JP2003062687A - 耐破断性に優れたハンダ及びその製造方法 - Google Patents
耐破断性に優れたハンダ及びその製造方法Info
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- JP2003062687A JP2003062687A JP2001252549A JP2001252549A JP2003062687A JP 2003062687 A JP2003062687 A JP 2003062687A JP 2001252549 A JP2001252549 A JP 2001252549A JP 2001252549 A JP2001252549 A JP 2001252549A JP 2003062687 A JP2003062687 A JP 2003062687A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 ＮｉＰ層中へのＳｎの拡散を低減させＰ偏析
を抑制して耐破断を高める効果を持つニッケル相を微細
分散させたハンダ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 錫を主成分とするハンダの球状粒子の表
層にニッケルの微小粒子が多数分散しているナノコンポ
ジット構造を有するハンダ粉末である。このようなハン
ダ粉末は、例えば、高速水平回転する少なくとも上面が
ニッケルであるディスク上に錫を主成分とするハンダの
溶融物を供給し、該溶融物に遠心力を作用させて小滴と
して放射状に飛散させ気相中で急冷することにより得ら
れる。ニッケルの微小粒子の粒径は１０ｎｍ（ナノメー
ター）以下が好ましい。
を抑制して耐破断を高める効果を持つニッケル相を微細
分散させたハンダ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 錫を主成分とするハンダの球状粒子の表
層にニッケルの微小粒子が多数分散しているナノコンポ
ジット構造を有するハンダ粉末である。このようなハン
ダ粉末は、例えば、高速水平回転する少なくとも上面が
ニッケルであるディスク上に錫を主成分とするハンダの
溶融物を供給し、該溶融物に遠心力を作用させて小滴と
して放射状に飛散させ気相中で急冷することにより得ら
れる。ニッケルの微小粒子の粒径は１０ｎｍ（ナノメー
ター）以下が好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、耐破断性に優れ
たハンダ及びその製造方法に関するものである。
たハンダ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体デバイスの高密度化、高機
能化、小型化は半導体の入出力ピン数の増加、電極サイ
ズや電極ピッチの減少をもたらしている。そのため、従
来のワイヤボンディング方式ではワイヤ同士の接触や、
インダクタンスが問題となるため、マイクロ粉末バンプ
方式が主流となりつつある。しかしながら、マイクロ粉
末バンプ方式では一度に多接点の接続を行うためにワイ
ヤボンディング方式と比較してハンダ温度が高く、また
ハンダ時間が長時間となる傾向がある。このため電極
（Ｃｕ）上のＮｉＰ保護層（Ｃｕ層へのＳｎ拡散防止目
的で形成される）へのＳｎ拡散が強く起こり、ＮｉＰ層
中のＰ偏析に起因する破断が起こり易くなっている。
能化、小型化は半導体の入出力ピン数の増加、電極サイ
ズや電極ピッチの減少をもたらしている。そのため、従
来のワイヤボンディング方式ではワイヤ同士の接触や、
インダクタンスが問題となるため、マイクロ粉末バンプ
方式が主流となりつつある。しかしながら、マイクロ粉
末バンプ方式では一度に多接点の接続を行うためにワイ
ヤボンディング方式と比較してハンダ温度が高く、また
ハンダ時間が長時間となる傾向がある。このため電極
（Ｃｕ）上のＮｉＰ保護層（Ｃｕ層へのＳｎ拡散防止目
的で形成される）へのＳｎ拡散が強く起こり、ＮｉＰ層
中のＰ偏析に起因する破断が起こり易くなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はＮｉＰ層中へ
のＳｎの拡散を低減させＰ偏析を抑制して耐破断性に優
れた効果を示す粉末状又はボール状のハンダ及びその製
造方法を提供するものである。
のＳｎの拡散を低減させＰ偏析を抑制して耐破断性に優
れた効果を示す粉末状又はボール状のハンダ及びその製
造方法を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる耐破断性
に優れたハンダは、錫を主成分とするハンダの球状粒子
の表層にニッケルの微小粒子が多数分散しているナノコ
ンポジット構造を有することを特徴とする。ハンダ粒子
の粒径は、使用対象や使用条件に応じて任意に選択でき
る。通常通常１〜８００μｍ（マイクロメーター）の範
囲の粉末状乃至ボール状のものが用いられている。
に優れたハンダは、錫を主成分とするハンダの球状粒子
の表層にニッケルの微小粒子が多数分散しているナノコ
ンポジット構造を有することを特徴とする。ハンダ粒子
の粒径は、使用対象や使用条件に応じて任意に選択でき
る。通常通常１〜８００μｍ（マイクロメーター）の範
囲の粉末状乃至ボール状のものが用いられている。
【０００５】このようなナノコンポジット構造を有する
ハンダの製造方法としては、遠心アトマイズ法、ミリン
グ法、無電解メッキ法、蒸着法などが挙げられる。
ハンダの製造方法としては、遠心アトマイズ法、ミリン
グ法、無電解メッキ法、蒸着法などが挙げられる。
【０００６】遠心アトマイズ法の応用について具体的に
説明する。これは、高速水平回転する少なくとも上面が
ニッケルであるディスクの上に錫を主成分とするハンダ
の溶融物を供給し、該溶融物に遠心力を作用させて小滴
として放射状に飛散させ気相中で急冷する方法である。
説明する。これは、高速水平回転する少なくとも上面が
ニッケルであるディスクの上に錫を主成分とするハンダ
の溶融物を供給し、該溶融物に遠心力を作用させて小滴
として放射状に飛散させ気相中で急冷する方法である。
【０００７】ハンダの溶融物が回転するディスクのニッ
ケル面に落下し遠心力により小滴として放射状に飛散す
る際に、回転ディスクのニッケル面が僅かに削り取られ
微小粒子としてハンダの溶融物の小滴に付着同伴され、
その小滴が固化して球状粒子となる際にその表層に分散
する。
ケル面に落下し遠心力により小滴として放射状に飛散す
る際に、回転ディスクのニッケル面が僅かに削り取られ
微小粒子としてハンダの溶融物の小滴に付着同伴され、
その小滴が固化して球状粒子となる際にその表層に分散
する。
【０００８】回転ディスクの直径が大きいほど、また回
転数が多いほど、得られる粒子の粒径が小さく、また粒
度分布が狭くなる。回転ディスクの直径は３０〜４０ｍ
ｍ、回転数は２０，０００ｒｐｍ以上が好ましい。
転数が多いほど、得られる粒子の粒径が小さく、また粒
度分布が狭くなる。回転ディスクの直径は３０〜４０ｍ
ｍ、回転数は２０，０００ｒｐｍ以上が好ましい。
【０００９】上記の条件では、ハンダの球状粒子の表層
に分散しているニッケルの微小粒子の粒径は１０ｎｍ
（ナノメーター）以下、ニッケルの微小粒子が多数分散
している表層の厚さは５００ｎｍ（ナノメーター）以下
になる。これは耐破断性に優れたハンダとして好ましい
性状である。
に分散しているニッケルの微小粒子の粒径は１０ｎｍ
（ナノメーター）以下、ニッケルの微小粒子が多数分散
している表層の厚さは５００ｎｍ（ナノメーター）以下
になる。これは耐破断性に優れたハンダとして好ましい
性状である。
【００１０】回転ディスクのニッケル面に供給するハン
ダ溶融物の温度は、その融点＋１０℃〜２５０℃の範囲
に制御するのが適当である。ニッケル面に供給するハン
ダ溶融物の温度がその融点＋１０℃より低い場合には、
ハンダ溶融物が凝固するまでの時間が短すぎるために回
転ディスクのニッケルをハンダ溶融物中に取り込むこと
が困難となり、また、ハンダ溶融物の温度がその融点＋
２５０℃より高い場合にはハンダ溶融物の凝固までの時
間が長すぎるために、ハンダの球状粒子全体にニッケル
の微小粒子が分散してしまう。
ダ溶融物の温度は、その融点＋１０℃〜２５０℃の範囲
に制御するのが適当である。ニッケル面に供給するハン
ダ溶融物の温度がその融点＋１０℃より低い場合には、
ハンダ溶融物が凝固するまでの時間が短すぎるために回
転ディスクのニッケルをハンダ溶融物中に取り込むこと
が困難となり、また、ハンダ溶融物の温度がその融点＋
２５０℃より高い場合にはハンダ溶融物の凝固までの時
間が長すぎるために、ハンダの球状粒子全体にニッケル
の微小粒子が分散してしまう。
【００１１】このようなナノコンポジット構造を有する
ハンダの製造方法の他の例として、メカニカルミリング
法の応用が挙げられる。この方法では、錫を主成分とす
るハンダの球状粒子と、粒径がその十分の一以下のニッ
ケル球状粒子とを混合し撹拌して、相対的な摩擦運動を
与えればよい。
ハンダの製造方法の他の例として、メカニカルミリング
法の応用が挙げられる。この方法では、錫を主成分とす
るハンダの球状粒子と、粒径がその十分の一以下のニッ
ケル球状粒子とを混合し撹拌して、相対的な摩擦運動を
与えればよい。
【００１２】先に述べたように、マイクロ粉末バンプ方
式では一度に多接点の接続を行うためにワイヤボンディ
ング方式と比較してハンダ温度が高く、またハンダ時間
が長時間となる傾向がある。このため電極（Ｃｕ）上の
ＮｉＰ保護層（Ｃｕ層へのＳｎ拡散防止目的で形成され
る）へのＳｎ拡散が強く起こり、ＮｉＰ層中のＰ偏析に
起因する破断が起こり易くなっている。ＮｉＰ保護層へ
のＳｎの拡散深さを低減させるためには、ハンダ時にＳ
ｎとＮｉを合金化させることによるＳｎ中へのＮｉの拡
散ポテンシャルを低下させることが有効である。一方、
Ｓｎハンダそのものの融点を上昇させず（Ｓｎより高融
点金属との合金化は防止）、またハンダ時（短時間）に
は有効なＳｎとの合金化を図ることが必要となる。本発
明のハンダは、錫を主成分とするハンダの球状粒子の表
層にニッケルの微小粒子が多数分散しているナノコンポ
ジット構造とすることにより、上記問題の解決を図った
ものである。
式では一度に多接点の接続を行うためにワイヤボンディ
ング方式と比較してハンダ温度が高く、またハンダ時間
が長時間となる傾向がある。このため電極（Ｃｕ）上の
ＮｉＰ保護層（Ｃｕ層へのＳｎ拡散防止目的で形成され
る）へのＳｎ拡散が強く起こり、ＮｉＰ層中のＰ偏析に
起因する破断が起こり易くなっている。ＮｉＰ保護層へ
のＳｎの拡散深さを低減させるためには、ハンダ時にＳ
ｎとＮｉを合金化させることによるＳｎ中へのＮｉの拡
散ポテンシャルを低下させることが有効である。一方、
Ｓｎハンダそのものの融点を上昇させず（Ｓｎより高融
点金属との合金化は防止）、またハンダ時（短時間）に
は有効なＳｎとの合金化を図ることが必要となる。本発
明のハンダは、錫を主成分とするハンダの球状粒子の表
層にニッケルの微小粒子が多数分散しているナノコンポ
ジット構造とすることにより、上記問題の解決を図った
ものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下実施例により本発明を具体的
に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるもの
ではない。
に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるもの
ではない。
【００１４】
【実施例１】直径３５ｍｍのチタン製回転ディスク本体
上にニッケル層を２ｍｍ溶射することにより作成した回
転ディスクを用いた。ハンダ粒子の母相となる純度９
９．９％の錫（融点：２３１℃）を３００℃の温度で溶
融し、アルゴンガス雰囲気中で上記回転ディスク（２
０，０００ｒｐｍ）上に落下させ、溶融物に遠心力を作
用させて小滴として放射状に飛散させ気相中で急冷する
ことより直径２５０μｍのハンダの球状粒子を得た。図
１は実施例１のハンダ粒子のＳＥＭ（走査型電子顕微
鏡）写真、図２は実施例１のハンダ粒子中のＮｉ（多数
の白点）のマッピング図（ＴＥＭを用いたＥＤＸ分析）
であり、ハンダの球状粒子の表層にニッケルの微小粒子
（粒径１０ｎｍ以下）が多数分散している状態が認めら
れる。なおニッケルの含有量は０．４６ｗｔ％であっ
た。
上にニッケル層を２ｍｍ溶射することにより作成した回
転ディスクを用いた。ハンダ粒子の母相となる純度９
９．９％の錫（融点：２３１℃）を３００℃の温度で溶
融し、アルゴンガス雰囲気中で上記回転ディスク（２
０，０００ｒｐｍ）上に落下させ、溶融物に遠心力を作
用させて小滴として放射状に飛散させ気相中で急冷する
ことより直径２５０μｍのハンダの球状粒子を得た。図
１は実施例１のハンダ粒子のＳＥＭ（走査型電子顕微
鏡）写真、図２は実施例１のハンダ粒子中のＮｉ（多数
の白点）のマッピング図（ＴＥＭを用いたＥＤＸ分析）
であり、ハンダの球状粒子の表層にニッケルの微小粒子
（粒径１０ｎｍ以下）が多数分散している状態が認めら
れる。なおニッケルの含有量は０．４６ｗｔ％であっ
た。
【００１５】
【比較例１】回転ディスクとしてＮｉ溶射層を設けない
チタン製回転ディスクを使用した以外は実施例１と同様
にして直径２５０μｍのハンダを作製した。
チタン製回転ディスクを使用した以外は実施例１と同様
にして直径２５０μｍのハンダを作製した。
【００１６】ＢＧＡ（Ball Grid Array）基板同士を実
施例１及び比較例１のハンダを用いて接合した後、各接
合点１０箇所について非溶解ＢＧＡシェアテスト（蹴飛
ばす、弾くことによる力）及びプルテスト（掴んで引っ
張ることによる力）を行った結果を表１に示す。なお測
定スピードは０．５ｍｍ／ｓｅｃであった。
施例１及び比較例１のハンダを用いて接合した後、各接
合点１０箇所について非溶解ＢＧＡシェアテスト（蹴飛
ばす、弾くことによる力）及びプルテスト（掴んで引っ
張ることによる力）を行った結果を表１に示す。なお測
定スピードは０．５ｍｍ／ｓｅｃであった。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【発明の効果】耐破断性に優れたハンダが得られる。
【図１】実施例１のハンダ粒子のＳＥＭ（走査型電子顕
微鏡）写真である。
微鏡）写真である。
【図２】実施例１のハンダ粒子中のＮｉのマッピングで
ある。
ある。
Claims (6)
- 【請求項１】 錫を主成分とするハンダの球状粒子の表
層にニッケルの微小粒子が多数分散しているナノコンポ
ジット構造を有することを特徴とする耐破断性に優れた
ハンダ。 - 【請求項２】 ハンダの球状粒子の粒径が１〜８００μ
ｍ（マイクロメーター）の範囲である請求項１に記載の
耐破断性に優れたハンダ。 - 【請求項３】 ハンダの球状粒子の表層に分散している
ニッケルの微小粒子の粒径が１０ｎｍ（ナノメーター）
以下である請求項１又は請求項２に記載の耐破断性に優
れたハンダ。 - 【請求項４】 ニッケルの微小粒子が多数分散している
表層の厚さが５００ｎｍ（ナノメーター）以下である請
求項１、請求項２又は請求項３に記載の耐破断性に優れ
たハンダ。 - 【請求項５】 高速水平回転する少なくとも上面がニッ
ケルであるディスクの上に錫を主成分とするハンダの溶
融物を供給し、該溶融物に遠心力を作用させて小滴とし
て放射状に飛散させ気相中で急冷することを特徴とする
ハンダの球状粒子の表層にニッケルの微小粒子が多数分
散しているナノコンポジット構造を有する耐破断性に優
れたハンダの製造方法。 - 【請求項６】 錫を主成分とするハンダの球状粒子と、
粒径がその十分の一以下のニッケル球状粒子とを混合し
撹拌して、相対的な摩擦運動を与えることを特徴とする
ハンダの球状粒子の表層にニッケルの微小粒子が多数分
散しているナノコンポジット構造を有する耐破断性に優
れたハンダの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001252549A JP2003062687A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | 耐破断性に優れたハンダ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001252549A JP2003062687A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | 耐破断性に優れたハンダ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003062687A true JP2003062687A (ja) | 2003-03-05 |
Family
ID=19081005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001252549A Withdrawn JP2003062687A (ja) | 2001-08-23 | 2001-08-23 | 耐破断性に優れたハンダ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003062687A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006126564A1 (ja) | 2005-05-25 | 2006-11-30 | Senju Metal Industry Co., Ltd | 鉛フリーソルダペースト |
| JPWO2005120765A1 (ja) * | 2004-06-08 | 2008-04-03 | 千住金属工業株式会社 | 高融点金属粒分散フォームソルダの製造方法 |
| CN105345314A (zh) * | 2015-08-21 | 2016-02-24 | 江苏广昇新材料有限公司 | 一种高精密纳米焊锡膏用助焊剂 |
| CN114871629A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-08-09 | 浙江亚通焊材有限公司 | 一种含镍球的焊锡丝及其制备方法 |
-
2001
- 2001-08-23 JP JP2001252549A patent/JP2003062687A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005120765A1 (ja) * | 2004-06-08 | 2008-04-03 | 千住金属工業株式会社 | 高融点金属粒分散フォームソルダの製造方法 |
| JP4650417B2 (ja) * | 2004-06-08 | 2011-03-16 | 千住金属工業株式会社 | 高融点金属粒分散フォームソルダの製造方法 |
| WO2006126564A1 (ja) | 2005-05-25 | 2006-11-30 | Senju Metal Industry Co., Ltd | 鉛フリーソルダペースト |
| EP1889683A1 (en) * | 2005-05-25 | 2008-02-20 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Lead-free solder paste |
| EP1889683A4 (en) * | 2005-05-25 | 2009-08-19 | Senju Metal Industry Co | SOLDER PACK WITHOUT LEAD |
| US9185812B2 (en) | 2005-05-25 | 2015-11-10 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Lead-free solder paste |
| CN105345314A (zh) * | 2015-08-21 | 2016-02-24 | 江苏广昇新材料有限公司 | 一种高精密纳米焊锡膏用助焊剂 |
| CN114871629A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-08-09 | 浙江亚通焊材有限公司 | 一种含镍球的焊锡丝及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050609 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050609 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20071227 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20071227 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20071227 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20071227 |
|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081104 |