JP2014090129A

JP2014090129A - 実装用基板へのはんだ接合材料の実装方法およびはんだ接合材料を実装した実装用基板

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Publication number: JP2014090129A
Application number: JP2012240432A
Authority: JP
Inventors: Tetsuyuki Tsuchida; 徹勇起土田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: JP6044271B2

Abstract

【課題】低温での実装が可能で延性を兼ね備えた鉛フリーはんだ接合材料の実装方法とそれを用いて製造したプリント配線板を提供すること。
【解決手段】
基板上に銅めっき層を形成後、開口部を持つ絶縁層を形成し、開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだめっき層を形成し、その上にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだを備えた基板１の製造工程と、前記基材とは別の基材上に電極層を形成後、逆テーパ形状の開口部を持つ絶縁層を形成し、その開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプを形成した基板２を製造する工程と、基板１の絶縁層の開口部と基板２の絶縁層の開口部を合致し、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの融点より低い温度で加熱接合する工程と、基板２に設けたＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプ上に基板１からはんだ層を転移させる工程と、基板２に転移したはんだ層を実装用基板に転写させる工程とを備えているはんだ接合材料の実装方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、はんだ接合材料とはんだ接合材料の実装方法に関する。

Ｃｕからなる電極を備えた半導体チップ搭載基板やプリント配線板は、高周波化、高密度配線化、高機能化に対応するために、ビルドアップ方式の多層配線基板が使用されるようになった。電子機器メーカー各社は、製品の小型・薄型・軽量化を実現するために競って高密度実装に取り組み、パッケージの多ピン狭ピッチ化の急速な技術進歩がなされ、プリント配線板への実装は従来のＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）からエリア表面実装のＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）／ＣＳＰ（ＣｈｉＰＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）実装へと発展した。

中でも半導体チップを、インターポーザーを介してプリント配線板に実装し、かつ各層間がはんだボールによって接続されるＦＣ‐ＢＧＡ（ＦｌｉｐＣｈｉｐ - ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ)技術は、Ａｕ線を用いたワイヤーボンディングによる実装と比較して、低コスト化が可能であるため注目されている。ここで、前記インターポーザーとプリント配線板上に具備されたＣｕからなる電極には、インターポーザーとプリント配線板間をはんだボールで接続するための表面処理が施される。

ここで、はんだボールはＲｏＨＳ（ＲｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｏｆＨａｚａｒｄｏｕｓ
Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ）規制により従来のＳｎ−Ｐｂ系はんだから、鉛を含有しないはんだへの移行が進み、その代表としてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだが主に普及している。

しかし、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの融点は、約２２０℃であり、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだよりも約４０℃高く、その結果、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだと比較して、リフロー時に基板にかかる熱負荷が強くなり、この熱負荷による半導体チップなどへの影響が懸念されている。そのため、近年は、融点が低く、鉛フリーであることを条件としたはんだへの要求が高まっている。

低融点かつ鉛フリーであることを満たす主なはんだ材料として、Ｓｎ−５８質量％Ｂｉはんだが挙げられる。Ｓｎ−５８質量％Ｂｉはんだは融点が１３８℃であり、融点がＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだよりも約８２℃低く、実装温度を低くすることが可能である。しかしながら、硬くて脆いという短所があり、普及には至っておらず、低融点かつ鉛フリーであり、更に延性に優れたはんだ材料の開発が必要となっていた。

この様な中Ｓｎ−５８質量％はんだの延性を改善するために、該はんだ中にＡｇを添加したＳｎ−５７質量％Ｂｉ−１質量％Ａｇはんだが開発されているが、その効果は小さく、はんだ実装信頼性を向上させることはできなかった。

一方、信頼性向上のため、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系はんだを接合材料として使用することが提案されている（特許文献１）。しかしながら、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕはんだは軟らかく従来のＳｎ−Ｂｉ代替品となる可能性はあるが、はんだ材料として、直接使用した場合においては、実装温度が２２０〜２３０℃と高く、低耐熱性部品に使用することはできなかった。

特許第３４４６５１７号公報

本発明の課題は、低温での実装が可能で延性を兼ね備えた鉛フリーはんだ接合材料の実装方法とそれを用いて製造したプリント配線板を提供することである。

上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、半導体部品を実装する実装用基板へのはんだ接合材料の実装方法であって、
基材上に銅めっき層を形成後、開口部を持つ絶縁層をその表面に形成し、前記開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだめっき層を形成し、更にその上にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだを備えた基板１を製造する工程と、
前記基材とは別の基材上に電極層を形成後、逆テーパ形状の開口部を持つ絶縁層を形成し、その開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプを形成することにより作製した基板２を製造する工程と、
前記基板１の絶縁層の開口部と前記基板２の絶縁層の逆テーパ形状の開口部を合致させ、前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの融点より低い温度で前記基板１に設けたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだと前記基板２に設けたＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプとを加熱接合する工程と、
前記基板１と前記基板２を剥離することにより、前記基板２に設けたＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプ上に前記基板１からはんだ層を転移させる工程と、
前記基板２に転移した前記はんだ層を実装用基板に転写させる工程と、を備えていることを特徴とする実装用基板へのはんだ接合材料の実装方法である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のはんだ接合材料の実装方法により、はんだ接合材料を実装した実装用基板である。

本発明にかかる実装方法を用いることにより、低融点であり、且つ従来の低融点はんだよりも延性に優れていることによる高いはんだ実装信頼性を有するはんだ接合材料で電子部品を実装した配線基板が得られる。

本発明にかかる基板１の概略断面図である。本発明にかかる基板２の概略断面図である。本発明にかかるはんだ接合材料の多層構造を示した概略断面図である。

以下、本発明のはんだ接合材料の実装方法について詳細に述べる。

本発明にかかる基板１は、図１に示すように、基材１１と、銅めっき層１２と、開口部を持つ開口部を持つ絶縁層１３と、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだめっき層１４と、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層１５と、を有している。また基板２は、図２に示すように屈曲性を有する基材２１とその表面に形成された電極層２２と更にその表面に逆テーパ状に開口された絶縁層２３とＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプ２４を有している。

基材１１は、シリコンやガラスあるいはステンレスなどを用いることが好ましい。シリコンやガラス、ステンレスは銅めっき層１２との密着性が弱く、そのため、基材１１と銅めっき層１２の剥離を容易にすることができる。

シリコンは多結晶、単結晶のいずれを用いてもよく、また、ガラスはケイ酸塩を含んでなるガラス、ケイ酸塩を含まないガラスのいずれを用いても構わない。

ステンレスはＣｒか、ＮｉとＣｒか、もしくはＮｉとＣｒ及びＭｎ、Ｎ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｃｕから少なくとも一種類以上の金属を配合したものを用いることができ、例えば、ＳＵＳ２０１、ＳＵＳ２０２、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４などを使用することができる。

基材１１上への銅めっき層１２の形成方法は、無電解めっき法を用いてもよい。シリコンやガラス上にめっきをする場合は、パラジウム触媒を担持したシランカップリング剤を介してめっき処理をすることができ、ステンレス上にめっきをする場合は、めっきする面の裏側に銅板を接触させて、銅板とステンレスを等電位にすることで無電解銅めっきすることができる。ステンレス上にめっきをする場合に限り電解めっき法を用いて銅めっきをすることも可能である。また、真空蒸着、スパッタリング、あるいはイオンプレーティングにより、基板上に銅皮膜を形成しても良い。

前記無電解銅めっき液には、高純度の銅めっき皮膜が得られる無電解銅めっき液、ニッケルを含んでなる無電解銅めっき液のいずれを用いてもよい。ニッケルを含んでなる無電解銅めっき液を用いた場合、ｐｐｂオーダーでニッケルが無電解銅めっき皮膜中に混入する。これにより、基板１と基板２を接合した際に、無電解銅めっき皮膜中のニッケルがはんだ中に取り込まれるが、極めて微量であるためはんだ実装信頼性には影響しない。

前記電解銅めっき液には、硫酸銅、硫酸、塩素イオンからなるものを使用してもよく、また前記電解銅めっき浴中にポリエチレングリコール、ビス（３−スルホプロピル）ジスルフィド２ナトリウム、ヤーヌスグリーン−Ｂ等の有機添加剤が含まれているものを使用しても良い。

前記シランカップリング剤には官能基がビニル系、エポキシ系、スチリル系、メタクリル系、アクリル系、アミノ系、ウレイド系、メルカプト系、スルフィド系、イソシアネ―ト系からなる、少なくとも一種類以上のシランカップリング剤を用いることができる。

前記パラジウム触媒には、硫酸パラジウム水溶液系、塩酸パラジウム水溶液系のどちらか一方を使用するのが好ましく、パラジウム濃度は０．０１〜１０ｇ／Ｌが好ましく、より好ましくは、０．０５〜０．２ｇ／Ｌであり、直接シランカップリング剤にパラジウムを付与する量は０．００１〜０．０５ｍｇ／ｄｍ^２となるように処理時間を管理するのが好ましい。パラジウム濃度が１０ｇ／Ｌより高くなると、基板１と基板２を接合した際に、はんだ中にパラジウムが多量に取り込まれ、該パラジウムが核となってはんだ成分が偏析するため好ましくない。また、０．０１ｇ／Ｌより薄くなると、触媒活性が弱くなり、無電解銅めっき層にムラが生じるため、好ましくない。

基板１において、基材１１がシリコンやガラスのときに、該シリコン、ガラス上に銅めっき層１２を形成する場合は、あらかじめシリコンやガラス表面を機械研磨などにより粗化して、銅めっきとの密着性を確保するのが好ましい。粗化されていない状態では、シランカップリング剤とシリコン、もしくはガラスとの密着性を確保できず、銅めっき層１２を形成できなくなるか、もしくは形成された銅めっき層１２に厚みムラが生じるため好ましくない。

基板１において、基材１１がステンレスであって、該ステンレス上に電解銅めっきをする場合は、あらかじめステンレス上の酸化皮膜を除去する必要がある。酸化皮膜は、濃塩酸
あるいは王水中に浸漬することで除去が可能になる。これにより、ステンレス上に電解銅めっきが可能になる。

基板１において、基材１１上に、シランカップリング剤を用いて、パラジウム触媒を付与した後、銅めっき層１２を施し、更にＳｎ−Ｂｉ系はんだめっき層１４を施し、開口部を持つ絶縁層１３を形成後、該開口部中にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層１５を形成後、１３８℃以上２１７℃未満の任意の温度にて加熱する。これにより、前記パラジウムや銅は、はんだ中に取り込まれるが、パラジウムがはんだ中に混入する濃度はｐｐｂオーダーであり、ごく微量のため、はんだ実装信頼性には影響しない。また、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層１５中の銅濃度は、基板１上に施した銅めっき層１２の厚さに応じて、変化する。そのため、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層１５中に含まれる銅が目的とする濃度となるように前記銅めっき層１２の厚みをコントロールする必要がある。

Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層１５は、電解めっき、あるいは、はんだペースト印刷によって形成することができる。

Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層１５としては、例えば、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７５Ｃｕ、Ｓｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−１Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−１Ａｇ−０．７Ｃｕ、Ｓｎ−２Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ−Ｐ、Ｓｎ−４Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３．９Ａｇ−０．６Ｃｕ、Ｓｎ−１．２Ａｇ−４Ｃｕ、Ｓｎ−０．５Ａｇ−６Ｃｕ、Ｓｎ−２Ａｇ−６Ｃｕなどが挙げられ、Ｓｎ−３Ａｇ−０Ｃｕ、Ｓｎ−３．５Ａｇ−０Ｃｕを使用することもできる。

基板１において、基材１１がステンレスの場合、ステンレスの厚みを薄くすることで屈曲性を持たせてもよい。これにより、リールトゥリール方式による試料作製ができ、連続処理が可能になる。

開口部を持つ絶縁層１３を形成する樹脂としては、感光性めっき・エッチングレジストを用いるのが好ましく、より好ましくは感光性ソルダーレジストを用いることである。感光性ソルダーレジストを使用することで、基板１のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層１５と基板２のＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプ２４を接合する際に、はんだのブリッジによるショートを効果的に抑制することが出来る。
開口部を持つ絶縁層１３を目的の径に開口する方法としては、スクリーン印刷法、フォトリソグラフィー法などの公知の方法が挙げられ、いずれの方法を用いてもよい。また、開口部を持つ絶縁層１３の形成は、基板１の基材１１上に銅めっき層１２を形成する前に実施してもよく、また銅めっき層１２を形成後に実施しても構わない。

基板１において、基材１１上に銅めっき皮膜１２の形成後に行うＳｎ−Ｂｉ系はんだめっき層１４の形成は、０．０００１〜０．１μｍであることが好ましく、より好ましくは、０．００１〜０．０１μｍである。０．０００１μｍよりも薄い場合、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだめっき層１４とＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層１５との間に形成されるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉの各反応層が十分に形成されず、はんだ実装信頼性が低下する。また、０．１μｍよりも厚い場合、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだめっき層１４が残存し、接合界面の強度が硬く脆くなって、はんだ実装信頼性が低下する。

該Ｓｎ−Ｂｉ系はんだめっき層１４には、Ｓｎ−５８質量％Ｂｉ、Ｓｎ−５７質量％Ｂｉ−１質量％Ａｇはんだを使用することができる。

本発明にかかる基板２は、図２に示すように、基材２１と、電極層２２と、逆テーパ形状に開口された絶縁層２３と、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだバンプ層２４と、を有している。

基板２において、基材２１は、屈曲性を備えていることが望ましく、ポリイミドフィルム、ポリエステルフィルム、プリプレグ等を用いるのが好ましい。基材２１上に設ける電極層２２は、Ｃｕ、もしくは、Ｃｕと、Ｎｉ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｓｉなどと合金が挙げられる。なお、屈曲性を有する基板２上に、電極層２２を設ける方法としては、屈曲性を有する基材２１上に接着剤を用いて目的とする金属からなる箔を貼り合せた後、フォトリソグラフィーによってパターン形成する方法が挙げられる。また、電極層２２上にＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプ層２４を形成する前に、前記銅もしくは銅合金上に、Ｎｉ／ＡｕめっきやＮｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき、Ａｕめっき、Ｓｎめっき、Ｓｎ合金めっき、Ｎｉめっき、Ｐｄめっき、あるいはＯＳＰなどの有機皮膜を形成しても良い。

目的とするはんだ接合材料の大きさ・体積は、基板１上のＳｎ−Ｂｉ系はんだめっき層１４の厚み、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層１５のめっきの厚み、基板２上のＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプ２４の高さによって決めるか、もしくは基板１及び基板２の開口部を持つ絶縁層１３、２３の開口径と厚みによって決めるか、もしくはその両方によって決めることができる。

該Ｓｎ−Ｂｉ系はんだバンプ層２４には、Ｓｎ−５８質量％Ｂｉ、Ｓｎ−５７質量％Ｂｉ−１質量％Ａｇはんだを使用することができる。また、該はんだバンプは、めっきあるいははんだペースト印刷により形成することができる。Ｓｎ−Ｂｉ系はんだバンプの厚みは、逆テーパ形状を有する絶縁層２３よりも０．００１〜３μｍまでの範囲で高くするのが好ましく、０．０１〜０．０５μｍまでの範囲で高くするのが、より好ましい。３μｍよりも厚くすると、はんだ接合材料中にＳｎ−Ｂｉはんだ層が単独で形成され、はんだ実装信頼性が低下する。０．００１μｍより薄いと、はんだ中に、目的とするＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ層、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ層が得られなくなり、はんだ実装信頼性が低下するため好ましくない。

前記銅めっき層１２、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだめっき層１４、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層１５を順次積層した基板１と、電極層２２、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだバンプ層２４を順次積層した基板２とを加熱接合する際は、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだの融点以上、かつＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの融点より低い温度で行なう必要がある。Ｓｎ−Ｂｉ系はんだの融点より低い場合は、はんだが溶融しないため、基板１と基板２を接合することができず、またＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの融点以上で行なった場合は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだがＳｎ−Ｂｉ系はんだに溶融するため、はんだ中の組織においてＣｕ_３Ｓｎ、Ｃｕ_６Ｓｎ_５、Ａｇ_３Ｓｎ層が多量に形成されてＢｉ濃縮層が発現し、これによりＳｎ−Ｂｉ系はんだめっき層１４とＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層１５との界面に目的とするＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ層が得られない。

基板１と基板２を加熱接合した際、基板１と基板２の接合界面には、図３に示すようにＳｎ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだ層３１／Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだ層３２／Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層３３／Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ層３４／Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ層３５が形成される。これは、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだめっき層１４がその融点以上で加熱された際に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層３３中に拡散されるためである。なお、銅めっき層１４およびＳｎ−Ｂｉ系はんだめっき層１４はめっきにより、ごく薄く形成するため、加熱時に拡散して消費される。

Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだ層３１とＳｎ−Ｃｕ−Ｂｉ層３５、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだ層３２とＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ層３４は、Ｓｎ−５８質量％Ｂｉ、Ｓｎ−５７質量％Ｂｉ−１質量％Ａｇよりも延性に優れる。更に、はんだバルク層が、特に延性に優れたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層３３であるため、低融点でありながらＳｎ−Ｂｉ系はんだ
そのものを実装した場合よりも耐衝撃性に優れたはんだ接合材料が得られる。

基板１と基板２を接合した状態で、基板１を剥離することができるのは、基板１における基材１１とめっき皮膜１２の間の密着性が弱いためであり、基材１と基板２を相反する方向に引っ張るなどして、容易に剥離することが可能である。

実装用基板に基板２からはんだを加熱転写する際は、実装用基板上にはんだの濡れ性を向上させるためのフラックスを塗布するのが望ましい。これにより、実装用基板に基板２からはんだを加熱転写する際の歩留まりを向上させることができる。

基板２上の逆テーパ形状の開口部を持つ絶縁層２３は、基板２側の絶縁層に形成された開口の大きさが、絶縁層の表面に向って小さくなり、絶縁層の表面側に形成された開口の大きさより大きい形状であり、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだバンプ２４は、絶縁層の開口部から盛り上がって広がるため、開口部が最も小さくなり、一部くびれた構造を有する。これにより、基板１と基板２を加熱接合した後、基板１を剥離した状態の基板２を実装用基板に加熱接合した場合において、基板２の横方向に力を入れると、前記くびれ部に力が加わって、基板２からＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプ２４を容易に剥離することが可能になり、実装用基板にＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプを転写することが可能になる。更に、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだバンプ２４を形成する前に、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだバンプとは異なる組成のはんだを逆テーパ形状の開口部を持つ絶縁層２３と同じ高さまで充填し、その後Ｓｎ−Ｂｉ系はんだバンプ２４を形成すると、より簡単に基板２上のＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプ２４を実装用基板に転写することが可能になる。

前記の一部くびれた構造を形成するため、基板２上に形成する感光性樹脂層は、逆テーパ形状となるように形成させるが、逆テーパ形状は積算露光量を多くすることで可能になる。電極層２２に対し、逆テーパ形状構造を有する感光性樹脂が開口している割合は、表面の１〜３０％が好ましく、より好ましくは、１〜１０％である。開口している割合が高くなると、くびれ構造の効果が減少するため、基板２上に形成したはんだ層を実装用基板に加熱転写した後、基板２を実装用基板から剥離するのが困難になる。

実装用基板への加熱転写は、前記Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだ層３１／Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだ層３２／Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層３３／Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ層３４／Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ層３５のはんだ多層構造を維持するため、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだの融点以上、かつＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの融点より低い温度で行う必要がある。

硫酸銅（２００ｇ／Ｌ）、硫酸（５０ｇ／Ｌ）、塩素イオン（６０ｐｐｍ）からなる電解銅めっき浴（３０℃）中でステンレス（ＳＵＳ３０４）上に０．００５μｍ厚の銅めっき皮膜を形成した。

銅めっき皮膜を施したステンレス上に、厚み２５μｍのドライフィルムソルダーレジストをロールラミネタを使用して貼り合わせた後、露光・現像して、φ１００μｍのパターンを２００μｍピッチで施した基板を作製した。

前記基板上の開口部内に、Ｓｎ−Ｂｉめっき液ＰＦ−０５Ｍ（石原薬品製）を使用して、厚み０．００３μｍとなるようにＳｎ−５８ｗｔ％Ｂｉめっきを形成した。次に、Ｓｎ−３質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕはんだめっきを行ない、開口部より１μｍ厚くなるように、Ｓｎ−３質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕはんだめっき層を形成した。

次に、銅張りポリイミドフィルムに開口径がφ１０μｍ、電極径がφ１００μｍ（ピッチ
：２００μｍ）、テーパ角度が４５°になるように、厚み１０μｍのソルダーレジストを形成した後、該開口中にＳｎ−３質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕはんだめっきの厚みが９．９μｍとなるようにめっきした。次に、Ｓｎ−Ｂｉめっき液ＰＦ−０５Ｍ（石原薬品製）を使用して、Ｓｎ−５８質量％Ｂｉめっきバンプ層を０．２μｍ形成した。

前記Ｓｎ−３質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕはんだを充填したステンレス基板上と、Ｓｎ−５８質量％Ｂｉはんだバンプを形成した銅貼りポリイミドフィルム基板の開口部を合致させ１３８℃にて加熱、接合し、ステンレス基板を剥離して、ポリイミドフィルム基板上にはんだが接合した状態を形成した。

はんだ接合断面組織をＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ＰｒｏｂｅＸ−ｒａｙＭｉｃｒｏＡｎａｌｙｚｅｒ）により、同定したところ、ポリイミド基板側から、Ｓｎ−０．１質量％Ｃｕ−４０質量％Ｂｉ／Ｓｎ−２質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕ−２質量％Ｂｉ／Ｓｎ−３質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕ／Ｓｎ−２質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕ−２質量％Ｂｉ／Ｓｎ−０．１質量％Ｃｕ−４０質量％Ｂｉが順次積層されていることを確認した。

次に前記はんだを具備したポリイミドフィルム基板を無電解Ｎｉ／Ａｕめっき（Ｎｉ：３μｍ、Ａｕ：０．０５μｍ）処理した実装用基板に１３８℃にて加熱接合し、ポリイミドフィルム基板に対して横方向から１０Ｎの力を加えて、ポリイミドフィルム基板を剥離し、実装用基板にはんだを搭載した状態でシェア試験を行った。また、比較として、Ｓｎ−５８質量％はんだを前記無電解Ｎｉ／Ａｕめっき処理した基板に１３８℃にて加熱接合し、同様にはんだシェア試験を行った。

前記シェア試験の結果（Ｎ＝１０）、本発明にかかるはんだ層を実装した場合、はんだ破壊率が８０％、Ｓｎ−５８質量％はんだを実装した場合のはんだ破壊率は１０％となり、本発明にかかるはんだ接合材料と、該実装方法により高いはんだ実装信頼性が得られる。

１１・・・銅めっきが剥離しやすい基材
１２・・・銅めっき層
１３・・・開口部を持つ絶縁層
１４・・・Ｓｎ−Ｂｉ系はんだめっき層
１５・・・Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層
２１・・・屈曲性を有する基材
２２・・・電極層
２３・・・逆テーパ形状の開口部を持つ絶縁層
２４・・・Ｓｎ−Ｂｉ系はんだバンプ
３１・・・Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだ層
３２・・・Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ系はんだ層
３３・・・Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ層
３４・・・Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉ層
３５・・・Ｓｎ−Ｃｕ−Ｂｉ層

Claims

半導体部品を実装する実装用基板へのはんだ接合材料の実装方法であって、
基材上に銅めっき層を形成後、開口部を持つ絶縁層をその表面に形成し、前記開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだめっき層を形成し、更にその上にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだを備えた基板１を製造する工程と、
前記基材とは別の基材上に電極層を形成後、逆テーパ形状の開口部を持つ絶縁層を形成し、その開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプを形成することにより作製した基板２を製造する工程と、
前記基板１の絶縁層の開口部と前記基板２の絶縁層の逆テーパ形状の開口部を合致させ、前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの融点より低い温度で前記基板１に設けたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだと前記基板２に設けたＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプとを加熱接合する工程と、
前記基板１と前記基板２を剥離することにより、前記基板２に設けたＳｎ−Ｂｉ系はんだバンプ上に前記基板１からはんだ層を転移させる工程と、
前記基板２に転移した前記はんだ層を実装用基板に転写させる工程と、を備えていることを特徴とする実装用基板へのはんだ接合材料の実装方法。
請求項１に記載のはんだ接合材料の実装方法により、はんだ接合材料を実装した実装用基板。