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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- Powder Metallurgy (AREA)
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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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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2010216004A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-30 | Hitachi Metals Ltd | 電子部品用複合ボールの製造方法 |
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| KR101196972B1 (ko) | 2010-07-23 | 2012-11-02 | 가부시키가이샤 네오맥스 마테리아르 | 전자부품용 복합 볼의 제조방법 |
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| 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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