WO2013051650A1 - はんだの搭載性評価方法 - Google Patents

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浩三 尾上
佐々木　勉
將元 田中
勝一 木村
寺嶋　晋一
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Nippon Micrometal Corp
Nippon Steel and Sumikin Materials Co Ltd
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    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0296—Welds

Definitions

  • the present invention relates to a method for evaluating the mountability of solder on a mounting part such as an electronic part or an electrode of a circuit board such as a printed wiring board.
  • the semiconductor component becomes defective. In terms of units, there is a need to reduce the defective rate on the order of ppb (parts per billion).
  • the spread test method of Non-Patent Document 1 and the wetting balance method of Non-Patent Document 2 defined in JIS are disclosed.
  • the wettability evaluation method of Patent Document 1 is also disclosed. In general, the wettability of solder is measured by the method disclosed in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2.
  • the conventional evaluation method is a method of measuring the force at the time of wetting and spreading, such as the area where the solder has melted and the wetting has occurred.
  • the above-mentioned defect of whether or not to cause chemical bonding occurs on the order of ppb in the production line, and the evaluation method using a normal flux takes enormous time and cost, and realistically determines whether it is good or bad. Is impossible.
  • the cause of this failure is not clear, but it happens that a thick oxide film is formed at the connection point, and it may not be removed by the flux and chemical bonding may not occur, and dust, dirt, foreign matter, etc. may happen at the connection point. There is a possibility that. However, although there is no problem at the majority of connection locations, the cause of failure at the PPB rate is not clear.
  • the cause on the solder side in the problem that the solder does not wet on the electrode is that a thick oxide film is formed on the solder surface. It is known that there is a certain degree of correlation between the thickness of the oxide film on the solder surface and the above-described defect rate. Although the oxide film on the solder surface can be evaluated by Auger electron spectroscopy, etc., Auger electron spectroscopy is a very expensive measurement method, and it takes time to measure because it requires an ultra-high vacuum. Therefore, it is not suitable for inspection on the production line.
  • the present invention can easily and quickly evaluate whether or not to bond between the metal of the electrode formed on the semiconductor chip or the substrate and the solder.
  • the object is to provide a method for evaluating mountability.
  • the present inventors have conducted research on solder wetting in order to establish a simple evaluation method when poor bonding properties such as solder does not wet the electrode occur on the order of ppb (parts per billion). Depending on whether solder is supplied to the metal plate and heat-treated without using flux, and the solder is joined to the metal plate, the solder / electrode bonding performance when using the flux is easily and accurately evaluated.
  • the present invention has been completed.
  • a plurality of solders are placed on a metal plate, heat-treated at a temperature 10 to 50 ° C. higher than the melting point of the solder without using a flux, and then the number of solders bonded to the metal plate. It is intended to provide a solder mountability evaluation method when using a flux, characterized in that
  • the present invention is characterized in that, in the present invention, the solder bonded to the metal plate is a solder that does not drop when the metal plate is turned over, or a solder that does not blow and release. To do.
  • the present invention is characterized in that, in the present invention, the metal plate is a Cu plate, a Ni plate, an Au plate, a Pd plate, or a laminated metal plate composed of two or more of these.
  • the present invention is characterized in that, in the above-mentioned present invention, the solder is a spherical ball.
  • solder mountability evaluation method it is possible to easily and quickly evaluate the wettability and bondability between the metal of the electrode formed on the semiconductor chip or the substrate and the solder.
  • solder mounting evaluation method of the present invention a plurality of solders are placed on a metal plate, heat-treated at a temperature 10 to 50 ° C. higher than the melting point of the solder without using a flux, and then joined to the metal plate. It is characterized by counting the number of solders.
  • the present invention is an evaluation of solder when the same metal plate is evaluated using different solders, while when the same metal plate is evaluated using different metal plates, It becomes evaluation.
  • the metal plate is a copper plate with a copper or OSP (OrganicservSolder Preservative) film used as a general solder electrode, a metal plate having a copper plate and a nickel plate, and plated with gold, a copper plate, a nickel plate and a palladium plate. And a metal plate plated with gold, such as a Cu plate, a Ni plate, an Au plate, a Pd plate, or a laminated metal plate made of two or more of these.
  • the use of these metal plates used as semiconductor substrates is the best for evaluating wettability, and evaluation can be performed under the same conditions as an actual mass production substrate, and the reliability of the results is improved.
  • These metal plates may be solder-plated metal plates, and any metal plate may be used as long as electrical connection can be ensured.
  • This measurement method can be used for either leaded or lead-free solder.
  • the heat treatment is often performed at a temperature about 10 ° C. to 50 ° C. higher than the melting point of the solder, it is desirable that the heat treatment of this measurement method is also performed within the above-mentioned temperature range.
  • the heat treatment temperature it is necessary to optimize the heat treatment temperature. That is, if the temperature is too high, any solder may be generated, and if the temperature is too low, any solder may not be wet. Therefore, it is necessary to appropriately optimize the heat treatment temperature at the time of evaluation.
  • Judgment of whether or not the solder and the metal plate are joined depends on whether the soldered metal plate is turned upside down after the heat treatment and if the solder does not fall, it is judged that the solder is joined, or a certain spray force Even if the blow is performed, if the solder does not come off, it can be evaluated by a method of judging the joining. In the case of the present embodiment in which heat treatment is performed without using a flux, the solder and the metal plate are usually not wet enough and are in a state where they are barely in contact even if they are joined.
  • solder to be evaluated is a spherical solder ball
  • the solder balls have a uniform solder volume and state, and therefore can reduce measurement errors.
  • the size of the solder ball is not particularly specified, but can be measured up to a diameter of about 30 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the solder balls may be in the form of solder bumps mounted on the package.
  • the shape of the projections and depressions is not particularly limited.
  • a method in which three hemispherical projections are produced by press forming and a solder ball is placed in the center of the three projections, or a hemispherical or triangular pyramid recess is used. May be produced by press forming or the like, and a solder ball may be placed in the recess.
  • the solder ball In the evaluation of the solder ball, the solder ball is placed on a flat surface and the joint is measured at one point, or a triangular pyramid-shaped concave portion is used to evaluate at three points, and a quadrangular pyramid-shaped concave portion is provided.
  • Various methods such as a method of measuring at four points, a method in which a conical recess is provided and the solder ball is in contact with the substrate on the circumference, a method in which a hemispherical recess is provided and the substrate is bonded to the hemisphere are conceivable .
  • any evaluation method can be evaluated by determining that it is a non-defective product if chemical bonding between the molten solder and the substrate can be obtained even at one point.
  • a bonding area having a diameter of about 50 microns may be used.
  • the strength of general solder is about 20 to 60 MPa, it is considered that the bonding is performed with a strength of about 4 to 12 gf or more.
  • bonding is performed in an area smaller than this, when the substrate is turned over and hit from the back side, it breaks easily and the solder falls off.
  • the solder to be supplied is a cube with a side of 1 mm, its weight is much smaller than the above-mentioned joint strength considering the density of the solder (5 to 8 g / cm 3 ). The method is independent of the amount of solder supplied.
  • any method from a large reflow furnace having a plurality of temperature setting zones used in a production line to a stationary small reflow furnace can be used. There is no problem even if the atmosphere is any condition such as air, nitrogen, inert gas, reducing gas, vacuum and the like. However, when this evaluation method using no flux is performed in a reflow furnace or the like, it is assumed that the solder will not be lost.
  • Example 1 Cu / Ni / Au substrates (substrates in which Ni plating and Au plating are sequentially applied on a Cu electrode) are purchased from two companies as metal plates, and are designated as A and B substrates, respectively.
  • 1 mg of solder is placed on each of 20 electrodes having a diameter of 5 mm provided on the A substrate and the B substrate using Sn-37 mass% Pb solder (square shape), the reflow temperature is 220 ° C., and the reflow time is 1.5. Fluxless heat treatment in the air was performed for 1 minute. After reflow, the board on which the solder was mounted was turned over, and it was judged whether the solder was wet or not depending on whether the solder was joined.
  • Example 2 One solder ball having a diameter of 300 ⁇ m was mounted on each electrode having a diameter of 250 ⁇ m provided on a Cu substrate as a metal plate, and reflow was performed at a peak temperature of 250 ° C. in a nitrogen atmosphere without using a flux.
  • the solder balls used were Sn-3.0Ag-0.5Cu (mass%), and two types of products, A company (A company material) and B company (B company material) were evaluated. Judgment of whether or not bonding is possible is performed by reducing the distance between the substrate and the nitrogen gun outlet by using a nitrogen gun with an original pressure of 5 kgf / cm 2 (0.49 MPa) and an outlet of 2.5 mm on the board on which the solder balls are mounted after reflow.
  • the defect rate of the ball unit is 20 PPB for the company A material.
  • the company B material had a defect rate of 350 PPB.
  • Example 3 By pressing a 30 mm ⁇ 30 mm ⁇ 0.3 mmt Cu flat plate as a metal plate, three convex portions having a height of 200 ⁇ m and a hemispherical shape were formed at the apexes of an equilateral triangle having a side of 200 ⁇ m. These three projections were formed at a sufficient distance at four locations on one substrate. Solder balls having a diameter of 200 ⁇ m were supported at three points on the four convex portions, and reflow was performed at a peak temperature of 245 ° C. in a nitrogen atmosphere without using flux.
  • the solder balls used were Sn-1.0Ag-0.5Cu (mass%), and two types of products, A company (A company material) and B company (B company material) were evaluated. Judgment on whether or not joining was possible was evaluated in the same manner as in Example 2. When this evaluation was repeated 10 times, the defect rate of the company A material was 5%, whereas the defect rate of the company B material was 20%. In addition, when the oxide film of both solder balls was measured by Auger electron spectroscopy, the thickness of the oxide film was 12 nm for the company A material and 38 nm for the company B material. It was.
  • Example 4 Twenty hemispherical recesses with a depth of 100 ⁇ m were formed in a grid pattern at intervals of 4 mm between the centers of the recesses by pressing a 50 mm ⁇ 50 mm ⁇ 0.5 mmt Cu flat plate as a metal plate. Solder balls having a diameter of 200 ⁇ m were mounted in the recesses, and reflow was performed at a peak temperature of 260 ° C. in a nitrogen atmosphere without using flux. The solder balls used were Sn-0.7Cu (mass%). Two types were evaluated, with the material within one month after production as A material and the material after one year after production as B material. Judgment on whether or not joining was possible was evaluated in the same manner as in Example 2.
  • the defect rate of material A was 0%, whereas the defect rate of material B was 50%.
  • the thicknesses of the oxide films were 4 nm for the A material and 40 nm for the B material. . From the above, it has been found that the solder mountability evaluation method according to the present embodiment can easily perform the same evaluation as the expensive and time-consuming Auger electron spectroscopy by using no flux.
  • Example 5 By pressing a 50 mm ⁇ 50 mm ⁇ 0.3 mmt Cu flat plate as a metal plate, 20 regular quadrangular concave portions each having a side of 50 ⁇ m were formed in a lattice shape at intervals of 4 mm between the apexes of the concave portions. A solder ball having a diameter of 100 ⁇ m was mounted in the recess, and reflow was performed at a peak temperature of 230 ° C. in a nitrogen atmosphere without using flux. The solder balls used were Sn-0.9Zn (mass%), and two types were evaluated, with the material within one month after production as A material and the material after one year after production as B material.

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Abstract

　本発明は、安価で簡便・迅速な評価方法により、半導体チップや基板に形成された電極の金属とはんだのぬれ性を評価することで、電極へのはんだの搭載性を評価する方法を提供する。 金属板の上に複数のはんだを載置し、フラックスを用いずにはんだの融点より１０～５０℃高い温度で熱処理した後、前記金属板と接合しているはんだの数を数えることを特徴とする、フラックスを用いた場合のはんだの搭載性評価方法。

Description

はんだの搭載性評価方法
　本発明は、電子部品等の実装部品、あるいは、プリント配線基板等の回路基板の電極に対するはんだの搭載性を評価するための方法に関する。
　近年、電子機器の小型化、軽量化の流れは益々著しくなってきている。特に、半導体部品に関しては、高機能集積化、信号処理の高速化、メモリ容量の増大といった性能のトレンドに対して、部品容積を小さく抑えるための努力がなされている。このため、従来のＱＦＰ（Quad Flat Package）といったリード線で接続するパッケージ形態から、ＢＧＡ（Ball Grid Allay）、ＣＳＰ（Chip Scale Package）のように、パッケージの下面に部品電極をエリア上に配したものが多用されてきている。このような半導体部品を使うことで、マザー基板（所謂、プリント配線基板）上に半導体部品を実装する際の、半導体部品の占有面積を格段に小さくすることができ、電子機器の高性能化及び小型化に大きく貢献している。一方で、各電極の面積は極小化しかつ電極数は多いものでは１０００ピンを超えるものも出ており、その中の１点でもはんだ付けが不良となると、該半導体部品は不良となるため、電極単位でみるとｐｐｂ（parts per billion、10億分の1）オーダーでの不良率低減が求められている。はんだのぬれ性を評価する方法としては、ＪＩＳに規定される非特許文献１の広がり試験方法及び非特許文献２のウェッティングバランス法が公開されている。また、特許文献１のぬれ性評価方法も開示されている。はんだのぬれ性は、非特許文献１や非特許文献２で開示されている方法で測定することが一般的である。従来の評価方法は、はんだが溶融し、ぬれが起こった後の、ぬれ広がった面積であるとか、ぬれ広がる際の力を測定する方法である。
特開２００１―１８８０３４号公報
ＪＩＳ　Ｚ３１９８－３ ＪＩＳ　Ｚ３１９８－４
　しかし、近年ＢＧＡやＣＳＰといった半導体パッケージでは、基板もしくははんだに問題がある場合があり、フラックスが十分に供給されていても、そもそもはんだと電極との間でぬれが生じないケースが起きている。上述した先行技術は、何れもはんだと電極とがぬれることを前提として、フラックスで清浄な溶融はんだと清浄な基板電極との間でぬれた際のぬれ性を評価するものであるが、はんだが電極にぬれるかぬれないか、すなわち、溶融はんだと基板電極の間で化学結合を起こすか起こさないかを測定する手法にはなっていない。
　さらに、上記した化学結合を起こすか起こさないかという不良は製造ラインでｐｐｂのオーダーで起きており、通常のフラックスを用いる評価手法では莫大な時間とコストがかかり、現実的に良否を判定することは不可能である。この不良原因は定かではないが、たまたま厚い酸化膜が接続箇所に形成されており、フラックスで除去しきれずに化学結合が起こらない可能性や、ゴミや汚れ、異物等がたまたま接続箇所に存在しているといった可能性がある。しかし、大多数の接続箇所で問題が無いものの、ＰＰＢの割合で不良が起こる原因は定かではない。
　はんだが電極上にぬれないという問題におけるはんだ側の原因は、はんだ表面に酸化膜が厚く生成されることが挙げられる。はんだ表面の酸化膜の厚みと上述した不良率には、ある程度の相関があることが知られている。はんだ表面の酸化膜はオージェ電子分光法等で評価することができるが、オージェ電子分光法は非常に高価な測定方法であることや、超高真空が必要であるため測定にも時間がかかることから、製造ラインでの検査等には適さない。
　そこで、本発明は、上記問題に鑑み、簡便・迅速に、半導体チップや基板に形成された電極の金属とはんだの間で、結合するか否かを評価することができる、電極へのはんだの搭載性を評価する方法を提供することを目的とするものである。
　本発明者らは、はんだが電極にぬれない等の接合性の不良がｐｐｂ（１０億分の１）オーダーで起こる際の簡便な評価方法を確立するため、はんだのぬれに関する研究を重ねた結果、金属板の上にはんだを供給し、フラックスを用いずに熱処理をしてはんだが金属板と接合したかどうかにより、フラックスを用いた場合の当該はんだと電極の接合性を簡便に精度良く評価できることを見出し本発明を完成した。
　すなわち、本発明は、金属板の上に複数のはんだを載置し、フラックスを用いずにはんだの融点より１０～５０℃高い温度で熱処理した後、前記金属板と接合しているはんだの数を数えることを特徴とする、フラックスを用いた場合のはんだの搭載性評価方法を提供するものである。
　また、本発明は、上記本発明において、前記金属板と接合しているはんだが、前記金属板を裏返したとき落下しないはんだであるか、又は、ブローし、離脱しないはんだであることを特徴とするものである。
　また、本発明は、上記本発明において、前記金属板がＣｕ板、Ｎｉ板、Ａｕ板、Ｐｄ板又はこれらの内の２種以上からなる積層金属板であることを特徴とするものである。
　また、本発明は、上記本発明において、前記はんだが球状のボールであることを特徴とするものである。
　本発明に係るはんだの搭載性評価方法によれば、簡便・迅速に、半導体チップや基板に形成された電極の金属とはんだのぬれ性及び接合性を評価することができる。
　本発明のはんだの搭載性評価方法は、金属板の上に複数のはんだを載置し、フラックスを用いずにはんだの融点より１０～５０℃高い温度で熱処理した後、前記金属板と接合しているはんだの数を数えることを特徴とする。
　本発明は、同一の金属板に対して異なるはんだを用いて評価した際には、はんだの評価となり、一方、同一のはんだに対して異なる金属板を用いて評価した際には、金属板の評価となる。
　金属板は、一般的なはんだの電極として用いられる銅やＯＳＰ（Organic Solder Preservative）膜付きの銅板、また銅板とニッケル板とを有し金めっきされた金属板、銅板とニッケル板とパラジウム板とを有し金めっきされた金属板など、Ｃｕ板、Ｎｉ板、Ａｕ板、Ｐｄ板もしくはこれらの内の２種以上からなる積層金属板であるものが良い。半導体用の基板として使われているこれらの金属板を用いることがぬれ性を評価する上で最良であり、実際の量産基板と同等の条件で評価でき、結果の信頼度が向上する。また、これらの金属板は、はんだめっきされた金属板でも良く、電気的な接続を確保できる金属板であれば、どのような金属板を用いてもよい。
　はんだは、有鉛、無鉛の何れのはんだでも本測定方法を用いることができる。
　熱処理は、はんだの融点より１０℃～５０℃程度高温で行うことが多いため、本測定手法の熱処理も上述した温度範囲で行うことが望ましい。但し、２種類のはんだの搭載性の優劣のみを決める場合には、熱処理温度を最適化する必要がある。即ち、高温過ぎると何れのはんだもぬれが発生し、低温過ぎると何れのはんだもぬれないということがあり得るため、評価時の熱処理温度は適宜最適化する必要がある。製造現場におけるｐｐｂオーダーの搭載性の簡便な測定を目指す際には、該製造プロセスと同等の熱処理温度において評価することが望ましい。
　はんだと金属板とが接合したか否かの判断は、熱処理後、はんだを搭載した金属板をひっくり返し逆さまにした状態ではんだが落下しなければ接合と判断する方法や、ある一定の吹き付け力でブローを行っても、はんだが離脱しなければ接合と判断する方法で評価することができる。フラックスを用いないで熱処理を行う本実施形態の場合、通常、はんだと金属板とは、十分なぬれには至らず、接合していたとしても点でかろうじて接しているような状態である。
　本実施形態において、評価するはんだが球状のはんだボールであると、より効果的に特性を評価することが可能である。はんだボールは、はんだの体積、状態が均一なため、測定誤差を低減できるためである。はんだボールの大きさは、特に規定されるものではないが、直径が３０μｍ～１０００μｍ程度までは測定が可能である。なお、はんだボールは、パッケージに搭載されたはんだバンプ状であっても良い。
　本測定手法をはんだボールの評価に用いる際は、金属板上ではんだボールが転がらないように凹凸を形成すると良い。凹凸の形状は特に限定されず、例えば３点の半球状の凸部をプレス形成等で作製し、当該３点の凸部の中央にはんだボールを載せる方法や、半球状または三角錐状の凹部をプレス形成等で作製し、当該凹部にはんだボールを載せる方法でも良い。
　はんだボールの評価においては、平面上にはんだボールを置いて、接合部が１点である測定や、三角錘状の凹部を設けて、３点で評価する方法、四角錘状の凹部を設けて、４点で測定する方法、円錐状の凹部を設けて、円周上ではんだボールと基板が接する方法、半球状の凹部を設けて半球面で基板と接合する方法など様々な方法が考えられる。接合部の点数が低いほど、接合する可能性が少ないため、同一評価条件で接合性を判断した場合、よりシビアな評価基準となり、ＰＰＢレベルのぬれ性不良検出に有効である。いずれの評価手法であっても、１点でも溶融はんだと基板との化学的な接合が得られれば、良品と判断することで、評価することができる。
　上述した点で接合している際の状態としては、およそ直径５０ミクロン程度の接合面積があれば良い。一般的なはんだの強度を２０～６０ＭＰａ程度とすると、約４～１２ｇｆ以上の強さで接合していると考えられる。これより小さな面積で接合している場合、基板をひっくり返し、裏側からたたいたりした際には、容易に破断して、はんだは脱落してしまう。一方、供給するはんだは、１辺１ｍｍの立方体であっても、はんだの密度（５～８ｇ／ｃｍ３）を考慮すれば、その自重は上述した接合強度と比べると遥かに小さいため、本評価方法は、はんだの供給量とは無関係である。
　リフローを行う際の方法としては、製造ラインで用いられる複数の温度設定ゾーンを持つ大型リフロー炉から、静止型の小型リフロー炉まで、あらゆる方法を用いることができる。また、雰囲気も大気、窒素、不活性ガス、還元性ガス、真空等いずれの条件でも問題は無い。但し、フラックスを用いない本評価手法をリフロー炉等で実施する際には、はんだが無くならないことが前提となる。
　以下、実施例により本発明を詳述する。
実施例１
　金属板としてＣｕ／Ｎｉ／Ａｕ基板（Ｃｕ電極上にＮｉめっきとＡｕめっきを順次施した基板）を２社から購入し、それぞれＡ基板、Ｂ基板とする。Ｓｎ－３７ｍａｓｓ％Ｐｂのはんだ（角型）を用いてＡ基板、Ｂ基板に設けられた２０個の直径５ｍｍの電極の上に、それぞれはんだを１ｍｇ置き、リフロー温度２２０℃、リフロー時間１．５分のフラックスレス大気中熱処理を行った。リフロー後はんだが搭載された基板をひっくり返して、はんだが接合しているか否かでぬれたかぬれていないかの判断を行った。
　本評価を５回繰り返したところ、Ａ基板は１００％接合しており、Ｂ基板は９０％接合、１０％の接合不良が発生した。以上から、本評価方法により、基板の良否を簡便に評価することができた。基板を調べたところ、Ｂ基板には表面に有機膜が残存しており、ぬれ性を阻害していたことが判った。一方、フラックスを用いたリフローを２０箇所試みたが、何れの基板も十分にぬれが広がり、有意差は見られなかった。以上のことから、本実施形態に係るはんだの搭載性評価方法は、フラックスを用いないことで、非常に少ない確率で起こるぬれ性の不良を簡便・迅速に、評価できることが判った。
実施例２
　金属板としてCu基板に設けられた２０箇所の直径２５０μｍの電極上に直径３００μｍのはんだボールをそれぞれ１個搭載し、フラックスを用いずに、窒素雰囲気でピーク温度２５０℃のリフローを行った。使用したはんだボールはＳｎ－３．０Ａｇ－０．５Ｃｕ（ｍａｓｓ％）で、Ａ社製（Ａ社材）及びＢ社製（Ｂ社材）の２種類を評価した。接合可否の判断は、リフロー後はんだボールが搭載された基板に元圧５ｋｇｆ／ｃｍ２（０．４９ＭＰａ）、吹き出し口２．５ｍｍの窒素ガンにより、基板と窒素ガンの吹き出し口との距離を約５ｃｍとした状態で、窒素ガスを２０秒吹き付けて、はんだボールが離脱したか否かにより評価した。本評価を５回繰り返したところ、Ａ社材の不良率は０％であったのに対して、Ｂ社材の不良率は１５％であった。また、両はんだボール表面の酸化膜をオージェ電子分光法により測定したところ、酸化膜の厚さはＡ社材が１０ｎｍ、Ｂ社材が３０ｎｍであり、本測定手法と同様の傾向の優位差が見られた。また、これらのはんだボールのぬれ広がり率を特許文献１に示す方法で評価したところ、Ａ社材は８１％、Ｂ社材は８０％であり、優位差は見られなかった。さらに、本はんだボールを実際の量産プロセスでフラックスを塗布したＣｕ／Ｎｉ／Ａｕ基板に搭載し、ピーク温度２５０℃でリフローした際のボール単位の不良率は、Ａ社材で２０ＰＰＢの不良率であったが、Ｂ社材では、３５０ＰＰＢの不良率であった。以上のことから、本実施形態に係るはんだの搭載性評価方法は、フラックスを用いないことで、非常に少ない確率で起こるぬれ性の不良を簡便・迅速に、評価できることが判った。
実施例３
　金属板として３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．３ｍｍｔのＣｕ平板にプレス加工により、高さ２００μｍ、半球状の３点の凸部を一辺２００μｍの正三角形の頂点の位置に形成した。この３点の凸部は、１枚の基板に４か所、十分な距離を置いて形成させた。直径２００μｍのはんだボールを前記４か所の凸部において３点で支持し、フラックスを用いずに、窒素雰囲気でピーク温度２４５℃のリフローを行った。使用したはんだボールはＳｎ－１．０Ａｇ－０．５Ｃｕ（ｍａｓｓ％）で、Ａ社製（Ａ社材）及びＢ社製（Ｂ社材）の２種類を評価した。接合可否の判断は、実施例２と同様に評価した。本評価を１０回繰り返したところ、Ａ社材の不良率は５％であったのに対して、Ｂ社材の不良率は２０％であった。また、両はんだボールの酸化膜をオージェ電子分光法により測定したところ、酸化膜の厚さはＡ社材が１２ｎｍ、Ｂ社材が３８ｎｍであり、本測定手法と同様の傾向の優位差が見られた。また、これらのはんだボールのぬれ広がり率を特許文献１に示すフラックスを用いる方法で評価したところ、Ａ社材は７８％、Ｂ社材は７７％であり、優位差は見られなかった。また、本はんだボールを１パッケージあたり４００ピンあり、１００パッケージが１シートになっているＣｕ／Ｎｉ／Ａｕ基板を利用し、量産状態における不良率を評価した。その結果、ボール単位の不良率で、Ａ社材は１００ＰＰＢの不良率であったが、Ｂ社材は３０００ＰＰＢの不良率であった。以上のことから、本実施形態に係るはんだの搭載性評価方法は、フラックスを用いないことで、非常に少ない確率で起こるぬれ性の不良を簡便・迅速に、評価できることが判った。
実施例４
　金属板として５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５ｍｍｔのＣｕ平板にプレス加工により、深さ１００μｍの半球状の凹部を凹部の中心間４ｍｍの間隔で格子状に２０個形成した。直径２００μｍのはんだボールを前記凹部に搭載し、フラックスを用いずに、窒素雰囲気でピーク温度２６０℃のリフローを行った。使用したはんだボールはＳｎ－０．７Ｃｕ（ｍａｓｓ％）で、製造後1カ月以内の物をＡ材、製造後1年経過した物をＢ材とし、２種類評価した。接合可否の判断は、実施例２と同様に評価した。本評価を５回繰り返したところ、Ａ材の不良率は０％であったのに対して、Ｂ材の不良率は５０％であった。また、両はんだボールの酸化膜をオージェ電子分光法により測定したところ、酸化膜の厚さはＡ材が４ｎｍ、Ｂ材が４０ｎｍであり、本測定手法と同様の傾向の優位差が見られた。以上のことから、本実施形態に係るはんだの搭載性評価方法は、フラックスを用いないことで、高価で時間のかかるオージェ電子分光法と同程度の評価を簡便に行えることが判った。
実施例５
　金属板として５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．３ｍｍｔのＣｕ平板にプレス加工により、一辺５０μｍの正四角垂の凹部を凹部の頂点間が４ｍｍの間隔で格子状に２０個形成した。直径１００μｍのはんだボールを前記凹部に搭載し、フラックスを用いずに、窒素雰囲気でピーク温度２３０℃のリフローを行った。使用したはんだボールはＳｎ－０．９Ｚｎ（ｍａｓｓ％）で、製造後1カ月以内の物をＡ材、製造後1年経過した物をＢ材とし、２種類評価した。接合可否の判断は、実施例２と同様に評価した。本評価を５回繰り返したところ、Ａ材の不良率は５％であったのに対して、Ｂ材の不良率は６０％であり、簡便に非常に少ない確率で起こるぬれ性の比較ができることが判った。

Claims (5)

  1. 　金属板の上に複数のはんだを載置し、フラックスを用いずにはんだの融点より１０～５０℃高い温度で熱処理した後、前記金属板と接合しているはんだの数を数えることを特徴とする、フラックスを用いた場合のはんだの搭載性評価方法。
  2. 　前記金属板と接合しているはんだが、前記金属板を裏返したとき落下しないはんだである請求項１記載の評価方法。
  3. 　前記金属板と接合しているはんだが、ブローし、離脱しないはんだである請求項１記載の評価方法。
  4. 　前記金属板がＣｕ板、Ｎｉ板、Ａｕ板、Ｐｄ板又はこれらの内の２種以上からなる積層金属板であることを特徴とする請求項１～３の何れか１項記載の評価方法。
  5. 　前記はんだが球状のボールであることを特徴とする請求項１～４の何れか１項記載の評価方法。
     
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