JPS63212094A - 金属球を核とした微小はんだ球の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は集積回路等のマイクロ素子のターミナルに用い
られる例えば、銅球、眼球等の金属球を核とする微小は
んだ球の製造方法に関するものである。

銅球または眼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、たとえば米国特許３３０３３９
３号に記載されている通りであり、最近、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。

従来、この電極用には、はんだを電気メッキした銅又は
眼球が用いられた例がある。このメッキ方法は電気バレ
ルメッキが行われるが、この場合、はんだのメッキ厚は
１０〜２０ミクロンが限度でそれ以上の厚メッキは不可
能であり、その収率も低いのもであった。従って、この
銅球または眼球を核とするはんだ球を使用する場合には
、別にはんだを供給して、接続を行ういという手数のか
かるものである。

また、他の方法として、はんだ付けが困難な板の所定の
位置に多数の凹所をもうけ、その凹所のそれぞれにはん
だに対しぬれ性を示す金属球とはんだ球とを予定個数づ
つ入れ、フラックスの存在下で加熱し、金属球をはんだ
でコーティングする方法がある。

しかしこの方法においては、フラックスの除去工程が必
要となり工数が多くわずられしく′またコストアップと
なっていた他、フラックス除去の仕上がりしだいによっ
ては、残留フラックスのため電極の接合後のはんだ付は
強度の不具合に直接原因し、強度不足や信転性の点で致
命的な問題となった他、適量のフラックスの調整やはん
だ付けの作業条件の管理に十分注意が必要であることな
ど面倒であった。

本発明は、電極の接合に用いる微小はんだ球を工数が少
なく効率良く作れ、はんだ付は強度の安定した信頼性の
高い微小はんだ球の製造方法を提供せんとするもので銅
球または眼球をフラックスなしではんだをコーティング
するもので、フラックスを用いないためその除去工程や
残渣による接合強度への悪影響をなくしたものである。

問題解決の手段としては、非酸化性雰囲気中にて、金属
球にはんだをコーティングするもので、具体的には還元
性ガス雰囲気や不活性ガス雰囲気またはその混合ガス雰
囲気中で行うもので非酸化性雰囲気中行う理由は、フラ
ックスを用いずかつ酸化を防ぐためで、はんだ付は後の
接合強度を安定にさせるためである。

本発明の好ましい態様によれば、ステンレス鋼板、カー
ボン、アルミニウム板　またはマグネシウム板等のはん
だ付けが困難な板の所定の位置に多数のすりばち状のく
ぼみをもうけ、このくぼみに銅球、眼球等の金属球とは
んだ球を孔板を用いて各１個づつ入れ、非酸化性雰囲気
中で、炉中加熱またはばんだ浴上で加熱し、銅球、眼球
等の金属球をはんだでコーティングすることを特徴とす
る銅球、眼球等の金属球を核とする微小はんだ球の製造
方法が提供される。

たとえば、直径０．２５０の眼球の核とする直径０．３
５ｗの５ｎ６０％−Ｐｂ４０％はんだのはんだ球を作る
場合について、本発明の製造方法を添附図面の簡単な説
明すれば次の如くである。

即ち、第１図に示すように、直径１．５鶴、深さ０．８
ｍのすりばち状のくぼみ１を多数もつアルミニウム板２
　（加熱板）を用意し、この上にアルミニウム板２のく
ぼみ１と同位置に０．５５ｍｍφの孔３をもつ０．２ｍ
ｍ厚のステンレス鋼板４を重ね（第２図参照）、さらに
、その上に、前記アルミニウム板２くぼみｌと同位置に
０．３５ｍφの孔５を有する０、２ｆｌ厚のステンレス
鋼板６を重ね（第３図参照）、このステンレス鋼板６は
数鶴スライドできるようにしておく。ステンレス鋼孔板
４は必ずしも必要でないが、これを設けることにより、
眼球、はんだ球を実際上確実にくぼみ１に落とすことが
できる。孔の位置が合致した状態から、ステンレス鋼板
をいづれか一方にスライドさせると、第４図の如く、孔
５はステンレス鋼板４により、ふさがれた状態となり、
この状態で、０．２５ｎ＋φの眼球をステンレス鋼板６
の上におき、重ね板全体を傾斜させるか、振動を与える
と、孔５に一個づつの眼球７が挿入される。余った眼球
は、ハケ等でとりのぞく、次に、ステンレス板６をスラ
イドさせ、ステンレス板４とアルミニウム板２の孔の位
置に合わせると、眼球７はアルミニウム板２のくぼみ１
に一個づつ挿入される。（第５図）。

このような操作を０．３０ｍφのはんだ球に対しても行
うと第６図の如（、眼球７とはんだ球８は各−個づつ、
アルミニウム板２のくぼみ１に挿入される。

次に、前記眼球７とはんだ球８を有するアルミニウム板
２をとりだし、水素雰囲気中で、２７０℃のはんだ浴上
に浮かべて加熱すると、はんだ溶融し、眼球７のまわり
にぬれ、それ自体の表面張力により、くぼみ１の中で球
型を呈する（第７図）。

符号９ははんだ被覆層を示す。次に、それらを冷却しす
ると眼球を核とするはんだ球が得られる。

本発明において、アルミニウム板の（ぼみおよびステン
レス鋼孔板の径は銅球、眼球等の金属球の径およびはん
だのコーティングの所望の厚さによって任意に変えるこ
とができる。

また、加熱板は本発明の製造工程中にあって、はんだ付
けされないものであれば、その材質は制限されないが、
一般には、ステンレス鋼板、アルミニウム板、マグネシ
ウム板、セラミック板等が用いられる。

また、本発明において、加熱板のくぼみに銅球、眼球等
の金属球およびはんだ球を所定個数づつ一般には一個づ
つ挿入できれば、その挿入方法には制限はなく、孔板を
用いる場合でも、その材質は制限されないが、一般には
耐食性、耐久性から考えると、ステンレス鋼板が良い。

本発明に用いるはんだ球の合金組成は、その用途により
変えることができ、例えば、純Ｓ　ｎ　％純Ｐｂ、５ｎ
−Ｐｂ−系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｐｂ−Ａｇ系、Ｐｂ
−３ｎ−Ｉｎ系、Ｐｂ−Ｉｎ系、５ｎ−Ｉｎ系、Ｐｂ−
Ａｇ−Ｉｎ系等が用いられ、これらはんだの球型処理は
不活性雰囲気を用いたアトマイズ法で容易に行うことが
できる。

金属球は、所定の電気伝導度を有し、はんだにぬれるも
のがあれば特に制限はないが、銅球および眼球が最適で
ある。銅球、眼球は不活性雰囲気を用いたアトマイズ法
で容易に製造入手できる。

本発明の銅球または眼球の核は、はんだコーティング時
にはんだ中への銅又は銀の拡散が問題となる場合には、
１〜２ミクロン程度の無電解ニッケルメッキを行い、こ
のニッケルメッキ層を拡散防止層として用いることも可
能である。

なお、本発明において、はんだメッキ用として用いるこ
とによって、はんだ被覆層の厚さを均一にすることが可
能となった。また、充填するはんだ球の個数を変えるこ
とによっても、複数層の厚さを調節できる。

第８図は本発明によって得られた銀核入りはんだ球の外
観を示す写真である（Ｘ１１２．５）。

このようにして得られた銅球または眼球を核とする微小
はんだ球は今まで困難であった厚メッキが可能であり、
また、はんだ量を一定にすることができ、しかも簡単な
装置で効率よく大量のはんだ球の製造が可能であり、は
んだ付は強度の安定した信頼性の高い微小はんだ球の製
造が出来、ＩＣ製造におけるコストダウンの工業分野に
寄与するところすこぶる大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第７図は、本発明の眼球を核とするはんだ球の
製造工程を略式図で示すものである。第８図は本発明に
よって得られた銀核入りはんだ球の外観を示す写真であ
る。 出願人　　田中貴金属工業株式会社 特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６２年特許願第４３７９２号 ２、発明の名称 金属球を核とした微小はんだ球の製造方法３、補正をす
る者 事件との関係　　　特許出願人 昭和６２年４月２８日 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明及び図面の簡単な説明の欄並
びに図面。 ６、補正の内容 （１）明細書第８頁第４行乃至第５行目を削除す６°　
　　　　、１、外　方式■ １蝋６．ｖ′”“ （２）同第８頁第１６行乃至第１８行目の「第８図・−
写真である。」を削除する。 （３）図面の第８図を削除する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. はんだ付けが困難な板の所定の位置に多数の凹所をもう
   け、該凹所のそれぞれにはんだに対しぬれ性を示す金属
   球とはんだ球とを予定個数づつ入れ、次いで非酸化性雰
   囲気中で加熱し、前記金属球をはんだでコーティングす
   ることを特徴とするはんだに対しぬれ性を示す金属球を
   核とする微小はんだ球の製造方法。