无铅软钎料、无铅焊料球、使用了该无铅软钎料的焊料接头和具有该焊料接头的半导体电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及CSP等半导体封装体、特别是晶圆级的半导体封装体（半导体忍片） 等中适宜使用的无铅软针料、无铅焊料球、使用了该无铅软针料的焊料接头和具有焊料接 头的半导体电路。
【背景技术】
[0002] 伴随着多功能信息终端（智能手机）、移动电话等电子设备的多功能化、小型化， 搭载于运些电子设备内的电子部件也有小型化（超小型化）的倾向。
[0003] 例如，CSP(忍片尺寸封装体（化ipSizePackage))等半导体封装体中，小型化也 在推进，出现了晶圆级的半导体封装体札-CSP(WaferLeveies巧。图1为CSP型的半导体 封装体（CSP封装体）的要部截面图，图2示出忍片尺寸的札-CSP半导体封装体（WkCSP 忍片）的要部截面图。
[0004] 图1所示的CSP封装体10中，在载置于插入器（interposer) 1上的半导体忍片 2通过使用了Au线的引线接合3而与插入器1的电极连接的状态下，利用树脂进行模制 (mold)。4表示该模制体。
[0005] 在插入器1的下面形成有多个焊料凸块电极5,如图示那样的焊料球与该焊料凸 块电极5接合。形成有多个焊料凸块电极5的CSP封装体10被安装于电路基板7上，从而 制作半导体电路15。
[0006] 另一方面，WkCSP忍片20由于省略了插入器1和模制体4,所W如图2所述那样， 多个焊料凸块电极5直接与半导体忍片2的电极接合，从而构成。
[0007] CSP封装体10由于夹设有插入器1，因此该封装体尺寸成为（lOXlO)mm左右，另 一方面，WkCSP忍片20在原理上成为忍片尺寸的大小（例如4X4mm左右），因此可W大幅 地缩小封装体尺寸在基板上的占有面积，可W实现超高密度的半导体电路（安装电路）。
[0008] 运样，作为札-CSP忍片等接合用焊料球等中使用的无铅软针料的评价特性（评价 项目），一般来说可W举出：湿润性（湿润扩展）、剪切强度特性（剪切特性）、耐热疲劳特 性（热循环特性：TCT)等。
[0009] 湿润性为在形成焊料凸块的方面所必须的特性，剪切强度特性为在保持软针料与 基板电极之间的接合界面的强度的方面所必须的特性，因此，湿润性和剪切强度特性主要 是在无铅软针料与半导体封装体接合时所要求的软针料特性。
[0010] 耐热疲劳特性主要是在将半导体封装体安装于电路基板时所要求的软针料特性。 耐热疲劳特性是在溫度变化大的严苛的条件下使用的车载用电子电路等中使用的情况等 所要求的软针料特性，该特性是在半导体封装体与电路基板之间的热膨胀系数之差大时也 应进一步研究的特性。 W11] 例如，如上述那样，将CSP封装体10安装于电路基板时的CSP封装体（特别是插 入器1)与电路基板（安装基板）7之间存在2倍左右的热膨胀系数差。另一方面，WkCSP 忍片20中的封装体（半导体忍片2)与电路基板7之间在热膨胀系数上存在5倍左右的差 异。因此，由寒暖的反复而对接合软针料的耐热疲劳特性造成的影响对于札-CSP忍片20 来说远远更大，会大幅影响电子电路的可靠性。考虑到运样的情况，也提出了大幅地改善了 耐热疲劳特性的无铅软针料（专利文献1)。
[0012] 上述评价特性为在安装于民用电子设备的电子电路的情况下也要求的软针料特 性，在任意用途中，都在耐热疲劳特性的基础上还一并要求上述湿润性、剪切强度特性等软 针焊性（软针料特性）。此处，民用电子设备是指，如公知那样，W家庭用电器产品为代表的 移动电话、多功能信息终端设备（智能手机）、个人计算机等。
[0013] 现有技术文献
[0014] 专利文献
[0015] 专利文献1 :国际公开2009/011341号公报
【发明内容】
发巧要解决的间颗
[0017] 于是，专利文献1中公开的无铅软针料（包含511、4旨、化、81、化等的软针料合金） 实现了由现有3元系合金软针料（Sn、3Ag、0. 5化等）无法得到的耐热疲劳特性，但对于湿 润性、剪切强度特性等软针料特性的进一步提高也变成重要的改善课题。特别是，对于搭载 于移动电话等的电子电路，电路元件的超小型化在推进，而且使用中掉落移动电话的情况 多，因此，湿润性、剪切强度特性等也变成重要的特性改善因素。
[001引因此，本发明解决了运种现有问题，提出了在耐热疲劳特性的基础上对于湿润性、 剪切强度特性等软针料特性也实现了进一步改善的无铅软针料、无铅焊料球、使用了无铅 软针料的焊料接头和具有该焊料接头的半导体电路。 用于解决间颗的方案
[0020] 为了解决上述问题，该权利要求1所述的本发明的无铅软针料的特征在于，其包 含：Ag:l. 2 ~4. 5 质量％、Cu:0. 25 ~0. 75 质量％、Bi:l~5.8质量％、Ni:0. 01 ~0. 15 质量％、余量Sn。
[0021] 权利要求2所述的无铅软针料的特征在于，其包含：Ag:2~4质量％、化:0.3~ 0. 75质量~5质量％、Ni:0. 02~0. 15质量％、余量Sn。 W22] 权利要求3所述的无铅软针料的特征在于，其包含：Ag:2. 5~3. 5质量％、 Cu:0. 5 ~0. 75 质量％、Bi:3 ~5 质量％、Ni:0. 03 ~0. 12 质量％、余量Sn。
[0023] 权利要求4所述的无铅软针料的特征在于，在权利要求1至3中的任一项的无铅 软针料组成中，添加W总量计为0. 0005~0. 05质量％的选自由P、Ge组成的组中的至少1 种。 W24] 权利要求5所述的无铅焊料球的特征在于，其包含：Ag: 1.2~4. 5质量％、 Cu:0. 25 ~0. 75 质量~5.8质量％、Ni:0. 01 ~0. 15 质量％、余量Sn。
[0025] 权利要求6所述的无铅焊料球的特征在于，其包含：Ag:2~4质量％、化:0. 3~ 0. 75质量~5质量％、Ni:0. 02~0. 15质量％、余量Sn。 W26] 权利要求7所述的无铅焊料球的特征在于，其包含：Ag:2. 5~3. 5质量％、 Cu:0. 5 ~0. 75 质量％、Bi:3 ~5 质量％、Ni:0. 03 ~0. 12 质量％、余量Sn。
[0027] 权利要求8所述的无铅焊料球的特征在于，在权利要求5至7中的任一项的无铅 焊料球组成中，添加W总量计为0. 0005~0. 05质量％的选自由P、Ge组成的组中的至少1 种。
[0028] 权利要求9所述的焊料接头的特征在于，其使用了包含Ag: 1. 2~4. 5质量％、 Cu:0. 25~0. 75质量％、Bi: 1~5.8质量％、Ni:0. 01~0. 15质量％、余量Sn的无铅软针 料。
[0029] 权利要求10所述的焊料接头的特征在于，其使用了包含Ag:2~4质量％、 Cu:0. 3~0. 75质量~5质量％、Ni:0. 02~0. 15质量％、余量Sn的无铅软针料。
[0030] 权利要求11所述的焊料接头的特征在于，其使用了包含Ag:2. 5~3. 5质量％、 Cu:0. 5~0. 75质量％、Bi:3~5质量％、Ni:0. 03~0. 12质量％、余量Sn的无铅软针料。
[0031] 权利要求12所述的焊料接头的特征在于，其使用了在权利要求9至11中的任一 项的无铅软针料组成中添加有W总量计为0. 0005~0. 05质量％的选自由P、Ge组成的组 中的至少1种的无铅软针料。
[0032]权利要求13所述的半导体电路的特征在于，其使用了包含Ag: 1. 2~4. 5质量％、 Cu:0. 25~0. 75质量％、Bi: 1~5.8质量％、Ni:0. 01~0. 15质量％、余量Sn的无铅软针 料。
[0033] 权利要求14所述的半导体电路的特征在于，其使用了包含Ag:2~4质量％、 Cu:0. 3~0. 75质量~5质量％、Ni:0. 02~0. 15质量％、余量Sn的无铅软针料。
[0034] 权利要求15所述的半导体电路的特征在于，其使用了包含Ag:2. 5~3. 5质量％、 Cu:0. 5~0. 75质量％、Bi:3~5质量％、Ni:0. 03~0. 12质量％、余量Sn的无铅软针料。
[0035] 权利要求16所述的半导体电路的特征在于，在权利要求13至15中的任一项的无 铅软针料组成中，添加W总量计为0. 0005~0. 05质量％的选自由P、Ge组成的组中的至少 1种。 阳的6] 发巧的效果
[0037] 本发明为包含Sn、Ag、化、Bi、Ni等的软针料合金，在耐热疲劳特性的基础上还可 W进一步改善湿润性、剪切强度特性等一般的软针料特性。
【附图说明】
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