JP3682245B2

JP3682245B2 - 金属熔接球の表面処理剤および表面処理方法

Info

Publication number: JP3682245B2
Application number: JP2001203712A
Authority: JP
Inventors: 朝貴游
Original assignee: 朝貴游
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP2003037217A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属熔接球の黒化を防止する目的の金属熔接球の表面処理剤および表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールグリッドアレイ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ−ＢＧＡＰａｃｋａｇｉｎｇ、以下ボールグリッドアレイを「ＢＧＡ」という）は、近年発展した高密度パッケージ技術であり、ＩＣ製造では極めて重要な部分であり、毎年の成長率は２０％前後に達する。いわゆるボールグリッドアレイとは、適当に切ったＩＣをＰＣＢ基板上に貼り、細い金属線でＩＣの電気回路と基板の電気回路とを連接し、その後特殊素材のプラスチックをＰＣＢ基板面に注ぎ、それによってＩＣおよび基板上の電気回路の全てを保護し、全体の電気回路の終端には微小な金属円片を六角形形態でＰＣＢ基板の底面に並べ、全ての金属円片を一粒の微小金属熔接球に熔接し、それによって外界の電気回路に連結するものである。このようなパッケージ技術をボールグリッドアレイと言う。このパッケージ技術は、その後色々変わった方向への発展が見られ、それにはＰＢＧＡ、ＴＢＧＡ、ｍＰＧＡ、ＭＰＧＡ等がある。そして如何なる変化が見られようとも、ＢＧＡが使用する微小金属熔接球は、総てのボールグリッドアレイにとって欠くことができない基本物件である。
【０００３】
従来のＢＧＡの金属熔接球には共晶である錫と鉛の合金（６３％Ｓｍ−３７％Ｐｂ）が使用されている。この素材は比較的軟らかく、且つその表面は酸素を吸収し易いので、運搬又はＢＧＡ製造過程に於いて、微小な熔接錫球は衝撃によって表面が酸化し黒ずんでくる。この現象を「黒化」と言う。軽微の黒化は成品の外観に影響をもたらすのみであるが、重度の黒化はコンピューターの識別器に誤判をきたすばかりか、熔接の失敗又は失球という厳重な問題を引き起こす。その他錫鉛、錫銀銅並びに錫亜鉛系列合金、特に錫亜鉛合金は、非常に酸化し易く熔接の際に熔接補助剤を使用しなければ熔接の目的を達し得ないので、黒化現象はパッケージ業界では大きな問題であり、早急に改善を求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
故に、本発明の主要目的は、黒化を防止する金属熔接球の表面処理剤および表面処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
特殊素材を室温下に於いて正ヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）溶剤に溶解し、且つ適当な温度に調整し、ある種のスクリーン筒を前述の溶剤中に浸け、そしてスクリーン筒の表面に塗布された溶剤を熱風で吹き乾かし、その後に金属熔接球をそれに詰めて蒸鍍機に送入し、それから適当な温度の下で正ヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）蒸気をスクリーン筒に吹きつけ、最後に金属熔接球を焙り乾かし、それによって黒ずみが起ることを防ぎ、従来のボールグリッドアレイ方式による金属熔接球の黒ずみによって発生していた熔接の失敗又は失球に走る現象を改善する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明では、熔点が４０℃以上で吸水性が低く、蒸発後に残渣を残すことがなく、３００℃以下では錫、銀、銅、鉛、ビスマス、亜鉛、ニッケル、アンチモン、金等の金属および化学作用によって黒化現象が起らない素材のものを使う。そしてそれは、蝋質、脂肪酸類および石蝋および微晶蝋の混合処方にも関係する。
【０００７】
黒化防止の目的を達成すべく、本発明の素材は以下の条件に合致することによって選ばれて、始めて本発明の目的を達することができる。
Ａ熔点が４０℃以上である。
Ｂ吸水性が低い。
Ｃ蒸発後残液を残さない。
Ｄ３００℃以下に於いて錫、銀、銅、鉛、ビスマス、亜鉛、ニッケル、アンチモン、金等の金属と化学作用を起さない。
【０００８】
以上の条件に合致した素材は、本発明の無数回にわたる実験で、以下３種の素材を配合して、黒化防止の効果が得られることが分かった。
１蝋質：一般に天然蝋、合成蝋、複合蝋３に分けられ、３者共黒化防止の球面保護膜となることが分かった。天然蝋は蜂蝋（ＢｅｅｓＷａｘ、熔点６２℃〜６５℃）、プラジル蝋（ＣｅｒｎａｕｂａＷａｘ、８０℃〜８７℃）および鯨蝋（ＳｐｅｒｍｅｃｅｔｉＷａｘ、４２℃〜５０℃）等の動物蝋の他、石蝋（ＰａｒａｆｆｉｎＷａｘ）をも含む。石蝋の主要成分はＣ_nＨ_2n+2であり、その炭数ｎが２０より大きいものは熔点の面で要求に符合し、パルミチン酸セチル（ＣｅｔｙｌＰａｌｍｉｔａｔｅ、熔点４５℃〜５０℃）は合成蝋の一種であり、実験によって黒化防止の有効素材であることが分かった。
【０００９】
２脂肪酸類：脂肪酸の分子式はＣ_nＨ_2nＯ₂であり、その中のｎ≧１２の脂肪酸はすべて黒化防止の効果がある。この種素材は多少吸水性があるので、処理後の金属熔接球は乾燥瓶内に貯存しなければならない。
３混合処方：石蝋は針状結晶体であり、球面に付着する効果はあまり穏定であるとは言えないので、その重量の１０〜４０％の微晶蝋（ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｗａｘ）を加えることによって石蝋の詰晶粒子を小さくし、金属熔接球表面への付着力も強め、効果的な黒化防止素材にすることができる。
【００１０】
上述の方法に基づいて素材を選出し、本発明の表面処理過程に入る。
ステップＡ：表面処理剤の配合
上述の素材を２０℃〜２５℃の常温の下にて正ヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）溶剤に溶解し、濃度を０．００１重量％〜０．０３重量％にする。
【００１１】
ステップＢ：スクリーン筒浸し
網目の細かなスクリーン筒２０を上述の溶液に浸し、その表面に処理剤が覆い被さるようにする。
ステップＣ：スクリーンの筒焙り乾かし
上述の浸したスクリーン筒２０を１００℃以下の熱風で吹き乾かす。
【００１２】
ステップＤ：球つめ
表面処理をする金属熔接球を溶液に浸したスクリーン筒に約１／３程つめる。
ステップＥ：蒸鍍
錫球をつめたスクリーン筒２０を蒸鍍機１０に入れると、この蒸鍍機１０は自動的に６５℃〜１００℃の正ヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）をスクリーンに吹きつける。約２０秒してそれを取り出す。
【００１３】
ステップＦ：球を焙り乾かす
蒸した金属熔接球をステンレスプレートで受けて、６５℃の温度下で焙リ乾かす。
前述の蒸鍍機１０（図２に示す）は１つ或いは１つ以上の網目の細かいスクリーン筒２０と、蒸鍍機３０とを含む。このスクリーン筒２０は錫球を入れて蒸鍍機３０で蒸鍍を行なうためにあり、モーターでコントロールされた回転によって全てのスクリーン筒２０の表面に表面処理剤が塗敷されるようになっている。この蒸鍍機３０は３部分に分けられる。第一部分は浸しスクリーン３１でこれで表面処理剤をスクリーン筒２０に塗布する。第２部は吹き乾かしスクリーン３２で、これで塗布が完成されたスクリーン筒２０を乾燥させる。第３部分は蒸鍍機３３で、これで正ヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）３４を加熱し、その蒸気がスクリーン筒２０を通してスクリーン筒２０上に付着する表面処理剤を溶解させ、それが金属熔接球表面に塗布されるようにし、処理剤が金属熔接球表面を覆う厚さをコントロールして、酸化が防止される。
【００１４】
以上を総合して、本発明が提供する金属熔接球処理方法は、黒化防止目的の素材選出を通して金属球処理方法の黒化が防止され、確実に目前のボールグリッドアレイによる方式が黒化作用のため熔接の失敗又は失球現象が起こるのを改善することができ、且つ熔接補助剤への依頼性を転減することができる。
【００１５】
以上に述べた技術、図解、程式並びにコントロール方法は本発明の顕著な効果の一部分を示すのみであり、本発明の特許請求の範囲内での全ての変化、修飾又は部分盗襲による雷同の製作はこれらの発明が含む範囲とみなされる。
これによる製造過程で黒化防止素材を選び出す際は、約５０万粒の金属熔接球より約１０万粒を参考標準として取り出し、その他の約４０万粒に対して表面処理を行ない、処理完成後にこの両グループの異なったサンプルを、光沢分析機を使って錫球の光沢度を分析し、それらを小さなガラス瓶に入れて震動機を使って強烈にゆすぶり、震動が２００回または５００回に達する毎に取り出し光沢分析を行ない、分析が終ると再び震動にかけ、重複分析を金属熔接球が明らかに黒くなるまで続ける。多数回にわたる実験の結果、本発明は確かに金属熔接球をして黒化するのを緩和できることが証明され、その抗黒化力は表面処理を行なっていない金属熔接球の１０倍以上に達し、熔接補助剤への依頼性も減少されることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による金属熔接球の表面処理方法の表面処理順序を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施例による金属熔接球の表面処理剤の蒸鍍機を示す断面図である。
【符号の説明】
１０蒸鍍機
２０スクリーン筒
３０蒸鍍機
３１浸しスクリーン
３２吹き乾かしスクリーン
３３蒸鍍機
３４正ヘキサン

Claims

表面処理剤を製造するステップａと、
金属球を盛ったスクリーン筒を前記表面処理剤に浸漬するステップｂと、
前記スクリーン筒を所定の温度の下で熱風で吹き乾かすステップｃと、
表面処理を行なう金属熔接球を前記表面処理剤に浸漬されたスクリーン筒に入れるステップｄと、
前記金属熔接球が入れられたスクリーン筒を蒸鍍機に入れ、前記蒸鍍機の内部の加熱された正ヘキサン蒸気を所定時間スクリーンに吹きつけるステップｅと、
前記ステップｅで蒸鍍された金属熔接球を所定の温度で焙り乾かすステップｆとを含むことを特徴とする金属熔接球の表面処理方法。
前記表面処理剤は、常温２０℃〜２５℃の下で正ヘキサン溶剤に溶解され、濃度が０．００１重量％〜０．０３重量％であることを特徴とする請求項１記載の金属熔接球の表面処理方法。
前記ステップｃの熱風は、１００℃以下であることを特徴とする請求項１記載の金属熔接球の表面処理方法。
前記ステップｅにおいて、６５℃〜１００℃の温度下で正ヘキサン蒸気を約２０秒間前記スクリーンに吹きつけることを特徴とする請求項１記載の金属熔接球の表面処理方法。
前記ステップｆにおいて、前記金属熔接球を６５℃の温度で焙り乾かすことを特徴とする請求項１記載の金属熔接球の表面処理方法。