Cu芯球制造技术

提供能够抑制软错误、降低连接不良的Cu芯球。在Cu球的表面形成的软钎料镀覆膜由Sn软钎料镀覆膜或以Sn作为主要成分的无铅软钎料合金形成，U的含量为5ppb以下，Th的含量为5ppb以下，该Cu球的纯度为99.9％以上且99.995％以下，Pb和/或Bi的含量的总量为1ppm以上，球形度为0.95以上，所得Cu芯球的α射线量为0.0200cph/cm2以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Cu芯球
本专利技术涉及α射线量少的Cu芯球。
技术介绍
近年来，由于小型信息设备的发展，所搭载的电子部件正在进行急速的小型化。对电子部件而言，为了应对小型化的要求所带来的连接端子的狭小化、安装面积的缩小化，采用了将电极设置于背面的球栅阵列封装(以下称为“BGA”)。应用BGA的电子部件例如有半导体封装体。半导体封装体中，具有电极的半导体芯片被树脂所密封。在半导体芯片的电极上形成有焊料凸块。该焊料凸块通过将焊料球接合于半导体芯片的电极而形成。应用BGA的半导体封装体通过利用加热而熔融的焊料凸块与印刷基板的导电性焊盘接合从而搭载于印刷基板。另外，为了应对进一步的高密度安装的要求，研究了半导体封装体在高度方向上堆叠的三维高密度安装。然而，在进行了三维高密度安装的半导体封装体中应用BGA时，由于半导体封装体的自重，焊料球有时会被压碎。也可以认为，如果发生这样的情况，则软钎料从电极露出，使电极间连接，从而发生短路。因此，研究了由与电子部件的电极接合的Cu芯球形成的焊料凸块。Cu芯球是指，在Cu球的表面形成有软钎料覆膜的球。使用Cu芯球而形成的焊料凸块在将电子部件安装于印刷基板时，即使半导体封装体的重量施加于焊料凸块，也可以利用在软钎料的熔点下不熔融的Cu球支撑半导体封装体。因此，不会由于半导体封装体的自重而压碎焊料凸块。作为相关技术，例如可以举出专利文献1。专利文献1中公开球形度高的Cu球的专利技术，还记载了在Cu球上形成有软钎料覆膜的Cu芯球。该文献中示例了构成元素包含Pb和Sn的Pb-Sn软钎料。另外，该文献中，作为覆膜的形成方法，镀覆法、熔接法、硬钎焊法等作为等价的方法被公开。其中，作为镀覆法，公开了转筒滚镀等电镀法。然而，电子部件的小型化虽然使高密度安装成为可能，但高密度安装会引起软错误(softerror)之类的问题。软错误是指：存在α射线进入半导体集成电路(以下，称为“IC”)的存储单元中而改写存储内容的可能性。认为α射线是通过软钎料合金中的U、Th、210Po等放射性元素进行α衰变而放射的。因此，近年来，正在进行降低了放射性元素的含量的低α射线的软钎料材料的开发。作为相关文献，例如可以列举出专利文献2。专利文献2中公开了α射线量低的Sn锭的专利技术，记载了，为了降低α射线量，不仅单纯地进行电解精炼，而且通过将吸附剂悬浮于电解液来吸附Pb、Bi从而降低α射线量。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第95/24113号专利文献2：日本特许第4472752号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的问题在于，提供抑制软错误的发生的Cu芯球，具体而言，提供α射线量少的Cu芯球。然而，专利文献1中完全没有考虑降低Cu芯球的α射线量的问题。另外，该文献中，对于构成软钎料覆膜的软钎料合金，仅仅作为
技术介绍
的说明而唯一公开了Pb-Sn合金。关于α射线，在Sn中作为杂质而含有的Pb的同位素210Pb在以210Pb→210Bi→210Po→206Pb进行衰变的过程中，自210Po放射α射线。该文献中唯一公开的Pb-Sn软钎料合金由于大量含有Pb而被认为还含有放射性元素210Pb。因此，即使将该软钎料合金用于Cu芯球的软钎料覆膜，专利文献1中也完全没有考虑降低α射线量的问题，因此，无论如何也不会想到该文献中公开的Cu芯球显示出低的α射线量。专利文献2中记载了，如前述那样，通过在电解液、电极静止的状态下进行的电解精炼，去除Sn锭中的Pb、Bi而降低α射线量。然而，该文献中，关于对Cu球进行Sn镀覆、在Cu球和电解液流动的状态下进行电镀，没有任何公开。另外，该文献所述的电解精炼中，电解析出面限定于单向，因此，无法对Cu球这样的微小工件形成膜厚均匀的镀覆膜。进而，根据专利文献2，Pb、Bi的标准电极电位与Sn接近，因此，若仅仅通过一般的电解精炼而使Sn向平板电极上进行电解析出，则难以降低α射线量。假设将专利文献2中记载的电解精炼应用于Cu球的镀覆膜的形成，使吸附剂悬浮于镀液并进行转筒滚镀时，镀液、工件被搅拌，同时吸附剂也被搅拌。上述情况下，存在吸附于吸附剂的Pb离子、Bi离子成为载体，与吸附剂一起被引入到软钎料覆膜内的可能性。引入了吸附剂的软钎料覆膜放射较高的α射线。另外，吸附剂的粒径为亚微米水平，非常小，因此认为边使镀液流动边将悬浮后的吸附剂分离/回收是困难的。因此，难以使吸附有Pb、Bi的吸附剂不被引入到覆膜中。此外，专利文献1中虽然公开了Pb-Sn软钎料合金，但是公开了镀覆法、熔接法、硬钎焊法等作为等价的方法，因此反而记载了否定降低α射线量的内容。专利文献1的课题在于制造球形度高的Cu芯球。另一方面，专利文献2中公开了为了解决降低α射线量的课题而在电解精炼中尽量去除Sn中的Pb。因此，知晓专利文献1的本领域技术人员不会想到专利文献2中公开的降低Cu芯球的α射线量这样的课题，而且软钎料的组成也截然相反，因此可以认为，如果想要想到降低α射线量的课题，进而想到从无数存在的软钎料合金中采用Sn系软钎料来代替构成软钎料覆膜的Pb-Sn软钎料合金，则需要无限次的反复试验。如此，对于本领域技术人员而言也无法将专利文献1和专利文献2组合。进一步说，即使对于本领域技术人员而言，使用专利文献2中公开的α射线量低的Sn锭制作镀液，利用专利文献1中公开的镀覆法形成Cu芯球也是极其困难的。可见，采用专利文献1、专利文献2中记载的现有技术制造的Cu芯球被用于接头的形成时，Cu芯球的软钎料覆膜中存在的放射性元素向接头的电极扩散并释放α射线的可能性高。因此，即使将现有技术组合，也无法降低Cu芯球的α射线量，从而无法避免因高密度安装而成为新问题的软错误。用于解决问题的方案本专利技术人等首先对Cu芯球中使用的Cu球进行选择。其结果发现，如果Cu球中不含有一定量的Pb和/或Bi，则Cu球的球形度降低，进行软钎料镀覆时，对Cu球的软钎料镀覆变得不均匀，结果所得Cu芯球的球形度降低。接着，为了降低构成Cu芯球的软钎料覆膜的α射线量，着眼于使用镀覆法形成软钎料镀覆膜的方面进行了深入研究。本专利技术人等为了减少镀液中的Pb、Bi、由这些元素的衰变而生成的Po而边使Cu球、镀液流动边在Cu球上形成镀覆膜时，预料之外地发现，即使不使吸附剂悬浮，这些Pb、Bi、Po元素也形成了盐。由此得到以下见解：由于该盐为电中性，所以这些元素不会被引入到镀覆膜中，构成Cu芯球的镀覆膜的α射线量降低。此处，本专利技术如下所述。(1)一种Cu芯球，其特征在于，具备Cu球和覆盖该Cu球的表面的软钎料镀覆膜，前述软钎料镀覆膜为Sn软钎料镀覆膜或由以Sn作为主要成分的无铅软钎料合金形成的软钎料镀覆膜，U的含量为5ppb以下，Th的含量为5ppb以下，该Cu球的纯度为99.9％以上且99.995％以下，Pb和/或Bi的含量的总量为1ppm以上，球形度为0.95以上，并且，Cu芯球的α射线量为0.0200cph/cm2以下。此处，“以Sn作为主要成分”是指，软钎料镀覆膜中的Sn的含量相对于覆膜质量为40质量％以上。因此，构成本专利技术的软钎料镀覆膜包括Sn软钎料镀覆膜。(2)根据上述(1)所述的Cu芯球，其中，前述Cu芯球的α射线量为0.0020cph/cm2以下。(3)根据上述(1)所述的Cu芯球，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Cu芯球，其特征在于，其具备Cu球和覆盖该Cu球的表面的软钎料镀覆膜，所述软钎料镀覆膜为Sn软钎料镀覆膜或由以Sn作为主要成分的无铅软钎料合金形成的软钎料镀覆膜，U的含量为5ppb以下，Th的含量为5ppb以下，该Cu球的纯度为99.9％以上且99.995％以下，Pb和/或Bi的含量的总量为1ppm以上，球形度为0.95以上，并且，Cu芯球的α射线量为0.0200cph/cm2以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种Cu芯球，其特征在于，其具备Cu球和覆盖该Cu球的表面的软钎料镀覆膜，所述软钎料镀覆膜为Sn软钎料镀覆膜或由以Sn作为主要成分的无铅软钎料合金形成的软钎料镀覆膜，U的含量为5ppb以下，Th的含量为5ppb以下，该Cu球的纯度为99.9％以上且99.995％以下，Pb和/或Bi的含量的总量为1ppm以上，球形度为0.95以上，并且，Cu芯球的α射线量为0.0200cph/cm2以下。2.根据权利要求1所述的Cu芯球，其α射线量为0.0020cph/cm2以下。3.根据权利要求1所述的Cu芯球，其α射线量为0.0010cph/cm2以下。4.根据权利要求1所述的Cu芯球，其中，所述Cu球中的Pb和Bi的含量总计为1ppm以上。5.根据权利要求2所述的Cu芯球，其中，所述Cu球中的Pb和Bi的含量总计为1ppm以上。6.根据权利要求3所述的Cu芯球，其中，所述Cu球中的Pb和Bi的含量总计为1ppm以上。7.根据权利要求1所述的Cu芯球，其直径为1～1000μm。8.根据权利要求2所述的Cu芯球，其直径为1～1000μm。9.根据权利要求3所述的Cu芯球，其直径为1～1000μm。10.根据权利要求4所述的Cu芯球，其直径为1～1000μm。11.根据权利要求5所述的Cu芯球，其直径为1～1000μm。12.根据权利要求6所述的Cu芯球，其直径为1～1000μm。13.根据权利要求1所述的Cu芯球，其中，所述Cu球在利用所述软钎料镀覆膜进行覆盖之前预先利用由选自Ni和Co中的1种元素以上形成的镀层进行了覆盖。14.根据权利要求2所述的Cu芯球，其中，所述Cu球在利用所述软钎料镀覆膜进行覆盖之前预先利用由选自Ni和Co中的1种元素以上形成的镀层进行了覆盖。15.根据权利要求3所述的Cu芯球，其中，所述Cu球在利用所述软钎料镀覆膜进行覆盖之前预...

【专利技术属性】
技术研发人员：川崎浩由，桥本知彦，池田笃史，六本木贵弘，相马大辅，佐藤勇，川又勇司，
申请(专利权)人：千住金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP