JPH0641601A - 金属の球体化方法、酸化膜除去方法、はんだペースト及びはんだ接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アトマイズ法で作成した非球状はんだ粉末な
ど金属の酸化膜を除去すること、および球体化するこ
と。また、活性剤を含まないはんだペースト及びフラッ
クス洗浄を必要としないはんだ方法を提供すること。 【構成】 ロジン又はその誘導体と、金属の融点以上の
沸点を有する有機溶剤とからなる加熱媒体中に、金属を
浸漬した状態で、金属の融点以上に加熱する。加熱媒体
に増粘剤として硬化ひまし油又は高軟化点ロジン又はそ
の誘導体を加えると、球体化粒子の粒径肥大を防止でき
る。また、金属粒子の融点未満の温度で加熱すると、球
体化せずに酸化膜の除去のみを行なうことができる。酸
化膜除去処理したはんだを用いて活性剤を含まないはん
だペーストとして構成する。はんだバンプを形成後表面
酸化膜を除去し、はんだ融点より高温の沸点を有する有
機溶剤を塗布して加熱はんだ付けすると、洗浄不要であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属粒子、とりわけは
んだペースト又ははんだボール用の金属の作製方法、は
んだペースト、及びはんだ接合方法に関する。電子機器
製造の分野では、近年の高密度実装の要求に伴い、ファ
インパターンのメタルマスク印刷ができ、しかも、はん
だ付け性の良好なはんだペースト、はんだ付け性の良好
なはんだボール、およびはんだ接合方法が要求されてい
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のはんだペーストにおいては、ファ
インパターンの印刷ができるように、はんだ粒子の形状
が、非球体から球体形状へ変わりつつある。また、最
近、回路基板上に直接ＬＳＩチップをはんだ接合するこ
とに代表されるように、はんだ接合部は微細化してい
る。

【０００３】はんだ粒子を作製する方法として、溶融は
んだを霧状にして形成するアトマイズ法がある。アトマ
イズ法で形成するはんだ粒子は、非球体形状になりやす
い。はんだペーストは、はんだ粒子とフラックスビヒク
ルとの混合物である。フラックスビヒクルの作用は、印
刷したり、ディスペンスしたりして供給できるようにす
るためである。具体的には、フラックスビヒクルは通常
ロジン，活性剤，硬化ひまし油，有機溶剤からなる。活
性剤は、はんだ接合を行おうとする部分に形成されてい
る酸化膜を分解，除去するために添加され、その成分は
アミンハロゲン化水素酸塩であるが、はんだ接合後洗浄
溶剤によって除去される必要がある。ロジンは、酸化膜
が除去されたはんだ接合部を外気から遮断して非酸化雰
囲気を保持するために添加される。また、有機溶剤は、
ロジン，活性剤を溶解してはんだ接合しようとする部分
に、これらを供給するための媒体である。通常、ジエチ
レンモノエチルアルコール（沸点２０１．９℃）が用い
られるが、殆どの有機溶媒は、はんだ接合のプレヒート
工程で蒸発，気化されてなくなり、はんだ接合時には存
在しないこともある。

【０００４】なお、フラックスビビクル中にアミンハロ
ゲン化水素酸塩を含有させないと、はんだ粒子製造過程
で生成した分厚い酸化膜をはんだ付け時に分解できず、
はんだ付け部にはんだ粒子がそのまま残ってはんだボー
ルを発生し、はんだ付けが、良好に行われない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】アトマイズ法で、はん
だ粒子を作製する際、霧状はんだが凝固する過程で、表
面に比較的厚い酸化皮膜を形成し、これをペーストに用
いた場合、ペーストのはんだ付け性が低下する。また、
得られるはんだ粒子も、非球体形状である。酸化皮膜の
形成を抑制する方法として、非酸化雰囲気でアトマイズ
する場合、従来よりも酸素濃度の低い非酸化雰囲気を形
成するためには、装置が大掛かりになるとともに、多額
の費用が懸かる。

【０００６】そこで、本発明は、アトマイズ法で作製さ
れた比較的厚い酸化皮膜を有する非球体形状のはんだ粒
子を、酸化膜のない球体形状のはんだ粒子に変える方法
を提供することを第１の目的とする。また、球状はんだ
粒子のみを用いてはんだペーストを作製すると、メタル
マスク印刷時にダレを生じやすい。これを防止する方法
として、不定形はんだ粒子を併用することが考えられる
が、微小な球形はんだ粒子を機械加工によって不定形に
することは、実質的に困難である。前述のようにアトマ
イズ法で作製した不定形はんだ粒子は表面に比較的厚い
酸化皮膜を生じやすく、これをそのままペーストに用い
た場合、シェルフライフが著しく短くなる。

【０００７】そこで、本発明は、アトマイズ法で作製さ
れた比較的厚い酸化皮膜を有する不定形はんだ粒子を、
酸化膜のないはんだ粒子に変える方法を提供することを
第２の目的とする。また、はんだ付け終了後の残留フラ
ックスにも未分解のアミンハロゲン化水素酸塩が含まれ
ていることから、無洗浄のまま放置するとその腐食作用
によって、はんだ接合部を腐食し装置全体の信頼性を低
下させる。

【０００８】そこで、本発明は、はんだ付け終了後の残
留フラックス洗浄が不必要なはんだペーストを提供する
ことを第３の目的とする。また、上記のようにはんだ接
合部が微細化している状況下では、はんだ接合部の腐食
による装置破損を回避するために、はんだ接合部のフラ
ックス洗浄工程は装置の信頼性の点から不可欠となって
いるが、フリップチップ接合によるベアチップ実装にお
いて、はんだ接合部は直径１００μm 程度であり、はん
だ接合部であるＬＳＩチップと回路基板の隙間も７０μ
m 程度しかないので、はんだ接合後のフラックス洗浄は
実質的に困難になっている。そこで、フラックスを用い
ないはんだ接合方法が求められているが、活性剤を用い
ることなく、はんだ接合を行おうとしても、はんだ接合
しようとする部分に形成されている酸化膜によって良好
にはんだ接合を行うことができない。また、フラックス
によって、はんだ接合しようとする部分を被覆しない
と、接合加熱工程によって、はんだ接合しようとする部
分は、ますます酸化し、はんだ接合が困難な状況へと進
展する。

【０００９】そこで、本発明の第４の目的は、はんだ接
合後のフラックス洗浄を必要としないはんだ接合方法を
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明ははんだ以外の同
様な金属についても同様に適用できることは明らかであ
るので、以下では特にはんだ金属について説明するが、
本発明をはんだに限定する意図はない。本発明は、上記
第１の目的を達成するために、ロジン又はその誘導体と
有機溶剤とからなる加熱媒体中に金属粒子を浸漬して、
加熱媒体を金属粒子の融点以上に加熱することを特徴と
する金属粒子の球体化方法を提供する。

【００１１】ロジン又はその誘導体はフラックス作用
（酸化膜除去活性）があるので、これを含む加熱媒体中
で金属粒子をその融点以上に加熱すると、先ず金属粒子
表面の厚い酸化膜が除去され、さらに溶融金属は表面張
力で球体化する。ロジン又はその誘導体によって球体化
できる金属は、ロジン又はその誘導体が液体として存在
する温度、すなわち、その分解（蒸発）温度より低い融
点を有するものでなければならないが、通常の多くのは
んだ材料はこの条件を満たしているし、またはんだ以外
にもこの条件を満たす金属材料は存在する。一例を挙げ
ると、或るロジンは４００℃程度まで液体状態を保持す
る。ロジン又はその誘導体は分子量が高く、明確な沸点
を有していないので、その蒸発温度や分解温度が目安と
なる。

【００１２】また、有機溶剤は、金属粒子を室温でロジ
ン又はその誘導体に混合させるためにロジン又はその誘
導体の溶剤として作用できるものであれば特に限定され
ないが、金属の融点以上の沸点を有していることが好ま
しい。金属の融点以上の沸点を有していないと、加熱温
度で蒸発してしまい、ロジン又はその誘導体のみになる
ので球体化した金属粒子の凝固を待って、金属粒子を取
り出す際、凝固硬化したロジン中から有機溶剤（テトラ
ヒドロフラン）によって金属粒子を取り出すときの手間
（時間）が多くなる。

【００１３】このような高沸点を有する好適な有機溶剤
としてはジエチレングリコールモノブチルエーテル（沸
点２３０．４℃）、エチレングリコールモノエチルエー
テルアセテート（沸点１５６．４℃）、ジエチレングリ
コールモノエチルエーテル（沸点２０１．９℃）等の多
価アルコールがある。ロジン又はその誘導体と有機溶剤
との割合は用いるロジンと有機溶剤の種類によって、得
られるものの粘度が決まることから、規定できない。必
須要件は、室温で、ロジンと有機溶剤の混合物（加熱媒
体）と金属粒子とを混合できることである。高分子量の
ロジンを用いるとロジンの比率は低くする必要がある。

【００１４】本発明の主たる対象とする金属粒子は半導
体産業で用いられるはんだ、例えばＩｎ−４８Ｓｎ合金
（融点１１７℃）のようなＩｎＳｎ合金、Ｓｎ−３７Ｐ
ｂ合金（融点１８３℃）のようなＳｎＰｂ合金、Ｉｎ−
４０Ｐｂ合金（融点１７０〜１８０℃）のようなＩｎＰ
ｂ合金、Ｉｎ（融点１５６℃）、Ｐｂ−５Ｓｎ（融点３
００〜３１４℃）のようなＰｂＳｎ合金などである。

【００１５】本発明において、金属の融点というが、固
溶体からなるはんだの場合には明確な融点を有していな
いので、実質的に液相を放出する温度、具体的には、状
態図の固相線と液相線の間の温度を指称する意味に理解
されるべきである。金属粒子と加熱媒体との混合割合は
用いる球体化槽の底面積と処理する金属粒子量、加熱媒
体の性状等によって、決まるので規定できない。槽底部
の金属粒子には、槽上部の金属粒子の重量が加わるの
で、粒径の拡大を招き易いので槽底面積を広くする措置
が必要である。

【００１６】加熱温度は金属粒子の融点以上、有機溶剤
及びロジン又はその誘導体の沸点以下である。この方法
によれば、金属粒子は表面の酸化膜が除去されかつ球体
化されるが、球体化されるとき、金属粒子どうしが融合
して粒径が大きくなってしまう。そこで、球体化の過程
で粒径の拡大のない処理方法が望まれるが、本発明によ
れば、この目的は前記加熱媒体の組成を変えてその高温
での粘度を高めることによって実現することができる。

【００１７】具体的には、軟化点の異なる２種以上のロ
ジン又はその誘導体と有機溶剤とからなる加熱媒体中
に、金属粒子を浸漬して、加熱媒体を金属粒子の融点以
上の温度に加熱することを特徴とする金属粒子の球体化
方法、あるいはロジン又はその誘導体と硬化ひまし油と
有機溶剤とからなる加熱媒体中に金属粒子を浸漬して、
加熱媒体を金属粒子の融点以上に加熱することを特徴と
する金属粒子の球体化方法である。

【００１８】すなわち、金属粒子の融点以上に加熱した
とき、加熱媒体が高粘度を失なわず、かつ酸化膜除去活
性を有すれば、金属粒子はやはり表面張力で球体化する
が、溶融金属どうしの融合は起こらず、粒径の拡大は防
止される。酸化膜除去活性のため、低軟化点ロジン又は
その誘導体は必要である。ここで低軟化点とは軟化点が
８０℃前後のものをいう。そして、このロジンを有機溶
剤に溶かした加熱媒体は、酸化膜を除去できるだけの活
性を有していることが必要である。また、加熱温度で高
粘度を保つための成分（増粘剤）として硬化ひまし油
（融点は、硬化油の不飽和度に依存するが大体９０℃前
後）又は高軟化点のロジン又はその誘導体を用いる。こ
こに高軟化点とは軟化点が１００℃以上であるものをい
う。そして、このロジンを用いた加熱媒体には酸化膜除
去活性が乏しいことが望ましい。

【００１９】硬化ひまし油又は高軟化点ロジン又はその
誘導体の量は用いる球体化槽の底面積と処理するはんだ
粒子量、加熱媒体の性状等によって決まるので規定でき
ない。槽底部のはんだ粒子には、槽上部のはんだ粒子の
重量が加わるので粒径の拡大を招き易い。高軟化点ロジ
ン又はその誘導体および硬化ひまし油の量を多くする
と、粒径の拡大は防止できるが、加熱媒体の粘度が高く
なり、はんだ粒子の混合が難しくなる。

【００２０】また、本発明によれば、前記第２の目的を
達成するために、ロジン又はその誘導体と酸化膜分解活
性剤とからなる加熱媒体中に（非球体の）金属を浸漬し
て、加熱媒体を金属の融点未満の温度に加熱することを
特徴とする金属の酸化膜除去方法を提供する。すなわ
ち、加熱媒体中で金属の融点未満の温度に加熱すること
により、金属を球状化することなく、表面酸化膜を除去
するものである。但し、加熱温度が低いために、ロジン
又はその誘導体の酸化膜除去活性が低くなるのを補うた
めに、酸化膜除去活性剤としてアミンハロゲン化水素酸
塩、有機酸等を添加する。この添加量は、用いるはんだ
粒子のアトマイズ法による作製過程の酸化膜形成状態な
どによるため、規定できない。

【００２１】表面酸化膜を除去する金属としては、金属
粒子のほかシート状でもよい（はんだシート）。また、
金属粒子は非球状のほか球状粒子にもこの態様の処理を
適用して酸化膜を除去できることは明らかである。ある
いは、前記第２の目的を達成するために、酸化膜分解活
性剤を含まないロジン又はその誘導体のアルコール溶液
中に融点が２８０℃以上である金属を浸漬して、加熱媒
体を金属粒子の融点未満の温度に加熱することを特徴と
する金属粒子の酸化膜除去方法としてもよい。

【００２２】ロジン又はその誘導体のアルコール溶液
は、酸化膜分解活性剤を含まないでも、特に、例えば、
２５０℃以上のように高温では活性剤として作用するこ
とが見出された。従って、融点が２８０℃以上である金
属の場合には、これをロジン又はその誘導体のアルコー
ル溶液に浸漬して、２５０℃〜２８０℃のような温度に
加熱すれば、金属の融点未満の温度でも、酸化膜を除去
することが可能である。

【００２３】融点（状態図の固相線）が２８０℃以上の
金属としては、例えば、Au-20Sn(280 ℃), Pb-3.5Ag-1.
5Sn(300 〜309 ℃), Pb-5Sn(300 〜314 ℃) などがあ
る。はんだ接合においては、２度以上に分けてはんだ接
合を行う際には、先に接合したはんだが後の接合のとき
に溶融しないように融点が実質的に異なるはんだを用い
て行われるが、上記はんだはこのような場合の高温のは
んだに好適である。

【００２４】この場合、用いるロジン又はその誘導体及
びアルコールは前記のものと同様であることができる。
これらの態様でも硬化ひまし油など増粘剤を用いてもよ
い。なお、本発明の第１及び第２の方法で処理した金属
粒子の粒径は、篩分け等によって正確に粒径分離できる
ことは勿論である。

【００２５】以上のような本発明の金属の酸化膜の除去
方法で製造されたはんだは、表面に厚い酸化膜を有して
いないので、はんだペーストを製造する際に酸化膜除去
活性剤を添加してもその活性剤によって分解される酸化
膜が存在せず、従って、はんだペーストを放置又は保存
してもそのシェルライフを損なうことがない。本発明の
方法により酸化膜を除去されたはんだを例えば室温で放
置すると表面にごく薄い酸化膜（自然酸化膜）が生成す
ることはあるが、このような薄い酸化膜は印刷あるいは
はんだの障害にならない。

【００２６】さらに、本発明によれば、前記第３の目的
を達成するために、はんだ粒子とフラックスビヒクルに
おいて、フラックスビヒクル中のはんだ付け用活性成分
がロジンだけであるはんだペーストを提供し、このはん
だ粒子として上記で製造した酸化膜を極めて少なくした
はんだ粒子を用いる。すなわち、フラックスビヒクル中
のはんだ付け用活性成分の作用は、酸化膜の除去である
ことから、はんだ粒子として酸化膜量が極めて少ないも
のを用いると、はんだ付け用活性成分をフラックスビヒ
クルから省くことができる。具体的には、フラックスビ
ヒクルはロジン又はその誘導体、有機溶剤及び硬化ひま
し油からなる。

【００２７】酸化膜量が極めて少ないはんだ粒子を用い
ることにより、フラックスビヒクルの固形成分であるロ
ジン（アビエチン酸）の弱い酸化膜分解作用によっても
はんだ付けが可能となる。また、上記の方法で製造した
酸化膜を除去した金属粒子をはんだ粒子とし、はんだ状
態図の固相線より高い、好ましくは２０℃以上高い沸点
を有する有機溶剤をビヒクルとしたはんだペーストによ
っても、洗浄が不要のはんだ接合を提供することができ
る。このはんだペーストを用いれば、はんだ粒子に酸化
膜が存在しないので活性剤は不要であり、従って、はん
だ接合後の洗浄は不要である。

【００２８】また、このときの有機溶剤は、酸化膜が存
在しないはんだがはんだ付けが完了する前にはんが付け
用の加熱によって酸化膜が形成することがないように、
非酸化雰囲気を維持するためにはんだの状態図の固相線
より高い、好ましくは２０以上高い沸点を有する有機溶
剤で被覆するものであるが、その沸点以上の温度に加熱
してはんだ接合されると、消失させられる。

【００２９】最後に、前記第４の目的を達成するため
に、本発明は、はんだ接合しようとする第１の箇所には
んだを付着させ、はんだを表面酸化膜が除去された状態
とする工程、上記はんだ上にはんだの状態図の固相線よ
り高い、好ましくは２０℃以上高い沸点を有する有機溶
剤を塗布する工程、はんだ接合しようとする第１の箇所
にはんだ接合しようとする第２の箇所を接触させる工
程、上記有機溶剤を塗布したはんだを有機溶剤の沸点以
上の温度に加熱する工程からなることを特徴とするはん
だ接合方法を提供する。

【００３０】一般的には、フリップチップ実装すべきＬ
ＳＩチップの所定箇所に、まず、予備はんだ（又ははん
だバンプ等）を形成し、フラックスではんだバンプ表面
の酸化膜を除去し、洗浄した状態から出発する。なお、
洗浄後に室温程度に放置する間に形成される程度の酸化
膜ははんだ接合にとって問題にならない。はんだ接合に
とって問題になる酸化膜は、はんだ接合のため加熱され
る際のようにある程度の高温で形成される酸化膜であ
る。

【００３１】次いで、予備はんだ上にはんだの状態図の
固相線以上の沸点を有する有機溶剤を塗布して予備はん
だを覆う。この有機溶剤は、次にはんだ接合のために加
熱される際に、はんだの融点以上まで蒸発しないので、
はんだが溶融するまではんだの酸化を防止する、すなわ
ち、はんだが酸化されてはんだ接合ができなくなること
を防止する働きをする。

【００３２】従って、次に、はんだ接合しようとする物
体を予備はんだに接触させて、加熱してはんだ接合を行
うと、上記のごとく有機溶剤が作用して活性剤なしでは
んだ接合することができる。さらに、有機溶剤の沸点よ
り高温に加熱すると、はんだ接合部から有機溶剤も蒸発
し消失する。限定するわけではないが、この方法に好適
なはんだの例としては２８０〜３２０℃の融点（はんだ
状態図の固相線温度）を持つものを用い、３３０℃以
上、より好ましくは３５０℃以上に加熱する。

【００３３】

【実施例】実施例１ 加熱媒体として下記組成を用いた。 低軟化点ロジン（軟化点７２〜８２℃）： ハリマック ＦＸ−２５ ４０重量部 有機溶剤（沸点２３０．４℃）： ジエチレングリコールモノブチルエーテル ２０重量部 金属粒子としてアトマイズ法で製造されたＩｎ−４８Ｓ
ｎ（融点１１７℃、平均粒径２０μｍ）、Ｓｎ−３７Ｐ
ｂ（融点１８３℃、平均粒径２０μｍ）、Ｉｎ−４０Ｐ
ｂ（融点１７０〜１８０℃、平均粒径２０μｍ）を用い
た。

【００３４】図１（ア）の如く酸化膜分解能のある加熱
媒体（３）の中で、非球体の金属粒子（１）を加熱する
と、金属粒子（１）の表面に形成されている比較的厚い
酸化皮膜（２）が分解した。そして、図（イ）の如く、
表面酸化皮膜がなくなった金属粒子（１）は、表面張力
により図１（ウ）の如く球体形状（４）となった。な
お、加熱媒体３０ｇに、各種はんだ粒子を５０ｇ添加混
合し、加熱した。加熱温度は、Ｉｎ−４８Ｓｎはんだの
時１５５℃、Ｓｎ−３７Ｐｂ，Ｉｎ−４０Ｐｂ，Ｉｎは
んだの時２１５℃とした。

【００３５】加熱後、有機溶剤にて加熱媒体を除去し
た。いずれの加熱媒体においても、使用するはんだ粒子
の粒度に関係なく非球体はんだ粒子を球体化できた。実施例２ 実施例１と全く同様にして、但し、加熱媒体として下記
組成のものを用いた。 低軟化点ロジン（軟化点７２〜８２℃）： ハリマック ＦＸ−２５ ４０重量部 硬化ひまし油（増粘剤） １重量部 有機溶剤（沸点１５６．４℃） エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート ２０重量部 使用するはんだ粒子の粒度に関係なく非球体はんだ粒子
を球体化でき、しかも、粒径の肥大化は少なかった。

【００３６】実施例３ 実施例１と全く同様にして、但し加熱媒体の組成を下記
の如くした。 低軟化点ロジン（軟化点７２〜８２℃）： ハリマック ＦＸ−２５ ２０重量部 高軟化点ロジン（軟化点１５５〜１６５℃）： ハリマック ＡＳ−５ ３０重量部 有機溶剤（沸点２３０．４℃）： ジエチレングリコールモノブチルエーテル ２０重量部 使用するはんだ粒子の粒度に関係なく、非球体はんだ粒
子は球体化され、しかも粒径の拡大はなかった。

【００３７】実施例４ 実施例１と同様にして、但し、下記組成の加熱媒体を用
いた。 ロジン（軟化点１７７〜１８５℃）： ハリスター ＫＴ−２ ４０重量部 有機溶剤（沸点２０１．９℃）： ジエチレングリコールモノエチルエーテル ２０重量部 増粘剤： 硬化ひまし油 ２重量部 活性剤： 塩酸アリルアミン（融点１１０℃） １重量部 図２（ア）に示す如く、加熱媒体（３）３０ｇに各種は
んだ（１）を５０ｇ添加混合し、Ｉｎ−４８Ｓｎは１０
０℃、Ｓｎ−３７Ｐｂは１５５℃、Ｉｎ−４０Ｐｂは１
５５℃に加熱した。

【００３８】加熱後、有機溶剤にて加熱媒体を除去し
た。いずれにおいても、使用するはんだ粒子の粒度に関
係なく、図２（イ）の如く、不定形はんだ粒子（１）の
酸化皮膜（２）を除去できた。実施例５ 実施例１〜３と同様の金属粒子の球体化方法によって、
粒径２０〜４５μｍのＩｎ−４０Ｐｂはんだ粒子の酸化
膜を除去して、同粒径の真球状はんだ粒子を作製した。

【００３９】次に、ロジン４０ｇ、エチレングリコール
モノブチルエーテル１０ｇ、ジエチレングリコールモノ
−ｎ−ブチルエーテル９ｇ、硬化ひまし油１ｇを混合し
てフラックスビヒクルを作製した。前記手法で作製した
フラックスビヒクル１０ｇとはんだ粒子９０ｇを添加混
合してはんだペーストを作製した。

【００４０】このペーストを回路配線基板上にスクリー
ン印刷した後、ＶＰＳ法によって２１５℃で加熱リフロ
ーしたところ、はんだボールを生じることもなく良好に
はんだバンプを形成することができた。実施例６ 重合ロジン（ハリマック ＡＳ−５，ハリマ化成） １５０ｇ ジエチレングリコールモノブチルエーテル ８０ｇ 上記ロジン及び有機溶剤を混合加熱し、完全に溶解させ
たものを５０ｇ採取し、これとＰｂ−５Ｓｎはんだ（融
点３００〜３１４℃）５０ｇを混合し、２６０℃のパー
フロロカーボン蒸気中で加熱して酸化膜を除去した。

【００４１】 重合ロジン（ハリマック ＡＳ−５，ハリマ化成） １５０ｇ ジエチレングリコールモノブチルエーテル ８０ｇ 上記ロジン及び有機溶剤を混合加熱し、完全に溶解させ
たものを５０ｇ採取し、これとＰｂ−３．５Ａｇ−１．
５Ｓｎはんだ（融点３００〜３０９℃）３０ｇを混合
し、溶融はんだ槽（３５０℃）中で３０２℃に加熱して
酸化膜を除去した。

【００４２】 酸化膜除去したＰｂ−５Ｓｎはんだ粒子 ２５ｇ テトラエチレングリコール（沸点３２７℃） ２ｇ 酸化膜除去したＰｂ−３．５Ａｇ−１．５Ｓｎはんだ粒子 ２５ｇ テトラエチレングリコール（沸点３２７℃） ２ｇ Ａｕ−２０Ｓｎはんだ粒子（融点２８０℃） ２５ｇ テトラエチレングリコール（沸点３２７℃） ２ｇ 上記３種のはんだ粒子（Ａｕ−２０Ｓｎは本質的に酸化
膜が形成されない）とテトラエチレングリコールの混合
物からなるはんだペーストを作成し、Ａｕメタライズ上
に塗布して３５０℃に加熱して予備はんだを行った。

【００４３】はんだ粒子の飛散やはんだボールの発生は
なかった。また、テトラエチレングリコールの残留もな
かった。この態様を図３を用いて説明すると、本発明の
方法により表面酸化膜を除去されたはんだ、特に球状は
んだ１１と、はんだの融点より高い沸点を有する有機溶
剤１２を混合してはんだペースト１３を作製し、これを
例えば回路基板のはんだ箇所１４に印刷し、有機溶剤１
２の沸点より高い温度に加熱すると、はんだ（この場合
は予備はんだ）１５が形成されると共に、有機溶剤１２
は蒸発してはんだ箇所１４から消失する。

【００４４】実施例７ 図４を参照すると、直径１００μm ボールサイズのＰｂ
−５Ｓｎはんだバンプ２１を形成したＬＳＩチップ２３
に、フラックスを塗布してはんだ表面の酸化膜２４を除
去した。次いで、これに沸点３２７℃のテトラエチレン
グリコール２５を塗布してＡｕメタライズを施した回路
基板２６をつき当てて最高温度３５０℃まで加熱した。

【００４５】はんだ接合状態を観察するためＬＳＩチッ
プを引き剥がしたところ、はんだの回路基板への濡れが
確認され、テトラエチレングリコールの残留もなかっ
た。実施例８ 図４を参照すると、直径１００μm ボールサイズのＳｎ
−３７Ｐｂはんだバンプ２１を形成したＬＳＩチップ２
３に、フラックスを塗布してはんだ表面の酸化膜２４を
除去した。

【００４６】次いで、これに沸点２１０℃のジエチレン
グリコールモノエチルエーテル２５を塗布してＡｕメタ
ライズを施した回路基板２６をつき当てて最高温度２１
５℃まで加熱した。はんだ接合状態を観察するためＬＳ
Ｉチップ２３を引き剥がしたところ、はんだの回路基板
２６への濡れが確認され、ジエチレングリコールモノエ
チルエーテルの残留もなかった。

【００４７】なお、図５はＩｎ−４８Ｓｎはんだ粒子を
下記３種の加熱媒体で処理した場合に得られる粒子の粒
径分布を示すものである。 加熱媒体Ａ：ロジン１種 加熱媒体Ｂ：ロジン１種＋硬化ひまし油 加熱媒体Ｃ：ロジン１種＋高軟化点ロジン 図５より、高軟化点ロジンを用いると、粒径の増大を防
止できることが判る。但し、図３において、処理前のは
んだ粒子自体がすでに粒径分布を有していることに留意
されるべきである。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、ア
トマイズ法で作製された比較的厚い酸化皮膜を有する非
球体形状のはんだ粒子を、酸化膜のない球体形状のはん
だ粒子に変えることができ、はんだペーストの印刷性、
はんだ付け性に寄与するところが大きい。また、球体化
時の粒径の拡大を防ぐこともできる。

【００４９】さらに、アトマイズ法で作製された比較的
厚い酸化皮膜を有する不定形のはんだ粒子から酸化皮膜
を除去することができ、はんだペーストの印刷性、はん
だ付け性に寄与するところが大きい。また、本発明のは
んだペーストによれば、残留フラックスの悪影響がなく
なり、はんだ接合部の信頼性が向上できる。

【００５０】さらに、本発明によれば、はんだ後にフラ
ックス洗浄が不要なはんだ方法が提供され、特にフリッ
プチップ実装のような細密実装に有利に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の処理の様子を示す模式図である。

【図２】実施例２の処理の様子を示す模式図である。

【図３】有機溶媒とはんだ粉からなるはんだペーストの
製造と使用を説明する図である。

【図４】フラックス洗浄不要のはんだ方法を説明する図
である。

【図５】Ｉｎ−４８Ｓｎはんだ粒子を下記３種の加熱媒
体で処理した場合に得られる粒子の粒径分布を示す。

【符号の説明】

１…非球状金属粒子 ２…酸化膜 ３…加熱媒体 ４…球体粒子 １１…はんだ粉 １２…有機溶媒 １３…はんだペースト １４…はんだ箇所 １５…接合はんだ ２１…予備はんだ ２１’…接合はんだ ２３…ＬＳＩ ２４…酸化膜 ２５…有機溶剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 35/40 ３４０ Ｆ 7362−4Ｅ Ｃ２３Ｇ 5/032 9271−4Ｋ (72)発明者 大隅 真弓 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロジン又はその誘導体と有機溶剤とから
   なる加熱媒体中に金属粒子を浸漬して、加熱媒体を金属
   粒子の融点以上に加熱することを特徴とする金属粒子の
   球体化方法。
2. 【請求項２】 ロジン又はその誘導体と硬化ひまし油と
   有機溶剤とからなる加熱媒体中に金属粒子を浸漬して、
   加熱媒体を金属粒子の融点以上に加熱することを特徴と
   する金属粒子の球体化方法。
3. 【請求項３】 軟化点の異なる２種以上のロジン又はそ
   の誘導体と有機溶剤とからなる加熱媒体中に金属粒子を
   浸漬して、加熱媒体を金属粒子の融点以上の温度に加熱
   することを特徴とする金属粒子の球体化方法。
4. 【請求項４】 有機溶剤が金属粒子の融点より高い沸点
   を有する請求項１，２又は３記載の方法。
5. 【請求項５】 ロジン又はその誘導体と有機溶剤と酸化
   膜分解活性剤とからなる加熱媒体中に金属を浸漬して、
   加熱媒体を金属粒子の融点未満の温度に加熱することを
   特徴とする金属の酸化膜除去方法。
6. 【請求項６】 酸化膜分解活性剤を含まないロジン又は
   その誘導体のアルコール溶液中に融点が２８０℃以上で
   ある金属を浸漬して、その溶液を金属の融点未満の温度
   に加熱することを特徴とする金属の酸化膜除去方法。
7. 【請求項７】 前記加熱温度が２５０〜２８０℃の範囲
   内である請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 前記金属がはんだである請求項１〜７の
   いずれか１項に記載の方法。
9. 【請求項９】 前記はんだがＩｎＳｎ，ＳｎＰｂ，Ｉｎ
   Ｐｂ又はＩｎである請求項１〜５のいずれか１項に記載
   の方法。
10. 【請求項１０】 前記金属がアトマイズ法で作成された
    金属粒子である請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 【請求項１１】 請求項１〜９記載の方法で製造した金
    属をはんだ粒子とし、フラックスビヒクルとしてはんだ
    付け用活性成分がロジンだけであることを特徴とするは
    んだペースト。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１０記載の方法で製造した
    金属をはんだ粒子とはんだ状態図の固相線より高い沸点
    を有する有機溶剤のビヒクルとからなることを特徴とす
    るはんだペースト。
13. 【請求項１３】 前記はんだがＡｕ−２０Ｓｎ，Ｐｂ−
    ３．５Ａｇ−１．５Ｓｎ又はＰｂ−５Ｓｎからなり、前
    記有機溶剤がテトラエチレングリコールである請求項１
    ２記載の方法。
14. 【請求項１４】 はんだ接合しようとする第１の箇所に
    はんだを付着させ、はんだを表面酸化膜が除去された状
    態とする工程、 上記はんだ上にはんだの状態図の固相線より高い沸点を
    有する有機溶剤を塗布する工程、 はんだ接合しようとする第１の箇所にはんだ接合しよう
    とする第２の箇所を接触させる工程、 上記有機溶剤を塗布したはんだを有機溶剤の沸点以上の
    温度に加熱する工程からなることを特徴とするはんだ接
    合方法。
15. 【請求項１５】 前記はんだがＡｕ−２０Ｓｎ，Ｐｂ−
    ３．５Ａｇ−１．５Ｓｎ又はＰｂ−５Ｓｎからなり、前
    記有機溶剤がテトラエチレングリコールである請求項１
    ４記載の方法。