JP2005040847A - はんだボールの製造方法 - Google Patents
はんだボールの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005040847A JP2005040847A JP2003279882A JP2003279882A JP2005040847A JP 2005040847 A JP2005040847 A JP 2005040847A JP 2003279882 A JP2003279882 A JP 2003279882A JP 2003279882 A JP2003279882 A JP 2003279882A JP 2005040847 A JP2005040847 A JP 2005040847A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- mass
- molten
- solder ball
- ppm
- 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.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【解決手段】 本発明者らは、はんだ付け時に形成される金属間化合物を制御できる元素であるFe、Ni、Coについて、それらを微量添加する方法を鋭意検討した結果、Fe、Ni、Coを微量添加した溶融はんだ合金を滴下し、滴下した液滴を球状に凝固させれば、均質に添加できることと、Fe、Ni、Coは極めて僅かな量でもその効果を十分に発揮することを見いだし、本発明に到達した。
すなわち本発明は、Snを主成分とし、Fe、Ni、Coから選ばれる一種以上の元素を合計で20〜500ppm含有する溶融はんだ合金を滴下し、滴下した液滴を球状に凝固するはんだボールの製造方法である。
【選択図】 図1
Description
従来Sn−Ag−Cu系はんだでは、はんだ中にNiやCoを微量加えることで、NiやCu電極との間に形成される金属間化合物の成長を抑制できることが知られている。またNiやCoを微量加えたSn−Ag−Cu系はんだのCu電極への適用においては、溶融時の電極食われを防止する効果もうたわれている(例えば、特許文献1、2参照。)。
Fe、Ni、Coから選ばれる一種以上の元素は合計で50ppm以上200ppm未満含有することが好ましい。また本発明は直径が50〜1000μmであるはんだボールを製造する場合に特に好適である。
このように本発明の製造方法であれば、含有量が500ppm以下のように微量な添加元素であっても各はんだボールに均質に分散させることが可能である。
図2は図1における均一液滴発生部12を拡大した図である。溶融はんだ合金1は伝達部材5及び加振ロッド6を介して振動子4により振動を付与された状態で、溶融はんだ合金1にはチャンバー7に対して正の差圧が加えられ、この差圧が溶融はんだ合金1を流れとしてオリフィス2を通して押出す。振動と、溶融はんだ合金1の表面張力とにより、溶融はんだ合金1の流れは連続した滴下溶滴8から、破砕して均一な直径で真球度の高いの独立した液滴9を形成する。その後、液滴は、チャンバー内を移動し、ガス中で凝固する。
第一に、Fe、Ni、CoとSnとは凝固時に金属間化合物を形成するが、これらの金属間化合物は晶出温度がはんだ母材と比べて高い。この為Cu等の電極上でこれらの元素を含むはんだを溶融、凝固した場合には、電極材料とはんだの主成分であるSnとの間で形成する金属間化合物の成長に先立ち、電極表面においてFe、Ni、CoとSnとの金属間化合物が晶出する。一度これらの添加元素とSnとの金属間化合物が形成すると、電極材料とSnとで金属間化合物が形成される際の核として作用するので、形成される電極材料とSnとの金属間化合物の粒径を微細にすることができると考えられる。
また、Fe、Ni、Coの添加量が200ppm未満であれば、上述した接合界面の硬化をより抑制でき、接合信頼性を向上することができる。
上述の溶融はんだ合金を用いて得られるSn−Ag−Cu系のはんだボールにおいては、AgはSn系はんだの融点を低下させてはんだ接合性を向上させ、はんだ内に分散するAg3Sn化合物粒によってはんだ合金の耐熱疲労性も向上させる。かつ、Sn−Zn系等のように接合部界面近傍における金属間化合物の健全な形成を阻害するようなことがない。一方、はんだ中のAg3Sn粒が多すぎると合金強度を著しく上昇させ、界面への過多な応力集中を招くため、その含有量は0.1質量%以上5質量%以下がよい。またCu電極と接続する際にはんだを溶融させると、その溶解限まではんだ中にCu電極のCuが溶け込むことになり、その結果Cu電極量が減少して強度が低下する。従って、はんだ中にあらかじめCuを含有させておくことが望ましい。Cuの添加もはんだの融点を低下させる効果があるが、過剰に添加すると融点をいたずらに上昇させるため、その含有量は0.1質量%以上5質量%以下がよい。
このSn−Cu−In系の溶融はんだ合金から得られるはんだボールは、上述のSn−Ag−Cu系のはんだボールと比べて、高速な負荷に対するはんだの変形抵抗が小さいという特徴を有する。これはCu、Inの共晶組織はCu、Agとの共晶組織と比べてはんだの硬さに及ぼす影響が極めて小さいためであるが、この特徴により、使用時の落下によって衝撃が加わる携帯機器等の高速な負荷を生じる用途においても十分な接合信頼性が得られる。
はじめに、所望のはんだインゴットをステンレス製るつぼ3内でヒーター(図示せず)加熱により溶解し、260℃に保持した。溶解雰囲気はN2+10%H2とした。次にチャンバー7を大気圧に保った上で、るつぼ3内のはんだ液面を含む空間をゲージ圧で0.1MPaに加圧し、溶湯1をサファイア製オリフィス(穴径φ160μm)から押し出した。次にセラミックス製加振ロッド6により周波数6300Hzの振動を付与すると、連続した滴下溶滴8は、その振動で均一に独立した滴下溶滴9を生成し、チャンバー7内で段々と球状化しつつ凝固して、分離独立して凝固したはんだボール10となる。
表1に基づいて製造したはんだボールの内(e)の組成について、3kgの母合金を溶解後、連続的に滴下して堆積させ、500gおきに10gずつを5回に分けてサンプリングし、グロー放電質量分析法で定量分析した。比較例についても、同様に500g分切断毎に10gずつサンプリングし分析した。表2に示す分析結果では、均一液滴噴霧法で作製したはんだボールはどのサンプルにもほぼ同量のNiが添加されているのに対し、油中造粒法で製造したはんだボールはサンプル間にNiのばらつきがあり、ボール各々の組成がインゴット中の偏析を反映してばらついている可能性が示唆される。
厚さ1.0mmのテスト用ガラスエポキシ基板上に2mm間隔で格子状に形成された、1.6mm角のパッドに、ロジン系フラックスを開口径φ0.3mmの印刷用マスクにて印刷した後ボールを搭載し、窒素雰囲気、ピーク温度250℃ではんだ付けを行い、はんだボールの濡れ広がり具合を調べた。パッドはCu上に防錆処理されたものを用いた。図3、4は、それぞれ均一液滴噴霧法、油中造粒法による組成(e)のはんだボールについて実施したパッド240ヶ分の濡れ広がり面積の分布を示している。図3の均一液滴噴霧法で製造されたボールは、広がり円相当径φ670mm程度を中心に、シャープな分布を示している。これに対し、図4の油中造粒法で製造したボールでは分布が大きく、はんだ内部にNiが多く含まれた結果、はんだボールの融点が上昇し濡れを阻害したと考えられる。
表1に示す(a)〜(i)のはんだボールを15mm角の半導体パッケージに搭載・リフローしてバンプを形成した。リフロー条件は実施例1と同様にして行った。パッケージの電極パッドは防錆処理されたCuであり、リフローによってCu6Sn5相が形成された。次に、テスト用ガラスエポキシ基板にニホンハンダ製Sn−3Ag−0.5Cuペーストを印刷し、パッケージを実装した。実装のリフロー条件は、バンプ形成条件と同等とした。これら実装基板に携帯機器を模擬するため150gの錘を貼り付けた後、基板を高さ1m〜2mから水平落下させ、落下時の衝撃力に対する接合部の破断の程度を評価した。
評価に際し、予め、落下させる高さと落下時の衝撃力との相関を求めておき、目標の衝撃力となる高さから実装基板を落下させた。落下時の衝撃力は、基板のパッケージ隅のバンプ付近に貼り付けた歪みゲージの最大基板歪みによって評価した。
以上に述べたように本発明によるFe、Co、Niの微量添加は、はんだ接合部の信頼性を高めることが明らかになった。
Claims (6)
- Snを主成分とし、Fe、Ni、Coから選ばれる一種以上の元素を合計で20〜500ppm含有する溶融はんだ合金を滴下し、滴下した液滴を球状に凝固することを特徴とするはんだボールの製造方法。
- Fe、Ni、Coから選ばれる一種以上の元素を合計で50ppm以上200ppm未満含有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製造方法。
- はんだボールの直径が50〜1000μmであることを特徴とする請求項1または2に記載のはんだボールの製造方法。
- 溶融はんだ合金は、0.1〜5質量%のAgと、0.1〜5質量%のCuと、Fe、Ni、Coから選ばれる一種以上の元素と、残部Sn及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のはんだボールの製造方法。
- 溶融はんだ合金は、0.1〜5質量%のCuと、0.1〜10質量%のInと、Fe、Ni、Coから選ばれる一種以上の元素と、残部Sn及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のはんだボールの製造方法。
- 溶融はんだ合金は、0.1〜5質量%のAgと、0.1〜5質量%のCuと、0.1〜5質量%のInと、Fe、Ni、Coから選ばれる一種以上の元素と、残部Sn及び不可避的不純物からなりAgとInは合計で6質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のはんだボールの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003279882A JP2005040847A (ja) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | はんだボールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003279882A JP2005040847A (ja) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | はんだボールの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005040847A true JP2005040847A (ja) | 2005-02-17 |
Family
ID=34265865
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003279882A Pending JP2005040847A (ja) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | はんだボールの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005040847A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006129713A1 (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-07 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | 鉛フリーはんだ合金 |
JP2007220997A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Tdk Corp | セラミック電子部品及びその製造方法 |
JP2008290150A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Korea Inst Of Industrial Technology | 錫・銀・銅・インジウムの4元系鉛フリー半田組成物 |
US7749336B2 (en) | 2005-08-30 | 2010-07-06 | Indium Corporation Of America | Technique for increasing the compliance of tin-indium solders |
WO2013153595A1 (ja) | 2012-04-09 | 2013-10-17 | 千住金属工業株式会社 | はんだ合金 |
WO2015019967A1 (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-12 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金 |
EP2903022A3 (en) * | 2008-03-05 | 2015-11-11 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Use of a Sn-Ni-(Cu)-(P) solder alloy for flip chip bonding and a corresponding solder ball |
WO2016017398A1 (ja) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 半田ボールおよび電子部材 |
JP6082952B1 (ja) * | 2016-07-04 | 2017-02-22 | 株式会社弘輝 | はんだ合金、ヤニ入りはんだ |
JP6836091B1 (ja) * | 2020-04-10 | 2021-02-24 | 千住金属工業株式会社 | はんだ合金、はんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、ソルダプリフォーム及びはんだ継手 |
CN115768591A (zh) * | 2020-04-10 | 2023-03-07 | 千住金属工业株式会社 | 软钎料合金、软钎料粉末、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10180480A (ja) * | 1996-11-08 | 1998-07-07 | Tanaka Denshi Kogyo Kk | 無鉛半田材料及びそれを用いた電子部品 |
JPH11216591A (ja) * | 1998-01-28 | 1999-08-10 | Murata Mfg Co Ltd | 半田付け物品 |
JPH11277290A (ja) * | 1998-01-28 | 1999-10-12 | Murata Mfg Co Ltd | Pbフリ―半田および半田付け物品 |
JP2000190090A (ja) * | 1998-12-21 | 2000-07-11 | Senju Metal Ind Co Ltd | 鉛フリ―はんだ合金 |
JP2001334384A (ja) * | 2000-05-22 | 2001-12-04 | Murata Mfg Co Ltd | はんだ組成物およびはんだ付け物品 |
JP2002020807A (ja) * | 2000-07-03 | 2002-01-23 | Hitachi Metals Ltd | はんだボールおよびその製造方法 |
JP2002057177A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-22 | Hitachi Metals Ltd | はんだボールおよびその製造方法 |
JP2002239780A (ja) * | 2001-02-09 | 2002-08-28 | Nippon Steel Corp | ハンダ合金、ハンダボール及びハンダバンプを有する電子部材 |
JP2002307187A (ja) * | 2001-02-09 | 2002-10-22 | Taiho Kogyo Co Ltd | 鉛フリーはんだ及びはんだ継手 |
-
2003
- 2003-07-25 JP JP2003279882A patent/JP2005040847A/ja active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10180480A (ja) * | 1996-11-08 | 1998-07-07 | Tanaka Denshi Kogyo Kk | 無鉛半田材料及びそれを用いた電子部品 |
JPH11216591A (ja) * | 1998-01-28 | 1999-08-10 | Murata Mfg Co Ltd | 半田付け物品 |
JPH11277290A (ja) * | 1998-01-28 | 1999-10-12 | Murata Mfg Co Ltd | Pbフリ―半田および半田付け物品 |
JP2000190090A (ja) * | 1998-12-21 | 2000-07-11 | Senju Metal Ind Co Ltd | 鉛フリ―はんだ合金 |
JP2001334384A (ja) * | 2000-05-22 | 2001-12-04 | Murata Mfg Co Ltd | はんだ組成物およびはんだ付け物品 |
JP2002020807A (ja) * | 2000-07-03 | 2002-01-23 | Hitachi Metals Ltd | はんだボールおよびその製造方法 |
JP2002057177A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-22 | Hitachi Metals Ltd | はんだボールおよびその製造方法 |
JP2002239780A (ja) * | 2001-02-09 | 2002-08-28 | Nippon Steel Corp | ハンダ合金、ハンダボール及びハンダバンプを有する電子部材 |
JP2002307187A (ja) * | 2001-02-09 | 2002-10-22 | Taiho Kogyo Co Ltd | 鉛フリーはんだ及びはんだ継手 |
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8691143B2 (en) | 2005-06-03 | 2014-04-08 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Lead-free solder alloy |
WO2006129713A1 (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-07 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | 鉛フリーはんだ合金 |
US7749336B2 (en) | 2005-08-30 | 2010-07-06 | Indium Corporation Of America | Technique for increasing the compliance of tin-indium solders |
JP2007220997A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Tdk Corp | セラミック電子部品及びその製造方法 |
JP2008290150A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Korea Inst Of Industrial Technology | 錫・銀・銅・インジウムの4元系鉛フリー半田組成物 |
EP2903022A3 (en) * | 2008-03-05 | 2015-11-11 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Use of a Sn-Ni-(Cu)-(P) solder alloy for flip chip bonding and a corresponding solder ball |
KR20140130750A (ko) | 2012-04-09 | 2014-11-11 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 땜납 합금 |
US8932519B2 (en) | 2012-04-09 | 2015-01-13 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Solder alloy |
WO2013153595A1 (ja) | 2012-04-09 | 2013-10-17 | 千住金属工業株式会社 | はんだ合金 |
WO2015019967A1 (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-12 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金 |
US10076808B2 (en) | 2013-08-05 | 2018-09-18 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Lead-free solder alloy |
JPWO2015019967A1 (ja) * | 2013-08-05 | 2017-03-02 | 千住金属工業株式会社 | 鉛フリーはんだ合金 |
WO2016017398A1 (ja) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 半田ボールおよび電子部材 |
JP2016032825A (ja) * | 2014-07-31 | 2016-03-10 | 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 | 半田ボールおよび電子部材 |
JP6082952B1 (ja) * | 2016-07-04 | 2017-02-22 | 株式会社弘輝 | はんだ合金、ヤニ入りはんだ |
WO2018008165A1 (ja) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | 株式会社弘輝 | はんだ合金、ヤニ入りはんだ |
US10888960B2 (en) | 2016-07-04 | 2021-01-12 | Koki Company Limited | Solder alloy and resin flux cored solder |
JP6836091B1 (ja) * | 2020-04-10 | 2021-02-24 | 千住金属工業株式会社 | はんだ合金、はんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、ソルダプリフォーム及びはんだ継手 |
WO2021205759A1 (ja) * | 2020-04-10 | 2021-10-14 | 千住金属工業株式会社 | はんだ合金、はんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、ソルダプリフォーム及びはんだ継手 |
JP2021167006A (ja) * | 2020-04-10 | 2021-10-21 | 千住金属工業株式会社 | はんだ合金、はんだ粉末、ソルダペースト、はんだボール、ソルダプリフォーム及びはんだ継手 |
TWI762200B (zh) * | 2020-04-10 | 2022-04-21 | 日商千住金屬工業股份有限公司 | 焊料合金、焊料粉末、焊膏、焊料球、焊料預成形物及焊料接頭 |
KR20220141914A (ko) * | 2020-04-10 | 2022-10-20 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 땜납 합금, 땜납 분말, 솔더 페이스트, 땜납 볼, 솔더 프리폼 및 땜납 이음 |
CN115768591A (zh) * | 2020-04-10 | 2023-03-07 | 千住金属工业株式会社 | 软钎料合金、软钎料粉末、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头 |
CN115916453A (zh) * | 2020-04-10 | 2023-04-04 | 千住金属工业株式会社 | 软钎料合金、软钎料粉末、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头 |
CN115916453B (zh) * | 2020-04-10 | 2023-06-20 | 千住金属工业株式会社 | 软钎料合金、软钎料粉末、焊膏、焊料球、预成型软钎料和钎焊接头 |
KR102557835B1 (ko) | 2020-04-10 | 2023-07-21 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 땜납 합금, 땜납 분말, 솔더 페이스트, 땜납 볼, 솔더 프리폼 및 땜납 이음 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101345677B1 (ko) | 솔더 합금 | |
JP5166261B2 (ja) | 導電性フィラー | |
KR101671062B1 (ko) | 무연 솔더 합금 조성물 및 무연 솔더 합금의 제조 방법 | |
Zhang et al. | Properties enhancement of SnAgCu solders containing rare earth Yb | |
JP6418349B1 (ja) | はんだ合金、はんだペースト、はんだボール、やに入りはんだおよびはんだ継手 | |
JP2019118930A (ja) | はんだ合金 | |
JP4836009B2 (ja) | はんだ合金、はんだボールおよびそれを用いたはんだ接合部 | |
JP2002057177A (ja) | はんだボールおよびその製造方法 | |
JP2005040847A (ja) | はんだボールの製造方法 | |
EP1357197B1 (en) | Minute copper balls and a method for their manufacture | |
JP2007160401A (ja) | はんだ合金、はんだボールおよびそれを用いたはんだ接合部 | |
JP2005046882A (ja) | はんだ合金、はんだボール及びはんだ接合体 | |
JP2002020807A (ja) | はんだボールおよびその製造方法 | |
JP2018047500A (ja) | Bi基はんだ合金及びその製造方法、並びに、そのはんだ合金を用いた電子部品及び電子部品実装基板 | |
JP5245568B2 (ja) | 無鉛ハンダ合金、ハンダボール及びハンダバンプを有する電子部材 | |
CN115397605A (zh) | 无铅且无锑的软钎料合金、焊料球和钎焊接头 | |
JP5147349B2 (ja) | バンプ形成用ペースト、及びバンプ構造体 | |
JP4432041B2 (ja) | はんだ合金およびはんだボール | |
JP2001267730A (ja) | 半田ボール | |
Zerrer et al. | Solidification and wetting behaviour of SnAgCu solder alloyed by reactive metal organic flux | |
Efzan et al. | Mechanical and physical properties of In-Zn-Ga lead-free solder alloy for low energy consumption | |
JP2005144495A (ja) | はんだ合金およびはんだボール | |
CN107614186A (zh) | 焊料合金 | |
JP2001001180A (ja) | 半田材料及びそれを用いた電子部品 | |
JP2005296983A (ja) | はんだ合金およびはんだボール |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060612 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080910 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080912 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081107 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090213 |