制造芯球的方法技术

本发明专利技术涉及芯球、焊膏、成形焊料、助焊剂涂布芯球以及焊料接头。本发明专利技术提供抑制软错误的产生、设为在安装处理中不会成为问题的接合熔融温度的低α射线量的芯球、焊膏、成形焊料、助焊剂涂布芯球以及焊料接头。所述芯球作为核的金属粉为球体，作为金属粉使用Cu球时的纯度为99.9％以上且99.995％以下，Pb或Bi任一者的含量、或者Pb和Bi的总含量为1ppm以上，Cu球的球形度为0.95以上。覆盖于Cu球的焊料镀覆膜为Sn‑Bi系合金。焊料镀覆膜中所含的U为5ppb以下、Th为5ppb以下。芯球的α射线量为0.0200cph/cm

Core ball, solder paste, formed solder, flux coating, core ball, and solder joint

The invention relates to a core ball, solder paste, formed solder, flux coating, core ball, and solder joint. The present invention provides inhibit the generation of soft error, as low amount of alpha joint melting temperature problem of core ball, solder paste, solder, flux coating forming core ball and solder joints will not be installed in the treatment. The core of the ball as a metal powder core is a sphere, as the purity of metal powder using Cu when the ball is above 99.9% and below 99.995%, the total content of Pb or Bi, either Pb or Bi and 1ppm or more, Cu is more than 0.95 degree spherical ball. Covers the Cu ball solder plating film is Sn Bi alloy. The U contained in the solder coating is below 5ppb and Th is below 5ppb. The alpha ray of the core ball is 0.0200cph/cm

【技术实现步骤摘要】
芯球、焊膏、成形焊料、助焊剂涂布芯球以及焊料接头本申请是申请日为2015年2月4日、申请号为201510058686.4、专利技术名称为“芯球、焊膏、成形焊料、助焊剂涂布芯球以及焊料接头”的申请的分案申请。
本专利技术涉及实现了接合温度的低温化的α射线量少的芯球、焊膏、成形焊料(formedsolder；成形为规定形状的焊料)、助焊剂涂布芯球以及焊料接头。
技术介绍
近年来，由于小型信息设备的发达，所搭载的电子部件的急速的小型化正在进行。电子部件根据小型化的要求，为了应对连接端子的狭窄化、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”)。对于在半导体封装体中应用BGA而得到的电子部件，具备电极的半导体芯片被树脂密封，而且在半导体芯片的电极上形成有焊料凸块。焊料凸块是将焊料球接合于半导体芯片的电极而成的，通过与印刷电路板的导电性焊盘接合将半导体芯片安装于印刷电路板。近年来，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的高密度安装。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，焊料球有时被压碎。还可以想到的是，发生这样的情况时，焊料从电极露出，会发生电极间的短路(short)。为了消除这样的问题，研究了采用硬度高于焊料球的球。作为硬度高的球，研究了使用Cu球、Cu芯球的焊料凸块。Cu芯球是指在Cu球的表面形成有焊料覆膜(焊料镀覆膜)的球。Cu球、Cu芯球由于在焊料的熔点下不熔融，所以即使半导体封装体的重量施加于焊料凸块，安装处理时焊料凸块也不会被压碎，因此可以可靠地支撑半导体封装体。作为Cu球等的相关技术，例如可以举出专利文献1。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(IC电路)的存储单元中而改写存储内容的可能性。认为α射线是通过焊料合金中的U、Th、Po等放射性元素、Pb、Bi等中所含的放射性同位素经过β衰变并进行α衰变而放射的。近年来，正在进行降低了放射性元素的含量的低α射线的焊料材料的开发。作为相关文献，例如可以举出专利文献2。专利文献3中公开了如下的技术：作为利用镀层覆盖焊料球的表面而成的芯球，通过利用Sn-Bi合金构成镀层，从而进行熔点的低温化，使低温下的回流焊成为可能。进而，专利文献4中公开了将作为焊料材料使用的Bi的α射线量抑制至0.0100cph/cm2以下的技术。专利文献5中公开了实现接合强度和熔点的低温化的技术。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号公报专利文献3：国际公开2013-14166号专利文献4：日本特开2013-185214号公报专利文献5：日本特开2007-46087号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献1中记载了球形度高的Cu球、Cu芯球。然而，专利文献1中完全没有考虑到降低Cu芯球的α射线量这样的课题。该文献中，关于构成焊料覆膜的焊料合金，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焊料合金由于大量含有Pb，所以认为也含有放射性同位素210Pb。因此，即使将该焊料合金用于Cu芯球的焊料覆膜，也不能降低α射线量。该文献中完全没有公开对Cu球进行Sn镀覆、在Cu球和电解液流动的状态下进行电镀的内容。另外，对于该文献中记载的电解精炼，由于电解析出面不限定于单向，所以无法对Cu球这样的微小工件形成膜厚均匀的镀覆膜。专利文献2中公开了α射线量低的Sn锭的技术方案，记载了如下技术方案：不单纯地进行电解精炼，而是使吸附剂悬浮于电解液中，从而吸附Pb、Bi使α射线量降低。根据该文献，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。假设如该文献中记载那样将电解精炼应用于Cu球的镀覆膜的形成，使吸附剂悬浮于镀液地进行转筒滚镀时，镀液、工件被搅拌，同时吸附剂也被搅拌。存在由于该搅拌而使吸附于吸附剂的Pb离子、Bi离子成为载体，与吸附剂一起被引入到焊料覆膜内的可能性。引入了吸附剂的焊料覆膜放射较高的α射线。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焊料合金，但是公开了镀覆法、熔接法、铜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，该文献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降低该文献中公开的Cu芯球的α射线量这样的课题，而且焊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焊料合金中采用Sn系焊料、特别是Sn-Bi系合金焊料来代替构成焊料覆膜的Pb-Sn焊料合金，则需要无限次的反复试验。即使对于本领域技术人员而言，使用该文献中公开的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。如此，采用专利文献1、专利文献2中记载的现有技术制造的Cu芯球用于接头的形成时，Cu芯球的焊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，无法避免因高密度安装而成为新问题的软错误。专利文献3中公开了作为镀层(焊料层)使用Sn-Bi合金，其中Bi的含量在45～65％中选择，从而能够在160℃以下的低温下进行回流焊处理的技术，但是没有公开使用什么样的球作为核球、以及如何减少Cu球和焊料层的α射线量来应对软错误的技术。专利文献4中公开了通过抑制作为焊料材料使用的Bi的α射线量来防止软错误的技术，但该文献为焊料材料自身的改良，完全没有公开谋求用作芯球的作为核的球的低α射线量化、进而谋求焊料镀覆膜自身的低α射线量化的具体的技术。对于低α射线量的Sn-Bi合金也没有公开，该文献的合金中记载了不使用添加材料，完全没有研讨无法避免使用螯合剂、光亮剂等添加剂的电镀中的使用。如此，该文献中，虽然将纯金属的Sn和Bi熔融地使用Sn-Bi合金，但是完全没有公开利用电镀法(湿式镀覆法)形成芯球的技术。进而，由于Bi会向放射性同位素衰变，因此难以减少α射线量，该文献中制造的Bi的α射线量结果为0.0100cph/cm2以下。专利文献5中公开了通过在包含Cu的核球的表面形成基于Sn-Bi合金的镀层，从而提高接合强度，实现熔点的低温化的技术。但是，为了如上述这样操作，需要使镀层中所含的Bi的组成比自内部(核表面)向外部(外表面)地变化，因此在技术上会伴随困难的操作。此外，没有公开与核球的低α射线量化一起实现焊料镀覆膜的低α射线量化的技术。所以，本专利技术提供能够抑制软错误的产生、并且实现安装处理时的焊料熔融温度的低温化、减轻向安装部件的热应力的芯球、焊膏、成形焊料、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造芯球的方法，其特征在于，包括如下的阶段：提供金属粉的阶段，其为提供作为核的球状的金属粉的阶段，所述金属粉是金属的纯度为99.9％以上且99.995％以下、并且Pb和/或Bi的含量的总量为1ppm以上、球形度为0.95以上的球体；提供焊料镀覆膜的阶段，其为通过使金属粉和镀液流动并使放射性同位素以盐的形式沉淀的电镀而提供覆盖所述金属粉的表面的焊料镀覆膜的阶段，所述焊料镀覆膜为含有40～60质量％的Bi的Sn‑Bi系无Pb焊料合金，U和Th的含量分别为5ppb以下，所述芯球的α射线量为0.0200cph/cm

【技术特征摘要】
2014.02.04 JP 2014-0197201.一种制造芯球的方法，其特征在于，包括如下的阶段：提供金属粉的阶段，其为提供作为核的球状的金属粉的阶段，所述金属粉是金属的纯度为99.9％以上且99.995％以下、并且Pb和/或Bi的含量的总量为1ppm以上、球形度为0.95以上的球体；提供焊料镀覆膜的阶段，其为通过使金属粉和镀液流动并使放射性同位素以盐的形式沉淀的电镀而提供覆盖所述金属粉的表面的焊料镀覆膜的阶段，所述焊料镀覆膜为含有40～60质量％的Bi的Sn-Bi系无Pb焊料合金，U和Th的含量分别为5ppb以下，所述芯球的α射线量为0.0200cph/cm2以下。2.一种制造芯球的方法，其特征在于，包括如下的阶段：提供金属粉的阶段，其为提供作为核的球状的金属粉的阶段，所述金属粉是金属的纯度为99.9％以上且99.995％以下、并且U为5ppb以下且Th为5ppb以下的含量、Pb和/或Bi的含量的总量为1ppm以上、α射线量为0.0200cph/cm2以下、球形度为0.95以上的球体；提供焊料镀覆膜的阶段，其为通过使金属粉和...

【专利技术属性】
技术研发人员：川崎浩由，近藤茂喜，池田笃史，六本木贵弘，相马大辅，佐藤勇，
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