JPH1025502A - 微小金属球の製造方法 - Google Patents
微小金属球の製造方法Info
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- JPH1025502A JPH1025502A JP20303396A JP20303396A JPH1025502A JP H1025502 A JPH1025502 A JP H1025502A JP 20303396 A JP20303396 A JP 20303396A JP 20303396 A JP20303396 A JP 20303396A JP H1025502 A JPH1025502 A JP H1025502A
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- 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
- H05K3/3478—Applying solder preforms; Transferring prefabricated solder patterns
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- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＢＧＡタイプの半導体パッケージ等に利用さ
れる微小金属球の製造に関する問題を解消し、球面の歪
みが少なく、球径も均一で、特に、０．５ｍｍ以下の略
真球の微小金属球を確実且つ容易に製造すること。 【解決手段】 金属線を一定の大きさに切断したものや
篩通したものなど所定重量の粒や片状の金属粒を、ミル
とボールに金属粒と同一金属材質を使用したボールミル
５の中に入れ、内部を非酸化性雰囲気として溶融温度以
下の温度に加熱して、回転させながら金属粒を塑性変形
させることにより、真球度の高い微小金属球が安定的に
得られる。
れる微小金属球の製造に関する問題を解消し、球面の歪
みが少なく、球径も均一で、特に、０．５ｍｍ以下の略
真球の微小金属球を確実且つ容易に製造すること。 【解決手段】 金属線を一定の大きさに切断したものや
篩通したものなど所定重量の粒や片状の金属粒を、ミル
とボールに金属粒と同一金属材質を使用したボールミル
５の中に入れ、内部を非酸化性雰囲気として溶融温度以
下の温度に加熱して、回転させながら金属粒を塑性変形
させることにより、真球度の高い微小金属球が安定的に
得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、集積回路等のマ
イクロ素子のターミナルに用いられる、銅球、銀球等の
金属球を核とする微小はんだ球等の金属球の製造方法に
係り、金属粒を回転ボールミルにて塑性変形させて真球
度の高い微小金属球を効率よく製造する微小金属球の製
造方法に関するものである。
イクロ素子のターミナルに用いられる、銅球、銀球等の
金属球を核とする微小はんだ球等の金属球の製造方法に
係り、金属粒を回転ボールミルにて塑性変形させて真球
度の高い微小金属球を効率よく製造する微小金属球の製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】銅球または銀球を用いたフリップチップ
電極の形成とその接合方法については、例えば米国特許
３３０３３９３号に記載されている通りであり、半導体
パッケージにおける多ピン化の傾向は強まる一方で、最
近ではパッケージの裏面に複数のバンプを配置し、該バ
ンプとプリント基板とを直接ハンダ付けする所謂ＢＧＡ
（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）タイプの半導体パ
ッケージの開発がなされている。
電極の形成とその接合方法については、例えば米国特許
３３０３３９３号に記載されている通りであり、半導体
パッケージにおける多ピン化の傾向は強まる一方で、最
近ではパッケージの裏面に複数のバンプを配置し、該バ
ンプとプリント基板とを直接ハンダ付けする所謂ＢＧＡ
（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）タイプの半導体パ
ッケージの開発がなされている。
【０００３】上記のバンプとしては所定組成からなるハ
ンダ（Ｐｂ−Ｓｎ）のみにて構成されたものが知られて
いるが、近年、電気的な特性や機械的な特性を考慮して
コバール（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金）、Ｃｕ、４２アロイ
（４２Ｎｉ−Ｆｅ合金）等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６２−１１
２３５５号公報）されている。また最近では、十分なは
んだ量を有する核入りはんだ球の要求が強くなってい
る。
ンダ（Ｐｂ−Ｓｎ）のみにて構成されたものが知られて
いるが、近年、電気的な特性や機械的な特性を考慮して
コバール（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金）、Ｃｕ、４２アロイ
（４２Ｎｉ−Ｆｅ合金）等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６２−１１
２３５５号公報）されている。また最近では、十分なは
んだ量を有する核入りはんだ球の要求が強くなってい
る。
【０００４】従来から数１０μｍ程度の直径を有する微
小金属球の製造方法としては、溶融金属を噴霧状に分散
させた後、凝固させるアトマイズ法が知られており、ま
た０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の直径を有する銅球または銀
球のような微小金属球の製造方法としては、溶融Ｃｕを
所定温度からなる液体中に滴下し、溶融Ｃｕ自体の表面
張力にて球状化してそのまま凝固する所謂液体中滴下方
法や金型によるフォーミング等の所謂機械的塑性加工方
法が知られている。
小金属球の製造方法としては、溶融金属を噴霧状に分散
させた後、凝固させるアトマイズ法が知られており、ま
た０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度の直径を有する銅球または銀
球のような微小金属球の製造方法としては、溶融Ｃｕを
所定温度からなる液体中に滴下し、溶融Ｃｕ自体の表面
張力にて球状化してそのまま凝固する所謂液体中滴下方
法や金型によるフォーミング等の所謂機械的塑性加工方
法が知られている。
【０００５】また、０．２ｍｍ径程度の微小なＡｇろう
材を作成するのに、細線から微小片を切断後、凹部穴内
で溶融させて球状化し、これを化学エッチングする方法
（特開平４−３５４８０８号）が提案され、同様に微小
金属球を得るのに金属線を切断し、金属粒を振動する平
板上に載せ、加熱溶融して表面張力により球状化する方
法（特開昭６０−５８０４号）が提案されている。
材を作成するのに、細線から微小片を切断後、凹部穴内
で溶融させて球状化し、これを化学エッチングする方法
（特開平４−３５４８０８号）が提案され、同様に微小
金属球を得るのに金属線を切断し、金属粒を振動する平
板上に載せ、加熱溶融して表面張力により球状化する方
法（特開昭６０−５８０４号）が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、金型によ
る機械的塑性加工方法は、球径の大きなものには良い
が、微小球の場合は金型加工が困難なため限界があり、
球径０．５ｍｍ以下の微小球の加工は極めて困難で加工
速度も遅い問題がある。また、アトマイズ法及び液体中
滴下方法は、金属球の大きさにバラツキが生じ易く、形
状も歪み易く、歩留りが悪いという問題があった。さら
に、加熱溶融方法は、溶融時に金属球同士がくっつき、
多数個つきの問題があった。
る機械的塑性加工方法は、球径の大きなものには良い
が、微小球の場合は金型加工が困難なため限界があり、
球径０．５ｍｍ以下の微小球の加工は極めて困難で加工
速度も遅い問題がある。また、アトマイズ法及び液体中
滴下方法は、金属球の大きさにバラツキが生じ易く、形
状も歪み易く、歩留りが悪いという問題があった。さら
に、加熱溶融方法は、溶融時に金属球同士がくっつき、
多数個つきの問題があった。
【０００７】この発明は、ＢＧＡタイプの半導体パッケ
ージ等に利用される微小金属球の製造に関する問題を解
消し、球面の歪みが少なく、球径も均一で、特に、０．
５ｍｍ以下の略真球の微小金属球を確実且つ容易に製造
することが可能な微小金属球の製造方法の提供を目的と
している。
ージ等に利用される微小金属球の製造に関する問題を解
消し、球面の歪みが少なく、球径も均一で、特に、０．
５ｍｍ以下の略真球の微小金属球を確実且つ容易に製造
することが可能な微小金属球の製造方法の提供を目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発明者らは、特に０．５
ｍｍ以下の微小金属球を確実且つ容易に製造できる製造
方法について種々検討した結果、例えば、金属線を一定
の大きさに切断したものや篩通したものなど所定重量の
粒状や片状の金属粒を、ミルとボールに該金属と同一金
属材質を使用したボールミルの中に入れ、非酸化性雰囲
気中で溶融温度以下の温度に加熱して、回転させながら
金属粒を塑性変形させることにより、真球度の高い微小
金属球が安定的に得られることを知見し、この発明を完
成した。
ｍｍ以下の微小金属球を確実且つ容易に製造できる製造
方法について種々検討した結果、例えば、金属線を一定
の大きさに切断したものや篩通したものなど所定重量の
粒状や片状の金属粒を、ミルとボールに該金属と同一金
属材質を使用したボールミルの中に入れ、非酸化性雰囲
気中で溶融温度以下の温度に加熱して、回転させながら
金属粒を塑性変形させることにより、真球度の高い微小
金属球が安定的に得られることを知見し、この発明を完
成した。
【０００９】
【発明の実施の形態】この発明において、対象とする金
属は、銅、銀、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金や４２Ｎｉ−Ｆｅ
合金等の当該用途に採用できるいずれの金属、合金も利
用でき、出発原料となる金属粒は、重量が一定で壊れに
くい形態であれば、基本的にはどんな形態でもよく、ガ
スアトマイズした金属粒を所要メッシュで篩通した粒状
もの、また、均質な金属線を一定の大きさに切断した金
属片でもよい。
属は、銅、銀、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金や４２Ｎｉ−Ｆｅ
合金等の当該用途に採用できるいずれの金属、合金も利
用でき、出発原料となる金属粒は、重量が一定で壊れに
くい形態であれば、基本的にはどんな形態でもよく、ガ
スアトマイズした金属粒を所要メッシュで篩通した粒状
もの、また、均質な金属線を一定の大きさに切断した金
属片でもよい。
【００１０】この発明において、ボールミルのボール並
びにミル材質は、異材質の混入と被処理金属材との反
応、融着防止のために金属粒と同一材質が好ましい。な
お、ボール径寸法は、目的とする金属球の直径の１０〜
２０倍が好ましく、１０倍未満では塑性変形に多くの時
間を要し、また２０倍を超えると得られる金属球の真球
度が低下する。また、ボールのミルへの装入量は、金属
粒の重量の５〜２０倍が好ましく、５倍未満では塑性変
形に要する時間が長くなり、また２０倍を超えると製造
能率が悪くなる。
びにミル材質は、異材質の混入と被処理金属材との反
応、融着防止のために金属粒と同一材質が好ましい。な
お、ボール径寸法は、目的とする金属球の直径の１０〜
２０倍が好ましく、１０倍未満では塑性変形に多くの時
間を要し、また２０倍を超えると得られる金属球の真球
度が低下する。また、ボールのミルへの装入量は、金属
粒の重量の５〜２０倍が好ましく、５倍未満では塑性変
形に要する時間が長くなり、また２０倍を超えると製造
能率が悪くなる。
【００１１】ボールミルは、使用時に金属粒とボールを
ミル内に装入後、内部を装入物の酸化を防止するために
窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気に置換
して蓋が閉められて密閉され、加熱機構を有する回転ボ
ールミル装置に装着されて加熱されて回転する。ボール
ミルの加熱機構は、特に限定されないが、例えば図１に
示す如く、円筒状の加熱炉内に一対の回転シャフトを配
置してこれに載置されるボールミルを回転させる等の構
成を採用することができる。
ミル内に装入後、内部を装入物の酸化を防止するために
窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気に置換
して蓋が閉められて密閉され、加熱機構を有する回転ボ
ールミル装置に装着されて加熱されて回転する。ボール
ミルの加熱機構は、特に限定されないが、例えば図１に
示す如く、円筒状の加熱炉内に一対の回転シャフトを配
置してこれに載置されるボールミルを回転させる等の構
成を採用することができる。
【００１２】回転ボールミル装置は、ボールミル自体の
酸化を防止するためにその内部を不活性ガスで流気ある
いは不活性ガスで置換、密閉できる構造であることが望
ましい。また、金属粒の加熱温度は、その材質により異
なるが、当該被処理金属材の融点より１００℃〜４００
℃、さらに好ましくは、１５０℃〜２５０℃低い温度が
好ましく、塑性変形し易くかつ金属粒同士が溶着し難い
温度が適宜選定される必要がある。
酸化を防止するためにその内部を不活性ガスで流気ある
いは不活性ガスで置換、密閉できる構造であることが望
ましい。また、金属粒の加熱温度は、その材質により異
なるが、当該被処理金属材の融点より１００℃〜４００
℃、さらに好ましくは、１５０℃〜２５０℃低い温度が
好ましく、塑性変形し易くかつ金属粒同士が溶着し難い
温度が適宜選定される必要がある。
【００１３】また、回転ボールミル装置は、比較的大き
な径のボールを用いる場合は加熱温度を低くし、逆に小
さな径のボールを用いる場合は加熱温度を高くすること
により、金属粒の塑性変形を効率よく行うことができ
る。この発明の製造方法は、金属粒の材質、形態などに
応じてボールミル材質、回転ボールミル装置の加熱温度
などを選定することによって、従来では製造することが
困難であった０．１〜０．５ｍｍの真球度の高い微小金
属球を容易にかつ安定して得ることができる。
な径のボールを用いる場合は加熱温度を低くし、逆に小
さな径のボールを用いる場合は加熱温度を高くすること
により、金属粒の塑性変形を効率よく行うことができ
る。この発明の製造方法は、金属粒の材質、形態などに
応じてボールミル材質、回転ボールミル装置の加熱温度
などを選定することによって、従来では製造することが
困難であった０．１〜０．５ｍｍの真球度の高い微小金
属球を容易にかつ安定して得ることができる。
【００１４】この発明において、ボールミルによる微小
金属粒の球状化は、多量の金属粒を同時に均一に球状化
でき、また金属粒同士が付着してもボールにより解砕さ
せるために、多数個付きのような凝集体が形成されず、
さらに比較的短時間で成形処理できる長所を有する。ま
た、この発明による製造方法によれば、球径の標準偏差
が０．００７以下、材質によっては０．００４以下のす
ぐれた真球度を有する金属球が得られる。
金属粒の球状化は、多量の金属粒を同時に均一に球状化
でき、また金属粒同士が付着してもボールにより解砕さ
せるために、多数個付きのような凝集体が形成されず、
さらに比較的短時間で成形処理できる長所を有する。ま
た、この発明による製造方法によれば、球径の標準偏差
が０．００７以下、材質によっては０．００４以下のす
ぐれた真球度を有する金属球が得られる。
【００１５】
実施例１ 図１に示す装置は、この発明による製造方法に用いた回
転ボールミル装置であり、ガス導入口２を有した密閉容
器１内に円筒状加熱炉３を配置し、この加熱炉３内に一
対の回転シャフト４，４が挿入配置され、ボールミル５
が回転シャフト４，４上に回転自在に配置されている。
回転シャフト４，４は、密閉容器１を貫通し容器外の駆
動源にて回転駆動される。ここでは、内径１００ｍｍの
Ｃｕからなるミルに、直径５ｍｍのＣｕ製ボールを挿入
配置してある。
転ボールミル装置であり、ガス導入口２を有した密閉容
器１内に円筒状加熱炉３を配置し、この加熱炉３内に一
対の回転シャフト４，４が挿入配置され、ボールミル５
が回転シャフト４，４上に回転自在に配置されている。
回転シャフト４，４は、密閉容器１を貫通し容器外の駆
動源にて回転駆動される。ここでは、内径１００ｍｍの
Ｃｕからなるミルに、直径５ｍｍのＣｕ製ボールを挿入
配置してある。
【００１６】Ｃｕ金属球を製造する例を示すと、ボール
ミルは、直径０．４ｍｍのＣｕ金属線を０．４ｍｍの長
さに切断して得たＣｕ金属粒を挿入後に、ガス圧１０ｋ
ＰａのＮ2ガスを導入して密閉され、回転ボールミル装
置の回転シャフト４，４上に載置され、Ｎ2ガス中で９
００℃まで加熱され、３時間の回転運転行った。その
後、ボールミルを自然冷却して取り出した金属球は、２
個あるいは３個接触して付着している多数個付きのもの
はなく、表面は非常に滑らかで、金属光沢のある金属球
であった。表１に得られた３０個の微小Ｃｕ金属球の球
径を測定した平均値等と標準偏差を示す。球径は球の一
直径（ａ）とこれに直交する直径（ｂ）の２方向を測定
した。
ミルは、直径０．４ｍｍのＣｕ金属線を０．４ｍｍの長
さに切断して得たＣｕ金属粒を挿入後に、ガス圧１０ｋ
ＰａのＮ2ガスを導入して密閉され、回転ボールミル装
置の回転シャフト４，４上に載置され、Ｎ2ガス中で９
００℃まで加熱され、３時間の回転運転行った。その
後、ボールミルを自然冷却して取り出した金属球は、２
個あるいは３個接触して付着している多数個付きのもの
はなく、表面は非常に滑らかで、金属光沢のある金属球
であった。表１に得られた３０個の微小Ｃｕ金属球の球
径を測定した平均値等と標準偏差を示す。球径は球の一
直径（ａ）とこれに直交する直径（ｂ）の２方向を測定
した。
【００１７】
【表１】
【００１８】実施例２ コバール金属球を製造する例を示すと、ボールミルは、
直径０．２ｍｍのコバール線を０．２ｍｍの長さに切断
して得たコバール金属粒を挿入後に、ガス圧１０ｋＰａ
のＮ2ガスを導入して密閉され、図１に示す回転ボール
ミル装置の回転シャフト４，４上に載置され、Ｎ2ガス
中で１２５０℃まで加熱され、４時間の回転運転行っ
た。その後、ボールミルを自然冷却して取り出した金属
球は、２個あるいは３個接触して付着している多数個付
きのものはなく、表面は非常に滑らかで、金属光沢のあ
る金属球であった。表２に得られた３０個の微小コバー
ル金属球の球径を測定した平均値等と標準偏差を示す。
なお球径は実施例１と同様の方法で測定した。
直径０．２ｍｍのコバール線を０．２ｍｍの長さに切断
して得たコバール金属粒を挿入後に、ガス圧１０ｋＰａ
のＮ2ガスを導入して密閉され、図１に示す回転ボール
ミル装置の回転シャフト４，４上に載置され、Ｎ2ガス
中で１２５０℃まで加熱され、４時間の回転運転行っ
た。その後、ボールミルを自然冷却して取り出した金属
球は、２個あるいは３個接触して付着している多数個付
きのものはなく、表面は非常に滑らかで、金属光沢のあ
る金属球であった。表２に得られた３０個の微小コバー
ル金属球の球径を測定した平均値等と標準偏差を示す。
なお球径は実施例１と同様の方法で測定した。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】実施例から明らかになように、この発明
による微小金属球の製造方法は、形状のゆがみが少な
く、０．５ｍｍ以下の微小球でも真球度の高い金属球を
作製するのに優れると同時に、短時間に多量処理できる
ために、安価且つ容易に作製するのに適しており、ま
た、多数個付きの問題がないために、選別等の工程が不
要になる利点を有する。
による微小金属球の製造方法は、形状のゆがみが少な
く、０．５ｍｍ以下の微小球でも真球度の高い金属球を
作製するのに優れると同時に、短時間に多量処理できる
ために、安価且つ容易に作製するのに適しており、ま
た、多数個付きの問題がないために、選別等の工程が不
要になる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転ボールミル装置の概略を示す説明図であ
り、Ａは正面説明図、ＢはＡのｂ−ｂ線での縦断説明図
である。
り、Ａは正面説明図、ＢはＡのｂ−ｂ線での縦断説明図
である。
１ 密閉容器 ２ ガス導入口 ３ 加熱炉 ４ 回転シャフト ５ ボールミル
Claims (3)
- 【請求項１】 金属粒をこれと同一材質のミルとボール
からなるボールミル内に装入し、不活性ガス雰囲気中で
該金属の融点以下に加熱しながら回転させることによ
り、該金属粒を塑性変形させて金属球を得ることを特徴
とする微小金属球の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１において、加熱温度が金属粒の
融点より１００℃〜４００℃低い温度である微小金属球
の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、金属
球の直径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである微小金属球の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20303396A JPH1025502A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 微小金属球の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20303396A JPH1025502A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 微小金属球の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1025502A true JPH1025502A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=16467243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20303396A Pending JPH1025502A (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 微小金属球の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1025502A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010036234A (ja) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | はんだ粉及びはんだペースト |
| KR101528451B1 (ko) * | 2014-02-04 | 2015-06-11 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | Ag 볼, Ag 핵 볼, 플럭스 코팅 Ag 볼, 플럭스 코팅 Ag 핵 볼, 땜납 조인트, 폼 땜납, 땜납 페이스트, Ag 페이스트 및 Ag 핵 페이스트 |
-
1996
- 1996-07-12 JP JP20303396A patent/JPH1025502A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010036234A (ja) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | はんだ粉及びはんだペースト |
| KR101528451B1 (ko) * | 2014-02-04 | 2015-06-11 | 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤 | Ag 볼, Ag 핵 볼, 플럭스 코팅 Ag 볼, 플럭스 코팅 Ag 핵 볼, 땜납 조인트, 폼 땜납, 땜납 페이스트, Ag 페이스트 및 Ag 핵 페이스트 |
| CN104816104A (zh) * | 2014-02-04 | 2015-08-05 | 千住金属工业株式会社 | Ag球、Ag芯球、助焊剂涂布Ag球、助焊剂涂布Ag芯球、焊料接头、成形焊料、焊膏 |
| US9266196B2 (en) | 2014-02-04 | 2016-02-23 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Ag ball, ag core ball, flux-coated ag ball, flux-coated ag core ball, solder joint, formed solder, solder paste and ag paste |
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