KR20160106773A

KR20160106773A - Ni 볼, Ni 핵 볼, 납땜 조인트, 땜납 페이스트 및 폼 땜납

Info

Publication number: KR20160106773A
Application number: KR1020167023982A
Authority: KR
Inventors: 히로요시 가와사키; 다카시 아카가와; 유이치 고이케다; 아츠시 이케다; 마사루 사사키; 다카히로 롭폰기; 다이스케 소마; 이사무 사토
Original assignee: 센주긴조쿠고교 가부시키가이샤
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2016-09-12
Also published as: JPWO2015118613A1; KR101691345B1; TW201534420A; EP3103566A4; EP3103566A1; CN105980086B; EP3103566B1; TWI530350B; WO2015118613A1; JP5585752B1; CN105980086A; US9802251B2; US20170080491A1

Abstract

내 낙하 충격에 강하고, 또한 접합 불량 등의 발생을 억제할 수 있는 Ni 볼, Ni 핵 볼, 납땜 조인트, 땜납 페이스트 및 폼 땜납을 제공한다. 전자 부품(60)은, 반도체 칩(10)의 땜납 범프(30)와 프린트 기판(40)의 전극(41)이 땜납 페이스트(12, 42)에 의해 접합됨으로써 구성되어 있다. 땜납 범프(30)는, 반도체 칩(10)의 전극(11)에 땜납 볼(20)이 접합됨으로써 형성되어 있다. 본 발명에 관한 20은, 순도가 99.9％ 이상 99.995％ 이하이고, 진구도가 0.90 이상이고, 비커스 경도가 20 이상 90HV 이하이다.

Description

Ni 볼, Ni 핵 볼, 납땜 조인트, 땜납 페이스트 및 폼 땜납 {Ni BALL, Ni CORE BALL, SOLDER JOINT, SOLDER PASTE, AND SOLDER FOAM}

본 발명은, Ni 볼, Ni 핵 볼, 납땜 조인트, 땜납 페이스트 및 폼 땜납에 관한 것이다.

최근, 소형 정보 기기의 발달에 의해, 탑재되는 전자 부품에서는 급속한 소형화가 진행되고 있다. 전자 부품은, 소형화의 요구에 의해 접속 단자의 협소화나 실장 면적의 축소화에 대응하기 위해, 이면에 전극이 설치된 볼 그리드 어레이(이하, 「BGA」라고 칭함)가 적용되어 있다.

BGA를 적용한 전자 부품에는, 예를 들어 반도체 패키지가 있다. 반도체 패키지에서는, 전극을 갖는 반도체 칩이 수지로 밀봉되어 있다. 반도체 칩의 전극에는, 땜납 범프가 형성되어 있다. 이 땜납 범프는, 땜납 볼을 반도체 칩의 전극에 접합함으로써 형성되어 있다. BGA를 적용한 반도체 패키지는, 가열에 의해 용융된 땜납 범프와 프린트 기판의 도전성 랜드가 접합함으로써, 프린트 기판에 탑재된다. 또한, 가일층의 고밀도 실장의 요구에 대응하기 위해, 반도체 패키지가 높이 방향으로 적층된 3차원 고밀도 실장이 검토되고 있다.

그러나, 3차원 고밀도 실장이 이루어진 반도체 패키지에 BGA가 적용되면, 반도체 패키지의 자중에 의해 땜납 볼이 찌부러져 버리는 경우가 있다. 만일 그러한 일이 발생하면, 기판 사이의 적절한 공간을 유지할 수 없게 된다.

따라서, 땜납 페이스트를 사용하여 전자 부품의 전극 상에 Ni 볼 또는 Ni 볼의 표면에 땜납 도금을 피복한 Ni 핵 볼을 전기적으로 접합하는 땜납 범프가 검토되고 있다. Ni 볼 또는 Ni 핵 볼을 사용하여 형성된 땜납 범프는, 전자 부품이 프린트 기판에 실장될 때, 반도체 패키지의 중량이 땜납 범프에 가해져도, 땜납의 융점에서는 용융되지 않는 Ni 볼에 의해 반도체 패키지를 지지할 수 있다. 따라서, 반도체 패키지의 자중에 의해 땜납 범프가 찌부러지는 일이 없다. 관련 기술로서, 예를 들어 특허문헌 1을 들 수 있다.

Ni 볼은, Ni재를 고온도에서 용융하고, 액상의 용융 Ni가 노즐로부터 고속도로 분무됨으로써, 안개상의 용융 Ni가 실온(예를 들어 25℃)까지 급냉되어, 조구된다. 특허문헌 1에는, 금속 융액을 카본 도가니의 저부에 설치한 노즐로부터, 헬륨 가스 분위기의 분무조 내에 도입하고, 카본 도가니 선단부 부근에 설치한 가스 노즐로부터, H₂/He 혼합 가스를 분출하여 금속 융액의 아토마이즈화하여, 초미립자를 제작하는, 가스 아토마이즈법으로 Ni 등 볼을 형성하는 방법이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2004-315871호 공보

그러나, 상술한 바와 같이, 급냉에 의해 Ni 볼을 제조한 경우, Ni의 결정립이 한순간에 형성되고, 결정립이 크게 성장하기 전에 미세한 결정립에 의해 Ni 볼이 성형되어 버린다. 미세한 결정립으로 형성된 Ni 볼은 단단하고, 비커스 경도가 크기 때문에, 외부로부터의 응력에 대한 내구성이 낮아져, 내 낙하 충격성이 나빠진다고 하는 문제가 있다. 그로 인해, 반도체 칩의 실장에 사용되는 Ni 볼에는, 일정한 유연성, 즉, 일정값 이하의 비커스 경도가 요구된다.

일정한 유연성을 갖는 Ni 볼을 제조하기 위해서는, Ni의 순도를 높이는 것이 관례이다. 이것은, Ni 볼 중의 결정핵으로서 기능하는 불순물 원소가 적어지면 결정립이 크게 성장하고, 그 결과, Ni 볼의 비커스 경도가 작아지기 때문이다. 그런데, Ni 볼의 순도를 높인 경우에는, Ni 볼의 비커스 경도를 작게 할 수 있는 대신에, Ni 볼의 진구도가 낮아져 버린다고 하는 문제가 있다.

Ni 볼의 진구도가 낮은 경우에는, Ni 볼을 전극 상에 실장하였을 때의 셀프 얼라인먼트성을 확보할 수 없을 가능성이 있음과 함께, 반도체 칩의 실장 시에 있어서 Ni 볼의 높이가 불균일해져, 접합 불량을 야기할 가능성이 있다. 상기 특허문헌 1에서는, Ni 볼의 제조 방법에 대해서는 기재되어 있지만, 비커스 경도 및 진구도의 양쪽의 특성을 고려한 Ni 볼에 대한 기재는 전혀 되어 있지 않다.

따라서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 내 낙하 충격성이 우수하고, 또한 접합 불량 등의 발생을 억제하는 것이 가능한 Ni 볼, Ni 핵 볼, 납땜 조인트, 땜납 페이스트 및 폼 땜납을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, Ni 볼에 대해 선정을 행하였다. Ni 볼의 비커스 경도가 20HV 이상 90HV 이하이면, 본 발명의 과제의 해결을 위한 바람직한 Ni 볼이 얻어지는 것을 알아내었다. 또한, Ni 볼의 결정 성장을 촉진시킴으로써, 더욱 효율적으로 20HV 이상 90HV 이하의 범위의 Ni 볼이 얻어지고, 양산 효과가 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 발명에 있어서는, Ni 볼의 결정 성장을 촉진시키는 수단으로서, 「어닐링 처리」를 채용한 경우에 대해 설명하지만, 이 어닐링 처리는 반드시 필요한 공정은 아니며, 다른 수단을 채용하여 Ni 볼의 결정 성장을 촉진시킬 수도 있다.

이에, 본 발명은 다음과 같다.

(1) 순도가 99.9％ 이상 99.995％ 이하이고, 진구도가 0.90 이상이고, 비커스 경도가 20HV 이상 90HV 이하인 Ni 볼.

(2) U의 함유량이 5ppb 이하이고, Th의 함유량이 5ppb 이하이고, Pb 및 Bi 중 적어도 한쪽의 함유량의 합계량이 1ppm 이상이고, α선량이 0.0200cph/㎠ 이하인 상기 (1)에 기재된 Ni 볼.

(3) 직경이 1∼1000㎛인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 Ni 볼.

(4) 플럭스층이 피복되어 있는 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 Ni 볼.

(5) 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 Ni 볼과, 이 Ni 볼을 피복하는 땜납층을 구비하는 Ni 핵 볼.

(6) 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 Ni 볼과, 이 Ni 볼을 피복하는 Ni, Fe 및 Co로부터 선택되는 1 원소 이상으로 이루어지는 도금층을 구비하는 Ni 핵 볼.

(7) 도금층을 피복하는 땜납층을 더 구비하는 상기 (6)에 기재된 Ni 핵 볼.

(8) 진구도가 0.90 이상인 상기 (5)∼(7)에 기재된 Ni 핵 볼.

(9) 상기 도금층을 피복하는 땜납층은, U의 함유량이 5ppb 이하이고, Th의 함유량이 5ppb 이하이고, Pb 및 Bi 중 적어도 한쪽의 함유량의 합계량이 1ppm 이상이고, α선량이 0.0200cph/㎠ 이하인 상기 (5)∼(7) 중 어느 한 항에 기재된 Ni 핵 볼.

(10) 플럭스층이 피복되어 있는 상기 (5)∼(9) 중 어느 한 항에 기재된 Ni 핵 볼.

(11) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 Ni 볼을 사용한 납땜 조인트.

(12) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 Ni 볼을 사용한 땜납 페이스트.

(13) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 Ni 볼을 사용한 폼 땜납.

(14) 상기 (5)∼(10) 중 어느 한 항에 기재된 Ni 핵 볼을 사용한 납땜 조인트.

(15) 상기 (5)∼(10) 중 어느 한 항에 기재된 Ni 핵 볼을 사용한 땜납 페이스트.

(16) 상기 (5)∼(10) 중 어느 한 항에 기재된 Ni 핵 볼을 사용한 폼 땜납.

본 발명에 따르면, Ni 볼의 비커스 경도를 20HV 이상 90HV 이하로 하므로, 내 낙하 충격성을 향상시킬 수 있음과 함께 기판 사이의 적절한 공간을 유지할 수 있다. 또한, Ni 볼의 진구도를 0.90 이상으로 하므로, Ni 볼을 전극 상에 실장하였을 때의 셀프 얼라인먼트성을 확보할 수 있음과 함께, Ni 볼의 높이의 변동을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 Ni 볼을 사용한 전자 부품의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 2는 어닐링 처리 시에 있어서의 온도와 시간의 관계를 나타내는 도면이다.

본 발명을 이하에 더욱 상세하게 설명한다. 본 명세서에 있어서, Ni 볼의 조성에 관한 단위(ppm, ppb 및 ％)는, 특별히 지정하지 않는 한 Ni 볼의 질량에 대한 비율(질량ppm, 질량ppb 및 질량％)을 나타낸다.

도 1은, 본 발명에 관한 Ni 볼(20)을 사용하여 반도체 칩(10)을 프린트 기판(40) 상에 탑재한 전자 부품(60)의 구성의 일례를 도시하고 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, Ni 볼(20)은 땜납 페이스트(12)를 통해 반도체 칩(10)의 전극(11) 상에 실장되어 있다. 본 예에서는, 반도체 칩(10)의 전극(11)에 Ni 볼(20)이 실장된 구조를 땜납 범프(30)라고 칭한다. 프린트 기판(40)의 전극(41) 상에는, 땜납 페이스트(42)가 인쇄되어 있다. 반도체 칩(10)의 땜납 범프(30)는, 땜납 페이스트(42)를 통해 프린트 기판(40)의 전극(41) 상에 접합되어 있다. 본 예에서는, 땜납 범프(30)를 프린트 기판(40)의 전극(41)에 실장한 구조를 납땜 조인트(50)라고 칭한다.

본 발명에 관한 Ni 볼(20)은, 순도가 99.9％ 이상 99.995％ 이하이고, 진구도가 0.90 이상이고, 비커스 경도가 20HV 이상 90HV 이하인 것을 특징으로 하고 있다. 이와 같이, Ni 볼의 비커스 경도를 90HV 이하로 함으로써 내 낙하 충격성을 향상시킬 수 있고, 비커스 경도를 20HV 이상으로 함으로써 기판 사이의 적절한 공간을 유지할 수 있다. 또한, Ni 볼(20)의 진구도를 0.90 이상으로 함으로써, Ni 볼(20)을 반도체 칩(10)의 전극(11) 등에 실장하였을 때의 셀프 얼라인먼트성을 확보할 수 있음과 함께, Ni 볼(20)은 솔더링의 온도에서 용융되지 않으므로, 납땜 조인트(50)에 있어서의 높이의 변동을 억제할 수 있다. 이에 의해, 반도체 칩(10) 및 프린트 기판(40)의 접합 불량을 확실하게 방지할 수 있다. 이하에, Ni 볼(20)의 바람직한 양태에 대해 설명한다.

·비커스 경도 20HV 이상 90HV 이하

본 발명에 관한 Ni 볼의 비커스 경도는, 90HV 이하인 것이 바람직하다. 비커스 경도가 90HV를 초과하는 경우, 외부로부터의 응력에 대한 내구성이 낮아져, 내 낙하 충격성이 나빠짐과 함께 크랙이 발생하기 쉬워지기 때문이다. 또한, 3차원 실장의 범프나 조인트의 형성 시에 가압 등의 보조력을 부여한 경우에 있어서, 단단한 Ni 볼을 사용하면, 전극 찌부러짐 등을 야기시킬 가능성이 있기 때문이다. 또한, Ni 볼(20)의 비커스 경도가 90HV를 초과하는 경우, 결정립이 일정 이상으로 작아짐으로써 전기 전도성의 열화를 초래해 버리기 때문이다. 본 실시예에서는, 생산성이 높은 급냉에 의해 Ni 볼을 제조한 후, 제조한 Ni 볼(20)에 대해 결정 성장을 촉진시킴으로써 비커스 경도가 90HV 이하로 되는 Ni 볼(20)을 제조하고 있다. Ni 볼(20)의 결정 성장을 촉진시키는 수단으로서는, 예를 들어 어닐링 처리 외에, Ni 볼(20)의 조구 시에 종래의 급냉이 아니라, 서냉 공정을 마련하는 것도 들 수 있다. Ni 볼(20)을 조구하는 제조 장치로서 낙하식 장치를 사용하는 경우는, 서냉에 매우 높은 탑 높이가 필요해져 실현은 곤란하지만, 가열로식 제조 방법이면, 냉각 속도를 느리게 하거나 반송 거리를 길게 설정하거나 하는 서냉 프로세스를 마련함으로써 대응할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 Ni 볼의 비커스 경도는, 적어도 땜납 볼의 비커스 경도 10∼20HV보다 큰 값인 것이 필요하고, 바람직하게는 20HV 이상이다. Ni 볼의 비커스 경도가 20HV 미만인 경우, 3차원 실장에 있어서 반도체 칩 등의 자중에 의해 Ni 볼 자체가 변형되어(찌부러져), 기판 사이의 적절한 공간(스탠드 오프 높이)을 유지할 수 없다. 또한, Ni 필러 등과 같이, 도금 공정이 불필요하므로, Ni 볼(20)의 비커스 경도를 20HV 이상으로 함으로써 전극(41) 등의 협피치화를 실현할 수 있다.

·U: 5ppb 이하, Th: 5ppb 이하

U 및 Th는 방사성 원소이며, 소프트에러를 억제하기 위해서는 이들의 함유량을 억제할 필요가 있다. U 및 Th의 함유량은, Ni 볼(20)의 α선량을 0.0200cph/㎠ 이하로 하기 위해, 각각 5ppb 이하로 할 필요가 있다. 또한, 현재 또는 장래의 고밀도 실장에서의 소프트에러를 억제하는 관점에서, U 및 Th의 함유량은, 바람직하게는 각각 2ppb 이하이다.

·Ni 볼의 순도: 99.9％ 이상 99.995％ 이하

본 발명을 구성하는 Ni 볼(20)은 순도가 99.9％ 이상 99.995％ 이하인 것이 바람직하다. Ni 볼(20)의 순도가 이 범위이면, Ni 볼(20)의 진구도가 높아지기 위한 충분한 양의 결정 핵을 용융 Cu 중에 확보할 수 있다. 진구도가 높아지는 이유는 이하와 같이 상세하게 서술된다.

Ni 볼(20)을 제조할 때, 소정 형상의 소편으로 형성된 Ni재는, 가열에 의해 용융되고, 용융 Ni가 표면 장력에 의해 구형이 되고, 이것이 응고되어 Ni 볼(20)이 된다. 용융 Ni가 액체 상태로부터 응고하는 과정에 있어서, 결정립이 구형의 용융 Ni 중에서 성장한다. 이때, 불순물 원소가 많으면, 이 불순물 원소가 결정 핵이 되어 결정립의 성장이 억제된다. 따라서, 구형의 용융 Ni는, 성장이 억제된 미세 결정립에 의해 진구도가 높은 Ni 볼(20)이 된다. 한편, 불순물 원소가 적으면, 상대적으로 결정 핵으로 되는 것이 적어, 입성장이 억제되지 않고 어느 방향성을 갖고 성장한다. 이 결과, 구형의 용융 Ni는 표면의 일부분이 돌출되어 응고되어 버린다. 이러한 Ni 볼(20)은 진구도가 낮다. 불순물 원소로서는, Sb, Cu, Bi, Zn, Fe, Al, As, Cd, Sn, Pb, Ag, In, Au, P, S, Mg, Ti, Co, Mn, U, Th 등이 생각된다.

순도의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, α선량을 억제하고, 순도의 저하에 의한 Ni 볼(20)의 전기 전도도나 열전도율의 열화를 억제하는 관점에서, 바람직하게는 99.9％ 이상이다.

여기서, Ni 볼(20)에서는, 순도를 필요 이상으로 높이지 않아도 α선량을 저감시킬 수 있다. Ni의 쪽이 Sn보다 융점이 높고, 제조 시의 가열 온도는 Ni의 쪽이 높다. 본 발명에서는, Ni 볼(20)을 제조할 때, 후술하는 바와 같이 Ni재에 종래에는 행하지 않는 가열 처리를 행하므로, ²¹⁰Po, ²¹⁰Pb, ²¹⁰Bi를 대표로 하는 방사성 원소가 휘발된다. 이들 방사성 원소 중에서도 특히 ²¹⁰Po는 휘발되기 쉽다.

·α선량: 0.0200cph/㎠ 이하

본 발명을 구성하는 Ni 볼(20)의 α선량은, 0.0200cph/㎠ 이하이고, 바람직하게는 0.0020cph/㎠ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.0010cph/㎠ 이하이다. 이것은, 전자 부품의 고밀도 실장에 있어서 소프트에러가 문제가 되지 않을 정도의 α선량이다. 종래, Ni 볼은 Ni재를 1500℃ 이상으로 가열하여 용융시킴으로써 제조되므로, α선을 방출하는 ²¹⁰Po 등의 방사성 원소의 함유량이, 휘발에 의해 충분히 저감되어, Ni의 α선은 소프트에러의 원인이 되지 않는다고 생각되고 있었다. 그러나, 종래 행해져 온 Ni 볼의 제조 조건에 의해, Ni 볼의 α선이 소프트에러를 야기시키지 않을 정도까지 저감되는 것은 입증되어 있지 않다. ²¹⁰Po는 비점이 962℃이며, 1500℃ 이상의 가열로 소프트에러가 발생하지 않을 정도까지 충분히 휘발시킨다고도 생각된다. 그러나, Ni 볼 제조 시의 가열이 ²¹⁰Po를 휘발시키는 것을 목적으로 하고 있었던 것은 아니므로, 이 온도에서 ²¹⁰Po가 반드시 충분히 저감된다고는 할 수 없다. 종래의 Ni 볼의 제조에 의해 저α선의 Ni 볼이 얻어지는지 여부는 분명하지는 않다.

본 발명에서는, Ni 볼(20)을 제조하기 위해 통상 행하고 있는 공정 외에 다시 가열 처리를 실시하고 있다. 이로 인해, Ni의 원재료에 약간 잔존하는 ²¹⁰Po가 휘발되어, Ni의 원재료와 비교하여 Ni 볼(20)의 쪽이 한층 더 낮은 α선량을 나타낸다. α선량은, 가일층의 고밀도 실장에서의 소프트에러를 억제하는 관점에서, 바람직하게는 0.0020cph/cm 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.0010cph/㎠ 이하이다. 또한, Ni 볼(20)의 비커스 경도를 작게 하기 위한 어닐링 처리나 서냉 프로세스를 마련함으로써 Ni 볼(20)의 α선량이 상승하는 일은 없다.

·Pb 및 Bi 중 적어도 한쪽의 함유량이 합계로 1ppm 이상

본 발명을 구성하는 Ni 볼(20)은, 불순물 원소로서 Sb, Cu, Bi, Zn, Fe, Al, As, Cd, Sn, Pb, Ag, In, Au, P, S, Mg, Ti, Co, Mn, U, Th 등을 함유하지만, 특히 Pb 또는 Bi의 함유량, 혹은 Pb 및 Bi의 양자를 합친 함유량이 합계로 1ppm 이상 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는, 납땜 조인트의 형성 시에 Ni 볼(20)이 노출된 경우라도, α선량을 저감시키는 데 있어서 Ni 볼(20)의 Pb 및 Bi 중 적어도 한쪽의 함유량을 극한까지 저감시킬 필요가 없다. 이것은 이하의 이유에 의한다.

²¹⁰Pb 및 ²¹⁰Bi는 β 붕괴에 의해 ²¹⁰Po로 변화된다. α선량을 저감시키기 위해서는, 불순물 원소인 Pb 및 Bi의 함유량도 최대한 낮은 편이 바람직하다.

그러나, Pb 및 Bi에 포함되어 있는 ²¹⁰Pb나 ²¹⁰Bi의 함유비는 낮다. Pb나 Bi의 함유량이 어느 정도 저감되면, ²¹⁰Pb나 ²¹⁰Bi는 거의 제거된다고 생각된다. 본 발명에 관한 Ni 볼(20)은, Ni의 용해 온도가 종래보다 약간 높게 설정되거나, Ni재 및 또는 조구 후의 Ni 볼(20)에 가열 처리가 실시되어 제조된다. 이 온도는, Pb나 Bi의 비점보다 낮은 경우라도 기화는 일어나므로 불순물 원소량은 저감된다. 또한, Ni 볼(20)의 진구도를 높이기 위해서는 불순물 원소의 함유량이 높은 쪽이 좋다. 따라서, 본 발명의 Ni 볼(20)은 Pb 및 Bi 중 적어도 한쪽의 함유량이 합계로 1ppm 이상이다. Pb 및 Bi 모두 포함되는 경우는, Pb 및 Bi의 합계 함유량이 1ppm 이상이다.

이와 같이, Pb 및 Bi 중 적어도 한쪽은 Ni 볼(20)을 제조한 후라도 어느 정도의 양이 잔존하므로 함유량의 측정 오차가 적다. 또한 전술한 바와 같이 Bi 및 Pb는 Ni 볼(20)의 제조 공정에 있어서의 용융 시에 결정 핵이 되므로, Ni 중에 Bi나 Pb가 일정량 함유되어 있으면 진구도가 높은 Ni 볼(20)을 제조할 수 있다. 따라서, Pb나 Bi는, 불순물 원소의 함유량을 추정하기 위해 중요한 원소이다. 이러한 관점에서도, Pb 및 Bi 중 적어도 한쪽의 함유량은 합계로 1ppm 이상인 것이 바람직하다. Pb 및 Bi 중 적어도 한쪽의 함유량은, 더욱 바람직하게는 합계로 10ppm 이상이다. 상한값은 특별히 한정되지 않지만, Ni 볼(20)의 전기 전도도의 열화를 억제하는 관점에서, 보다 바람직하게는 Pb 및 Bi 중 적어도 한쪽의 함유량이 합계로 1000ppm 미만이고, 더욱 바람직하게는 100ppm 이하이다. Pb의 함유량은, 더욱 바람직하게는 10ppm∼50ppm이고, Bi의 함유량은, 더욱 바람직하게는 10ppm∼50ppm이다.

·Ni 볼의 진구도: 0.90 이상

본 발명을 구성하는 Ni 볼(20)은, 기판 사이의 적절한 공간을 유지하는 관점에서 진구도가 0.90 이상이다. Ni 볼(20)의 진구도가 0.90 미만이면 Ni 볼(20)이 부정 형상으로 되므로, 범프 형성 시에 높이가 불균일한 범프가 형성되어, 접합 불량이 발생할 가능성이 높아진다. 또한, Ni 볼(20)을 전극에 탑재하여 리플로우를 행할 때, Ni 볼(20)이 위치 어긋남을 일으켜 버려, 셀프 얼라인먼트성도 악화된다. 진구도는, 더욱 바람직하게는 0.94 이상이다. 본 발명에 있어서, 진구도라 함은, 진구로부터의 어긋남을 나타낸다. 진구도는, 예를 들어 최소 제곱 중심법(LSC법), 최소 영역 중심법(MZC법), 최대 내접 중심법(MIC법), 최소 외접 중심법(MCC법) 등 다양한 방법으로 구할 수 있다. 상세하게는, 진구도라 함은, 500개의 각 Ni 볼의 직경을 긴 직경으로 나누었을 때에 산출되는 산술 평균값이며, 값이 상한인 1.00에 가까울수록 진구에 가까운 것을 나타낸다. 본 발명에서의 긴 직경의 길이 및 직경의 길이라 함은, 미쯔토요사제의 울트라 퀵 비전, ULTRA QV350-PRO 측정 장치에 의해 측정된 길이를 말한다.

·Ni 볼의 직경: 1∼1000㎛

본 발명을 구성하는 Ni 볼(20)의 직경은 1∼1000㎛인 것이 바람직하다. 이 범위에 있으면, 구상의 Ni 볼(20)을 안정적으로 제조할 수 있고, 또한 단자 사이가 협피치인 경우의 접속 단락을 억제할 수 있다. Ni 볼(20)을 땜납 페이스트에 사용하는 경우, Ni 볼(20)의 직경은 1∼300㎛인 것이 바람직하다.

여기서, 예를 들어 본 발명에 관한 Ni 볼(20)의 직경이 1∼300㎛ 정도인 경우, 「Ni 볼」의 집합체는 「Ni 파우더」라고 칭할 수 있다. 「Ni 파우더」는, 상술한 특성을 구비한 다수의 Ni 볼(20)의 집합체이다. 예를 들어, 땜납 페이스트 중의 분말로서 배합되는 등, 단일의 Ni 볼(20)과는 사용 형태에 있어서 구별된다. 마찬가지로, 땜납 범프의 형성에 사용되는 경우에도, 집합체로서 통상 취급되므로, 그러한 형태로 사용되는 「Ni 파우더」는 단일의 Ni 볼(20)과는 구별된다.

또한, 본 발명에 관한 Ni 볼(20)의 표면을 단일의 금속 또는 합금으로 이루어지는 금속층에 의해 피복함으로써, Ni 볼(20) 및 금속층으로 이루어지는 Ni 핵 볼을 구성할 수 있다. 예를 들어, Ni 핵 볼은, Ni 볼(20)과, 이 Ni 볼(20)의 표면을 피복하는 땜납층(금속층)에 의해 구성할 수 있다. 땜납층의 조성은, 합금의 경우, Sn을 주성분으로 하는 땜납 합금의 합금 조성이면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 땜납층으로서는, Sn 도금 피막이어도 된다. 예를 들어, Sn, Sn-Ag 합금, Sn-Cu 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-In 합금 및 이들에 소정의 합금 원소를 첨가한 것을 들 수 있다. 모두 Sn의 함유량이 40질량％ 이상이다. 또한, 특히 α선량을 지정하지 않는 경우에는, 땜납층으로서, Sn-Bi 합금, Sn-Pb 합금도 사용할 수 있다. 첨가하는 합금 원소로서는, 예를 들어 Ag, Cu, In, Ni, Co, Sb, Ge, P, Fe 등이 있다. 이들 중에서도, 땜납층의 합금 조성은, 낙하 충격 특성의 관점에서, 바람직하게는 Sn-3Ag-0.5Cu 합금이다. 땜납층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 편측에서 100㎛ 이하이면 충분하다. 일반적으로는 편측에서 20∼50㎛이면 된다.

땜납층의 U 및 Th의 함유량은, Ni 핵 볼의 α선량을 0.0200cph/㎠ 이하로 하므로, 각각 5ppb 이하이다. 또한, 현재 또는 장래의 고밀도 실장에서의 소프트에러를 억제하는 관점에서, U 및 Th의 함유량은, 바람직하게는 각각 2ppb 이하이다. 또한, Ni 핵 볼은, Ni 볼(20)과, 이 Ni 볼(20)을 피복하는 Ni, Fe 및 Co로부터 선택되는 1 원소 이상으로 이루어지는 도금층(금속층)에 의해 구성할 수도 있다. 도금층(금속층)의 막 두께는 일반적으로는 편측에서 0.1∼20㎛이다. 또한, 본 발명의 Ni 볼은, Ni 핵 볼에 사용될 때, 미리 염산 니켈액 등에 의해 스트라이크 도금 처리를 행해도 된다. 스트라이크 도금 처리를 행함으로써 니켈 표면의 산화막을 제거하여, Ni 핵 볼 제조 시에 있어서의 Ni 볼과 땜납 도금의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이들 Ni 핵 볼의 표면에, 플럭스층을 피복할 수도 있다.

또한, 본 발명에 관한 Ni 볼(20)의 표면을 플럭스층에 의해 피복할 수 있다. 본 발명에 관한 Ni 볼(20)을 땜납 중에 분산시킴으로써, 폼 땜납으로 할 수 있다. 본 발명에 관한 Ni 볼(20)을 함유하는 땜납 페이스트로 할 수도 있다. 본 발명에 관한 Ni 볼(20)은 전극 사이를 접합하는 납땜 조인트의 형성에 사용할 수도 있다.

상술한 플럭스층은, Ni 볼(20)이나 땜납층 등의 금속 표면의 산화를 방지함과 함께 솔더링 시에 금속 산화막의 제거를 행하는 활성제로서 작용하는 화합물을 포함하는 1종류 혹은 복수 종류의 성분에 의해 구성된다. 예를 들어, 플럭스층은, 활성제로서 작용하는 화합물과, 활성 보조제로서 작용하는 화합물 등으로 이루어지는 복수의 성분에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 플럭스층은, 활성제로서 작용하는 화합물 등을 리플로우시의 열로부터 보호하기 위해, 로진이나 수지를 포함하는 것이어도 된다. 또한, 플럭스층은, 활성제로서 작용하는 화합물 등을 Ni 볼(20)에 고착시키는 수지를 포함하는 것이어도 된다.

플럭스층을 구성하는 활성제로서는, 본 발명에서 요구되는 특성에 따라서 아민, 유기산, 할로겐 중 어느 하나, 복수의 아민의 조합, 복수의 유기산의 조합, 복수의 할로겐의 조합, 단일 혹은 복수의 아민, 유기산, 할로겐의 조합이 첨가된다. 플럭스층을 구성하는 활성 보조제로서는, 활성제의 특성에 따라서 상술한 에스테르, 아미드, 아미노산 중 어느 하나, 복수의 에스테르의 조합, 복수의 아미드의 조합, 복수의 아미노산의 조합, 단일 혹은 복수의 에스테르, 아미드, 아미노산의 조합이 첨가된다.

플럭스층을 구성하는 활성 보조제로서는, 활성제의 특성에 따라서 에스테르, 아미드, 아미노산 중 어느 하나, 복수의 에스테르의 조합, 복수의 아미드의 조합, 복수의 아미노산의 조합, 단일 혹은 복수의 에스테르, 아미드, 아미노산의 조합이 첨가된다.

또한, 플럭스층은, 활성제로서 작용하는 화합물 등을, 리플로우 시의 열로부터 보호하기 위해, 로진이나 수지를 포함하는 것이어도 된다. 또한, 플럭스층은, 활성제로서 작용하는 화합물 등을, 땜납층에 고착시키는 수지를 포함하는 것이어도 된다.

플럭스층은, 단일 혹은 복수의 화합물로 이루어지는 단일층으로 구성되어도 된다. 또한, 플럭스층은, 복수의 화합물로 이루어지는 복수의 층으로 구성되어도 된다. 플럭스층을 구성하는 성분은, 고체의 상태에서 땜납층의 표면에 부착되지만, 플럭스를 땜납층에 부착시키는 공정에서는, 플럭스가 액상 또는 가스상으로 되어 있을 필요가 있다.

이로 인해, 플럭스층을 구성하는 성분은, 용액으로 코팅하기 위해서는 용제에 가용일 필요가 있지만, 예를 들어 염을 형성하면, 용제 중에서 불용이 되는 성분이 존재한다. 액상의 플럭스 중에서 불용이 되는 성분이 존재함으로써, 침전물이 형성되는 등의 난용해성의 성분을 포함하는 플럭스에서는, 균일한 흡착이 곤란해진다. 이로 인해, 종래, 염을 형성하는 화합물을 혼합하여, 액상의 플럭스를 구성할 수는 없다.

이에 반해, 본 발명의 플럭스층을 구비한 Ni 핵 볼에서는, 1층씩 플럭스층을 형성하여 고체의 상태로 하여, 다층의 플럭스층을 형성할 수 있다. 이에 의해, 염을 형성하는 화합물을 사용하는 경우이며, 액상의 플럭스에서는 혼합할 수 없는 성분이라도, 플럭스층을 형성할 수 있다.

산화되기 쉬운 Ni 핵 볼의 표면이, 활성제로서 작용하는 플럭스층으로 피복됨으로써, 보관 시 등에, Ni 핵 볼의 땜납층의 표면의 산화를 억제할 수 있다.

본 발명에 관한 Ni 볼(20)의 제조 방법의 일례를 설명한다. 본 발명에서의 아토마이즈법이라 함은, Ni재가 고온도에서 용융되고, 액상의 용융 Ni가 노즐로부터 고속도로 분무됨으로써, 안개상의 용융 Ni가 실온(예를 들어, 25℃)까지 급냉되어, Ni 볼이 조구되는 방법이다. 용융 Ni를 노즐로부터 고속도로 분무할 때의 매체로서 가스를 사용하는 경우는 가스 아토마이즈법이라고 칭해지지만, 본 발명은 가스 아토마이즈법에 한정되는 것은 아니다.

또한, 다른 아토마이즈법으로서는, 오리피스로부터 용융 Ni의 액적이 적하되고, 이 액적이 급냉되어 Ni 볼이 조구되는 방법이어도 된다. 각 아토마이즈법으로 조구된 Ni 볼은, 각각 800∼1000℃의 온도에서 30∼60분간 재가열 처리가 실시되어도 된다. 또한, 재가열 처리에 있어서, Ni 볼(20)을 천천히 냉각함으로써 어닐링 처리의 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 Ni 볼(20)의 제조 방법에서는, Ni 볼(20)을 조구하기 전에 Ni 볼(20)의 원료인 Ni재를 800∼1000℃에서 가열 처리해도 된다.

Ni 볼(20)의 원료인 Ni재로서는, 예를 들어 펠릿, 와이어, 판재 등을 사용할 수 있다. Ni재의 순도는, Ni 볼(20)의 순도를 지나치게 낮추지 않도록 하는 관점에서 99.9∼99.995％인 것이 좋다.

또한 고순도의 Ni재를 사용하는 경우에는, 전술한 가열 처리를 행하지 않고, 용융 Ni의 유지 온도를 종래와 마찬가지로 1000℃ 정도로 낮추어도 된다. 이와 같이, 전술한 가열 처리는 Ni재의 순도나 α선량에 따라서 적절하게 생략이나 변경되어도 된다. 또한, α선량이 높은 Ni 볼(20)이나 이형의 Ni 볼(20)이 제조된 경우에는, 이들 Ni 볼(20)이 원료로서 재이용되는 것도 가능하여, 더욱 α선량을 저하시킬 수 있다.

본 실시예에서는, Ni 볼(20)의 비커스 경도를 작게 하기 위해, 조구한 Ni 볼(20)에 대해 어닐링 처리를 실시한다. 어닐링 처리에서는, 어닐링 가능한 700℃에서 Ni 볼(20)을 소정 시간 가열하고, 그 후, 가열한 Ni 볼(20)을 긴 시간에 걸쳐 서냉한다. 이에 의해, Ni 볼(20)의 재결정을 행할 수 있고, 완만한 결정 성장을 촉진시킬 수 있으므로, Ni의 결정립을 크게 성장시킬 수 있다. 이때, 일반적으로 Ni의 진구도는 저하된다. 그러나, Ni 볼(20)의 최표면에 형성되는 산화니켈이 고순도의 불순물 원소로서 기능하므로, Ni 볼(20)의 최표면은 국소적으로 결정립이 미세화된 상태로 되어, Ni 볼(20)의 극도의 진구도의 저하는 일어나지 않는다.

실시예 1

이하에 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 진구도가 높은 Ni 볼을 제작하고, 이 제작한 Ni 볼의 비커스 경도 및 α선량을 측정하였다.

·Ni 볼의 제작

진구도가 높은 Ni 볼의 제작 조건을 검토하였다. 순도가 99.9％인 Ni 와이어(α선량: 0.0034cph/㎠, U: 0.7ppb, Th: 0.5ppb), 순도가 99.995 이하인 Ni 와이어(α선량: 0.0026cph/㎠, U: ＜0.5ppb, Th: ＜0.5ppb)를 준비하였다. 각각을 도가니 안에 투입하고, 1000℃의 온도 조건에서 45분간 예비 가열을 행하였다. 그 후, 토출 온도를 1600℃, 바람직하게는 1700℃로 하여, 가스 아토마이즈법에 의해, 액상의 용융 Ni를 노즐로부터 고속도로 분무하고, 안개상의 용융 Ni를 실온(18℃)까지 급냉하여 Ni 볼을 조구하였다. 이에 의해, 평균 입경이 250㎛인 Ni 볼을 제작하였다. 원소 분석은, U 및 Th에 대해서는 유도 결합 플라즈마 질량 분석(ICP-MS 분석), 그 밖의 원소에 대해서는 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석(ICP-AES 분석)에 의해 행하였다. 이하에, 진구도, 비커스 경도, 그리고 α선량의 측정 방법을 상세하게 서술한다.

·진구도

진구도는 CNC 화상 측정 시스템에 의해 측정하였다. 장치는, 미쯔토요사제의 울트라 퀵 비전, ULTRA QV350-PRO이다.

·비커스 경도

Ni 볼의 비커스 경도는, 「비커스 경도 시험-시험 방법 JIS Z2244」에 준하여 측정하였다. 장치는, 아카시 세이사꾸쇼제의 마이크로비커스 경도 시험기, AKASHI 미소 경도계 MVK-F 12001-Q를 사용하였다.

·α선량

α선량의 측정 방법은 이하와 같다. α선량의 측정에는 가스 플로우 비례 계수기의 α선 측정 장치를 사용하였다. 측정 샘플은 300㎜×300㎜의 바닥이 얕고 평탄한 용기에 Ni 볼을 용기의 바닥이 보이지 않게 될 때까지 깐 것이다. 이 측정 샘플을 α선 측정 장치 내에 넣고, PR-10 가스 플로우에서 24시간 방치한 후, α선량을 측정하였다.

또한, 측정에 사용한 PR-10 가스(아르곤 90％－메탄 10％)는, PR-10 가스를 가스 봄베에 충전하고 나서 3주일 이상 경과한 것이다. 3주일 이상 경과한 봄베를 사용한 것은, 가스 봄베에 진입하는 대기 중의 라돈에 의해 α선이 발생하지 않도록, JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)에서 정해진 JEDEC STANDARD-Alpha Radiation Measurement in Electronic Materials JESD221에 따랐기 때문이다. 제작한 Ni 볼의 원소 분석 결과, 진구도, 비커스 경도, 그리고 α선량을 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 순도가 99.9％인 Ni 와이어 및 99.995％ 이하인 Ni 와이어를 사용한 Ni 볼에 대해서는, 모두 진구도가 0.90 이상을 나타냈지만, 비커스 경도가 90HV를 상회하였다. 또한, 표 1에 나타내는 바와 같이, 순도가 99.995％를 초과하는 Ni판을 사용한 Ni 볼에서는, 비커스 경도가 90HV 이하를 나타냈지만, 진구도가 0.90을 하회하였다. 따라서, 표 1에 나타내는 Ni 볼에서는, 본 발명에 관한 Ni 볼에 요구되는 진구도가 0.90 이상 및 비커스 경도가 90HV 이하인 양쪽의 조건을 만족시킬 수 없는 것을 알 수 있었다.

·실시예 1

다음으로, 순도 99.9％의 Ni 와이어로 제조한 Ni 볼을 카본제 배트에 넣은 후, 이 배트를 연속 컨베이어식 전기 저항 가열로에 반입하여 어닐링 처리를 행하였다. 이때의, 어닐링 조건을 도 2에 나타낸다. 또한, 로 내는, Ni 볼의 산화를 방지하기 위해 질소 가스 분위기로 하였다. 실온은 25℃로 하였다.

어닐링 조건으로서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 실온으로부터 700℃로 가열하는 승온 시간을 60분간으로 하고, 700℃에서 유지하는 유지 시간을 60분간으로 하고, 700℃로부터 실온으로 냉각하는 냉각 시간을 120분간으로 하였다. 로 내의 냉각은, 로 내에 설치한 냉각 팬을 사용하여 행하였다. 다음으로, 어닐링 처리가 실시된 Ni 볼을 10％ 염산에 침지시킴으로써 산 처리를 행하였다. 이것은, 어닐링 처리에 의해 Ni 볼 표면에 형성된 산화막을 제거하기 위함이다.

이와 같이 하여 얻어진 Ni 볼의 어닐링 처리 전후에 있어서의 비커스 경도를 하기 표 2에 나타낸다. 또한, 어닐링 처리 후에 있어서의 Ni 볼의 진구도 및 α선량 각각을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과에 대해서도 하기 표 2에 나타낸다.

·실시예 2

실시예 2에서는, 표 1에 나타낸 순도가 99.995％ 이하인 Ni 와이어에 의해 제작된 Ni 볼에 대해, 실시예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 어닐링 처리를 행함과 함께 산화막 제거 처리를 행하였다. 그리고, 얻어진 Ni 볼의 비커스 경도를 측정하였다. 또한, 어닐링 처리 후에 있어서의 Ni 볼의 진구도 및 α선량 각각을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

·비교예 1

비교예 1에서는, 표 1에 나타낸 순도가 99.9％인 Ni 와이어에 의해 제작된 Ni 볼의 비커스 경도를 측정하였다. 또한, 이 Ni 볼의 진구도 및 α선량 각각을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

·비교예 2

비교예 2에서는, 표 1에 나타낸 순도가 99.995％ 이하인 Ni 와이어에 의해 제작된 Ni 볼의 비커스 경도를 측정하였다. 또한, 이 Ni 볼의 진구도 및 α선량 각각을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

·비교예 3

비교예 3에서는, 표 1에 나타낸 순도가 99.995％를 초과하는 Ni판에 의해 제작된 Ni 볼의 비커스 경도를 측정하였다. 또한, 이 Ni 볼의 진구도 및 α선량 각각을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

실시예 1 및 실시예 2의 Ni 볼의 비커스 경도는, 표 2에 나타내는 바와 같이, 어닐링 처리를 실시함으로써 20HV 이상 90HV 이하로 되었다. 또한, Ni 볼의 진구도는, 어닐링 처리를 실시한 후에도, 0.90 이상이 확보되었다. 어닐링에 의한 입성장이 일어남으로써 진구도의 저하가 예측되지만, 실시예에 따르면, 예상 외로 높은 진구도가 확보되어 있는 결과가 되었다.

이 이유로서는, 함유하는 불순물 원소가 많은 것이나, Ni 볼의 표면의 산화막 주변에서 산화니켈이 불순물로서 기능하여, 결정 성장이 Ni 볼 표면 부근에서 국소적으로 저해됨으로써, 진구도의 저하가 억제된 것 등이 생각된다. 이들의 결과로부터, 순도가 99.9％ 이상, 99.995％ 이하인 Ni 볼을 사용한 경우이며, 조구 시의 비커스 경도가 90HV를 초과하는 경우라도, 어닐링 처리를 실시함으로써 비커스 경도가 20HV 이상 90HV 이하이고, 또한 진구도가 0.90 이상인 Ni 볼이 얻어지는 것이 입증되었다.

또한, 실시예 1 및 실시예 2에서는, 표 2에 나타내는 바와 같이, 어닐링 처리의 전후에 있어서, Ni 볼의 α선량이 0.0010cph/㎠ 이하가 되어, 어닐링 처리 후에 있어서도 낮은 α선량을 확보할 수 있는 것이 입증되었다.

이에 반해, 비교예 1 및 비교예 2의 Ni 볼은, 표 2에 나타내는 바와 같이, 진구도가 0.90 이상이 되지만, 비커스 경도가 90HV 초과로 되어 있어, 본 발명에 관한 Ni 볼의 비커스 경도 및 진구도의 양쪽의 조건을 만족시키지 않는 것을 알 수 있었다. 또한, 비교예 3의 Ni 볼은, 비커스 경도가 90HV 이하가 되지만, 진구도가 0.90을 하회하고 있어, 본 발명에 관한 Ni 볼의 비커스 경도 및 진구도의 양쪽의 조건을 만족시키지 않는 것을 알 수 있었다.

·실시예 3

다음으로, 상술한 Ni 볼을 사용한 Ni 핵 볼의 어닐링 처리 전후에 있어서의 진구도 및 α선량에 대해 설명한다. 실시예 3에서는, 실시예 1에 있어서의 어닐링 처리 후의 Ni 볼의 표면에 편측 1㎛의 Ni 도금층을 피복함으로써 제작된 Ni 핵 볼의 진구도 및 α선량을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

·실시예 4

실시예 4에서는, 실시예 2에 있어서의 어닐링 처리 후의 Ni 볼의 표면에 편측 1㎛의 Ni 도금층을 피복함으로써 제작된 Ni 핵 볼의 진구도 및 α선량을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

·실시예 5

실시예 5에서는, 실시예 1에 있어서의 어닐링 처리 후의 Ni 볼의 표면에 편측 20㎛의 Sn-3Ag-0.5Cu 합금으로 이루어지는 땜납 도금층을 피복함으로써 제작된 Ni 핵 볼의 진구도 및 α선량을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

·실시예 6

실시예 6에서는, 실시예 2에 있어서의 어닐링 처리 후의 Ni 볼의 표면에 편측 20㎛의 Sn-3Ag-0.5Cu 합금으로 이루어지는 땜납 도금층을 피복함으로써 제작된 Ni 핵 볼의 진구도 및 α선량을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

·실시예 7

실시예 7에서는, 실시예 3에 있어서의 Ni 도금이 피복된 Ni 핵 볼의 표면에 땜납 도금층을 더 피복함으로써 제작된, Ni 핵 볼의 진구도 및 α선량을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 실시예 7은, 250㎛의 입경의 Ni 볼에, 편측 1㎛의 Ni 도금층과 편측 20㎛의 땜납 도금층으로 피복되어 있어, 292㎛의 입경의 Ni 핵 볼이 된다. 이들의 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

·실시예 8

실시예 8에서는, 실시예 4에 있어서의 Ni 도금이 피복된 Ni 핵 볼의 표면에 땜납 도금층을 더 피복함으로써 제작된, Ni 핵 볼의 진구도 및 α선량을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 실시예 8은, 250㎛의 입경의 Ni 볼에, 편측 1㎛의 Ni 도금층과 편측 20㎛의 땜납 도금층으로 피복되어 있어, 292㎛의 입경의 Ni 핵 볼이 된다. 이들의 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

·비교예 4

비교예 4에서는, 비교예 3에 있어서의 Ni 볼의 표면에 편측 1㎛의 Ni 도금층을 피복함으로써 제작된 Ni 핵 볼의 진구도 및 α선량을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

·비교예 5

비교예 5에서는, 비교예 3에 있어서의 Ni 볼의 표면에 편측 20㎛의 Sn-3Ag-0.5Cu 합금으로 이루어지는 땜납 도금층을 피복함으로써 제작된 Ni 핵 볼의 진구도 및 α선량을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

·비교예 6

비교예 6에서는, 비교예 3에 있어서의 Ni 볼의 표면에 Ni 도금층 및 땜납 도금층을 이 순서로 피복함으로써 제작된, Ni 핵 볼의 진구도 및 α선량을 상술한 방법에 의해 측정하였다. 비교예 6은, 250㎛의 입경의 Ni 볼에, 편측 1㎛의 Ni 도금층과 편측 20㎛의 땜납 도금층으로 피복되어 있어, 292㎛의 입경의 Ni 핵 볼이 된다. 이들의 측정 결과를 하기 표 3에 나타낸다.

실시예 3 내지 실시예 8의 Ni 핵 볼은, 표 3에 나타내는 바와 같이, 어느 실시예에 있어서도 진구도가 0.90 이상이 되어, Ni 볼에 Ni 도금층이나 땜납 도금층을 피복하거나, 이들의 층을 적층하거나 한 경우라도 높은 진구도를 확보할 수 있는 것이 입증되었다. 마찬가지로, 실시예 3 내지 실시예 8의 Ni 핵 볼은, α선량이 어느 실시예에서도 0.0010cph/㎠ 이하가 되어, Ni 볼에 Ni 도금층이나 땜납 도금층을 피복하거나, 이들의 층을 적층하거나 한 경우라도 낮은 α선량을 확보할 수 있는 것이 입증되었다.

이에 반해, 비교예 4 내지 비교예 6에서는, 모든 비교예에 있어서, α선량이 0.0010cph/㎠ 이하로 되어 있어, 본 발명에 관한 Ni 핵 볼의 α선량의 조건을 만족시키고 있지만, 진구도가 0.90을 하회하고 있어, 본 발명에 관한 Ni 핵 볼의 진구도의 조건을 만족시키고 있지 않은 것을 알 수 있었다.

또한, 실시예 1 및 실시예 2의 Ni 볼 및 실시예 3 내지 실시예 8의 Ni 핵 볼의 각 표면에 플럭스층을 피복한 경우에 있어서 α선량을 측정한 바, 상기 표 2, 표 3 중에는 나타내어져 있지 않지만, 어느 볼이라도 α선량이 0.0010cph/㎠ 이하가 되어, 본 발명을 구성하는 Cu 볼의 α선량인, 소프트에러를 억제하는 데 바람직한 값인 0.0200cph/㎠ 이하를 만족시킨다.

또한, 본 발명의 기술 범위는, 본 발명의 상기 특징을 갖는 Ni 컬럼, 필러나 펠릿의 형태에 응용할 수도 있다.

10 : 반도체 칩
11, 41 : 전극
12, 42 : 땜납 페이스트
20 : 땜납 볼
30 : 땜납 범프
40 : 프린트 기판
50 : 납땜 조인트
60 : 전자 부품

Claims

순도가 99.9％ 이상 99.995％ 이하이고, 진구도가 0.90 이상이고, 비커스 경도가 20HV 이상 90HV 이하인, Ni 볼.
제1항에 있어서,
U의 함유량이 5ppb 이하이고, Th의 함유량이 5ppb 이하이고, Pb 및 Bi 중 적어도 한쪽의 함유량의 합계량이 1ppm 이상이고, α선량이 0.0200cph/㎠ 이하인, Ni 볼.
제1항 또는 제2항에 있어서,
직경이 1∼1000㎛인, Ni 볼.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
플럭스층이 피복되어 있는, Ni 볼.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 Ni 볼과,
상기 Ni 볼을 피복하는 땜납층을 구비하는, Ni 핵 볼.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 Ni 볼과,
상기 Ni 볼을 피복하는 Ni, Fe 및 Co로부터 선택되는 1 원소 이상으로 이루어지는 도금층을 구비하는, Ni 핵 볼.
제6항에 있어서,
상기 도금층을 피복하는 땜납층을 더 구비하는, Ni 핵 볼.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
진구도가 0.90 이상인, Ni 핵 볼.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도금층을 피복하는 땜납층은, U의 함유량이 5ppb 이하이고, Th의 함유량이 5ppb 이하이고, Pb 및 Bi 중 적어도 한쪽의 함유량의 합계량이 1ppm 이상이고, α선량이 0.0200cph/㎠ 이하인, Ni 핵 볼.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
플럭스층이 피복되어 있는, Ni 핵 볼.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 Ni 볼을 사용한, 납땜 조인트.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 Ni 볼을 사용한, 땜납 페이스트.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 Ni 볼을 사용한, 폼 땜납.
제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 Ni 핵 볼을 사용한, 납땜 조인트.
제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 Ni 핵 볼을 사용한, 땜납 페이스트.
제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 Ni 핵 볼을 사용한, 폼 땜납.