JP6241477B2 - 鉛フリーはんだボール及び鉛フリーはんだボールの検査方法 - Google Patents
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Description
BGAタイプの半導体のプリント基板実装の問題点として、はんだ接合部分が目視では見えないことと、個々の端子の接合強度が測れないことがある。例えば、従来面実装用に用いられたPLCCなどの半導体では、プリント基板のランドと半導体のリードフレームをはんだペーストなどで接合するが、その接合部分は検査時に目視や拡大鏡などではんだ付けの良否が判断できても、BGAタイプの半導体では半導体の裏面に電極があるので、はんだ接合部分が半導体に隠れて、はんだ付けの良否が判別できない。
同じ不具合でも、BGAの電極部分のはんだボールの欠落は、プリント基板に実装後に実施する通電による回路テストで発見できる。しかし、はんだボール電極部分への異物の付着やはんだボール形状の異常による不具合は、はんだ付けがなされるので実装後に実施する通電による回路テストでは、不具合は発見されない。したがって、プリント基板を実装する電子機器メーカは、はんだボール電極部分への 異物の付着やはんだボール形状の異常による不具合を重要視しており、可能な限り光学式の検査装置の検査によって不具合を無くす努力をしている。
従来のSn−Pbはんだのはんだボールを使用しているときは、はんだボール全体に光沢があり、不具合品でない限り光学式検査装置でエラーが発生することがなかったが、鉛フリーはんだボールへの切り替えによって、光沢ムラが発生するようになり、不具合品でなくとも光学式検査装置でエラーと認識される問題が生じるようになった。特に、鉛フリーはんだとして一般的に使用されているSn−Ag−Cu系のはんだでは、はんだボール表面にSnのデンドライド状の結晶が成長して、はんだボール表面に凹凸が発生し易い。
ところが、特許文献1や特許文献2のような、Sn−Pbはんだボールと同様の光沢があるはんだボールを求めても、Snのデンドライドの成長をコントロールすることは難しく、同じロットであるにも関わらず、部分的にデンドライドが成長してはんだボール表面に凹凸が発生してしまう傾向がある。このような鉛フリーはんだボールは、光学式検査装置で、はんだボールの異物付着と判断されて、作業工程が停止することがあった。
本発明が解決しようとする課題は、光学式検査性に優れ、はんだボール表面にデンドライドの成長による凹凸がなく、均一なつや消し状態であるはんだボール表面を有する鉛フリーはんだボールを提供することである。
(1)本発明は、Agが0.7〜2.0質量%、Cuが0.3〜1.0質量%、Niが0.02〜0.08質量%、残Snからなるはんだ組成のはんだボールであって、はんだボール表面の最大表面粗さが0.5〜8μmであることを特徴とする鉛フリーはんだボールである。
(2)前記はんだ組成に、P又はGeから選択される元素1種以上を合計で0.05質量%以下添加したはんだ組成のはんだボールであることを特徴とする請求項1に記載の鉛フリーはんだボール。
(3)前記はんだ組成に、Fe、Co、Ptから選択される元素1種以上を合計で0.003〜0.1質量%添加したことを特徴とする請求項1に記載の鉛フリーはんだボール。(4)鉛フリーはんだボールの表面が均一なつや消し状態であるはんだボールを用いて、光学式検査装置ではんだボールの良否を判定することを特徴とするはんだボールの検査方法。
本発明の鉛フリーはんだボールでは、はんだボール表面を均一なつや消し状態としているが、均一なつや消し状態とは、はんだボール表面に微少な凹凸を付けて、はんだボール本来の金属光沢を消した状態である。光学式検査装置で、はんだボールがつや消しと認識されるには、はんだボール表面の最大表面粗さが0.5〜8μmであるときが、最も認識性が良好である。つまり、鉛フリーはんだボール表面の最大表面粗さが均一なつや消し状態であるのは、光学式検査装置の検査方法において、はんだボール表面の最大表面粗さが0.5〜8μmであるときと規定できる。
Agの含有量は0.7〜2.0質量%である。Agの含有量が0.7質量%未満又は2.0質量%を超えると、凝固時の固相―液相共存領域が十分に得られず凝固時の挙動が変化し、デンドライト結晶の成長が発生しやすくなり、つや消しの部分的なムラが生じる。したがって、本発明のはんだボール用の合金は、Agの含有量が0.7〜2.0質量%が良い。より好ましくは、1.0〜1.5質量%である。
一方、Niの含有量が0.08質量%を超えると、液相線温度が上がり、濡れ性が悪くなる。したがって、本発明のはんだボール用の合金は、Niの含有量が0.2〜0.08質量%が良い。より好ましくは、0.05〜0.08質量%である。
Claims (3)
- Sn−Ag―Cu系のはんだボールであって、はんだボール表面の最大表面粗さが0.5〜8μmで、均一なつや消し状態の表面を有し、
前記はんだボールは、Agが1.2〜2.0質量%、Cuが0.3〜1.0質量%、Niが0.02〜0.08質量%、残Snからなる、但し、12.5≦Cu/Ni≦100の関係を満たすものを除くはんだ組成であることを特徴とすることを特徴とする鉛フリーはんだボ−ル。 - Sn−Ag―Cu系のはんだボールであって、はんだボール表面の最大表面粗さが0.5〜8μmで、均一なつや消し状態の表面を有し、前記はんだボールは、Agが1.2〜2.0質量%、Cuが0.3〜1.0質量%、Niが0.02〜0.08質量%、P又はGeから選択される元素1種以上を合計で0.05質量%以下、残Snからなる、但し、12.5≦Cu/Ni≦100の関係を満たすものを除くはんだ組成であることを特徴とする鉛フリーはんだボール。
- Sn−Ag―Cu系のはんだボールであって、はんだボール表面の最大表面粗さが0.5〜8μmで、均一なつや消し状態の表面を有し、前記はんだボールは、Agが1.2〜2.0質量%、Cuが0.3〜1.0質量%、Niが0.02〜0.08質量%、Fe、Co、Ptから選択される元素1種以上を合計で0.003〜0.1質量%、残Snからなる、但し、12.5≦Cu/Ni≦100の関係を満たすものを除くはんだ組成であることを特徴とする鉛フリーはんだボール。
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