焊料膜制造方法具有用于层压多种单元层的步骤，所述每个单元层是通过层压多种层而形成的，所述层包括只有Ｚｎ、Ｂｉ或Ｓｎ的层，或由选自金属Ｚｎ、Ｂｉ和Ｓｎ中的两种构成的合金层。该制造方法优选也具有一个形成Ｓｎ层作为顶表面层的步骤。散热装置具有通过该方法所制成的焊料膜。焊料连接体连接半导体器件和具有该焊料膜的散热装置，所述半导体器件的特征在于，具有安装在此散热装置上的半导体元件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无铅的，由Zn、Bi和Sn构成的焊料膜的制造方法；涉及半导体器件焊接的散热装置，该散热装置装备有无铅焊料膜；以及涉及半导体器件与散热装置的连接体。更具体地，本专利技术涉及无铅的焊料膜的制造方法，该焊料膜有利地应用于激光二极管芯片的裸芯片安装(bare-chip mounting)和相似的应用中，涉及装备有无铅焊料膜的散热装置，以及涉及半导体器件与散热装置的连接体，其中该半导体器件被安装在散热装置上。
技术介绍
使用激光二极管的电子元件是用安装在散热装置上的激光二极管芯片裸芯片，以消除从芯片散发的热量而制造的。裸芯片安装是根据一种方法实现的，其中在镀金属散热装置的表面上形成焊料膜，然后使用模接合、焊料回流(solder reflow)或其它芯片焊接技术，将激光二极管芯片连接到镀金属散热装置上。激光二极管芯片对热敏感，所以由于加热其产生激光的特性易于受损害。因此，当安装时，为了防止激光二极管芯片热降级，将其安装到散热装置上时的温度必须保持较低。因此，由于在散热装置表面上形成的焊料膜必须为低熔点(低共熔点)，传统上使用Sn-Pb低共熔焊料(低共熔点183℃)。但是因为环境考虑，对人有毒的含有铅的焊料是不理想的。近年来，深入研究开发可选择的不含铅的焊料，即无铅焊料。但是，许多传统无铅焊料的熔点比Sn-Pb低共熔焊料的高(例如对Au-Sn焊料为280℃，对Sn-Ag焊料为220℃)，当安装激光二极管芯片时，这由此导致了激光二极管芯片产生激光的特性降级。近来，已经开发出了来自多成分合金(三成分、四成分等)的无铅焊料，其具有可与Sn-Pb低共熔焊料相当的熔点。作为日本专利号3232963和日本专利号3340021中的权利要求1的主题，公开了用于包装应用(将芯片组装到印刷电路板上)的焊料，其包含作为主要成分的Zn、Bi和Sn；该焊料作为涉及包装的焊膏(solder-paste)产品是市售的。然而，在应用这些焊料的包装中使用了焊剂，在裸芯片安装应用中，由于焊剂会引起芯片的污染，仍然不能使用。同时，已经假定这样的焊料不能应用于裸芯片安装的应用中，因为如果使用了该焊料而没有焊剂，则可熔性和可湿润性将不好，使得焊料回流附属件产生问题。另外，由于激光二极管芯片的尺寸为极小的200μm左右，该激光二极管芯片是裸芯片安装在散热装置上的，对其定位精度要求20μm或更小。用于半导体器件安装的焊料膜，常规上通过糊状印刷(paste printing)技术形成，但是这些技术不能处理这种定位精度。已知这些需要，可想到将基于光刻法(photolithography)的技术用来形成具有如此高定位精度的焊料膜。具体地，该技术用蒸镀(vapor deposition)或电镀，在有图案的防蚀层上形成焊料膜，由此焊料膜通过升离过程(lift-offprocess)产生了其中装配有激光二极管芯片或其它半导体器件的部分化的(partialized)焊料膜。通过这种方法，半导体-器件-安装的焊料膜可因此而形成，并具有20μm或更小的显著的定位精度。但是，由于当Zn、Bi和Sn之间的蒸镀和电镀的速度有区别时，向由Zn、Bi和Sn构成的焊料应用基于光刻的技术，则导致这样的问题，即控制焊料组成和熔点被证明是困难的。例如，当蒸镀Zn、Bi和Sn时，蒸镀速度按Sn、Bi、Zn的顺序增加；具体地，相对于其它两种金属，Zn的蒸镀速度非常大，而Bi的蒸镀速度比Zn低，但仍然显著地比Sn大。因此，如果在单次蒸镀作用中形成厚的焊料膜，则Zn层、Bi层和Sn层将分离，并且不能实现焊料应该具有的低熔点。因此，难于获得所希望组分的合金，更不必说所希望的熔点。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决与传统技术相关的这些问题，并且可以得到这种方法，使用该方法，可以通过蒸镀，电镀等制造由Zn、Bi和Sn构成的焊料膜，其具有所希望的组成和熔点，而没有伴随任何有关控制组成或熔点的问题。本专利技术的另一个目的是可获得装备有焊料膜的散热装置，该焊料膜具有特殊的组成，该散热装置适合激光二极管芯片和其它半导体器件的裸芯片安装，该器件易于热降级。本专利技术的再一个目的是在散热装置和半导体器件间提供一种连接体，其特征在于应用了这种散热装置。研究结果本专利技术人发现通过形成薄膜的压层(laminate)(在本说明书中称作“单元层”(unit layer))，该薄膜由Zn、Bi或Sn单独制成，或由选自Zn、Bi和Sn中的两种金属构成的合金制成，然后重复单元层的形成—也就是，通过层压单元层而形成焊料膜—可以解决前述的问题。具体地，在第一方面，本专利技术提供了一种焊料膜的制造方法，其特征在于具有用于多层压(multi-laminating)单元层的过程，所述单元层是通过层压多种类型的层而形成的，所述层是由Zn、Bi或Sn单独制成，或由选自Zn、Bi和Sn中的两种金属构成的合金制成。使用这种方法制造的焊料膜是这样的焊料膜，其中单元层为多层压单元层，每个单元层是这样的，即在其中层压了多种类型的层，所述层选自Zn层、Bi层、Sn层和选自这些金属中的两种所构成的合金层。每个单元层是通过形成各个层的过程，并通过层压各层产生的，该过程随着层的改变而重复。因为根据该方法，形成了每种金属Zn、Bi和Sn或每种合金层，该合金是这些金属中的两种构成的，通过调节层的厚度，可以容易地调整层压后整体(post-lamination entiret)的组成。由此，可以容易地制备所希望的组成，其有助于组成的控制和熔点的控制。通过每个金属层观察，这种焊料膜不由具有焊料组成的合金组成。但是，通过使各层变薄，获得了作为单元层整体的熔点，其接近具有同样组成的合金的熔点。此外，如果单元层基本由Zn、Bi和Sn构成，在每个单元层上获得了焊料熔点，并且在作为整体的焊料膜中，可有利地获得这样的熔点，其在具有同样组成的焊料的熔点的附近。而且，如果焊料膜是通过层压具有相同成分的单元层获得的，沿厚度，该焊料膜成分将是一致的，从而关于熔点也是一致的，其有利地是这样对于作为整体的焊料膜，容易获得在具有相同组成的焊料熔点附近的熔点。在第二和第三方面，本专利技术与那些优选的方式一致。更具体地，在第二方面，本专利技术提供一种制造方法，其是在第一方面所描述的焊料膜制造方法，而其特征在于，单元层基本由Zn、Bi和Sn构成。同样，在第三方面，本专利技术提供了一种制造方法，其是在第一方面所描述的焊料膜的制造方法，而其特征在于，在每个单元层中，构成单元层的层状结构基本相同。在第四方面，本专利技术提供了一种焊料膜的制造方法，其特征在于包含形成Zn层、Bi层、Sn层、Zn和Sn的合金层、或Bi和Sn的合金层中任一层的单层的过程；随着所述层的改变，通过重复这种单层的形成过程，然后层压各层而形成单元层的过程，所述单元层由Zn、Bi和Sn构成；重复这种单元层形成过程以层压所述单元层的过程。通过这种方法制造的焊料膜是这样的，即其中由Zn、Bi和Sn构成的单元层被多层压。此外，每个单元层是这样的，即在其中层压了Zn层、Bi层、Sn层、Zn和Sn的合金层、和/或Bi和Sn的合金层，每个单元层是通过形成各个层的过程，该过程随着层变化而重复，并且通过层压各层而构造的。这意味着在单元层里，所有金属Zn、Bi和Sn都包含本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种焊料膜制造方法，其特征在于，具有用于多－层压单元层的过程，所述单元层是通过层压多种类型的层而形成的，所述层是由Ｚｎ、Ｂｉ或Ｓｎ单独制成，或由选自Ｚｎ、Ｂｉ和Ｓｎ中的两种金属构成的合金制成。
【技术特征摘要】
JP 2003-5-1 126616/031.一种焊料膜制造方法，其特征在于，具有用于多-层压单元层的过程，所述单元层是通过层压多种类型的层而形成的，所述层是由Zn、Bi或Sn单独制成，或由选自Zn、Bi和Sn中的两种金属构成的合金制成。2.根据权利要求1的焊料膜制造方法，其特征在于，所述单元层基本由Zn、Bi和Sn构成。3.根据权利要求2的焊料膜制造方法，其特征在于，在每个所述单元层中，构成所述单元层的层状结构基本相同。4.一种焊料膜制造方法，其特征在于包含形成Zn层、Bi层、Sn层、Zn和Sn的合金层、或Bi和Sn的合金层中任一层的单层过程；随着所述层的改变，通过重复这种单层的形成过程，且层压各层而形成单元层的步骤，所述单元层由Zn、Bi和Sn构成；重复所述单元层的形成过程以层压所述单元层的过程。5.根据权利要求4的焊料膜制造方法，其特征在于，形成所述单元层的过程由按照Zn层、Sn层、Bi层、Sn层的顺序或Bi层、Sn层、Zn层、Sn层的顺序形成各层的步骤构成。6.根据权利要求4的焊料膜制造方法，其特征在于，所述形成单元层的过程包括形成Zn和Sn合金层的步骤，和/或形成Bi和Sn合金层的步骤。7.根据权利要求1～6中任一项的焊料膜制造方法，其特征在于，包含在所述焊料膜的外表面层上形成Sn层的步骤。8.根据权利要求1～7中任一项的焊料膜制造方法，其特征在于，所述单元层是通过蒸镀形成的。9.根据权利要求1～7中任一项的焊料膜制造方法，其特征在于，所述单元层是通过电镀形成的。10.根据权利要求1～9...
【专利技术属性】
技术研发人员：板仓克裕，千叶幸文，藤井知，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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