JP2001138088A - Solder alloy, solder ball and electric member having solder bump - Google Patents
Solder alloy, solder ball and electric member having solder bumpInfo
- Publication number
- JP2001138088A JP2001138088A JP32849399A JP32849399A JP2001138088A JP 2001138088 A JP2001138088 A JP 2001138088A JP 32849399 A JP32849399 A JP 32849399A JP 32849399 A JP32849399 A JP 32849399A JP 2001138088 A JP2001138088 A JP 2001138088A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- mass
- lead
- bump
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01047—Silver [Ag]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01051—Antimony [Sb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/014—Solder alloys
Landscapes
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リフロー後の表面
性状が滑らかな無鉛ハンダ合金に関するものであり、特
に半導体基板やプリント基板等の電子部材における電極
のハンダバンプに好適なハンダ合金及びハンダボールで
ある。更に該ハンダ合金を用いたハンダバンプを有する
電子部材に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lead-free solder alloy having a smooth surface after reflow, and more particularly to a solder alloy and a solder ball suitable for a solder bump of an electrode in an electronic member such as a semiconductor substrate or a printed circuit board. is there. Further, the present invention relates to an electronic member having a solder bump using the solder alloy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近の電子部品の小型化、高密度実装化
に伴い、プリント配線基板等に電子部品を実装する際に
は、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）、ＣＳＰ（チップ
サイズパッケージ）技術が用いられるようになってい
る。また、これらの技術に採用される電極サイズも微細
化の一途をたどっている。2. Description of the Related Art With the recent miniaturization and high-density mounting of electronic components, BGA (ball grid array) and CSP (chip size package) technologies are used to mount electronic components on printed wiring boards and the like. It is supposed to be. In addition, the size of the electrodes used in these technologies is also steadily miniaturized.
【０００３】これらの接合においては、半導体基板、電
子部品、プリント基板等の上に配置された多数の電極に
まずハンダバンプを形成する。電子部材上の電極へのハ
ンダバンプ形成は、各電極にフラックスの粘着力を利用
してハンダボールを粘着させ、ついで該電子部材を高温
に熱してハンダボールをリフローさせることによって行
なう。このハンダバンプを介して半導体基板等とプリン
ト基板等との間を接合する。ここで、ハンダバンプと
は、銅あるいはアルミ電極の上に半球状に盛り上がって
形成されたハンダをいう。In these bondings, first, solder bumps are formed on a large number of electrodes arranged on a semiconductor substrate, an electronic component, a printed board, or the like. The formation of solder bumps on the electrodes on the electronic member is performed by adhering a solder ball to each electrode using the adhesive force of the flux, and then heating the electronic member to a high temperature to reflow the solder balls. The semiconductor substrate and the like and the printed circuit board and the like are joined via the solder bumps. Here, the solder bump refers to a solder that is formed in a hemispherical shape on a copper or aluminum electrode.
【０００４】上記実装技術によって半導体素子や電子部
品を基板上に実装した電子装置においては、当該装置を
作動させると半導体素子等自身の発熱によって温度が上
昇し、装置作動をオフとすると冷却して温度が低下する
という加熱・冷却を繰り返す熱サイクルにさらされる。
また、電子装置の使用環境によっては、装置全体が高温
と低温とを繰り返す環境にさらされる。半導体素子自身
が発熱する場合には半導体素子とプリント基板との間に
温度差が生じるため、半導体素子とプリント基板との接
合部には熱応力が発生する。また、装置全体が熱サイク
ルを受ける場合においても、半導体素子とプリント基板
との間に存在する熱膨張係数差により、同じく半導体素
子とプリント基板との接合部に熱応力が発生する。半導
体素子とプリント基板との接合はハンダ電極によって行
われているので、ハンダ電極の強度及び耐熱疲労強度が
低いと、該ハンダ電極部が熱応力によって破壊されるこ
ととなる。そのため、このような接合に用いるハンダ合
金には優れた耐熱疲労特性が要求される。In an electronic device in which a semiconductor element or an electronic component is mounted on a substrate by the above mounting technology, the temperature rises due to heat generated by the semiconductor element itself when the device is operated, and is cooled when the device is turned off. It is exposed to a thermal cycle of repeated heating and cooling in which the temperature drops.
Further, depending on the use environment of the electronic device, the entire device is exposed to an environment in which high and low temperatures are repeated. When the semiconductor element itself generates heat, a temperature difference is generated between the semiconductor element and the printed board, so that a thermal stress is generated at a joint between the semiconductor element and the printed board. Further, even when the entire device is subjected to a thermal cycle, a thermal stress is similarly generated at a joint between the semiconductor element and the printed board due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the printed board. Since the bonding between the semiconductor element and the printed circuit board is performed by the solder electrode, if the solder electrode has low strength and low thermal fatigue strength, the solder electrode portion is broken by thermal stress. Therefore, a solder alloy used for such joining is required to have excellent thermal fatigue resistance.
【０００５】一方、廃棄された電子装置を廃棄処理する
に際し、環境への影響を最少とするため、電子装置に使
用するハンダ合金についても無鉛ハンダ合金が要求され
るようになっている。On the other hand, in order to minimize the influence on the environment when discarding a discarded electronic device, a lead-free solder alloy is required for a solder alloy used in the electronic device.
【０００６】無鉛ハンダ合金としては、二元系ではＳｎ
にＡｇを３．５％含有した組成が共晶組成となり、融点
は２２１℃と比較的低く、広く無鉛ハンダとして使用さ
れている。耐熱疲労特性も良好である。[0006] As a lead-free solder alloy, in a binary system, Sn is used.
A composition containing 3.5% of Ag is a eutectic composition, has a relatively low melting point of 221 ° C., and is widely used as a lead-free solder. Good thermal fatigue properties.
【０００７】更に三元系では、特開昭６３−１３６８９
号公報に開示されているように、水道管の接合に用いる
ハンダ合金として、Ａｇ：０．０５〜３％（好ましくは
０．１〜２％）、Ｃｕ：０．７〜６％（好ましくは２〜
４％）、残部Ｓｎからなるハンダ合金が提案されてい
る。ここで提案されているハンダ合金の特徴は、広い範
囲で流動性が良く金属に対する濡れがよいことである。
また、耐熱疲労特性については特に言及されていない。Further, in the ternary system, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-13689
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-260, as a solder alloy used for joining water pipes, Ag: 0.05 to 3% (preferably 0.1 to 2%), Cu: 0.7 to 6% (preferably). Two
4%) and a solder alloy composed of the balance Sn. The feature of the solder alloy proposed here is that it has good fluidity over a wide range and good wettability to metal.
No particular mention is made of the thermal fatigue properties.
【０００８】一方、電子部品に用いるハンダ合金につい
ては、上述のように優れた耐熱疲労特性を必要とする。
特開平５−５０２８６号公報においては、電子機器用の
無鉛ハンダ合金として、Ａｇ３．０〜５．０％、Ｃｕ
０．５〜３．０％、残部Ｓｎからなる耐熱疲労特性に優
れた高温ハンダが開示されている。Ａｇの含有量につい
ては、Ａｇは耐熱疲労特性改善に著しく効果があるが、
その添加量が３．０％以下であると耐熱疲労特性を改善
する効果が十分でないとしている。ここで提案されてい
るハンダ合金の融点は２１８℃前後である。Ｓｎ−Ａｇ
−Ｃｕ系ハンダ合金では、Ａｇ４．７％−Ｃｕ１．７％
で三元共晶組成となることが報告されており、３％以上
のＡｇを含有することによって共晶点近傍の組成として
融点を下げ、ハンダ合金としての使いやすさを実現して
いる。On the other hand, a solder alloy used for an electronic component needs to have excellent thermal fatigue resistance as described above.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-50286, a lead-free solder alloy for electronic devices is disclosed in which Ag 3.0 to 5.0%, Cu
A high-temperature solder comprising 0.5 to 3.0%, with the balance being Sn, and having excellent thermal fatigue resistance is disclosed. Regarding the content of Ag, although Ag is remarkably effective in improving the thermal fatigue resistance,
It is stated that if the addition amount is 3.0% or less, the effect of improving the thermal fatigue resistance is not sufficient. The melting point of the proposed solder alloy is around 218 ° C. Sn-Ag
-In a Cu-based solder alloy, Ag 4.7%-Cu 1.7%
It has been reported that a ternary eutectic composition can be obtained by containing 3% or more of Ag, thereby lowering the melting point as a composition near the eutectic point and realizing ease of use as a solder alloy.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】近年、ノートパソコ
ン、ビデオカメラ、携帯電話等の超小型電子機器におい
ては、表面実装やＢＧＡ実装が進み、電極の数が増大す
るとともに基板電極パッドの面積の縮小が急速に進んで
いる。このため、個々の電極の面積も非常に小さくなっ
ている。In recent years, in ultra-small electronic devices such as notebook personal computers, video cameras, and mobile phones, surface mounting and BGA mounting have progressed, and the number of electrodes has increased and the area of substrate electrode pads has decreased. Is progressing rapidly. For this reason, the area of each electrode is also very small.
【００１０】基板等の電極にハンダバンプを形成する工
程においては、ハンダのリフロー後に多数の電極のすべ
てにおいて良好なハンダバンプが形成されたことを確認
するための評価が必要である。通常は、ハンダリフロー
後の電極部に光をあて、その電極部をカメラで撮像し、
画像解析を行なう。正常なハンダバンプが形成された電
極においては、再溶融後凝固した半球状のハンダバンプ
は滑らかな表面性状を有し、反射光の像がバンプの頂上
中央部に集束して観察される。ハンダバンプが形成され
なかった電極は平面状であるため、集束した光の像が観
察されず、不良部として認識することができる。In the step of forming solder bumps on electrodes such as a substrate, it is necessary to make an evaluation to confirm that good solder bumps have been formed on all of a large number of electrodes after solder reflow. Normally, light is applied to the electrodes after solder reflow, and the electrodes are imaged with a camera.
Perform image analysis. In the electrode on which the normal solder bump is formed, the hemispherical solder bump solidified after remelting has a smooth surface property, and an image of the reflected light is focused and observed at the center of the top of the bump. Since the electrodes on which the solder bumps are not formed are flat, no focused light image is observed, and the electrodes can be recognized as defective.
【００１１】電子部品に用いるハンダ合金として知られ
ている上記特開平５−５０２８６号公報に開示されたも
のを微細ハンダバンプ形成のために使用すると、リフロ
ー後のハンダバンプの表面が滑らかではなくがさついて
いる。このため、上記画像処理による評価を行なうと、
反射光の像がバンプの頂上中央部に集束せず、バンプ全
体から散乱した光の像が得られる。これではバンプ形成
不良部と誤認されてしまい、正しい評価を行なうことが
できない。When the solder disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-50286, which is known as a solder alloy used for electronic parts, is used for forming fine solder bumps, the surface of the solder bumps after reflowing is not smooth but rough. I have. Therefore, when the evaluation by the image processing is performed,
The image of the reflected light does not converge at the center of the top of the bump, and an image of light scattered from the entire bump is obtained. In this case, it is erroneously recognized as a bump formation defective portion, and correct evaluation cannot be performed.
【００１２】本発明は、無鉛ハンダ合金であって、適正
な融点を有し、良好な耐熱疲労特性を有し、更にハンダ
リフロー後の表面性状が優れていて光学的なバンプ形成
評価を行なうことができ、電子部材のハンダバンプ用と
して使用することのできるハンダ合金、該組成のハンダ
ボール、該組成のハンダバンプを有する電子部材を提供
することを目的とする。An object of the present invention is to provide a lead-free solder alloy having an appropriate melting point, good thermal fatigue resistance, and excellent surface properties after solder reflow for optical bump formation evaluation. It is an object of the present invention to provide a solder alloy, a solder ball having the composition, and an electronic member having a solder bump having the composition that can be used for a solder bump of an electronic member.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨とす
るところは以下のとおりである。 （１）Ａｇ：２．０〜３．０質量％、Ｃｕ：０．３〜
１．５質量％を含み、残部Ｓｎ及び不可避不純物からな
り、リフロー後の表面性状が滑らかであることを特徴と
する無鉛ハンダ合金。 （２）Ａｇ：２．０〜３．０質量％、Ｃｕ：０．３〜
１．５質量％を含み、残部Ｓｎ及び不可避不純物からな
ることを特徴とする電子部材のハンダバンプ用無鉛ハン
ダ合金。 （３）Ａｇ：２．０〜３．０質量％、Ｃｕ：０．３〜
１．５質量％を含み、残部Ｓｎ及び不可避不純物からな
ることを特徴とする電子部材用無鉛ハンダボール。 （４）ハンダバンプを有する電子部材であって、該ハン
ダバンプの一部又は全部はＡｇ：２．０〜３．０質量
％、Ｃｕ：０．３〜１．５質量％を含み、残部Ｓｎ及び
不可避不純物からなる無鉛ハンダ合金により形成してな
ることを特徴とする電子部材。 （５）複数の電子部品間をハンダ電極によって接合した
電子部材であって、該ハンダ電極の一部又は全部はＡ
ｇ：２．０〜３．０質量％、Ｃｕ：０．３〜１．５質量
％を含み、残部Ｓｎ及び不可避不純物からなる無鉛ハン
ダ合金により形成してなることを特徴とする電子部材。That is, the gist of the present invention is as follows. (1) Ag: 2.0 to 3.0% by mass, Cu: 0.3 to
A lead-free solder alloy containing 1.5% by mass, the balance being Sn and unavoidable impurities, and having smooth surface properties after reflow. (2) Ag: 2.0-3.0% by mass, Cu: 0.3-
A lead-free solder alloy for a solder bump of an electronic member, comprising 1.5% by mass, the balance being Sn and unavoidable impurities. (3) Ag: 2.0-3.0% by mass, Cu: 0.3-
A lead-free solder ball for electronic members, comprising 1.5% by mass, the balance being Sn and unavoidable impurities. (4) An electronic member having solder bumps, wherein some or all of the solder bumps contain 2.0 to 3.0% by mass of Ag and 0.3 to 1.5% by mass of Cu, and the rest Sn and inevitable parts An electronic member formed of a lead-free solder alloy containing impurities. (5) An electronic member in which a plurality of electronic components are joined by a solder electrode, and a part or all of the solder electrode is A
An electronic member comprising: g: 2.0 to 3.0% by mass, Cu: 0.3 to 1.5% by mass, and formed of a lead-free solder alloy including the balance of Sn and unavoidable impurities.
【００１４】本発明者らの研究の結果、特開平５−５０
２８６号公報に開示された電子部品用ハンダ合金を用い
た場合にバンプ表面にがさつきが生じる原因は、凝固後
の組織内部のデンドライトが大きく成長し、その影響が
表面にも現れ、バンプ表面にβ−Ｓｎデンドライトが顕
著になり、荒れたがさがさの表面性状となるためである
ことが明らかになった。そして、表面性状を良好にする
ためにはＡｇの含有量が重要であり、Ａｇの含有量を３
質量％以下とすることによってがさつきが解消し、リフ
ロー後の優れた表面性状が得られることを見出した。As a result of the research by the present inventors, Japanese Patent Laid-Open No.
When the solder alloy for electronic components disclosed in Japanese Patent No. 286 is used, the cause of the roughness of the bump surface is that dendrites inside the tissue after solidification grow greatly, and the effect also appears on the surface, and the bump surface appears on the surface. β-Sn dendrite became remarkable, and it became clear that this was due to rough surface texture. In order to improve the surface properties, the content of Ag is important.
It has been found that by setting the content to not more than mass%, the roughness is eliminated and excellent surface properties after reflow can be obtained.
【００１５】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
であり、Ａｇ：２．０〜３．０質量％、Ｃｕ：０．３〜
１．５質量％を含み、残部Ｓｎ及び不可避不純物からな
るハンダ合金の組成を適用することにより、融点の適正
化、良好な耐熱疲労特性の確保を図りつつ、リフロー後
の表面性状の確保を同時に実現することを可能にした。The present invention has been made on the basis of the above-mentioned findings, and contains Ag: 2.0 to 3.0% by mass and Cu: 0.3 to 0.3%.
By applying a composition of a solder alloy containing 1.5 mass% and the balance of Sn and unavoidable impurities, it is possible to simultaneously secure the surface properties after reflow while optimizing the melting point and ensuring good thermal fatigue resistance. Made it possible.
【００１６】従来、電子部品用の無鉛ハンダ合金として
は、Ａｇの含有量は３％以上必要であるとされていた。
特開昭６３−１３６８９号公報に開示された水道管の接
合に用いられていたハンダ合金は、Ｃｕを好ましくは２
〜４％含むことにより、電子部品用接点材として不可欠
な延性が低く、硬く脆い性質を有する理由で電子部品用
には使えないと考えられていた。本発明においては、Ｃ
ｕ含有量を１．５質量％以下と限定することにより、ハ
ンダ合金の延性を低下させることなく耐疲労性を確保
し、Ａｇ含有量３．０質量％以下であっても、Ｃｕを同
時添加することにより電子部品用として必要とされる融
点を確保でき、更にリフロー後の表面性状にも優れた品
質を確保できることを見出し、本発明に到ったものであ
る。Heretofore, it has been considered that a lead-free solder alloy for electronic components requires an Ag content of 3% or more.
The solder alloy used for joining water pipes disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-13689 contains Cu by preferably 2%.
It has been considered that by containing up to 4%, ductility, which is indispensable as a contact material for electronic components, is low and hard and brittle, so that it cannot be used for electronic components. In the present invention, C
By limiting the u content to 1.5% by mass or less, fatigue resistance is ensured without lowering the ductility of the solder alloy, and Cu is simultaneously added even when the Ag content is 3.0% by mass or less. By doing so, it has been found that the melting point required for electronic components can be ensured, and furthermore, excellent quality in the surface properties after reflow can be ensured, and the present invention has been accomplished.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】Ａｇの含有量が少なすぎるとハン
ダ合金の固相線温度（融点）が上昇し、２２０℃近傍で
活用できるハンダとしての機能が失われる。Ａｇの含有
量が２．０質量％以上であれば、適切な融点を有し、２
２０℃近傍で活用することができる。また、Ａｇの含有
量が３．０質量％以下であれば、リフロー後のβ−デン
ドライトの成長を抑え、がさつきのない良好な表面性状
のハンダバンプを実現することができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION If the Ag content is too small, the solidus temperature (melting point) of the solder alloy rises, and the function as a solder that can be utilized near 220 ° C. is lost. If the Ag content is 2.0% by mass or more, it has an appropriate melting point and 2
It can be used at around 20 ° C. Further, when the Ag content is 3.0% by mass or less, the growth of β-dendrites after reflow can be suppressed, and a solder bump having good surface properties without roughness can be realized.
【００１８】Ｓｎ−Ａｇ系のハンダ合金にＣｕを添加す
ると、Ｃｕ含有量１．５質量％までは固相線温度（融
点）が低下するが、それを超えると急激に固相線温度が
上昇する。そのため、本発明ではＣｕ含有量上限を１．
５質量％とする。When Cu is added to a Sn-Ag solder alloy, the solidus temperature (melting point) decreases until the Cu content reaches 1.5% by mass, but when it exceeds that, the solidus temperature rises sharply. I do. Therefore, in the present invention, the upper limit of the Cu content is set to 1.
5 mass%.
【００１９】Ｓｎ−Ａｇ系合金においては、凝固組織の
中にＡｇ3Ｓｎ金属間化合物のネットワークが生成し、
ハンダの強度や疲労特性を向上させる。Ｓｎ−Ａｇのみ
の合金においてはＡｇ3Ｓｎ金属間化合物のネットワー
クが相互に十分に連結されないが、Ｓｎ−Ａｇ系のハン
ダ合金にＣｕを０．３質量％以上添加すると、内部のＡ
ｇ3Ｓｎ金属間化合物のリング状ネットワークが密にな
り、ハンダバンプの強度、疲労特性を向上し、電子部品
用として必要な強度や耐熱疲労特性を確保することが可
能になる。そのため、本発明ではＣｕ含有量下限を０．
３質量％とする。In the Sn—Ag alloy, a network of Ag 3 Sn intermetallic compound is formed in the solidified structure,
Improves solder strength and fatigue properties. In an alloy containing only Sn—Ag, the networks of Ag 3 Sn intermetallic compounds are not sufficiently connected to each other. However, when Cu is added to a Sn—Ag-based solder alloy by 0.3% by mass or more, the internal A
g 3 becomes dense ring network Sn intermetallic compound, the strength of the solder bump, to improve fatigue properties, it is possible to secure the necessary strength and thermal fatigue resistance for the electronic components. Therefore, in the present invention, the lower limit of the Cu content is set to 0.1.
3% by mass.
【００２０】以上のように、本発明においては、無鉛ハ
ンダ合金としてＡｇ：２．０〜３．０質量％、Ｃｕ：
０．３〜１．５質量％を含み、残部Ｓｎ及び不可避不純
物からなるハンダ合金の組成を適用することにより、融
点の適正化、良好な耐熱疲労特性の確保を図りつつ、リ
フロー後の表面性状の確保を同時に実現することを可能
にした。これにより、このハンダ合金を電子部材のハン
ダバンプ用として使用したときに、光学的な手段でバン
プ形成評価を行なうことができる。As described above, in the present invention, as a lead-free solder alloy, Ag: 2.0 to 3.0% by mass, Cu:
By applying a composition of a solder alloy containing 0.3 to 1.5 mass%, the balance being Sn and unavoidable impurities, the surface properties after reflowing while optimizing the melting point and ensuring good thermal fatigue resistance characteristics. At the same time. Thus, when this solder alloy is used for a solder bump of an electronic member, the bump formation can be evaluated by optical means.
【００２１】上記組成のハンダボールは、ハンダバンプ
を形成するためのハンダボールとして好適である。特に
直径が３００μｍ以下の微細ハンダボールにおいては、
従来の組成では形成したハンダバンプの評価を光学的手
段で行なうことは困難であるが、本発明のハンダボール
を用いた場合には表面性状が優れているために光学的手
段によるハンダバンプの評価を行なうことができる。The solder ball having the above composition is suitable as a solder ball for forming a solder bump. In particular, in a fine solder ball having a diameter of 300 μm or less,
It is difficult to evaluate the formed solder bumps by optical means with conventional compositions, but when using the solder balls of the present invention, the solder bumps are evaluated by optical means because of the excellent surface properties. be able to.
【００２２】更に、上記組成のハンダバンプを有する電
子部材は、微細かつ多数のハンダバンプを形成する場合
においても、ハンダバンプの良否を的確に評価すること
ができ、良好な品質の電子部材とすることができる。特
に、ハンダバンプの１辺の長さが０．２ｍｍ以下の微小
ハンダバンプにおいて、従来組成のハンダバンプでは実
現することのできない良好な成績を得ることができる。
上記組成のハンダ電極によって複数の電子部品間を接合
した電子部材は、製造工程においてハンダバンプの良好
性を的確に評価されているためにハンダ電極の品質が良
好であり、さらに該ハンダ電極は好適な耐熱疲労特性を
有しているという優れた特徴を有するものである。Further, the electronic member having the solder bumps of the above composition can accurately evaluate the quality of the solder bumps even when a large number of fine solder bumps are formed, and can be an electronic member of good quality. . In particular, in the case of a fine solder bump in which the length of one side of the solder bump is 0.2 mm or less, a good result which cannot be realized by a solder bump having a conventional composition can be obtained.
An electronic member in which a plurality of electronic components are joined by a solder electrode having the above composition has a good quality of the solder electrode because the goodness of the solder bump is accurately evaluated in the manufacturing process, and the solder electrode is more suitable. It has an excellent feature of having heat fatigue properties.
【００２３】[0023]
【実施例】（実施例１）表１に示す組成のハンダ合金を
用いて直径７６０μｍのハンダボールを作成し、このハ
ンダボールを基板上の電極にフラックスの粘着力を用い
て付着させた上、リフロー炉にて加熱して、リフロー後
のハンダバンプの表面性状を観察した。基板の上方の光
源から光をあて、基板上の電極を撮像し、ハンダバンプ
で反射する光の像を比較した。光の像が半球状のバンプ
の頂部のみに集束している場合には合格、光の像が電極
の全体に散乱している場合にはバンプ形成不良と判断さ
れる。Example 1 A solder ball having a diameter of 760 μm was prepared using a solder alloy having the composition shown in Table 1, and the solder ball was adhered to an electrode on a substrate by using the adhesive force of a flux. After heating in a reflow furnace, the surface properties of the solder bumps after reflow were observed. Light was emitted from a light source above the substrate, the electrodes on the substrate were imaged, and the images of the light reflected by the solder bumps were compared. If the light image is focused only on the tops of the hemispherical bumps, it is judged as acceptable, and if the light image is scattered over the entire electrode, it is judged that the bump formation is defective.
【００２４】[0024]
【表１】 [Table 1]
【００２５】本発明例１は本発明の組成のハンダ合金、
比較例１はＳｎ−Ａｇ系、比較例２はＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ
−Ｃｕ系、比較例３はＰｂ−Ｓｎ系の有鉛ハンダであ
る。各実施例のリフロー後におけるハンダバンプの表面
性状を撮影し、図１〜図４に倍率３０倍の写真として示
す。図１は本発明例１、図２は比較例１、図３は比較例
２、図４は比較例３に対応する。本発明例１及び比較例
３（有鉛ハンダ）については、光の像がバンプの頂部に
のみ集束し、良好な評価結果が得られた。リフロー後の
表面性状が良好であったためである。比較例１、２につ
いては、光の像がバンプ表面全体に広がり、バンプとし
ては不合格の評価結果となった。リフロー後にがさつき
のある表面性状となり、光が乱反射したためである。Inventive Example 1 is a solder alloy having the composition of the present invention,
Comparative Example 1 is Sn-Ag-based, and Comparative Example 2 is Sn-Ag-Bi.
Comparative Example 3 is a Pb-Sn-based leaded solder. The surface properties of the solder bumps after reflow in each example were photographed, and are shown in FIGS. 1 corresponds to Example 1 of the present invention, FIG. 2 corresponds to Comparative Example 1, FIG. 3 corresponds to Comparative Example 2, and FIG. With respect to Inventive Example 1 and Comparative Example 3 (leaded solder), the light image was focused only on the tops of the bumps, and good evaluation results were obtained. This is because the surface properties after reflow were good. In Comparative Examples 1 and 2, the light image was spread over the entire surface of the bump, and the evaluation result was rejection as the bump. This is because after reflow, the surface became rough and the light was irregularly reflected.
【００２６】（実施例２）実施例１と同じ表１に示す成
分のハンダ合金を用い、直径３００μｍのハンダボール
を作成した。このハンダボールを用いて、シリコンチッ
プ部品とプリント基板との間をフリップチップ接続し、
これを試験片として温度サイクル熱衝撃試験を行なっ
た。(Example 2) A solder ball having a diameter of 300 µm was prepared using the same solder alloy as shown in Table 1 as in Example 1. Using this solder ball, flip chip connection between the silicon chip component and the printed circuit board,
Using this as a test piece, a temperature cycle thermal shock test was performed.
【００２７】シリコンチップ部品は、シリコンチップ上
に直径２００μｍの電極ランドをチップ周辺に６４個配
置し、電極のピッチ間隔は０．３ｍｍとした。プリント
基板は片面配線のガラスエポキシ樹脂基板であり、シリ
コンチップ上の電極ランドと対応する位置に同じく電極
ランドを配置している。まず、シリコンチップ部品とプ
リント基板の双方の電極ランドに上記ハンダボールを付
着させ、リフロー炉で加熱してリフローしてハンダバン
プを形成した。次に該ハンダバンプを有するシリコンチ
ップ部品とプリント基板とを該ハンダバンプ部において
相互に接触させ、再度リフロー炉で加熱して双方の電極
部を接合しすることによりシリコンチップ部品とプリン
ト基板とをフリップチップ接続し、試験片とした。In the silicon chip component, 64 electrode lands having a diameter of 200 μm were arranged around the chip on the silicon chip, and the pitch between the electrodes was 0.3 mm. The printed circuit board is a single-sided wiring glass epoxy resin substrate, and electrode lands are arranged at positions corresponding to the electrode lands on the silicon chip. First, the solder balls were attached to the electrode lands of both the silicon chip component and the printed board, and heated in a reflow furnace to reflow to form solder bumps. Next, the silicon chip component having the solder bump and the printed board are brought into contact with each other at the solder bump portion, heated again in a reflow furnace to join both electrode portions, thereby flip-chip bonding the silicon chip component and the printed board. It was connected and made a test piece.
【００２８】形成した試験片について、−４０℃（３０
分）と＋１２５℃（３０分）を繰り返す温度サイクル条
件で加熱と冷却を繰り返した。温度サイクル繰り返し回
数（ＴＣＴサイクル数）を１００サイクル〜９００サイ
クルの間で１００サイクル間隔で行ない、ハンダ電極の
破断発生率との関係を調査した。各ＴＣＴサイクル数毎
の破断発生率（％）の評価結果を表２に示す。本発明例
１及び比較例１のハンダ合金を用いた試験片では破断発
生率が低く、耐熱疲労特性に優れているのに対し、比較
例３（有鉛ハンダ）は高い破断発生率となった。比較例
２はＢｉを含んでいるため２割程度耐疲労性が低下し
た。The test piece thus formed was subjected to a temperature of -40 ° C. (30 ° C.).
) And + 125 ° C (30 minutes), and heating and cooling were repeated. The number of temperature cycle repetitions (TCT cycle number) was set at intervals of 100 cycles between 100 cycles and 900 cycles, and the relationship with the breakage rate of the solder electrode was examined. Table 2 shows the evaluation results of the breakage occurrence rate (%) for each TCT cycle number. The test pieces using the solder alloys of Inventive Example 1 and Comparative Example 1 had a low fracture occurrence rate and excellent thermal fatigue resistance, whereas Comparative Example 3 (leaded solder) had a high fracture occurrence rate. . Since Comparative Example 2 contained Bi, the fatigue resistance was reduced by about 20%.
【００２９】[0029]
【表２】 [Table 2]
【００３０】実施例１及び２の結果から、本発明の組成
を有するハンダ合金を用いた場合、リフロー後の表面性
状及び耐熱疲労特性の両方において優秀な成績を得るこ
とができた。From the results of Examples 1 and 2, when the solder alloy having the composition of the present invention was used, excellent results were obtained in both the surface properties after reflow and the thermal fatigue resistance.
【００３１】（実施例３）表３に示す組成のハンダ合金
を用いて直径３００μｍのハンダボールを作成し、上記
実施例１と同様にしてハンダバンプを形成し、ハンダバ
ンプの表面性状を観察した。その結果、本発明例２〜４
はいずれも、比較例１及び比較例２と比較して、リフロ
ー後のハンダバンプ表面観察においては、それぞれの実
施例においても光の像が半球状のバンプ頂部のみに集束
した極めて表面性状が優れたものが得られた。Example 3 A solder ball having a diameter of 300 μm was prepared using a solder alloy having the composition shown in Table 3, and solder bumps were formed in the same manner as in Example 1 above, and the surface properties of the solder bumps were observed. As a result, inventive examples 2 to 4
In each of the examples, in comparison with Comparative Example 1 and Comparative Example 2, in the observation of the solder bump surface after reflow, in each of the examples, the light image was focused only on the hemispherical bump top, and the surface properties were extremely excellent. Things were obtained.
【００３２】[0032]
【表３】 [Table 3]
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明の組成を有するハンダ合金を用い
ることにより、リフロー後のハンダバンプの表面性状が
良好となり、バンプ形成の良否判断を光学的手段で的確
に行なうことが可能になった。同時に、好適な融点を有
し、更に優れた耐熱疲労特性を実現することができた。
本発明の組成を有するハンダボールを用いてハンダバン
プを形成することができる。また、本発明の組成のハン
ダバンプを形成した電子部材、本発明の組成のハンダ電
極で電子部品間を接合した電子部材は、不良が混在しな
い品質の高い電極を形成し、かつ電極の耐熱疲労特性が
優れているという効果を有するものである。By using the solder alloy having the composition of the present invention, the surface properties of the solder bump after reflow are improved, and the quality of the bump formation can be accurately determined by optical means. At the same time, it had a suitable melting point, and could achieve more excellent thermal fatigue resistance.
A solder bump can be formed using a solder ball having the composition of the present invention. Further, the electronic member formed with the solder bump of the composition of the present invention, and the electronic member bonded between electronic components with the solder electrode of the composition of the present invention can form a high-quality electrode in which defects are not mixed, and have a heat fatigue property of the electrode. Is excellent.
【図１】実施例１の本発明例１におけるリフロー後のハ
ンダバンプを撮影した３０倍の写真である。FIG. 1 is a 30 × photograph of a solder bump after reflow in Example 1 of the present invention of Example 1.
【図２】実施例１の比較例１におけるリフロー後のハン
ダバンプを撮影した３０倍の写真である。FIG. 2 is a 30 × photograph of a solder bump after reflow in Comparative Example 1 of Example 1.
【図３】実施例１の比較例２におけるリフロー後のハン
ダバンプを撮影した３０倍の写真である。FIG. 3 is a 30 × photograph of a solder bump after reflow in Comparative Example 2 of Example 1.
【図４】実施例１の比較例３におけるリフロー後のハン
ダバンプを撮影した３０倍の写真である。FIG. 4 is a 30 × photograph of a solder bump after reflow in Comparative Example 3 of Example 1.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 道雄 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 橋野 英児 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 巽 宏平 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 中森 孝 埼玉県入間市大字狭山ヶ原158−１ 株式 会社日鉄マイクロメタル内 (72)発明者 藤島 正美 埼玉県入間市大字狭山ヶ原158−１ 株式 会社日鉄マイクロメタル内 Ｆターム(参考） 5E319 BB01 BB04 CC33 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Michio Endo 20-1 Shintomi, Futtsu-shi Nippon Steel Corporation Technology Development Division (72) Inventor Eiji Hashino 20-1 Shintomi, Futtsu-shi Nippon Steel Corporation Technology Development Division (72) Inventor Kohei Tatsumi 20-1 Shintomi, Futtsu-shi Nippon Steel Corporation Technology Development Division (72) Inventor Takashi Nakamori 152-1 Sayamagahara, Iruma-shi, Saitama Japan Inside the Iron Micro Metal (72) Inventor Masami Fujishima 152-1 Sayamagahara, Iruma-shi, Saitama F-term in the Nippon Steel Micro Metal Co., Ltd. 5E319 BB01 BB04 CC33
Claims (5)
０．３〜１．５質量％を含み、残部Ｓｎ及び不可避不純
物からなり、リフロー後の表面性状が滑らかであること
を特徴とする無鉛ハンダ合金。1. Ag: 2.0-3.0% by mass, Cu:
A lead-free solder alloy containing 0.3 to 1.5 mass%, the balance being Sn and unavoidable impurities, and having a smooth surface property after reflow.
０．３〜１．５質量％を含み、残部Ｓｎ及び不可避不純
物からなることを特徴とする電子部材のハンダバンプ用
無鉛ハンダ合金。2. Ag: 2.0-3.0% by mass, Cu:
A lead-free solder alloy for a solder bump of an electronic member, comprising 0.3 to 1.5% by mass, the balance being Sn and unavoidable impurities.
０．３〜１．５質量％を含み、残部Ｓｎ及び不可避不純
物からなることを特徴とする電子部材用無鉛ハンダボー
ル。3. Ag: 2.0-3.0% by mass, Cu:
A lead-free solder ball for electronic members, comprising 0.3 to 1.5% by mass, the balance being Sn and unavoidable impurities.
て、該ハンダバンプの一部又は全部はＡｇ：２．０〜
３．０質量％、Ｃｕ：０．３〜１．５質量％を含み、残
部Ｓｎ及び不可避不純物からなる無鉛ハンダ合金により
形成してなることを特徴とする電子部材。4. An electronic member having solder bumps, wherein part or all of the solder bumps are Ag: 2.0 to 2.0.
An electronic member comprising 3.0% by mass and Cu: 0.3 to 1.5% by mass, and formed of a lead-free solder alloy including a balance of Sn and unavoidable impurities.
接合した電子部材であって、該ハンダ電極の一部又は全
部はＡｇ：２．０〜３．０質量％、Ｃｕ：０．３〜１．
５質量％を含み、残部Ｓｎ及び不可避不純物からなる無
鉛ハンダ合金により形成してなることを特徴とする電子
部材。5. An electronic member in which a plurality of electronic components are joined by a solder electrode, wherein a part or all of the solder electrode is Ag: 2.0 to 3.0% by mass, Cu: 0.3 to 1 .
An electronic member comprising 5% by mass and formed of a lead-free solder alloy including the balance of Sn and unavoidable impurities.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32849399A JP2001138088A (en) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | Solder alloy, solder ball and electric member having solder bump |
| PCT/JP2000/008163 WO2001036148A1 (en) | 1999-11-18 | 2000-11-20 | Solder alloy, electronic member having solder ball and solder bump |
| EP00976358A EP1249302A4 (en) | 1999-11-18 | 2000-11-20 | Solder alloy, electronic member having solder ball and solder bump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32849399A JP2001138088A (en) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | Solder alloy, solder ball and electric member having solder bump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001138088A true JP2001138088A (en) | 2001-05-22 |
Family
ID=18210906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32849399A Withdrawn JP2001138088A (en) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | Solder alloy, solder ball and electric member having solder bump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001138088A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003001481A (en) * | 2001-06-15 | 2003-01-08 | Senju Metal Ind Co Ltd | Lead-free soldering ball and its producing method |
| WO2003070994A3 (en) * | 2002-02-15 | 2003-12-24 | Ibm | Lead-free tin-silver-copper alloy solder composition |
| JP2004261863A (en) * | 2003-01-07 | 2004-09-24 | Senju Metal Ind Co Ltd | Lead-free solder |
-
1999
- 1999-11-18 JP JP32849399A patent/JP2001138088A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003001481A (en) * | 2001-06-15 | 2003-01-08 | Senju Metal Ind Co Ltd | Lead-free soldering ball and its producing method |
| WO2003070994A3 (en) * | 2002-02-15 | 2003-12-24 | Ibm | Lead-free tin-silver-copper alloy solder composition |
| US6805974B2 (en) * | 2002-02-15 | 2004-10-19 | International Business Machines Corporation | Lead-free tin-silver-copper alloy solder composition |
| CN100340685C (en) * | 2002-02-15 | 2007-10-03 | 国际商业机器公司 | Lead-free tin-silver-copper alloy solder composition |
| KR100791435B1 (en) * | 2002-02-15 | 2008-01-04 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | Lead-free tin-silver-copper alloy solder composition |
| JP2004261863A (en) * | 2003-01-07 | 2004-09-24 | Senju Metal Ind Co Ltd | Lead-free solder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4152596B2 (en) | Electronic member having solder alloy, solder ball and solder bump | |
| JP4428448B2 (en) | Lead-free solder alloy | |
| US6574859B2 (en) | Interconnection process for module assembly and rework | |
| KR100867871B1 (en) | Solder paste and electronic device | |
| TWI679078B (en) | Solder alloy, solder paste, solder ball, turpentine | |
| KR101345940B1 (en) | Solder, soldering method, and semiconductor device | |
| JP2004261863A (en) | Lead-free solder | |
| US9773721B2 (en) | Lead-free solder alloy, connecting member and a method for its manufacture, and electronic part | |
| KR19990028259A (en) | Electronic Components and Electronic Circuit Boards Mounted by Solder and Soldering | |
| JP3796181B2 (en) | Electronic member having lead-free solder alloy, solder ball and solder bump | |
| JPWO2006011204A1 (en) | Lead-free solder alloy | |
| JP2007237249A (en) | Lead-free solder alloy, solder ball and electronic member | |
| JP2002261104A (en) | Semiconductor device and electronic equipment | |
| TWI744907B (en) | Solder alloy, solder paste, preform solder, solder ball, wire solder, grease-filled solder, solder joint, electronic circuit board and multilayer electronic circuit board | |
| CN116689901A (en) | Braze welding method and braze joint | |
| JP3919106B2 (en) | Metal core solder ball of Cu or Cu alloy ball | |
| JP4888096B2 (en) | Semiconductor device, circuit wiring board, and manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2002018590A (en) | Solder alloy, solder ball and electronic member having solder bump | |
| JP2001138088A (en) | Solder alloy, solder ball and electric member having solder bump | |
| WO2001036148A1 (en) | Solder alloy, electronic member having solder ball and solder bump | |
| JP2001001180A (en) | Solder and electronic part using the solder | |
| US20040096688A1 (en) | Lead-free joining material and joining method using the same | |
| TWI795778B (en) | Lead-free solder alloy, solder ball, solder paste, and semiconductor device | |
| JP2002153990A (en) | Alloy for solder ball | |
| Jaafar et al. | Comprehensive Study on Thermal Aging and Ball Shear Characterization of SAC-X Solders |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070206 |