JP2018144076A - はんだバンプ製造用金属粉末、はんだバンプ製造用ペーストおよびはんだバンプの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】回路基板の電極への濡れ性が高く、ボイドの発生が少なく、またボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいはんだバンプを安定して製造することができるはんだバンプ製造用金属粉末を提供する。【解決手段】加熱によってSn−Cu系はんだバンプまたはSn−Ag−Cu系はんだバンプを製造するためのはんだバンプ製造用金属粉末であって、SnとCuまたはSnとAgとCuを含み、さらにNa、LiおよびPからなる群より選ばれる少なくとも一種の添加元素を10質量ppm以上2.8質量%以下の範囲となる量にて含有することを特徴とするはんだバンプ製造用金属粉末。【選択図】なし
Description
本発明は、はんだバンプ製造用金属粉末、はんだバンプ製造用ペーストおよびはんだバンプの製造方法に関する。
回路基板の電極と半導体素子などの電子部品とを接合するための接合材として、はんだバンプが使用されている。はんだバンプの製造方法としては、はんだバンプ製造用金属粉末とフラックスとを含むペーストを回路基板の電極の上に塗布し、次いで加熱(リフロー)することにより、はんだバンプ製造用金属粉末を溶融させてはんだバンプを生成させる方法が知られている。このはんだバンプ製造用金属粉末の材料として、以前は、Sn−Pb合金が多用されていたが、環境上の配慮から、現在ではPbフリーはんだが開発され、その普及が進められている。
Pbフリーはんだとしては、Sn−Cu系合金およびSn−Ag−Cu系合金が実用化されている。Sn−Cu系合金としては、Sn−0.7Cu合金が、Sn−Ag−Cu系合金としては、Sn−3.0Ag−0.5Cu合金(SAC305)、Sn−4.0Ag−0.5Cu合金(SAC405)が知られている。
しかしながら、PbフリーはんだはSn−Pb合金と比較して、回路基板の電極に対する濡れ性が低いという問題がある。はんだの濡れ性が低いと、回路基板の電極上にはんだバンプを均一に形成しにくくなり、また形成されたはんだバンプ中にはボイド(気泡)が発生しやすくなる。
Pbフリーはんだの濡れ性を改善する方法として、特許文献1には、Pbフリーはんだに特定のフラックスを配合する方法が開示されている。また、濡れ性が改善したPbフリーはんだとして、特許文献2には、Snに、所定量のGaを添加したはんだが開示されている。特許文献3には、Snに、所定量のCu、Co、Ag、Geを添加したはんだが開示されている。
ところで、近年の電子機器の小型化・高機能化に伴って、回路基板は小型化・高集積化しており、回路基板の電極は微細化する傾向にある。このため、微細な電極の上に、ボイドの発生が少なく、またボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいはんだバンプを安定して形成することができるはんだバンプ製造用金属粉末が求められている。しかしながら、前記特許文献1に開示されている方法のみでは、Pbフリーはんだの濡れ性を十分に改善することは難しい。また、前記特許文献2、3に開示されているはんだは、濡れ性の改善が充分とは言えず、ボイドの発生が少ないはんだバンプを安定して形成することが困難となる場合がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、回路基板の電極への濡れ性が高く、ボイドの発生が少なく、またボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいはんだバンプを安定して製造することができるはんだバンプ製造用金属粉末、はんだバンプ製造用ペーストおよびはんだバンプの製造方法を提供することを目的とする。
前述の課題を解決するために、本発明のはんだバンプ製造用金属粉末は、加熱によってSn−Cu系はんだバンプまたはSn−Ag−Cu系はんだバンプを製造するためのはんだバンプ製造用金属粉末であって、SnとCuまたはSnとAgとCuを含み、さらにNa、LiおよびPからなる群より選ばれる少なくとも一種の添加元素を10質量ppm以上2.8質量%以下の範囲となる量にて含有することを特徴としている。
上記のはんだバンプ製造用金属粉末によれば、Na、LiおよびPからなる群より選ばれる少なくとも一種の添加元素を10質量ppm以上2.8質量%の範囲にて含有するので、回路基板の電極への濡れ性が向上する。すなわち、Na、LiおよびPは、加熱によって溶融したはんだバンプ製造用金属粉末の表面張力を下げる効果があり、これによって、回路基板の電極に対する濡れ性が向上する。また、Na、LiおよびPは、強い還元作用を有し、回路基板の電極表面に形成されている酸化被膜を還元除去する作用があり、これによって、はんだバンプ製造用金属粉末の電極表面に対する濡れ性がさらに向上する。従って、本発明のはんだバンプ製造用金属粉末によれば、ボイドの発生が少なく、ボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいはんだバンプを安定して製造することができる。
ここで、本発明のはんだバンプ製造用金属粉末が、Sn−Cu系はんだバンプを製造するためのはんだバンプ製造用金属粉末であって、SnとCuを含む場合は、Na、LiおよびPをSn、Cuのうちの少なくとも1種の金属を含む合金粉末として含有することが好ましい。
この場合は、Na、LiおよびPが合金として存在することによって、酸化しにくく化学的に安定になるため、はんだバンプ製造用金属粉末が溶融したときには、確実にその表面張力を下げることができ、また回路基板の電極表面に形成されている酸化被膜を還元除去することができるので、ボイドの発生が少なく、またボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいSn−Cu系はんだバンプを安定して製造することができる。
この場合は、Na、LiおよびPが合金として存在することによって、酸化しにくく化学的に安定になるため、はんだバンプ製造用金属粉末が溶融したときには、確実にその表面張力を下げることができ、また回路基板の電極表面に形成されている酸化被膜を還元除去することができるので、ボイドの発生が少なく、またボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいSn−Cu系はんだバンプを安定して製造することができる。
また、本発明のはんだバンプ製造用金属粉末が、Sn−Ag−Cu系はんだバンプを製造するためのはんだバンプ製造用金属粉末であって、SnとAgとCuを含む場合は、Na、LiおよびPをSn、Ag、Cuのうちの少なくとも1種の金属を含む合金粉末として含有することが好ましい。
この場合は、Na、LiおよびPが合金として存在することによって化学的に安定するため、はんだバンプ製造用金属粉末が溶融したときには、確実にその表面張力を下げることができ、また回路基板の電極表面に形成されている酸化被膜を還元除去することができるので、ボイドの発生が少なく、またボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいSn−Ag−Cu系はんだバンプを安定して製造することができる。
この場合は、Na、LiおよびPが合金として存在することによって化学的に安定するため、はんだバンプ製造用金属粉末が溶融したときには、確実にその表面張力を下げることができ、また回路基板の電極表面に形成されている酸化被膜を還元除去することができるので、ボイドの発生が少なく、またボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいSn−Ag−Cu系はんだバンプを安定して製造することができる。
本発明のはんだバンプ製造用ペーストは、上記のはんだバンプ製造用金属粉末と、フラックスとを含むことを特徴としている。
この構成のはんだバンプ製造用ペーストによれば、電極に対する濡れ性が向上したはんだバンプ製造用金属粉末を使用しているので、ボイドの発生が少なく、またボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいはんだバンプを安定して製造することができる。
この構成のはんだバンプ製造用ペーストによれば、電極に対する濡れ性が向上したはんだバンプ製造用金属粉末を使用しているので、ボイドの発生が少なく、またボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいはんだバンプを安定して製造することができる。
本発明のはんだバンプの製造方法は、上記のはんだバンプ製造用ペーストを、回路基板の電極の上に塗布し、次いで加熱してはんだバンプを生成させることを特徴としている。
この構成のはんだバンプの製造方法によれば、電極に対する濡れ性が向上したはんだバンプ製造用金属粉末を用いているので、ボイドの発生が少なく、ボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいはんだバンプを安定して製造することができる。
この構成のはんだバンプの製造方法によれば、電極に対する濡れ性が向上したはんだバンプ製造用金属粉末を用いているので、ボイドの発生が少なく、ボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいはんだバンプを安定して製造することができる。
本発明によれば、回路基板の電極への濡れ性が高く、ボイドの発生が少なく、ボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいはんだバンプを安定して製造することができるはんだバンプ製造用金属粉末、はんだバンプ製造用ペーストおよびはんだバンプの製造方法を提供することが可能となる。
以下、本発明の一実施形態であるはんだバンプ製造用金属粉末、はんだバンプ製造用ペーストおよびはんだバンプの製造方法について詳細に説明する。
<はんだバンプ製造用金属粉末>
本実施形態であるはんだバンプ製造用金属粉末は、加熱によってSn−Cu系はんだバンプまたはSn−Ag−Cu系はんだバンプからなる群より選ばれるはんだバンプを生成するためのものであって、Na、LiおよびPからなる群より選ばれる少なくとも一種の添加元素を10質量ppm以上2.8質量%以下の範囲となる量にて含有する。この添加元素としては、Na、LiおよびPから選ばれる一種を使用してもよいし、Na、LiおよびPから選ばれる二種以上を組み合わせて使用してもよい。二種以上の添加元素を使用する場合は、添加元素の含有量は、合計で10質量ppm以上2.8質量%以下とする。
本実施形態であるはんだバンプ製造用金属粉末は、加熱によってSn−Cu系はんだバンプまたはSn−Ag−Cu系はんだバンプからなる群より選ばれるはんだバンプを生成するためのものであって、Na、LiおよびPからなる群より選ばれる少なくとも一種の添加元素を10質量ppm以上2.8質量%以下の範囲となる量にて含有する。この添加元素としては、Na、LiおよびPから選ばれる一種を使用してもよいし、Na、LiおよびPから選ばれる二種以上を組み合わせて使用してもよい。二種以上の添加元素を使用する場合は、添加元素の含有量は、合計で10質量ppm以上2.8質量%以下とする。
Na、Li及びPなどの添加元素は、はんだバンプ製造用金属粉末の溶融時の表面張力を低下させる表面張力低減剤としての作用効果を有する。これによって、はんだバンプ製造用金属粉末の溶融時の濡れ性が向上する。また、上記の添加元素は、回路基板の電極表面の酸化被膜を還元して除去する還元剤としての作用効果を有する。これによってはんだバンプ製造用金属粉末の回路基板の電極に対する濡れ性が向上する。ここで、添加元素の含有量が10質量ppm未満では、表面張力低減剤および還元剤としての作用効果が得られなくなるおそれがある。一方、添加元素の含有量が2.8質量%を超える場合には、上記の添加元素は酸化しやすく、酸化した添加元素の含有量が多くなることによって、かえって溶融時のはんだバンプ製造用金属粉末の濡れ性を低下させるおそれがあり、またはんだバンプ製造用金属粉末の融点が高くなる。
このような理由から、本実施形態のはんだバンプ製造用金属粉末においては、添加元素の含有量を10質量ppm以上2.8質量%以下の範囲に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、添加元素の含有量を50質量ppm以上1質量%以下の範囲とすることが好ましい。
このような理由から、本実施形態のはんだバンプ製造用金属粉末においては、添加元素の含有量を10質量ppm以上2.8質量%以下の範囲に設定している。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、添加元素の含有量を50質量ppm以上1質量%以下の範囲とすることが好ましい。
本実施形態のはんだバンプ製造用金属粉末が、Sn−Cu系はんだバンプ製造用の金属粉末である場合は、Cuを0.1質量%以上1.5質量%以下の範囲、上記の添加元素を10質量ppm以上2.8質量%以下の範囲、残部がSn及び不可避不純物からなる組成を有することが好ましい。
Cuは、はんだバンプに付与された応力を緩和させることによって、はんだバンプの強度を高くする作用効果がある。Cuの含有量が0.1質量%未満では、上記の作用効果が得られなくなるおそれがある。一方、Cuの含有量が1.5質量%を超えると、はんだバンプ製造用金属粉末の融点が高くなり、はんだ付け性の低下を招くおそれがある。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Cuの含有量を0.3質量%以上1.2質量%以下の範囲とすることが好ましい。
Cuは、はんだバンプに付与された応力を緩和させることによって、はんだバンプの強度を高くする作用効果がある。Cuの含有量が0.1質量%未満では、上記の作用効果が得られなくなるおそれがある。一方、Cuの含有量が1.5質量%を超えると、はんだバンプ製造用金属粉末の融点が高くなり、はんだ付け性の低下を招くおそれがある。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Cuの含有量を0.3質量%以上1.2質量%以下の範囲とすることが好ましい。
Sn−Cu系はんだバンプ製造用の金属粉末は、Sn源およびCu源として、Sn−Cu合金粉末、Sn粉末、Cu粉末のいずれかを含むことが好ましい。添加元素はSn、Cuのうちの少なくとも1種の金属を含む合金粉末として含有されていることが好ましい。すなわち、添加元素は、Sn−Cu−添加元素合金粉末、Sn−添加元素合金粉末、Cu−添加元素合金粉末のいずれかの合金粉末として含有されていることが好ましい。
本実施形態のはんだバンプ製造用金属粉末が、Sn−Ag−Cu系はんだバンプ製造用の金属粉末である場合は、Agを0.1質量%以上10.0質量%以下の範囲、Cuを0.1質量%以上1.5質量%以下の範囲、上記の添加元素を10質量ppm以上2.8質量%以下の範囲、残部がSn及び不可避不純物からなる組成を有することが好ましい。
Agは、はんだバンプの耐熱疲労性と機械的強度を向上させる作用効果を有する。Agの含有量が0.1質量%未満では、上記の作用効果が得られなくなるおそれがある。一方、Agの含有量が10.0質量%を超えると、はんだバンプ製造用金属粉末の融点が高くなり、はんだ付け性の低下を招くおそれがある。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Agの含有量を2質量%以上5質量%以下の範囲とすることが好ましい。
Agは、はんだバンプの耐熱疲労性と機械的強度を向上させる作用効果を有する。Agの含有量が0.1質量%未満では、上記の作用効果が得られなくなるおそれがある。一方、Agの含有量が10.0質量%を超えると、はんだバンプ製造用金属粉末の融点が高くなり、はんだ付け性の低下を招くおそれがある。なお、上述の作用効果を確実に奏功せしめるためには、Agの含有量を2質量%以上5質量%以下の範囲とすることが好ましい。
Sn−Ag−Cu系はんだバンプ製造用の金属粉末は、Sn源、Ag源およびCu源として、Sn−Ag−Cu合金粉末、Sn−Ag合金粉末、Sn−Cu合金粉末、Ag−Cu合金粉末、Sn粉末、Ag粉末、Cu粉末のいずれかを含むことが好ましい。添加元素はSn、Ag、Cuのうちの少なくとも1種の金属を含む合金粉末として含有されていることが好ましい。すなわち、添加元素は、Sn−Ag−Cu−添加元素合金粉末、Sn−Ag−添加元素合金粉末、Sn−Cu−添加元素合金粉末、Ag−Cu−添加元素合金粉末、Sn−添加元素合金粉末、Ag−添加元素合金粉末、Cu−添加元素合金粉末のいずれかの合金粉末として含有されていることが好ましい。
本実施形態のはんだバンプ製造用金属粉末は、さらに、Zn、In、Biを含有していてもよい。これらの金属は、はんだバンプ製造用金属粉末の溶融時の濡れ性をさらに向上させる作用効果を有する。これらの金属の含有量は、合計で0.1質量%以上5.0質量%以下の範囲にあることが好ましい。
<はんだバンプ製造用ペースト>
本実施形態であるはんだバンプ製造用ペーストは、上記のはんだバンプ製造用金属粉末とフラックスとからなる。
本実施形態であるはんだバンプ製造用ペーストは、上記のはんだバンプ製造用金属粉末とフラックスとからなる。
フラックスとしては、通常用いられる一般的なフラックスを用いることが可能であり、特に制限するものではないが、ペーストの濡れ性の観点等から、RAフラックスやRMAフラックスを用いることが好ましい。また、このフラックス中には、通常用いられるロジン、活性剤、溶剤およびチキソ剤等が含まれていても構わない。
また、はんだバンプ製造用ペーストにおけるフラックス含有量が5質量%未満であると、ペースト状にならない。一方、フラックス含有量が40質量%を超えるとペーストの粘度が低すぎて、印刷の際にダレが生じることから、ペースト中のフラックス含有量を5〜40質量%とすることが望ましく、フラックス含有量を6〜15質量%とすることがさらに望ましい。
また、はんだバンプ製造用ペーストにおけるフラックス含有量が5質量%未満であると、ペースト状にならない。一方、フラックス含有量が40質量%を超えるとペーストの粘度が低すぎて、印刷の際にダレが生じることから、ペースト中のフラックス含有量を5〜40質量%とすることが望ましく、フラックス含有量を6〜15質量%とすることがさらに望ましい。
はんだペーストは、通常用いられる一般的な方法を用いて調製することができる。具体的には、はんだバンプ製造用金属粉末とフラックスとを上記のフラックス含有量となる割合にて混合し、混練することによって調製することができる。
<はんだバンプの製造方法>
本実施形態であるはんだバンプの製造方法は、はんだバンプ製造用ペーストを回路基板の電極の上に塗布し、次いで加熱してはんだバンプを生成させる。
はんだバンプ製造用ペーストを回路基板の電極の上に塗布する方法としては、塗布用のマスクを用いた印刷法を用いることができる。
はんだバンプ製造用ペーストの加熱(リフロー)は、はんだバンプの製造で使用される通常のリフロー炉を用いて行うことができる。
本実施形態であるはんだバンプの製造方法は、はんだバンプ製造用ペーストを回路基板の電極の上に塗布し、次いで加熱してはんだバンプを生成させる。
はんだバンプ製造用ペーストを回路基板の電極の上に塗布する方法としては、塗布用のマスクを用いた印刷法を用いることができる。
はんだバンプ製造用ペーストの加熱(リフロー)は、はんだバンプの製造で使用される通常のリフロー炉を用いて行うことができる。
[本発明例1]
はんだバンプ製造用金属粉末として、Cu含有量が0.7質量%、残部SnからなるSn−0.7Cu系はんだに、Na含有量が15質量ppmとなるようにNaを添加したSn−Cu−Na合金の粉末をアトマイズにより作製した。この合金粉末を、粒子径が5〜15μmの範囲となるように分級した。分級後の合金粉末とRAフラックスとを質量比89:11の割合で混合して、はんだバンプ製造用ペーストを調製した。
はんだバンプ製造用金属粉末として、Cu含有量が0.7質量%、残部SnからなるSn−0.7Cu系はんだに、Na含有量が15質量ppmとなるようにNaを添加したSn−Cu−Na合金の粉末をアトマイズにより作製した。この合金粉末を、粒子径が5〜15μmの範囲となるように分級した。分級後の合金粉末とRAフラックスとを質量比89:11の割合で混合して、はんだバンプ製造用ペーストを調製した。
調製したはんだバンプ製造用ペーストの濡れ力と、そのペーストを用いて製造したはんだバンプの最大ボイド直径率を下記の方法により測定した。その結果を、表1に示す。
なお、表1には、はんだバンプ製造用ペーストに含まれるはんだバンプ製造用金属粉末の構成と組成およびフラックスの種類を併せて記載した。また、はんだバンプ製造用金属粉末の組成は、ICP−OESにて分析した。
なお、表1には、はんだバンプ製造用ペーストに含まれるはんだバンプ製造用金属粉末の構成と組成およびフラックスの種類を併せて記載した。また、はんだバンプ製造用金属粉末の組成は、ICP−OESにて分析した。
(濡れ力の測定方法)
Cu板への濡れ力を、濡れ性試験機を用いて、メニスコグラフ法により測定した。Cu板として、幅10mm×長さ30mm×厚さ0.3mmの無酸素銅板を用い、測定温度は257℃とした。
Cu板への濡れ力を、濡れ性試験機を用いて、メニスコグラフ法により測定した。Cu板として、幅10mm×長さ30mm×厚さ0.3mmの無酸素銅板を用い、測定温度は257℃とした。
(最大ボイド直径率)
はんだバンプ製造用ペーストを、開口径85μm、厚さ20μm、ピッチ150μmの開口部が設けられているソルダーレジスト(SR)を有する回路基板に、開口径110μm、厚さ20μmの開口部を有するステンシルマスクを用いて印刷した。次いで、回路基板を熱対流式リフロー炉にて温度240℃で加熱して、はんだバンプを製造した。製造した1600個のはんだバンプ中のボイドのサイズを、透過X線によって計測した。計測したボイドのサイズが最も大きい最大ボイドが発生したバンプの直径とその最大ボイドの直径とから下記の式より、最大ボイド直径率(%)を算出した。
最大ボイド直径率(%)=(最大ボイドの直径)÷(バンプの直径)×100
はんだバンプ製造用ペーストを、開口径85μm、厚さ20μm、ピッチ150μmの開口部が設けられているソルダーレジスト(SR)を有する回路基板に、開口径110μm、厚さ20μmの開口部を有するステンシルマスクを用いて印刷した。次いで、回路基板を熱対流式リフロー炉にて温度240℃で加熱して、はんだバンプを製造した。製造した1600個のはんだバンプ中のボイドのサイズを、透過X線によって計測した。計測したボイドのサイズが最も大きい最大ボイドが発生したバンプの直径とその最大ボイドの直径とから下記の式より、最大ボイド直径率(%)を算出した。
最大ボイド直径率(%)=(最大ボイドの直径)÷(バンプの直径)×100
[本発明例2〜12、比較例1〜5]
はんだバンプ製造用金属粉末として、表1に示す構成からなる金属粉末を用いたこと以外は、本発明例1と同様にして、はんだバンプ製造用ペーストを調製した。そして、調製したはんだバンプ製造用ペーストについて濡れ力と、そのペーストを用いて製造したはんだバンプの最大ボイド直径率を測定した。その結果を表1に示す。
はんだバンプ製造用金属粉末として、表1に示す構成からなる金属粉末を用いたこと以外は、本発明例1と同様にして、はんだバンプ製造用ペーストを調製した。そして、調製したはんだバンプ製造用ペーストについて濡れ力と、そのペーストを用いて製造したはんだバンプの最大ボイド直径率を測定した。その結果を表1に示す。
表1の結果から、はんだバンプ製造用金属粉末として、Na、LiおよびPを本発明の範囲内の量にて含むSn−Cu−Na合金粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(本発明例1〜12)は、これらの添加元素を含まない従来のSn−0.7Cuはんだ粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(比較例1)と比較して、濡れ力が顕著に向上し、また得られるはんだバンプの最大ボイド直径率が顕著に低減することが確認された。
また、本発明例4、5の結果から、Naを本発明の範囲内の量にて含むSn−Na合金粉末とCu粉末の混合物(本発明例4)およびCu−Na合金粉末とSn粉末の混合物(本発明例5)を用いた場合についても得られるはんだバンプの最大ボイド直径率が顕著に低減することが確認された。
また、本発明例4、5の結果から、Naを本発明の範囲内の量にて含むSn−Na合金粉末とCu粉末の混合物(本発明例4)およびCu−Na合金粉末とSn粉末の混合物(本発明例5)を用いた場合についても得られるはんだバンプの最大ボイド直径率が顕著に低減することが確認された。
一方、Na、LiおよびPの含有量が本発明の範囲から外れる合金粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(比較例2〜5)については、濡れ力およびはんだバンプの最大ボイド直径率のいずれについても、従来のSn−0.7Cu系はんだ粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(比較例1)と同等もしくはわずかに向上する程度であることが確認された。
[本発明例13]
はんだバンプ製造用金属粉末として、Ag含有量が3質量%、Cu含有量が0.5質量%、残部SnからなるSn−3Ag−0.5Cu系はんだにNa含有量が15質量ppmとなるようにNaを添加したSn−Ag−Cu−Na合金の粉末をアトマイズにより作製したこと以外は、本発明例1と同様にしてはんだバンプ製造用ペーストを調製した。そして、調製したはんだバンプ製造用ペーストについて、濡れ力とそのペーストを用いて製造したはんだバンプの最大ボイド直径率を測定した。その結果を表2に示す。
なお、表2には、はんだバンプ製造用ペーストに含まれるはんだバンプ製造用金属粉末の構成と組成およびフラックスの種類を併せて記載した。また、はんだバンプ製造用金属粉末の組成は、ICP−OESにて分析した。
はんだバンプ製造用金属粉末として、Ag含有量が3質量%、Cu含有量が0.5質量%、残部SnからなるSn−3Ag−0.5Cu系はんだにNa含有量が15質量ppmとなるようにNaを添加したSn−Ag−Cu−Na合金の粉末をアトマイズにより作製したこと以外は、本発明例1と同様にしてはんだバンプ製造用ペーストを調製した。そして、調製したはんだバンプ製造用ペーストについて、濡れ力とそのペーストを用いて製造したはんだバンプの最大ボイド直径率を測定した。その結果を表2に示す。
なお、表2には、はんだバンプ製造用ペーストに含まれるはんだバンプ製造用金属粉末の構成と組成およびフラックスの種類を併せて記載した。また、はんだバンプ製造用金属粉末の組成は、ICP−OESにて分析した。
[本発明例14〜19、比較例6〜7]
はんだバンプ製造用金属粉末として、表2に示す構成と組成からなる金属粉末を用いたこと以外は、本発明例13と同様にして、はんだバンプ製造用ペーストを調製して、その評価を行った。その結果を表2に示す。
はんだバンプ製造用金属粉末として、表2に示す構成と組成からなる金属粉末を用いたこと以外は、本発明例13と同様にして、はんだバンプ製造用ペーストを調製して、その評価を行った。その結果を表2に示す。
表2の結果から、Sn−3Ag−0.5Cu系はんだについても、Na、LiおよびPを本発明の範囲内の量にて含む金属粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(本発明例13〜19)は、これらの添加元素を含まない従来のSn−3Ag−0.5Cu系合金粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(比較例6)と比較して、濡れ力が顕著に向上し、また得られるはんだバンプの最大ボイド直径率が顕著に低減することが確認された。一方、Pの含有量が本発明の範囲よりも多い合金粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(比較例7)については、濡れ力およびはんだバンプの最大ボイド直径率のいずれについても、従来のSn−3Ag−0.5Cu系はんだ粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(比較例6)と同等もしくはわずかに向上する程度であることが確認された。
[本発明例20]
はんだバンプ製造用金属粉末として、Ag含有量が4質量%、Cu含有量が0.5質量%、残部SnからなるSn−4Ag−0.5Cu系はんだにNa含有量が28000質量ppmとなるようにNaを添加したSn−Ag−Cu−Na合金の粉末をアトマイズにより作製したこと以外は、本発明例1と同様にしてはんだバンプ製造用ペーストを調製した。そして、調製したはんだバンプ製造用ペーストについて、濡れ力とそのペーストを用いて製造したはんだバンプの最大ボイド直径率を測定した。その結果を表3に示す。
なお、表3には、はんだバンプ製造用ペーストに含まれるはんだバンプ製造用金属粉末の構成と組成およびフラックスの種類を併せて記載した。また、はんだバンプ製造用金属粉末の組成は、ICP−OESにて分析した。
はんだバンプ製造用金属粉末として、Ag含有量が4質量%、Cu含有量が0.5質量%、残部SnからなるSn−4Ag−0.5Cu系はんだにNa含有量が28000質量ppmとなるようにNaを添加したSn−Ag−Cu−Na合金の粉末をアトマイズにより作製したこと以外は、本発明例1と同様にしてはんだバンプ製造用ペーストを調製した。そして、調製したはんだバンプ製造用ペーストについて、濡れ力とそのペーストを用いて製造したはんだバンプの最大ボイド直径率を測定した。その結果を表3に示す。
なお、表3には、はんだバンプ製造用ペーストに含まれるはんだバンプ製造用金属粉末の構成と組成およびフラックスの種類を併せて記載した。また、はんだバンプ製造用金属粉末の組成は、ICP−OESにて分析した。
[本発明例21〜23、比較例8〜9]
はんだバンプ製造用金属粉末として、表3に示す構成と組成からなる金属粉末を用いたこと以外は、本発明例20と同様にして、はんだバンプ製造用ペーストを調製して、濡れ力とそのペーストを用いて製造したはんだバンプの最大ボイド直径率を測定した。その結果を表3に示す。
はんだバンプ製造用金属粉末として、表3に示す構成と組成からなる金属粉末を用いたこと以外は、本発明例20と同様にして、はんだバンプ製造用ペーストを調製して、濡れ力とそのペーストを用いて製造したはんだバンプの最大ボイド直径率を測定した。その結果を表3に示す。
表3の結果から、Sn−4Ag−0.5Cu系はんだについても、Na、LiおよびPを本発明の範囲内の量にて含む金属粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(本発明例20〜23)は、これらの添加元素を含まない従来のSn−4Ag−0.5Cu系合金粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(比較例8)と比較して、濡れ力が顕著に向上し、また得られるはんだバンプの最大ボイド直径率が顕著に低減することが確認された。一方、Naの含有量が本発明の範囲から外れる合金粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(比較例9)については、濡れ力およびはんだバンプの最大ボイド直径率のいずれについても、従来のSn−4Ag−0.5Cu系合金粉末を用いたはんだバンプ製造用ペースト(比較例8)と同等もしくはわずかに向上する程度であることが確認された。
以上の結果から、本発明例によれば、回路基板の電極への濡れ性が高く、ボイドの発生が少なく、ボイドが発生したとしてもそのサイズが小さいはんだバンプを安定して製造することができるはんだバンプ製造用金属粉末、はんだバンプ製造用ペーストおよびはんだバンプの製造方法を提供することが可能となることが確認された。
Claims (5)
- 加熱によってSn−Cu系はんだバンプまたはSn−Ag−Cu系はんだバンプを製造するためのはんだバンプ製造用金属粉末であって、
SnとCuまたはSnとAgとCuを含み、さらにNa、LiおよびPからなる群より選ばれる少なくとも一種の添加元素を10質量ppm以上2.8質量%以下の範囲となる量にて含有することを特徴とするはんだバンプ製造用金属粉末。 - Sn−Cu系はんだバンプを製造するためのはんだバンプ製造用金属粉末であって、前記Snと前記Cuを含み、前記添加元素を前記Snおよび前記Cuのうちの少なくとも1種の金属を含む合金粉末として含有することを特徴とする請求項1に記載のはんだバンプ製造用金属粉末。
- Sn−Ag−Cu系はんだバンプを製造するためのはんだバンプ製造用金属粉末であって、前記Snと前記Agと前記Cuを含み、前記添加元素を、前記Sn、前記Agおよび前記Cuのうちの少なくとも1種の金属を含む合金粉末として含有することを特徴とする請求項1に記載のはんだバンプ製造用金属粉末。
- 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のはんだバンプ製造用金属粉末と、フラックスとを含むことを特徴とするはんだバンプ製造用ペースト。
- 請求項4に記載のバンプ製造用ペーストを、回路基板の電極の上に塗布し、次いで加熱してはんだバンプを生成させることを特徴とするはんだバンプの製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| CN116153860A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-05-23 | 之江实验室 | 晶圆级铜铜凸点互连结构及其键合方法 |
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2017
- 2017-03-07 JP JP2017042515A patent/JP2018144076A/ja active Pending
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