JP2003312744A

JP2003312744A - はんだボールのパッキング方法およびはんだボールパッキング容器

Info

Publication number: JP2003312744A
Application number: JP2002125515A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kuboi; 健久保井; Koji Sato; 光司佐藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、はんだボールパッキング後に生じ
る、はんだボールの表面でのキズ、および酸化を抑制が
可能なことに加え、低コストで取り扱が容易なはんだボ
ールのパッキング方法、およびパッキング容器を提供す
るものである。【解決手段】可撓性を有するパッキング容器に所定量
のはんだボールを装入し、該パッキング容器内を脱気
し、該パッキング容器を熱圧着により密封するはんだボ
ールのパッキング方法、及び可撓性を有するシートから
なるはんだボールパッキング容器であって、熱圧着が可
能な開口部を具備し、前記シートは表面抵抗率が１．０
×１０^１４［Ω］以下、酸素透過度が２００［ｍｌ／ｍ
^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下、透湿度が２０［ｇ／ｍ^２・
ｄａｙ］以下であるはんだボールのパッキング容器であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板実装などに用
いられるはんだボールの品質を維持することが可能なパ
ッキング方法およびパッキング容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体等を基板実装する電子部品
はＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）やＣＳＰ
（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）と呼ばれる形
態のパッケージにより製造されている。これらのでは、
端子接合にはんだボールが使用されている。はんだボー
ルによる端子接合は、一般に数百ミクロン間隔の接合に
適用される場合が多く、高い寸法精度が要求される。ま
た、はんだ付け不良が発生すると、はんだコストと比較
して非常に高価であるパッケージが不良となるために、
高い信頼性が要求されている。端子接合での高い寸法精
度、および信頼性を達成するには、はんだボールの組
成、はんだ接合条件、はんだボールの表面状態の管理が
重要となる。これらのうちはんだボールの表面状態につ
いては表面でのキズの発生や、酸化の程度が低いことが
必要となる。

【０００３】はんだボールの表面でのキズや酸化は、は
んだボールを製造し、例えばガラス瓶などのパッキング
容器に詰めた後にも生じることが知られている。そのた
めパッキング容器に入れた後に生じる酸化を抑制する方
法として、従来から種々のパッキング方法が提案されて
いる。例えば、特開２０００−３３５６３３号公報に
は、逆円錐型の中ブタをパッキング容器に埋め込み、ボ
ール同士が擦れて酸化が進むことを防止することが提案
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これまでに提案されて
いる方法によって、キズ発生や、ある程度の酸化防止効
果はある。しかし、瓶やプラスチックのパッキング容器
を用いた場合、蓋とパッキング容器本体とを完全に密着
させることが困難で若干の隙間が生じるため、長期の保
存ではパッキング容器内部に酸素や水蒸気が侵入し、良
好な環境条件でも1年程度保管すると酸化を生じる。こ
の隙間を接着剤などで完全に埋めることも可能である
が、蓋を緩めることが非常に困難になるため、一般には
行われていない。

【０００５】また、接着剤等を用いず密封する方法とし
て、ポリ袋などを用い、取出し口を熱圧着などによりシ
ールするパッキングする方法がある。この方法はシール
後の酸素や水蒸気の侵入抑制には有効であるものの、搬
送時などの振動によりはんだボール同士が擦れあうこと
により、はんだボールの表面にキズを生じやすい。特に
表面での凹凸が少なく、形状が真球に近いはんだボール
は、外部からの振動により容易にはんだボールが振動
し、はんだボール同士の衝突、摩擦によりキズを生じや
すい。

【０００６】本発明は、はんだボールパッキング後に生
じる、はんだボールの表面でのキズ、および酸化を抑制
が可能なことに加え、低コストで取り扱が容易なはんだ
ボールのパッキング方法、およびパッキング容器を提供
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、可撓性を有
するパッキング容器を用い、脱気、密封することにより
上記の課題を解決するに至った。すなわち本発明は、可
撓性を有するパッキング容器に所定量のはんだボールを
装入し、該パッキング容器内を脱気し、該パッキング容
器を熱圧着により密封するはんだボールのパッキング方
法である。本発明ではパッキング容器内を５．０×１０
^４［Ｐａ］以下に脱気した後、密封することが好まし
い。また、パッキング容器は表面抵抗率が１．０×１０
^１４［Ω］以下であることが好ましい。さらにパッキン
グ容器は酸素透過度が２００［ｍｌ／ｍ^２・ｄａｙ・ａ
ｔｍ］以下、かつ透湿度が２０［ｇ／ｍ^２・ｄａｙ］以
下であることが好ましい。

【０００８】また本発明のはんだボールパッキング容器
は、可撓性を有するシートからなるはんだボールパッキ
ング容器であって、熱圧着が可能な開口部を具備し、前
記シートは表面抵抗率が１．０×１０^１４［Ω］以下、
酸素透過度が２００［ｍｌ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以
下、透湿度が２０［ｇ／ｍ^２・ｄａｙ］以下であるはん
だボールのパッキング容器である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明では図１に一例を示すよう
に、(a)はんだボール１を、可撓性を有するパッキング
容器２に装入し、(b)パッキング容器２内を脱気し、(c)
パッキング容器２の開口部を熱圧着し、熱圧着部３を形
成して密封する、所謂真空包装を行う。これによりパッ
キング容器内に収納されたはんだボールは、パッキング
容器内での位置が固定される。はんだボールが固定され
る際に、本発明では可撓性のパッキング容器を用いるた
め、一部のはんだボールに圧力が集中してはんだボール
を変形させるようなことが無く、均一な圧力で全てのは
んだボールを固定することが可能となる。均一な圧力で
はんだボールが固定されている為、パッキングした後は
パッキング容器の搬送時等、外部から振動が付与される
状態となっても、パッキング容器内のはんだボールがパ
ッキング容器内面や、隣接するはんだボールと衝突する
ことがなく、はんだボール表面のキズ発生を抑制するこ
とができる。

【００１０】加えて、脱気、熱圧着するのでパッキング
後にパッキング容器内に残留する酸素や、水蒸気の量を
従来のパッキング方法による場合と比べて非常に低減す
ることが可能であり、またパッキング後の酸素や、水蒸
気の侵入を抑制することができる。これにより、はんだ
ボール表面で生じる酸化を抑制することができる。

【００１１】以上に述べたように、本発明ではパッキン
グ後におけるはんだボールの位置の固定と、パッキング
容器内の酸素、水蒸気量の低減を同時に達成している。
さらに、これらを同時に達成している本発明は、これら
を個々に達成しているパッキング方法と比べて、特には
んだボールの酸化の抑制に有効である。以下にその理由
を述べる。搬送中などにボール同士が擦れあうと、ボー
ル表面にキズが発生することは既に述べた通りである
が、半導体等を基板実装する電子部品の接合に用いられ
るはんだボールは、高精度の寸法が要求される為、他の
一般的な金属微粒子と比べて表面での凹凸が少なく、形
状が真球に近い。このようなはんだボールは、外部から
の振動により特にキズを生じやすく、振動、衝突等によ
り生じたキズの部分はキズの無い部分と比べて化学的に
活性な状態となる。活性化した部分は僅かに存在する酸
素によっても容易に酸化を生じる。これに対して本発明
はパッキング容器内の酸素、水蒸気量を低減した上で、
キズの発生も抑制しているため、表面の活性化による酸
化も抑制している。表面の活性化による酸化抑制には、
開封時に活性な表面が一気に酸化することを防止する効
果も含む。よって、本発明は表面での凹凸が少なく、形
状が真球に近いため、外部からの振動によりキズを生じ
やすいはんだボールの酸化の抑制に有効である。

【００１２】本発明においてパッキング容器内ではんだ
ボールを確実に固定する為には、５．０×１０^４［Ｐ
ａ］以下に脱気することが好ましい。より好ましくは、
３．０×１０^４［Ｐａ］以下に脱気することにより、酸
素、水蒸気量を低減できることに加え、一層はんだボー
ルが移動しなくなり、よりキズの発生を抑制することが
できる。一方、１．０×１０^１［Ｐａ］以下にすると、
はんだボールの種類やパッキング容器によっては押し付
けられる圧力で、若干の潰れなどが発生する場合があ
る。よって、脱気は１．０×１０^１［Ｐａ］以上とする
ことが好ましい。

【００１３】また、本発明ではパッキング容器は表面抵
抗率が１．０×１０^１４［Ω］以下であることが好まし
い。表面抵抗が高いと、パッキング容器に静電気が発生
し、はんだボールがパッキング容器表面に付着する問題
を生じる場合がある。はんだボールは一般にφ１００〜
８００［μｍ］程度の微細球であることが多い為、ビニ
ールなど静電気を帯び易いパッキング容器では、静電気
によりパッキング容器に強く付着する。本発明ではんだ
ボールを装入する際に、パッキング容器の装入部近辺に
はんだボールが付着すると、装入部を熱圧着する際に付
着したはんだボールを噛み込み、不具合を発生するなど
の問題が生じやすい。また、取出す際にも、はんだボー
ルが強く付着し、取出しに困難を生じる。

【００１４】パッキング容器の表面抵抗率を１．０×１
０^１４［Ω］以下として静電気対策することによって、
パッキング容器へのはんだボールの付着を抑制すること
が可能となる。さらに、表面抵抗率を５．０×１０^１３
［Ω］以下にすると、φ０．１［ｍｍ］以下の小径ボー
ルでも、特に静電除去装置などを用いなくても、静電気
によるパッキング容器への付着が改善されるので特に好
ましい。

【００１５】また本発明では、パッキング容器は酸素透
過度が２００［ｍｌ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下、か
つ透湿度が２０［ｇ／ｍ^２・ｄａｙ］以下であることが
好ましい。包装容器を透過する酸素や水蒸気が多いと、
はんだボールが酸化し易くなる。よって、酸化が進行し
ないように、パッキング容器は酸素や水蒸気が極力透過
しないものが好ましい。また、パッキング容器の厚みを
２００［μｍ］以上すると熱圧着や搬送が難しくなるの
で、パッキング容器の厚さを厚くするにも限界がある。
酸素透過度が２００［ｍｌ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以
下、かつ透湿度が２０［ｇ／ｍ^２・ｄａｙ］以下の材質
をパッキング容器に適用することで、パッキング容器の
厚みを低減することができる。

【００１６】別の本発明は、可撓性を有するシートから
なるはんだボールパッキング容器であって、熱圧着が可
能な開口部を具備し、前記シートは表面抵抗率が１．０
×１０^１４［Ω］以下、酸素透過度が２００［ｍｌ／ｍ
^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下、透湿度が２０［ｇ／ｍ^２・
ｄａｙ］以下であるはんだボールのパッキング容器であ
る。これは先に述べた本発明のはんだボールのパッキン
グ方法に好適なパッキング容器であり、表面抵抗率、酸
素透過度、透湿度の規定理由は、本発明のはんだボール
のパッキング方法で述べた通りである。これを達成する
具体的な一例として、ポリエチレンのシートにアルミ箔
層やセラミック蒸着層などガスバリア性の高い層を設け
たシートからなるパッキング容器などがある。

【００１７】本発明のはんだボールのパッキング方法、
及びパッキング容器によりパッキングした場合、パッキ
ング後にエアキャップなど緩衝材に包むことが好まし
い。これにより搬送中等にパッキング容器に強い衝撃が
加わるような際にも、はんだボールが変形し、真球度が
低くなることを抑制することが出来る。本発明は、緩衝
材を用いたとしても、従来から提案されているはんだボ
ールのパッキング方法より、大幅に省資源化かつ安価に
することが可能であり、環境上および経済的にも優れ
る。

【００１８】

【実施例】（実施例１）表１に示すパッキング方法、パ
ッキング容器によりはんだボールをパッキングし、パッ
キング前後のはんだボールについて表面酸化の評価を行
った。なお、表１に記載の番号１のパッキング方法はパ
ッキング容器を材質の異なる４層で構成した本発明の一
例であり、ペット（Polyethylene terephthalate）層
がパッキング容器外側、ポリエチレン（Polyethylene）
層が内側である。ペット層は素材に導電性物質を混合す
ることにより帯電防止対策が施され、はんだボールを取
出す際などに静電気によって外側に付着することを防止
する層である。アルミ層は酸素、水蒸気等のガスの侵入
を抑制するガスバリア層である。ナイロン（Nylon）層
は、ピンホールの発生を防止するための層である。ポリ
エチレン層は、導電性物質を混入させることにより帯電
防止対策を施したＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレ
ン）であり、静電気に起因するはんだボールの付着を防
止し、はんだボールの取り扱を容易にする層である。

【００１９】

【表１】

【００２０】番号２のパッキング方法もパッキング容器
を材質の異なる４層で構成した本発明の一例である。ペ
ット層、ナイロン層、ポリエチレン層については番号１
と同じであるが、番号２ではアルミ層に替えてセラミッ
ク層をガスバリア層としている。番号３、４、５のパッ
キング方法はパッキング容器を単層で構成した本発明の
例であり、番号３、５は帯電防止対策を施していないポ
リエチレン層を、番号４は帯電防止対策を施していない
ナイロン層を単層で用いた例である。

【００２１】番号６はガラス瓶を使用したパッキング方
法である。この方法では、はんだボールが自由に移動で
きないようにパッキング容器をはんだボールで満たし、
中栓と蓋を施している。さらに、酸化を防止するため
に、中栓をする前にアルゴンでパッキング容器内のガス
を置換している。

【００２２】評価は以下の方法で行った。（評価方法）被パッキング材：Ｓｎ−２Ａｇ−０．５Ｃｕ［ｍａｓｓ
％］、φ８００［μｍ］のはんだボール１００［ｇ］パッキング容器形状：１００×１００［ｍｍ］の袋形状
（番号１〜５）パッキング後保持条件：温度４０［℃］、湿度９０
［％］の雰囲気内で、パッキング容器を図２に示す方法
により速度１０［回／分］で２４時間転動（加速試験）表面酸化の評価：２４時間転動（加速試験）前後でのは
んだボールの表面酸素濃度をＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｒｏｂｅＭｉｃｒｏＡｎａｌｙｓｉｓ）で分
析

【００２３】評価結果を表２に示す。以下結果について
説明する。２４時間転動させつつ保持する加速試験後に
おける番号１のパッキング方法では表面酸素濃度は３．
３［ｍａｓｓ％］と最も良好な耐表面酸化性を示した。
これは、より好ましい範囲である０．５×１０^４［Ｐ
ａ］まで脱気したことと、酸素透過度と透湿度が低いパ
ッキング容器を使用したことによると考えられる。

【００２４】

【表２】

【００２５】番号２のパッキング方法も、加速試験後の
表面酸素濃度は３．８［ｍａｓｓ％］と番号１と同程度
の良好な耐表面酸化性を示した。これは、脱気をより好
ましい範囲の２．０×１０^４［Ｐａ］まで十分に行った
ことと、酸素透過度と透湿度が低いパッキング容器を使
用したことによると考えられる。

【００２６】番号３、番号４のパッキング方法は、いず
れも５．０×１０^４［Ｐａ］まで脱気を行った本発明の
パッキング方法である。同程度の脱気を行っているにも
関わらず、加速試験後の表面酸素濃度がそれぞれ９．２
［ｍａｓｓ％］、５．６［ｍａｓｓ％］とことなる結果
となっている。これは、番号４で用いているナイロン
は、番号３で用いているポリエチレンと比べて酸素透過
度と透湿度が低いため、番号４では表面酸素濃度の増加
が押さえられた為と考えられる。

【００２７】番号５のパッキング方法は、ポリエチレン
を使用し、脱気を行わず大気圧下行った従来のパッキン
グ方法である。加速試験後の表面酸素濃度は１２．０
［ｍａｓｓ％］であり、本発明によりパッキングしたも
のと比べて高い結果となった。この原因は、脱気を行っ
ていないのでパッキング容器内に酸素、水蒸気量が多く
含まれていることに加え、はんだボールがパッキング容
器内で固定されていない為ボールが自由に移動し、はん
だボール同士で擦れ、酸化を促進したためと考えられ
る。このようなパッキング方法は、輸送中などに酸化が
進むことが予想され、不適当である。

【００２８】番号６は可撓性を有さないガラス瓶を用い
た従来のパッキング方法である。パッキング容器内をAr
で置換し、中栓を用いて封をしているにも関わらず加速
試験後の表面酸素濃度は１０．５［ｍａｓｓ％］と本発
明を比べて高い値となった。これは、加速試験中に中栓
や蓋の隙間から酸素、水蒸気等がパッキング容器内に侵
入する為と考えられる。このような方法でははんだボー
ル品質を保ちつつ長期保管することは困難である。

【００２９】（実施例２）表１に示す実施例１で評価し
た番号１〜４のパッキング容器について静電気によるは
んだボールの付着の評価を行った。評価は以下の方法で
行った。（評価方法）被パッキング材：Ｓｎ−２Ａｇ−０．５Ｃｕ［ｍａｓｓ
％］、φ１５０［μｍ］、φ３００［μｍ］のはんだボ
ール１００［ｇ］付着の評価：パッキング容器を、内側が表面となるよう
に５°傾けた板の上に敷き、温度２５［℃］、湿度３０
［％］の条件下ではんだボールをパッキング容器の上で
転がし、その際パッキング容器に付着するはんだボール
の有無を確認

【００３０】評価結果を表３に示す。以下結果について
説明する。表面抵抗率は１×１０^１４［Ω］の番号１の
パッキング容器では、静電気の発生が抑制されるため、
φ１００［μｍ］の小径ボールでは付着が見られたもの
の、φ３００［μｍ］のはんだボールは容器に付着しな
かった。実施例１での評価結果と併せた総合的な評価と
しては、はんだボールのパッキング方法としては、十分
な特性である。

【００３１】

【表３】

【００３２】番号２のパッキング容器では、φ３００
［μｍ］のはんだボールに加えてφ１００［μｍ］のは
んだボールも容器に付着しなかった。これは、表面抵抗
率が０．１×１０^１４［Ω］であり、好ましい表面抵抗
率以下にしたことが理由であると考えられる。総合的な
評価としては、番号１のアルミ層を設けるものよりも耐
表面酸化性には若干劣るものの、アルミでは出来ない容
器の中身の確認が可能であり、かつ廃棄が容易であると
いった特徴がある。また、静電気によるはんだボールの
付着も発生し難い。よって、番号４のタイプのパッキン
グ方法が最も好ましいと考えられる。

【００３３】番号３、４のパッキング容器では帯電防止
対策を施していない為、いずれも表面抵抗率は５×１０
^１４［Ω］より大きい値である。このために、静電気の
発生により、はんだボールは容器に付着した。

【００３４】

【発明の効果】これまでに説明したように、本発明によ
れば低コストで取り扱が容易なはんだボールのパッキン
グ方法、およびパッキング容器により、長期間はんだボ
ールの品質が維持できる。これにより、ＢＧＡやＣＳＰ
といったパッケージを生産するメーカーで歩留が向上
し、経済的に有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のはんだボールのパッキング方法の一例
を模式的に示す図である。

【図２】本発明における加速試験におけるパッキング容
器の転動方法を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１．はんだボール２．パッキング容器３．熱圧着部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可撓性を有するパッキング容器に所定量
のはんだボールを装入し、該パッキング容器内を脱気
し、該パッキング容器を熱圧着により密封することを特
徴とするはんだボールのパッキング方法。
【請求項２】パッキング容器内を５．０×１０^４［Ｐ
ａ］以下に脱気した後、密封することを特徴とする請求
項１に記載のはんだボールのパッキング方法。
【請求項３】パッキング容器は表面抵抗率が１．０×
１０^１４［Ω］以下であることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載のパッキング方法。
【請求項４】パッキング容器は酸素透過度が２００
［ｍｌ／ｍ^２・ｄａｙ・ａｔｍ］以下、かつ透湿度が２
０［ｇ／ｍ^２・ｄａｙ］以下であることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれかに記載のパッキング方法。
【請求項５】可撓性を有するシートからなるはんだボ
ールパッキング容器であって、熱圧着が可能な開口部を
具備し、前記シートは表面抵抗率が１．０×１０
^１４［Ω］以下、酸素透過度が２００［ｍｌ／ｍ^２・ｄ
ａｙ・ａｔｍ］以下、透湿度が２０［ｇ／ｍ^２・ｄａ
ｙ］以下であることを特徴とするはんだボールのパッキ
ング容器。