KR20150122508A - Tin filtering methods, using this method for manufacturing alloy and solder ball - Google Patents

Tin filtering methods, using this method for manufacturing alloy and solder ball Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a solder ball for a semiconductor package and, more specifically, relates to a method to filter tin in 2-7 micrometers and 3-4 bar; a method to manufacture an alloy on a high-frequency vacuum induction furnace; and a method to manufacture a solder ball using a manufactured alloy. The present invention reduces a content of impurities in tin, and manufactures an alloy with low oxidation.

Description

주석 필터링 방법, 이를 이용한 합금 제조방법 및 솔더볼 제조방법{TIN FILTERING METHODS, USING THIS METHOD FOR MANUFACTURING ALLOY AND SOLDER BALL}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a tin filtering method, a method of manufacturing an alloy using the tin filtering method, and a method of manufacturing a solder ball using the tin filtering method.

본 발명은 반도체 패키지용 주석계 솔더볼에 관한 것으로서, 특히 불순물을 제거하는 주석 필터링 방법과 필터링된 주석을 이용한 합금 제조방법, 상기 합금을 이용한 솔더볼 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a tin-based solder ball for a semiconductor package, and more particularly to a tin filtering method for removing impurities, an alloy manufacturing method using filtered tin, and a solder ball manufacturing method using the alloy.

최근 휴대폰이나 전자부품 등 경박단소 및 고기능화에 따라 점점 패키지(Package)가 작아지고 있는 추세이다. 특히 휴대용 제품에서는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)의 파인 피치(fine pitch), 솔더볼(solder ball)의 소형화가 두드러지고 있다. 또한 PCB의 두께가 얇아짐으로서 휨(warpage) 현상이 많이 발생된다. 이 때문에 솔더볼을 인쇄회로기판 위에 붙이는 공정인 리플로우(reflow) 공정 시, 솔더볼이 PCB 위에 붙지 않는 현상, 미싱(Missing)이 대량 발생되고, 작업성이 많이 저하된다. 따라서 솔더볼이 작아질수록, 파인 피치로 갈수록 많이 발생되는 미싱율(미싱율) 및 작업성 저하에 대해 개선이 필요하다.In recent years, packages have become smaller as more and more devices such as mobile phones and electronic parts become more sophisticated and sophisticated. Particularly, in portable products, a fine pitch of a printed circuit board (PCB) and a miniaturization of a solder ball are prominent. Also, as the thickness of the PCB becomes thinner, warpage phenomenon occurs a lot. Therefore, during the reflow process, which is a process of attaching the solder ball on the printed circuit board, a phenomenon in which the solder ball does not stick on the PCB, a large amount of missing is generated, and workability is greatly reduced. Therefore, as the solder ball becomes smaller, it is necessary to improve the machining rate (the machining rate) and the workability deterioration, which are more and more generated at the fine pitch.

반도체 패키징 과정에서 반도체 칩과 기판을 연결하여 전기신호를 전달하는 솔더볼은 주로 전도성이 높고 열공정에 의해서 합금화가 용이한 금속합금으로 형성되어 있다. 일반적으로 리플로우용 솔더는 Sn-Ag-Cu계 합금이 많이 사용되고 있는데, Sn-Ag-Cu계 합금은 산화(oxidation) 문제를 갖고 있으며, 흡습성(wettability), 열저항(heat resistance), 내구성(strength) 개선이 필요하다. Solder balls, which transfer electrical signals by connecting a semiconductor chip and a substrate in a semiconductor packaging process, are formed of a metal alloy, which has high conductivity and is easily alloyed by a thermal process. In general, Sn-Ag-Cu alloys are used for reflow solder. Sn-Ag-Cu alloys have problems of oxidation and have problems such as wettability, heat resistance, durability strength needs to be improved.

선행문헌(공개공보 제2013-0017626호)에 개시된 주석계 솔더볼은 Ag, Cu, Ni, Bi, Sn 및 불가피한 불순물로 구성되어 있는데, 주석 내에 존재하는 산소와의 반응이 큰 불순물들은 주석의 산화도를 증가시키는 물질로 작용하여 내구성을 감소시키는 문제가 있다. The tin-based solder ball disclosed in the prior art (Laid-Open Publication No. 2013-0017626) is composed of Ag, Cu, Ni, Bi, Sn and unavoidable impurities. And thus the durability is reduced.

본 발명은 솔더볼의 미싱율 및 작업성 저하, 내구성 감소 등의 문제를 해결하려는 것이다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention aims at solving the problem of the solder ball's machining rate, workability, and durability.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주석의 불순물 함량을 줄이는 주석 필터링 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a tin filtering method for reducing impurity content of tin.

또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 젖음성이 좋고, 산화도가 낮은 합금 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing an alloy having good wettability and low oxidation degree.

또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 미싱율이 낮은 솔더볼 제조방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a solder ball having a low machining ratio.

본 발명의 주석 필터링 방법은 순도 99.9% 내지 99.99%의 주석을 용융시킨 후 2 ~7μm의 구멍을 갖는 1~2mm 두께의 필터에 3 ~ 4bar의 압력 하에서 통과시켜 Pb, Fe, Bi, Al, Zn 등의 불순물들을 제거한다. The tin filtering method of the present invention comprises melting a tin having a purity of 99.9% to 99.99% and then passing it through a filter having a thickness of 1 to 2 mm with a hole of 2 to 7 μm at a pressure of 3 to 4 bar to form Pb, Fe, Bi, Al, Zn And the like.

본 발명의 합금 제조방법은 상기 주석 필터링 방법에 따라 필터링된 주석을 이용하여 고주파진공유도로(High frequency vacuum electric induction furnace)에서 합금을 제조한다. 상기 필터링된 주석과 Ag, Cu, Ni을 무게비로 칭량하여 진공도 3.0×10-2 torr ~ 6.0×10-2 torr인 고주파진공유도로에 장입 후 압력을 10분간 유지하는 장입단계, 상기 고주파진공유도로에서 700℃까지 승온 후 10분간 유지하는 제1승온단계, 1100℃까지 승온 후 60분간 유지하는 제2승온단계를 포함한다. The alloy manufacturing method of the present invention uses the tin filtered according to the tin filtering method to manufacture an alloy in a high frequency vacuum electric induction furnace. A charging step of weighing the filtered tin and Ag, Cu, and Ni at a weight ratio and charging the high-frequency vacuum induction furnace with a vacuum degree of 3.0 × 10 -2 torr to 6.0 × 10 -2 torr, and then maintaining the pressure for 10 minutes; Temperature step of raising the temperature from the furnace to 700 占 폚 and holding it for 10 minutes, and raising the temperature to 1100 占 폚 for 60 minutes.

본 발명에 따른 합금을 이용하여 솔더볼을 제조하는 방법은 상기 합금 제조방법으로 제조된 합금을 용탕에 장입한 후 230℃ ~ 250℃로 용융시키는 용융단계, 상기 용융된 합금에 마스터 합금(Master alloy)을 투입한 후 용탕의 온도를 250℃ ~ 280℃로 유지하는 투입단계, 상기 마스터 합금이 투입된 합금을 유도가열(Induction heating)하는 가열단계, 상기 유도가열하여 제조된 합금을 흑연노즐 홀로 통과시키는 볼형성단계를 포함한다.
A method of manufacturing a solder ball using the alloy according to the present invention comprises melting a mixture of an alloy prepared by the alloy manufacturing method and a melted alloy at a temperature of 230 ° C to 250 ° C, A heating step of inducing heating of the alloy to which the master alloy has been charged, a step of heating the alloy to be passed through the graphite nozzle hole, Forming step.

본 발명에 따라 주석을 필터링하면 주석의 불순물 함량이 감소되어 머시영역(Mushy region)을 줄일 수 있고, 이 필터링된 주석을 사용하여 제조된 합금은 일반 주석을 사용하여 제조된 합금보다 젖음성이 좋고 산화도가 감소되므로 이 합금을 이용하여 제조된 솔더볼은 미싱율이 감소하여 작업성을 개선할 수 있다.
Filtering the tin according to the present invention reduces the impurity content of the tin to reduce the Mushy region and the alloy produced using the filtered tin has better wettability than the alloy made using conventional tin, The solder ball manufactured using the alloy can reduce the machining rate and improve the workability.

도 1은 주석을 필터링하는데 사용되는 필터 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 주석을 필터링하는데 사용되는 필터의 사시도이다.
도 3은 주석을 필터링하는데 사용되는 필터를 상부에서 바라본 평면도이다.
도 4는 주석을 필터링하는데 사용되는 필터의 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일실시예에 따른 필터링 주석을 사용하여 제조된 합금의 산화막 분석 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 필터링 주석을 사용하여 제조된 합금의Wet-ability Test 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 필터링 주석을 사용하여 제조된 합금의Differential Scanning Calorimetry(DSC) 측정 그래프이다.
도 8는 본 발명의 일실시예에 따른 필터링 주석을 사용하여 제조된 합금의 조직관찰 전자현미경 사진이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 필터링 주석을 사용하여 제조된 합금의 Inter-Metallic Compound(IMC) 관찰 전자현미경 사진이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 필터링 주석을 사용하여 제조된 합금의 경도 측정 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 필터링 주석을 사용하여 제조된 합금의 낙하충격 특성을 나타낸 Weibull 분포 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 필터링 주석을 사용하여 제조된 합금의Missing Bump Rate 그래프이다.
1 is a view showing a structure of a filter device used for filtering annotations.
Figure 2 is a perspective view of a filter used to filter tin.
3 is a top plan view of the filter used to filter the tin.
Figure 4 is a cross-sectional view of a filter used to filter tin.
5 is an oxide film analysis graph of an alloy made using filtering tin according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a wet-ability test graph of an alloy manufactured using filtering tin according to an embodiment of the present invention. FIG.
7 is a graph of Differential Scanning Calorimetry (DSC) measurement of an alloy made using filtering tin according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an electron micrograph of the texture of an alloy manufactured using the filtering tin according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 9 is an electron microscope (SEM) image of an intermetallic compound (IMC) of an alloy produced using a filtering tin according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph of the hardness measurement of an alloy made using filtering tin according to an embodiment of the present invention.
11 is a Weibull distribution graph showing drop impact characteristics of an alloy manufactured using the filtering tin according to an embodiment of the present invention.
12 is a graph of a Missing Bump Rate of an alloy manufactured using the filtering tin according to an embodiment of the present invention.

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Before describing the present invention in detail, it is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the scope of the invention, which is defined solely by the appended claims. shall. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art unless otherwise stated.

본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.Throughout this specification and claims, the word "comprise", "comprises", "comprising" means including a stated article, step or group of articles, and steps, , Step, or group of objects, or a group of steps.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.
On the contrary, the various embodiments of the present invention can be combined with any other embodiments as long as there is no clear counterpoint. Any feature that is specifically or advantageously indicated as being advantageous may be combined with any other feature or feature that is indicated as being preferred or advantageous. Hereinafter, embodiments of the present invention and effects thereof will be described with reference to the accompanying drawings.

주석 필터링 방법How annotation filtering works

본 발명의 주석 필터링 방법은 순도 99.9% 내지 99.99%의 주석을 250~350℃에서 용융시킨 후 2 ~ 7μm 구멍의 필터를 가지는 필터 장치에 3 ~ 4bar의 압력 하에서 통과시킨다.The tin filtering method of the present invention is characterized in that tin having a purity of 99.9% to 99.99% is melted at 250 to 350 DEG C and then passed through a filter device having a filter of 2 to 7 mu m pore under a pressure of 3 to 4 bar.

주석의 용융 온도는 주석의 용융점이 232℃이므로 250℃ 이하에서는 용융작업이 원활하지 않으며, 350℃ 이상에서는 높은 온도에 의한 주석의 산화 발생이 높기 때문에 필터링 효과가 미비하다. 바람직하게는 290~310℃에서 주석을 용융시킨다.Since the melting point of tin is 232 deg. C, the melting operation is not smooth at 250 deg. C or lower, and the filtering effect is insufficient because the tin is highly oxidized due to the high temperature at 350 deg. Preferably, the tin is melted at 290 to 310 占 폚.

필터 장치는 도 1과 같은 구조를 가지며, 용융된 주석이 주입되는 주입부(21)와 필터링된 주석이 유출되는 유출부(22) 및 필터(10), 스프링(30), 이를 감싸고 있는 본체(40)로 구성된다. 용융된 주석은 3~4bar의 압력 하에서 주입부(21)를 통해 주입되며, 원통형의 필터(10)를 통과하면 불순물이 제거된 용융 주석을 유출부(22)를 통해 얻는다.The filter device has a structure as shown in FIG. 1, and includes an injection part 21 into which molten tin is injected, an outflow part 22 through which the filtered tin outflows, a filter 10, a spring 30, 40). The molten tin is injected through the injection part 21 under a pressure of 3 to 4 bar, and through the cylindrical filter 10, impure molten tin is obtained through the outflow part 22.

필터(10)는 도 2의 사시도 및 도 3의 평면도에서 나타나는 것과 같이 높이 2cm, 두께 1~2mm를 가지며, 도 4의 단면사시도에서 나타나는 것과 같이 하단부가 폐쇄된 원통형의 구조이다.The filter 10 has a cylindrical structure with a height of 2 cm and a thickness of 1 to 2 mm as shown in a perspective view of FIG. 2 and a plan view of FIG. 3, and a lower end closed as shown in a cross-sectional perspective view of FIG.

필터의 소재는 페라이트계 스테인리스강 또는 오스테나이트계 스테인리스강을 사용한다. 상기 스테인리스강에는 몰리브덴, 니켈, 크롬 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴이 6% 이하로 포함되면 균열 및 응력을 잘 견딜 수 있는 효과가 있으며, 크롬이 13% 이상 포함되면 높은 산화저항성을 갖게 하는 효과가 있다. 니켈이 10% 이하 포함되면 용융점부터 낮은 온도까지 오스테나이트 구조를 유지시키는 효과가 있다. 필터 구멍의 크기는 2 ~ 7μm 이고, 2μm 미만일 경우 작업성이 저하되고 7μm 초과일 경우에는 효과가 미비하다.The material of the filter is ferritic stainless steel or austenitic stainless steel. The stainless steel may further include at least one of molybdenum, nickel, and chromium. For example, when molybdenum is contained in an amount of 6% or less, it has an effect of being able to withstand cracks and stress, and when it contains 13% or more of chromium, it has an effect of giving high oxidation resistance. When the content of nickel is less than 10%, it has an effect of maintaining the austenite structure from the melting point to the low temperature. The size of the filter hole is 2 to 7 μm, and when it is less than 2 μm, the workability is deteriorated.

또한 상기 압력이 3bar 미만, 4bar 초과일 경우 필터링 효과가 없다.Also, when the pressure is less than 3 bar and greater than 4 bar, there is no filtering effect.

주석 필터링 후에는 Pb, Fe, Bi, Al, Zn 등의 불순물들이 제거되어 불순물 각각의 농도가 10ppm 이하가 된다. 필터링 된 주석은 도 5에서와 같이 필터링 되지 않은 주석에 비해 산소의 농도가 적으며 상대적으로 Sn, Ag, Cu 등의 농도가 높음을 알 수 있으며, 머시 영역(Mushy region)을 최소화 시킨다. 머시영역은 액상에서 고상으로 바뀔 때 액상과 고상이 동시에 존재하는 영역으로서, 액상에서 고상으로 바뀔 때 Pb, Fe 등 불순물이 있을 경우, 각각의 원소들은 하나의 상으로 존재하며, 이런 불순물들이 핵생성 사이트를 만들어 응고되는 시간을 늘려 머시영역이 늘어나게 된다. 솔더볼 접합 시 빠른 반응이 일어나야 하는데, 머시영역이 클 경우에는 반응시간이 길어져 접합반응을 느리게 하므로 머시영역은 최소화 되어야 한다.
After the tin filtering, impurities such as Pb, Fe, Bi, Al, Zn are removed and the concentration of each impurity becomes 10 ppm or less. As shown in FIG. 5, the filtered tin has a lower concentration of oxygen than that of unfiltered tin and has a relatively high concentration of Sn, Ag, Cu and the like, and minimizes the Mushy region. When the liquid phase changes to a solid phase, the liquid phase and the solid phase are simultaneously present. When the liquid phase changes into a solid phase, impurities such as Pb and Fe are present, and the respective elements exist as one phase. By creating sites and increasing the time to solidify, the area of the machine will increase. When the solder balls are bonded, a fast reaction must occur. In the case where the machice area is large, the reaction time is long and the bonding reaction is slowed.

필터링된 주석을 이용한 합금 제조방법Method for manufacturing alloy using filtered tin

본 발명의 합금 제조방법은 상기 주석 필터링 방법에 따라 필터링된 주석을 이용하여 고주파진공유도로(High frequency vacuum electric induction furnace)에서 합금을 제조한다. The alloy manufacturing method of the present invention uses the tin filtered according to the tin filtering method to manufacture an alloy in a high frequency vacuum electric induction furnace.

더욱 상세하게는, 상기 필터링된 주석과 Ag, Cu, Ni을 무게비로 칭량하여 고주파진공유도로에 장입 후 10분간 유지하는 장입단계, 상기 고주파진공유도로를 10분간 700℃까지 승온 후 10분간 유지하는 제1승온단계, 상기 고주파진공유도로를 10분간 1100℃까지 승온 후 60분간 유지하는 제2승온단계를 포함한다.More specifically, the filtering tin is weighed in weight ratio of Ag, Cu, and Ni to be charged into a high frequency vacuum induction furnace and maintained for 10 minutes. The high frequency vacuum induction furnace is heated for 10 minutes to 700 ° C for 10 minutes And a second heating step of raising the temperature of the high-frequency vacuum induction furnace to 1100 캜 for 10 minutes and then maintaining the high-frequency vacuum induction furnace for 60 minutes.

상기 Ag, Cu, Ni의 무게비는 주석 중량에 대하여 Ag 1.2 중량%, Cu 0.5 중량%, Ni 0.05 중량% 가 바람직하나 이로써 제한되는 것은 아니다.The weight ratio of Ag, Cu, and Ni is preferably 1.2 wt% of Ag, 0.5 wt% of Cu, and 0.05 wt% of Ni based on the tin weight, but is not limited thereto.

상기 장입단계에서 고주파진공유도로의 진공도는 3.0×10-2 torr ~ 6.0×10-2 torr 이다. 진공도가 10-1 torr으로 떨어지면 산소가 주석과 반응하여 주석산화물이 다량 형성되게 된다. 고주파진공유도로에서 합금을 제조하는 경우에는 주석이 산소와 반응하여 주석산화물(SnO2)을 형성하는 불필요한 반응이 억제되면서 상대적으로 다른 원소의 함량 변화가 적어 편석률을 감소시킨다. 또한 고주파진공유도로의 전기적 와류에 의한 교반력은 종래 전기로를 이용하는 방법의 기계적인 교반력보다 우수하며, 대기 중에서 작업하는 것이 아니라 불활성 분위기 하에서 작업이 이루어지게 됨으로써, 편석을 더욱 억제한다.In the charging step, the degree of vacuum of the high-frequency vacuum induction furnace is 3.0 x 10 -2 torr to 6.0 x 10 -2 torr. When the degree of vacuum drops to 10 -1 torr, oxygen reacts with tin to form a large amount of tin oxide. In the case of producing an alloy in a high-frequency vacuum induction furnace, the unnecessary reaction of tin to form tin oxide (SnO 2 ) by reaction with oxygen is suppressed, so that the content of other elements is less changed and the segregation rate is reduced. Further, the agitating force due to the electrical vortex in the high-frequency vacuum induction furnace is superior to the mechanical agitating force of the conventional method using the electric furnace, and work is performed in an inert atmosphere rather than in the atmosphere.

상기 장입단계와 제1승온단계 사이에는 불활성 가스로 상기 고주파진공유도로를 퍼징(purging)한 후, 10분간 유지하는 퍼징단계를 포함할 수 있다. 상기 퍼징(purging)은 고주파진공유도로 내부의 합금을 화학적 또는 물리적 반응을 일으키지 않는 불활성 기체로 중화 처리하는 것을 의미하고 퍼징 압력은 750 ~ 760 torr 가 바람직하다. And a purging step of purging the high-frequency vacuum induction furnace with an inert gas between the charging step and the first temperature raising step and then keeping the furnace for 10 minutes. The purging means that the inside of the alloy is neutralized with an inert gas which does not cause a chemical or physical reaction, and the purging pressure is preferably 750 to 760 torr.

상기 제2승온단계에서 1100℃까지 10분간 승온 후 유지시간을 60분으로 하는 이유는 Ag, Cu, Ni 등 비중이 서로 다른 원소들을 균질하게 합금화시키기 위함이다.
The reason why the holding time is 60 minutes after raising the temperature to 1100 占 폚 for 10 minutes in the second heating step is to homogenize alloying elements having different specific gravity such as Ag, Cu, and Ni.

합금을 이용한 솔더볼 제조방법Method of manufacturing solder balls using alloy

본 발명에 따른 합금을 이용하여 솔더볼을 제조하는 방법은 상기 합금 제조방법으로 제조된 합금을 용탕에 장입한 후 230℃ ~ 250℃로 용융시키는 장입단계, 상기 용융된 합금에 한 후 용탕의 온도를 250℃ ~ 280℃로 유지하는 투입단계, 상기 Sn-Ge 마스터 합금(Master alloy)이 투입된 합금을 유도가열(Induction heating)하는 가열단계, 상기 가열된 합금을 진동자를 이용하여 흑연노즐 홀로 통과시켜 볼을 형성하는 볼형성단계를 포함한다.The method of manufacturing a solder ball using the alloy according to the present invention includes a charging step of charging an alloy manufactured by the alloy manufacturing method into a molten metal and then melting the molten alloy at 230 ° C to 250 ° C, 250 ° C to 280 ° C, a heating step for induction heating the alloy into which the Sn-Ge master alloy is injected, passing the heated alloy through a graphite nozzle hole using a vibrator, And a ball forming step of forming a ball.

상기 투입단계는 첨가원소(Sn)를 다량으로 함유한 합금(Sn-Ge 마스터 합금)을 별도로 용융제로 만들어 놓고 합금의 기초가 되는 금속(필터링된 주석)의 용융액에 가하여 희석하는 방법으로서, 목적하는 합금을 만들 때 첨가하려는 합금원소를 정량만큼 균일하게 첨가시키기 위함이다. 또한 Ge 단독으로는 용융점(938℃)이 높으므로 마스터 합금을 제조해서 융점을 낮추기 위함이다. 상기 마스터 합금은 주석(Sn) 및 게르마늄(Ge)을 포함하며, 주석 100 중량부에 대하여 게르마늄 0.1~5 중량부를 포함하는 것이 바람직하나 이로써 제한되는 것은 아니다.The adding step is a method of separately making an alloy (Sn-Ge master alloy) containing a large amount of additive element (Sn) as a melting agent and adding it to a melt of a metal (filtered tin) So as to uniformly add a certain amount of alloying elements to be added when making the alloy. In addition, since the melting point (938 ° C) of Ge alone is high, a master alloy is prepared to lower the melting point. The master alloy includes tin (Sn) and germanium (Ge), and preferably includes 0.1 to 5 parts by weight of germanium relative to 100 parts by weight of tin, but is not limited thereto.

상기 가열단계의 유도가열은 전자기 유도에 의해 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 가열하는 방법으로서 전자기 유도에 의해 유도된 2차 전류가 피가열 재료로 흐르는 경우에 발생하는 줄열(Joule's heat)을 이용한다. 이 때 피가열 재료는 상기 투입단계를 거쳐 제조된 합금이다.The induction heating in the heating step is a method of converting electric energy into heat energy by electromagnetic induction, and uses Joule's heat generated when a secondary current induced by electromagnetic induction flows into the material to be heated. In this case, the material to be heated is an alloy manufactured through the above-mentioned charging step.

상기 볼형성단계에서 형성되는 솔더볼의 크기는 주파수와 압력으로 조절이 가능하다. 흑연노즐 홀의 직경은 70 ~ 120μm이며, 주파수는 7 ~ 15Khz이고, 압력은 1000 ~ 2000mbar인 것이 바람직하다. 이 때, 형성된 솔더볼은 평균직경 150~250μm을 갖는다. 흑연 노즐은 원기둥 모양의 형태를 가지며, 흑연 재질을 사용하여 안정적인 사이즈 구현이 가능하다.
The size of the solder ball formed in the ball forming step can be controlled by frequency and pressure. The diameter of the graphite nozzle hole is preferably 70 to 120 mu m, the frequency is 7 to 15 KHz, and the pressure is preferably 1000 to 2000 mbar. At this time, the formed solder balls have an average diameter of 150 to 250 mu m. The graphite nozzle has a cylindrical shape, and it is possible to realize a stable size by using graphite material.

실시예 및 실험예Examples and Experimental Examples

실시예 1Example 1

순도 99.9% 내지 99.99% 주석을 사용하고, 필터의 크기는 2μm, 압력은 3bar, 온도는 300℃에서 주석을 필터링 하였다.
The tin was filtered using 99.9% to 99.99% purity of tin, the size of the filter was 2 탆, the pressure was 3 bar, and the temperature was 300 캜.

실시예 2 및 실시예3Examples 2 and 3

필터의 크기 또는 압력을 표 1에 따르는 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 주석을 필터링 하였다.
Tin was filtered in the same manner as in Example 1, except that the filter size or pressure was changed as shown in Table 1.

비교예 1Comparative Example 1

본 발명에 따른 필터링을 하지 않은 순도 99.9% 내지 99.99% 주석을 비교예 1로 한다.
The purity 99.9% to 99.99% tin without filtration according to the present invention is referred to as Comparative Example 1.

비교예 2 및 비교예 3Comparative Example 2 and Comparative Example 3

필터의 크기 및 압력을 표 1에 따르는 것으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 주석을 필터링 하였다.
Tin was filtered in the same manner as in Example 1 except that the filter size and pressure were changed to those shown in Table 1. [

필터의 크기
(m)
Size of filter
(m)
압력
(bar)
pressure
(bar)
불순물 함량(ppm)Impurity content (ppm)
PbPb BiBi FeFe AlAl ZnZn 실시예1Example 1 22 33 9.89.8 9.59.5 8.88.8 9.79.7 9.59.5 실시예2Example 2 77 33 9.59.5 9.39.3 8.58.5 9.69.6 8.68.6 실시예3Example 3 22 44 9.49.4 9.19.1 8.28.2 9.29.2 7.67.6 비교예1Comparative Example 1 -- -- 289289 9191 9292 9696 8888 비교예2Comparative Example 2 1515 33 282282 8383 8888 8787 8282 비교예3Comparative Example 3 22 55 265265 8181 8585 8383 7777

실시예 1 및 실시예 2와 같이 필터링된 주석의 불순물 함량은 각 원소 당 10ppm 이하로 낮은 반면, 비교예 1 내지 비교예 3과 같이 필터링을 하지 않거나 본 발명의 범위를 벗어나 필터링을 한 주석의 경우 불순물 함량이 300ppm 이하로 높음을 알 수 있다.
The impurity content of the filtered tin is as low as 10 ppm or less per each element as in Examples 1 and 2. On the other hand, in the case of the tin without filtration or filtering out of the scope of the present invention as in Comparative Examples 1 to 3 It can be seen that the impurity content is as high as 300 ppm or less.

실험예 1Experimental Example 1

본 발명에 의해 필터링된 주석을 이용하여 제조된 합금의 흐름성 평가를 하였다. 흐름성 평가는 작업자가 생산과정을 지속적으로 주시하지 않더라도 정상제품이 출하되는 비율로 평가되었다. 95%이상이 A, 90% 이상이 B, 80% 이상이 C, 70% 이상이 D, 70% 이하가 E에 해당한다. 유도로의 전기적 와류에 의한 교반력으로 첨가물들이 균일하게 합금화 되고, 편석을 더욱더 억제하기 때문에 표 2에서 나타나는 것과 같이 필터링 한 주석 합금이 일반 주석 합금보다 흐름성이 좋으며, 합금제조시 유지시간을 60분 이상으로 가져가는 것이 흐름성에 매우 좋은 결과를 보이고 있다. 흐름성 판단기준은 E에서 A로 갈수록 좋음을 나타낸다.The flowability of the alloy produced using the tin filtered by the present invention was evaluated. The flow rate was evaluated as the percentage of normal products shipped even if the worker did not constantly monitor the production process. More than 95% are A, more than 90% are B, more than 80% are C, more than 70% are D, and less than 70% Because the additives are uniformly alloyed due to the electrical vortex in the induction furnace and the segregation is further suppressed, the filtered tin alloy has better flow than the conventional tin alloy as shown in Table 2, and the holding time of the alloy is 60 Min, which is very good for flow. The flow criterion is from E to A.

주석 종류Annotation type 합금 유지 시간(hrs.)Alloy retention time (hrs.) 흐름성Flowability <흐름성 판단 기준>
A: 95% 이상
B: 90% 이상
C: 80% 이상
D: 70% 이상
E: 70% 이하
<Flow criterion>
A: 95% or more
B: 90% or more
C: 80% or more
D: 70% or more
E: 70% or less
필터링 주석Filtering annotations 3030 BB 6060 AA 9090 AA 일반 주석General annotation 3030 EE 6060 DD 9090 DD

실험예Experimental Example 2 2

본 발명에 의해 필터링된 주석을 이용하여 제조된 합금의 산화도를 측정하였다. 필터링을 사용한 주석을 이용하여 SAC1205Ni 합금(Sn 에 1.2% Ag, 0.5% Cu + 0.05% Ni) 을 제조하였고, 비교예로서 일반주석을 사용해서 SAC1205Ni 합금을 제조하여 산소농도를 측정하였다. 산화도 측정방법은 합금에서 원소를 추출하는 전형적인 Inert gas fusion 방식이다. 합금에 포함된 산소는 탄소로(carbon crucible) 내에 존재하는 C와 반응하여 CO형태로 추출된다. 헬륨 등의 불활성 이동가스에 의해 산화구리관을 통과하면서 CO는 산화제에 의해 CO2로 산화되며 적외선 흡수법(Infrared detection, IR)을 이용하여 산소의 함량을 측정한다. 주석을 필터링하면 산화도를 증가시키는 불순물들이 제거되기 때문에 표 3에서 나타나는 바와 같이 필터링 주석 합금의 경우 산화도는 7ppm인 반면 일반 주석 합금의 경우 산화도가 30ppm이므로 낮은 산화도가 측정되었다.
The degree of oxidation of the alloy produced using the tin filtered by the present invention was measured. SAC1205Ni alloy (1.2% Ag, 0.5% Cu + 0.05% Ni in Sn) was prepared by using the tin using the filtering. As a comparative example, SAC1205Ni alloy was manufactured using general tin and oxygen concentration was measured. The oxidation degree measurement method is a typical Inert gas fusion method in which elements are extracted from an alloy. The oxygen contained in the alloy reacts with C present in the carbon crucible and is extracted into CO form. CO is oxidized to CO 2 by an oxidizing agent while passing through a copper oxide tube by an inert moving gas such as helium, and oxygen content is measured by Infrared detection (IR). As shown in Table 3, the degree of oxidation was 7 ppm in the case of the filtered tin alloy, while the degree of oxidation was measured in the case of the tin alloy in the case of the general tin alloy because the impurities that increase the oxidation degree are removed by filtering the tin.

주석종류Annotation type 필터의 크기(μm)Size of filter (μm) 압력(bar)Pressure (bar) 온도(C)Temperature (C) 산화도(ppm)Oxidation (ppm) 필터링 주석Filtering annotations 22 33 300300 77 일반 주석General annotation -- -- -- 3030

실험예 3Experimental Example 3

본 발명에 의해 필터링된 주석을 이용하여 제조된 합금의 젖음성(wet-ability)을 측정하였다. 240℃의 용탕에 850g의 합금을 녹여, Cu 플레이트(plate)에 플럭스(flux)를 첨가하여 용탕(bath)에 떨어뜨리는 Wetting balance법으로 측정하였다. 젖음성 측정은 젖음시간(T0)으로 나타며, 젖음시간이 짧을수록 젖음성이 좋다고 할 수 있다. The wet-ability of the alloy prepared using the tin filtered by the present invention was measured. 850 g of an alloy was melted in a molten liquid at 240 ° C. and a flux was added to a Cu plate to drop it in a bath. The wettability is measured by the wetting time (T0). The shorter the wetting time, the better the wettability.

도 2에서 나타나는 것과 같이 필터링 주석 합금의 젖음시간이 0.19sec로서 0.91sec인 일반 주석 합금보다 젖음시간이 빠른 결과를 보이고 있다. 젖음성이 크면 잘 퍼지고 부착이나 흡착도가 증가하므로 필터링 된 주석을 사용한 합금의 미싱율이 낮을 것임을 유추할 수 있다. 젖음력 측정방법은 시/편을 합금에 침지 시킬 때 초기에는 부력에 의하여 합금이 시편을 밀어내므로 젖음력이 음의 값을 보이지만 시간이 지남에 따라 젖음력이 양의 값으로 변하게 되는데, 젖음력이 음의 값에서 양의 값으로 변할 때, 즉 젖음력이 0이 되는 점까지 걸린시간을 젖음시간이라 하며 이를 측정하였다. 젖음시간은 1.6초 이하로 관리가 되어야 하며, 1.6초가 넘어갈 경우 젖음 불량이 발생될 수 있다.
As shown in FIG. 2, the wetting time of the filtering tin alloy is faster than that of the general tin alloy having a wetting time of 0.19 sec and 0.91 sec. If wettability is high, it spreads well and increases adhesion and adsorption, so it can be deduced that the sewing rate of the alloy using the filtered tin will be low. In the method of measuring the wet strength, when the alloy is immersed in the alloy, the alloy pushes the specimen by buoyancy, so that the wet strength shows a negative value, but the wet strength changes to positive value over time. When the lunar power changes from a negative value to a positive value, that is, the point at which the wetting force becomes zero is referred to as a wetting time. The wetting time should be controlled to 1.6 seconds or less, and if it exceeds 1.6 seconds, wetting failure may occur.

실험예 4Experimental Example 4

본 발명에 의해 필터링된 주석을 이용하여 제조된 합금으로 시차주사 열량측정법(Differential Scanning Calorimetry, DSC)을 수행하였다. 필터링 주석 합금과 일반 주석 합금을 동일 조건하에서 일정속도로 가열 또는 냉각하며, 두 합금의 온도가 같아지도록 전기적으로 가하는 열량의 차를 세로축에, 온도를 가로축에 기록하였다.Differential Scanning Calorimetry (DSC) was performed on the alloy prepared using the tin filtered by the present invention. The filtering tin alloy and the general tin alloy were heated or cooled at the same rate under the same conditions, and the difference in the amount of heat applied electrically was recorded on the ordinate axis and the temperature on the abscissa axis so that the temperature of the two alloys became equal.

표 4 및 도 3에서 나타나는 것과 같이 필터링 주석 합금이 일반 주석 합금보다 열용량(Area)이 작다. 또한, 개시점(Onset point)과 종말점(End point)의 온도 영역대가 좁은 범위를 보이고 있다. 이는 필터링을 사용하여, 주석의 산화를 증가시키는 불순들이 제거되었고, 또한 주석에 존재하는 다른 미량의 불순물들이 제거되어 핵생성을 일으키는 입자가 상대적으로 없어졌기 때문에 머시영역의 온도 범위 및 열용량이 크게 줄어들었음을 알 수 있다.
As shown in Table 4 and FIG. 3, the filtering tin alloy has a smaller heat capacity area than that of the general tin alloy. In addition, the range of the temperature region between the onset point and the end point is narrow. Using filtering, the temperature range and the heat capacity of the machining area are greatly reduced because impurities that increase the oxidation of tin have been removed and other trace impurities present in the tin have been removed and the nucleation-causing particles have been relatively removed .

주석종류Annotation type Area(J/g)Area (J / g) Onset(℃)Onset (℃) End(℃)End (℃) Peak(℃)Peak (° C) 필터링 주석Filtering annotations -51.55-51.55 218.4218.4 228.7228.7 220.6220.6 일반 주석General annotation -59.65-59.65 218.3218.3 229.7229.7 220.3220.3

실험예 5Experimental Example 5

본 발명에 의해 필터링된 주석을 이용하여 제조된 합금의 미세 조직을 전자 현미경을 통해 관찰하였다. 도 4에 나타나는 것과 같이 필터링을 통해 불순물들이 많이 제거되었기 때문에 필터링 주석의 합금이 일반주석의 합금보다 조직이 조대한 것을 볼 수 있다.
The microstructure of the alloy produced using the tin filtered by the present invention was observed through an electron microscope. As shown in FIG. 4, since the impurities are removed through filtration, the filtering tin alloy can be seen to be more compact than the alloy of general tin.

실험예 6Experimental Example 6

본 발명에 의해 필터링된 주석을 이용하여 제조된 합금의 금속간 접합층(Inter-Metallic Compound, IMC)을 전자 현미경을 통해 관찰하였다. 도 5에서 나타나는 바와 같이 산소농도에 따라 형성되는 IMC는 주석 종류에 상관없이 유사한 형상을 보이고 있다.
The intermetallic compound (IMC) of the alloy prepared using the tin filtered by the present invention was observed through an electron microscope. As shown in FIG. 5, the IMC formed according to the oxygen concentration has a similar shape regardless of the type of tin.

실험예 7Experimental Example 7

본 발명에 의해 필터링된 주석을 이용하여 제조된 합금의 경도(Hardness)를 측정하였다. 에폭시 수지를 사용하여 시편(試片)을 마운팅(mounting)한 후에 연마지와 알루미나를 사용하여 경면을 만들었다. 경면을 만든 합금의 단면에 사각뿔 형상의 다이아몬드 압자로 압흔을 만들고 압흔을 이용하여 시편에 하중 10gf의 힘으로 30초간 측정하였고, 측정 후 표시된 압흔의 흔적으로 대각선의 길이와 하중의 상관관계를 이용하여 경도값으로 변환하였다. 각각의 시편에 대해 10번 측정하여 평균값을 계산하였다. The hardness of the alloy produced using the tin filtered by the present invention was measured. After the specimens were mounted using epoxy resin, the specimens were polished using alumina and abrasive paper. The indentation was made on the cross section of the specimen of the specular surface by a diamond impression of a quadrangular pyramid shape. The indentation was measured on the specimen with a force of 10 gf for 30 seconds using indentation, and the correlation between the length of the diagonal line and the load Hardness value. The average value was calculated by measuring 10 times for each specimen.

도 6에서 나타나는 것과 같이 필터링 된 주석을 사용해서 제조된 합금이 낮은 경도값을 보이고 있다. 이는 필터링을 통해 주석에 잔존하는 불순물들이 제거되어 조대한 결정립을 형성하기 때문이다. 또한, 필터링 주석 합금이 일반 주석 합금보다 낮은 경도값을 가진다는 결과를 통해 연성이 좋다고 유추할 수 있다.
As shown in FIG. 6, the alloy produced using the filtered tin exhibits a low hardness value. This is because the impurities remaining in the tin are removed through filtering to form coarse grains. In addition, it can be deduced that the filtering tin alloy has a lower hardness value than that of the ordinary tin alloy.

실험예 8Experimental Example 8

본 발명에 의해 필터링된 주석을 이용하여 제조된 합금의 낙하충격(drop strength)을 측정하였다. 실험은 JEDEC 규정(JESD22-B111)에 의거하여 진행되었고, 중력가속도는 1500G, 지속시간(duration time)은 0.5msec로 하였다. 와이블(Weibull) 분포는 확률분포로써 금속 및 복합재료의 강도, 전자 및 기계부품의 수명 분포를 나타내는데 적합한 확률분포이다.The drop strength of the alloy produced using the tin filtered by the present invention was measured. The experiment was conducted according to the JEDEC regulations (JESD22-B111), the acceleration of gravity was 1500G and the duration time was 0.5msec. The Weibull distribution is a probability distribution, a probability distribution suitable for representing the strength of metals and composites, and the life span of electronic and mechanical parts.

도 7의 와이블(Weibull) 분포에서 나타나는 것과 같이 필터링 주석 합금이 일반 주석 합금보다 낙하충격 특성이 우수하다. 필터링을 통해서 불순물들이 제거되고, 핵생성을 하기위한 입자들이 없기 때문에 조대한 조직을 가지게 된다. 이로 인해 일반 주석 합금보다 연성이 증가하여 낙하충격 시 발생되는 충격을 합금이 흡수하므로 필터링 주석 합금을 이용하여 제조된 솔더볼의 수명이 증가하게 된다.
As shown in the Weibull distribution in FIG. 7, the filtering tin alloy has better drop impact characteristics than a general tin alloy. Filtering removes impurities, and there are no particles to nucleate, so they have a coarse texture. As a result, the ductility of the tin alloy is higher than that of the conventional tin alloy, so that the alloy absorbs the impact generated during the drop impact, so that the life of the solder ball manufactured using the filtering tin alloy is increased.

실험예 9Experimental Example 9

본 발명에 의해 제조된 솔더볼의 미싱율을 평가하였다. 미싱율 평가 방법은 아래와 같은 식으로 계산하였다.The machining rate of the solder balls manufactured by the present invention was evaluated. The sewing rate evaluation method was calculated as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

전체적으로 Missing bump가 발생된 비율은 missing bump가 발생된 개수를 1unit 당 존재하는 bump 수에 unit수를 곱한 값으로 나눠준 방식으로 계산되었다. 1 unit 당 존재하는 bump 수는 778개 이다. 필터링 된 주석을 사용할 경우, 미싱율 및 작업성 개선은 SAC1205Ni 뿐만 아니라 모든 합금에 적용 가능하다.Overall, the rate at which a missing bump occurred was calculated by dividing the number of missing bumps by the number of bumps present per unit multiplied by the number of units. The number of bumps present per unit is 778. When using filtered tin, the sewing rate and workability improvement is applicable to all alloys as well as SAC1205Ni.

미싱율이 500ppm이하일 경우 반도체 패키지 작업을 원활하게 진행할 수 있으며, 도 8에 나타나 있는 것과 같이 필터링 주석 합금의 경우 산소농도가 10000ppm일 때 미싱율이 500ppm이하이며, 산소농도가 6000ppm일 때 미싱율이 250ppm이하이고, 산소농도가 3000ppm일 때 미싱율이 200ppm이하이며, 산소농도가 1000ppm일 때 미싱율이 110ppm이하인바, 모든 산소 농도(O2 contents)에서 미싱율이 500ppm 이하로 작업성을 만족하고 있다. 일반 주석 합금의 경우 산소농도가 1000ppm으로 관리되는 리플로우 영역(reflow zone)에서만 미싱율이 500ppm 이하로서 작업성을 만족하고 있으며, 나머지 조건에서는 취약한 특성을 보이고 있다. 리플로우 시 산소농도를 3000ppm 및 그 이하로 관리할 경우 상당한 비용 상승을 가져오므로 일반적인 제조공장에서는 산소농도를 3000ppm으로 관리를 하고 있다. 필터링을 사용하여 제조한 합금의 경우, 산소농도를 10000ppm까지 관리를 하여도 작업성 및 미싱율에 영향을 미치지 않는다. 또한 필터링을 하여 주석의 산화를 증가시키는 불순물들이 제거되었기 때문에 산화도 및 산화막의 두께가 최소화 되었고, 이로 인해 머시 영역이 상대적으로 줄어들어 원가절감 효과도 기대할 수 있다.
As shown in FIG. 8, in the case of the filtering tin alloy, when the oxygen concentration is 10000 ppm, the sewing rate is less than 500 ppm, and when the oxygen concentration is 6000 ppm, the sewing rate is lower than 500 ppm. , The sewing rate is below 200 ppm when the oxygen concentration is 3000 ppm, the sewing rate is less than 110 ppm when the oxygen concentration is 1000 ppm, and the sewing rate is less than 500 ppm at all the oxygen concentration (O 2 contents) have. In general tin alloy, the machinability is less than 500ppm in the reflow zone where the oxygen concentration is controlled to 1000ppm, satisfying the workability and showing the weak characteristic in the remaining conditions. When the oxygen concentration is controlled to 3000 ppm or less when reflowing, a considerable increase in cost is caused, so that the oxygen concentration is controlled to 3000 ppm in a general manufacturing factory. In the case of the alloy produced by using the filtering, even if the oxygen concentration is controlled to 10000 ppm, the workability and the sewing rate are not affected. In addition, since the impurities that increase oxidation of tin are removed by filtering, the thickness of oxidation and oxide film is minimized, and the cost reduction effect can be expected because the machining area is relatively reduced.

전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The features, structures, effects, and the like illustrated in the above-described embodiments can be combined and modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications.

Claims (12)

순도 99.9% 내지 99.99%의 주석을 용융하는 용융단계; 및
상기 용융된 주석을 2~7μm의 구멍을 갖는 1~2mm 두께의 필터에 3~4bar의 압력 하에서 통과시키는 필터링단계를 포함하는 주석 필터링 방법.
A melting step of melting tin of 99.9% to 99.99% purity; And
And passing the molten tin through a 1 to 2 mm thick filter having a hole of 2 to 7 mu m under a pressure of 3 to 4 bar.
제1항에 있어서,
상기 필터의 소재는 페라이트계 스테인리스강 또는 오스테나이트계 스테인리스강이며,
상기 스테인리스강에는 몰리브덴, 니켈, 크롬 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함하는 주석 필터링 방법.
The method according to claim 1,
The material of the filter is ferritic stainless steel or austenitic stainless steel,
Wherein the stainless steel further comprises at least one of molybdenum, nickel, and chromium.
제1항 또는 제2항의 주석 필터링 방법에 의해 제조된,
불순물 각각의 농도가 10ppm이하인 주석.
A process for producing a tin filter according to claim 1 or 2,
A tin having a concentration of each impurity of 10 ppm or less.
적어도 1종 이상의 금속과 제2항의 주석을 고주파진공유도로에 장입한 후 10분간 유지하는 장입단계;
상기 고주파진공유도로를 10분간 700℃까지 승온 후 10분간 유지하는 제1승온단계; 및
상기 고주파진공유도로를 10분간 1100℃까지 승온 후 60분간 유지하는 제2승온단계를 포함하는 합금 제조방법.
Charging at least one kind of metal and tin of claim 2 into a high-frequency vacuum induction furnace, and then maintaining the furnace for 10 minutes;
A first heating step of raising the temperature of the high-frequency vacuum induction furnace to 700 캜 for 10 minutes and then maintaining the furnace for 10 minutes; And
And a second heating step of raising the temperature of the high-frequency vacuum induction furnace to 1100 DEG C for 10 minutes and then maintaining the furnace for 60 minutes.
제4항에 있어서,
상기 장입단계의 상기 금속은 Ag, Cu, Ni를 포함하고,
상기 Ag, Cu, Ni의 무게비는 주석의 중량에 대하여 Ag 1.2 중량%, Cu 0.5 중량%, Ni 0.05 중량%인 합금 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the metal in the charging step comprises Ag, Cu, Ni,
Wherein the weight ratio of Ag, Cu, and Ni is 1.2 wt% of Ag, 0.5 wt% of Cu, and 0.05 wt% of Ni based on the weight of tin.
제4항에 있어서,
상기 장입단계의 상기 고주파진공유도로의 진공도는 3.0ㅧ10-2torr ~ 6.0ㅧ10-2torr인 합금 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the degree of vacuum of the high-frequency vacuum induction furnace in the charging step is 3.0 占 10 -2 torr to 6.0 占 10 -2 torr.
제4항에 있어서,
상기 장입단계와 제1승온단계 사이에 불활성 가스로 상기 고주파진공유도로를 퍼징한 후 10분간 유지하는 퍼징단계를 포함하는 합금 제조방법.
5. The method of claim 4,
And a purging step of purging the high-frequency vacuum induction furnace with an inert gas between the charging step and the first heating step, and then maintaining the furnace for 10 minutes.
제4항 내지 제7항의 합금 제조방법에 의해 제조된,
산화도가 10ppm이하이며, 젖음시간이 0.2sec이하인 합금.
A process for producing an alloy according to any one of claims 4 to 7,
An alloy having an oxidation degree of 10 ppm or less and a wetting time of 0.2 sec or less.
순도 99.9% 내지 99.99%의 용융 주석을 페라이트계 스테인리스강 또는 오스테나이트계 스테인리스강 소재의 2~7μm의 구멍을 갖는 필터에 3~4bar의 압력 하에서 통과시켜 필터링된 주석을 이용하며,
상기 필터링된 주석과 적어도 1종 이상의 금속을 진공도가 3.0×10-2torr ~ 6.0×10-2torr인 고주파진공유도로에 장입한 후 10분간 유지하는 장입단계,
상기 고주파진공유도로를 10분간 700℃까지 승온 후 10분간 유지하는 제1승온단계, 및
상기 고주파진공유도로를 10분간 1100℃까지 승온 후 60분간 유지하는 제2승온단계를 포함하는 방법으로 제조된 합금을 이용하고,
상기 방법으로 제조된 합금을 용탕에 장입한 후 230~250℃로 용융시키는 용융단계;
상기 용융된 합금에 마스터 합금을 투입 후 온도를 250~280℃로 유지하는 투입단계;
상기 마스터 합금이 투입된 합금을 유도가열하는 가열단계; 및
상기 유도가열된 합금을 흑연노즐 홀로 통과시키는 볼형성단계를 포함하는 솔더볼 제조 방법.
Using a filtered tin by passing molten tin of 99.9% to 99.99% purity through a filter of a ferritic stainless steel or austenitic stainless steel with a hole of 2-7 [mu] m under a pressure of 3-4 bar,
A charging step of charging the filtered tin and at least one kind of metal into a high frequency vacuum induction furnace having a degree of vacuum of 3.0 x 10 -2 torr to 6.0 x 10 -2 torr,
A first heating step of raising the temperature of the high-frequency vacuum induction furnace to 700 DEG C for 10 minutes and then maintaining it for 10 minutes, and
And a second heating step of raising the temperature of the high-frequency vacuum induction furnace to 1100 캜 for 10 minutes and then maintaining the furnace for 60 minutes,
A melting step of charging the alloy produced by the above method into a molten metal and then melting the molten alloy at 230 to 250 ° C;
An injection step of supplying the master alloy to the molten alloy and maintaining the temperature at 250 to 280 DEG C;
A heating step of induction heating the alloy into which the master alloy is introduced; And
And a ball forming step of passing the induction-heated alloy through a graphite nozzle hole.
제9항에 있어서,
상기 투입단계의 상기 마스터 합금은 주석(Sn) 및 게르마늄(Ge)을 포함하며, 주석 100 중량부에 대하여 게르마늄 0.1~5중량부를 포함하는 마스터 합금인 솔더볼 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the master alloy in the charging step comprises tin (Sn) and germanium (Ge) and is a master alloy comprising 0.1 to 5 parts by weight of germanium relative to 100 parts by weight of tin.
제9항에 있어서,
상기 볼형성단계의 오리피스 홀은 직경은 70 ~ 120μm이고, 주파수는 7 ~ 15Khz이며, 압력은 1000 ~ 2000mbar인 솔더볼 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the orifice hole of the ball forming step has a diameter of 70 to 120 mu m, a frequency of 7 to 15 KHz, and a pressure of 1000 to 2000 mbar.
제9항 내지 제11항의 솔더볼 제조방법으로 제조된,
산소농도가 6000ppm일 때 미싱율이 250ppm이하이고, 산소농도가 3000ppm일 때 미싱율이 200ppm이하이며, 산소농도가 1000ppm일 때 미싱율이 110ppm이하인 솔더볼.
A solder ball manufacturing method according to any one of claims 9 to 11,
A solder ball having a sewing rate of less than 250 ppm when the oxygen concentration is 6000 ppm, a sewing rate of 200 ppm or less when the oxygen concentration is 3000 ppm, and a sewing rate of 110 ppm or less when the oxygen concentration is 1000 ppm.
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