KR101563884B1 - Core solder ball, method for manufacturing the same, and electronic part including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코어 솔더 볼, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전자부품에 관한 것으로서, 다층 솔더층 및 코어 솔더 볼의 산화를 방지할 수 있는 최외각층을 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 솔더 볼, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전자부품에 관한 것이다. The present invention relates to a core solder ball, a method of manufacturing the core solder ball, and an electronic component including the core solder ball. The core solder ball includes an multilayer solder layer and an outermost layer capable of preventing oxidation of the core solder ball. And an electronic component including the same.

Description

코어 솔더 볼, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전자부품{Core solder ball, method for manufacturing the same, and electronic part including the same}Technical Field [0001] The present invention relates to a core solder ball, a method of manufacturing the core solder ball, and an electronic part including the core solder ball, a method for manufacturing the same,

본 발명은 코어 솔더 볼, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전자부품에 관한 것으로서, 다층 솔더층 및 코어 솔더 볼의 산화를 방지할 수 있는 최외각층을 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 솔더 볼, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전자부품에 관한 것이다.
The present invention relates to a core solder ball, a method of manufacturing the core solder ball, and an electronic component including the core solder ball. The core solder ball includes an multilayer solder layer and an outermost layer capable of preventing oxidation of the core solder ball. And an electronic component including the same.

본 발명은 반도체 장치에 사용되는 접속 수단에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 칩과 외부 실장 수단과의 전기적 연결을 위하여 사용되는 솔더 볼에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a connection means used in a semiconductor device, and more particularly to a solder ball used for electrical connection between a semiconductor chip and an external mounting means.

현재, 기판에 반도체 등이 실장된 전자 부품은 BGA(ball grid array)나 CSP(chip size package)라 칭하는 형태의 패키지를 이용하여 제조되고 있다. 그리고, 이러한 전자 부품에서는 단자를 접합하는 데 솔더 볼을 이용한다. 이 같은 솔더 볼을 이용한 단자의 접합은 통상적으로 수백 마이크론 간격으로 단자를 접합하는 경우에 이용되기 때문에 고도의 치수 정밀도가 요구된다. 또한, 전술한 단자의 접합 시에 솔더링이 불량하게 수행되는 경우에는 솔더링 비용에 비해 대단히 고가인 패키지의 불량이 발생한다. 따라서, 솔더 볼에 의한 단자의 접합 시에는 높은 신뢰성 또한 요구된다.At present, electronic parts on which a semiconductor or the like is mounted on a substrate are manufactured using a package called a ball grid array (BGA) or a chip size package (CSP). In such an electronic component, solder balls are used for bonding the terminals. Such bonding of the terminals using the solder balls is generally used when bonding the terminals at intervals of several hundred microns, so that a high degree of dimensional accuracy is required. In addition, when the soldering is performed poorly at the time of bonding the terminals, defects in the package, which are extremely expensive compared to the soldering cost, occur. Therefore, high reliability is also required when bonding the terminals by solder balls.

단자 접합 시에 고도의 치수 정밀도 및 신뢰성을 얻기 위해서는 솔더 볼의 조성, 솔더 접합 조건, 솔더 볼의 표면 상태를 관리하는 것이 관건이다. 전술한 요건 중에서도 솔더 볼의 표면 상태와 관련해서는 솔더 볼 표면에서의 산화 정도가 낮아야 한다. 솔더 볼을 이용한 패키지의 제조 시에는 BGA 기판 상에 미리 정해진 위치에 솔더 볼을 탑재한 다음, 가열 장치로 솔더 볼을 용융시켜 범프(bump)를 형성한다. 이 때, 상기 솔더 볼의 표면이 산화되어 있는 경우에는 용융 시에 솔더 볼의 젖음성이 저하되기 때문에, 솔더 볼이 기판 상의 단자에 완전히 부착되지 않아, 접합 강도가 충분치 않게 된다. In order to achieve high dimensional accuracy and reliability at terminal bonding, it is important to control the composition of the solder balls, solder bonding conditions, and the surface condition of the solder balls. Among the above requirements, the degree of oxidation on the surface of the solder ball must be low in relation to the surface condition of the solder ball. In manufacturing a package using a solder ball, a solder ball is mounted on a predetermined position on a BGA substrate, and then a solder ball is melted by a heating device to form a bump. At this time, when the surface of the solder ball is oxidized, the wettability of the solder ball at the time of melting is lowered, so that the solder ball is not completely attached to the terminals on the substrate, so that the bonding strength is insufficient.

또한, 전술한 산화 피막이 형성되는 경우 이외에도, 솔더 볼 표면에 오물이나 유기물 등의 막이 형성되는 경우, 전술한 바와 같이 접합 강도가 충분치 않게 된다. 이 같은 솔더의 접합 강도 부족은 솔더링이 불량하기 때문에 나타나며, 나아가 패키지 불량의 원인이 된다.Further, in addition to the case where the above-described oxide film is formed, when a film of dirt or organic matter is formed on the surface of the solder ball, the bonding strength becomes insufficient as described above. The lack of bonding strength of such a solder appears because of poor soldering, which further causes a package failure.

솔더 볼 표면의 산화는 산화 후의 솔더 볼 표면이 흑색으로 보이기 때문에 “흑화(blackening)”라 불린다. 전술한 흑화에 의한 솔더의 접합 강도 저하 문제를 해결하기 위해 상기 솔더 볼의 표면을 솔더 볼과 상이한 다른 재료로 코팅함으로써 솔더 볼 표면의 산화를 억제하는 방법이 검토되고 있다. 또한, 상기 솔더 볼의 코팅 재료로서는 지방족 탄화수소계 활제(lubricant), 고급 지방족 알코올ㆍ고급 지방산계 활제, 지방산 아미드계 활제, 금속 비누계 활제, 지방산 에스테르계 활제 등의 활제(예를 들면, 일본 특개2000-288771호 공보 참조); 및 금속(예: Au, Sn 등) 방식제(예를 들면, 일본 특개평 08-164496호 공보 참조)를 사용하는 것이 검토되고 있다.
Oxidation of the solder ball surface is referred to as " blackening " because the surface of the solder ball after oxidation appears black. A method of suppressing the oxidation of the surface of the solder ball by coating the surface of the solder ball with another material different from the solder ball has been studied in order to solve the problem of lowering the bonding strength of the solder due to the blackening described above. Examples of the coating material of the solder ball include lubricants such as an aliphatic hydrocarbon-based lubricant, a higher aliphatic alcohol-higher fatty acid-based lubricant, a fatty acid amide-based lubricant, a metal soap lubricant and a fatty acid ester lubricant 2000-288771); (For example, Au, Sn, etc.) corrosion inhibitor (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-164496).

일본 특개 2000-288711호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-288711 일본 특개평 08-164496호Japanese Patent Laid-Open No. 08-164496

본 발명은 표면 산화를 억제하여 솔더링 특성 및 접합 강도를 개선할 수 있는 새로운 구조의 코어 솔더 볼을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a core solder ball of a new structure capable of suppressing surface oxidation and improving soldering characteristics and bonding strength.

본 발명은 또한, 본 발명에 의한 코어 솔더 볼의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention also aims to provide a method of manufacturing a core solder ball according to the present invention.

본 발명은 또한, 본 발명에 의한 코어 솔더 볼을 실장하는 전자 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention also aims to provide an electronic component for mounting a core solder ball according to the present invention.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 The present invention has been made to solve the above problems

코어;core;

상기 코어의 표면에 형성된 금속층;A metal layer formed on a surface of the core;

상기 금속층의 표면에 형성된 솔더층; 및A solder layer formed on a surface of the metal layer; And

상기 솔더층의 표면에 형성된 최외각층;을 포함하는 코어 솔더 볼에 있어서,And an outermost layer formed on a surface of the solder layer,

상기 솔더층은 The solder layer

상기 금속층의 표면에 형성된 Sn-Ag 계의 합금을 포함하는 제 1 솔더층; A first solder layer including an Sn-Ag-based alloy formed on a surface of the metal layer;

상기 제 1 솔더층의 표면에 형성된 Sn-Cu 계의 합금을 포함하는 제 2 솔더층; A second solder layer including a Sn-Cu-based alloy formed on a surface of the first solder layer;

상기 제 2 솔더층의 표면에 형성된 Sn-Ag 계의 합금을 포함하는 제 3 솔더층; 및A third solder layer including an Sn-Ag based alloy formed on a surface of the second solder layer; And

상기 제 3 솔더층의 표면에 형성된 Sn-Cu 계의 합금을 포함하는 제 4 솔더층; 을 포함하고, A fourth solder layer including a Sn-Cu-based alloy formed on the surface of the third solder layer; / RTI >

상기 최외각층은 △G0 (표준 깁스 자유 에너지)의 값이 Sn 보다 작은 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 솔더 볼을 제공한다.The outermost layer has a composition of? G 0 (Standard Gibbs free energy) value of Sn is less than Sn.

도 1에 본 발명에 의한 코어 솔더 볼의 구조를 모식적으로 나타내었다. 도 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 코어 솔더 볼은 코어(1); 상기 코어의 표면에 형성된 금속층(2); 상기 금속층의 표면에 형성된 솔더층(3); 및 상기 솔더층의 표면에 형성된 최외각층(4) 을 포함한다. Fig. 1 schematically shows the structure of a core solder ball according to the present invention. As shown in FIG. 1, a core solder ball according to the present invention includes a core 1; A metal layer (2) formed on the surface of the core; A solder layer 3 formed on the surface of the metal layer; And an outermost layer (4) formed on the surface of the solder layer.

본 발명에 의한 코어 솔더 볼에 있어서, 상기 △G0 의 값이 Sn 보다 작은 금속은 Ge, In, Al, Ni, 및 Pd 로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상인 것을 특징으로 한다. 상기 △G0 의 값이 Sn 보다 작은 금속은 상기 제 4 솔더층에 포함된 Sn 보다 전 온도 영역에서 △G0 의 값이 낮아서 Sn 보다 먼저 산화물이 생성되기 때문에 추가적인 산화를 방지할 수 있다. In the core solder ball according to the present invention, the above-mentioned? G 0 Is a metal selected from the group consisting of Ge, In, Al, Ni, and Pd. The? G 0 The value of Sn is smaller than the metal in the former temperature range than the Sn contained in the solder layer and the fourth △ G 0 The oxide is generated prior to Sn, so that further oxidation can be prevented.

본 발명에 의한 코어 솔더 볼에 있어서, 상기 코어는 순수 Cu 또는 95 중량% 이상의 Cu인 것을 특징으로 한다. In the core solder ball according to the present invention, the core is pure Cu or at least 95% by weight of Cu.

본 발명에 의한 코어 솔더 볼에 있어서, 상기 코어는 Cu 와 Zn, Sn, P, Ni, 및 Au 로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나의 금속과의 합금인 것을 특징으로 한다.In the core solder ball according to the present invention, the core is an alloy of Cu and one metal selected from the group consisting of Zn, Sn, P, Ni, and Au.

본 발명에 의한 코어 솔더 볼에 있어서, 상기 금속층은 금, 은, 니켈, 아연, 주석, 알루미늄, 크롬, 및 안티몬으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1개 또는 2개 이상인 것을 특징으로 한다. In the core solder ball according to the present invention, the metal layer may be one or two or more selected from the group consisting of gold, silver, nickel, zinc, tin, aluminum, chromium, and antimony.

본 발명에 의한 코어 솔더 볼에 있어서, 상기 금속층은 두께가 0.1 내지 5 ㎛ 인 것을 특징으로 한다. In the core solder ball according to the present invention, the metal layer has a thickness of 0.1 to 5 占 퐉.

본 발명에 의한 코어 솔더 볼에 있어서, 상기 금속층은 2층 이상의 복수층인 것을 특징으로 한다. In the core solder ball according to the present invention, the metal layer is a plurality of layers of two or more layers.

본 발명에 의한 코어 솔더 볼에 있어서, 상기 솔더층은 두께가 5 내지 50 ㎛ 인 것을 특징으로 한다. In the core solder ball according to the present invention, the solder layer has a thickness of 5 to 50 mu m.

본 발명에 의한 코어 솔더 볼에 있어서, 상기 최외각층의 두께는 0.001 내지 1 ㎛ 인 것을 특징으로 한다.
In the core solder ball according to the present invention, the thickness of the outermost layer is 0.001 to 1 占 퐉.

본 발명은 또한, The present invention also relates to

코어를 준비하는 단계;Preparing a core;

상기 코어의 표면에 무전해 또는 전해 도금을 통해 금속층을 형성하는 단계;Forming a metal layer on the surface of the core through electroless or electrolytic plating;

상기 금속층의 표면에 무전해 또는 전해 도금을 통해 제 1 솔더층 내지 제 4 솔더층을 순차적으로 각각 형성하는 단계; 및Sequentially forming a first solder layer to a fourth solder layer on the surface of the metal layer through electroless plating or electrolytic plating; And

상기 제 4 솔더층의 표면에 PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), ALD(Atomic Layer Deposition), 무전해 도금, 및 전해 도금 중 어느 하나의 방법을 통해 최외각층을 형성하는 단계;를 포함하는 본 발명에 의한 코어 솔더 볼의 제조방법을 제공한다.Forming an outermost layer on the surface of the fourth solder layer through one of PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), ALD (Atomic Layer Deposition), electroless plating, and electrolytic plating; A method of manufacturing a core solder ball according to the present invention is provided.

본 발명에 의한 코어 솔더 볼의 제조방법에 있어서, 상기 최외각층은 PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition), ALD(Atomic Layer Deposition), 무전해 도금, 및 전해 도금 중 어느 하나의 방법을 통해 형성될 수 있다. In the method of manufacturing a core solder ball according to the present invention, the outermost layer may be formed by any one of PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), ALD (Atomic Layer Deposition), electroless plating, and electrolytic plating .

플라즈마 화학기상증착법(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)이란 반응기내 혼합기체에 전장을 걸어 플라즈마 상태를 형성하여 박막을 증착하는 방법으로 저온에서 박막 증착이 가능한 특징이 있다. 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)이란 단원자층의 화학적 흡착 및 탈착을 이용한 나노스케일의 박막 증착기술로서 반응물질을 펄스 형태로 챔버에 공급함으로써 기판 등의 표면에 반응물질의 표면포화(surface saturation) 반응에 의한 화학적 흡착과 탈착을 이용한 박막 증착기술로, 저온에서 박막 증착이 가능하다는 장점이 있다.
Plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) is a method of depositing a thin film by forming a plasma state by applying an electric field to a mixed gas in a reactor. The thin film can be deposited at a low temperature. Atomic Layer Deposition (ALD) is a nanoscale thin film deposition technique using chemical adsorption and desorption of a monolayer, which is applied to the chamber in pulsed form to form a surface saturation ) Chemical adsorption and desorption by reaction, it is possible to deposit thin film at low temperature.

본 발명은 또한, 본 발명에 의한 코어 솔더 볼을 이용하여 형성된 솔더 범프를 포함하는 전자 부품을 제공한다.
The present invention also provides an electronic component including a solder bump formed using the core solder ball according to the present invention.

본 발명에 의한 코어 솔더 볼은 복수개의 솔더층 및 솔더층 외각에 추가 산화를 막아주는 최외각층을 더 포함함으로써 산화 및 열에 강한 솔더 볼을 제조할 수 있고, 이에 따라 제조된 코어 솔더 볼은 솔더링 특성 및 접합 특성이 개선된다. The core solder ball according to the present invention further comprises a plurality of solder layers and an outermost layer for preventing further oxidation to the outer periphery of the solder layer, thereby making it possible to produce oxidation and heat resistant solder balls, And bonding properties are improved.

도 1은 본 발명에 의한 코어 솔더 볼의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예 및 비교예에서 제조된 코어 솔더 볼에 대해 multi reflow test를 실시한 결과를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예 및 비교예에서 제조된 코어 솔더 볼에 대해 multi reflow test를 실시한 후 외관을 관찰한 결과를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예 및 비교예에서 제조된 코어 솔더 볼에 대해 multi reflow test를 5회 실시한 이후 표면 산화도를 비교한 결과를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에서 제조된 코어 솔더 볼에 대해 multi reflow test를 실시한 이후 표면 산화도를 비교한 결과를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에서 제조된 코어 솔더 볼에 대해 고온저장실험 결과를 나타낸다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에서 제조된 코어 솔더 볼에 대한 오제 전자 분광(AES: Auger electron spectroscopy) 분석 결과를 나타낸다.
1 shows a structure of a core solder ball according to the present invention.
FIG. 2 shows a result of a multi-reflow test on the core solder balls manufactured in one embodiment of the present invention and a comparative example.
FIGS. 3 and 4 show results of a multi-reflow test on the core solder balls manufactured according to one embodiment of the present invention and a comparative example, and then the appearance of the core solder balls was observed.
FIG. 5 shows the results of a comparison of surface oxidation degrees after performing a multi-reflow test five times on core solder balls manufactured in one embodiment of the present invention and a comparative example.
FIGS. 6 and 7 show the results of a comparison of the surface oxidation degree after a multi-reflow test on the core solder balls manufactured in one embodiment and the comparative example of the present invention.
FIG. 8 shows high temperature storage test results of the core solder balls manufactured in one embodiment and the comparative example of the present invention.
FIGS. 9 to 11 show Auger electron spectroscopy (AES) analysis results of the core solder balls prepared in one embodiment of the present invention and a comparative example.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이하의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited by the following examples.

<< 실시예Example > 코어 > Core 솔더Solder 볼의 제조 Manufacture of balls

구리 코어는 구리를 가열을 통해 용융시키고, 용융된 용탕에서 오리피스를 통해 평균 직경이 180 ㎛로 제조하였다. The copper core melts the copper through heating and has an average diameter of 180 mu m through the orifice in the molten melt.

제조된 구리 코어에 전처리 공정 후 일반적인 무전해 도금 공정을 수행하여 약 1 ㎛의 두께를 갖는 니켈 도금층(금속층)을 형성하였다. 이후, 바렐 전해 도금 공정을 수행하여 니켈 도금층이 형성된 구리 코어에 약 18 ㎛의 두께를 갖고 Sn-3.0Ag 계의 합금솔더로 구성되는 제 1 솔더층, Sn-0.7Cu 계의 합금솔더로 구성되는 제 2 솔더층, Sn-3.0Ag 계의 합금솔더로 구성되는 제 3 솔더층, 및 Sn-0.7Cu 계의 합금솔더로 구성되는 제 4 솔더층을 전해 도금에 의해 순차적으로 형성하고, 이후 최외각층으로서 Ge 층을 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition)에 의해 형성하였다.The prepared copper core was subjected to a general electroless plating process after a pretreatment process to form a nickel plating layer (metal layer) having a thickness of about 1 mu m. Thereafter, a first solder layer composed of Sn-3.0Ag-based alloy solder having a thickness of about 18 탆 and a Sn-0.7Cu-based alloy solder is formed on the copper core in which the nickel plating layer is formed by performing the barrel electroplating process A second solder layer, a third solder layer composed of an Sn-3.0Ag-based alloy solder, and a fourth solder layer composed of an Sn-0.7Cu-based alloy solder are successively formed by electrolytic plating, The Ge layer was formed by PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition).

PECVD는 Ge source는 Tetrakisethylmethylamido Germanium(Ge{N(CH3)C2H5}을 사용하고, Dilute gas로는 N2, Purge gas로는 불활성 기체인 Ar, Carrier gas로는 He를 사용하여 수행하였다. Precursor 및 Dilute gas의 주입방법은 source에 line heater로 일정하게 온도를 유지하여 증기압을 높여 기화를 용이하게 하여 주입하였으며, Deposition Temperature는 200 도, Bubbler Temperature는 30 도, Gas line Temperature는 60 도를 유지하였다. 또한 MFC를 이용하여 N2 60 sccm, Ar 100 sccm, He 150 sccm로 제어, 공급하였다. 실험은 Precursor+H/Ar:H/Ar+Ar(1:3+7)(sec) 비율로 50 ~ 200 cycles 진행되었다.PECVD was performed by using Tetrakisethylmethylamido Germanium (Ge {N (CH 3 ) C 2 H 5 } as a Ge source, N 2 as a dilute gas, Ar as an inert gas as a purge gas and He as a carrier gas. Dilute gas was injected at a constant temperature by a line heater at the source. The deposition temperature was 200 ° C, the bubbler temperature was 30 ° C, and the gas line temperature was 60 ° C. The MFC was controlled and supplied with N 2 60 sccm, Ar 100 sccm, and He 150 sccm. The experiment was carried out at a ratio of Precursor + H / Ar: H / Ar + Ar (1: 3 + 200 cycles.

최외각층으로서 Ge의 두께 및 최외각층으로서 사용되는 금속의 종류를 변경시키면서 아래와 같이 실시예 1 내지 5 의 솔더 볼을 제조하였다. 비교예로서 최외각층을 형성하지 않은 경우 및 기존 사용되는 SAC 305(Sn: Bal., Ag:3 wt%, Cu:0.5 wt%)를 사용하였다. The solder balls of Examples 1 to 5 were manufactured as follows while varying the thickness of Ge as the outermost layer and the kind of metal used as the outermost layer. As a comparative example, SAC 305 (Sn: Bal., Ag: 3 wt%, Cu: 0.5 wt%) was used in the case where an outermost layer was not formed.

코어core 금속층
(두께)
Metal layer
(thickness)
솔더층
(두께)
Solder layer
(thickness)
최외각층
(두께)
Outermost layer
(thickness)
실시예1Example 1 CuCu Ni
(1um)
Ni
(1 um)
Sn/Ag/Cu
(18um)
Sn / Ag / Cu
(18um)
Ge
(0.1um↓)
Ge
(0.1 um ↓)
실시예2Example 2 CuCu Ni
(1um)
Ni
(1 um)
Sn/Ag/Cu
(18um)
Sn / Ag / Cu
(18um)
Ge
(0.1um)
Ge
(0.1 mu m)
실시예3Example 3 CuCu Ni
(1um)
Ni
(1 um)
Sn/Ag/Cu
(18um)
Sn / Ag / Cu
(18um)
Ge
(1um↑)
Ge
(1um ↑)
실시예4Example 4 CuCu Ni
(1um)
Ni
(1 um)
Sn/Ag/Cu
(18um)
Sn / Ag / Cu
(18um)
In
(0.1um↓)
In
(0.1 um ↓)
실시예5Example 5 CuCu Ni
(1um)
Ni
(1 um)
Sn/Ag/Cu
(18um)
Sn / Ag / Cu
(18um)
Ni
(0.1um↓)
Ni
(0.1 um ↓)
비교예1Comparative Example 1 SAC 305SAC 305 비교예2Comparative Example 2 CuCu Ni
(1um)
Ni
(1 um)
Sn/Ag
(18um)
Sn / Ag
(18um)
XX
비교예3Comparative Example 3 CuCu Ni
(1um)
Ni
(1 um)
Sn/Ag/Cu
(18um)
Sn / Ag / Cu
(18um)
XX

<< 실험예Experimental Example > > multimulti reflowreflow testtest

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 코어 솔더 볼에 대해 multi reflow test를 실시한 결과를 표 2에 나타내었다. 또한 상기 실시예 1 및 비교예 3에서 제조된 코어 솔더 볼에 대해 multi reflow test를 실시한 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2 및 표 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 의해 제조된 최외각층을 포함하는 솔더 볼의 경우 wrinkle 현상이 완화된 것을 확인할 수 있다. Table 2 shows the result of a multi reflow test on the core solder balls prepared in Examples and Comparative Examples. FIG. 2 shows a result of a multi reflow test of the core solder balls prepared in Example 1 and Comparative Example 3. FIG. As shown in FIG. 2 and Table 2, it can be seen that the wrinkle phenomenon is alleviated in the case of the solder ball including the outermost layer produced by the present invention.

산화Oxidation WrinkleWrinkle MRT1MRT1 MRT3MRT3 MRT5MRT5 MRT1MRT1 MRT3MRT3 MRT5MRT5 실시예1Example 1 00 00 00 00 00 00 실시예2Example 2 33 55 99 00 22 33 실시예3Example 3 솔더링 안됨No soldering 실시예4Example 4 00 1One 33 00 00 00 실시예5Example 5 00 55 1212 00 33 55 비교예1Comparative Example 1 00 00 00 00 00 00 비교예2Comparative Example 2 3737 7070 9090 0.30.3 99 77 비교예3Comparative Example 3 3131 7272 8383 0.250.25 1010 33

<< 실험예Experimental Example > > multimulti reflowreflow testtest 후 외관 관찰 Appearance after

상기 실시예 1 및 비교예 3에서 제조된 코어 솔더 볼에 대해 multi reflow test를 실시한 후 외관을 관찰한 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다. 도 3에서 본 발명의 실시예에 의하여 최외각층으로 Ge을 형성한 코어 솔더 볼의 경우 외관에서 wrinkle 현상이 전혀 발생하지 않는데 비해, 도 4의 비교예의 경우 MRT 3회 실시후 wrinkle 현상이 10 % 이상 발생하는 것을 알 수 있다.
The core solder balls prepared in Example 1 and Comparative Example 3 were subjected to a multi-reflow test, and the external appearance was observed. The results are shown in FIG. 3 and FIG. 3, wrinkle phenomenon does not occur at the outer surface of the core solder ball formed with Ge outermost layer according to the embodiment of the present invention. In contrast, in the comparative example of FIG. 4, wrinkle phenomenon .

<< 실험예Experimental Example > 표면 산화도 비교> Surface oxidation degree comparison

최외각층의 금속 성분만을 달리하여 상기 실시예 1과 동일하게 코어 솔더 볼을 제조하고, 상기 제조된 코어 솔더 볼 및 상기 비교예에서 제조된 코어 솔더 볼에 대해 multi reflow test를 5회 실시한 이후 표면 산화도를 비교하고 그 결과를 도 5에 나타내고, multi reflow test 횟수에 따른 실시예 1, 4 및 비교예 3의 표면 산화도를 도 6에 나타내었다. 또한, multi reflow test를 3회 실시한 이후 실시예 1 및 비교예 3의 산화막 형성 두께를 도 7에 나타내었다.The core solder balls were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the metal components of the outermost layers were different from each other. The core solder balls thus prepared and the core solder balls prepared in the above Comparative Example were subjected to a multi reflow test five times, The results are shown in FIG. 5, and the surface oxidation states of Examples 1 and 4 and Comparative Example 3 according to the number of multi reflow tests are shown in FIG. FIG. 7 shows the thicknesses of oxide films formed in Example 1 and Comparative Example 3 after the multi-reflow test was performed three times.

도 5 및 6에서 보는 바와 같이 최외각층에 Ge 또는 In을 포함하는 경우 multi reflow test를 5회 실시한 이후에도 표면 산화가 거의 발생하지 않는데 비해, 최외각층을 포함하지 않거나, 최외각층으로 Sb을 포함하는 경우 표면산화가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 특히 도 6에서는 비교예의 코어 솔더 볼의 표면에서 산화가 진행되어 표면 색상이 변색되는 흑화 현상이 발생하는 것을 뚜렷하게 확인할 수 있다.
As shown in FIGS. 5 and 6, when the outermost layer contains Ge or In, surface oxidation hardly occurs even after the multi-reflow test is performed five times. In contrast, when the outermost layer is not included or Sb is included in the outermost layer It can be confirmed that surface oxidation occurs. In particular, in FIG. 6, it can be clearly seen that blackening phenomenon occurs in which the oxidation progresses on the surface of the core solder ball of the comparative example to discolor the surface color.

<< 실험예Experimental Example > > HighHigh TemperatureTemperature StorageStorage (( HTSHTS ) 분석) analysis

상기 실시예 1 및 비교예 3에서 제조된 코어 솔더 볼에 대하여 150 ℃에서 96 시간 및 250 시간 동안 고온 저장 실험을 수행하여 그 결과를 도 8에 나타내고, 고온 처리 전 및 150 ℃에서 96 시간 동안 처리 후의 코어 솔더 볼에 대한 오제 전자 분광(AES: Auger electron spectroscopy) 분석 결과를 도 9 내지 도 11에 나타내었다. The core solder balls prepared in Example 1 and Comparative Example 3 were subjected to a high temperature storage test at 150 ° C. for 96 hours and 250 hours. The results are shown in FIG. 8, The results of Auger electron spectroscopy (AES) analysis of the core solder balls after that are shown in Figs. 9 to 11.

도 8에서 보는 바와 같이 Ge 최외각층을 포함한 본 발명의 경우 250 시간 후에도 흑화 현상이 나타나지 않는 반면, Ge 최외각층을 포함하지 않은 비교예의 경우 흑화 현상이 두드러지게 나타나는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 8, in the case of the present invention including the outermost Ge layer, blackening phenomenon does not appear even after 250 hours, whereas in the comparative example not including the Ge outermost layer, blackening phenomenon appears remarkably.

또한 도 9 내지 도 11에서 보는 바와 같이 열처리 전 실시예 1의 경우 표면에 산화막이 7.5 nm 두께로 형성되어 있으며, 150 ℃에서 96 시간 열처리한 이후 에도 산화막이 8.5 nm 두께인 것을 알 수 있다. 반면, 비교예 3의 경우 열처리 후 14 nm 두께의 산화막이 형성되었음을 확인할 수 있으며, 이를 통해 본원 발명의 코어 솔더 볼의 경우 고온 저장 특성이 우수한 것을 알 수 있다.9 to 11, in the case of Example 1 before heat treatment, the oxide film was formed to a thickness of 7.5 nm on the surface, and the oxide film was 8.5 nm thick even after heat treatment at 150 ° C. for 96 hours. On the other hand, in the case of Comparative Example 3, it can be confirmed that an oxide film having a thickness of 14 nm was formed after the heat treatment, and that the core solder ball of the present invention is excellent in high temperature storage characteristics.

Claims (11)

코어;
상기 코어의 표면에 형성된 금속층;
상기 금속층의 표면에 형성된 솔더층; 및
상기 솔더층의 표면에 형성된 최외각층;을 포함하는 코어 솔더 볼에 있어서,
상기 솔더층은
상기 금속층의 표면에 형성된 Sn-Ag 계의 합금을 포함하는 제 1 솔더층;
상기 제 1 솔더층의 표면에 형성된 Sn-Cu 계의 합금을 포함하는 제 2 솔더층;
상기 제 2 솔더층의 표면에 형성된 Sn-Ag 계의 합금을 포함하는 제 3 솔더층; 및
상기 제 3 솔더층의 표면에 형성된 Sn-Cu 계의 합금을 포함하는 제 4 솔더층; 을 포함하고,
상기 최외각층은 △G0 의 값이 Sn 보다 작은 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 코어 솔더 볼.
core;
A metal layer formed on a surface of the core;
A solder layer formed on a surface of the metal layer; And
And an outermost layer formed on a surface of the solder layer,
The solder layer
A first solder layer including an Sn-Ag-based alloy formed on a surface of the metal layer;
A second solder layer including a Sn-Cu-based alloy formed on a surface of the first solder layer;
A third solder layer including an Sn-Ag based alloy formed on a surface of the second solder layer; And
A fourth solder layer including a Sn-Cu-based alloy formed on the surface of the third solder layer; / RTI &gt;
The outermost layer has a composition of? G 0 Of Sn is less than &lt; RTI ID = 0.0 &gt; Sn. &Lt; / RTI &gt;
제 1 항에 있어서,
상기 △G0 의 값이 Sn 보다 작은 금속은 Ge, In, Al, Ni, 및 Pd 로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상인 것을 특징으로 하는 코어 솔더 볼.
The method according to claim 1,
The? G 0 Wherein the metal having a smaller value of Sn is at least one selected from the group consisting of Ge, In, Al, Ni, and Pd.
제 1 항에 있어서,
상기 코어는 순수 Cu 또는 95 중량% 이상의 Cu 인 것을 특징으로 하는 코어 솔더 볼.
The method according to claim 1,
Wherein the core is pure Cu or at least 95 wt% Cu.
제 1 항에 있어서,
상기 코어는 Cu 와 Zn, Sn, P, Ni, 및 Au 로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나의 금속과의 합금인 코어 솔더 볼.
The method according to claim 1,
Wherein the core is an alloy of Cu and one metal selected from the group consisting of Zn, Sn, P, Ni, and Au.
제 1 항에 있어서,
상기 금속층은 금, 은, 니켈, 아연, 주석, 알루미늄, 크롬, 및 안티몬으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1개 또는 2개 이상인 것을 특징으로 하는 코어 솔더 볼.
The method according to claim 1,
Wherein the metal layer is one or two or more selected from the group consisting of gold, silver, nickel, zinc, tin, aluminum, chromium, and antimony.
제 1 항에 있어서,
상기 금속층은 두께가 0.1 내지 5 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 코어 솔더 볼.
The method according to claim 1,
Wherein the metal layer has a thickness of 0.1 to 5 占 퐉.
제 1 항에 있어서,
상기 금속층은 2층 이상의 복수층인 것을 특징으로 하는 코어 솔더 볼.
The method according to claim 1,
Wherein the metal layer is a plurality of layers of two or more layers.
제 1 항에 있어서,
상기 솔더층은 두께가 5 내지 50 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 코어 솔더 볼.
The method according to claim 1,
Wherein the solder layer has a thickness of 5 to 50 占 퐉.
제 1 항에 있어서,
상기 최외각층의 두께는 0.001 내지 1 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 코어 솔더 볼.
The method according to claim 1,
Wherein the outermost layer has a thickness of 0.001 to 1 占 퐉.
코어, 상기 코어의 표면에 형성된 금속층, 상기 금속층의 표면에 형성된 솔더층, 및 상기 솔더층의 표면에 형성된 최외각층을 가진 코어 솔더 볼의 제조방법으로,
코어의 표면에 무전해 또는 전해 도금을 통해 금속층을 형성하는 단계;
상기 금속층의 표면에 무전해 또는 전해 도금을 통해 제 1 솔더층 내지 제 4 솔더층을 순차적으로 각각 형성하는 단계; 및
상기 제 4 솔더층의 표면에 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition), ALD(atomic layer deposition), 무전해 도금, 및 전해 도금 중 어느 하나의 방법을 통해 최외각층을 형성하는 단계;를 포함하는 제 1 항의 코어 솔더 볼의 제조방법.
A core solder ball having a core, a metal layer formed on a surface of the core, a solder layer formed on a surface of the metal layer, and an outermost layer formed on a surface of the solder layer,
Forming a metal layer on the surface of the core through electroless or electrolytic plating;
Sequentially forming a first solder layer to a fourth solder layer on the surface of the metal layer through electroless plating or electrolytic plating; And
Forming an outermost layer on the surface of the fourth solder layer by any one of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), atomic layer deposition (ALD), electroless plating, and electrolytic plating; A method for manufacturing a core solder ball as set forth in claim 1.
제 1 항의 코어 솔더 볼을 이용하여 형성된 솔더 범프를 포함하는 전자부품.An electronic component comprising a solder bump formed using the core solder ball of claim 1.
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