银包覆球及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种银包覆球（１０），其具有：球状的核（１）；和以包围核（１）的方式设置的含有银超微粒子的包覆层（２），其中，包覆层（２）中含有的银超微粒子的平均粒径为１ｎｍ以上５０ｎｍ以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及银包覆球，具体涉及用含有平均粒径为lnm以上50nm 以下的银超微粒子的包覆层覆盖核的表面的银包覆球。
技术介绍
焊料包覆球主要用于连接电气、电子设备的部件。具体而言，焊 料包覆球可用于例如部件周围具有导线端子的QFP (Quard Flatpack Package:四周扁平封装)、较小型的可多引脚化的BGA( Ball Grid Array: 球栅阵列)以及CSP (Chip size package:晶片尺寸封装)等半导体封 装的输入输出端子。图10 (a)和(b)是使用焊料包覆球的BGA的立体图和截面图。 如图10 (a)和(b)所示，BGA是在LSI芯片的下面隔着互连基板(interposer) 62与银包覆球50接合的LSI封装。银包覆球50是在互 连基板62的一面排列成网格状的封装的输入输出端子。银包覆球50 构成为在例如直径为0.1 1.0mm左右的金属制的微小球表面设有含铅(Pb)焊料层。近年，为应对环境问题，含铅焊料逐渐被无铅焊料(Pbfree焊料) 代替。鉴于这种情况，本申请人公开了由不含铅的锡-银(Sn-Ag)系 焊料层包覆表面，抑制加热熔融时产生空穴的焊料包覆球(专利文献1 和专利文献2)。另一方面，根据软钎焊温度，焊料大致分为中低温焊料(熔融温 度约15(TC 约250°C)和高温焊料(熔融温度约250。C 约300 °C)。中低温焊料主要在将电子部件连接在印刷基板等上时使用，高温 焊料主要在连接电子部件的内部配线等时使用。上述Sn-Ag系焊料层的熔点约为216'C，具有该焊料层的焊料包覆 球适用于中低温度区域的软钎焊。然而，Sn-Ag系焊料层在约25(TC 约300'C的高温区域会再熔融，导致球变形等，以致不能用于高温区域3的软钎焊。因此，人们热切期望可适用于高温焊料的无铅焊料包覆球。另一方面，已知金属的纳米粒子(粒径为几nm 几百nm的超微 粒子)显示出与松散(bulk)状态完全不同的物性。例如，已知银纳米 粒子与松散状态的银相比，可以在低得多的温度下烧结。关于银纳米 粒子，在专利文献3的实施例栏中，公开了含有平均粒径约为32nm的 银纳米粒子的银胶体有机溶胶的制造方法。专利文献l:日本特开2004-114123号公报专利文献2:日本特开2004-128262号公报专利文献3:日本特开2003-159525号公报
技术实现思路
本专利技术人对将银纳米粒子用作焊料包覆球的高温焊料材料进行研究。本专利技术的主要目的在于提供具有银纳米粒子包覆层的银包覆球及 其制造方法。本专利技术的银包覆球具有球状的核和以包围上述核的方式设置的含 有银超微粒子的包覆层，上述包覆层中含有的银超微粒子的平均粒径 为lnm以上50nm以下。在优选实施方式中，上述银包覆球中含有的碳的比率为0.01质量 %以上1质量％以下。在优选实施方式中，上述包覆层的厚度为O.l阿以上50,以下。在优选实施方式中，上述核由铜或树脂形成。在优选实施方式中，上述核的平均粒径为0.05mm以上1.5mm以下。本专利技术的银包覆球的制造方法包括准备球状的核、含有银超微 粒子和溶剂的分散液的工序；在上述核的表面形成上述分散液的膜的 工序；从上述分散液的膜除去上述分散液中含有的上述溶剂，在上述 核的表面形成含有上述银超微粒子的包覆层的工序，上述银超微粒子 的平均粒径为lnm以上50nm以下，其中，上述溶剂含有非极性烃溶 剂，上述银超微粒子与上述溶剂的质量比率为40质量％ 85质量在上述核的表面形成上述分散液的膜的工序 包括将上述核浸渍在上述分散液中的工序。在优选实施方式中，形成含有上述银超微粒子的包覆层的工序包 括向斜面供给形成有上述分散液的膜的上述球的工序；和使上述球 在上述斜面上滚动的工序。在优选实施方式中，上述溶剂含有沸点约超过IO(TC的溶剂和沸点 约为IO(TC以下的溶剂。在优选实施方式中，上述非极性烃溶剂含有二甲苯。专利技术效果本专利技术的银包覆球以覆盖球状的核的方式由含有平均粒径约为 lnm以上50nm以下的银超微粒子的包覆层覆盖。该银超微粒子具有约 25(TC 约30(TC的熔点。因此，本专利技术的银包覆球能够适合用作高温 焊料用的无铅焊料材料。利用软钎焊而熔融的银直到银的熔点(约960 °C)不会再熔融，因此，根据本专利技术，能够提供在高温下与银包覆球 的接合强度提高的半导体封装。附图说明图1是模式地表示本专利技术实施方式的银包覆球10的构成的截面图。图2是用于由分散液膜包覆球制作银包覆球的优选装置概略示意图。图3 (a)和(b)是本专利技术半导体连接结构的形成方法的一例的说 明图。图4是用立体显微镜观察本专利技术实施例1的银包覆铜球的照片。 图5是用立体显微镜观察比较例1的银包覆铜球的照片。 图6是用立体显微镜观察铜球的照片。图7是将实施例1的银包覆铜球在氮气气氛下、30(TC下加热熔融 2小时后的立体显微镜照片。图8是实施例1的银包覆铜球的DTA曲线。 图9是分散液A的DTA曲线。图10 (a)和(b)是使用焊料包覆球的BGA的立体图和截面图。符号说明1:核；2:包覆层；4A:熔融状态下的焊料层；10:银包覆球； 12: Cu层；14: Ni镀层；16: Au镀层；18:衬垫；20:基板；31: 斜面；32:台座；50:银包覆球；62:互连基板具体实施例方式本专利技术人等为了提供由含有银超微粒子的包覆层(以下，有时称 为"银包覆层")均匀覆盖核的表面的银包覆球，着眼于银超微粒子的 分散液，进行了深入研究。通常，银超微粒子的表面活性高，在室温下易于凝聚。为此，通 常，为了使预期的粒度分布的银超微粒子在分散液中不凝聚而稳定存 在，根据用途等对分散液的组成进行适度调整。分散液通常含有溶解 银超微粒子的溶剂和表面活性剂，根据需要，还含有还原剂、保护胶 体剂等。例如，在上述专利文献3中，公开了将银超微粒子等的]贵金属化 合物与表面活性剂按照规定比率混合而得到的复合凝胶。该复合凝胶 可有效用作制造含有高浓度的单分散贵金属胶体粒子的贵金属胶体有 机溶胶材料的材料，例如，可适用于电子部件的导电膏、纤维等的着 色颜料。此外，市售品有含有高浓度的银超微粒子并且分散稳定性、 低温下的烧结性等优异的油墨、膏状物等(例如真空冶金株式会社制 的微细配线用导电性油墨"纳米金属墨料(Nano Metal Ink)"，该公司 制的微细配线用金属膏"纳米膏(Nano Paste)"等)。但是，至此提案的分散液都完全没有被考虑到如本实施方式那样 用于球状的表面。因此，专利技术人根据试验得知，即使采用现有的分散 液，也不能在核的表面均匀地形成预期的银包覆层，而是会生成银超 微粒子的凝聚体，或是包覆层的一部分发生剥离(参照后述实施例)。基于上述试验结果，本专利技术人改变分散液的组成等，进行反复研 究。结果发现，在核的表面形成含有规定比率的溶剂和银超微粒子的 分散液的膜后，为了得到期望的含有银微粒子的包覆层，进行规定的 除溶剂处理，此时银超微粒子未发生凝聚，溶剂均匀气化，达到了期望的目的，从而完成本专利技术。本实施方式所用的分散液，由于对银超微粒子和溶剂的含有比率 进行了适当控制，因此向球表面的吸附性(密合性)好。另外，由于上述分散液优选含有沸点约超过ioo'c的高沸点溶剂，所以气化速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种银包覆球的制造方法，其特征在于，包括：　准备球状的核、含有银超微粒子和溶剂的分散液的工序；　在所述核的表面形成所述分散液的膜的工序；和　从所述分散液的膜除去所述分散液中含有的所述溶剂，在所述核的表面形成含有所述银超微粒 子的包覆层的工序，其中，　所述银超微粒子的平均粒径为１ｎｍ以上５０ｎｍ以下，　所述溶剂含有非极性烃溶剂，　所述银超微粒子与所述溶剂的质量比率为４０质量％～８５质量％∶１５质量％～６０质量％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：浅田贤，菊井文秋，
申请(专利权)人：株式会社新王材料，
类型：发明
国别省市：JP[日本]