導体チップとリードフレームのはんだ接合（濡れ性）試験による濡れ性評価を行い、はんだ接合後の断面状態の観察を行った。結果を表３に示す。
【００５８】
（実施例６、７）
応力緩和材の材質および接合材の厚さを表３に示した値としたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例の積層はんだ材を作製した。
【００５９】
評価は、窒素雰囲気下、加熱温度２００℃、加熱時間１分で、半導体チップとリードフレームのはんだ接合（濡れ性）試験による濡れ性評価を行い、はんだ接合後の断面状態の観察を行った。結果を表３に示す。
【００６０】
【表３】
【００６１】
実施例５〜７のいずれの場合も、よく濡れ、半導体チップとリードフレームを良好に接合し、はんだ接合後の厚さが０．１５ｍｍを超えていた。
【００６２】
また、実施例５〜７のいずれの場合も、中央部にＰｂ／３Ｓｎが溶融せずに残っていることが確認された。
【００６３】
以上のことから、残存している応力緩和層が、はんだ接合後の厚さを保持していることが理解でき、このように残存している応力緩和層により、半導体チップとリードフレームの熱膨張率の差により発生する機械的ストレスを緩和することができる。
【００６４】
（実施例８）
応力緩和材の材質および接合材の厚さを表４に示した値としたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例の積層はんだ材を作製した。
【００６５】
評価は、窒素雰囲気下、加熱温度２００℃、加熱時間１分で、半導体チップとリードフレームのはんだ接合（濡れ性）試験による濡れ性評価を行い、はんだ接合後の断面状態の観察を行った。結果を表４に示す。
【００６６】
（比較例２）
厚さ０．１００ｍｍのＰｂ／３Ｓｎはんだの厚さ方向両面に、厚さ０．０１ｍｍのＳｎ／３．５Ａｇはんだを溶着することにより、本比較例の積層はんだ材を作製した。その後、実施例１と同様にして、評価を行った。結果を表４に示す。
【００６７】
【表４】
【００６８】
実施例８では、よく濡れ、半導体チップとリードフレームを良好に接合した。また、はんだ接合後の厚さが０．１５ｍｍを超えていた。しかしながら、比較例２では、一部、被接合材との濡れ不良が発生し、半導体チップとリードフレームの接合が不十分であった。そのため、はんだ接合後の厚さ測定は行わなかった。
【００６９】
また、実施例８の場合も、中央部にＰｂ／３Ｓｎが溶融せずに残っていることが確認された。
【００７０】
以上のことから、残存している応力緩和層が、はんだ接合後の厚さを保持していることが理解でき、このように残存している応力緩和層により、チップとリードフレームの熱膨張率の差により発生する機械的ストレスを緩和することができる。
【００７１】
なお、比較例２については、濡れ性評価が不良であったため、はんだ接合後の断面状態の観察を行っていない。
【００７２】
本発明は、実施例に示した範囲に限定されることなく、他の組成や厚さを有する応力緩和材および接合材を使用しても、同様の効果が得られるものであり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の製造方法を実施する製造装置の一実施例を示す正面図および平面図である。
【図２】本発明の製造方法の一実施例による工程フローを示す。
【図３】応力緩和層を有する積層はんだ材の一実施例について、はんだ接合後を示す断面図である。
【図４】応力緩和層を有する積層はんだ材の一実施例について、はんだ接合の前と後を示す断面図である。
【図５】従来のはんだクラッド材の製造装置を示す断面図である。
【図６】三層圧延における材料の引張強度と総圧下率の関係を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フープ状の応力緩和材に、該応力緩和材と略同一幅であり、該応力緩和材より薄く、かつ、該応力緩和材より低い融点を有するフープ状の接合材を、該応力緩和材の厚さ方向両側に重ねて供給し、冷間圧接することを特徴とする応力緩和層を有する積層はんだ材の製造方法。
【請求項２】
前記応力緩和材および前記接合材を重ねる際に、１つ以上の横型ガイドロールおよび１つ以上の縦型ガイドロールにより、両材の位置合わせをすることを特徴とする請求項１に記載の積層はんだ材の製造方法。
【請求項３】
前記冷間圧接の後、少なくとも１段の仕上げ圧延を行い、該冷間圧接と該仕上げ圧延による合計の圧下率を５０％以上とすることを特徴とする請求項１または２に記載の積層はんだ材の製造方法。
【請求項４】
前記冷間圧接の後、または、前記冷間圧接および前記仕上げ圧延の後に、前記応力緩和層の厚さが５０μｍ以上となり、かつ、前記接合層の厚さが２０μｍ以上となるようにすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層はんだ材の製造方法。
【請求項５】
前記応力緩和材として、ＰｂあるいはＰｂ基合金を用い、かつ、前記接合材として、ＳｎあるいはＳｎ基合金を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層はんだ材の製造方法。
【請求項６】
前記応力緩和材として、ＰｂあるいはＰｂ基合金を用い、かつ、前記接合材として、ＩｎあるいはＩｎ基合金を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層はんだ材の製造方法。
【請求項７】
フープ状の応力緩和材を供給するための応力緩和材供給リールと、該応力緩和材と略同一幅である、フープ状の接合材を供給するための接合材供給リールと、該応力緩和材と該接合材が重ね合わされた状態で、厚さ方向両側から押圧し、これらを冷間圧接するためのワークロールと、冷間圧接された積層はんだ材を巻き取る巻取りリールとを備え、前記応力緩和材と前記接合材が重ね合わされた位置に、１つ以上の横型ガイドロールと、１つ以上の縦型ガイドロールとを、交互に配置していることを特徴とする積層はんだ材の製造装置。
【請求項１】
フープ状の応力緩和材に、該応力緩和材と略同一幅であり、該応力緩和材より薄く、かつ、該応力緩和材より低い融点を有するフープ状の接合材を、該応力緩和材の厚さ方向両側に重ねて供給し、冷間圧接することを特徴とする応力緩和層を有する積層はんだ材の製造方法。
【請求項２】
前記応力緩和材および前記接合材を重ねる際に、１つ以上の横型ガイドロールおよび１つ以上の縦型ガイドロールにより、両材の位置合わせをすることを特徴とする請求項１に記載の積層はんだ材の製造方法。
【請求項３】
前記冷間圧接の後、少なくとも１段の仕上げ圧延を行い、該冷間圧接と該仕上げ圧延による合計の圧下率を５０％以上とすることを特徴とする請求項１または２に記載の積層はんだ材の製造方法。
【請求項４】
前記冷間圧接の後、または、前記冷間圧接および前記仕上げ圧延の後に、前記応力緩和層の厚さが５０μｍ以上となり、かつ、前記接合層の厚さが２０μｍ以上となるようにすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層はんだ材の製造方法。
【請求項５】
前記応力緩和材として、ＰｂあるいはＰｂ基合金を用い、かつ、前記接合材として、ＳｎあるいはＳｎ基合金を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層はんだ材の製造方法。
【請求項６】
前記応力緩和材として、ＰｂあるいはＰｂ基合金を用い、かつ、前記接合材として、ＩｎあるいはＩｎ基合金を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層はんだ材の製造方法。
【請求項７】
フープ状の応力緩和材を供給するための応力緩和材供給リールと、該応力緩和材と略同一幅である、フープ状の接合材を供給するための接合材供給リールと、該応力緩和材と該接合材が重ね合わされた状態で、厚さ方向両側から押圧し、これらを冷間圧接するためのワークロールと、冷間圧接された積層はんだ材を巻き取る巻取りリールとを備え、前記応力緩和材と前記接合材が重ね合わされた位置に、１つ以上の横型ガイドロールと、１つ以上の縦型ガイドロールとを、交互に配置していることを特徴とする積層はんだ材の製造装置。
【図２】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２６９０７５（Ｐ２００９−２６９０７５Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２３４９３（Ｐ２００８−１２３４９３）
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]