JPH1041433A - 微小金属球のハンダめっき法 - Google Patents
微小金属球のハンダめっき法Info
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- JPH1041433A JPH1041433A JP21542996A JP21542996A JPH1041433A JP H1041433 A JPH1041433 A JP H1041433A JP 21542996 A JP21542996 A JP 21542996A JP 21542996 A JP21542996 A JP 21542996A JP H1041433 A JPH1041433 A JP H1041433A
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- Japan
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- solder plating
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- fine metallic
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- dissolved
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- 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
- H05K3/3473—Plating of solder
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 外周面にハンダめっき被膜を設けた微小金属
球がパッケージボードに加熱装着した際に発生した被膜
の膨れにて基板から剥離飛散する問題を解消できる微小
金属球のハンダめっき法の提供。 【解決手段】 めっき槽全体を特定の減圧状態に保持し
てハンダめっきを行うことにより、めっき被膜表面から
発生するＨ2ガスを素早く追い出して、ハンダめっき被
膜中に吸蔵されるＨ2ガス量を低減でき、加熱装着時の
被膜膨れが防止される。
球がパッケージボードに加熱装着した際に発生した被膜
の膨れにて基板から剥離飛散する問題を解消できる微小
金属球のハンダめっき法の提供。 【解決手段】 めっき槽全体を特定の減圧状態に保持し
てハンダめっきを行うことにより、めっき被膜表面から
発生するＨ2ガスを素早く追い出して、ハンダめっき被
膜中に吸蔵されるＨ2ガス量を低減でき、加熱装着時の
被膜膨れが防止される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、直径が０．１ｍ
ｍ〜１．０ｍｍ程度の微小金属球の外周面に吸蔵される
Ｈ2量の少ないハンダめっき被膜を設けるハンダめっき
法に係り、使用するめっき槽全体を容器内に設置して、
圧力を特定の減圧雰囲気に保持しながら電気めっきする
ことにより、微小金属球表面に含有Ｈ2量の少ない所定
厚みのハンダめっき被膜を設ける微小金属球のハンダめ
っき法に関する。
ｍ〜１．０ｍｍ程度の微小金属球の外周面に吸蔵される
Ｈ2量の少ないハンダめっき被膜を設けるハンダめっき
法に係り、使用するめっき槽全体を容器内に設置して、
圧力を特定の減圧雰囲気に保持しながら電気めっきする
ことにより、微小金属球表面に含有Ｈ2量の少ない所定
厚みのハンダめっき被膜を設ける微小金属球のハンダめ
っき法に関する。
【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バンプ芯材とし
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種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。
ｒｒａｙ）タイプの半導体パッケージのバンプ芯材とし
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種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、金型によるフォーミング等の所謂機械的塑性加工方
法、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２−５０９
６１号）などが提案されている。
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、金型によるフォーミング等の所謂機械的塑性加工方
法、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２−５０９
６１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。
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
題があった。
っき被膜を設けた微小金属球は、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
題があった。
【０００６】この発明は、外周面にハンダめっき被膜を
設けた微小金属球がパッケージボードに加熱装着した際
に発生した被膜の膨れにて基板から剥離飛散する問題を
解消できる微小金属球のハンダめっき法の提供を目的と
している。
設けた微小金属球がパッケージボードに加熱装着した際
に発生した被膜の膨れにて基板から剥離飛散する問題を
解消できる微小金属球のハンダめっき法の提供を目的と
している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者らは、従来の微小
金属球の基板から剥離飛散する問題について種々検討し
た結果、微小金属球のハンダめっき被膜中に吸蔵される
Ｈ2ガス量と相関関係があり、問題解決にはハンダめっ
き被膜中に吸蔵されるＨ2量を極力低減する必要がある
ことを知見した。
金属球の基板から剥離飛散する問題について種々検討し
た結果、微小金属球のハンダめっき被膜中に吸蔵される
Ｈ2ガス量と相関関係があり、問題解決にはハンダめっ
き被膜中に吸蔵されるＨ2量を極力低減する必要がある
ことを知見した。
【０００８】一般に、ハンダめっきを施す場合、酸性め
っき浴では被めっき物表面から水素ガスが発生し、この
発明対象の微小金属球では、球体であり体積当たりの表
面積が大きいことからハンダめっき被膜中に吸蔵される
Ｈ2ガス量も多くなる。
っき浴では被めっき物表面から水素ガスが発生し、この
発明対象の微小金属球では、球体であり体積当たりの表
面積が大きいことからハンダめっき被膜中に吸蔵される
Ｈ2ガス量も多くなる。
【０００９】そこで、発明者らは、ハンダめっき被膜中
に吸蔵されるＨ2ガス量を低減できるハンダめっき方法
について鋭意検討した結果、めっき槽全体を例えば、真
空チャンバー内に設置して、十分に減圧雰囲気とするこ
とによって、めっき浴中の溶存ガスを低減することがで
き、引き続き前記減圧下で電気めっきを行ない、微小金
属球にハンダめっき被膜を設けることによって、めっき
被膜表面から発生する水素ガスを素早く追い出すことが
でき、めっき被膜の膨れにて、微小金属球が基板から剥
離飛散する問題を解消できることを知見し、この発明を
完成した。
に吸蔵されるＨ2ガス量を低減できるハンダめっき方法
について鋭意検討した結果、めっき槽全体を例えば、真
空チャンバー内に設置して、十分に減圧雰囲気とするこ
とによって、めっき浴中の溶存ガスを低減することがで
き、引き続き前記減圧下で電気めっきを行ない、微小金
属球にハンダめっき被膜を設けることによって、めっき
被膜表面から発生する水素ガスを素早く追い出すことが
でき、めっき被膜の膨れにて、微小金属球が基板から剥
離飛散する問題を解消できることを知見し、この発明を
完成した。
【００１０】すなわち、この発明は、ハンダめっき液槽
全体を容器内に設置し、２７ｋＰａ以下に保持して溶存
Ｏ2量を２ｐｐｍ以下に低減した後、前記減圧状態を保
持しながら、電気めっきを行ない微小金属球の外周面に
所要厚みのハンダめっき被膜を設けることを特徴とする
微小金属球のハンダめっき法である。
全体を容器内に設置し、２７ｋＰａ以下に保持して溶存
Ｏ2量を２ｐｐｍ以下に低減した後、前記減圧状態を保
持しながら、電気めっきを行ない微小金属球の外周面に
所要厚みのハンダめっき被膜を設けることを特徴とする
微小金属球のハンダめっき法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明において、めっき槽を設
置した容器内の圧力を２７ｋＰａ以下に保つ理由は、２
００ｍｍＨｇを越えるとめっき浴中に溶存しているガス
を十分に追い出すことができず、当該容器内の圧力を２
７ｋＰａ以下に保ちながら電気めっきを行なうことによ
って、めっき被膜表面から発生するＨ2ガスを素早く追
い出すことができる。さらに好ましい容器内の圧力は１
３ｋＰａ以下である。
置した容器内の圧力を２７ｋＰａ以下に保つ理由は、２
００ｍｍＨｇを越えるとめっき浴中に溶存しているガス
を十分に追い出すことができず、当該容器内の圧力を２
７ｋＰａ以下に保ちながら電気めっきを行なうことによ
って、めっき被膜表面から発生するＨ2ガスを素早く追
い出すことができる。さらに好ましい容器内の圧力は１
３ｋＰａ以下である。
【００１２】ハンダめっき液はその組成により、溶存Ｏ
2量は若干異なるが、一般的に７〜９ｐｐｍである。こ
の発明において、電気めっき前のめっき液槽全体を減圧
下に保持することにより、めっき液の溶存Ｏ2量を２ｐ
ｐｍ以下とすることが可能で、電気めっき中の減圧処理
とあいまって微小金属球表面に形成するハンダめっき被
膜に吸蔵されるＨ2ガス量を極力低減でき、その結果、
得られたハンダめっき被膜を有する微小金属球をパッケ
ージボードに加熱装着する際に、ハンダめっき被膜に膨
れを生じることがなく、微小金属球がボードより剥離飛
散することを著しく減少できる。
2量は若干異なるが、一般的に７〜９ｐｐｍである。こ
の発明において、電気めっき前のめっき液槽全体を減圧
下に保持することにより、めっき液の溶存Ｏ2量を２ｐ
ｐｍ以下とすることが可能で、電気めっき中の減圧処理
とあいまって微小金属球表面に形成するハンダめっき被
膜に吸蔵されるＨ2ガス量を極力低減でき、その結果、
得られたハンダめっき被膜を有する微小金属球をパッケ
ージボードに加熱装着する際に、ハンダめっき被膜に膨
れを生じることがなく、微小金属球がボードより剥離飛
散することを著しく減少できる。
【００１３】この発明において、電気めっき時にめっき
液槽全体を減圧雰囲気に置きながら、めっき液中に不活
性ガスによるバブリングを行なうと、めっき被膜に吸蔵
されるＨ2ガス量の低減効果がより一層向上する。ま
た、減圧雰囲気は、実施例の真空ポンプを用いた真空チ
ャンバーの他、２７ｋＰａ以下に保持できれば、公知の
いずれの装置や容器等を用いてもよく、前記のバブリン
グ時にも所定の減圧雰囲気を維持できるよう真空ポンプ
等を作動させると良い。
液槽全体を減圧雰囲気に置きながら、めっき液中に不活
性ガスによるバブリングを行なうと、めっき被膜に吸蔵
されるＨ2ガス量の低減効果がより一層向上する。ま
た、減圧雰囲気は、実施例の真空ポンプを用いた真空チ
ャンバーの他、２７ｋＰａ以下に保持できれば、公知の
いずれの装置や容器等を用いてもよく、前記のバブリン
グ時にも所定の減圧雰囲気を維持できるよう真空ポンプ
等を作動させると良い。
【００１４】
実施例 直径が０．７ｍｍのＣｕ線をプレスマシンによって定寸
切断し、直径Ｄ＝０．７ｍｍ、長さＬ＝０．７５ｍｍの
円柱状個片（Ｌ／Ｄ＝１．０７）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、カーボン製の平板状個片配置治具に形成されている
穴内に振込配置した後、水素雰囲気で１１５０℃の電気
炉内に２０分配置して加熱溶融した後、２５℃／分の冷
却速度で冷却して凝固させ直径０．８ｍｍのＣｕボール
を作成した。
切断し、直径Ｄ＝０．７ｍｍ、長さＬ＝０．７５ｍｍの
円柱状個片（Ｌ／Ｄ＝１．０７）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、カーボン製の平板状個片配置治具に形成されている
穴内に振込配置した後、水素雰囲気で１１５０℃の電気
炉内に２０分配置して加熱溶融した後、２５℃／分の冷
却速度で冷却して凝固させ直径０．８ｍｍのＣｕボール
を作成した。
【００１５】電気めっき用水平バレル内に、前記で作成
したＣｕボールを適量装填し、水平バレルをハンダめっ
き浴中に設定した。ハンダめっき浴としては、Ｓｎ
2+８．５ｇ／ｌ、Ｐｂ2+１．５ｇ／ｌ、有機酸、光沢剤
を含む、ｐＨ＜１のめっき液を用い、浴温を２４℃に保
ち、陽極板には、Ｓｎ／Ｐｂ＝６／４の組成のものを用
いた。
したＣｕボールを適量装填し、水平バレルをハンダめっ
き浴中に設定した。ハンダめっき浴としては、Ｓｎ
2+８．５ｇ／ｌ、Ｐｂ2+１．５ｇ／ｌ、有機酸、光沢剤
を含む、ｐＨ＜１のめっき液を用い、浴温を２４℃に保
ち、陽極板には、Ｓｎ／Ｐｂ＝６／４の組成のものを用
いた。
【００１６】このめっき槽全体を真空チャンバーの中に
設置し、アスピレーターまたはトラップを取り付けた真
空ポンプを用いて、圧力を１３ｋＰａに保った。この状
態でめっき浴の溶存酸素濃度は０．５ｐｐｍとなった。
そして、引き続き前記減圧に保ったまま、陰極電流密度
０．１０Ａ／ｄｍ2で電気めっきを開始し、約１０時間
めっきを行ない、Ｃｕボール外周面に膜厚み３０μｍの
共晶ハンダめっき層を被覆した。
設置し、アスピレーターまたはトラップを取り付けた真
空ポンプを用いて、圧力を１３ｋＰａに保った。この状
態でめっき浴の溶存酸素濃度は０．５ｐｐｍとなった。
そして、引き続き前記減圧に保ったまま、陰極電流密度
０．１０Ａ／ｄｍ2で電気めっきを開始し、約１０時間
めっきを行ない、Ｃｕボール外周面に膜厚み３０μｍの
共晶ハンダめっき層を被覆した。
【００１７】得られたこの発明によるハンダめっき層を
有するＣｕボールを、２００℃、２１０℃、２２０℃、
各１０秒間、各条件１０００個を溶着して、それぞれの
膨れ発生率を測定した。表１にその結果を示す。また、
ＴＣＤ検出器法により、室温から６００℃間で温度を上
昇させながら水素ガスの放出量を測定温度におけるピー
クごとに測定した。表２にその結果を示す。
有するＣｕボールを、２００℃、２１０℃、２２０℃、
各１０秒間、各条件１０００個を溶着して、それぞれの
膨れ発生率を測定した。表１にその結果を示す。また、
ＴＣＤ検出器法により、室温から６００℃間で温度を上
昇させながら水素ガスの放出量を測定温度におけるピー
クごとに測定した。表２にその結果を示す。
【００１８】比較例 実施例と同様に作製したＣｕボールを用い、めっき前お
よびめっき時に減圧状態にすることなく、先の実施例と
同一条件でＣｕボール外周面に膜厚み３０μｍの共晶ハ
ンダめっき層を被覆した。その後、実施例と同様に膨れ
発生率、基板からの剥離飛散率、水素ガス放出量をそれ
ぞれ測定した。その結果を表１，２に示す。
よびめっき時に減圧状態にすることなく、先の実施例と
同一条件でＣｕボール外周面に膜厚み３０μｍの共晶ハ
ンダめっき層を被覆した。その後、実施例と同様に膨れ
発生率、基板からの剥離飛散率、水素ガス放出量をそれ
ぞれ測定した。その結果を表１，２に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】この発明によるハンダめっき方法は、め
っき槽全体を特定の減圧状態に保って、ハンダめっきを
行なうことにより、めっき被膜表面より発生するＨ2ガ
スを素早く追い出して、ハンダめっき被膜中に吸蔵され
るＨ2ガス量を低減でき、微小金属球に設けたハンダめ
っき被膜は含有Ｈ2ガス量が少なく、実施例に明らかな
ようにハンダめっき被膜を有する微小金属球をパッケー
ジボードに加熱装着した際の被膜の膨れが激減し、基板
から微小金属球が剥離飛散する問題が解消される。
っき槽全体を特定の減圧状態に保って、ハンダめっきを
行なうことにより、めっき被膜表面より発生するＨ2ガ
スを素早く追い出して、ハンダめっき被膜中に吸蔵され
るＨ2ガス量を低減でき、微小金属球に設けたハンダめ
っき被膜は含有Ｈ2ガス量が少なく、実施例に明らかな
ようにハンダめっき被膜を有する微小金属球をパッケー
ジボードに加熱装着した際の被膜の膨れが激減し、基板
から微小金属球が剥離飛散する問題が解消される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西郷 恒和 大阪府三島郡島本町江川２丁目15−17 住 友特殊金属株式会社山崎製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 ハンダめっき液槽全体を容器内に設置
し、２７ｋＰａ以下に保持して溶存Ｏ2量を２ｐｐｍ以
下に低減した後、前記減圧状態を保持しながら、電気め
っきを行ない微小金属球の外周面に所要厚みのハンダめ
っき被膜を設けることを特徴とする微小金属球のハンダ
めっき法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21542996A JPH1041433A (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 微小金属球のハンダめっき法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21542996A JPH1041433A (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 微小金属球のハンダめっき法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041433A true JPH1041433A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16672199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21542996A Pending JPH1041433A (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 微小金属球のハンダめっき法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1041433A (ja) |
-
1996
- 1996-07-25 JP JP21542996A patent/JPH1041433A/ja active Pending
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