JP2003147415A - 金属ボールの製造方法 - Google Patents
金属ボールの製造方法Info
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Abstract
ボールを高い歩留まりで簡単に製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 導電性基板1の表面に絶縁膜2を配置
し、絶縁膜に、導電性基板の表面にまで至る複数個の微
細凹孔2Aを形成して電極板A0とし、電極板A0をマイ
ナス極に接続して金属または合金の電解めっきを行うこ
とにより、微細凹孔2Aに金属または合金を充填してめ
っき充填物3を製造し、ついで、絶縁膜を除去してめっ
き充填物を導電性基板から剥離し、得られためっき充填
物にバレル研磨で角落とし処理を行う金属ボールの製造
方法。
Description
法に関し、更に詳しくは、BGAタイプの半導体パッケ
ージの外部端子であるボール電極を、効率よく、したが
って安価に製造する方法に関する。
化が進展することに伴い、それらデバイスに組み込まれ
る半導体パッケージの形態は、BGA(Ball Grid Arra
y)タイプのものが主流になっている。これは、パッケ
ージの裏面に格子状に形成されている多数のランドに、
例えばはんだボールが外部端子として搭載されたもので
あり、従来の例えばガルウィングリード方式のものに比
べてマザーボードへの高密度実装が可能である。
は、例えばはんだボールがあり、その直径は数百μmオ
ーダになっている。そして、BGAに用いるボール電極
には、真円であり、しかもその直径のばらつきが小さい
ことが要求される。真円でなかったり、直径のばらつき
が大きい場合には、製造したBGAとマザーボードとの
間で接続不良の起こることがあるからである。
μmオーダと微小なボールであるため、例えばアトマイ
ズ法で製造される場合が多い。このアトマイズ法では、
例えば真空誘導溶解炉で所定の金属材料を溶融し、その
溶融金属をノズルから例えば水,油,空気などの高速流
体中に滴下して微細粒が製造される。このとき、溶融金
属の粘度,流体の速度,ノズルからの滴下量などの条件
を適宜に設定することにより、製造する微細粒の粒度や
粒度分布が調整される。
ちの所定粒度の微細粒がボール電極として使用される。
イズ法を適用してボール電極を製造する方法には次のよ
うな問題がある。第1の問題は、金属材料の溶融設備,
溶融金属の滴下設備、また製造条件を制御するための付
帯設備など、設備とその運転条件は複雑であり、製造コ
ストが嵩むことである。例えば、ボール電極の酸化を防
ぐために、用いる高速流体や全体の作業雰囲気のために
N2ガスなどの不活性ガスを使用することも必要とな
り、その分だけ製造コストの上昇は不可避となる。
られる微細粒の粒度分布がブロードになりやすいことで
ある。したがって、この微細粒を篩い分けして分級した
場合、目的とする粒径範囲にあるボール電極の歩留まり
はそれほど高くないので、得られたボール電極の製造コ
ストは上昇してしまう。
製造する方法の場合、製造設備の点からいっても、また
粒度分布の点からいっても、得られるボール電極は高価
格化するという問題がある。本発明は上記した問題を解
決し、簡単な設備を用い、しかも粒径の制御が容易であ
るため、安価なボール電極の製造にとって有用な金属ボ
ールの製造方法の提供を目的とする。
ために、本発明においては、導電性基板の表面に絶縁膜
を配置し、前記絶縁膜に、前記導電性基板の表面にまで
至る複数個の微細凹孔を形成して電極板とし、前記電極
板をマイナス極に接続して金属または合金の電解めっき
を行うことにより、前記微細凹孔に前記金属または合金
を充填してめっき充填物を製造し、ついで、前記絶縁膜
を除去してめっき充填物を導電性基板から剥離し、得ら
れた前記めっき充填物にバレル研磨で角落とし処理を行
うことを特徴とする金属ボールの製造方法が提供され
る。
の1例を詳細に説明する。まず、図1で示したように、
表面1aが平滑な導電性基板1の当該表面に絶縁膜2を
配置する。導電性基板1は、導電性を有し、また後述す
る電解めっき時にめっき液に対する耐食性を有するもの
であれば何であってもよく、価格の点からいっても、ス
テンレス鋼板などを好適例とする。また、その厚みは、
300〜1000μm程度であればよい。
ラフィー用のドライフィルムを導電性基板の表面1aに
貼着して形成してもよく、また、感光レジストを塗布し
て形成してもよい。このときの膜厚(t0)は、製造目
的の金属ボールの直径(r0とする)と略同じ値である
ことが好ましい。しかしながら、実際問題として絶縁膜
2の膜厚はばらついているので、そのことを考慮して、
膜厚(t0)は、0.95r0≦t0≦1.05r0を満足す
るように設定することが好ましい。製造目的の金属ボー
ルの歩留まりを高めることができるからである。
とエッチングを行って、図2で示したように、底部から
は導電性基板1の表面1aが表出している複数個の微細
凹孔2Aが絶縁膜2に形成されている電極板A0を製造
する。このとき、微細凹孔2Aは、その開口の径rが製
造目的の金属ボールの直径r 0と略同じ値であることが
好ましい。しかしながら、フォトリソグラフィーやエッ
チング時に微細凹孔2Aの開口径rにもばらつきが生ず
ることを考慮すれば、製造目的の金属ボールの歩留まり
を高めるためには、rは、0.95r0≦r≦1.05r0
を満たすようにすることが好ましい。
る金属材料のめっき液の中に配置してマイナス極に接続
し、対極として例えばTi板にPtめっきを施したよう
な不溶性電極を配置して電解めっきを行う。このときの
めっき液の組成、めっき条件などは、製造目的の金属ボ
ールとの関係で選択される。
合には、めっき液として、例えば純Au99.99%析
出する中性浴(Au:10g/L)を用い、まためっき
条件としては、電流密度0.5A/dm2,液温50〜60
℃,pH7.0〜8.0を採用することが好適である。ま
た、Au−Sn合金ボールを製造しようとする場合に
は、Au:75〜82質量%,Sn:18〜24質量%
から成るAu−Sn合金を析出する合金めっき浴を用
い、電流密度0.3〜0.75A/dm2,液温30〜60
℃,pH3.5〜4.5のめっき条件を採用することが好
適である。
凹孔2A内に表出している導電性基板1の表面1aの上
に析出し、順次堆積して微細凹孔2Aに充填され、図3
で示したように、めっき充填物3が形成される。このと
きのめっき時間の長短により、形成されるめっき充填物
3の高さは変化する。したがって、めっき時間を適正に
制御することにより、少なくとも微細凹孔内が完全にめ
っき金属で充填された状態にする。
開口径rが数十μmオーダの小径であることを考慮する
と、めっき液を撹拌したり、またはめっき液を微細凹孔
に吹きつけたりして凹孔内へのめっき液のまわり込みを
向上させることが好ましい。ついで、例えば苛性ソーダ
水溶液を用いて絶縁膜を溶解除去したのち、めっき充填
物3を導電性基板1から剥離する。
うに、その直径が電極板A0における絶縁膜の微細凹孔
2Aの直径rと等しく、またその高さtが絶縁膜の膜厚
t0と略等しい円柱形状をしている。ついで、めっき充
填物3をバレル研磨機で研磨する。バレル研磨方法とし
ては格別限定されるものではなく、例えば湿式の回転式
バレルが実用的である。用いるメディアとしては、金属
充填物より高硬度であり、また同程度の大きさの例えば
アルミナボールやガラスボールであることが好ましい。
き充填物3の角落とし処理が進行して角部が切削され、
当該めっき充填物は球形になっていく。このときのバレ
ル回転数やバレルの周速は研磨対象のめっき充填物の種
類と大きさとの関係で適宜に選択される。また、バレル
研磨の時間が短すぎると、角落とし処理は不充分となる
ため得られた処理物は球形にならず、逆に研磨時間が長
すぎると、球形化は実現されるが、過度に研磨されるこ
とにより、そのボール径は目的の直径よりも小さくなっ
てしまう。
填物との関係および製造目的の金属ボールの直径との関
係でバレル研磨の時間は適切に選定される。
テンレス鋼板の片面に、厚み100μmのドライフィル
ムを貼着した。このドライフィルムにフォトリソグラフ
ィーでパターニングしたのちエッチングし、ドライフィ
ルムに直径100μmの凹孔がピッチ間隔100μmで
格子状に形成されている電極板A0を製造した。
Auめっき液を建浴し、ここに上記電極板A0をカソー
ドとして配置し、対極にはPtめっきTi板を配置し、
めっき液を撹拌しながら電流密度0.5A/dm2で330
分間の電解めっきを行った。電極板A0をめっき液から
取り出して表面を観察したところ、すべての凹孔にはA
uが充填されていた。
てドライフィルムを溶解したのち、ステンレス鋼板に軽
くねじれをいれて、図4で示した形状の充填物を剥離し
た。全体で250000個,重量が36.2gのめっき
Auめっき充填物が得られた。それらの中から無作為で
100個のめっき充填物を採取し、その直径r,全体の
高さtを顕微鏡で測定した。
差は1.2μmであり、高さtの平均値は98.5μm、
その標準偏差は2.0μmであった。この結果から明ら
かなように、得られためっき充填物の直径は、電極板A
0におけるドライフィルムに形成されている凹孔の径と
略同じであり、またその全高はドライフィルムの膜厚よ
り若干小さい値になっている。
形の回転式バレルに投入し、更に平均粒径1000μm
のアルミナボールと還元性イオン水を投入し、回転速度
8rpmでバレル研磨を60分間行った。得られた処理物
を分級し、その粒度分布を測定した。以下のようなAu
ボール群が得られた。
これらのAuボール群a,bは、いずれも、BGAタイ
プのボール電極として使用可能である。
したところ、真円であった。
法によれば、目的直径のボール電極を高い歩留まりで簡
単に製造することができる。これは、電解めっき法で目
的のボール電極に近似した大きさのめっき充填物を製造
し、それに対してバレル研磨を施すことによって得られ
る効果である。
電極やAu−Sn合金のボール電極を製造する場合、従
来に比べて非常に安価に製造することができ、その工業
的価値は大である。
す断面図である。
断面図である。
示す断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 導電性基板の表面に絶縁膜を配置し、前
記絶縁膜に、前記導電性基板の表面にまで至る複数個の
微細凹孔を形成して電極板とし、 前記電極板をマイナス極に接続して金属または合金の電
解めっきを行うことにより、前記微細凹孔に前記金属ま
たは合金を充填してめっき充填物を製造し、ついで、 前記絶縁膜を除去してめっき充填物を導電性基板から剥
離し、得られた前記めっき充填物にバレル研磨で角落と
し処理を行うことを特徴とする金属ボールの製造方法。 - 【請求項2】 前記合金が、Au:75〜82質量%,
Sn:18〜24質量%から成るAu−Sn合金、また
は、Au:5〜40質量%,Sn:60〜95質量%か
ら成るSn−Au合金である請求項1の金属ボールの製
造方法。 - 【請求項3】 前記金属ボールが、BGAタイプの半導
体パッケージのボール電極である請求項1または2の金
属ボールの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001350121A JP2003147415A (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | 金属ボールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001350121A JP2003147415A (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | 金属ボールの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003147415A true JP2003147415A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19162691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001350121A Pending JP2003147415A (ja) | 2001-11-15 | 2001-11-15 | 金属ボールの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003147415A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010180442A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Fujifilm Corp | 微粒子及びその製造方法 |
JP2012112030A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 微細金属粉末の製造方法及びこれを用いて製造した微細金属粉末 |
JP2012250357A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 偽造防止用粒子及びその製造方法、偽造防止用インク、偽造防止用シート、有価証券、カード |
-
2001
- 2001-11-15 JP JP2001350121A patent/JP2003147415A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010180442A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Fujifilm Corp | 微粒子及びその製造方法 |
JP2012112030A (ja) * | 2010-11-25 | 2012-06-14 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 微細金属粉末の製造方法及びこれを用いて製造した微細金属粉末 |
JP2012250357A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 偽造防止用粒子及びその製造方法、偽造防止用インク、偽造防止用シート、有価証券、カード |
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A02 | Decision of refusal |
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