JP2006165336A - バンプ形成用ハンダペースト - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハンダ粉末と、ロジン、活性剤、溶剤及び増粘剤からなるフラックスとにより形成され、ペースト中のハンダ粉末の含有割合が85〜95重量%であるバンプ形成用ペーストの改良であり、FCを実装するためのパターンフィルム印刷法によりバンプを形成するためのペーストであって、所望の条件でペーストをTG法により測定したとき、ペーストの重量減少率がハンダの液相線温度より25℃高い温度で1.0%以下、かつ液相線温度より50℃高い温度で1.5%以下であり、ペースト粘度が60Pa・s以上250Pa・s未満である。
【選択図】なし
Description
本発明の別の目的は、フリップチップを実装するためのパターンフィルム印刷法に適したバンプ形成用ハンダペーストを提供することにある。
請求項3に係る発明は、ハンダ粉末と、ロジン、活性剤、溶剤及び増粘剤からなるフラックスとにより形成され、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が85〜95重量%の範囲内であるバンプ形成用ハンダペーストの改良である。その特徴ある構成は、ハンダペーストがFCを実装するためのパターンフィルム印刷法によりハンダバンプを形成するためのペーストであって、ハンダ粉末の液相線が200℃〜220℃であって、N2ガス雰囲気流量200ml/分、昇温速度10℃/分の条件でペーストをTG法によって測定したとき、ペーストの重量減少率がハンダの液相線温度より25℃高い温度で1.2%以下、かつハンダの液相線温度より50℃高い温度で1.8%以下であり、ペースト粘度が60Pa・s以上250Pa・s未満の範囲内であるところにある。
請求項5に係る発明は、ハンダ粉末と、ロジン、活性剤、溶剤及び増粘剤からなるフラックスとにより形成され、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が85〜95重量%の範囲内であるバンプ形成用ハンダペーストの改良である。その特徴ある構成は、ハンダペーストがFCを実装するためのパターンフィルム印刷法によりハンダバンプを形成するためのペーストであって、ハンダ粉末の液相線が300℃以上であって、N2ガス雰囲気流量200ml/分、昇温速度10℃/分の条件で前記ペーストをTG法によって測定したとき、ペーストの重量減少率がハンダの液相線温度より25℃高い温度で4.5%以下、かつハンダの液相線温度より50℃高い温度で6.5%以下であり、ペースト粘度が60Pa・s以上250Pa・s未満の範囲内であるところにある。
請求項1、3及び5に係る発明では、上記測定条件でペーストをTG法により測定したときのペーストの重量減少率が、ハンダの液相線温度より25℃高い温度、かつハンダの液相線温度より50℃高い温度で所望の重量減少率で、かつペースト粘度が60Pa・s以上250Pa・s未満の範囲内であれば、フラックス起因のガスの発生が抑制され、UBM上に形成されたバンプ内にボイドの発生が少なく、かつ接合信頼性が高いハンダバンプが得られる。更にペースト粘度が60Pa・s以上250Pa・s未満の範囲内に規定したハンダペーストは、乾燥し難いため、FCを実装するためのパターンフィルム印刷法に適している。
請求項2に係る発明では、本発明で使用する液相線温度が200℃未満のハンダ粉末は上記組成から構成されたハンダ粉末が好ましい。
請求項4に係る発明では、本発明で使用する液相線温度が200℃〜220℃のハンダ粉末は上記組成から構成されたハンダ粉末が好ましい。
請求項6に係る発明では、本発明で使用する液相線温度が300℃以上のハンダ粉末は上記組成から構成されたハンダ粉末が好ましい。
請求項7に係る発明では、フラックスを形成する活性剤、溶剤、増粘剤及びロジンの含有割合を上記割合に調製することにより、ボイドの発生が少なく、基板に実装した後の長期信頼性が高いハンダバンプの形成が可能な本発明のバンプ形成用ハンダペーストが得られる。
請求項9に係る発明は、請求項1ないし7いずれか1項に係る発明であって、フラックス中に含まれる溶剤が流動パラフィン、エンジンオイル又はピストンオイルの少なくとも1種を含むハンダペーストである。
請求項10に係る発明は、請求項1ないし7いずれか1項に係る発明であって、フラックス中に含まれる増粘剤が水素添加ひまし油、ビス(p−メチルベンジリデン)ソルビトール又はビス(ベンジリデン)ソルビトールの少なくとも1種を含むハンダペーストである。
請求項8〜10に係る発明では、フラックスを形成する活性剤、溶剤及び増粘剤として、上記特定の材料を使用することにより、ボイドの発生が少なく、基板に実装した後の長期信頼性が更に高いハンダバンプの形成が可能な本発明のバンプ形成用ハンダペーストが得られる。
請求項11に係る発明では、ハンダ粉末の平均粒径を上記範囲内とすることで、バンプ形成に好適なハンダペーストが得られる。
請求項12に係る発明では、ハンダ粉末のα線カウント数を0.02cph/cm2以下とすることで、ハンダバンプに起因するα線のソフトエラーを抑制できる。
請求項13に係る発明では、洗浄後のハンダバンプのα線カウント数値を0.02cph/cm2以下とすることで、ハンダバンプに起因するα線のソフトエラーを抑制できる。
請求項14に係る発明では、ハンダペーストのチキソ値が0.4〜0.65の範囲内であれば、パターンフィルム印刷法によるバンプ形成に好適である。
本発明のバンプ形成用ハンダペーストは、ハンダ粉末と、ロジン、活性剤、溶剤及び増粘剤からなるフラックスとにより形成され、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が85〜95重量%の範囲内であるハンダペーストの改良である。ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合を85〜95重量%の範囲内に規定したのは、ハンダ粉末の含有割合が85重量%未満では、ペーストの粘着性不足でローリング性が低下して充填性が低下してしまい、ハンダ粉末の含有割合が95重量%を越えると、ハンダ粉末とフラックスの分離が生じてしまうためである。
また、本発明のハンダペーストは、ペーストのチキソ値が0.4〜0.65の範囲内が好ましい。ハンダペーストのチキソ値が0.4〜0.65の範囲内であれば、ペーストの充填性が向上し、印刷回数が減少するため、パターンフィルム印刷法によるバンプ形成に好適である。
<実施例1>
先ず、平均粒径が10〜32μmのPb−63重量%Snからなるハンダ粉末を用意した。また、ロジン、活性剤(ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩)、有機酸及び増粘剤(水素添加ひまし油)を所望の割合で溶剤であるトリエチレングリコール、フェニルグリコール及び流動パラフィンと加熱溶解した後、冷却する工程を経て得られたフラックスを用意した。このフラックスは、活性剤の含有割合が0.2重量%、溶剤の含有割合が54重量%、増粘剤の含有割合が3重量%及びロジンが残部であった。次に、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が90.5重量%となるように、ハンダ粉末とフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は90Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
先ず、ロジン、活性剤(ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩)、有機酸及び増粘剤(水素添加ひまし油)を所望の割合で溶剤であるトリエチレングリコール、フェニルグリコール及び流動パラフィンと加熱溶解した後、冷却する工程を経て得られたフラックスを用意した。このフラックスは、活性剤の含有割合が0.2重量%、溶剤の含有割合が54重量%、増粘剤の含有割合が3重量%及びロジンが残部であった。次に、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が89.5重量%となるように、実施例1で用意したハンダ粉末と上記調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は60Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<実施例3>
先ず、平均粒径が10〜32μmのPb−63重量%Snからなるハンダ粉末を用意した。また、ロジン、活性剤(ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩)、有機酸及び増粘剤(水素添加ひまし油)を所望の割合で溶剤であるトリエチレングリコール、フェニルグリコール及び流動パラフィンと加熱溶解した後、冷却する工程を経て得られたフラックスを用意した。このフラックスは、活性剤の含有割合が0.2重量%、溶剤の含有割合が56重量%、増粘剤の含有割合が3重量%及びロジンが残部であった。次に、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が91.5重量%となるように、実施例1で用意したハンダ粉末と上記調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は245Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
フラックスとして、ロジン、活性剤(ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩)、有機酸及び増粘剤(水素添加ひまし油)を所望の割合でフェニルグリコール及びα−テレピネオールと加熱溶解した後、冷却する工程を経て得られたフラックスを用意した。次に、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が90重量%となるように、実施例1で用意したハンダ粉末と上記調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は90Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<比較例2>
フラックスとして、ロジン、活性剤(ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩)、有機酸及び増粘剤(水素添加ひまし油)を所望の割合でフェニルグリコール及びジエチレングリコールモノヘキシルエーテルと加熱溶解した後、冷却する工程を経て得られたフラックスを用意した。次に、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が90重量%となるように、実施例1で用意したハンダ粉末と上記調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は90Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<比較例3>
フラックスとして、ロジン、活性剤(ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩)、有機酸及び増粘剤(水素添加ひまし油)を所望の割合でフェニルグリコール及びジエチレングリコールモノヘキシルエーテルと加熱溶解した後、冷却する工程を経て得られたフラックスを用意した。次に、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が90重量%となるように、実施例1で用意したハンダ粉末と上記調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は90Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<比較例4>
フラックスとして、ロジン、活性剤(ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩)、有機酸及び増粘剤(水素添加ひまし油)を所望の割合でフェニルグリコール及びジエチレングリコールモノヘキシルエーテルと加熱溶解した後、冷却する工程を経て得られたフラックスを用意した。次に、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が89重量%となるように、実施例1で用意したハンダ粉末と上記調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は55Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<比較例5>
フラックスとして、ロジン、活性剤(ジフェニルグアニジン臭化水素酸塩)、有機酸及び増粘剤(水素添加ひまし油)を所望の割合でフェニルグリコール及びジエチレングリコールモノヘキシルエーテルと加熱溶解した後、冷却する工程を経て得られたフラックスを用意した。次に、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が91重量%となるように、実施例1で用意したハンダ粉末と上記調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は250Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
先ず、ハンダ粉末として、平均粒径10〜32μmのPb−5重量%Snからなるハンダ粉末を用意した。次に、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が91.5重量%となるように、このハンダ粉末と上記実施例1で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は100Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<実施例5>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が90.5重量%となるように、実施例4で用意したハンダ粉末と上記実施例2で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は60Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<実施例6>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が92.5重量%となるように、実施例4で用意したハンダ粉末と上記実施例3で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は245Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が92重量%となるように、実施例4で用意したハンダ粉末と上記比較例1で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は100Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<比較例7>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が92重量%となるように、実施例4で用意したハンダ粉末と上記比較例2で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は100Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<比較例8>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が92重量%となるように、実施例4で用意したハンダ粉末と上記比較例3で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は100Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<比較例9>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が90.5重量%となるように、実施例4で用意したハンダ粉末と上記比較例4で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は55Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<比較例10>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が93重量%となるように、実施例4で用意したハンダ粉末と上記比較例5で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は250Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
先ず、ハンダ粉末として、平均粒径20〜36μmのSn−3重量%Ag−0.5重量%Cuからなるハンダ粉末を用意した。次に、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が88.5重量%となるように、このハンダ粉末と上記実施例1で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は90Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<実施例8>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が88重量%となるように、実施例7で用意したハンダ粉末と上記実施例2で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は60Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<実施例9>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が90.5重量%となるように、実施例7で用意したハンダ粉末と上記実施例3で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は245Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が88.5重量%となるように、実施例7で用意したハンダ粉末と上記比較例1で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は90Pa・sであり、チキソ値は0.5であった。
<比較例12>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が88.5重量%となるように、実施例7で用意したハンダ粉末と上記比較例2で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は90Pa・sであり、チキソ値は0.53であった。
<比較例13>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が88.5重量%となるように、実施例7で用意したハンダ粉末と上記比較例3で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は90Pa・sであり、チキソ値は0.53であった。
<比較例14>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が88重量%となるように、実施例7で用意したハンダ粉末と上記比較例4で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は55Pa・sであり、チキソ値は0.57であった。
<比較例15>
ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が90.5重量%となるように、実施例7で用意したハンダ粉末と上記比較例5で調製したフラックスとを混合し混練することによりハンダペーストを得た。得られたハンダペーストの粘度は250Pa・sであり、チキソ値は0.6であった。
先ず、実施例1〜9及び比較例1〜15でそれぞれ得られたハンダペーストをサンプルとして、TG分析装置を用いてTG分析を行い、ハンダペースト中のハンダの液相線温度より25℃高い温度とハンダの液相線温度より50℃高い温度におけるペーストの重量減少率をそれぞれ測定した。
次いで、シリコン基板/Al/NiV/Cuにより構成されたUBMと、開口径170μmでパターン形成されたレジストよりなる基板を用意し、この基板に実施例1〜9及び比較例1〜15でそれぞれ得られたハンダペーストを印刷した。次に、ペーストを印刷した基板をリフローして、ハンダバンプを形成した。形成したハンダバンプを透過型X線を用いてバンプ内に発生したボイドを観察した。更に、連続印刷性に対する指標として、実施例1〜9及び比較例1〜15でそれぞれ得られたハンダペーストを用い、樹脂フィルム上に250gのペーストを投入した後、連続8時間印刷した後の印刷性を観察した。
12 配線パターン
13 UBM
14 パッシベーション膜
16 フィルム膜
16a 開口部
17 ハンダペースト
18 ハンダバンプ
Claims (14)
- ハンダ粉末と、ロジン、活性剤、溶剤及び増粘剤からなるフラックスとにより形成され、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が85〜95重量%の範囲内であるハンダペーストにおいて、
前記ハンダペーストがフリップチップを実装するためのパターンフィルム印刷法によりハンダバンプを形成するためのペーストであって、
前記ハンダ粉末の液相線が200℃未満であって、N2ガス雰囲気流量200ml/分、昇温速度10℃/分の条件で前記ペーストをサーマルグラビメトリ法によって測定したとき、前記ペーストの重量減少率がハンダの液相線温度より25℃高い温度で1.0%以下、かつハンダの液相線温度より50℃高い温度で1.5%以下であり、
ペースト粘度が60Pa・s以上250Pa・s未満の範囲内であることを特徴とするバンプ形成用ハンダペースト。 - ハンダ粉末がPb及びSnをそれぞれ含むPb−Sn系合金からなり、前記Pbの含有割合が37〜60重量%及びSnの含有割合が40〜63重量%である請求項1記載のハンダペースト。
- ハンダ粉末と、ロジン、活性剤、溶剤及び増粘剤からなるフラックスとにより形成され、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が85〜95重量%の範囲内であるハンダペーストにおいて、
前記ハンダペーストがフリップチップを実装するためのパターンフィルム印刷法によりハンダバンプを形成するためのペーストであって、
前記ハンダ粉末の液相線が200℃〜220℃であって、N2ガス雰囲気流量200ml/分、昇温速度10℃/分の条件で前記ペーストをサーマルグラビメトリ法によって測定したとき、前記ペーストの重量減少率がハンダの液相線温度より25℃高い温度で1.2%以下、かつハンダの液相線温度より50℃高い温度で1.8%以下であり、
ペースト粘度が60Pa・s以上250Pa・s未満の範囲内であることを特徴とするバンプ形成用ハンダペースト。 - ハンダ粉末がSnを主成分として含み、PbフリーのSn基はんだであり、前記Snの含有割合が93重量%〜100重量%、残部がAg、Cu、Bi、Sb、In及びZnからなる群より選ばれた1種又は2種以上の金属である請求項3記載のハンダペースト。
- ハンダ粉末と、ロジン、活性剤、溶剤及び増粘剤からなるフラックスとにより形成され、ペーストに含まれるハンダ粉末の含有割合が85〜95重量%の範囲内であるハンダペーストにおいて、
前記ハンダペーストがフリップチップを実装するためのパターンフィルム印刷法によりハンダバンプを形成するためのペーストであって、
前記ハンダ粉末の液相線が300℃以上であって、N2ガス雰囲気流量200ml/分、昇温速度10℃/分の条件で前記ペーストをサーマルグラビメトリ法によって測定したとき、前記ペーストの重量減少率がハンダの液相線温度より25℃高い温度で4.5%以下、かつハンダの液相線温度より50℃高い温度で6.5%以下であり、
ペースト粘度が60Pa・s以上250Pa・s未満の範囲内であることを特徴とするバンプ形成用ハンダペースト。 - ハンダ粉末がPb及びSnをそれぞれ含むPb−Sn系合金からなり、前記Pbの含有割合が90〜97重量%及びSnの含有割合が3〜10重量%である請求項5記載のハンダペースト。
- フラックス中に含まれる活性剤の含有割合が0.05〜4.0重量%、溶剤の含有割合が20〜50重量%、増粘剤の含有割合が1.0〜10重量%及びロジンが残部である請求項1ないし6いずれか1項に記載のハンダペースト。
- フラックス中に含まれる活性剤がジフェニルグアニジンハロゲン化水素酸塩又はジエチルアニリンハロゲン化水素酸塩の少なくとも1種を含む請求項1ないし7いずれか1項に記載のハンダペースト。
- フラックス中に含まれる溶剤が流動パラフィン、エンジンオイル又はピストンオイルの少なくとも1種を含む請求項1ないし7いずれか1項に記載のハンダペースト。
- フラックス中に含まれる増粘剤が水素添加ひまし油、ビス(p−メチルベンジリデン)ソルビトール又はビス(ベンジリデン)ソルビトールの少なくとも1種を含む請求項1ないし7いずれか1項に記載のハンダペースト。
- ハンダ粉末の平均粒径が0.1〜60μmである請求項1ないし6いずれか1項に記載のハンダペースト。
- ハンダ粉末のα線カウント数が0.02cph/cm2以下である請求項1ないし11いずれか1項に記載のハンダペースト。
- ペーストをリフローしてハンダバンプを形成し、前記形成したハンダバンプを洗浄した後における、前記ハンダバンプのα線カウント数値が0.02cph/cm2以下である請求項1ないし12いずれか1項に記載のハンダペースト。
- ペーストのチキソ値が0.4〜0.65の範囲内である請求項1ないし13いずれか1項に記載のハンダペースト。
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