JPH10200245A - ハンダめっき被膜Cuボールの製造方法 - Google Patents

ハンダめっき被膜Cuボールの製造方法

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JPH10200245A
JPH10200245A JP9017396A JP1739697A JPH10200245A JP H10200245 A JPH10200245 A JP H10200245A JP 9017396 A JP9017396 A JP 9017396A JP 1739697 A JP1739697 A JP 1739697A JP H10200245 A JPH10200245 A JP H10200245A
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JP
Japan
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ball
solder
solder plating
plating film
heat treatment
Prior art date
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Pending
Application number
JP9017396A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaharu Yamamoto
雅春 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Metals Ltd
Original Assignee
Sumitomo Special Metals Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10200245A publication Critical patent/JPH10200245A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341Surface mounted components
    • H05K3/3431Leadless components
    • H05K3/3436Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外周面にハンダめっき被膜を設けたCuボー
ルがパッケージボードに加熱装着した際に発生する被膜
の膨れにて基板から剥離飛散する問題及びハンダめっき
被膜内に発生する気泡を解消できるハンダめっき被膜C
uボールの製造方法の提供。 【解決手段】 Cuボール表面にハンダめっき被膜を被
着後、ハンダとの濡れ性の悪いステンレス鋼、アルミニ
ウムからなる治具に前記Cuボール径より大なる内径を
有し底面に円弧状をなす穴部を配設し、前記穴部に前記
Cuボールを振込み、不活性ガス中でハンダ溶融温度
(t)以上、(t)+80℃以下に1分〜10分保持す
る熱処理を行うことにより、Cuボール外周面に被着の
ハンダめっき被膜中に吸蔵、吸着のH2ガスを放出する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、直径が0.1m
m〜1.0mm程度のCuボール外周面にハンダめっき
被膜を有するBGA用Cuボールの製造方法に係り、表
面にハンダめっき被膜を被着したBGA用Cuボールを
不活性雰囲気中で特定の温度範囲にて熱処理することに
より、前記Cuボール表面の所定厚みのハンダめっき被
膜に吸蔵されたH2量を低減したBGA用のハンダめっ
き被膜Cuボールの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、BGA(Ball Grid A
rray)タイプの半導体パッケージのパンプ芯材とし
て用いられる微小金属球は、直径が0.1mm〜1.0
mm程度で、材質としては所定組成のハンダの他、最近
では、電気特性や機械的特性を考慮して、コバール(N
i−Co−Fe合金)、Cu、42Ni−Fe合金など
の金属球を芯材としてろう材を被覆したチップキャリア
ーが提案(特開昭62−112355号)され、また、
前記合金には製造上不可避的な不純物が含有されたり、
機械的特性を向上させる等の様々の目的で少量の添加元
素を含有したものも提案されている。
【0003】前記微小金属球の製造方法として、溶融金
属を所定温度の液体中に滴下し、溶融金属自体の表面張
力にて球形化してそのまま凝固する所謂液体中滴下方法
(特開平7−252510号)、金型によるフォーミン
グ等の所謂機械的塑性加工方法(特開平4−35480
8号)、金属粒又は片を非酸化性雰囲気中で平板上に載
置して振動を加えながら加熱溶融してその表面張力で球
形化してそのまま凝固する振動加熱方法(特公平2−5
0961号)などが提案されている。
【0004】このように製造された微小金属球の外周面
にろう材としては、要求される寸法精度や半導体パッケ
ージとプリント基板との固着強度などにより適宜選定さ
れる。例えば、厚み5〜50μmの種々の組成からなる
ハンダ(Pb−Sn系)が被覆され、また下地層として
Niなどの積層あるいは複合層が被覆されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この外周面にハンダめ
っき被膜を設けた微小金属球、例えばCu球は、パッケ
ージボードに加熱装着する際に、ハンダめっき被膜に膨
れが生じ、この膨れが破裂する際にボールが該基板から
剥離飛散する問題があり、また、前記ハンダめっき被膜
内には多数の気泡があった。
【0006】この発明は、外周面にハンダめっき被膜を
設けたCuボールがパッケージボードに加熱装着した際
に発生する被膜の膨れにて基板から剥離飛散する問題及
びハンダめっき被膜内に発生する気泡を解消できるハン
ダめっき被膜Cuボールの製造方法の提供を目的とす
る。
【0007】発明者は、Cuボール外周面のハンダめっ
き被膜中に吸蔵されるH2ガスについて種々検討した結
果、一般的にめっき中にH2ガスを発生し、前記H2ガス
がハンダめっき被膜中に巻込まれるので、H2ガス発生
を極力少なくするため、低電流密度にて行うが、前記低
電流密度においても、ハンダめっき被膜中には多少のH
2が吸蔵され、且つめっき時間が長くなるため、製造コ
ストの上昇を招来していることに着目し、低電流密度に
てめっきを行って、吸蔵されたH2をめっき処理後に1
00℃〜170℃に加熱処理してH2放出することが考
えられるが、十分なるH2の除去が行われないことを確
認した。
【0008】そこで、発明者は、上記ハンダめっき被膜
中に吸蔵されるH2ガス量を低減する方法について種々
研究した結果、ハンダめっき被膜中の吸蔵H2はハンダ
が溶融する温度以上に加熱することにより、放出H2
はピークに達することを知見し、Cuボール表面にハン
ダめっき被膜を被着後、ハンダとの濡れ性の悪い材料か
らなる治具に前記Cuボール径より大なる内径を有し底
面に円弧状をなす穴部を配設し、前記穴部に前記Cuボ
ールを振込み、不活性ガス中でハンダ溶融温度(t)以
上、(t)+80℃以下に1分〜10分保持する熱処理
を行うことにより、Cuボール外周面に被着のハンダめ
っき被膜中に吸蔵、吸着のH2ガスを放出することがで
き、Cuボールが基板から剥離飛散する問題及びハンダ
めっき被膜内に発生する気泡が解決できることを知見
し、この発明を完成した。
【0009】すなわち、この発明は、Cuボール表面に
ハンダめっき被膜を被着後、不活性雰囲気中で被覆した
ハンダの溶融温度(t)以上、(t)+80℃以下の温
度にて熱処理し、前記ハンダめっき被膜中に吸蔵された
2ガスを放出することを特徴とするハンダめっき被膜
Cuボールの製造方法である。
【0010】また、この発明は、上記の製造方法におい
て、ハンダめっき被膜を被着したCuボール径より大き
な寸法の開口径を有し円弧状の底面を有する穴部を多数
配設したハンダとの濡れ性の悪い金属製治具の前記穴部
に、前記Cuボールを振込んで熱処理することを特徴と
するハンダめっき被膜Cuボールの製造方法を併せて提
案する。
【0011】
【発明の実施の態様】この発明において、ハンダ組成と
しては、90Sn−10Pb(wt%)(溶融温度21
6℃)、63Sn−37Pb(wt%)(溶融温度18
4℃)、10Sn−90Pb(wt%)(溶融温度30
1℃)が好ましく、不活性雰囲気中での熱処理条件とし
ては、加熱温度はハンダ溶融温度(t)以上、(t)+
80℃以下で、時間としては1分〜10分が好ましい。
【0012】加熱温度が(t)+80℃を超えるとS
n,Pbが夫々偏析し易くなり、また気化(蒸発)し始
めるため、好ましくない。また、加熱温度が溶融温度
(t)未満ではハンダめっき被膜内に吸蔵H2が残存
し、気泡が発生するので好ましくない。
【0013】従って、ハンダめっき被膜の熱処理条件
は、90Sn−10Pb(wt%)では216℃〜29
0℃、また、63Sn−37Pb(wt%)では184
℃〜250℃、10Sn−90Pb(wt%)では30
1℃〜350℃が好ましい。
【0014】また、熱処理時の治具としては、ハンダと
の濡れ性の悪いステンレスやAl製の治具が好ましく、
前記治具に多数配設される穴部の内径はCuボール径よ
り0.2mm〜0.5mm大きい寸法が好ましく、ま
た、底部はCuボールの真球度を損なわないために円弧
状にする必要がある。
【0015】
【実施例】直径が0.6mmのCu線をプレスマシンに
よって定寸切断し、直径D=0.6mm、長さL=0.
78mmの円柱状個片(L/D=1.3)としたCu個
片を作製し、これらを非イオン系高級アルコール洗剤で
脱脂した後、セラミックス製の平板状個片配置治具に配
設された径1.2mm穴部内に振込配置した後、窒素雰
囲気で1150℃に20分間加熱溶融した後、100℃
/分の冷却速度で冷却して、凝固させ、直径0.75m
mのCuボールを作成した。
【0016】前記Cuボールをハンダめっき浴として、
Sn+2 0.4g/l、Pb+2 1.6g/l、酸、光
沢剤を含むpH<1のめっき液を用いて電気めっきを開
始した。電気めっきは水平バレルを用い、陰極電流密度
0.06A/dm2、陽極板Sn/Pb=6/4にて2
3時間めっきを行い、Cuボール外周面に35μmの6
3Sn−37Pb(wt%)めっき層(溶融温度184
℃)を被覆した。
【0017】内径1.0mm、深さ0.5mm、底部に
R 0.5mmの円弧状を有する穴部を6000個配設
したステンレス製治具の前記穴部に、得られたハンダめ
っき被膜を有するCuボールをを1ヶ宛振込み、N2
囲気中で、表1に示した熱処理条件にて熱処理した後、
前記Cuボールのハンダめっき被膜に吸蔵のH2量、ハ
ンダ内の気泡及び接合強度を測定し表1に表す。
【0018】表1において、吸蔵H2量は熱伝導度検出
法の測定法にて測定した結果を示し、また、ハンダ内の
気泡は走査型電子顕微鏡にて観察し、×印は多数存在、
△印は少数存在、○印は存在なしにて評価した。また、
接合強度はボールシャーテストの測定法にて測定し、そ
の結果を表1に表す。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】この発明は、Cuボール表面にハンダめ
っき被膜を被着後、ハンダとの濡れ性の悪いステンレス
鋼、アルミニウムからなる治具に前記Cuボール径より
大なる内径を有し底面に円弧状をなす穴部を配設し、前
記穴部に前記Cuボールを振込み、不活性ガス中でハン
ダ溶融温度(t)以上、(t)+80℃以下に1分〜1
0分保持する熱処理を行うことにより、Cuボール外周
面に被着のハンダめっき被膜中に吸蔵、吸着のH2ガス
を放出することができ、Cuボールが基板から剥離飛散
する問題及びハンダめっき被膜内に発生する気泡が解決
できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cuボール表面にハンダめっき被膜を被
    着後、不活性雰囲気中で被覆したハンダの溶融温度
    (t)以上、(t)+80℃以下の温度にて熱処理し、
    前記ハンダめっき被膜中に吸蔵されたH2ガスを放出す
    ることを特徴とするハンダめっき被膜Cuボールの製造
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、ハンダめっき被膜を
    被着したCuボール径より大きな寸法の開口径を有し円
    弧状の底面を有する穴部を多数配設したハンダとの濡れ
    性の悪い金属製治具の前記穴部に、前記Cuボールを振
    込んで熱処理することを特徴とするハンダめっき被膜C
    uボールの製造方法。
JP9017396A 1996-11-18 1997-01-13 ハンダめっき被膜Cuボールの製造方法 Pending JPH10200245A (ja)

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JP9017396A JPH10200245A (ja) 1996-11-18 1997-01-13 ハンダめっき被膜Cuボールの製造方法

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JP8-323485 1996-11-18
JP32348596 1996-11-18
JP9017396A JPH10200245A (ja) 1996-11-18 1997-01-13 ハンダめっき被膜Cuボールの製造方法

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JP9017396A Pending JPH10200245A (ja) 1996-11-18 1997-01-13 ハンダめっき被膜Cuボールの製造方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022051945A (ja) * 2015-03-03 2022-04-01 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電性粒子の製造方法、導電材料及び接続構造体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022051945A (ja) * 2015-03-03 2022-04-01 積水化学工業株式会社 導電性粒子、導電性粒子の製造方法、導電材料及び接続構造体

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