TW202342221A - 塗佈助焊劑的球及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係採用一種塗佈助焊劑的球(100)，係具備核心部(110)以及被覆核心部(110)之外殼部(120)。核心部(110)係由焊料球或銅核球所構成；外殼部(120)係由含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑層所構成；塗佈助焊劑的球(100)中的氧化膜厚為3nm以下。

Description

塗佈助焊劑的球及其製造方法
本發明係關於塗佈助焊劑的球及其製造方法。本申請案係根據2022年2月9日於日本提出申請之日本特願2022-019052號來主張優先權，並在此援引該內容。
焊料凸塊形成方法係有鍍覆法、膏印刷法、球裝載法等，惟各有優缺點。
此等當中，球裝載法為將球狀小型的焊料球直接裝載於電極上並藉由回焊而形成為凸塊之方法，與其他方法相比，可增高凸塊而具有降低凸塊高度的變動等優點。另一方面，球裝載法必須將焊料球裝載於晶圓全面上，其焊料球的數極多，所以會有良率提升上的問題。
藉由球裝載法所進行之焊料凸塊形成，首先隔著金屬遮罩將助焊劑塗佈於晶圓上的電極上。接著對位於塗佈有助焊劑之晶圓上的電極上來裝載焊料球。然後將裝載了焊料球之晶圓進行回焊以使焊料球熔融，藉此形成焊料凸塊。
由於小型資訊機器的發展，在所裝載之電子零件中，小型化正迅速地發展。於電子零件中，係伴隨著小型化而要求連接端子的狹小化或構裝面積的縮小化。於焊料凸塊形成中，已逐漸難以將助焊劑穩定地印刷於窄間距圖案上。
相對於此，係有人提出一種在焊料球的表面上預先被覆助焊劑之塗佈助焊劑的球。例如揭示有一種將液狀助焊劑塗佈於球狀小型的焊料球表面並進行乾燥而製作之塗佈助焊劑的球(參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2017-119291號公報
然而，在以往塗佈助焊劑的球中，於其製造時，將液狀助焊劑塗佈於焊料球並進行乾燥時，會有容易產生凝聚之問題。此外，在以往塗佈助焊劑的球中，就對晶圓之潤濕性之點而言仍須進一步提升。
本發明係鑑於上述情況而研創，該目的在於提供一種對晶圓之潤濕性提高之塗佈助焊劑的球；以及不易產生球的凝聚且為簡便的方法之塗佈助焊劑的球之製造方法。
本發明係為了解決上述課題而採用下列手段。
[1]一種塗佈助焊劑的球，係具備核心部以及被覆前述核心部之外殼部，前述核心部係由焊料球或銅核球所構成，前述外殼部係由含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑層所構成，氧化膜厚為3nm以下。
[2]如[1]所述之塗佈助焊劑的球，其球度為0.990以上。
[3]如[1]或[2]所述之塗佈助焊劑的球，其中前述助焊劑層的厚度為0.5μm以上2.5μm以下。
[4]如[1]至[3]中任一項所述之塗佈助焊劑的球，其中前述助焊劑層的表面粗糙度(Ra)為2.0μm以下。
[5]如[1]至[4]中任一項所述之塗佈助焊劑的球，其中前述活性劑係至少含有有機酸。
[6]如[5]所述之塗佈助焊劑的球，其中前述有機酸係選自由戊二酸、二甘醇酸、丙二酸、檸檬酸、庚二酸、己二酸及2,2-雙(羥基甲基)丙酸所成群組中的至少一種。
[7]如[1]至[6]中任一項所述之塗佈助焊劑的球，其中球整體的直徑為30μm以上300μm以下。
[8]一種塗佈助焊劑的球之製造方法，該塗佈助焊劑的球係具備：核心部，係由焊料球或銅核球所構成；以及外殼部，係由含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑層所構成，且被覆前述核心部；該製造方法係具有：乾式處理步驟，係一面加熱焊料球或銅核球、以及含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑材料，一面進行振動攪拌。
[9]如[8]所述之塗佈助焊劑的球之製造方法，其中於前述乾式處理步驟中，將前述焊料球或銅核球相對於前述助焊劑材料之比率(質量比)設為1至10，一面加熱前述焊料球或銅核球以及前述助焊劑材料，一面進行振動攪拌。
根據本發明，可提供一種對晶圓之潤濕性提高之塗佈助焊劑的球；以及不易產生球的凝聚且為簡便的方法之塗佈助焊劑的球之製造方法。
100:塗佈助焊劑的球
110:核心部
120:外殼部
R100:塗佈助焊劑的球之直徑
R110:核心部的直徑
T120:助焊劑層的厚度
圖1為呈示塗佈助焊劑的球之一實施型態的剖面圖。
圖2為呈示實施例1之塗佈助焊劑的球以及比較例1之塗佈助焊劑的球之外觀的照片。
圖3為呈示實施例2至5之各塗佈助焊劑的球以及僅為焊料球之外觀的照片。
以下係參照圖式來詳細地說明本實施型態之塗佈助焊劑的球。於以下的圖式中，為了容易觀看圖，係適當地變動各構成要件的尺寸及比率等。
於本揭示之實施型態中，所參照之圖式中之各構成要件的尺寸比率等並不限定於圖示者。
本發明之實施型態的具體構成並不限於本揭示之實施型態，在不脫離本揭示之主旨下，可進行變更、取代等。
(塗佈助焊劑的球)
本發明的一樣態之塗佈助焊劑的球係具備核心部以及被覆前述核心部之外殼部。
於該塗佈助焊劑的球中，前述核心部係由焊料球或銅核球所構成。前述外殼部係由含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑層所構成。
於該塗佈助焊劑的球中，氧化膜厚為3nm以下。
〈第1實施型態〉
圖1為呈示塗佈助焊劑的球之一實施型態的剖面圖。
於圖1中，塗佈助焊劑的球100係具備：球形狀的核心部110、以及被覆核心部110的整體之外殼部120。
‧關於塗佈助焊劑的球100之氧化膜厚
於本發明中所謂塗佈助焊劑的球之氧化膜厚，意指存在於核心部表面之氧化膜的厚度，為SiO2換算值。
存在於核心部表面之氧化膜的厚度(核心部表面的氧化膜厚)係藉由下列方式來測定。
將作為測定試樣之塗佈助焊劑的球，於丙酮中以20分鐘的條件來進行超音波洗淨。接著藉由歐傑電子光譜分析法(Auger Electron Spectrometry)來測定前述超音波洗淨後的測定試樣表面。
例如使用歐傑電子光譜分析裝置(ULVAC-PHI股份有限公司製的PHI700等)來作為分析裝置。分析條件係設定為加速電壓10kV、電流值10nA、分析徑20μm。
於塗佈助焊劑的球100中，核心部110表面的氧化膜厚為3nm以下，較佳為2.5nm以下，尤佳為2.0nm以下。
若核心部110表面的氧化膜厚為前述範圍的上限值以下，則擴展晶圓之潤濕變得良好，並且潤濕性提高。
由於核心部110表面的氧化膜厚值愈小，氧化膜愈薄，故佳。核心部110表面之氧化膜厚的下限值係設為例如0.5nm。
‧關於塗佈助焊劑的球100之直徑
於本發明中所謂塗佈助焊劑的球之直徑，意指塗佈助焊劑之球整體的直徑，亦即為直徑，相當於圖1中的「R100」。
塗佈助焊劑的球100之直徑(R100)例如為30μm以上300μm以下，可為35μm以上200μm以下，亦可為40μm以上150μm以下，還可為45μm以上100μm以下。
藉由使塗佈助焊劑的球100之直徑(R100)位於前述範圍，係容易對應於圖案之窄間距化的要求。
‧關於塗佈助焊劑的球100之球度
塗佈助焊劑的球100之球度例如為0.990以上。
藉由使塗佈助焊劑的球100之球度成為0.990以上，容易將焊料凸塊的高度調整為更均一的高度。
塗佈助焊劑的球100之球度的上限值並無特別限定，可為例如0.999，就測定上亦可為1.000。
塗佈助焊劑的球之球度係以下列方式來求取。
對於500個作為測定試樣之塗佈助焊劑的球，係求取將其直徑除以長徑後所算出之算術平均值。此算術平均值愈接近於上限值的1.000，意指塗佈助焊劑的球之形狀愈接近於圓球。
測定試樣之長徑的長度、直徑的長度可藉由例如Mitutoyo股份有限公司製的Ultra Quick Vision、ULTRA QV350-PRO測定裝置來測定。
‧關於塗佈助焊劑的球100中之質量比的關係
核心部110於塗佈助焊劑的球100中所佔的含有比率例如為95質量%以上，可為96質量%以上99.8質量%以下，亦可為97質量%以上99.7質量%以下，還可為98質量%以上99.6質量%以下。
外殼部120於塗佈助焊劑的球100中所佔的含有比率例如為5質量%以下，可為0.2質量%以上4質量%以下，亦可為0.3質量%以上3質量%以下，還可為0.4質量%以上2質量%以下。
核心部110及外殼部120於塗佈助焊劑的球100中所佔的含有比率位於前述範圍時，係確保有一定量的助焊劑而進一步提高晶圓之潤濕性。
核心部110及外殼部120於塗佈助焊劑的球100中所佔的含有比率，可藉由丙酮將塗佈助焊劑的球100進行洗淨處理，然後進行乾燥處理，並從洗淨處理前的質量與乾燥處理後的質量來求取。
‧關於塗佈助焊劑的球100之表面粗糙度
於本發明中所謂塗佈助焊劑的球之表面粗糙度，意指助焊劑層的表面粗糙度(Ra)。
塗佈助焊劑的球100之表面粗糙度，亦即助焊劑層120的表面粗糙度(Ra)例如為2.0μm以下，較佳為1.8μm以下，尤佳為1.6μm以下。
若助焊劑層120的表面粗糙度(Ra)為前述範圍的上限值以下，則塗佈助焊劑的球100之球度提高。
助焊劑層120的表面粗糙度(Ra)之值愈低，助焊劑層120表面的平滑性愈高，故佳。助焊劑層120之表面粗糙度(Ra)的下限值係設為例如0.5μm。
塗佈助焊劑的球之表面粗糙度係以下列方式來求取。
藉由雷射顯微鏡，在預定的範圍內測定作為測定試樣之塗佈助焊劑的球表面，亦即助焊劑層表面的粗糙度。例如使用Lasertec股份有限公司製等的共焦顯微鏡，將物鏡的倍率調整為50倍，將z軸上的測定間距設為0.1μm，並測定任意3個塗佈助焊劑的球之表面粗糙度(Ra)。然後求取該等的算術平均。
《核心部》
於塗佈助焊劑的球100中，核心部110係由焊料球或銅核球所構成。
核心部110的直徑(R110)例如為30μm以上295μm以下，可為30μm以上250μm以下，亦可為40μm以上200μm以下。
核心部110的直徑(R110)意指核心部110的直徑，相當於焊料球或銅核球的直徑。
構成核心部110之焊料球的材料可列舉例如Sn、以Sn為主成分之焊料合金。以Sn為主成分之焊料合金中之Sn的含量相對於焊料合金的總量，例如為5質量%以上，可為10質量%以上，亦可為40質量%以上。
焊料合金可列舉例如：Sn-Ag合金、Sn-Cu合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-In合金、Sn-Pb合金、Sn-Bi合金、Sn-Bi-Ag-Cu合金等。
於焊料合金中，可添加任意的合金元素。此合金元素可列舉例如：Ag、Cu、In、Ni、Co、Sb、Ge、P、Fe、Ga等。
構成核心部110之銅核球可列舉於銅球表面上施以鍍覆處理者。鍍覆的組成並無特別限制，鍍覆處理亦可為以相同或不同的鍍覆組成來施以複數次處理者。可列舉例如：於銅球表面上施以作為防擴散的阻障層之Ni鍍覆處理，並於該Ni鍍覆表面上進一步進行Sn-Ag-Cu合金的鍍覆處理者。
《外殼部》
於塗佈助焊劑的球100中，外殼部120係由含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑層所構成。
助焊劑層120的厚度(T120)例如為0.10μm以上2.0μm以下，可為0.15μm以上1.5μm以下，亦可為0.20μm以上1.0μm以下，還可為0.25μm以上0.80μm以下。
於助焊劑層120的厚度(T120)為前述範圍的下限值以上時，係確保有一定量的助焊劑而進一步提高晶圓之潤濕性。另一方面，前述範圍的上限值以下時，不易產生塗佈助焊劑的球100之凝聚。
構成外殼部120之助焊劑層係含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種，並且可視需要亦含有此等以外的成分。
活性劑可因應所要求之特性來適當地選擇，可列舉例如有機酸、胺等。
有機酸可列舉脂肪族羧酸、芳香族羧酸等有機羧酸；脂肪族磺酸、芳香族磺酸等有機磺酸。
胺可列舉唑(Azole)類、胍(Guanidine)類、烷基胺化合物、胺基醇化合物。
樹脂成分可因應所要求之特性來適當地選擇，可列舉例如：松香、萜(Terpene)樹脂、變性萜樹脂、萜酚樹脂、變性萜酚樹脂、苯乙烯樹脂、變性苯乙烯樹脂、二甲苯樹脂、變性二甲苯樹脂、丙烯酸樹脂、聚乙烯樹脂、丙烯酸-聚乙烯共聚合樹脂、環氧樹脂等。
上述當中，從核心部的氧化抑制、潤濕性賦予之點來看，構成外殼部120之助焊劑層較佳係至少含有活性劑。
從往核心部110之被覆性之點來看，在此之活性劑較佳係含有選自由有機酸及胺所成群組中的至少一種，尤佳係至少含有有機酸。
構成外殼部120之助焊劑層較佳為至少含有有機酸之層，可列舉例如：僅由有機酸所構成之層、含有有機酸與樹脂成分之層、含有有機酸與胺之層、含有有機酸與樹脂成分與胺之層等。
在此之有機酸較佳為有機羧酸，尤佳為脂肪族接酸，特佳為選自由戊二酸、二甘醇酸、丙二酸、檸檬酸、庚二酸、己二酸及2,2-雙(羥基甲基)丙酸所成群組中的至少一種。
助焊劑層所含的成分可為單獨1種或是2種以上。
助焊劑層中之活性劑的含量相對於助焊劑層整體，例如為10質量%以上100質量%以下。
助焊劑層中之樹脂成分的含量相對於助焊劑層整體，例如為0質量%以上90質量%以下。
構成外殼部120之助焊劑層亦可含有活性劑及樹脂成分以外的成分(任意成分)。
此任意成分可列舉例如抗氧化劑、著色劑等。
根據以上所說明之第1實施型態，可提供一種對晶圓之潤濕性提高之塗佈助焊劑的球100。
第1實施型態之塗佈助焊劑的球100係具備核心部110以及被覆核心部110之外殼部120。核心部110係由焊料球或銅核球所構成，並將晶圓上的電極與半導體封裝的電極進行電接合。外殼部120係由含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑層所構成，於回焊時，係去除核心部110表面的氧化膜以及電極表面的金屬氧化膜，以提升核心部110與電極之潤濕性。
第1實施型態之塗佈助焊劑的球100之氧化膜厚(亦即存在於核心部表面之氧化膜的厚度)係設為3nm以下。此氧化膜厚為3nm以下者，係與構成核心部之焊料球或銅核球單體的氧化膜厚為幾乎同等程度。如此，由於氧化膜厚被控制地較薄，故根據塗佈助焊劑的球100，可提高晶圓之潤濕性。
〈其他實施型態〉
上述第1實施型態係以由單層的助焊劑層所形成之構成，來說明被覆核心部110之外殼部120，惟並不限定於該構成，亦可構成為：被覆核心部110之外殼部由多層的助焊劑層所構成之實施型態。根據此實施型態，可使複數層助焊劑層的各層具有不同效果。
於上述第1實施型態之塗佈助焊劑的球100中，係已說明外殼部120被覆核心部110整體之內容，惟並不限定於該說明內容，亦可構成為：外殼部被覆核心部110的一部分之實施型態。例如構成為：在將塗佈助焊劑的球直接裝載於電極上時，係以外殼部至少接觸於晶圓上的電極之方式，具備被覆核心部110的一部分之外殼部之實施型態。
本發明的一樣態之塗佈助焊劑的球係有用於藉由球裝載法所進行之焊料凸塊形成。根據該塗佈助焊劑的球，於焊料凸塊形成中，可將助焊劑穩定地供給至窄間距圖案上。
(塗佈助焊劑的球之製造方法)
本發明的一樣態之塗佈助焊劑的球之製造方法，係具備：由焊料球或銅核球所構成之核心部，以及由含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑層所構成且被覆前述核心部之外殼部之塗佈助焊劑的球之製造方法。
於該塗佈助焊劑的球之製造方法中，係具有乾式處理步驟，係一面加熱焊料球或銅核球、以及含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑材料，一面進行振動攪拌。
上述實施型態之塗佈助焊劑的球100可使用前述一樣態之塗佈助焊劑的球之製造方法來製造。
核心部110所使用之焊料球或銅核球的球徑(直徑)例如為30μm以上295μm以下，可為30μm以上250μm以下，亦可為40μm以上200μm以下。
核心部110所使用之焊料球或銅核球可列舉上述《核心部》的說明中所例示者。
助焊劑材料可使用例如為粉末狀者。粉末狀的助焊劑材料較佳係使用：以該粉體之集合體的全部體積為100%來求取累積曲線時之50%粒徑為100μm以上1000μm以下的粉末狀者。
助焊劑材料可列舉關於上述有機酸、胺、樹脂成分的說明中所例示者等。
〈乾式處理步驟〉
於乾式處理步驟中，係一面加熱焊料球或銅核球、以及含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑材料，一面進行振動攪拌。
焊料球或銅核球與助焊劑材料之混合比率只須因應期望之助焊劑層的厚度、焊料球或銅核球的球徑來適當地調整。
例如於球徑為30μm以上100μm以下之情形時，前述焊料球或銅核球相對於前述助焊劑材料之比率(質量比)較佳係設為球/助焊劑材料=1至10，尤佳設為1.5至7.5，更佳設為2至6。
若該質量比為前述較佳範圍的下限值以上，則助焊劑材料可容易地被覆球整體，另一方面，若為前述較佳範圍的上限值以下，則抑制助焊劑層變得過厚。
乾式處理步驟中之加熱的溫度條件較佳係因應助焊劑材料的熔點來設定。加熱溫度過高時，會有球黏在進行振動攪拌之容器的內壁之虞，另一方面，加熱溫度過低時，由助焊劑材料所進行之球表面的被覆會有不足之虞。
該加熱的溫度條件較佳係設為助焊劑材料的熔點-35℃以上、熔點-5℃以下，尤佳設為助焊劑材料的熔點-25℃以上、熔點-10℃以下。
乾式處理步驟中之振動攪拌的操作較佳係在前述溫度條件下一面加熱一面進行。或者是，較佳係在振動攪拌的操作前進行預熱，然後進行振動攪拌的操作。預熱可在例如與前述該加熱的溫度條件為相同之溫度條件下進行。
乾式處理步驟中之振動攪拌的操作係將助焊劑材料以及焊料球或銅核球投入離心管等任意的容器。然後一面以適合於所使用之助焊劑材料的溫度進行加熱，一面以預定的衝程數進行容器的振動攪拌。
衝程數及攪拌時間只需分別適當地調整即可。衝程數較佳係設為500spm(strokes per minute)以上至4000spm，尤佳設為1500spm以上至2500spm。攪拌時間較佳為10分鐘以上120分鐘以下，尤佳設為30分鐘以上90分鐘以下。
根據以上所說明之一樣態之塗佈助焊劑的球之製造方法，由於採用乾式工法，即使在一面加熱一面進行振動攪拌之操作後，亦不易產生球的凝聚而能夠製造分散狀態良好之塗佈助焊劑的球。
除此之外，該塗佈助焊劑的球之製造方法僅需進行振動攪拌固體的材料彼此之操作，不須進行濕式工法中的溶劑去除般之操作，所以為簡便的方法。
於該塗佈助焊劑的球之製造方法中，由於採用乾式工法，所以容易將氧化膜厚(存在於核心部表面之氧化膜的厚度)控制地較薄，而能夠穩定地製造對晶圓之潤濕性提高之塗佈助焊劑的球。
此外，於該塗佈助焊劑的球之製造方法中，由於採用振動攪拌之操作，所以容易將構成外殼部之助焊劑層控制為均一的厚度，容易提高球度並容易提升作為球之性能。
以上係已說明具有乾式處理步驟之製造方法作為上述一樣態之塗佈助焊劑的球之製造方法，惟並不限定於該實施型態，亦可為除了乾式處理步驟之外更具有任意的步驟之實施型態。任意的步驟可列舉例如：在構成外殼部120之第1助焊劑層上更形成第2助焊劑層之步驟。根據此實施型態，可製造出被覆核心部110之外殼部由多層助焊劑層所構成之塗佈助焊劑的球。
[實施例]
以下係藉由實施例來說明本發明，惟本發明並不限定於下列實施例。
於本實施例中，呈示在塗佈助焊劑的球之製造時所使用之核心部及外殼部的各材料。
核心部的材料係使用下列所示之球形狀的金屬球。
焊料球(C-1)：由Sn99.3質量%與Cu0.7質量%之合金所構成之焊料球、直徑(R110)63μm。
焊料球(C-2)：由Sn96.5質量%與Ag3.0質量%與Cu0.5質量%之合金所構成之焊料球、直徑(R110)100μm。
焊料球(C-3)：由Sn43質量%與Bi57質量%之合金所構成之焊料球、直徑(R110)100μm。
銅核球(C-4)：於銅球表面上施以Sn-3Ag-0.5Cu鍍覆處理之銅核球、直徑(R110)220μm。
焊料球(C-5)：由Sn96.5質量%與Ag3.0質量%與Cu0.5質量%之合金所構成之焊料球、直徑(R110)300μm。
焊料球(C-6)：由Sn99.3質量%與Cu0.7質量%之合金所構成之焊料球、直徑(R110)44μm。
外殼部的材料係使用下列所示之助焊劑材料。
助焊劑材料(S-1)：戊二酸(熔點95℃)、50%粒徑314μm
助焊劑材料(S-2)：二甘醇酸(熔點144℃)、50%粒徑335μm
助焊劑材料(S-3)：丙二酸(熔點135℃)、50%粒徑362μm
助焊劑材料(S-4)：檸檬酸(熔點153℃)、50%粒徑288μm
助焊劑材料(S-5)：庚二酸(熔點106℃)、50%粒徑254μm
助焊劑材料(S-6)：己二酸(熔點152℃)、50%粒徑325μm
〈塗佈助焊劑的球之製造(1)〉
(實施例1)
將以全部體積為100%來求取累積曲線時之50%粒徑為314μm之粉末狀的助焊劑材料(S-1)1.2g、以及焊料球(C-1)6g投入圓筒狀的離心管(直徑4cm、長度12cm)並密閉。
接著以溫度75℃對投入了助焊劑材料(S-1)與焊料球(C-1)之前述離心管進行5分鐘的預熱。預熱的溫度條件係設定在助焊劑材料(S-1)的熔點-20℃。
接著，一面將預熱後的前述離心管加熱至溫度75℃，一面在前述離心管的長軸方向持續進行60分鐘之振動攪拌的操作。在此之加熱的溫度條件係與預熱的溫度條件相同，設定在助焊劑材料(S-1)的熔點-20℃。此外，振動攪拌的操作係設定在2000spm(strokes per minute)來進行。
然後在振動攪拌後冷卻至室溫(23℃)，藉此得到：具備由焊料球(C-1)所構成之核心部、以及由戊二酸的層(助焊劑層)所構成且被覆核心部的整體之外殼部之塗佈助焊劑的球。
(比較例1)
使助焊劑材料(S-1)溶解於丙酮而調製戊二酸濃度為100g/L之溶液。
接著將焊料球(C-1)6g浸漬在前述溶液，並在室溫(23℃)下進行1小時的攪拌。
然後從前述溶液中取出攪拌後的焊料球(C-1)，並進行乾燥以將丙酮揮發去除，藉此得到：具備由焊料球(C-1)所構成之核心部、以及由戊二酸的層(助焊劑層)所構成且被覆核心部的整體之外殼部之塗佈助焊劑的球。
〈評定(1)〉
對於上述所得到之實施例1之塗佈助焊劑的球以及比較例1之塗佈助焊劑的球，係分別評定：外觀、塗佈助焊劑的球之直徑(R100)及其標準差、塗佈助焊劑的球之球度及其標準差、助焊劑層的厚度(T120)、外殼部於塗佈助焊劑的球中所佔的含有比率、塗佈助焊劑的球之氧化膜厚、助焊劑層的表面粗糙度(Ra)、助焊劑層的剝離難度、塗佈助焊劑的球之潤濕性、製造不久後的球之分散狀態。
將各評定的詳細內容記載如下。
[外觀]
圖2為呈示實施例1之塗佈助焊劑的球以及比較例1之塗佈助焊劑的球之外觀的照片。
從圖2中，可確認實施例1及比較例1之塗佈助焊劑的球中，作為核心部之焊料球(C-1)整體皆由戊二酸的層(助焊劑層)所被覆。
此外，係已確認實施例1之塗佈助焊劑的球表面與比較例1之塗佈助焊劑的球表面相比，平滑性更高。
[塗佈助焊劑的球之直徑(R100)及球度]
塗佈助焊劑的球之直徑(R100)及球度係使用CNC圖像測定系統來測定。具體而言，係使用Mitutoyo股份有限公司製的Ultra Quick Vision、ULTRA QV350-PRO測定裝置。
藉由此測定裝置來分別測定塗佈助焊劑的球之長徑的長度以及直徑的長度，然後算出將500個各塗佈助焊劑的球之直徑除以長徑後之值的算術平均值，以求取球度。值愈接近上限的1.000，表示愈接近圓球。
此外，算出500個各塗佈助焊劑的球之直徑的算術平均值以求取直徑(R100)。
將如上述般所求取之塗佈助焊劑的球之直徑(R100)及其標準差、以及塗佈助焊劑的球之球度及其標準差呈示於表1。
[助焊劑層的厚度(T120)]
助焊劑層的厚度(T120)係藉由從上述所求取之塗佈助焊劑的球之直徑(R100)中減去焊料球(C-1)的直徑(R110)63μm後，再除以2(算出單側之層的厚度)而求取。將該結果呈示於表1。
[外殼部於塗佈助焊劑的球中所佔的含有比率]
外殼部於塗佈助焊劑的球中所佔的含有比率，係藉由丙酮將塗佈助焊劑的球進行洗淨處理，然後進行乾燥處理，並從洗淨處理前的質量與乾燥處理後的質量來求取。將該結果呈示於表1。
藉由丙酮所進行之洗淨處理係將塗佈助焊劑的球浸漬在室溫(23℃)的丙酮中30分鐘來進行。乾燥處理係在室溫下進行。
外殼部的含量=塗佈助焊劑的球之洗淨處理前的質量-乾燥處理後的質量
外殼部的含有比率(質量%)=外殼部的含量/塗佈助焊劑的球之洗淨處理前的質量×100
[塗佈助焊劑的球之氧化膜厚]
塗佈助焊劑的球之氧化膜厚係以下列方式來測定存在於核心部表面之氧化膜的厚度(核心部表面的氧化膜厚)而求取。
將作為測定試樣之塗佈助焊劑的球，於丙酮中以20分鐘的條件來進行超音波洗淨。接著使用歐傑電子光譜分析裝置(ULVAC-PHI股份有限公司製的PHI700)來作為分析裝置，並於下述分析條件下測定前述超音波洗淨後的測定試樣表面，藉此求取氧化膜厚。此氧化膜厚為SiO2換算值。將該結果呈示於表1。
分析條件係設定為加速電壓10kV、電流值10nA、分析徑20μm。
[助焊劑層的表面粗糙度(Ra)]
塗佈助焊劑的球之表面粗糙度，亦即助焊劑層的表面粗糙度(Ra)，係以下列方式進行測定來求取。
藉由共焦顯微鏡(機種名稱：OPTELICS C130、Lasertec股份有限公司製)對作為測定試樣之塗佈助焊劑的球表面，亦即助焊劑層表面進行測定。將物鏡的倍率調整為50倍，將z軸上的測定間距設為0.1μm，並測定任意3個塗佈助焊劑的球之表面粗糙度(Ra)，然後採用該等的算術平均作為真正的算術平均粗糙度，而求取助焊劑層的表面粗糙度(Ra)。將該結果呈示於表1。
[助焊劑層的剝離難度]
對於各例之塗佈助焊劑的球，係藉由下列試驗方法來評定助焊劑層的剝離難度。將該結果呈示於表1。
試驗方法(1)：將塗佈助焊劑的球5g投入圓筒狀的離心管(直徑4cm、長度12cm)並密閉。接著於室溫(23℃)下，將投入了此塗佈助焊劑的球之前述離心管在前述離心管的長軸方向持續進行60分鐘之振動攪 拌的操作。藉由顯微鏡來觀察振動攪拌的操作後之塗佈助焊劑的球之表面狀態。
試驗方法(2)：將塗佈助焊劑的球100個、以及焊料球(由Sn96.5質量%與Ag3.0質量%與Cu0.5質量%之合金所構成之焊料球、直徑0.6mm)100個，投入圓筒狀的離心管(直徑4cm、長度12cm)並密閉。接著於室溫(23℃)下，將投入了此等球之前述離心管在前述離心管的長軸方向持續進行60分鐘之振動攪拌的操作。藉由顯微鏡來觀察振動攪拌的操作後之塗佈助焊劑的球之表面狀態。
[塗佈助焊劑的球之潤濕性]
對於各例之塗佈助焊劑的球，係藉由下列FC球潤濕擴展試驗來評定塗佈助焊劑的球之潤濕性。將該結果呈示於表1。
本評定中之FC球潤濕擴展試驗係以150℃於加熱板上加熱1小時並放置銅板，然後將塗佈助焊劑的球裝載於該銅板上並在氮氣環境下進行回焊。回焊條件係設定為峰值溫度250℃、升溫速度1℃/sec。於回焊後，測定潤濕擴展後之狀態的球之直徑(球擴展徑)。對於10個塗佈助焊劑的球進行此測定並求取其平均值。
潤濕擴展後之狀態的球之直徑(球擴展徑)為愈大之值，潤濕性愈佳。
[製造不久後的球之分散狀態]
對於製造不久後的球之分散狀態，於實施例1之情形時，係評定振動攪拌的操作後之塗佈助焊劑的球之分散狀態。於比較例1之情形時，係評定將丙酮揮發去除後之塗佈助焊劑的球之分散狀態。將該結果呈示於表1。
[表1]
Figure 112103073-A0202-12-0022-1
從表1所示之結果中，係確認適用本發明之實施例1之塗佈助焊劑的球與比較例1之塗佈助焊劑的球相比，球擴展徑為較大之值，對銅板之潤濕性進一步提高。
除此之外，於實施例1之塗佈助焊劑的球之製造中，在其製造不久後，球並未產生凝聚。另一方面，於比較例1之塗佈助焊劑的球之製造中，在其製造不久後，一部分的球產生凝聚。
此外，實施例1之塗佈助焊劑的球係在密閉容器內，一面加熱粉末狀的助焊劑材料(S-1)與焊料球(C-1)一面進行振動攪拌而製造。如此，亦可確認實施例1之塗佈助焊劑的球與濕式處理相比，能夠以簡便的方法之乾式處理來製造。
〈塗佈助焊劑的球之製造(2)〉
(實施例2至4)
除了將助焊劑材料(S-1)分別變更為助焊劑材料(S-2)、助焊劑材料(S-3)、助焊劑材料(S-4)之外，其他與實施例1之塗佈助焊劑的球之製造方法相同而得到實施例2至4之各塗佈助焊劑的球。
預熱的溫度條件、振動攪拌時之加熱的溫度條件，於任一實施例中皆設定為助焊劑材料的熔點-20℃。亦即，於實施例2中設定為124℃，於實施例3中設定為115℃，於實施例4中設定為133℃。
振動攪拌的操作於任一實施例中皆與實施例1相同來進行。
(實施例5)
除了將焊料球(C-1)變更為焊料球(C-6)並將助焊劑材料(S-1)變更為助焊劑材料(S-5)之外，其他與實施例1之塗佈助焊劑的球之製造方法相同而得到實施例5之塗佈助焊劑的球。
預熱的溫度條件、振動攪拌時之加熱的溫度條件係設定為助焊劑材料之庚二酸的熔點-20℃，亦即，於實施例5中係設定為86℃。振動攪拌的操作係與實施例1相同來進行。
(實施例6)
將以全部體積為100%來求取累積曲線時之50%粒徑為314μm之粉末狀的助焊劑材料(S-1)1.2g、以及焊料球(C-2)6g投入圓筒狀的離心管(直徑4cm、長度12cm)並密閉。
接著以溫度132℃對投入了助焊劑材料(S-1)與焊料球(C-2)之前述離心管進行5分鐘的預熱。預熱的溫度條件係設定在助焊劑材料(S-1)的熔點-20℃。
接著於溫度132℃，將預熱後的前述離心管在前述離心管的長軸方向持續進行60分鐘之振動攪拌的操作。在此之加熱的溫度條件係與預熱的溫度條件相同，設定在助焊劑材料(S-1)的熔點-20℃。此外，振動攪拌的操作係設定在2000spm來進行。
然後在振動攪拌的操作後冷卻至室溫(23℃)，藉此得到：具備由焊料球(C-2)所構成之核心部、以及由戊二酸的層(助焊劑層)所構成且被覆核心部的整體之外殼部之塗佈助焊劑的球。
(實施例7)
除了將助焊劑材料(S-1)變更為助焊劑材料(S-6)之外，其他與實施例6之塗佈助焊劑的球之製造方法相同而得到實施例7之塗佈助焊劑的球。
預熱的溫度條件、振動攪拌時之加熱的溫度條件係設定為助焊劑材料之己二酸的熔點-20℃，亦即，於實施例7中係設定為165℃。振動攪拌的操作係與實施例6相同來進行。
(實施例8至10)
除了將焊料球(C-1)分別變更為焊料球(C-3)、銅核球(C-4)、焊料球(C-5)之外，其他與實施例1之塗佈助焊劑的球之製造方法相同而得到實施例8至10之各塗佈助焊劑的球。
預熱的溫度條件、振動攪拌時之加熱的溫度條件，於任一實施例中皆設定為助焊劑材料之戊二酸的熔點-20℃。亦即，於實施例8至10中皆設定為75℃。振動攪拌的操作於任一實施例中皆與實施例1相同來進行。
(實施例11)
將焊料球(C-1)變更為焊料球(C-2)，並將以全部體積為100%來求取累積曲線時之50%粒徑為314μm之粉末狀的助焊劑材料(S-1)的投入量變更為3g，除此之外，其他與實施例1之塗佈助焊劑的球之製造方法相同而得到實施例11之塗佈助焊劑的球。
預熱的溫度條件、振動攪拌時之加熱的溫度條件係設定為助焊劑材料之戊二酸的熔點-20℃。亦即，於實施例11中設定為75℃。振動攪拌的操作係與實施例1相同來進行。
(實施例12)
將焊料球(C-1)變更為焊料球(C-2)，並將以全部體積為100%來求取累積曲線時之50%粒徑為314μm之粉末狀的助焊劑材料(S-1)的投入量變更 為10g，除此之外，其他與實施例1之塗佈助焊劑的球之製造方法相同而得到實施例12之塗佈助焊劑的球。
預熱的溫度條件、振動攪拌時之加熱的溫度條件係設定為助焊劑材料之戊二酸的熔點-20℃。亦即，於實施例12中設定為75℃。振動攪拌的操作係與實施例1相同來進行。
〈評定(2)〉
對於上述所得到之實施例2至12之塗佈助焊劑的球，係分別評定：外觀、塗佈助焊劑的球之直徑(R100)及其標準差、塗佈助焊劑的球之球度及其標準差、助焊劑層的厚度(T120)、外殼部於塗佈助焊劑的球中所佔的含有比率、塗佈助焊劑的球之氧化膜厚、助焊劑層的表面粗糙度(Ra)、助焊劑層的剝離難度、塗佈助焊劑的球之潤濕性、製造不久後的球之分散狀態。
對於各評定的詳細內容，係與上述〈評定(1)〉中所記載之說明為相同。將此等結果呈示於圖3以及表2至4。
[外觀]
圖3為呈示實施例2至5之各塗佈助焊劑的球以及僅為焊料球之外觀的照片。
從圖3中，可確認在進行振動攪拌之乾式處理步驟中，藉由加熱溫度條件的最佳化，能夠以各種助焊劑材料來被覆作為核心部之金屬球。
[表2]
Figure 112103073-A0202-12-0027-2
[表3]
Figure 112103073-A0202-12-0028-3
[表4]
Figure 112103073-A0202-12-0029-4
從表2至4所示之結果中，係確認適用本發明之實施例2至12之塗佈助焊劑的球，該球擴展徑皆為較大之值，對銅板之潤濕性進一步提高。
除此之外，於實施例2至12之塗佈助焊劑的球之製造中，不論於何種情形，在其製造不久後，球皆未產生凝聚。
此外，實施例2至12之塗佈助焊劑的球係在密閉容器內，一面加熱粉末狀的助焊劑材料與焊料球一面進行振動攪拌而製造。如此，亦可確認實施例2至12之塗佈助焊劑的球與濕式處理相比，皆能夠以簡便的方法之乾式處理來製造。
100:塗佈助焊劑的球
110:核心部
120:外殼部
R100:塗佈助焊劑的球之直徑
R110:核心部的直徑
T120:助焊劑層的厚度

Claims (9)

  1. 一種塗佈助焊劑的球，係具備核心部以及被覆前述核心部之外殼部，
    前述核心部係由焊料球或銅核球所構成，
    前述外殼部係由含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑層所構成，
    氧化膜厚為3nm以下。
  2. 如請求項1所述之塗佈助焊劑的球，其球度為0.990以上。
  3. 如請求項1或2所述之塗佈助焊劑的球，其中前述助焊劑層的厚度為0.5μm以上2.5μm以下。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之塗佈助焊劑的球，其中前述助焊劑層的表面粗糙度(Ra)為2.0μm以下。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之塗佈助焊劑的球，其中前述活性劑係至少含有有機酸。
  6. 如請求項5所述之塗佈助焊劑的球，其中前述有機酸係選自由戊二酸、二甘醇酸、丙二酸、檸檬酸、庚二酸、己二酸及2,2-雙(羥基甲基)丙酸所成群組中的至少一種。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之塗佈助焊劑的球，其中球整體的直徑為30μm以上300μm以下。
  8. 一種塗佈助焊劑的球之製造方法，該塗佈助焊劑的球係具備：核心部，係由焊料球或銅核球所構成；以及
    外殼部，係由含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑層所構成，且被覆前述核心部；
    該製造方法係具有：乾式處理步驟，係一面加熱焊料球或銅核球、以及含有選自由活性劑及樹脂成分所成群組中的至少一種之助焊劑材料，一面進行振動攪拌。
  9. 如請求項8所述之塗佈助焊劑的球之製造方法，其中於前述乾式處理步驟中，
    將前述焊料球或銅核球相對於前述助焊劑材料之比率(質量比)設為1至10，
    一面加熱前述焊料球或銅核球以及前述助焊劑材料，一面進行振動攪拌。
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