JP5001655B2 - はんだ組成物及びこれを用いたはんだ層形成方法 - Google Patents
はんだ組成物及びこれを用いたはんだ層形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5001655B2 JP5001655B2 JP2006539176A JP2006539176A JP5001655B2 JP 5001655 B2 JP5001655 B2 JP 5001655B2 JP 2006539176 A JP2006539176 A JP 2006539176A JP 2006539176 A JP2006539176 A JP 2006539176A JP 5001655 B2 JP5001655 B2 JP 5001655B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- particles
- coalescence
- powder
- layer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
- B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
- B23K35/262—Sn as the principal constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C13/00—Alloys based on tin
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/3457—Solder materials or compositions; Methods of application thereof
- H05K3/3485—Applying solder paste, slurry or powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/04—Soldering or other types of metallurgic bonding
- H05K2203/0425—Solder powder or solder coated metal powder
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
【0001】
本発明は、半導体装置や電子部品の実装技術に属し、詳しくは基板上に設けられた電極にはんだ層を形成するためのはんだ組成物、及びこれを用いたはんだ層形成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の基板上へのはんだ層形成には、はんだペーストをメタルマスクのパターンに通して基板上に印刷した後に加熱溶融してはんだ層を形成する印刷法、溶融はんだ中に基板を浸漬させてはんだをプリコートするディップ法、フォトリソ法によって基板上にパターンを形成した後に真空蒸着によってはんだ層を形成する蒸着法、電気メッキによってはんだ層を形成するメッキ法などが知られている。なお、前記基板は、半導体基板,プリント配線板,インターポーザ基板などのように、電子部品が実装される又は実装された基板を総称している。
【0003】
また、特許文献1には、はんだ粉末と有機金属塩との混合物を加熱し、はんだと有機金属塩との置換反応によって所望のはんだ合金を析出させることにより、基板上の電極にはんだ層を形成する技術が記載されている。
【0004】
更に、はんだ層形成方法ではないが、特許文献2には、加熱した油状液体の分散媒中ではんだを溶融し、これを撹拌して液滴の微粒子を形成し、これを冷却固化させて球状のはんだ粒子を得る、油中アトマイズ法が記載されている。
【0005】
【特許文献1】
特許第2975114号公報
【特許文献2】
特開2003−166007号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、前述した従来のはんだ層形成方法では、近年の電極の微細化及び狭ピッチ化、並びにはんだの鉛フリー化の技術動向に対して、次のような問題があった。
【0007】
印刷法は、プリント配線板上に電子部品を実装する技術として、最も一般的である。しかし、微細で狭ピッチな電極上へのはんだ層形成に対しては、メタルマスクの加工の困難化及び機械的強度の低下、更には印刷後のはんだペーストのダレ、これに伴うショート不良(ブリッジ)の発生など、多くの問題を抱えている。
【0008】
ディップ法は、狭ピッチ電極のブリッジ発生や微細電極のはんだ食われ、更にははんだの表面張力の関係から厚くはんだ層を形成できない、などの問題がある。
【0009】
真空蒸着法は、フォトリソ工程が入ることから生産コストが非常に高くつくため、特殊用途品に限られている。
【0010】
メッキ法は、従来の錫鉛はんだに対しては有効である。しかし、鉛フリーはんだ例えば錫銀銅系はんだのメッキ形成は、組成金属の析出電位が著しく高くなるために、極めて困難である。また、電気メッキが可能な金属の種類にも制約がある。更には、電界印加のために被処理物上に形成されたシード層(金属導通層)を、メッキ後にエッチングによって除去する必要がある。そのため、エッチング不良による電極間のショート不良(絶縁不良)の発生が、ファインピッチ化の進展に伴い問題視されるようになっている。
【0011】
更に特許文献1に記載の技術では、錫鉛合金粉末のイオン化傾向の大きい錫が錫イオンとなり、有機鉛塩の鉛と置換反応して鉛が錫鉛合金粉末に吸収され、鉛組成の増加に伴い融点降下を生じ、錫鉛合金粉末が溶解して電極上に堆積される。しかし、ここでも電気メッキと同様に、合金系でのイオン化傾向が置換反応を支配することから、合金系の選択の幅は決して大きくない。また、錫銀銅系のはんだ合金の融点は組成変動に対して敏感ではないので、一定組成の合金を一様に微細な電極上に形成することが非常に難しい。すなわち、組成変動を引き起こしやすいという問題を抱えた材料であるため、均一組成のはんだ層形成が困難である。
【0012】
本発明の目的は、電極の微細化及びはんだの鉛フリー化に伴う上述した諸問題を解決し得るはんだ組成物、及びこれを用いたはんだ層形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
前記目的を達成するため、本発明に係るはんだ組成物は、基板上の電極にはんだ層を形成するために用いるはんだ組成物において、はんだ粉末と媒体との混合物からなり、
前記はんだ粉末は、はんだ粉末の粒子が合一するのを制御する合一制御皮膜を有し、前記媒体は、その沸点がはんだ付温度以上の溶媒であり、前記はんだ粉末が有する合一制御膜は、はんだ融点以上の温度で互いに合一する性質を有することを特徴とするものである。また、前記合一制御皮膜は、有機皮膜からなることが望ましいものである。なお、前記媒体は、液状,或いはペースト状のいずれであってもよい。
[0014] 前記はんだ粉末の粒子(以下、はんだ粒子という)は、ほぼ球状であり、直径もほぼ均一である。ここで、はんだ組成物をはんだ付温度(はんだ粉末の融点を含む)以上に加熱すると、n個のはんだ粒子が合一して、その合一したはんだ粒子の体積及び有機皮膜量がn倍、その表面積がn2/3倍となる。そのため、n個のはんだ粒子が合一した新たなはんだ粒子は、その単位表面積当たりの有機皮膜量がn1/3倍となる。すなわち、はんだ粒子の合一が進むほど、合一したはんだ粒子の単位表面積当たりの有機皮膜量が増加する。例えば、8個のはんだ粒子が合一すると、その合一したはんだ粒子の体積及び有機皮膜量が8倍、その表面積が4倍、その単位表面積当たりの有機皮膜量が2倍となる。また、前記単位表面積当たりの有機皮膜量が増えるほど、有機皮膜で被覆されるはんだ粒子同士の接触が難しくなるので、はんだ粒子の合一が制御される。
[0015] 一方、電極上のはんだ層は、はんだ粒子がはんだ層に合一することによって成長する。そのため、電極上ではんだ粒子の合一が進むにつれて、はんだ層の単位表面積当たりの有機皮膜量が一定に達すると、はんだ層の成長が停止する。つまり、はんだ層の最終的なはんだ量は、電極の大きさに加えて、最初のはんだ粒子の大きさ及び有機皮膜量によって決まる。なお、単位表面積当たりの有機皮膜量が一定に達したはんだ粒子も、はんだ層に合一することはない。
[0016] これにより、はんだ粒子が電極上で必要以上に合一することを制御できるので、はんだ層のはんだ量を均一化できるとともに、電極のショート不良を防止できる。
例えば、最初のはんだ粒子の有機皮膜量は、はんだ層へのはんだ粒子の合一を、はんだ層が一定のはんだ量になるまでは許容し、一定のはんだ量を越えると抑制するように設定されている。
[0017] 本発明に係るはんだ組成物は、前記はんだ粉末の粒子が合一するのを促進する合一促進剤と、前記はんだ粉末の粒子が合一するのを抑制する合一抑制剤とのうち、少なくとも一方を前記混合物に添加してもよいものである。前記合一促進剤は、酸成分を含むことが望ましく、前記酸成分は、カルボン酸,ロジンのうちの少なくとも1つを含むことが望ましいものである。また、前記合一抑制剤は、有機酸金属塩を含むことが望ましく、前記有機酸金属塩は、前記酸成分と、前記はんだ粉末の粒子を構成する金属からなることが望ましい。なお、前記合一促進剤は酸成分を含み、前記合一抑制剤は有機酸金属塩を含むのであるから、酸成分,有機酸金属塩を主成分としてもよく、さらには、酸成分,有機酸金属塩を新たな合一促進剤,合一抑制剤を含めてもよい。
[0018] 酸成分ははんだ粒子の合一を促進し、有機酸金属塩ははんだ粒子の合一を抑制するので、有機皮膜の作用を調整することができる。酸成分としてのカルボン酸は、例えば、蟻酸,オレイン酸,ステアリン酸,蓚酸などである。酸成分としてのロジンは、例えば、L−アビエチン酸,ロジン,水添ロジン等のロジン誘導体などである。
[0019] また、前記はんだ粉末の粒子は、錫,インジウム又はこれらの合金のいずれかであることが望ましい。さらに、前記はんだ粉末の粒子は、前記単体金属又は前記合金に、銅,銀,金,ニッケル,鉛,ビスマス,アンチモン,亜鉛,ゲルマニウム又はアルミニウムのうち少なくとも1つを含む合金であってもよい。また、前記媒体は、炭化水素類,エステル類,アルコール類若しくはグリコール類のうちの少なくとも1つを含むものであってもよい。
[0020] 本発明に係るはんだ層形成方法は、はんだ粉末と溶媒の混合物を基板上に塗布する工程と、前記はんだ粉末を溶融させ、かつ前記はんだ粉末の粒子の合一を合一制御膜で制御して前記基板上の電極に前記はんだ粉末によるはんだ層を形成する工程を含むことを特徴とするものである。
[0021] 次に、所望のはんだ層の高さを得るための、はんだ粒子及びその有機皮膜量の設計方法について説明する。
[0022] はんだ粒子の体積をV1、有機皮膜量をF1とする。はんだ粒子の形状は球形である。はんだ層を形成するために合一した全体のはんだ粒子の体積をV2、有機皮膜量をF2、表面積をS2とする。電極の面積をS0とする。はんだ層の表面積と電極の面積との関係を示す補正係数をAとする。はんだ層を形成するために合一した全体のはんだ粒子の単位表面積当たりの最大の有機皮膜量をFmaxとする。
【0023】
このとき、以下の関係が成り立つ。
F2=(V2/V1)×F1 ・・・ (1)
Fmax=F2/S2 ・・・ (2)
S2=A×S0 ・・・ (3)
式(3)を式(2)に代入することにより、次式を得る。
Fmax=F2/(A×S0)
∴F2=Fmax×A×S0 ・・・(4)
続いて、式(4)を式(1)に代入することにより、次式を得る。
Fmax×A×S0=(V2/V1)×F1 ・・・ (5)
∴F1=(V1/V2)×Fmax×A×S0 ・・・ (6)
ここで、所望のはんだ層の高さに対応してV2が決まり、V1、Fmax、A、S0も既に決まっていれば、式(6)からF1が求められる。
また、はんだ粒子の大きさ(すなわちV1)が決まっていなければ、式(5)から得られる次式の、
F1/V1=(1/V2)×Fmax×A×S0・・・(7)
の関係を満たすF1、V1が求められる。
【0024】
なお、式(3)において、補正係数Aは、はんだ層の体積,電極の形状,はんだ層を形成するために合一した全体のはんだ粒子の表面張力などによって異なる値をとる。例えば、はんだ層の体積が大きいほど、はんだ層の表面積が大きくなるので、Aも大きい値となる。電極の形状が円形よりも四角形の方が、球面になりにくいことにより表面積が大きくなるので、Aも大きい値となる。はんだ層を形成するために合一した全体のはんだ粒子の表面張力が小さい方が、球面になりにくいことにより表面積が大きくなるので、Aも大きい値となる。実際の補正係数Aは、実験的に求められる。
【0025】
以上のように本発明は、従来のはんだペーストを用いた電子部品の実装方法において、はんだペースト中のはんだ粒子の合一が進行してはんだ接続部が形成される現象に着目してなされたものであり、はんだ粒子の合一を制御することにより、所望のはんだ量のはんだ層を電極に形成できるものである。
[0026] はんだペースト中には、はんだ粉末の表面が酸化しているため、活性剤が添加されている。微細パターンに対応するには、はんだ粒子も微細にしなければならない。これに伴い、はんだ粉末の粒子による総表面積が増加することにより、その表面を酸化するために必要なはんだペースト中の活性剤も増える傾向にある。また、はんだ粒子表面の酸化皮膜は、はんだ粒子同士の凝集防止の効果があるので、はんだペーストを作製する上で重要な要素になっている。しかし、微細化及びはんだ濡れ性の観点から、はんだ粉末の酸化量の増大は好ましくない。そこで、本発明では、凝集防止の手段として有機皮膜に着目し、はんだ粒子表面に有機皮膜を形成することにより、はんだ粒子の合一を制御することにした。
[0027] すなわち、本発明は、表面にはんだ融点以上でも分解しない有機皮膜を有するはんだ粉末と、はんだ粉末を分散させる溶媒(媒体)とからなるはんだ組成物である。例えば、特許文献2に記載の油中アトマイズ法によってはんだを造粒することにより、はんだ粒子表面に有機皮膜を形成できる。また、溶媒(媒体)の沸点は、はんだの融点を含むはんだ付温度以上である。更に、有機皮膜の作用を調整するための酸成分又は有機酸金属塩を付与してもよい。
[0028] そして、当該はんだ組成物を基板上の電極に塗布して、はんだ付以上に加熱すると、はんだ粉末が融解される。このとき、電極上に接触していたはんだ粉末の粒子が電極上に濡れることにより、はんだ層が形成される。電極上のはんだ層は、はんだ粉末の粒子と合一を繰り返す毎に、表面の有機皮膜が密となる。そして、有機皮膜は、一定量を超えると、はんだ粉末の粒子との合一を阻止するように働く。この作用によって、必要なはんだ量のはんだ層を形成する一方で、余分なはんだ粒子との合一を防止することによりショート不良を防ぐ。なお、添加した酸成分は合一の促進剤として働き、同じく有機酸金属塩は合一の抑制剤として働き、ともに有機皮膜の作用を調整する。
【発明の効果】
[0029] 以上説明したように本発明によれば、はんだ付温度以上の沸点を有する溶媒と有機皮膜を有するはんだ粉末とからなるはんだ組成物を、基板上の電極部分に塗布し、はんだ付温度以上に加熱することにより、基板上の電極にはんだ層を形成するともに、はんだ層表面の有機皮膜の成長によって余分なはんだ粒子の合一を阻止できる。これにより、微細な電極パターンにおいてもショート不良がなく、組成の均一性に優れたはんだ層を簡単に低コストで形成できる。
【0030】
換言すると、基板上の電極部分にはんだ層を形成する技術において、近年の電極の微細化及びはんだの鉛フリー化に対し、印刷法等におけるマスク位置精度を必要とせず、かつショート不良を抑え、均一組成で十分なはんだ量を有するはんだ層を形成できる。すなわち、コストパフォーマンスに優れたはんだ組成物及びこれを用いたはんだ層形成方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0031】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るはんだ組成物を示す概略断面図である。
【0032】
図1に示すように、基板20上に設けられた電極21には、はんだ組成物10が塗布される。はんだ組成物10は、電極21にはんだ層32(図2[2])を形成するためのものであり、有機皮膜11を有するはんだ粉末と、このはんだ粉末の融点以上の沸点を有する媒体13とを含んでいる。はんだ粉末は、例えば油中アトマイズ法によって製造される。媒体13は、はんだ粉末の融点以上の沸点、例えばはんだ付温度以上の沸点を有し、液状でもペースト状でもよい。はんだ粉末の粒子(はんだ粒子12)は図1に示すように、それぞれ表面が有機皮膜11で被覆されている。
【0033】
図2は、図1のはんだ組成物の作用を示す概略断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
【0034】
図2は、はんだ組成物10(図1)をはんだ粉末の融点以上に加熱している状態を示し、図2[1]は、はんだ粉末の粒子(はんだ粒子)12a、12b同士の合一の状態であり、図2[2]は、はんだ粒子12dとはんだ層32との合一の状態である。ただし、媒体13(図1)については、図示を省略する。
【0035】
図2[1]に示すように、はんだ粒子12a,12bは、ほぼ球状であり、直径も均一であり、有機皮膜11a,11bの量も等しい。ここで、2個のはんだ粒子12a,12bが合一して、新たなはんだ粒子12cになったとする。はんだ粒子12cは、はんだ粒子12a,12bに比べて、体積が2倍になり、有機皮膜11cの量も2倍になるが、表面積は約1.59倍にしかならない。そのため、はんだ粒子12a,12bが合一したはんだ粒子12cは、単位表面積当たりの有機皮膜11cの量が約1.26倍となる。すなわち、はんだ粒子12cの合一が進むほど、単位表面積当たりの有機皮膜11cの量が増加する。また、単位表面積当たりの有機皮膜11a,11bの量が増えるほど、有機皮膜11a,11b下のはんだ粒子12a,12b同士の接触が難しくなるので、はんだ粒子12a,12bの合一が制御される。
[0036] 一方、図2[2]に示すように、電極21上のはんだ層32は、半球状を呈し、はんだ粒子12dがはんだ層32に合一することによって成長する。そのため、はんだ粒子12dの合一が進むことにより、はんだ層32の単位表面積当たりの有機皮膜31の量が一定に達すると、はんだ層32の成長が停止する。つまり、はんだ層31の最終的なはんだ量は、電極21の面積並びに最初のはんだ粒子12a,12bの大きさ及び有機皮膜11a,11bの量によって決まる。また、はんだ粒子12dは、単位表面積当たりの有機皮膜11dの量が一定に達していれば、はんだ層23に合一することはない。すなわち、はんだ層32の単位表面積当たりの有機皮膜31の量、又は、はんだ粒子12dの単位表面積当たりの有機皮膜11dの量について、どちらか一方が一定値に達していれば、合一は成立しない。
[0037] これにより、はんだ粒子12dが電極21上で必要以上に合一することを制御できるので、電極21のショート不良を防止できる。例えば、最初のはんだ粒子12a,12bの有機皮膜11a,11bの量は、はんだ層32へのはんだ粒子12dの合一を、はんだ層32が一定のはんだ量になるまでは許容し一定のはんだ量を越えると制御するように、設定されている。
【実施例1】
[0038] まず、容器に入った精製ひまし油900g中に、錫銀銅はんだを90g、マレイン酸変性ロジンを18g加えた。錫銀銅はんだは、組成がSn 3.0mass%Ag 0.5mass%Cuの鉛フリーはんだであり、融点が220℃である。そして、この精製ひまし油を230℃に加熱して撹拌機を10,000rpmで回転させることにより、精製ひまし油中ではんだ合金を破砕した。これにより、はんだ粒子表面にマレイン酸変性ロジンの有機皮膜が付いたはんだ粉末を得た。なお、撹拌中は容器内を窒素雰囲気に置換した。また、はんだ粉末は、容器の上澄みを除いた後に酢酸エチルによって洗浄し、これを真空乾燥した。
[0039] 次いで、得られたはんだ粉末1.5gをポリオールエステル(トリメチロールプロパン脂肪酸縮合エステル)50ml中に分散させることにより、はんだ組成物を調整した。続いて、このはんだ組成物を、電極径φ40μmかつ電極ピッチ80μmでパターン形成されたシリコンチップ上に塗布し、ピーク温度260℃の条件で加熱溶融させた。この電極は、Ni/Auメッキからなる。これによりはんだ層を形成した後、シリコンチップに対して酢酸エチル中で超音波洗浄を行い、乾燥後にレーザ顕微鏡を用いて外観検査及びはんだ層の高さ測定を行った。
[0040] その結果、10mm角シリコンチップ上の14639個の電極間でショート不良は零であり、平均高さ約20μm(約σ=2)のはんだ層が形成されたことを確認した。
【実施例2】
[0041] 実施例1と同様な方法で得られた表面に有機皮膜を有するはんだ粉末1.5gを、ステアリン酸0.165g及びステアリン酸錫0.35gを添加したポリオールエステル50ml中に分散させることにより、はんだ組成物を調整した。
[0042] このはんだ組成物を高さ50μmの突起電極(電極径100μm)が200μmピッチで形成されている樹脂基板上に塗布し、ピーク温度260℃の条件で加熱溶融させることにより、はんだ層を形成した。はんだ層形成後、樹脂基板に対して酢酸エチル中で超音波洗浄を行い、乾燥後にレーザ顕微鏡を用いて外観検査及びはんだ層の高さ測定を行った。その結果、基板上の1600個の電極間でショート不良は零であり、平均高さ(突起電極高さを含む)約70μm(約σ=3.4)のはんだ層が形成されたことを確認した。
【実施例3】
[0043] 実施例1と同様な方法で得られた表面に有機皮膜を有するはんだ粉末2.0gを、オレイン酸1mlを分散させたポリアルキレングリコール50ml中に分散させることにより、はんだ組成物を調整した。
[0044] このはんだ組成物を電極径φ40μmかつ電極ピッチ80μmでパターン形成されたシリコンチップ上に塗布し、ピーク温度260℃の条件で加熱溶融させた。これによりはんだ層を形成した後、シリコンチップに対し酢酸エチル中で超音波洗浄を行い、乾燥後にレーザ顕微鏡を用いて外観検査及びはんだ層の高さ測定を行った。
[0045] その結果、10mm角シリコンチップ上の14639個の電極間でショート不良は零であり、平均高さ約25μm(約σ=2)のはんだ層が形成されていることを確認した。
【産業上の利用可能性】
[0046] 以上説明したように本発明は、電極の微細化及びはんだの鉛フリー化に伴う諸問題を解決し得るはんだ組成物、及びこれを用いたはんだ層形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
[0047][図1]本発明に係るはんだ組成物の一実施形態を示す概略断面図である。
[図2]図1のはんだ組成物の作用を示す概略断面図である。
【符号の説明】
[0048] 10はんだ組成物
11,11a,11b,11c,11d はんだ粒子の有機皮膜
12,12a,12b,12c,12d はんだ粒子
13 媒体
20 基板
21 電極
31 はんだ層の有機皮膜
32 はんだ層
Claims (10)
- 基板上の電極にはんだ層を形成するために用いるはんだ組成物において、
はんだ粉末と媒体との混合物と、
前記はんだ粉末の粒子が合一するのを促進する合一促進剤と、前記はんだ粉末の粒子が合一するのを抑制する合一抑制剤とのうち、少なくとも一方を含み、
前記はんだ粉末は、はんだ粉末の粒子が合一するのを制御する合一制御膜を有し、
前記媒体は、その沸点がはんだ付け温度以上の溶媒であり、
前記はんだ粉末が有する合一制御膜は、はんだ融点以上の温度で互いに合一する性質を有しており、
前記合一制御膜は、有機皮膜からなり、
前記はんだ粒子の体積をV1、前記有機皮膜の量をF1、はんだ層を形成するために合一した全体のはんだ粒子の体積をV2、はんだ層を形成するために合一した全体のはんだ粒子の単位面積当たりの最大の皮膜をFmax、はんだ層の表面積と電極の面積との関係を示す補正係数をA、電極の面積をS0とした場合、前記はんだ粒子の体積V1と前記有機皮膜の量F1とは、
F1/V1=(1/V2)×Fmax×A×S0
の関係を満たすものであることを特徴とするはんだ組成物。 - 前記はんだ粉末の粒子が合一するのを促進する合一促進剤と、前記はんだ粉末の粒子が合一するのを抑制する合一抑制剤とのうち、少なくとも一方が前記混合物に添加されていることを特徴とする請求項1に記載のはんだ組成物。
- 前記合一促進剤は、酸成分を含むものであることを特徴とする請求項2に記載のはんだ組成物。
- 前記酸成分は、カルボン酸,ロジンのうちの少なくとも1つを含むものであることを特徴とする請求項3に記載のはんだ組成物。
- 前記合一抑制剤は、有機酸金属塩を含むものであることを特徴とする請求項2に記載のはんだ組成物。
- 前記有機酸金属塩は、前記酸成分と、前記はんだ粉末の粒子を構成する金属からなることを特徴とする請求項5に記載のはんだ組成物。
- 前記はんだ粉末の粒子は、錫,インジウム又はこれらの合金のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載のはんだ組成物。
- 前記はんだ粉末の粒子は、前記単体金属又は前記合金に、銅,銀,金,ニッケル,鉛,ビスマス,アンチモン,亜鉛,ゲルマニウム又はアルミニウムのうち少なくとも1つを含む合金であることを特徴とする請求項7に記載のはんだ組成物。
- 前記媒体は、炭化水素類,エステル類,アルコール類若しくはグリコール類のうちの少なくとも1つを含むものであることを特徴とする請求項1に記載のはんだ組成物。
- はんだ粉末と溶媒の混合物を基板上に塗布し、前記はんだ粉末を溶融させ、
前記はんだ粉末の粒子の合一を有機皮膜で制御して前記基板上の電極に前記はんだ粉末によるはんだ層を形成し、
前記はんだ層を形成する際、前記はんだ粒子の体積をV1、前記有機皮膜の量をF1、はんだ層を形成するために合一した全体のはんだ粒子の体積をV2、はんだ層を形成するために合一した全体のはんだ粒子の単位面積当たりの最大の皮膜をFmax、はんだ層の表面積と電極の面積との関係を示す補正係数をA、電極の面積をS0とした場合、前記はんだ粒子の体積V1と前記有機皮膜の量F1とを、
F1/V1=(1/V2)×Fmax×A×S0
を満たす関係に制御して前記はんだ層を形成することを特徴とするはんだ層形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006539176A JP5001655B2 (ja) | 2004-09-30 | 2005-08-08 | はんだ組成物及びこれを用いたはんだ層形成方法 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004285779 | 2004-09-30 | ||
JP2004285779 | 2004-09-30 | ||
JP2006539176A JP5001655B2 (ja) | 2004-09-30 | 2005-08-08 | はんだ組成物及びこれを用いたはんだ層形成方法 |
PCT/JP2005/014508 WO2006038376A1 (ja) | 2004-09-30 | 2005-08-08 | はんだ組成物及びこれを用いたはんだ層形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2006038376A1 JPWO2006038376A1 (ja) | 2008-07-31 |
JP5001655B2 true JP5001655B2 (ja) | 2012-08-15 |
Family
ID=36142461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006539176A Expired - Fee Related JP5001655B2 (ja) | 2004-09-30 | 2005-08-08 | はんだ組成物及びこれを用いたはんだ層形成方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20080035710A1 (ja) |
EP (1) | EP1795293A4 (ja) |
JP (1) | JP5001655B2 (ja) |
CN (1) | CN101031385A (ja) |
TW (1) | TW200618925A (ja) |
WO (1) | WO2006038376A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101745636B (zh) * | 2008-12-16 | 2011-03-30 | 北京有色金属研究总院 | 一种抗氧化焊粉的制备方法 |
KR101436714B1 (ko) * | 2010-06-01 | 2014-09-01 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | 납프리 솔더 페이스트 |
KR101704868B1 (ko) * | 2012-04-16 | 2017-02-08 | 가부시키가이샤 다니구로구미 | 납땜 장치 및 방법 그리고 제조된 기판 및 전자 부품 |
JP5766668B2 (ja) * | 2012-08-16 | 2015-08-19 | 株式会社タムラ製作所 | はんだ組成物およびそれを用いたプリント配線基板 |
DE102021110298A1 (de) * | 2021-04-22 | 2022-10-27 | Infineon Technologies Ag | Bleifreies lotmaterial, schichtstruktur, verfahren zur herstellung eines lotmaterials und verfahren zur herstellung einer schichtstruktur |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0313293A (ja) * | 1989-06-09 | 1991-01-22 | Yuho Chem Kk | はんだペースト |
JP2003166007A (ja) * | 2001-03-28 | 2003-06-13 | Tamura Kaken Co Ltd | 金属微粒子の製造方法、金属微粒子含有物及びソルダーペースト組成物 |
JP2004107728A (ja) * | 2002-09-18 | 2004-04-08 | Ebara Corp | 接合材料及び接合方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4380518A (en) * | 1982-01-04 | 1983-04-19 | Western Electric Company, Inc. | Method of producing solder spheres |
JP2564152B2 (ja) * | 1987-10-27 | 1996-12-18 | タムラ化研株式会社 | はんだペースト |
JPH05192786A (ja) * | 1992-01-17 | 1993-08-03 | Seiko Instr Inc | クリーム半田 |
JPH05337680A (ja) * | 1992-06-08 | 1993-12-21 | Alps Electric Co Ltd | 液状半田および該液状半田を用いたリフロー半田付け方法 |
KR100203997B1 (ko) * | 1993-12-06 | 1999-06-15 | 하세가와 요시히로 | 땜납석출용 조성물 및 이조성물을 사용한 장착법 |
US5922403A (en) * | 1996-03-12 | 1999-07-13 | Tecle; Berhan | Method for isolating ultrafine and fine particles |
JP3205793B2 (ja) * | 1996-12-19 | 2001-09-04 | 株式会社巴製作所 | 超微粒子及びその製造方法 |
JP3394703B2 (ja) * | 1998-03-16 | 2003-04-07 | ハリマ化成株式会社 | 半田用フラックス |
JP2001232496A (ja) * | 2000-02-23 | 2001-08-28 | Taiho Kogyo Co Ltd | はんだ付け用フラックスおよびはんだペースト |
TWI284581B (en) * | 2002-09-18 | 2007-08-01 | Ebara Corp | Bonding material and bonding method |
-
2005
- 2005-08-08 WO PCT/JP2005/014508 patent/WO2006038376A1/ja active Application Filing
- 2005-08-08 CN CNA2005800329198A patent/CN101031385A/zh active Pending
- 2005-08-08 EP EP05768900A patent/EP1795293A4/en not_active Withdrawn
- 2005-08-08 US US11/571,546 patent/US20080035710A1/en not_active Abandoned
- 2005-08-08 JP JP2006539176A patent/JP5001655B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-09-29 TW TW094133879A patent/TW200618925A/zh unknown
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0313293A (ja) * | 1989-06-09 | 1991-01-22 | Yuho Chem Kk | はんだペースト |
JP2003166007A (ja) * | 2001-03-28 | 2003-06-13 | Tamura Kaken Co Ltd | 金属微粒子の製造方法、金属微粒子含有物及びソルダーペースト組成物 |
JP2004107728A (ja) * | 2002-09-18 | 2004-04-08 | Ebara Corp | 接合材料及び接合方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20080035710A1 (en) | 2008-02-14 |
JPWO2006038376A1 (ja) | 2008-07-31 |
CN101031385A (zh) | 2007-09-05 |
TW200618925A (en) | 2006-06-16 |
WO2006038376A1 (ja) | 2006-04-13 |
EP1795293A1 (en) | 2007-06-13 |
EP1795293A4 (en) | 2011-02-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI535855B (zh) | Solder alloy, solder composition, solder paste and electronic circuit substrate | |
JP3996276B2 (ja) | ソルダペースト及びその製造方法並びにはんだプリコート方法 | |
KR20050063689A (ko) | 전자부품상에 솔더부를 형성하는 방법 및 솔더부를 가진전자 부품 | |
JP5754582B2 (ja) | プリコート用ハンダペースト | |
CN100501955C (zh) | 焊料组成物和使用该焊料组成物的隆起形成方法 | |
WO2018043681A1 (ja) | 銀被覆合金粉末、導電性ペースト、電子部品及び電気装置 | |
WO2013031588A1 (ja) | ハンダ粉末及びこの粉末を用いたハンダ用ペースト | |
US6871775B2 (en) | Process for soldering and connecting structure | |
JP5001655B2 (ja) | はんだ組成物及びこれを用いたはんだ層形成方法 | |
JP6428407B2 (ja) | ハンダ粉末の製造方法及びこの粉末を用いたハンダ用ペーストの製造方法 | |
JP6079375B2 (ja) | ハンダ粉末及びその製造方法並びにこの粉末を用いたハンダ用ペースト | |
JPWO2006126527A1 (ja) | 銀被覆ボールおよびその製造方法 | |
JP6428408B2 (ja) | ハンダ粉末の製造方法及びこの粉末を用いたハンダ用ペーストの製造方法 | |
JP2012076086A (ja) | ハンダ粉末及びこの粉末を用いたハンダ用ペースト | |
KR101739239B1 (ko) | 플럭스 코트 볼, 납땜 조인트 및 플럭스 코트 볼의 제조 방법 | |
JP2011177719A (ja) | ハンダ粉末及びこの粉末を用いたハンダ用ペースト | |
JP4859717B2 (ja) | はんだ組成物 | |
JP6428409B2 (ja) | ハンダ粉末及びこの粉末を用いたハンダ用ペースト | |
JPH05337679A (ja) | クリーム半田用半田粉末およびその製造方法 | |
KR100847207B1 (ko) | 땜납 조성물 및 이것을 이용한 납땜 층 형성 방법 | |
WO2021079702A1 (ja) | 核材料、電子部品及びバンプ電極の形成方法 | |
JP2019076928A (ja) | 核材料およびはんだ継手およびバンプ電極の形成方法 | |
KR20150110457A (ko) | SnAgCu 계 땜납 분말 및 이 분말을 사용한 땜납용 페이스트 | |
JP2001068848A (ja) | 半田組成物およびそれを用いた半田供給方法 | |
JP2018122309A (ja) | 接合用粉末及びこの粉末を用いた接合用ペースト |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A529 | Written submission of copy of amendment under article 34 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A5211 Effective date: 20070327 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080725 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080725 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111011 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111111 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120515 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120518 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5001655 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150525 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |