JPH1192994A - 微小金属球のはんだめっき法 - Google Patents
微小金属球のはんだめっき法Info
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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
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Abstract
小金属球に効率よく球体に成膜が可能であり、めっき時
にボール同士が付着することを防止した微小金属球のは
んだめっき法の提供。 【解決手段】 陰極4を槽内円周部に、陽極6を槽内中
央部に配設した水平方向に回転可能な密閉されためっき
槽3とその外側に配設した防滴槽8からなる2重構造容
器のめっき装置において、めっき槽3内に微小Cuボー
ル11を装入し、水平方向に50〜800rpmで高速
回転にて槽内に送入しためっき液を円周部側から排出し
ながら、前記めっき槽3を正転、反転させ、これを周期
的に繰り返し、所要のめっき条件にて電気めっきするこ
とにより、凝集を生じることなく前記微小Cuボールに
膜厚均一で良好なはんだめっき膜を得ることができる。
Description
m以下のCuボールなどの微小金属球に効率よく球体に
成膜が可能なはんだめっき法に係り、水平回転可能なめ
っき槽を用い、これを高速で正転反転を周期的に繰り返
すことにより、組成的にも凝集しやすいPbリッチ組成
のはんだを微小金属球に効率よく球体にめっきできる微
小金属球のはんだめっき法に関する。
rray)タイプの半導体パッケージのパンプ芯材とし
て用いられる微小球は、直径が0.1mm〜1.0mm
程度で、材質としては所定組成のはんだの他、最近で
は、電気特性や機械的特性を考慮して、コバール(Ni
−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)されている。
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いわゆる液体中滴下方法
(特開平7−252510号)、金型によるフォーミン
グ等のいわゆる機械的塑性加工方法(特開平4−354
808号)、金属粒又は金属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2−50961号)などが提案されている。
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は
んだ(Pb−Sn系)が被覆され、必要に応じてNiな
どの下地層を形成することもある。
uボールについては、一般に、陽電極をめっき槽外に配
設したバレルを水平軸による垂直方向回転あるいは傾斜
軸による傾斜回転させ、5〜15rpm程度の回転数に
て通電しながらめっきするバレルめっき法が行われてい
た。
融時のボイドやフクレの問題があったため、出願人は、
はんだめっき液を不活性ガスにてバブリングしながら電
気めっきして、微小金属球表面に含有H2量の少ない所
定厚みのはんだめっき被膜を設けた微小金属球のはんだ
めっき法(特願平8‐188834号)、並びに高イオ
ン濃度のめっき液を用いて、極めて低い電流密度で電気
めっきを行い、微小球表面に所定厚みの水素含有量の少
ないはんだめっき被膜を設けた微小球のはんだめっき法
(特願平9‐94958号)を提案した。
ジの高密度化に伴って、チップキャリアーとしてのボー
ル径はさらに小さくなり、径0.25mmや0.15m
mCuボールが要求されている。しかし、ボール径の小
さい前記Cuボールにバレルめっき法を施すと、Cuボ
ールの分散性(撹拌性)が不十分なためCuボール同士
の凝集を生じやすく、その上にめっき被膜が生成される
ため、Cuボールの2個付きや3個付き等を生じ、BG
Aのチップキャリアー用のボールとして使用できない問
題が生じてきた。
ボール径が小さいためにめっき液の循環が不十分とな
り、めっき時の極間電圧が上昇したり、さらに小径のた
めにバレルめっき時にボールと陰極との接触が不十分と
なるため、めっき膜質の不良を発生する問題があった。
ボールなどの微小金属球に効率よく球体に成膜が可能で
あり、めっき時にボール同士が付着することを防止した
微小金属球のはんだめっき法の提供を目的としている。
ルめっき法の欠点を除去し、外径0.30mm以下の微
小金属球へのはんだめっき法について種々検討した結
果、陰極を槽内円周部に、陽極を槽内中央部に配設した
水平方向に回転可能な密閉されためっき槽とその外側に
配設した防滴槽からなる2重構造容器のめっき装置に着
目した。
記めっき槽内に例えば微小Cuボールを装入し、水平方
向に特定の高速回転にて槽内に送入しためっき液を円周
部側から排出しながら、前記めっき槽を正転、反転さ
せ、これを周期的に繰り返し、所要のめっき条件にて電
気めっきすることにより、凝集を生じることなく膜厚均
一で良好なはんだめっき膜を被覆した微小Cuボールを
得ることができることを知見し、この発明を完成した。
可能な槽内円周部に陰極、槽内中央部に陽極を配設した
めっき槽内に送入されためっき液を回転円周部より排出
する構成の水平回転めっき槽を用い、該めっき槽を回転
数50〜800rpmにて所要方向に正転、次いで反転
を周期的に繰り返しながら、イオン濃度5〜20g/
l、電流密度0.1〜5A/dm2のめっき浴条件に
て、めっき槽内に装入した外径0.30mm以下の微小
金属球を槽内円周部の陰極に電気的に接触させて電気め
っきをする微小金属球のはんだめっき法である。
めっき装置の構造を図1に示す。めっき装置は、垂直軸
1に支持されたテーブル2上に載置された円錐状のめっ
き槽3を主体とし、めっき槽3が垂直軸1の回転で水平
回転するもので、めっき槽3の底部円周にリング状のカ
ソード部(陰極)4、めっき槽3中央部にアノード部
(陽極)6が設置されており、図に示すようにめっき液
はホンプで薬液パイプ7よりめっき槽3内に送入される
とともに、カソード部4の下部に設けた通気性の良い多
孔質板からなるポーラスリング5を通じて水平回転速度
に応じた流速でめっき槽3の円周部外へ排出され、めっ
き槽3を覆うように配置された防滴槽8の排出口9より
めっき液を排出する構成からなる。
り付けた液面センサー10により、回転数に応じてポー
ラスリング5より流出するめっき液が補給されて、めっ
き液面が所定高さに維持される。
を特定の回転数で正転させ、その後反転させ、これを周
期的に繰り返して行うもので、微小金属球11はめっき
槽3の回転と停止の際に起こる遠心力と慣性力によって
円周壁面への堆積と崩壊を繰り返し、徐々に位置を変え
ながらめっきされるため、凝集が起こり難くなることを
特徴としている。
ーンの一例を図2に示す。基本的には、加速回転→定速
(高速)回転→減速回転→休止の動作からなっており、
各パートの時間設定は自由にプログラミングできる。こ
の発明において、所定の高速回転の定速運転時にのみ通
電してめっきを行うもので、微小金属球は回転による遠
心力によって陰極と十分に接触されるため、均一で良質
なはんだ膜が生成される。
いては、50rpm未満では十分な遠心力が得られず、
陰極との接触が十分でないため、めっき表面の突起が多
くザラついて良好なめっき被膜が得られず、また800
rpmを超えると、めっき液の飛散が生じ、安定しため
っきができないため、50〜800rpmが好ましい。
ついては、3秒未満では通電時間の割合が少なく能率的
でなく、8秒を超えると陰極との接触時間が長く、金属
球が陰極部に一部被着するので正転、反転する周期は、
3〜8秒が好ましく、通電する定速回転時間は2秒〜6
秒が好ましく、また、正転時間と反転時間は同一でも異
なっていても良い。
合計イオン濃度は、5g/l未満では極間電圧が高くガ
ス発生が生じ、20g/lを超えるとはんだ被膜組成の
コントロールが難しくなるため、5〜20g/lが好ま
しく、さらに好ましい範囲は7〜15g/lである。
は生産性が悪い上、被膜表面がザラつき良好なめっき被
膜が得られず、5A/dm2を超えるとめっき反応時に
ガス発生が多くなり、ピンホールの多いめっきとなり良
好なめっき被膜が得られないため、陰極電流密度は0.
1〜5A/dm2が好ましく、さらに好ましい電流密度
範囲は0.2〜2A/dm2である。
めっきと同様、目的組成に応じたはんだ合金を用いる
が、陰極にはチタン、白金等の不溶性電極を円周壁にリ
ング状に取り付けて用いることができる。
っき液としては、アルカノールスルホン酸錫、アルカノ
ールスルホン酸鉛、フェノールスルホン酸錫、フェノー
ルスルホン酸鉛等をふくむめっき液を使用することがで
きる。
属微小球は、Cu、はんだ、コバール(Fe‐Ni‐C
o合金)などの金属球である。
て、はんだめっき浴として錫7.9g/l、鉛2.1g
/lを含んだアルカノールスルホン酸、半光沢剤を含む
pH<1のめっき液を用い、陽極板にはSn/Pb=6
/4のはんだ板、陰極リングとしてTiリングを用い、
浴温23℃にて、電気めっきを実施した。めっき条件
は、めっき槽の水平回転数が500rpm、電流密度が
0.5Adm2、正転、反転周期が6秒からなる電気め
っきを6時間行い、Cuボール表面に35μmの共晶は
んだめっき層を被覆した。
のばらつき、膜厚精度、凝集状態を測定した。その結果
を表1に示す。なお、組成ばらつき、膜厚精度は20個
をサンプリングして測定した平均値並びに最大値、最小
値より求めた。
軸にて垂直方向に回転するバレルめっき装置を用い、回
転数10rpmで反転なしとした以外は、実施例と同じ
条件でめっきを行い、はんだめっきの凝集状態、組成、
膜厚ばらつきを測定し、その結果を表1に示す。
て、はんだめっき浴として錫2.3g/l、鉛7.7g
/lを含んだアルカノールスルホン酸、半光沢剤を含む
pH<1のめっき液を用い、陽極板にSn/Pb=1/
9のはんだ板、陰極リングとしてTiリングを用いて浴
温23℃にて電気めっきを実施した。めっき槽の水平回
転数が600rpm、電流密度が0.4A/dm2、正
転、反転周期が5秒からなる電気めっきを6時間行い、
Cuボール外周面に35μmのSn10%、Pb90%
組成のPbリッチはんだめっき層を被覆した。得られた
Cuボールのはんだめっきの組成のばらつき、膜厚精
度、凝集状態を測定した結果を表1に示す。
軸にて垂直方向に回転するバレルめっき装置を用い、回
転数13rpmで反転なしとした以外は、実施例2と同
じ条件でめっきを行ったところ、1時間経過後ぐらいか
らCuボールの凝集を生じ、3時間では全てが凝集し、
かつほとんどが陰極板に被着して良好なめっき膜は得ら
れなかった。
用い、これを高速で正転反転を周期的に繰り返すことに
より、組成的にも凝集しやすいPbリッチ組成のはんだ
を微小金属球に効率よく球体にめっきでき、外径が0.
3mm以下の微小金属球自体に凝集を生じることなく、
均一にはんだめっきすることが可能となった。
図である。
一例を示す説明図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 垂直軸で水平回転可能な槽内円周部に陰
極、槽内中央部に陽極を配設しためっき槽内に送入され
ためっき液を回転円周部より排出する構成の水平回転め
っき槽を用い、該めっき槽を回転数50〜800rpm
にて所要方向に正転、次いで反転を周期的に繰り返しな
がら、イオン濃度5〜20g/l、電流密度0.1〜5
A/dm2のめっき浴条件にて、めっき槽内に装入した
外径0.30mm以下の微小金属球を槽内円周部の陰極
に電気的に接触させて電気めっきをする微小金属球のは
んだめっき法。
Priority Applications (1)
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JP27058597A JP3697481B2 (ja) | 1997-09-16 | 1997-09-16 | 微小金属球のはんだめっき法 |
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JP2011256420A (ja) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Hitachi Metals Ltd | めっき装置 |
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WO2021049437A1 (ja) | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 株式会社新菱 | Sn-Bi-In系低融点接合部材およびその製造方法、ならびに半導体電子回路およびその実装方法 |
WO2022050185A1 (ja) | 2020-09-04 | 2022-03-10 | 株式会社新菱 | 低融点接合部材およびその製造方法ならびに半導体電子回路およびその実装方法 |
-
1997
- 1997-09-16 JP JP27058597A patent/JP3697481B2/ja not_active Expired - Fee Related
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