JP2008030093A - Au/Ge ALLOY SOLDER BALL - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an Au/Ge alloy solder ball having excellent oxidation resistance and satisfactory wettability compared with the conventional one. <P>SOLUTION: The whole other than a surface layer is composed of an alloy having an Au-Ge eutectic composition or an alloy having a composition near the eutectic composition, and the surface layer is composed of an Au solid solution in which Au and Ge are solid-soluted. The maximum height Ry of the surface roughness is ≤0.5 μm. Regarding its production, a sphere made of an alloy having an Au-Ge eutectic composition or an alloy having a composition near the eutectic composition is charged to a vessel together with pure water admixed with a surfactant, and vibration is applied thereto, thus the Ge content is reduced from the surface layer, so as to modify the surface layer, and thereafter, cleaning is performed, so as to remove the surfactant from the surface. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子部品の接合および封止に使用されるAu/Ge合金半田ボールに関する。   The present invention relates to an Au / Ge alloy solder ball used for joining and sealing electronic components.

ハードソルダーと呼ばれるAu系合金は、AuをSn、GeまたはSi等の金属と合金化することにより得られる。このようなAu系合金は、電気伝導および熱伝導が良好であり、化学的にも安定していることから、半田材料として高い信頼性を得ることができる。Au系合金のうち、Au/Ge共晶合金は、溶融温度が356℃と比較的高いため、ハードソルダーとして常用されるAu/Sn共晶合金より、耐熱性に優れており、電子部品の接合および封止に使用される半田ボールの材料として着目されている。   An Au-based alloy called a hard solder is obtained by alloying Au with a metal such as Sn, Ge, or Si. Such an Au-based alloy has good electrical conduction and thermal conduction, and is chemically stable, so that high reliability can be obtained as a solder material. Among Au alloys, the Au / Ge eutectic alloy has a relatively high melting temperature of 356 ° C., so it has better heat resistance than the Au / Sn eutectic alloy that is commonly used as a hard solder. Attention has been focused on as a material for solder balls used for sealing.

電子部品の接合および封止に使用される半田ボールは、1個あたりの容積および質量が小さいため、表面酸化等の問題が生じた場合、接合および封止に対する影響が顕著である。このような問題に対して、酸化膜の除去や、酸化防止といった対策が、日々、研究されている。   The solder balls used for joining and sealing of electronic components have a small volume and mass, so that when problems such as surface oxidation occur, the influence on joining and sealing is significant. For such problems, measures such as removal of an oxide film and prevention of oxidation are being studied every day.

たとえば、特開2005−131703号公報には、Sn/Zn系、Sn/Ag/Cu系のソフトソルダー系材料からなるリードフリータイプの半田ボールを、脂肪酸の溶液に浸漬し、振動および流動のうち少なくとも一方を与えることにより、表面品質の優れた半田ボールを作製する方法が記載されている。この方法では、半田ボールの表面に形成されたテンドライト状の結晶や酸化膜を除去するとともに、半田ボールの表面に界面活性物質である脂肪酸によるコーティング(有機膜)を形成することにより、表面性状を改善している。   For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-131703, a lead-free type solder ball made of a Sn / Zn-based, Sn / Ag / Cu-based soft solder material is immersed in a fatty acid solution, and vibration and flow A method for producing a solder ball with excellent surface quality by providing at least one of them is described. This method removes the tendrite-like crystals and oxide film formed on the surface of the solder ball, and forms a coating (organic film) with a fatty acid, which is a surface active substance, on the surface of the solder ball. It has improved.

ところで、Auは一般に酸化することはないが、AuをGeと合金化したAu/Ge合金の場合、表面から酸化が進行し、その結果、Au/Ge合金を用いた半田材料において、濡れ不良といった問題が生ずる場合がある。特に、半田ボールでは、製造方法に起因して、表面酸化が起こりやすく、さらに、前述した半田ボールの性質から、濡れ不良が顕著となりやすいという問題がある。   By the way, Au generally does not oxidize, but in the case of an Au / Ge alloy in which Au is alloyed with Ge, oxidation proceeds from the surface, and as a result, in a solder material using the Au / Ge alloy, wetting defects are caused. Problems may arise. In particular, solder balls have a problem in that surface oxidation is likely to occur due to the manufacturing method, and wet defects are likely to be prominent due to the properties of the solder balls described above.

これに対して、特開2005−131703号公報に記載された方法を用いて対処することが考えられるが、接合および封止において高い信頼性が要求されるAu/Ge合金半田ボールの場合には、有機膜が不純物として作用する可能性があり、その適用は困難である。   In contrast, it is conceivable to deal with this using the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-131703, but in the case of an Au / Ge alloy solder ball that requires high reliability in bonding and sealing. The organic film may act as an impurity, and its application is difficult.

以上のことから、表面に有機膜を有さず、耐酸化性に優れ、かつ、濡れ不良が起こらないAu/Ge合金半田ボールが求められている。
特開2005−131703号公報
In view of the above, there is a demand for an Au / Ge alloy solder ball that does not have an organic film on its surface, is excellent in oxidation resistance, and does not cause poor wetting.
JP 2005-131703 A

本発明は、従来品より耐酸化性に優れ、かつ、濡れ性が良好なAu/Ge合金半田ボールを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an Au / Ge alloy solder ball that is superior in oxidation resistance and has better wettability than conventional products.

本発明のAu/Ge合金半田ボールは、表面層を除く全体が、AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金からなり、前記表面層は、AuがGeを固溶しているAu固溶体である。あるいは、AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金からなる球状体の表面層から、Geを除去することにより、前記球状体に改質表面層を形成している。   The Au / Ge alloy solder ball of the present invention is entirely made of an eutectic of Au and Ge or an alloy near the eutectic except for the surface layer, and the surface layer is an Au solid solution in which Au is a solid solution of Ge. is there. Alternatively, the modified surface layer is formed on the spherical body by removing Ge from the surface layer of the spherical body made of a eutectic of Au and Ge or an alloy near the eutectic.

さらに、前記表面層におけるAuの含有量が、AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金におけるAu含有量を超え、かつ、AuがGeを固溶しているAu固溶体のGeの最大固溶限で定まるAu含有量以下であることが望ましい。   Furthermore, the maximum content of Ge in the Au solid solution in which the Au content in the surface layer exceeds the Au content in the eutectic of Au and Ge or an alloy in the vicinity of the eutectic and Au is in solid solution with Ge. It is desirable that the content is not more than the Au content determined by the limit.

さらに、表面粗さの最大高さRyが0.5μm以下であることが望ましい。   Furthermore, the maximum height Ry of the surface roughness is desirably 0.5 μm or less.

本発明のAu/Ge合金半田ボールの製造方法は、AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金からなる球状体に対して、表面層からGeの含有量を減じることにより、表面層を改質する。   The method for producing an Au / Ge alloy solder ball according to the present invention improves the surface layer by reducing the Ge content from the surface layer to a spherical body made of an eutectic of Au and Ge or an alloy near the eutectic. Quality.

さらに、前記表面層の改質を、前記球状体を容器に入れ、振動を加えることにより、行うことが望ましい。あるいは、前記表面層の改質を、前記球状体を液体と共に容器に入れ、振動を加えることにより、行うことが望ましい。さらに、前記液体が、純水であることが望ましい。   Furthermore, it is desirable to modify the surface layer by placing the spherical body in a container and applying vibration. Alternatively, the surface layer is preferably modified by placing the spherical body in a container together with a liquid and applying vibration. Furthermore, it is desirable that the liquid is pure water.

本発明のAu/Ge合金半田ボールの製造方法の異なる態様では、AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金からなる球状体に対して、前記球状体を界面活性剤を添加した純水と共に容器に入れ、振動を加えることにより、表面層からGeの含有量を減じて該表面層を改質した後、洗浄することにより、前記球状体の表面から前記界面活性剤を除去する。   In a different aspect of the method for producing an Au / Ge alloy solder ball according to the present invention, the spherical body is made together with pure water to which a surfactant is added with respect to a spherical body made of an eutectic of Au and Ge or an alloy near the eutectic. The surfactant is removed from the surface of the spherical body by washing in a container and modifying the surface layer by reducing the Ge content from the surface layer by applying vibration.

本発明のAu/Ge合金半田ボールは、従来品より耐酸化性に優れ、かつ、濡れ性が良好であり、高い信頼性が要求される接合および封止用の半田材料として好適に用いられる。   The Au / Ge alloy solder ball of the present invention is suitably used as a soldering material for bonding and sealing that is superior in oxidation resistance and has better wettability than conventional products and requires high reliability.

従来の問題点を解消するために、試験および検討を重ねた結果、本発明者は、酸化しがたい、主としてAu固溶体(AuにGeが固溶しているもの)からなる表面層を球状体の表面に形成することにより、従来品より耐酸化性に優れたAu/Ge合金半田ボールが得られるとの知見を得て、本発明を完成させるに至った。   As a result of repeated tests and studies in order to solve the conventional problems, the present inventor has found that the surface layer made of a solid solution that is difficult to oxidize and that is mainly made of a solid solution of Au (a solid solution of Ge in Au) is spherical. The present invention was completed by obtaining knowledge that an Au / Ge alloy solder ball having better oxidation resistance than conventional products can be obtained by forming on the surface.

なお、Au固溶体には、AuがGeをその固溶限度である1.13質量%以内の濃度で固溶している。   In the Au solid solution, Au is solid-solved at a concentration within 1.13% by mass, which is the solid solution limit of Ge.

通常、Au/Ge合金の金属組織は、単純な2元共晶であるから、共晶組成であるAu/12Ge(Geが12.0質量%)の場合、AuにGeが固溶されたAu固溶体とGeとがラメラ状となった共晶組織相のみとなる。Geの含有割合が12.0質量%未満の場合、亜共晶となり、初晶としてデンドライト(樹枝)状に晶出したAu固溶体相とラメラ状の共晶組織相との2相組織となる。また、Geの含有割合が12.0質量%を超える場合、過共晶となり、初晶として塊状に晶出したGe初晶相とラメラ状の共晶組織相の2相組織となる。なお、厳密に共晶点でなくても、工業的に利用可能な特性を有する2元合金の組成範囲が存在する。例えば融点にしても、共晶点より僅かに高いが工業的には同様に利用できる組成範囲が定められる。共晶点のみでなく、共晶点を含むこのような範囲を定めることにより、合金組成の管理範囲を広く取ることができ、製造コストを削減することができる。本発明においては、この工業的に共晶点と同等に扱える範囲を共晶近傍と呼ぶ。   Usually, since the metal structure of the Au / Ge alloy is a simple binary eutectic, in the case of Au / 12Ge (Ge is 12.0% by mass) having a eutectic composition, Au is a solid solution of Au. Only the eutectic structure phase in which the solid solution and Ge become lamellar is obtained. When the Ge content is less than 12.0% by mass, it becomes hypoeutectic, and has a two-phase structure of an Au solid solution phase crystallized in a dendrite (dendritic) shape as a primary crystal and a lamellar eutectic structure phase. Further, when the Ge content ratio exceeds 12.0% by mass, it becomes hypereutectic and becomes a two-phase structure of a Ge primary crystal phase crystallized into a bulk as an initial crystal and a lamellar eutectic structure phase. In addition, even if it is not strictly a eutectic point, there exists a composition range of binary alloys having industrially usable characteristics. For example, although the melting point is slightly higher than the eutectic point, an industrially usable composition range is determined. By defining such a range including not only the eutectic point but also the eutectic point, the management range of the alloy composition can be widened, and the manufacturing cost can be reduced. In the present invention, this range that can be handled industrially equivalent to the eutectic point is called the vicinity of the eutectic.

Au/Ge合金の組織をミクロ的に見ると、共晶、亜共晶および過共晶のいずれの場合でも、基本的には、Au固溶体とGeで構成されている。このうち、Au固溶体は、Auと同様に、ほとんど酸化することはないため、Au/Ge合金の酸化は、ラメラ組織中またはGe初晶中に存在するGeを介して進行することとなる。従って、Au/Ge合金半田ボールの表面に主としてAu固溶体からなる表面層で形成することにより、従来品より高い耐酸化性を得ることができる。   Microscopically, the structure of the Au / Ge alloy is basically composed of an Au solid solution and Ge in any of eutectic, hypoeutectic and hypereutectic. Among these, the Au solid solution hardly oxidizes like Au, so the oxidation of the Au / Ge alloy proceeds through Ge existing in the lamellar structure or the Ge primary crystal. Therefore, by forming the surface of the Au / Ge alloy solder ball with a surface layer mainly made of an Au solid solution, higher oxidation resistance than that of the conventional product can be obtained.

表面層の厚さは少なくとも10nm以上必要である。表面層の厚さが10nm未満であれば、酸化を防ぐ効果が不十分となる。なお、当該表面層は、主としてAu固溶体により構成されるが、Geがわずかに残存しているほか、S、CおよびOなどの不回避的に含まれる元素が存在する。耐酸化効果を十分に得るためには、当該表面層におけるAu含有量は、AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金におけるAuの含有量を超え、かつ、AuがGeを固溶しているAu固溶体のGeの最大固溶限で定まるAu含有量以下であることが必要である。当該表面層におけるAu含有量が、AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金におけるAuの含有量以下である場合、表面改質の効果は得られない。一方、当該表面層におけるAu含有量が、AuがGeを固溶しているAu固溶体のGeの最大固溶限で定まるAu含有量以上である場合、固相線の温度が上昇し、濡れ性に悪影響を生じる。   The thickness of the surface layer must be at least 10 nm. If the thickness of the surface layer is less than 10 nm, the effect of preventing oxidation is insufficient. The surface layer is mainly composed of an Au solid solution, but a small amount of Ge is left, and elements such as S, C, and O are included unavoidably. In order to obtain a sufficient oxidation resistance effect, the Au content in the surface layer exceeds the Au content in the eutectic of Au and Ge or an alloy in the vicinity of the eutectic, and the Au is dissolved in Ge. It is necessary that the Au content is not more than the Au content determined by the maximum solid solubility limit of Ge in the Au solid solution. When the Au content in the surface layer is less than or equal to the Au content in the eutectic of Au and Ge or an alloy near the eutectic, the effect of surface modification cannot be obtained. On the other hand, when the Au content in the surface layer is not less than the Au content determined by the maximum solid solubility limit of Ge in the Au solid solution in which Au is solid-dissolved in Ge, the temperature of the solidus increases and the wettability increases. Adversely affects.

また、Au/Ge合金半田ボールの表面を、鏡面化し、表面エネルギを低くすることにより、さらなる改善が図れる。球状化工程後の表面粗さの最大高さRyは、0.6〜0.8μm程度であるが、表面粗さの最大高さRyを0.5μm以下とすることで、「表面積/体積」値を小さく、つまり、表面エネルギを低くして、Au/Ge合金半田ボールにおける耐酸化性をより向上させることができる。   Further, the surface of the Au / Ge alloy solder ball is mirror-finished to reduce the surface energy, and further improvement can be achieved. Although the maximum height Ry of the surface roughness after the spheronization step is about 0.6 to 0.8 μm, the “surface area / volume” is set by setting the maximum height Ry of the surface roughness to 0.5 μm or less. By reducing the value, that is, by reducing the surface energy, the oxidation resistance of the Au / Ge alloy solder ball can be further improved.

半田による接合および封止においては、最も重要となる特性として濡れ性があり、濡れ性は、半田表面の酸化の影響を強く受ける。本発明のAu/Ge合金半田ボールでは、主としてAu固溶体からなる表面層を形成することにより、表面が酸化されにくい状態となるため、従来品より優れた濡れ性を得ることができる。なお、ボールの表面のみがこのように改質されていればよく、内部については、共晶組成を有していれば、上記の共晶、亜共晶、過共晶のいずれの組織の状態であっても、問題はない。   In joining and sealing with solder, wettability is the most important characteristic, and wettability is strongly influenced by the oxidation of the solder surface. In the Au / Ge alloy solder ball of the present invention, a surface layer mainly composed of an Au solid solution is formed so that the surface is not easily oxidized, so that wettability superior to conventional products can be obtained. In addition, it is sufficient that only the surface of the ball is modified in this way, and if the inside has a eutectic composition, the state of any of the above eutectic, hypoeutectic, and hypereutectic structures. But there is no problem.

本発明に係るAu/Ge合金半田ボールは、次の工程を経ることにより、得ることができる。   The Au / Ge alloy solder ball according to the present invention can be obtained through the following steps.

すなわち、本発明のAu/Ge合金半田ボールの製造方法においては、まず、球状化工程により、共晶組成ないしは共晶組成の近傍にある組成からなるAu/Ge合金からAu/Ge合金球状体を得る。なお、共晶組成の近傍にあるとは、Auの含有量が8〜16質量%の範囲にあることを意味する。   That is, in the method for producing an Au / Ge alloy solder ball according to the present invention, first, an Au / Ge alloy sphere is formed from an Au / Ge alloy having a eutectic composition or a composition in the vicinity of the eutectic composition by a spheronization step. obtain. Note that being in the vicinity of the eutectic composition means that the content of Au is in the range of 8 to 16% by mass.

得られるAu/Ge合金球状体は、前述の通り、共晶(Geの含有割合が、12.0質量%に等しい)の場合は、Au固溶体とGeのラメラ共晶組織相、亜共晶(Geの含有割合が、12.0質量%未満)の場合は、初晶Au固溶体相とAu固溶体とGeのラメラ共晶組織相の2相、ないしは、過共晶(Geの含有割合が、12.0質量%を超える)の場合は、初晶Ge単相とAu固溶体とGeのラメラ共晶組織相の2相のいずれかの構造を有している。得られるAu/Ge合金球状体の最表面では、共晶組成にあるAu/Ge合金を原料として用いても、Geの酸化や、製造工程で使用する機械油等の有機物によりO、SおよびCなどの不可避的に含まれる元素が球状体の表面に存在する。   As described above, when the obtained Au / Ge alloy sphere is a eutectic (Ge content is equal to 12.0% by mass), the Au solid solution and Ge lamellar eutectic structure phase, hypoeutectic ( In the case where the Ge content is less than 12.0% by mass), two phases of the primary crystal Au solid solution phase, the Au solid solution and the Ge lamellar eutectic structure phase, or hypereutectic (the Ge content is 12). In the case of more than 0.0 mass%), it has a structure of any one of two phases of a primary crystal Ge single phase, an Au solid solution, and a Ge lamellar eutectic structure phase. On the outermost surface of the resulting Au / Ge alloy spheroid, even if an Au / Ge alloy having a eutectic composition is used as a raw material, O, S, and C are caused by organic substances such as Ge oxidation and machine oil used in the manufacturing process. Inevitable elements such as are present on the surface of the spherical body.

かかるAu/Ge合金球状体を、純水と共に容器に入れ、遠心バレル研磨機、回転バレル研磨機、渦流バレル研磨機などにより、振動を加える。このように、Au/Ge合金球状体を密閉された空間に入れ、振動を付与することにより、球状体が相互に擦り合い、表面が研磨される。これを共擦りという。このようにして表面改質が行われる。   The Au / Ge alloy spherical body is put in a container together with pure water, and vibration is applied by a centrifugal barrel polishing machine, a rotating barrel polishing machine, a vortex barrel polishing machine, or the like. Thus, by putting the Au / Ge alloy spheres in a sealed space and applying vibration, the spheres rub against each other and the surface is polished. This is called co-rubbing. In this way, surface modification is performed.

表面改質前のAu/Ge合金球状体の表面は、主として、Au固溶体とGeで構成されているが、Au固溶体は純Au同様に軟質であり、一方、Geは硬質である。従って、共擦りによって、球状体表面にある軟質のAu固溶体は塑性変形し、球状体の表面全体を覆うことになる。一方、球状体表面にある硬質のGeも、共擦りにより多少削られ、削りカスとなって、球状体から分離される。   The surface of the Au / Ge alloy sphere before surface modification is mainly composed of an Au solid solution and Ge, but the Au solid solution is as soft as pure Au, while Ge is hard. Therefore, the soft Au solid solution on the spherical body surface is plastically deformed by co-rubbing and covers the entire surface of the spherical body. On the other hand, the hard Ge on the surface of the spherical body is also scraped to some extent by co-rubbing to form a scrap and is separated from the spherical body.

この削りカスは、球状体の表面へ付着する可能性があるので、付着防止のため、共擦りは液中で行うことが好ましい。かかる共擦り工程において使用する液は、純水でも良いが、界面活性剤を20体積%未満添加した水溶液にすると、その活性化効果により、本発明の効果が顕著に得られるので、好ましい。界面活性剤の混合割合が20体積%以上の場合、共擦り工程後にこれを除去することが困難となる。なお、界面活性剤としては、任意のものを採用できるが、アルキルサルフェート、脂肪酸アミド、無機酸のアルカリ金属塩、ポリオキシアルキル化高級アルコール、アルキルフェノールのようなアルコール系界面活性剤を用いることが好ましい。   Since this shaving residue may adhere to the surface of the spherical body, the co-rubbing is preferably performed in a liquid in order to prevent adhesion. The liquid used in the co-rubbing step may be pure water, but an aqueous solution to which less than 20% by volume of a surfactant is added is preferable because the effect of the present invention can be remarkably obtained due to its activation effect. When the mixing ratio of the surfactant is 20% by volume or more, it becomes difficult to remove it after the co-rubbing step. Although any surfactant can be adopted, it is preferable to use an alcohol surfactant such as alkyl sulfate, fatty acid amide, alkali metal salt of inorganic acid, polyoxyalkylated higher alcohol, alkylphenol. .

(実施例1)
共晶組成であるAu/Ge合金(Geが12.0質量%)に対して、球状化処理を施して、直径0.4mmのAu/Ge合金半田球状体を得た。これは、従来品におけるAu/Ge合金半田ボール製品に該当する。その表面粗さの最大高さRyを、キーエンス社製レーザー顕微鏡によって測定したところ、約0.6μmであった。
(Example 1)
The Au / Ge alloy (Ge is 12.0% by mass) having the eutectic composition was spheroidized to obtain an Au / Ge alloy solder spheroid having a diameter of 0.4 mm. This corresponds to a conventional Au / Ge alloy solder ball product. When the maximum height Ry of the surface roughness was measured with a Keyence laser microscope, it was about 0.6 μm.

かかる球状体を、濃度5%の界面活性剤の水溶液中に浸漬した後、容器を密閉して、遠心バレル研磨機(ピーエムジー株式会社製、PCF−30SB)により、5分間の振動および回転を与えた。その後、表面処理後の球状体の表面に残る界面活性剤を、アセトン溶液で洗浄して除去することにより、直径0.4mmのAu/Ge合金半田ボールを得た。その表面粗さの最大高さRyを、キーエンス社製レーザー顕微鏡によって測定したところ、約0.3μmであった。   After immersing the spherical body in an aqueous solution of a surfactant having a concentration of 5%, the container is sealed and subjected to vibration and rotation for 5 minutes with a centrifugal barrel polishing machine (PCF-30SB, manufactured by PG Corporation). Gave. Thereafter, the surfactant remaining on the surface of the spherical body after the surface treatment was removed by washing with an acetone solution to obtain an Au / Ge alloy solder ball having a diameter of 0.4 mm. The maximum height Ry of the surface roughness was about 0.3 μm as measured by a Keyence laser microscope.

図1に、本発明のAu/Ge合金半田ボールを写真で示す。また、図3に、従来品のAu/Ge合金半田ボールを写真で示す。本発明のAu/Ge合金半田ボールは、従来品であるAu/Ge合金球状体と比較して、散乱による反射率が高く、ボール同士の共擦り効果および界面活性剤による活性化効果によって、その表面が改質されていることが理解される。   FIG. 1 is a photograph showing the Au / Ge alloy solder ball of the present invention. FIG. 3 is a photograph showing a conventional Au / Ge alloy solder ball. The Au / Ge alloy solder balls of the present invention have a higher reflectance due to scattering compared to the conventional Au / Ge alloy spheres, and due to the co-rubbing effect between the balls and the activation effect due to the surfactant, It is understood that the surface has been modified.

本発明のAu/Ge合金半田ボールと、従来品であるAu/Ge合金球状体について、オージェ電子分光分析装置(ULVAC−PHI社製、SAM−4300)により、それぞれの表面分析を行った。本発明のAu/Ge合金半田ボールの分析結果を図2に示し、従来品であるAu/Ge合金球状体の分析結果を、図4に示す。また、それぞれの表面層の組成を分析した結果を、表1に示す。   The Au / Ge alloy solder balls of the present invention and the conventional Au / Ge alloy spheres were subjected to surface analysis using an Auger electron spectroscopic analyzer (SAMVAC 4300, manufactured by ULVAC-PHI). The analysis result of the Au / Ge alloy solder ball of the present invention is shown in FIG. 2, and the analysis result of the conventional Au / Ge alloy sphere is shown in FIG. Table 1 shows the results of analyzing the composition of each surface layer.

従来品であるAu/Ge合金球状体の表面は、主として、Au固溶体とGeで構成されたAu/Ge共晶組織であることが理解される。従って、その表面に存在するGeから酸化が進行してしまう可能性が高い。これに対して、本発明のAu/Ge合金半田ボールの表面は、ほぼAuのみで構成されているAu固溶体のみからなり、表面におけるGe量が共晶組成より著しく低くなっていることが理解される。よって、ボールの表面に存在するGeを介して酸化が進行することはないといえる。   It is understood that the surface of the conventional Au / Ge alloy sphere is mainly an Au / Ge eutectic structure composed of an Au solid solution and Ge. Therefore, there is a high possibility that oxidation will proceed from Ge existing on the surface. On the other hand, it is understood that the surface of the Au / Ge alloy solder ball of the present invention is composed only of an Au solid solution composed of almost Au, and the Ge amount on the surface is significantly lower than the eutectic composition. The Therefore, it can be said that oxidation does not proceed through Ge existing on the surface of the ball.

また、濡れ性については、加熱温度:370℃、雰囲気:N2で、一般的な濡れ性試験を実施した。その結果、本発明のAu/Ge合金半田ボールは、従来品である球状のAu/Ge合金と比較して、良好な濡れ性を示した。 As for wettability, heating temperature: 370 ° C., Atmosphere: in N 2, it was carried out general wettability test. As a result, the Au / Ge alloy solder ball of the present invention showed better wettability than the conventional spherical Au / Ge alloy.

また、Geが12質量%未満の亜共晶組成であるAu/Ge合金を原料とした場合、および、Geが12質量%を超えた過共晶組成であるAu/Ge合金を原料とした場合においても、従来品に該当するAu/Ge合金球状体では、その表面がAu固溶体とGeにより構成されていることが確認された。一方、本発明に係る製造工程を経たAu/Ge合金半田ボールでは、その表面がAu固溶体のみから構成されていることが確認された。   Also, when a raw material is an Au / Ge alloy having a hypoeutectic composition with Ge less than 12% by mass, and when an Au / Ge alloy having a hypereutectic composition with Ge exceeding 12% by mass is used as a raw material The surface of the Au / Ge alloy sphere corresponding to the conventional product was confirmed to be composed of the Au solid solution and Ge. On the other hand, it was confirmed that the surface of the Au / Ge alloy solder ball that has undergone the manufacturing process according to the present invention is composed only of an Au solid solution.

さらに、液体を使用しないで共摺りを行う場合は、共摺り中に合金ハンダボールに清浄な乾燥空気を吹付けることで、液体に代わって削りカスを排除することができる。   Further, in the case where co-grinding is performed without using a liquid, it is possible to eliminate scraps in place of the liquid by blowing clean dry air onto the alloy solder balls during co-sliding.

本発明のAu/Ge合金半田ボールの一実施例を示す写真である。It is a photograph which shows one Example of the Au / Ge alloy solder ball of this invention. 本発明のAu/Ge合金半田ボールの一実施例の分析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result of one Example of the Au / Ge alloy solder ball of this invention. 従来品である球状のAu/Ge合金を示す写真である。It is a photograph which shows the spherical Au / Ge alloy which is a conventional product. 従来品である球状のAu/Ge合金の分析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result of the spherical Au / Ge alloy which is a conventional product.

Claims (9)

表面層を除く全体が、AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金からなり、前記表面層は、AuがGeを固溶しているAu固溶体からなることを特徴とするAu/Ge合金半田ボール。   The Au / Ge alloy solder characterized in that the entire surface layer is made of an eutectic of Au and Ge or an alloy near the eutectic, and the surface layer is made of an Au solid solution in which Au is dissolved in Ge. ball. AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金からなる球状体の表面層から、Geを除去することにより、前記球状体に改質表面層を形成していることを特徴とするAu/Ge合金半田ボール。   An Au / Ge alloy characterized in that a modified surface layer is formed on the spherical body by removing Ge from the surface layer of the spherical body made of an eutectic of Au and Ge or an alloy near the eutectic. Solder ball. 前記表面層におけるAuの含有量が、AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金におけるAu含有量を超え、かつ、AuがGeを固溶しているAu固溶体のGeの最大固溶限で定まるAu含有量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Au/Ge合金半田ボール。   The Au content in the surface layer exceeds the Au content in the eutectic of Au and Ge or an alloy in the vicinity of the eutectic, and the maximum solid solubility limit of Ge in the Au solid solution in which Au is in solid solution with Ge. The Au / Ge alloy solder ball according to claim 1 or 2, wherein the Au content is not more than a predetermined Au content. 表面粗さの最大高さRyが0.5μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のAu/Ge合金半田ボール。   The Au / Ge alloy solder ball according to claim 1, wherein the maximum height Ry of the surface roughness is 0.5 μm or less. 請求項1〜4のいずれかに記載のAu/Ge合金半田ボールを製造する方法であって、AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金からなる球状体に対して、表面層からGeの含有量を減じることにより、表面層を改質することを特徴とするAu/Ge合金半田ボールの製造方法。   A method for producing an Au / Ge alloy solder ball according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface layer is made of Ge from a eutectic of Au and Ge or an alloy near the eutectic. A method for producing an Au / Ge alloy solder ball, wherein the surface layer is modified by reducing the content. 前記表面層の改質を、前記球状体を容器に入れ、振動を加えることにより、行うことを特徴とする請求項5に記載のAu/Ge合金半田ボールの製造方法。   6. The method for producing an Au / Ge alloy solder ball according to claim 5, wherein the modification of the surface layer is performed by placing the spherical body in a container and applying vibration. 前記表面層の改質を、前記球状体を液体と共に容器に入れ、振動を加えることにより、行うことを特徴とする請求項5に記載のAu/Ge合金半田ボールの製造方法。   6. The method for producing an Au / Ge alloy solder ball according to claim 5, wherein the modification of the surface layer is performed by placing the spherical body in a container together with a liquid and applying vibration. 前記液体が、純水であることを特徴とする請求項7に記載のAu/Ge合金半田ボールの製造方法。   The method for producing an Au / Ge alloy solder ball according to claim 7, wherein the liquid is pure water. 請求項1〜4のいずれかに記載のAu/Ge合金半田ボールを製造する方法であって、AuとGeの共晶もしくは共晶近傍の合金からなる球状体に対して、前記球状体を界面活性剤を添加した純水と共に容器に入れ、振動を加えることにより、表面層からGeの含有量を減じて該表面層を改質した後、洗浄することにより、前記球状体の表面から前記界面活性剤を除去することを特徴とするAu/Ge合金半田ボールの製造方法。   A method for producing an Au / Ge alloy solder ball according to any one of claims 1 to 4, wherein the spherical body is interfaced with a spherical body made of an eutectic of Au and Ge or an alloy near the eutectic. Put in a container with pure water to which an activator has been added, apply vibration, reduce the Ge content from the surface layer, modify the surface layer, and then wash the surface of the spherical body from the interface. A method for producing an Au / Ge alloy solder ball, wherein the activator is removed.
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