Cu芯球的制作方法_2

文档序号:9634557阅读:来源:国知局
指定就表示相对于软针料覆膜的质量的比例(质量ppm、质量卵b和质量% )。另外,与化球的组成相关的单位(卵m、9口13、和% )只要没有特 别指定就表示相对于化球的质量的比例(质量ppm、质量卵b和质量% )。
[0040] 本发明的化忍球具备化球和覆盖该化球的表面的软针料锻覆膜。本发明的软 针料锻覆膜主要使作为工件的化球、锻液流动而形成。通过锻液的流动,在锻液中化、Bi、 化元素形成盐并沉淀。一旦形成作为盐的析出物,则稳定地存在于锻液中。因此,对于本发 明的Cu忍球而言,析出物不会被引入到软针料覆膜中,由此可W降低软针料覆膜中所含的 放射性元素的含量,可W降低化忍球自身的α射线量。
[0041] W下,对作为化忍球的构成要素的软针料锻覆膜和化球进行详述。 阳0创 1.软针料锻覆膜
[0043] ?软针料锻覆膜的组成
[0044] 软针料锻覆膜的组成为合金的情况下,只要为WSn作为主要成分的无铅软针料 合金的合金组成,就没有特别限定。另外,作为软针料锻覆膜,可W为Sn锻覆膜。例如可W 举出:Sn、Sn-Ag合金、Sn-Cu合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-In合金W及在它们中添加了规定的 合金元素而成的合金。它们的Sn的含量均为40质量% ^上。作为添加的合金元素,例如 有Ag、化、In、Ni、Co、訊、Ge、P、化等。其中,软针料锻覆膜的合金组成从落下冲击特性的 观点出发,优选为Sn-3Ag-0. 5Cu合金。 W45] 软针料锻覆膜的厚度没有特别限制,优选可W为100μπι(单侧)W下,是充分的。 一般来说可W为20~50μm。
[0046] ·U :5卵b W下、Th :5卵b W下
[0047] U和化为放射性元素,为了抑制软错误,必须抑制它们的含量。为了使软针料锻覆 膜的α射线量为0.0200cph/cm2W下,U和化的含量必须分别为5ppbW下。另外,从抑制 目前或将来的高密度安装中的软错误的观点出发,U和化的含量优选分别为化pb W下。
[0048] ·α射线量:〇. 0200c地/cm2W下
[0049] 本发明的化忍球的α射线量为0.0200cph/cm2W下。该数值为在电子部件的高 密度安装中软错误不会成为问题的程度的α射线量。本发明的化忍球的α射线量通过构 成化忍球的软针料锻覆膜的α射线量为0.0200cph/cm2W下来达成。本发明的软针料锻 覆膜最高在l〇〇°C下形成,因此,很难认为通过U、化、21中〇、Bi和化等放射性元素的气化而 使放射性元素的含量降低。然而,边使锻液、化球流动边进行锻覆时,U、化、化、Bi和U中0 在锻液中形成盐并沉淀。沉淀出的盐为电中性,即使锻液流动也不会混入到软针料锻覆膜 中。软针料锻覆膜中的它们的含量明显降低。因此,本发明的化忍球由于用运样的软针料 锻覆膜进行了覆盖,因此显示出低的α射线量。α射线量从进一步抑制高密度安装中的软 错误的观点出发,优选为0.0020cph/cm2W下、更优选为0.0010cph/cm2w下。
[0050] 构成本发明的软针料锻覆膜的纯度越高、即杂质的含量越少,放射性元素的含量 越降低,α射线量越降低,因此,杂质量的下限值没有特别限定。另一方面,上限值从降低 α射线量的观点出发,优选为15化pm W下、更优选为10化pm W下、进一步优选为50ppm W 下、特别优选为lOppm W下。
[0051] 需要说明的是,软针料锻覆膜为Sn软针料时,软针料锻覆膜的纯度为软针料锻覆 膜中的除SnW外的杂质的总含量。另外,软针料锻覆膜为Sn-3Ag-0. 5化的软针料合金时, 软针料锻覆膜的纯度为软针料锻覆膜中的除Sn、Ag和化W外的杂质的含量的总和。
[0052]作为软针料锻覆膜中所含的杂质,Sn软针料锻覆膜的情况下,可W举出:Ag、Ni、 Pb、Au、U、化等。由Sn-Ag-化合金形成的软针料锻覆膜的情况下,可W举出:Sb、Fe、As、 111、化、口13、411、1]、化等。杂质中,特别优选^的含量少。一般来说,81的原料中包含微量 的放射性同位素2"Bi。因此认为,通过降低Bi的含量,可W显著降低软针料锻覆膜的α射 线量。Bi的含量优选为15ppmW下、更优选为lOppmW下、特别优选为化pm。
[0053] 2.Cu球 阳054]接着,对构成本发明的化球进行详述。 阳化5] 对于构成本发明的化球,在化忍球用于焊料凸块时,在软针焊的溫度下不会烙 融,因此,可W抑制针焊接头的高度偏差。因此,优选的是,化球的球形度高、直径的偏差少。 另外,如前述那样,优选化球的α射线量也与软针料覆膜同样地低。W下,记载化球的优 选方案。
[0056] ·Cu球的纯度:99. 9 %W上且 99. 995%W下
[0057] 构成本发明的化球的纯度优选为99. 9%W上且99. 995%W下。化球的纯度为该 范围时,可W在烙融化中确保用于提高化球的球形度的充分的量的晶核。提高球形度的 理由如W下那样详述。
[0058] 制造化球时,形成为规定形状的小片的化材料通过加热而烙融,烙融化因表面 张力而成为球形,其发生凝固形成化球。烙融化自液体状态发生凝固的过程中,晶粒在球 形的烙融化中生长。此时,如果杂质元素多,则该杂质元素成为晶核,抑制晶粒的生长。因 此,球形的烙融Cu利用生长受到抑制的微细晶粒而形成球形度高的Cu球。另一方面,如果 杂质元素少,则相对地成为晶核的杂质元素少,颗粒生长不受抑制地具有一定方向性地生 长。其结果,球形的烙融化的表面的一部分突出地发生凝固。运样的化球的球形度低。作 为杂质元素,可W考虑Sn、Sb、Bi、化、As、Ag、Cd、Ni、Pb、Au、P、S、U、化等。
[0059]纯度的下限值没有特别限定,从抑制α射线量、抑制由纯度的降低导致的化球的 电导率、热导率的劣化的观点出发,优选为99.9%W上。
[0060] 此处,对于软针料锻覆膜,纯度高时,可W降低α射线量,而对于化球,即使不将 纯度提高至必要W上,也可W使α射线量降低。化的烙点高于Sn,化在制造时的加热溫 度更高。本发明中,制造化球时,如后述那样,对化材料进行W往不会进行的加热处理,因 此,2i°Pb、2"Bi等放射性元素挥发。另一方面,使用WSn作为主要成分的软针料形成软针料 锻覆膜时,软针料合金仅被加热至l〇〇°C左右的溫度。软针料锻覆处理中,前述放射性元素 基本不挥发而残留在锻液中,因此必须降低Pb、Bi等的杂质浓度,提高软针料锻覆膜的纯 度。
[0061] ·α射线量:〇. 0200c地/cm2W下
[0062] 构成本发明的化球的α射线量优选为0.0200cph/cm2W下。该数值为在电子部 件的高密度安装中软错误不会成为问题的程度的α射线量。本发明中,在为了制造化球 而通常进行的工序的基础上再次实施加热处理。因此,少量残留在化的原材料中的 2"Ρ〇挥 发,与化的原材料相比,化球显示出更低的α射线量。α射线量从进一步抑制高密度安 装中的软错误的观点出发,优选为0.0020cph/cm2W下、更优选为0.0010cph/cm2W下。 阳06引 ·Pb和Bi的含量总计为IppmW上
[0064]构成本发明的Cu球含有Sn、Sb、Bi、化、As、Ag、Cd、Ni、Pb、Au、P、S、U、Th等作为 杂质元素,特别优选WPb和/或Bi的含量总计为IppmW上的方式含有。本发明中,即使 在形成针焊接头时化球露出的情况下,在降低α射线量的基础上,也无需将化球的化和 /或Bi的含量降低至极限。其基于W下理由。 W65] 21中b和2i°Bi因β衰变而变为21中0。为了降低α射线量,优选的是,作为杂质元 素的化和Bi的含量也尽量低。
[0066] 然而,Pb和Bi中所含的2i°Pb、2i°Bi的含有比低。认为,如果将Pb、Bi的含量降低 某种程度,则2i°Pb、2i°Bi基本被去除。本发明的化球通过将化的溶解溫度设定为比W往稍 高、或对化材料和/或造粒后的化球实施加热处理来制造。即使在该溫度低于Pb、Bi的 沸点的情况下也发生气化,因此杂质元素量降低。另外,为了提高化球的球形度,杂质元素 的含量高较好。因此,本发明的化球的化和/或Bi的含量合计为IppmW上。包含化和 Bi两者时,化和Bi的总含量为IppmW上。
[0067] 如此,Pb和/或Bi在制造化球后也残留一定程度的量,因此,含量的测定误差少。 进而,如前述那样,Bi和化在化球的制造工序中的烙融时成为晶核,因此,通过添加一定 量的Bi、Pb,可W制造球形度高的化球。因此,Pb、Bi是用于推断杂质元素的含量的重要 的元素。从运样的观点出发,优选化和/或Bi的含量合计为IppmW上。更优选化和/ 或Bi的含量合计为lOppmW上。上限值没有特别限定,从抑制化球的电导率的劣化的观 点出发,更优选化和/或Bi的含量合计小于lOOOppm,进一步优选为10化pmW下。化的 含量更优选为lOppm~50ppm,Bi的含量更优选为lOppm~50ppm。 W側?化球的球形度:0. 95W上
[0069] 构成本发明的化球从控制焊点高度(stand-offhei曲t)的观点出
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