JPH10275823A - バンプ用金合金ボール - Google Patents
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Abstract
く、かつ高温放置後の材料の劣化即ち電気抵抗の増加が
小さいバンプ用金合金ボールを提供すること。 【解決手段】 Pt,Pdのうち少なくとも1種を0.
1〜0.3重量%、及び残部がAu及び不可避的不純物
からなるバンプ用金合金ボール。さらに3.0重量%以
下のAg,Cuを含んでもよい。
Description
ンプ用金合金ボールに関し、詳しくはICチップとプリ
ント配線板やICチップ搭載用パッケージをフリップチ
ップ接合するに際して用いて好適なバンプ用金合金ボー
ルに関する。
プ搭載用パッケージに搭載する形態として、ICチップ
の回路面を下方にした状態でICチップの回路と例えば
プリント配線板上の電極部とをボール状バンプを介して
接続する方法が知られている。図1は前記接続方法の一
例を示す説明図である。図1において1はICチップ、
2はICチップ上の電極、3はバンプボール、4はプリ
ント配線板、5はプリント配線板上の電極、6は封止樹
脂である。
(図示省略)を備えたICチップ1の一方の面(図aで
は下面)の必要箇所に電極2を設けて、該電極にバンプ
ボール3を接合する。次いで、(b)図はプリント配線
板4の一面(図bでは上面)のICチップ上の電極2と
対応して、電極5を設ける。次いで(c)図に示すよう
に、ICチップ1上の電極2とプリント配線板4上の電
極5をバンプボール3を介してフリップチップ接合す
る。次に接合面に封止樹脂6が施される。
ンプボールとして、その耐蝕性の良い利点から99.9
9重量%以上の高純度金ボールが使用されていた。しか
しながら、高純度金ボールでは十分な接合強度が得られ
ない為、高純度金に添加元素を加えて対応する事が提案
されている。例えば、特開平7−283227号には、
99.999重量%の金にPt又はInを0.001〜
0.05重量%含有させて接合強度の向上を計る事が開
示されている。
Cチップとプリント配線板等を直接接合するバンプ用金
合金ボールとしては、真球度が良いこと、ボール内のピ
ンホールが小さい事、及び接合後長時間高温に放置した
後(以下高温放置後という)の材料の劣化が小さい事が
要求される。
されて熱影響の負担にばらつきが生じてくる為、真球度
の良いものが求められる。またボール内に大きなピンホ
ールが発生するとフリップチップ接合した際、やはりI
Cチップが傾斜して搭載されたり、接合強度に問題が生
じてくるためボール内のピンホールは小さいものが求め
られる。また高温放置後の材料の劣化が大きいと、電気
抵抗が増加し、半導体装置の信頼性に問題が生じてくる
可能性がある為、高温放置後の電気抵抗の増加が小さい
ものが求められる。
加元素を加えた金合金ボールでは、ボールの真球度を保
ったまま、高温放置後の材料の劣化を小さく抑える点で
不十分であるという欠点を有している。本発明は、前述
の事情に鑑みなされたものであり、バンプ用金合金ボー
ルとして真球度が良く、ボール内のピンホールが小さ
く、高温放置後の材料の劣化即ち電気抵抗の増加が小さ
いバンプ用金合金ボールを提供することを目的とする。
行った結果、バンプ用金合金ボールの組成をPt,Pd
のうち少なくとも1種を0.1〜0.3重量%、及び残
部がAu及び不可避不純物からなるようにすることによ
り、前記課題に対して効果的であることを見出し、本発
明に至った。その要旨とするところは次の通りである。
のうち少なくとも1種を0.1〜3.0重量%、及び残
部がAu及び不可避不純物からなることを特徴とするバ
ンプ用金合金ボール。 (2)白金(Pt)、パラジウム(Pd)のうち少なく
とも1種を0.1〜3.0重量%、銀(Ag)、銅(C
u)のうち少なくとも1種を3.0重量%以下、及び残
部がAu及び不可避不純物からなることを特徴とするバ
ンプ用金合金ボール。
くとも99.99重量%以上、好ましくは99.999
重量%以上の高純度金を用いる。このような高純度金に
0.1〜3.0重量%のPt,Pdのうち少なくとも1
種を含有した組成にすることにより、前記課題を達成す
る事が出来る。Pt,Pdのうち少なくとも1種の含有
量が0.1重量%未満では0.1重量%以上と対比し
て、高温放置後の電気抵抗の増加が大きくなる。一方、
Pt,Pdのうち少なくとも1種の含有量が3.0重量
%を超えると金ボールの真球度が悪くなると共に、金ボ
ール内に大きなピンホールが発生し易くなる。
含有量が0.5〜2.0重量%であると、ボールの真球
度を良好に維持しつつ、ボール内のピンホールも小さ
く、高温放置後の電気抵抗の増加を小さく抑制する事が
出来る効果が一段と向上してくる。この為、Pt,Pd
のうち少なくとも1種の含有量は0.5〜2.0重量%
であることが好ましい。
少なくとも1種を含有することに加えて、3.0重量%
以下のAg,Cuのうち少なくとも1種を含有しても、
所定量のPt,Pdのうち少なくとも1種のみを含有し
た組成と同様の効果を得る事が出来る。Ag,Cuは添
加しなくてもよく、また添加するときの下限は特に限定
されないが、しかし、Ag,Cuを添加する場合、実用
的には0.01重量%以上とされる。
少なくとも1種の含有量が0.5〜2.0重量%になる
と、3.0重量%以下のAg,Cuのうち少なくとも1
種が共存した場合にも、ボールの真球度を良好に維持し
つつ、ボール内のピンホールも小さく、高温放置後の電
気抵抗の増加を小さく抑制する事が出来る効果が一段と
向上してくる。この為3.0重量%以下のAg,Cuの
うち少なくとも1種を含有した場合にも、Pt,Pdの
うち少なくとも1種の好ましい含有量は0.5〜2.0
重量%である。
00μmとして用いて好適である。本発明による金合金
ボールはICチップとプリント配線板等の基板をフリッ
プチップ接合する際に用いるバンプ用として用いて好適
である。次に、本発明によるバンプ用金合金ボールの好
ましい製造方法を説明する。高純度金に所定量の元素を
添加し、真空溶解炉で溶解した後、円筒状インゴットに
鋳造する。インゴットに溝ロール、伸線機を用いた冷間
加工とアニールを行い、直径10〜100μmの細線と
する。次いでワイヤカッタにより所定のボール直径にな
るように所定長さに切断する。10〜100μm長さに
することが好ましい。要求されるボール直径になるよう
に細線の直径と切断長さを調節する。
製円筒容器の内部を不活性ガス雰囲気とした縦型容器を
準備する。この容器の上方部分を加熱ゾーンとして容器
の外部に加熱装置を取り付ける。加熱装置としては抵抗
加熱装置が例示出来る。容器の下方部分冷却ゾーンとし
て容器の外部に冷却装置を取り付ける。冷却装置として
は水冷パイプが例示出来る。細線を切断して得た前記ペ
レットをこの縦型容器の上から自由落下させて、上方部
分の加熱ゾーンで溶融し、下方部分の冷却ゾーンで凝固
させてボールを形成する。形成されたボールは逐次低部
に堆積せしめた後、容器下部から取り出す。
量のPtを添加し、真空溶解炉で溶解した後、鋳造して
表1に示す組成の金合金、即ち0.1重量%Pt、及び
残部が金及び不可避不純物からなる組成のインゴットを
得、これに溝ロール、伸線機を用いた冷間加工とアニー
ルを行い、直径50μmの金合金線を製造した。
m長さのペレットを製造した。次いでセラミックス製縦
型円筒容器の内部を不活性ガス雰囲気とし、上方部分を
1300℃、下方部分を室温にして前記ペレットを上方
から落下させて、ペレットを溶融、凝固させて金合金ボ
ールを製造した。このボールの真球度、ボール内のピン
ホールの状況及びバンプとして用いた高温放置後の電気
抵抗の増加率を次の方法で測定した。 〔真球度〕金属顕微鏡を用いて、4方向から直径を測定
し、真球度=(最小径/最大径)を求めた。試料10個
の平均値を真球度として表1に示した。 〔ピンホールの状況〕軟X線装置を用いてボール内のピ
ンホールの大きさを測定した。試料10個を観察し、最
大大きさのピンホールを特定して、ボール直径に対する
ピンホールの直径が5%未満の時○、5〜10%の時
△、10%を超える時×として表示し、その測定結果を
表1に示した。 〔高温放置後の電気抵抗増加率〕測定に使用する装置を
図2に示す。図中、11は42アロイを用いたリード
部、12は金ボール、13はAlテープ、14は封止樹
脂である。
11とAlテープ13を加熱圧着した後、封止樹脂14
として得た測定装置を200℃の大気中に2000時間
放置し、放置前後の電気抵抗を測定した。電気抵抗は図
2のように定電流発生電源と電圧計を設置して電気抵抗
値を測定し次式から増加率を求めた。
A0 )/A0 ×100(%) 式中、Aは高温放置後の電気抵抗、A0 は高温放置前の
電気抵抗である。10個の測定装置について測定しその
平均値を測定結果として表1に示した。 (実施例2〜22)(比較例1〜7) 金合金線の組成を表1のようにした事以外は実施例1と
同様にして金合金ボールを製造し、ボールの真球度、ボ
ール内のピンホールの状況及びバンプとして用いた高温
放置後の電気抵抗の増加率を実施例1と同様にして測定
し、その結果を表1に示した。
0.1〜3.0重量%含有した組成である実施例1〜1
1は、ボールの真球度は0.93〜0.99と優れてお
り、ボール内のピンホールの大きさは全てボール直径の
10%以内に収まる○△評価と優れており、高温放置後
の電気抵抗増加率(%)は0〜13%と優れた効果を示
した。
のピンホールの状況及び高温放置後の電気抵抗の増加率
が何れも優れた効果を示すことが判る。 (2)上記(1)の中でも、Pt,Pdのうち少なくと
も1種の含有量が0.5〜2.0重量%のとき、ボール
の真球度は0.96〜0.99とさらに優れたものとな
り、ボール内のピンホールの大きさは全てボール直径の
5%未満に収まる○評価とさらに優れており、高温放置
後の電気抵抗増加率(%)は0%と更に優れた効果を示
した。従って、Pt,Pdのうち少なくとも1種の含有
量が0.5〜2.0重量%組成の金合金ボールが好まし
く用いられる。 (3)上記(1)の組成にAg,Cuのうち少なくとも
1種を3.0重量%以下含有した組成である実施例12
〜22は、ボールの真球度は0.96〜0.99と優れ
ており、ボール内のピンホールの大きさは全てボール直
径の5%未満に収まる○評価と優れており、高温放置後
の電気抵抗の増加率(%)は0%と優れた効果を示し
た。
なくとも1種に加えて、Ag,Cuのうち少なくとも1
種を3.0重量%以下含有した組成としても、所定量の
Pt,Pdのうち少なくとも1種を含有した組成のもの
と同等の効果を示すことが判る。 (4)高純度金のまま金ボールとした比較例1は、高温
放置後の電気抵抗増加率(%)が64%と大きいもので
あった。 (5)高純度金にPt,Pdのうち少なくとも1種を
0.1重量%未満含有した組成である比較例2〜5は、
ボール内のピンホールの大きさは全てボール直径の5〜
10%である△評価、高温放置後の電気抵抗増加率
(%)が52〜86%と大きいものであった。
も1種を0.1重量%未満含有した組成のものより、本
発明になる組成とする方がバンプ用金合金ボールとして
高い信頼性が得られる事が判る。 (6)高純度金にPt,Pdのうち少なくとも1種を
3.0重量%を超えて含有した組成である比較例6〜7
は、ボールの真球度は0.72〜0.78と悪いもので
あり、ボール内のピンホールの大きさはボール直径の1
0%以上である×評価と悪いものであった。
も1種を3.0重量%を超えて含有した組成のものよ
り、本発明になる組成とする方がバンプ用金合金ボール
として高い信頼性が得られる事が判る。
t,Pdのうち少なくとも1種、及び残部がAu及び不
純物からなる組成を有する金合金ボールによれば、バン
プ用金合金ボールとして真球度が良く、ボール内のピン
ホールが小さく、高温放置後の材料の劣化即ち電気抵抗
の増加を小さくする事が出来るため、バンプ用金合金ボ
ールとして用いて効果的である。またPt,Pdのうち
少なくとも1種の含有量が0.5〜2.0重量%のとき
一段と優れた効果を示すようになり好ましく用いられ
る。更に前記含有成分に加えて3.0重量%以下のA
g,Cuのうち少なくとも1種を含有した場合において
も同様の効果を示すものである。
る様子を示す。
加率を測定する装置を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】 白金(Pt)、パラジウム(Pd)のう
ち少なくとも1種を0.1〜3.0重量%、及び残部が
Au及び不可避不純物からなることを特徴とするバンプ
用金合金ボール。 - 【請求項2】 さらに銀(Ag)、銅(Cu)のうち少
なくとも1種を3.0重量%以下含むことを特徴とする
請求項1記載のバンプ用金合金ボール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07777397A JP3635185B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | バンプ用金合金ボール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07777397A JP3635185B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | バンプ用金合金ボール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10275823A true JPH10275823A (ja) | 1998-10-13 |
JP3635185B2 JP3635185B2 (ja) | 2005-04-06 |
Family
ID=13643284
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07777397A Expired - Fee Related JP3635185B2 (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | バンプ用金合金ボール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3635185B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009218442A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Tanaka Electronics Ind Co Ltd | 半導体装置 |
JP2015208777A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | 住友金属鉱山株式会社 | ボール状Au−Ag−Ge系はんだ合金並びにこのボール状Au−Ag−Ge系はんだ合金を用いて封止された電子部品及び電子部品搭載装置 |
CN113088837A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-09 | 江西富鸿金属有限公司 | 一种医疗用高弹性镀锡合金线及其制备方法 |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP07777397A patent/JP3635185B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015208777A (ja) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | 住友金属鉱山株式会社 | ボール状Au−Ag−Ge系はんだ合金並びにこのボール状Au−Ag−Ge系はんだ合金を用いて封止された電子部品及び電子部品搭載装置 |
CN113088837A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-09 | 江西富鸿金属有限公司 | 一种医疗用高弹性镀锡合金线及其制备方法 |
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