KR20210024024A - 땜납 입자 - Google Patents

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KR20210024024A KR1020217001585A KR20217001585A KR20210024024A KR 20210024024 A KR20210024024 A KR 20210024024A KR 1020217001585 A KR1020217001585 A KR 1020217001585A KR 20217001585 A KR20217001585 A KR 20217001585A KR 20210024024 A KR20210024024 A KR 20210024024A
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구니히코 아카이
요시노리 에지리
유우헤이 오카다
도시미츠 모리야
신이치로 스카타
마사유키 미야지
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쇼와덴코머티리얼즈가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 표면의 일부에 평면부를 갖는, 땜납 입자에 관한 것이다.

Description

땜납 입자
본 발명은, 땜납 입자에 관한 것이다.
종래부터, 이방성 도전 필름, 이방성 도전 페이스트 등의 이방성 도전 재료에 배합되는 도전성 입자로서, 땜납 입자의 사용이 검토되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 열경화성 성분과, 특정 표면 처리가 실시된 복수의 땜납 입자를 포함하는 도전 페이스트가 기재되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2016-76494호
최근, 회로 부재의 고정세화(高精細化)에 따라 접속 개소의 미소화(微小化)가 진행되어, 이방성 도전 재료에 요구되는 도통(導通) 신뢰성 및 절연 신뢰성이 높아지고 있다. 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 확보하기 위해서는, 이방성 도전 재료에 배합되는 도전성 입자가 대향하는 전극끼리를 적절히 접속할 필요가 있지만, 종래의 땜납 입자를 포함하는 이방성 도전 재료로는, 반드시 그것이 실현되어 있지는 않은 것이 현 상황이다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성이 우수한 이방성 도전 재료를 얻는 것이 가능한, 땜납 입자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면은, 표면의 일부에 평면부를 갖는, 땜납 입자에 관한 것이다. 이와 같은 땜납 입자를 이용함으로써, 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성이 우수한 이방성 도전 재료를 얻는 것이 가능하다.
일 양태에 있어서, 땜납 입자의 평균 입자경이 1~30μm이며, 또한 C.V.값이 20% 이하여도 된다.
일 양태에 있어서, 땜납 입자의 직경 B에 대한 평면부의 직경 A의 비(A/B)가 하기 식을 충족시키고 있어도 된다.
0.01<A/B<1.0
일 양태에 있어서, 땜납 입자의 투영상(投影像)에 외접하는 사각형을 두 쌍의 평행선에 의하여 작성한 경우에 있어서, 대향하는 변 간의 거리를 X 및 Y(단 Y<X)로 했을 때에, X 및 Y가 하기 식을 충족시키고 있어도 된다.
0.8<Y/X<1.0
일 양태에 있어서, 땜납 입자가 주석, 주석 합금, 인듐 및 인듐 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고 있어도 된다.
일 양태에 있어서, 땜납 입자가 In-Sn 합금, In-Sn-Ag 합금, In-Bi 합금, Sn-Au 합금, Sn-Bi 합금, Sn-Bi-Ag 합금, Sn-Ag-Cu 합금 및 Sn-Cu 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하고 있어도 된다.
본 발명에 의하면, 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성이 우수한 이방성 도전 재료를 얻는 것이 가능한, 땜납 입자가 제공된다.
도 1은 땜납 입자의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다.
도 2는 땜납 입자의 투영상에 외접하는 사각형을 두 쌍의 평행선에 의하여 작성한 경우에 있어서의, 대향하는 변 간의 거리 X 및 Y(단 Y≤X)를 나타내는 도이다.
도 3의 (a)는 기체(基體)의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이며, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 나타내는 IIIb-IIIb선에 있어서의 단면도이다.
도 4의 (a)~(d)는 기체의 오목부의 단면 형상의 예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 기체의 오목부에 땜납 미립자가 수용된 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 기체의 오목부에 땜납 입자가 형성된 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 실시예 1에 의하여 얻어진 땜납 입자의 SEM상이다.
도 8은 기체의 오목부의 단면 형상 이외의 예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하에서 예시하는 재료는, 특별히 설명하지 않는 한, 1종 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다. 조성물 중의 각 성분의 함유량은, 조성물 중에 각 성분에 해당하는 물질이 복수 존재하는 경우, 특별히 설명하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수의 물질의 합계량을 의미한다. "~"를 이용하여 나타난 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 각각 최솟값 및 최댓값으로서 포함하는 범위를 나타낸다. 본 명세서 중에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 소정 단계의 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 다른 단계의 수치 범위의 상한값 또는 하한값으로 치환해도 된다. 본 명세서 중에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 그 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다.
<땜납 입자>
본 실시형태에 관한 땜납 입자는, 표면의 일부에 평면부를 갖는다. 이때 당해 평면부 이외의 표면은, 구관상(球冠狀)인 것이 바람직하다. 즉, 땜납 입자는, 평면부와, 구관상의 곡면부를 갖는 것이어도 된다. 이와 같은 땜납 입자를 이용하여 이방성 도전 재료를 얻은 경우, 우수한 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 실현하는 것이 가능하다. 이하, 이 이유에 대하여 설명한다.
먼저, 땜납 입자가 갖는 평면부가 전극과 접함으로써, 당해 평면부와 전극의 사이에 넓은 접촉 면적을 확보할 수 있다. 예를 들면, 땜납이 습윤 확산되기 쉬운 재료로 형성된 전극과, 땜납이 습윤 확산되기 어려운 재료로 형성된 전극을 접속하는 경우, 후자의 전극 측에 땜납 입자의 평면부가 배치되도록 조정함으로써, 양 전극 간의 접속을 적합하게 행할 수 있다.
또, 땜납 입자와 전극과의 접촉 면적이 넓다는 것은, 땜납이 습윤 확산되기 쉬워진다는 것이다. 예를 들면, 전극(기판) 상에 배치한 땜납 입자를 전극에 습윤 확산시키기 위한 방법으로서, 플럭스를 땜납 입자 자체 또는 전극 상에 미리 도포하고, 리플로(가열)에 의하여 땜납 입자를 용해시키는 방법이 있다. 이때, 땜납 입자의 산화 피막이 두꺼운 경우, 플럭스가 약한 경우 등은, 땜납 입자와 전극과의 접촉 면적이 좁으면, 땜납이 습윤 확산되기 어렵다. 한편, 땜납 입자의 표면의 일부에 평면부가 있으면, 전극과 땜납 입자와의 접촉 면적이 넓어져, 습윤 확산되기 쉬운 경향이 있다. 이것은, 산화 피막의 제거가 진행되고 있을 때에, 전극과 땜납 입자 표면이 접촉하면, 얇아진 산화 피막에 균열이 발생하여, 용해된 땜납이나 플럭스가 유동하고, 산화 피막의 제거가 진행되기 쉬워지기 때문이라고 추측된다. 이와 같이, 땜납 입자와 전극과의 접촉 면적이 넓으면, 전극과 땜납 입자 표면과의 접촉점이 증가하기 때문에, 습윤 확산의 타이밍이 빨라져, 습윤 확산되기 쉬워진다. 또한, 습윤 확산되기 쉬운 땜납 입자인 점에서, 플럭스양을 저감할 수 있어, 플럭스의 잔사에 의한 이온 마이그레이션의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 평면부를 갖는 땜납 입자는 안정감이 양호하기 때문에, 평면부와 전극이 접하도록 땜납 입자가 전극 상에 배치된 경우, 그 안정된 형상으로부터 땜납 입자의 위치 어긋남이 발생하기 어렵다. 즉, 리플로 전에 땜납 입자가 전극 간 밖으로 굴러 나옴으로써, 대향하는 전극 간의 도통 신뢰성 저하, 및 인접하는 전극 간의 절연 신뢰성 저하를 일으키는 것을 억제하기 쉽다.
도 1은, 본 실시형태에 관한 땜납 입자(1)의 일례를 모식적으로 나타내는 도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 땜납 입자(1)는, 직경 B를 갖는 구의 표면의 일부에 직경 A의 평면부(11)가 형성된 형상을 갖고 있다. 우수한 도통 신뢰성 및 절연 신뢰성을 실현하는 관점에서, 땜납 입자(1)의 직경 B에 대한 평면부의 직경 A의 비(A/B)는, 예를 들면 0.01 초과 1.0 미만(0.01<A/B<1.0)이어도 되고, 0.1~0.9여도 된다. 땜납 입자의 직경 B 및 평면부의 직경 A는, 예를 들면 주사형 전자 현미경 등에 의하여 관찰할 수 있다.
구체적으로는, 임의의 입자를 주사형 전자 현미경에 의하여 관찰하여, 화상을 촬영한다. 얻어진 화상으로부터 땜납 입자의 직경 B 및 평면부의 직경 A를 측정하고, 그 입자의 A/B를 구한다. 이 작업을 300개의 땜납 입자에 대하여 행하여 평균값을 산출하고, 땜납 입자의 A/B로 한다.
땜납 입자(1)에 있어서, 평균 입자경이 1~30μm이고, 또한 C.V.값이 20% 이하여도 된다. 이와 같은 땜납 입자는 작은 평균 입자경과 좁은 입도(粒度) 분포가 양립되어 있어, 도전 신뢰성 및 절연 신뢰성이 높은 이방성 도전 재료에 적용하는 도전성 입자로서 적합하게 이용할 수 있다.
땜납 입자의 평균 입자경은, 상기의 범위이면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 30μm 이하, 보다 바람직하게는 25μm 이하, 더 바람직하게는 20μm 이하이다. 또, 땜납 입자의 평균 입자경은, 바람직하게는 1μm 이상, 보다 바람직하게는 2μm 이상, 더 바람직하게는 4μm 이상이다.
땜납 입자의 평균 입자경은, 사이즈에 맞춘 각종 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들면, 동적 광산란법, 레이저 회절법, 원심 침강법, 전기적 검지대법, 공진식 질량 측정법 등의 방법을 이용할 수 있다. 또한, 광학 현미경, 전자 현미경 등에 의하여 얻어지는 화상으로부터, 입자 사이즈를 측정하는 방법을 이용할 수 있다. 구체적인 장치로서는, 플로식 입자상 분석 장치, 마이크로트랙, 쿨터 카운터 등을 들 수 있다.
땜납 입자의 C.V.값은, 보다 우수한 도전 신뢰성 및 절연 신뢰성을 실현할 수 있는 관점에서, 바람직하게는 20% 이하, 보다 바람직하게는 10% 이하, 더 바람직하게는 7% 이하, 가장 바람직하게는 5% 이하이다. 또, 땜납 입자의 C.V.값의 하한은 특별히 한정되지 않는다.
예를 들면, 땜납 입자의 C.V.값은 1% 이상이어도 되고, 2% 이상이어도 된다.
땜납 입자의 C.V.값은, 상술한 방법에 의하여 측정된 입자경의 표준 편차를 평균 입자경으로 나눈 값에 100을 곱함으로써 산출된다.
땜납 입자의 투영상에 외접하는 사각형을 두 쌍의 평행선에 의하여 작성한 경우에 있어서, 대향하는 변 간의 거리를 X 및 Y(단 Y<X)로 했을 때에, X에 대한 Y의 비(Y/X)가, 0.8 초과 1.0 미만(0.8<Y/X<1.0)이어도 되고, 0.81~0.99여도 된다. 이와 같은 땜납 입자는 보다 진구(眞球)에 가까운 입자라고 할 수 있다. 땜납 입자를 재차 기체(60)의 오목부(62)에 수용하는 경우, 땜납 입자가 구상에 가까우면 수용하기 쉬운 경향이 있다. 또, 땜납 입자가 진구에 가까우면, 대향하는 복수의 전극 간을 땜납 입자를 개재하여 전기적으로 접속시킬 때에, 땜납 입자와 전극 간 접촉에 불균일이 발생하기 어려워, 안정된 접속이 얻어지는 경향이 있다. 또, 땜납 입자를 수지 재료 중에 분산한 도전성 필름이나 페이스트를 제작했을 때, 높은 분산성이 얻어져, 제조 시의 분산 안정성이 얻어지는 경향이 있다. 또한, 땜납 입자를 수지 재료에 분산한 필름이나 페이스트를, 전극 간의 접속에 이용하는 경우, 수지 중에서 땜납 입자가 회전해도, 땜납 입자가 구체 형상이면, 투영상으로 보았을 때, 땜납 입자끼리의 투영 면적이 가깝다. 그 때문에, 전극끼리를 접속할 때에 편차가 적은, 안정된 전기 접속을 얻기 쉬운 경향이 있다.
도 2는, 땜납 입자의 투영상에 외접하는 사각형을 두 쌍의 평행선에 의하여 작성한 경우에 있어서의, 대향하는 변 간의 거리 X 및 Y(단 Y<X)를 나타내는 도이다. 예를 들면, 임의의 입자를 주사형 전자 현미경에 의하여 관찰하여 투영상을 얻는다. 얻어진 투영상에 대하여 두 쌍의 평행선을 묘화하여, 한쌍의 평행선은 평행선의 거리가 최소가 되는 위치에, 다른 한쌍의 평행선은 평행선의 거리가 최대가 되는 위치에 배치하고, 그 입자의 Y/X를 구한다. 이 작업을 300개의 땜납 입자에 대하여 행하여 평균값을 산출하고, 땜납 입자의 Y/X로 한다.
땜납 입자는, 주석 또는 주석 합금을 포함하는 것이어도 된다. 주석 합금으로서는, 예를 들면 In-Sn 합금, In-Sn-Ag 합금, Sn-Au 합금, Sn-Bi 합금, Sn-Bi-Ag 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Cu 합금 등을 이용할 수 있다. 이들 주석 합금의 구체예로서는, 하기의 예를 들 수 있다.
·In-Sn(In 52질량%, Bi 48질량% 융점 118℃)
·In-Sn-Ag(In 20질량%, Sn 77.2질량%, Ag 2.8질량% 융점 175℃)
·Sn-Bi(Sn 43질량%, Bi 57질량% 융점 138℃)
·Sn-Bi-Ag(Sn 42질량%, Bi 57질량%, Ag 1질량% 융점 139℃)·Sn-Ag-Cu(Sn 96.5질량%, Ag 3질량%, Cu 0.5질량% 융점 217℃)
·Sn-Cu(Sn 99.3질량%, Cu 0.7질량% 융점 227℃)
·Sn-Au(Sn 21.0질량%, Au 79.0질량% 융점 278℃)
땜납 입자는, 인듐 또는 인듐 합금을 포함하는 것이어도 된다. 인듐 합금으로서는, 예를 들면 In-Bi 합금, In-Ag 합금 등을 이용할 수 있다. 이들 인듐 합금의 구체예로서는, 하기의 예를 들 수 있다.
·In-Bi(In 66.3질량%, Bi 33.7질량% 융점 72℃)
·In-Bi(In 33.0질량%, Bi 67.0질량% 융점 109℃)
·In-Ag(In 97.0질량%, Ag 3.0질량% 융점 145℃)
땜납 입자의 용도(사용 시의 온도) 등에 따라, 상기 주석 합금 또는 인듐 합금을 선택할 수 있다. 예를 들면, 저온에서의 융착에 땜납 입자를 이용하는 경우, In-Sn 합금, Sn-Bi 합금을 채용하면 되고, 이 경우, 150℃ 이하에서 융착시킬 수 있다. Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Cu 합금 등의 융점이 높은 재료를 채용한 경우, 고온 방치 후에 있어서도 높은 신뢰성을 유지할 수 있다.
땜납 입자는, Ag, Cu, Ni, Bi, Zn, Pd, Pb, Au, P 및 B로부터 선택되는 1종 이상을 포함해도 된다. 이들 원소 중, 이하의 관점에서 Ag 또는 Cu를 포함해도 된다. 즉, 땜납 입자가 Ag 또는 Cu를 포함함으로써, 땜납 입자의 융점을 220℃ 정도까지 저하시킬 수 있고, 또한 전극과의 접합 강도가 보다 향상되기 때문에, 보다 양호한 도통 신뢰성이 얻어지기 쉬워진다.
땜납 입자의 Cu 함유율은 예를 들면 0.05~10질량%이며, 0.1~5질량% 또는 0.2~3질량%여도 된다. Cu 함유율이 0.05질량% 이상이면, 보다 양호한 땜납 접속 신뢰성을 달성하기 쉬워진다. 또, Cu 함유율이 10질량% 이하이면, 융점이 낮고, 습윤성이 우수한 땜납 입자가 되기 쉬워, 결과적으로 땜납 입자에 의한 접합부의 접속 신뢰성이 양호해지기 쉽다.
땜납 입자의 Ag 함유율은 예를 들면 0.05~10질량%이며, 0.1~5질량% 또는 0.2~3질량%여도 된다. Ag 함유율이 0.05질량% 이상이면, 보다 양호한 땜납 접속 신뢰성을 달성하기 쉬워진다. 또, Ag 함유율이 10질량% 이하이면, 융점이 낮고, 습윤성이 우수한 땜납 입자가 되기 쉬워, 결과적으로 땜납 입자에 의한 접합부의 접속 신뢰성이 양호해지기 쉽다.
땜납 입자의 용도는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 이방성 도전 재료용 도전성 입자로서 적합하게 이용할 수 있다. 또, 반도체 집적 회로의 실장에 널리 이용되고 있는 볼 그리드 어레이 접속 방법(BGA 접속) 등의 전기적으로 전극끼리를 접속하는 용도나, MEMS 등의 부품의 봉지(封止)나 봉관, 납땜, 높이나 간극 제어의 스페이서 등의 용도에도 적합하게 이용할 수 있다. 즉, 종래 땜납이 이용되는 일반적인 용도에, 상기 땜납 입자를 이용할 수 있다.
<땜납 입자의 제조 방법>
본 실시형태에 관한 땜납 입자의 제조 방법은 특별히 제한되지 않지만, 제조 방법의 일례를 이하에 설명한다. 예를 들면, 본 실시형태에 관한 땜납 입자는, 복수의 오목부를 갖는 기체와 땜납 미립자를 준비하는 준비 공정과, 땜납 미립자의 적어도 일부를 기체의 오목부에 수용하는 수용 공정과, 오목부에 수용된 땜납 미립자를 융합시켜, 오목부의 내부에 땜납 입자를 형성하는 융합 공정을 구비하는 땜납 입자의 제조 방법에 의하여 제조할 수 있다. 이 제조 방법에 의하면, 표면의 일부에 평면부를 갖는 땜납 입자가 제조된다.
이하, 도 3~6을 참조하면서, 땜납 입자의 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 땜납 미립자와, 땜납 미립자를 수용하기 위한 기체(60)를 준비한다. 도 3의 (a)는 기체(60)의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이며, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 나타내는 IIIb-IIIb선에 있어서의 단면도이다. 도 3의 (a)에 나타내는 기체(60)는, 복수의 오목부(62)를 갖고 있다. 복수의 오목부(62)는 소정의 패턴으로 규칙적으로 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 오목부(62) 내에 땜납 입자가 형성된 후, 오목부(62) 내의 땜납 입자를 수지 재료 등에 전사함으로써, 땜납 입자를 규칙적으로 배치시킬 수 있다.
기체(60)의 오목부(62)는, 오목부(62)의 바닥부(62a) 측으로부터 기체(60)의 표면(60a) 측을 향하여 개구 면적이 확대되는 테이퍼상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 오목부(62)의 바닥부(62a)의 폭(도 3에 있어서의 폭 a)은, 오목부(62)의 표면(60a)에 있어서의 개구의 폭(도 3에 있어서의 폭 b)보다 좁은 것이 바람직하다. 그리고, 오목부(62)의 사이즈(폭 a, 폭 b, 용적, 테이퍼 각도 및 깊이 등)는, 목적으로 하는 땜납 입자의 사이즈에 따라 설정하면 된다.
또한, 오목부(62)의 형상은 도 3에 나타내는 형상 이외의 형상이어도 된다. 예를 들면, 오목부(62)의 표면(60a)에 있어서의 개구의 형상은, 도 3에 나타내는 바와 같은 원형 이외에, 타원형, 삼각형, 사각형, 다각형 등이어도 된다.
또, 표면(60a)에 대하여 수직인 단면에 있어서의 오목부(62)의 형상은, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같은 형상이어도 된다. 도 4의 (a)~(d)는, 기체가 갖는 오목부의 단면 형상의 예를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 4의 (a)~(d)에 나타내는 어느 단면 형상도 바닥면이 평평하게 되어 있다. 이로써, 땜납 입자의 표면의 일부에 평면부가 형성된다. 또, 도 4의 (a)~(d)에 나타내는 어느 단면 형상도, 오목부(62)의 표면(60a)에 있어서의 개구의 폭(폭 b)이, 단면 형상에 있어서의 최대폭으로 되어 있다. 이로써, 오목부(62) 내에 형성된 땜납 입자를 취출하기 쉬워져, 작업성이 향상된다.
기체(60)를 구성하는 재료로서는, 예를 들면 실리콘, 각종 세라믹스, 유리, 스테인리스 스틸 등의 금속 등의 무기 재료, 및 각종 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다. 이들 중, 기체(60)는, 땜납 미립자의 용융 온도에서 변질되지 않는 내열성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또, 기체(60)의 오목부(62)는, 포토리소그래프법, 임프린트법, 기계 가공법, 전자선 가공법, 방사선 가공법 등의 공지의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
준비 공정에서 준비되는 땜납 미립자는, 오목부(62)의 표면(60a)에 있어서의 개구의 폭(폭 b)보다 작은 입자경의 미립자를 포함하는 것이면 되고, 폭 b보다 작은 입자경의 미립자를 보다 많이 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 땜납 미립자는, 입도 분포의 D10 입자경이 폭 b보다 작은 것이 바람직하고, 입도 분포의 D30 입자경이 폭 b보다 작은 것이 보다 바람직하며, 입도 분포의 D50 입자경이 폭 b보다 작은 것이 더 바람직하다.
땜납 미립자의 입도 분포는, 사이즈에 맞춘 각종 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 예를 들면, 동적 광산란법, 레이저 회절법, 원심 침강법, 전기적 검지대법, 공진식 질량 측정법 등의 방법을 이용할 수 있다. 또한, 광학 현미경, 전자 현미경 등에 의하여 얻어지는 화상으로부터, 입자 사이즈를 측정하는 방법을 이용할 수 있다. 구체적인 장치로서는, 플로식 입자상 분석 장치, 마이크로트랙, 쿨터 카운터 등을 들 수 있다.
준비 공정에서 준비되는 땜납 미립자의 C.V.값은 특별히 한정되지 않지만, 대소의 미립자의 조합에 의한 오목부(62)로의 충전성이 향상되는 관점에서, C.V.값은 높은 것이 바람직하다. 예를 들면, 땜납 미립자의 C.V.값은, 20%를 초과하고 있어도 되고, 바람직하게는 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다.
땜납 미립자의 C.V.값은, 상술한 방법에 의하여 측정된 입자경의 표준 편차를 평균 입자경(D50 입자경)으로 나눈 값에 100을 곱함으로써 산출된다.
땜납 미립자는, 주석 또는 주석 합금을 포함하는 것이어도 된다. 주석 합금으로서는, 예를 들면 In-Sn 합금, In-Sn-Ag 합금, Sn-Au 합금, Sn-Bi 합금, Sn-Bi-Ag 합금, Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Cu 합금 등을 이용할 수 있다. 이들 주석 합금의 구체예로서는, 하기의 예를 들 수 있다.
·In-Sn(In 52질량%, Bi 48질량% 융점 118℃)
·In-Sn-Ag(In 20질량%, Sn 77.2질량%, Ag 2.8질량% 융점 175℃)
·Sn-Bi(Sn 43질량%, Bi 57질량% 융점 138℃)
·Sn-Bi-Ag(Sn 42질량%, Bi 57질량%, Ag 1질량% 융점 139℃)·Sn-Ag-Cu(Sn 96.5질량%, Ag 3질량%, Cu 0.5질량% 융점 217℃)
·Sn-Cu(Sn 99.3질량%, Cu 0.7질량% 융점 227℃)
·Sn-Au(Sn 21.0질량%, Au 79.0질량% 융점 278℃)
땜납 입자는, 인듐 또는 인듐 합금을 포함하는 것이어도 된다. 인듐 합금으로서는, 예를 들면 In-Bi 합금, In-Ag 합금 등을 이용할 수 있다. 이들 인듐 합금의 구체예로서는, 하기의 예를 들 수 있다.
·In-Bi(In 66.3질량%, Bi 33.7질량% 융점 72℃)
·In-Bi(In 33.0질량%, Bi 67.0질량% 융점 109℃)
·In-Ag(In 97.0질량%, Ag 3.0질량% 융점 145℃)
땜납 입자의 용도(사용 시의 온도) 등에 따라, 상기 주석 합금 또는 인듐 합금을 선택할 수 있다. 예를 들면, 저온에서의 융착에 이용하는 땜납 입자를 얻고자 하는 경우, In-Sn 합금, Sn-Bi 합금을 채용하면 되고, 이 경우, 150℃ 이하에서 융착 가능한 땜납 입자가 얻어진다. Sn-Ag-Cu 합금, Sn-Cu 합금 등의 융점이 높은 재료를 채용한 경우, 고온 방치 후에 있어서도 높은 신뢰성을 유지 가능한 땜납 입자가 얻어진다.
땜납 미립자는, Ag, Cu, Ni, Bi, Zn, Pd, Pb, Au, P 및 B로부터 선택되는 1종 이상을 포함해도 된다. 이들 원소 중, 이하의 관점에서 Ag 또는 Cu를 포함해도 된다. 즉, 땜납 미립자가 Ag 또는 Cu를 포함함으로써, 얻어지는 땜납 입자의 융점을 220℃ 정도까지 저하시킬 수 있는, 전극과의 접합 강도가 우수한 땜납 입자가 얻어짐으로써 양호한 도통 신뢰성이 얻어진다고 하는 효과가 나타난다.
땜납 미립자의 Cu 함유율은 예를 들면 0.05~10질량%이며, 0.1~5질량% 또는 0.2~3질량%여도 된다. Cu 함유율이 0.05질량% 이상이면, 양호한 땜납 접속 신뢰성을 달성 가능한 땜납 입자가 얻어지기 쉬워진다. 또, Cu 함유율이 10질량% 이하이면, 융점이 낮고, 습윤성이 우수한 땜납 입자가 얻어지기 쉬워져, 결과적으로 땜납 입자에 의한 접합부의 접속 신뢰성이 양호해지기 쉽다.
땜납 미립자의 Ag 함유율은 예를 들면 0.05~10질량%이며, 0.1~5질량% 또는 0.2~3질량%여도 된다. Ag 함유율이 0.05질량% 이상이면, 양호한 땜납 접속 신뢰성을 달성 가능한 땜납 입자가 얻어지기 쉬워진다. 또, Ag 함유율이 10질량% 이하이면, 융점이 낮고, 습윤성이 우수한 땜납 입자가 얻어지기 쉬워져, 결과적으로 땜납 입자에 의한 접합부의 접속 신뢰성이 양호해지기 쉽다.
수용 공정에서는, 기체(60)의 오목부(62)의 각각에, 준비 공정에서 준비한 땜납 미립자를 수용한다. 수용 공정에서는, 준비 공정에서 준비한 땜납 미립자의 전부를 오목부(62)에 수용하는 공정이어도 되고, 준비 공정에서 준비한 땜납 미립자의 일부(예를 들면, 땜납 미립자 중, 오목부(62)의 개구의 폭 b보다 작은 것)를 오목부(62)에 수용하는 공정이어도 된다.
도 5는, 기체(60)의 오목부(62)에 땜납 미립자(111)가 수용된 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 복수의 오목부(62)의 각각에, 복수의 땜납 미립자(111)가 수용된다.
오목부(62)에 수용된 땜납 미립자(111)의 양은, 예를 들면 오목부(62)의 용적에 대하여 20% 이상인 것이 바람직하고, 30% 이상인 것이 보다 바람직하며, 50% 이상인 것이 더 바람직하고, 60% 이상인 것이 가장 바람직하다. 이로써, 수용량의 편차가 억제되어, 입도 분포가 보다 작은 땜납 입자가 얻어지기 쉬워진다.
땜납 미립자를 오목부(62)에 수용하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 수용 방법은, 건식, 습식 중 어느 것이어도 된다. 예를 들면, 준비 공정에서 준비한 땜납 미립자를 기체(60) 상에 배치하고, 스퀴지를 이용하여 기체(60)의 표면(60a)을 문지름으로써, 여분의 땜납 미립자를 제거하면서, 오목부(62) 내에 충분한 땜납 미립자를 수용할 수 있다. 오목부(62)의 개구의 폭 b가 오목부(62)의 깊이보다 큰 경우, 오목부(62)의 개구로부터 땜납 미립자가 튀어 나오는 경우가 있다. 스퀴지를 이용하면, 오목부(62)의 개구로부터 튀어 나와 있는 땜납 미립자는 제거된다.
여분의 땜납 미립자를 제거하는 방법으로서, 압축 공기를 분사하는, 부직포 또는 섬유의 다발로 기체(60)의 표면(60a)을 문지르는 등의 방법도 들 수 있다. 이들 방법은, 스퀴지와 비교하여 물리적인 힘이 약하기 때문에, 변형되기 쉬운 땜납 미립자를 취급하는 데 있어서 바람직하다. 또, 이들 방법으로는, 오목부(62)의 개구로부터 튀어 나와 있는 땜납 미립자를 오목부 내에 남길 수도 있다.
융합 공정은, 오목부(62)에 수용된 땜납 입자(111)를 융합시켜, 오목부(62)의 내부에 땜납 입자(1)를 형성하는 공정이다. 도 6은, 기체(60)의 오목부(62)에 땜납 입자(1)가 형성된 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 오목부(62)에 수용된 땜납 미립자(111)는, 용융됨으로써 합일화되고, 표면 장력에 의하여 구상화된다. 이때, 오목부(62)의 바닥부(62a)와의 접촉부에서는, 용융된 땜납이 바닥부(62a)에 추종하여 평면부(11)를 형성한다. 이로써, 형성되는 땜납 입자(1)는, 표면의 일부에 평면부(11)를 갖는 형상이 된다.
도 1은, 도 6에 있어서의 오목부(62)의 개구부와 반대 측에서 땜납 입자(1)를 본 도이다.
오목부(62)에 수용된 땜납 미립자(111)를 용융시키는 방법으로서는, 땜납 미립자(111)를 땜납의 융점 이상으로 가열하는 방법을 들 수 있다. 땜납 미립자(111)는, 산화 피막의 영향으로 융점 이상의 온도에서 가열해도 용융되지 않는 경우나, 습윤 확산되지 않는 경우나, 합일화되지 않는 경우가 있다. 이 때문에, 땜납 미립자(111)를 환원 분위기하에 쬐어, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 제거한 후에, 땜납 미립자(111)의 융점 이상의 온도로 가열함으로써, 땜납 미립자(111)를 용융시키고, 습윤 확산, 합일화시킬 수 있다. 또, 땜납 미립자(111)의 용융은, 환원 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다. 땜납 미립자(111)를 땜납 미립자(111)의 융점 이상으로 가열하고, 또한 환원 분위기로 함으로써, 땜납 미립자(111)의 표면의 산화 피막이 환원되어, 땜납 미립자(111)의 용융, 습윤 확산, 합일화가 효율적으로 진행되기 쉬워진다.
환원 분위기로 하는 방법은, 상술한 효과가 얻어지는 방법이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 수소 가스, 수소 라디칼, 폼산 가스 등을 이용하는 방법이 있다. 예를 들면, 수소 환원로(爐), 수소 라디칼 환원로, 폼산 환원로, 또는 이들의 컨베이어노 혹은 연속로를 이용함으로써, 환원 분위기하에 땜납 미립자(111)를 용융시킬 수 있다. 이들 장치는, 노 내에, 가열 장치, 불활성 가스(질소, 아르곤 등)를 충전하는 챔버, 챔버 내를 진공으로 하는 기구 등을 구비하고 있어 되며, 이것에 의하여 환원 가스의 제어가 보다 용이해진다. 또, 챔버 내를 진공으로 할 수 있으면, 땜납 미립자(111)의 용융 및 합일화 후에, 감압에 의하여 보이드의 제거를 행할 수 있어, 접속 안정성이 더 우수한 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다.
땜납 미립자(111)의 환원, 용해 조건, 온도, 노 내 분위기 조정 등의 프로파일은, 땜납 미립자(111)의 융점, 입도, 오목부 사이즈, 기체(60)의 재질 등을 감안하여 적절히 설정되어도 된다. 예를 들면, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를, 노 내에 삽입하여, 진공 배기를 행한 후에, 환원 가스를 도입하여, 노 내를 환원 가스로 채우고, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 제거한 후, 진공 배기로 환원 가스를 제거하며, 그 후, 땜납 미립자(111)의 융점 이상으로 가열하여, 땜납 미립자를 용해 및 합일화시켜, 오목부(62) 내에 땜납 입자를 형성한 후, 질소 가스를 충전하고 나서 노 내 온도를 실온으로 되돌려, 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 또, 예를 들면 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를, 노 내에 삽입하여, 진공 배기를 행한 후에, 환원 가스를 도입하여, 노 내를 환원 가스로 채우고, 노 내 가열 히터에 의하여 땜납 미립자(111)를 가열하여, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 제거한 후, 진공 배기로 환원 가스를 제거하며, 그 후, 땜납 미립자(111)의 융점 이상으로 가열하여, 땜납 미립자를 용해 및 합일화시켜, 오목부(62) 내에 땜납 입자를 형성한 후, 질소 가스를 충전하고 나서 노 내 온도를 실온으로 되돌려, 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 환원 분위기하에서, 땜납 미립자를 가열함으로써, 환원력이 증가하여, 땜납 미립자의 표면 산화 피막의 제거가 용이해지는 이점이 있다.
또한, 예를 들면, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를, 노 내에 삽입하여, 진공 배기를 행한 후에, 환원 가스를 도입하여, 노 내를 환원 가스로 채우고, 노 내 가열 히터에 의하여 기체(60)를 땜납 미립자(111)의 융점 이상으로 가열하여, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 환원에 의하여 제거하는 것과 동시에 땜납 미립자를 용해 및 합일화시켜, 오목부(62) 내에 땜납 입자를 형성하며, 진공 배기로 환원 가스를 제거하고, 또한 땜납 입자 내의 보이드를 줄인 후, 질소 가스를 충전하고 나서 노 내 온도를 실온으로 되돌려, 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 이 경우는, 노 내 온도의 상승, 하강의 조절이 각각 1회이면 되기 때문에, 단시간에 처리할 수 있는 이점이 있다.
상술한 오목부(62) 내에 땜납 입자를 형성한 후에, 한번 더 노 내를 환원 분위기로 하고, 다 제거하지 못한 표면 산화 피막을 제거하는 공정을 추가하여, 융합되지 않고 남아 있던 땜납 미립자나, 융합되지 않고 남아 있던 산화 피막의 일부 등의 잔사를 줄일 수 있다.
대기압의 컨베이어노를 이용하는 경우는, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를 반송용 컨베이어에 얹고, 복수의 존을 연속하여 통과시켜 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 예를 들면, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를, 일정한 속도로 설정한 컨베이어에 얹고, 땜납 미립자(111)의 융점보다 낮은 온도의 질소나 아르곤 등의 불활성 가스가 충만한 존을 통과시키며, 이어서 땜납 미립자(111)의 융점보다 낮은 온도의 폼산 가스 등의 환원 가스가 존재하는 존을 통과시켜, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 제거하고, 이어서 땜납 미립자(111)의 융점 이상의 온도의 질소나 아르곤 등의 불활성 가스가 충만한 존을 통과시켜 땜납 미립자(111)를 용융, 합일화시키며, 이어서 질소나 아르곤 등의 불활성 가스가 충만한 냉각 존을 통과시켜, 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 예를 들면, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)를, 일정한 속도로 설정한 컨베이어에 얹고, 땜납 미립자(111)의 융점 이상의 온도의 질소나 아르곤 등의 불활성 가스가 충만한 존을 통과시키며, 이어서 땜납 미립자(111)의 융점 이상의 온도의 폼산 가스 등의 환원 가스가 존재하는 존을 통과시켜, 땜납 미립자(111)의 표면 산화 피막을 제거하여, 용융, 합일화시키고, 이어서 질소나 아르곤 등의 불활성 가스가 충만한 냉각 존을 통과시켜, 땜납 입자(1)를 얻을 수 있다. 상기의 컨베이어노는, 대기압에서의 처리가 가능한 점에서, 필름상의 재료를 롤 투 롤로 연속적으로 처리할 수도 있다. 예를 들면, 땜납 미립자(111)가 오목부에 충전된 기체(60)의 연속 롤품을 제작하고, 컨베이어노의 입구 측에 롤 권출기, 컨베이어노의 출구 측에 롤 권취기를 설치하여, 일정한 속도로 기체(60)를 반송하고, 컨베이어노 내의 각 존을 통과시킴으로써, 오목부에 충전된 땜납 미립자(111)를 융합시킬 수 있다.
형성된 땜납 입자(1)는, 기체(60)의 오목부(62)에 수용된 상태로 운반·보관 등 해도 되고, 오목부(62)로부터 취출하여 회수해도 된다.
또, 기체(60)의 표면(60a) 상에 수지 재료를 배치하여, 오목부(62) 내의 땜납 입자(1)를 수지 재료에 전사시켜도 된다. 이때, 오목부(62)가 규칙적으로 배치되어 있으면, 수지 재료 상에 땜납 입자(1)를 규칙적으로 배치시킬 수 있다. 또 이 경우, 배치된 땜납 입자(1)의 평면부를 일방향으로 유지할 수 있다. 그 때문에, 전극 접속 시에 평면부가 유효하게 활용되어 상술과 같이 땜납 입자와 전극과의 넓은 접촉 면적의 확보, 땜납 입자의 위치 어긋남 억제 등의 메리트를 누리기 쉽다.
본 실시형태의 제조 방법이면, 땜납 미립자의 재질 및 형상에 관계없이, 균일한 사이즈의 땜납 입자를 형성할 수 있다. 예를 들면, 인듐계 땜납은, 도금에 의한 석출이 가능하지만, 입자상으로 석출시키는 것은 어려우며, 부드러워서 취급이 어렵다. 그러나, 본 실시형태의 제조 방법에서는, 인듐계 땜납 미립자를 원료로서 이용함으로써, 균일한 입자경을 갖는 인듐계 땜납 입자를 용이하게 제조할 수 있다. 또, 형성된 땜납 입자(1)는, 기체(60)의 오목부(62)에 수용된 상태로 취급할 수 있기 때문에, 땜납 입자를 변형시키지 않고 운반·보관 등 할 수 있다. 또한, 형성된 땜납 입자(1)는, 단지 기체(60)의 오목부(62)에 수용된 상태이기 때문에, 취득이 용이하고, 땜납 입자를 변형시키지 않고 회수·표면 처리 등을 행할 수 있다.
또, 땜납 미립자(111)는, 입도 분포에 편차가 커도 되고, 형상이 왜곡되어도 되며, 오목부(62) 내에 수용할 수 있으면, 본 실시형태의 제조 방법의 원료로서 이용할 수 있다.
또, 본 실시형태의 제조 방법에 있어서, 기체(60)는, 리소그래피법, 임프린트법, 전자선 가공법, 방사선 가공법, 기계 가공법 등에 의하여 오목부(62)의 형상을 자유롭게 설계할 수 있다. 땜납 입자(1)의 사이즈는 오목부(62)에 수용되는 땜납 미립자(111)의 양에 의존하기 때문에, 본 실시형태의 제조 방법에서는, 오목부(62)의 설계에 따라 땜납 입자(1)의 사이즈를 자유롭게 설계할 수 있다.
이상, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
실시예
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<땜납 입자의 제작>
[실시예 1]
(공정 a1: 땜납 미립자의 분급)
Sn-Bi 땜납 미립자(5N Plus사제, 융점 139℃, Type 8) 100g을, 증류수에 침지하고, 초음파 분산시킨 후, 정치하여, 상등액에 부유하는 땜납 미립자를 회수했다. 이 조작을 반복하여, 10g의 땜납 미립자를 회수했다. 얻어진 땜납 미립자의 평균 입자경은 1.0μm, C.V.값은 42%였다.
(공정 b1: 기체로의 배치)
개구 직경 1.2μmφ, 바닥부 직경 1.0μmφ, 깊이 1.0μm(바닥부 직경 1.0μmφ는, 개구부를 상면에서 보면, 개구 직경 1.2μmφ의 중앙에 위치함)의 오목부를 복수 갖는 기체(폴리이미드 필름, 두께 100μm)를 준비했다. 복수의 오목부는, 1.0μm의 간격으로 규칙적으로 배열시켰다. 공정 a에서 얻어진 땜납 미립자(평균 입자경 1.0μm, C.V.값 42%)를 기체의 오목부에 배치했다. 또한, 기체의 오목부가 형성된 면 측을 미점착 롤러로 문지름으로써 여분의 땜납 미립자를 제거하여, 오목부 내에만 땜납 미립자가 배치된 기체를 얻었다.
(공정 c1: 땜납 입자의 형성)
공정 b1에서 오목부에 땜납 미립자가 배치된 기체를, 수소 환원로에 넣고, 진공 배기 후, 수소 가스를 노 내에 도입하여 노 내를 수소로 채웠다. 그 후, 노 내를 280℃에서 20분 유지한 후, 다시 진공으로 배기하고, 질소를 도입하여 대기압으로 되돌리고 나서 노 내의 온도를 실온까지 낮춤으로써, 땜납 입자를 형성했다.
또한, 공정 c1을 거친 기체를 오목부 이측으로부터 탭함으로써, 오목부로부터 땜납 입자를 회수했다. 얻어진 땜납 입자를 하기의 방법으로 관찰했다. 주사형 전자 현미경(SEM) 관찰용 대좌(臺座) 표면에 고정한 도전 테이프 상에, 얻어진 땜납 입자를 얹고, 두께 5mm의 스테인리스판에 SEM 관찰용 대좌를 탭하여 땜납 입자를 도전 테이프 상에 빈틈없이 펼쳤다. 그 후, 도전 테이프 표면에 압축 질소 가스를 분사하여, 땜납 입자를 도전 테이프 상에 단층으로 고정했다. 관찰 결과를 도 7에 나타낸다. 도 7은, 실시예 1에 의하여 얻어진 땜납 입자의 SEM상이다. 동일한 도면에 나타나는 바와 같이, 얻어진 땜납 입자는, 구의 표면의 일부에 평면부가 형성된 형상을 갖고 있었다. 또한, 그 외의 실시예에서 얻어진 땜납 입자도 동일한 형상을 갖고 있었다.
[실시예 2~12]
오목부 사이즈를 표 1에 기재한 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 땜납 입자를 제작했다.
<실시예 13>
공정 c1 대신에, 이하의 공정 c2를 행한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 땜납 입자를 제작하고, 회수 및 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(공정 c2) 땜납 입자의 형성
공정 b1에서 오목부에 땜납 미립자가 배치된 기체를, 수소 라디칼 환원로(신코 세이키 주식회사제 플라즈마 리플로 장치)에 투입하고, 진공 배기 후, 수소 가스를 노 내에 도입하여, 노 내를 수소 가스로 채웠다. 그 후, 노 내를 120℃로 조정하고, 5분간 수소 라디칼을 조사했다. 그 후, 진공 배기로 노 내의 수소 가스를 제거하고, 170℃까지 가열한 후, 질소를 노 내에 도입하여 대기압으로 되돌리고 나서 노 내의 온도를 실온까지 낮춤으로써, 땜납 입자를 형성했다.
<실시예 14~24>
오목부 사이즈를 표 1에 기재한 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 13과 동일하게 하여 땜납 입자를 제작하고, 회수 및 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
<실시예 25>
공정 c1 대신에, 이하의 공정 c2를 행한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 땜납 입자를 제작하고, 회수 및 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
(공정 c2) 땜납 입자의 형성
공정 b1에서 오목부에 땜납 미립자가 배치된 기체를, 수소 라디칼 환원로(신코 세이키 주식회사제 플라즈마 리플로 장치)에 투입하고, 진공 배기 후, 수소 가스를 노 내에 도입하여, 노 내를 수소 가스로 채웠다. 그 후, 노 내를 120℃로 조정하고, 5분간 수소 라디칼을 조사했다. 그 후, 진공 배기로 노 내의 수소 가스를 제거하고, 145℃까지 가열한 후, 질소를 노 내에 도입하여 대기압으로 되돌리고 나서 노 내의 온도를 실온까지 낮춤으로써, 땜납 입자를 형성했다.
<실시예 26~36>
오목부 사이즈를 표 1에 기재한 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 25와 동일하게 하여 땜납 입자를 제작하고, 회수 및 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
<이방성 도전 필름의 제작>
[제작예 1]
(공정 d1: 오목부 내로의 플럭스 충전)
아디프산 10g을 톨루엔 200g에 용해하여 도포액을 조제하고, 이것을 공정 c1에 의하여 땜납 입자가 오목부 내에 배치된 기체(전사형)에 도포했다. 그리고 스퀴지를 사용하여 여분의 도포액을 제거하고, 오목부 내를 도포액으로 채웠다. 이것을 80℃의 방폭 건조기 내에 1분간 투입하여 톨루엔을 기화시킴으로써, 플럭스 성분인 아디프산을 오목부 내에 충전했다.
(공정 e1: 접착 필름의 제작)
페녹시 수지(유니온 카바이드사제, 상품명 "PKHC") 100g과, 아크릴 고무(뷰틸아크릴레이트 40질량부, 에틸아크릴레이트 30질량부, 아크릴로나이트릴 30질량부, 글리시딜메타크릴레이트 3질량부의 공중합체, 분자량: 85만) 75g을, 아세트산 에틸 400g에 용해하여, 용액을 얻었다. 이 용액에, 마이크로 캡슐형 잠재성 경화제를 함유하는 액상 에폭시 수지(에폭시 당량 185, 아사히 가세이 에폭시 주식회사제, 상품명 "노바 큐어 HX-3941") 300g을 첨가하고, 교반하여 접착제 용액을 얻었다. 얻어진 접착제 용액을, 세퍼레이터(실리콘 처리한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 두께 40μm)에 롤 코터를 이용하여 도포하고, 90℃에서 10분간 가열함으로써 건조하여, 두께 4, 6, 8, 12 및 20μm의 접착 필름(절연 수지 필름)을 세퍼레이터 상에 제작했다.
(공정 f1: 땜납 입자의 전사)
세퍼레이터 상에 형성된 접착 필름과, 공정 d1에서 얻은 플럭스 부착 땜납 입자가 배치된 기체(전사형)를 마주 보도록 배치하고, 접착 필름에 땜납 입자를 전사시켰다.
(공정 g1: 이방성 도전 필름의 제작)
공정 f1에서 얻은 접착 필름의 전사면에, 공정 e1과 동일한 방법으로 제작된 접착 필름을 접촉시켜, 50℃, 0.1MPa(1kgf/cm2)로 가열·가압시킴으로써, 필름의 단면시(斷面視)에 있어서, 땜납 입자가 층상으로 배열되어 있고, 또한 땜납 입자의 평면부가 필름의 주면의 일방과만 대향하고 있는, 이방성 도전 필름을 얻었다. 또한, 두께 4μm의 필름에 대해서는 4μm를 중첩시키고, 동일하게 6μm에는 6μm, 8μm에는 8μm, 12μm에는 12μm, 20μm에는 20μm를 중첩시킴으로써, 8μm, 12μm, 16μm, 24μm 및 40μm의 두께의 이방성 도전 필름을 제작했다.
[땜납 입자의 평가]
공정 f1에 의하여 얻은 접착 필름을, 10cm×10cm 잘라내어, 땜납 입자가 배치되어 있는 면에 Pt 스퍼터를 실시한 후, SEM 관찰을 행했다. 300개의 땜납 입자를 관찰하여, 땜납 입자의 평균 직경 B(평균 입자경), 평면부의 평균 직경 A, C.V.값, 진원도, A/B 및 Y/X를 산출했다. 결과를 표 2에 나타낸다.
진원도: 땜납 입자의 2개의 동심원(최소 외접원의 반경 r, 최대 내접원의 반경 R)의 반경의 비 r/R.
A/B: 땜납 입자의 직경 B에 대한 평면부의 직경 A의 비.
Y/X: 땜납 입자의 투영상에 외접하는 사각형을 두 쌍의 평행선에 의하여 작성한 경우에 있어서, 대향하는 변 간의 거리를 X 및 Y(단 Y<X)로 했을 때의, X에 대한 Y의 비.
<접속 구조체의 제작>
(공정 h1: 구리 범프 부착 칩의 준비)
하기에 나타내는, 5종류의 구리 범프 부착 칩(1.7×1.7mm, 두께: 0.5mm)을 준비했다.
·칩 C1…면적 30μm×30μm, 스페이스 30μm, 높이: 10μm, 범프수 362
·칩 C2…면적 15μm×15μm, 스페이스 10μm, 높이: 10μm, 범프수 362
·칩 C3…면적 10μm×10μm, 스페이스 10μm, 높이: 7μm, 범프수 362
·칩 C4…면적 5μm×5μm, 스페이스 6μm, 높이: 5μm, 범프수 362
·칩 C5…면적 3μm×3μm, 스페이스 3μm, 높이: 5μm, 범프수 362
(공정 i1: 구리 범프 부착 기판의 준비)
하기에 나타내는, 5종류의 구리 범프 부착 기판(두께: 0.7mm)을 준비했다.
·기판 D1…면적 30μm×30μm, 스페이스 30μm, 높이: 10μm, 범프수 362
·기판 D2…면적 15μm×15μm, 스페이스 10μm, 높이: 10μm, 범프수 362
·기판 D3…면적 10μm×10μm, 스페이스 10μm, 높이: 7μm, 범프수 362
·기판 D4…면적 5μm×5μm, 스페이스 6μm, 높이: 5μm, 범프수 362
·기판 D5…면적 3μm×3μm, 스페이스 3μm, 높이: 5μm, 범프수 362
(공정 j1: 구리 범프 부착 칩과 구리 범프 부착 기판과의 접속)
다음으로, 공정 g1에서 제작한 이방성 도전 필름을 이용하여, 구리 범프 부착 칩(1.7×1.7mm, 두께: 0.5mm)과, 구리 범프 부착 기판(두께: 0.7mm)과의 접속을, 이하에 나타내는 i)~iii)의 순서에 따라 행함으로써 접속 구조체를 얻었다.
i) 이방성 도전 필름(2×19mm)의 편면의 세퍼레이터(실리콘 처리한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 두께 40μm)를 박리하고, 이방성 도전 필름과 구리 범프 부착 기판을 접촉시켜, 80℃, 0.98MPa(10kgf/cm2)로 첩합했다.
ii) 다른 편면의 세퍼레이터를 박리하고, 구리 범프 부착 칩의 범프와 구리 범프 부착 기판의 범프의 위치 맞춤을 행하면서, 구리 범프 부착 칩을 첩합했다. 또한, 땜납 입자의 평면부는 구리 범프 부착 기판 측을 향하고 있었다.
iii) 180℃, 40gf/범프, 30초의 조건으로 칩 상방으로부터 가열 및 가압을 행하여, 본 접속을 행했다. 이하의 (1)~(7)의 "칩/이방성 도전 필름/기판"의 조합으로, (1)~(7)에 관한 계 7종류의 접속 구조체를 각각 제작했다.
(1) 칩 C1/40μm의 두께의 도전 필름/기판 D1
(2) 칩 C1/24μm의 두께의 도전 필름/기판 D1
(3) 칩 C1/16μm의 두께의 도전 필름/기판 D1
(4) 칩 C2/16μm의 두께의 도전 필름/기판 D2
(5) 칩 C3/12μm의 두께의 도전 필름/기판 D3
(6) 칩 C4/8μm의 두께의 도전 필름/기판 D4
(7) 칩 C5/8μm의 두께의 도전 필름/기판 D5
[제작예 2~36]
실시예 2~36에 의하여 얻어진, 땜납 입자가 오목부 내에 배치된 기체(전사형)를 이용한 것 이외에는, 제작예 1과 동일한 방법으로 이방 도전성 필름 및 접속 구조체의 제작을 행했다.
[비교 제작예 1]
하기의 성분을 하기의 질량부로 포함한, 땜납 입자 함유 이방성 도전 페이스트를 제작했다.
폴리머: 12질량부
열경화성 화합물: 29질량부
고유전율 경화제: 20질량부
열경화제: 11.5질량부
플럭스 코트 땜납 입자: 36질량부(플럭스 2질량부, 땜납 입자 34질량부)
상기 폴리머는 이하와 같이 조제했다.
비스페놀 F와 1,6-헥세인다이올다이글리시딜에터, 및 비스페놀 F형 에폭시 수지와의 반응물(폴리머 A)의 합성:
비스페놀 F(4,4’-메틸렌비스페놀과 2,4’-메틸렌비스페놀과 2,2’-메틸렌비스페놀을 질량비로 2:3:1로 포함함) 72질량부, 1,6-헥세인다이올다이글리시딜에터 70질량부, 비스페놀 F형 에폭시 수지(DIC 주식회사제 "EPICLON EXA-830 CRP") 30질량부를, 3구 플라스크에 넣고, 질소 플로하에서, 150℃에서 용해시켰다. 그 후, 수산기와 에폭시기와의 부가 반응 촉매인 테트라-n-뷰틸설포늄 브로마이드 0.1질량부를 첨가하고, 질소 플로하에서, 150℃에서 6시간, 부가 중합 반응시킴으로써 반응물(폴리머)을 얻었다.
상기 열경화성 화합물로서는, 레조시놀형 에폭시 화합물, 나가세 켐텍스 주식회사제 "EX-201"을 이용했다.
상기 고유전율 경화제로서는, 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토뷰틸레이트를 이용했다.
상기 열경화제로서는, 쇼와 덴코 주식회사제 "카렌즈MT PE1"을 이용했다.
상기 플럭스 코트 땜납 입자는 이하와 같이 조제했다. SnBi 땜납 입자 200g(미쓰이 긴조쿠 주식회사제 "ST-3")과, 아디프산 40g과, 아세톤 70g을 3구 플라스크에 칭량하고, 다음으로 땜납 입자 본체의 표면의 수산기와 아디프산의 카복실기와의 탈수 축합 촉매인 다이뷰틸 주석 옥사이드 0.3g을 첨가하여, 60℃에서 4시간 반응시켰다. 그 후, 땜납 입자를 여과함으로써 회수했다. 회수한 땜납 입자와, 아디프산 50g과, 톨루엔 200g과, 파라톨루엔 설폰산 0.3g을 3구 플라스크에 칭량하고, 진공 배기, 및 환류를 행하면서, 120℃에서, 3시간 반응시켰다. 이때, 딘 스타크 추출 장치를 이용하여, 탈수 축합에 의하여 생성한 물을 제거하면서 반응시켰다. 그 후, 여과에 의하여 땜납 입자를 회수하고, 헥세인으로 세정하여, 건조했다. 그 후, 얻어진 땜납 입자를 볼 밀로 해쇄한 후, 소정의 CV값이 되도록 체(sieving)를 선택했다. 얻어진 SnBi 땜납 입자(플럭스 코트 땜납 입자)의 평균 입자경은 4μm, CV값 31%였다.
이 땜납 입자 함유 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 제작예 1과 동일한 구리 범프 부착 칩 및 구리 범프 부착 기판의 접속을 행하여 접속 구조체를 제작했다. 기판의 상부에, 땜납 입자 함유 이방성 도전 페이스트를 도포하고, 또한 그 위에 칩을 재치했다. 구리 범프 부착 칩의 범프와 구리 범프 부착 기판의 범프의 위치 맞춤을 행하고, 180℃, 4gf/범프, 30초의 조건으로 칩 상방으로부터 가열 및 가압을 행하여, 본 접속을 행했다.
[비교 제작예 2]
SnBi 땜납 입자 200g(미쓰이 긴조쿠 주식회사제 "ST-3") 대신에, SnBi 땜납 입자 200g(미쓰이 긴조쿠 주식회사제 "Type-4")을 이용한 것 이외에는, 비교 제작예 1과 동일하게 하여, 땜납 입자 함유 이방성 도전 페이스트를 제작했다. 또한, 평균 입자경 26μm, CV값 25%의 SnBi 땜납 입자를 이용했다. 또, 얻어진 땜납 입자 함유 이방성 도전 페이스트를 이용하여, 비교 제작예 1과 동일하게 하여 접속 구조체를 제작했다.
<접속 구조체의 평가>
얻어진 접속 구조체의 일부에 대하여, 도통 저항 시험 및 절연 저항 시험을 이하와 같이 행했다.
(도통 저항 시험-흡습 내열 시험)
구리 범프 부착 칩(범프)/구리 범프 부착 기판(범프) 간의 도통 저항에 관하여, 도통 저항의 초깃값과 흡습 내열 시험(온도 85℃, 습도 85%의 조건에서 100, 500, 1000시간 방치) 후의 값을, 20샘플에 대하여 측정하고, 그들의 평균값을 산출했다.
얻어진 평균값으로부터 하기 기준에 따라 도통 저항을 평가했다. 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 흡습 내열 시험 1000시간 후에, 하기 A 또는 B의 기준을 충족시키는 경우는 도통 저항이 양호하다고 할 수 있다.
A: 도통 저항의 평균값이 2Ω 미만
B: 도통 저항의 평균값이 2Ω 이상 5Ω 미만
C: 도통 저항의 평균값이 5Ω 이상 10Ω 미만
D: 도통 저항의 평균값이 10Ω 이상 20Ω 미만
E: 도통 저항의 평균값이 20Ω 이상
(도통 저항 시험-고온 방치 시험)
구리 범프 부착 칩(범프)/구리 범프 부착 기판(범프) 간의 도통 저항에 관하여, 고온 방치 전과, 고온 방치 시험 후(온도 100℃의 조건에서 100, 500, 1000시간 방치)의 샘플에 대하여 측정했다. 또한, 고온 방치 후에는, 낙하 충격을 가하여, 낙하 충격 후의 샘플의 도통 저항을 측정했다. 낙하 충격은, 상기의 접속 구조체를, 금속판에 나사 체결 고정하고, 높이 50cm로부터 낙하시켰다. 낙하 후, 가장 충격이 큰 칩 코너의 땜납 접합부(4개소)에 있어서 직류 저항값을 측정하여, 측정값이 초기 저항으로부터 5배 이상 증가했을 때에 파단(破斷)이 발생했다고 간주하여, 평가를 행했다. 또한, 20샘플, 4개소에서 합계 80개소의 측정을 행했다. 결과를 표 4에 나타낸다. 낙하 횟수 20회 후에 하기 A 또는 B의 기준을 충족시키는 경우를 땜납 접속 신뢰성이 양호하다고 평가했다.
A: 낙하 횟수 20회 후에 있어서, 초기 저항으로부터 5배 이상 증가한 땜납 접속부가, 80개소 모두에 있어서 확인되지 않았다.
B: 낙하 횟수 20회 후에 있어서, 초기 저항으로부터 5배 이상 증가한 땜납 접속부가, 1개소 이상 5개소 이내에서 확인되었다.
C: 낙하 횟수 20회 후에 있어서, 초기 저항으로부터 5배 이상 증가한 땜납 접속부가, 6개소 이상 20개소 이내에서 확인되었다.
D: 낙하 횟수 20회 후에 있어서, 초기 저항으로부터 5배 이상 증가한 땜납 접속부가, 21개소 이상에서 확인되었다.
(절연 저항 시험)
칩 전극 간의 절연 저항에 관해서는, 절연 저항의 초깃값과 마이그레이션 시험(온도 60℃, 습도 90%, 20V 인가의 조건에서 100, 500, 1000시간 방치) 후의 값을, 20샘플에 대하여 측정하여, 전체 20샘플 중, 절연 저항값이 109Ω 이상이 되는 샘플의 비율을 산출했다. 얻어진 비율로부터 하기 기준에 따라 절연 저항을 평가했다. 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, 흡습 내열 시험 1000시간 후에, 하기 A 또는 B의 기준을 충족시킨 경우는 절연 저항이 양호하다고 할 수 있다.
A: 절연 저항값 109Ω 이상의 비율이 100%
B: 절연 저항값 109Ω 이상의 비율이 90% 이상 100% 미만
C: 절연 저항값 109Ω 이상의 비율이 80% 이상 90% 미만
D: 절연 저항값 109Ω 이상의 비율이 50% 이상 80% 미만
E: 절연 저항값 109Ω 이상의 비율이 50% 미만
[표 1]
Figure pct00001
[표 2]
Figure pct00002
[표 3]
Figure pct00003
[표 4]
Figure pct00004
[표 5]
Figure pct00005
<제작예 13~24>
실시예 25~36과 동일한 방법으로 제작한 땜납 입자 및 기체를 이용한 것 이외에는, 제작예 1~12와 동일한 방법으로 이방 도전성 필름 및 접속 구조체의 제작을 행했다. 평가 결과를 표 6~8에 나타낸다.
[표 6]
Figure pct00006
[표 7]
Figure pct00007
[표 8]
Figure pct00008
<실시예 37>
공정 b1에 있어서, 도 8에 나타내는 단면 형상(도 4의 (b)와 근사 오목부 형상), 즉 바닥부 직경 a가 0.6μm, 개구 직경 b1이 1.0μm, 개구 직경 b2가 1.2μm(바닥부 직경 a: 1.0μmφ는, 개구부를 상면에서 보면, 개구 직경 b2: 1.2μmφ의 중앙에 위치함)의 오목부를 복수 갖는 기체를 이용한 것 이외에는, 실시예 13과 동일하게 하여 땜납 입자를 제작하고, 회수 및 평가했다. 결과를 표 10에 나타낸다.
<실시예 38~48>
오목부 사이즈를 표 9로 기재와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 37과 동일하게 하여 땜납 입자를 제작하고, 회수 및 평가했다. 결과를 표 10에 나타낸다.
[표 9]
Figure pct00009
[표 10]
Figure pct00010
실시예 37~48에서는, 오목부의 단면 형상이 바닥부를 향하여, 다단으로 좁아져 있기 때문에, 땜납 미립자가 용해·합일화될 때에, 오목부 내에서 하나로 뭉쳐지기 쉬워, 남겨져 버리는 땜납 미립자가 줄어들기 때문에, C.V.값은 낮아지기 쉽다. 한편, 땜납 입자의 표면에 형성되는 평면부보다, 오목부의 바닥부가 크기 때문에, 평면부의 사이즈는 크게 변화하지 않는다. 오목부 바닥부의 사이즈를 극단적으로 작게 하면, 땜납 입자 표면의 평면부에 대한 영향도 발생할 가능성이 있다.
<제작예 25~24>
실시예 37~48과 동일한 방법으로 제작한 땜납 입자 및 기체를 이용한 것 이외에는, 제작예 1~12와 동일한 방법으로 이방 도전성 필름 및 접속 구조체의 제작을 행했다. 평가 결과를 표 11~13에 나타낸다.
[표 11]
Figure pct00011
[표 12]
Figure pct00012
[표 13]
Figure pct00013
<실시예 49~51>
공정 a1에 있어서, Sn-Bi 땜납 미립자(5N Plus사제, 융점 139℃, Type9) 10g, 평균 입자경은 3.0μm, C.V.값은 32%를 이용한 것과, 공정 b1에 있어서, 표 14에 나타내는 오목부를 이용한 것 이외에는, 실시예 13과 동일하게 하여 땜납 입자를 제작하고, 회수 및 평가했다. 결과를 표 15에 나타낸다.
<실시예 52~54>
공정 a1에 있어서, Sn-Bi 땜납 미립자(5N Plus사제, 융점 139℃, Type10) 10g, 평균 입자경은 2.8μm, C.V.값은 28%를 이용한 것과, 공정 b1에 있어서, 표 14에 나타내는 오목부를 이용한 것 이외에는, 실시예 13과 동일하게 하여 땜납 입자를 제작하고, 회수 및 평가했다. 결과를 표 15에 나타낸다.
<제작예 55~57>
공정 a1에 있어서, In-Sn 땜납 미립자(5N Plus사제, 융점 120℃, Type 8) 100g을, 증류수에 침지하고, 초음파 분산시킨 후, 정치하여, 상등액에 부유하는 땜납 미립자를 회수하며, 평균 입자경 1.0μm, C.V.값 40%의 땜납 미립자를 이용한 것과, 공정 b1에 있어서, 표 14에 나타내는 오목부를 이용한 것과, 공정 c1 대신에, 이하의 공정 c2를 행한 것 이외에는, 실시예 13과 동일하게 하여 땜납 입자를 제작하고, 회수 및 평가했다. 결과를 표 15에 나타낸다.
(공정 c2) 땜납 입자의 형성
공정 b1에서 오목부에 땜납 미립자가 배치된 기체를, 수소 라디칼 환원로(신코 세이키 주식회사제 플라즈마 리플로 장치)에 투입하고, 진공 배기 후, 수소 가스를 노 내에 도입하여, 노 내를 수소 가스로 채웠다. 그 후, 노 내를 110℃로 조정하고, 5분간 수소 라디칼을 조사했다. 그 후, 진공 배기로 노 내의 수소 가스를 제거하고, 160℃까지 가열한 후, 질소를 노 내에 도입하여 대기압으로 되돌리고 나서 노 내의 온도를 실온까지 낮춤으로써, 땜납 입자를 형성했다.
<제작예 58~60>
공정 a1에 있어서, Sn-Ag-Cu 땜납 미립자(5N Plus사제, 융점 219℃, Type 8) 100g을, 증류수에 침지하고, 초음파 분산시킨 후, 정치하여, 상등액에 부유하는 땜납 미립자를 회수하며, 평균 입자경 1.0μm, C.V.값 41%의 땜납 미립자를 이용한 것과, 공정 b1에 있어서, 표 14에 나타내는 오목부를 이용한 것과, 공정 c1 대신에, 이하의 공정 c2를 행한 것 이외에는, 실시예 13과 동일하게 하여 땜납 입자를 제작하고, 회수 및 평가했다. 결과를 표 15에 나타낸다.
(공정 c2) 땜납 입자의 형성
공정 b1에서 오목부에 땜납 미립자가 배치된 기체를, 수소 라디칼 환원로(신코 세이키 주식회사제 플라즈마 리플로 장치)에 투입하고, 진공 배기 후, 수소 가스를 노 내에 도입하여, 노 내를 수소 가스로 채웠다. 그 후, 노 내를 150℃로 조정하고, 3분간 수소 라디칼을 조사했다. 그 후, 진공 배기로 노 내의 수소 가스를 제거하고, 240℃까지 가열한 후, 질소를 노 내에 도입하여 대기압으로 되돌리고 나서 노 내의 온도를 실온까지 낮춤으로써, 땜납 입자를 형성했다.
[표 14]
Figure pct00014
[표 15]
Figure pct00015
이와 같이, 땜납 미립자의 사이즈가 다른 것이나, 재질이 달라도 본원의 방법이면, 입자경이 일정한 땜납 입자를 제작할 수 있다.
<시작예 37~39>
실시예 49~51과 동일한 방법으로 제작한 땜납 입자를 이용한 것 이외에는, 시작예 1과 동일한 방법으로 이방 도전성 필름 및 접속 구조체의 제작을 행했다. 결과를 표 16~18에 나타낸다.
<시작예 40~42>
실시예 52~54와 동일한 방법으로 제작한 땜납 입자를 이용한 것 이외에는, 시작예 1과 동일한 방법으로 이방 도전성 필름 및 접속 구조체의 제작을 행했다. 결과를 표 16~18에 나타낸다.
<시작예 43~45>
실시예 55~57과 동일한 방법으로 제작한 땜납 입자를 이용한 것 이외에는, 시작예 1과 동일한 방법으로 이방 도전성 필름 및 접속 구조체의 제작을 행했다. 결과를 표 16~18에 나타낸다.
<시작예 46~48>
실시예 58~60과 동일한 방법으로 제작한 땜납 입자를 이용한 것, 및 공정 l1에 있어서, 본 압착 온도를 230℃로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 이방 도전성 필름 및 접속 구조체의 제작을 행했다. 결과를 표 16~18에 나타낸다.
[표 16]
Figure pct00016
[표 17]
Figure pct00017
[표 18]
Figure pct00018
땜납 미립자의 중심 입자경이 작을수록, 오목부의 사이즈가 작은(예를 들면, 바닥부 2μm나 3μm) 경우에 있어서, 환원·용해 후에 얻어지는 땜납 입자의 C.V값은 낮아지는 경향이 있다. 이것은, 땜납 미립자의 중심 입자경이 작을수록, 오목부로의 충전율이 향상되어, 복수의 오목부 사이에서의 충전 편차가 저감되기 때문이라고 생각된다.
본원의 방법이면, 땜납 미립자의 조성을 변경하는 것만으로, 입자경이 일정한 융점이 다른 땜납 입자가 용이하게 얻어진다. 또, 오목부의 단면 형상은 각종 이용할 수 있다. 즉, 땜납 입자의 최종 이용 방법이나 형태에 맞추어 오목부의 단면 형상은 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 수지 중에 땜납 입자를 분산하여, 잉크와 같이 유동성을 확보하는 경우는, 땜납 입자의 표면은 연속 곡면을 갖고 있는 편이 바람직하다고 생각된다. 한편, 필름 중에 땜납 입자를 분산하여, 압착 공정에 의하여 전극에 땜납 입자를 접촉시키는 경우, 전극의 형상이나 재질에 의하여, 땜납 입자에 평면부가 있으면, 접촉 시의 전극에 대한 충격을 완화하여, 전극의 파손을 방지할 수 있다. 또, 압착 공정에서 가열에 의하여 점도가 저하된 수지가 유동하고, 전극 상으로부터 움직여 버리는 경우가 있지만, 평면부를 갖는 경우, 전극과의 접촉 면적이 커지기 쉬워, 플럭스에 의한 산화 피막 제거 시에 재빠르게 전극으로의 습윤이 확산되기 때문에, 수지 유동에 의한 이동을 억제할 수 있는 이점도 있다. 수지 페이스트에 있어서도 동일한 현상이 보인다. 또한, 본원 제작예에서 얻어지는, 일부에 평탄부를 갖는 땜납 입자를, 접착 수지 필름에 전사 혹은, 기체에 접착 수지를 흘려 넣어, 필름화한 후, 기체를 제거하면, 필름 내에 있어서, 땜납 입자의 평탄부의 방향을 대략 동일 방향으로 정렬할 수 있다. 이와 같은 땜납 입자 포함 접착 수지 필름을 이용하여, 전극끼리를 압착 실장한 경우, 매우 얇고, 또는 약한 재질로 된 전극에 대하여, 평탄부의 면에 보다 접촉하기 때문에, 전극 파손을 억제할 수 있다. 또, 습윤 확산이 어려운 전극에 대해서도, 압착 시에 평탄부가 면에서 접촉함으로써, 구면의 점 접촉보다 땜납 입자의 산화 피막의 제거에 의한 습윤 확산이 일어나기 쉬운 이점이 있다. 실(實)이용상, 접속하고자 하는 전극끼리는, 그 구성도 재질도 다른 경우가 일반적이며, 본원과 같이, 땜납 입자의 평탄부 등의 방향을 대체로 정렬할 수 있는 특징은, 전극 재질에 맞추어, 접착 수지 필름의 배치 위치를 선택하여 보다 확실한 접속을 실현할 수 있는 특징이 있다.
<제작예 49~51>
실시예 46, 47, 48에서 얻은 땜납 입자를, 개구부가 각각 6μm, 14μm, 40μm인 마스크를 개재하여, 스퍼터에 의하여 형성된 종횡 10μm, 20μm, 50μm의 Au 전극 상에 배치했다. 이 Au 전극이 형성된 기판을 15도, 20도, 30도, 45도로 기울여 금속 헤라로 두들겨 진동을 가했다. 진동을 가한 후, 전극 상을 관찰했는데, 전극 상에 남아 있던 땜납 입자는, 평탄부가 Au 전극면과 접하고 있던 입자였다.
이와 같이, 땜납 입자를 BGA 접속 등의 프로세스와 같이, 전극 상에 배치할 때, 평탄부가 있음으로써, 진동이나 바람 등의 영향으로 전극 상으로부터 이동하기 어려운 특징이 있다.
1…땜납 입자
11…평면부
111…땜납 미립자
60…기체
60a…표면
62…오목부
62a…바닥부

Claims (6)

  1. 표면의 일부에 평면부를 갖는, 땜납 입자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    평균 입자경이 1~30μm이고, 또한 C.V.값이 20% 이하인, 땜납 입자.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 땜납 입자의 직경 B에 대한 상기 평면부의 직경 A의 비(A/B)가 하기 식을 충족시키는, 땜납 입자.
    0.01<A/B<1.0
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    땜납 입자의 투영상에 외접하는 사각형을 두 쌍의 평행선에 의하여 작성한 경우에 있어서, 대향하는 변 간의 거리를 X 및 Y(단 Y<X)로 했을 때에, X 및 Y가 하기 식을 충족시키는, 땜납 입자.
    0.8<Y/X<1.0
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    주석, 주석 합금, 인듐 및 인듐 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 땜납 입자.
  6. 청구항 5에 있어서,
    In-Sn 합금, In-Sn-Ag 합금, In-Bi 합금, Sn-Au 합금, Sn-Bi 합금, Sn-Bi-Ag 합금, Sn-Ag-Cu 합금 및 Sn-Cu 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 땜납 입자.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115053330A (zh) * 2019-12-27 2022-09-13 昭和电工材料株式会社 焊料凸块形成用部件、焊料凸块形成用部件的制造方法及带焊料凸块的电极基板的制造方法
JP7080939B2 (ja) * 2020-09-04 2022-06-06 株式会社新菱 低融点接合部材およびその製造方法ならびに半導体電子回路およびその実装方法
JPWO2022107800A1 (ko) * 2020-11-20 2022-05-27
JP2023032620A (ja) * 2021-08-27 2023-03-09 デクセリアルズ株式会社 はんだ粒子、はんだ粒子の製造方法、及び導電性組成物

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016076494A (ja) 2014-02-24 2016-05-12 積水化学工業株式会社 導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01184201A (ja) * 1988-01-14 1989-07-21 Electroplating Eng Of Japan Co 金属パウダー及びそのペースト
JP2917595B2 (ja) * 1991-07-19 1999-07-12 松下電器産業株式会社 金属ボールの形成方法
JPH1013007A (ja) * 1996-03-29 1998-01-16 Ngk Spark Plug Co Ltd 半田バンプを有する配線基板及びその製造方法及び平坦化治具
CN100454529C (zh) * 2003-10-24 2009-01-21 国际整流器公司 用于形成互连结构的焊膏以及由焊膏形成的互连结构
JP5118574B2 (ja) * 2008-08-07 2013-01-16 三井金属鉱業株式会社 はんだ粉及びはんだペースト
JP2015131340A (ja) * 2013-12-10 2015-07-23 住友金属鉱山株式会社 Ａｕ−Ｓｎ−Ａｇ系はんだ合金並びにこのＡｕ−Ｓｎ−Ａｇ系はんだ合金を用いて封止された電子部品及び電子部品搭載装置
JP2016126878A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 積水化学工業株式会社 導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法
JP6581434B2 (ja) * 2015-08-24 2019-09-25 積水化学工業株式会社 導電材料及び接続構造体
KR101877931B1 (ko) * 2016-12-06 2018-07-12 주식회사 테토스 솔더 입자의 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016076494A (ja) 2014-02-24 2016-05-12 積水化学工業株式会社 導電ペースト、接続構造体及び接続構造体の製造方法

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