WO2014115798A1 - はんだバンプの形成方法およびはんだバンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】表面が滑らかで、光沢があり、イメージセンサーなどを用いた光学的な方法で外観検査を行うことが可能で、かつ、それを利用してはんだ付けを行った場合に、信頼性の高いはんだ接合を行うことが可能なはんだバンプ、およびその形成方法を提供する。 【解決手段】主成分としてBi21を含み、副成分としてSn22を含むはんだボールを用いてNi電極上にはんだバンプ5を形成する。 はんだボールとして、Snを1.0~10.0質量%含有するものを用いる。 はんだボールとして、CuおよびAgの少なくとも一方を1.0質量%以下含有するものを用いる。 本発明のはんだバンプの形成方法により形成されたはんだバンプを用いてはんだ接合を行ったはんだ接合部に、局所的にSn単体およびSnBi共晶合金層の少なくとも一方を有している構成とする。
Description
本発明は、はんだバンプの形成方法およびはんだバンプに関し、詳しくは、ICチップなどのBGA実装に適用することが可能な、はんだバンプの形成方法および該形成方法により形成されるはんだバンプに関する。
電子部品を実装する際に用いられる導電性接合材料としては、はんだが広く用いられている。
はんだとしては、従来よりSn-Pb系はんだが一般的に用いられてきたが、近年、Sn-Pb系はんだに代わって、Pbを含まない、いわゆるPbフリーはんだが広く使用されるに至っている。
そして、特許文献1には、そのようなPbを含まないはんだを用いた電子装置およびその製造方法が開示されている。
そして、特許文献1には、そのようなPbを含まないはんだを用いた電子装置およびその製造方法が開示されている。
すなわち、この特許文献1には、(a)少なくともBiを含む第1の金属と、(b)第2の金属と第3の金属との合金と、(c)第3の金属とを含み、第2の金属は、Niとの金属間化合物を作ることができるはんだ接合材を用いて、半導体チップ上にはんだバンプを形成する工程を含む電子装置の製造方法が記載されている。
しかしながら、上記特許文献1のように、上記はんだ接合材を用いてはんだバンプを形成した場合、バリアメタル層として、NiやNi-P合金などが用いられているため、NiとBiとが反応して、はんだバンプの表面に針状の結晶が形成される。そのため、はんだバンプの表面には光沢がなく、イメージセンサーを用いる方法などの光学的な方法ではんだバンプの形成状態を検査することが困難になるという問題点がある。さらに、表面に針状の結晶が形成されたはんだバンプを用いてはんだ付けを行った場合に、信頼性の高いはんだ付けを行うことができないという問題点がある。
また、特許文献2には、Pbを含まずBiを80質量%以上含有するBi系はんだ合金を用いて基板に接合される電子部品(または基板)として、電子部品(または基板)の最上層であるNi含有層の上に、厚さ0.05~8.00μmのZnメタライズ層若しくは厚さ0.05~3.00μmのSnメタライズ層を形成した電子部品(または基板)が開示されており、さらに、上記Znメタライズ層若しくはSnメタライズ層の上に、Ag、Au、Cuから選ばれる厚さ0.05~1.00μmの第2のメタライズ層を成形した電子部品(または基板)が開示されている。
しかしながら、特許文献2の構成の場合、電子部品(または基板)のNi含有層上に、上記Znメタライズ層若しくはSnメタライズ層が形成されているとしても、はんだ接合のためには、Biを80質量%以上含有するBi系はんだ合金を別途外部から供給してはんだ接合を行うことが必要であり、BGA実装の場合のように、電極にはんだバンプを形成し、このはんだバンプ自体により(外部からはんだ接合材を供給することなく)、はんだ接合を行う方法には適用できないという問題点がある。
本発明は、上記課題を解決するものであり、表面が滑らかで光沢があり、イメージセンサーを用いる方法などの光学的な方法で外観検査を行うことが可能で、かつ、それを利用してはんだ付けを行った場合に、信頼性の高いはんだ接合を行うことが可能なはんだバンプ、およびその形成方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のはんだバンプの形成方法は、
電極上にはんだバンプを形成する方法であって、
主成分としてBiを含み、副成分としてSnを含むはんだボールを用いて、Niを含む電極上にはんだバンプを形成すること
を特徴としている。
電極上にはんだバンプを形成する方法であって、
主成分としてBiを含み、副成分としてSnを含むはんだボールを用いて、Niを含む電極上にはんだバンプを形成すること
を特徴としている。
本発明のはんだバンプの形成方法においては、前記はんだボールが、Biを80.0質量%以上含有するものを前提としているが、Biを90.0質量%以上含有するものであることが好ましく、さらに95.0質量%以上含有するものであることが好ましい。
また、本発明のはんだバンプの形成方法においては、前記はんだボールが、Snを1.0~10.0質量%の範囲で含有するものであることが好ましく、さらにSnを1.0~2.0質量%の範囲で含有するものであることが好ましい。
また、本発明のはんだバンプの形成方法においては、前記はんだボールが、Snを1.0~10.0質量%の範囲で含有するものであることが好ましく、さらにSnを1.0~2.0質量%の範囲で含有するものであることが好ましい。
Snを1.0~10.0質量%の範囲で含有している場合、形状精度が高く、表面が滑らかで光沢があり、イメージセンサーを用いる方法などの光学的な方法により外観検査を行うことが可能で、かつ、信頼性の高いはんだ付けを行うことが可能なはんだバンプをより確実に形成することができる。
また、はんだフラッシュに対する耐性を向上させることが可能になる。
ここで「はんだフラッシュ」とは、基板へのはんだによる部品実装後アンダーフィルなどの樹脂材による封止後に、再度はんだ材の溶融温度まで加熱した際にはんだ材の溶融膨張によって、はんだ材が、樹脂と部品の界面あるいは樹脂と基板の界面を破壊しながら進展する現象である。はんだフラッシュが発生した場合、以下のような看過できない問題の発生するおそれがある。すなわち、例えば2部品の電極間を繋ぐようにはんだが進展した場合には電極間ショートの不具合を発生し、また、部品が備える電極と基板が備える実装用電極とを接続する接合部のはんだが流失した場合にはオープン不良が発生するなど、製品の信頼性に大きな影響を与えることが懸念される。
また、はんだフラッシュに対する耐性を向上させることが可能になる。
ここで「はんだフラッシュ」とは、基板へのはんだによる部品実装後アンダーフィルなどの樹脂材による封止後に、再度はんだ材の溶融温度まで加熱した際にはんだ材の溶融膨張によって、はんだ材が、樹脂と部品の界面あるいは樹脂と基板の界面を破壊しながら進展する現象である。はんだフラッシュが発生した場合、以下のような看過できない問題の発生するおそれがある。すなわち、例えば2部品の電極間を繋ぐようにはんだが進展した場合には電極間ショートの不具合を発生し、また、部品が備える電極と基板が備える実装用電極とを接続する接合部のはんだが流失した場合にはオープン不良が発生するなど、製品の信頼性に大きな影響を与えることが懸念される。
また、前記はんだボールが、CuおよびAgの少なくとも一方を1.0質量%以下の範囲で含有するものであることが好ましい。
CuおよびAgの少なくとも一方を少量(1.0質量%以下)含有させた場合、はんだバンプを利用してはんだ付けを行った後の、はんだ接合部の機械的な強度を向上させることができる。
また、本発明のはんだバンプは、上記本発明のはんだバンプの形成方法により形成されたものであることを特徴としている。
また、本発明のはんだバンプは、内部に局所的にSn単体およびSnBi共晶合金層の少なくとも一方を有していることが好ましい。
内部に局所的にSn単体およびSnBi共晶合金層の少なくとも一方を有する構成とした場合、上述の本発明の効果をより確実に奏するはんだバンプを得ることができる。
本発明のはんだバンプの形成方法は、主成分としてBiを含み、副成分としてSnを含むはんだボールを用いてNiを含む電極上にはんだバンプを形成するようにしているので、形状精度が高く、表面が滑らかで光沢があり、外観検査(形成状態の検査)などを、イメージセンサーを用いる方法などの光学的な方法により行うことが可能で、かつ、信頼性の高いはんだ付けを行うことができる。
また、本発明のはんだバンプは、上記本発明のはんだバンプの形成方法により形成されたものであることから、形状精度が高く、表面が滑らかで光沢があり、イメージセンサーを用いる方法などの光学的な方法により形成状態の検査などの外観検査を確実に行うことが可能で、かつ、それを利用してはんだ付けを行った場合に、信頼性の高いはんだ付けを行うことが可能となる。
以下に本発明を実施するための形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
[実施の形態の概要]
本発明のはんだバンプの形成方法においては、主成分としてBiを含み、副成分としてSnを含むはんだを用いて、Niを含む電極上にはんだバンプを形成する。
具体的には、例えば、はんだを構成する各金属材料(BiおよびSn)を一度溶融させて略球状に成形したはんだボールをNiを含む電極上に供給し、Biの融点(271℃)を超える温度(例えば300℃)にまで加熱して、はんだボールを溶融させることにより、Niを含む電極上にはんだバンプを形成する。この方法で形成されたはんだバンプは、形状精度が高く、表面が滑らかで光沢があり、形成状態の検査などの外観検査を、イメージセンサーを用いる方法などの光学的な方法により効率よく、確実に行うことができる。
また、本発明の方法で形成されたはんだバンプは、形状精度が高く、表面が滑らかであることから、それを利用してはんだ付けを行った場合、信頼性の高いはんだ付けを行うことができる。
本発明のはんだバンプの形成方法においては、主成分としてBiを含み、副成分としてSnを含むはんだを用いて、Niを含む電極上にはんだバンプを形成する。
具体的には、例えば、はんだを構成する各金属材料(BiおよびSn)を一度溶融させて略球状に成形したはんだボールをNiを含む電極上に供給し、Biの融点(271℃)を超える温度(例えば300℃)にまで加熱して、はんだボールを溶融させることにより、Niを含む電極上にはんだバンプを形成する。この方法で形成されたはんだバンプは、形状精度が高く、表面が滑らかで光沢があり、形成状態の検査などの外観検査を、イメージセンサーを用いる方法などの光学的な方法により効率よく、確実に行うことができる。
また、本発明の方法で形成されたはんだバンプは、形状精度が高く、表面が滑らかであることから、それを利用してはんだ付けを行った場合、信頼性の高いはんだ付けを行うことができる。
なお、ここで「Niを含む電極」とは、主たる成分がNiであることを指す。例えば、主成分であるNiと、無電解めっきにより混入するPなどで構成されるNi皮膜も含まれる。ただし、含有するNi以外の成分は少ないほうが好ましく、特に10質量%以下であることが好ましい。
また、Niを含む電極は、Niからなる電極に限らず、Niからなる電極層の表面に、濡れ性を向上させるための金属めっき膜や有機膜を形成したり、防錆処理などの表面処理を施したりした電極や、Cuからなる電極上にNiめっき膜を形成してなる電極などを含む広い概念である。
また、Niを含む電極は、Niからなる電極に限らず、Niからなる電極層の表面に、濡れ性を向上させるための金属めっき膜や有機膜を形成したり、防錆処理などの表面処理を施したりした電極や、Cuからなる電極上にNiめっき膜を形成してなる電極などを含む広い概念である。
具体的には、Ni電極層の表面にAuめっき膜を形成したNi-Au電極、Ni電極層の表面にPdめっき膜、Auのめっき膜の順でめっき膜を形成したNi-Pd-Au電極、Ni電極層の表面に防錆処理を施したNi-防錆処理(有機膜)電極、Cu電極層の表面にNiめっき膜を形成しさらにその上にAuめっき膜を形成したCu-Ni-Au電極などが例示される。
実質的にBiが溶融する温度域では、Au層や防錆処理層がBi中に拡散するため、リフロー処理を行う前の段階で、Au層や防錆処理層がNi電極層の表面に形成されていたとしても、NiとBiが反応して、表面に針状の結晶を形成することになる。したがって、Au層や防錆処理層が表面に形成されているNi電極も、表面に針状の結晶の析出のない、表面が滑らかで光沢のあるはんだバンプを形成するにあたって、本発明を適用することが有意義な電極であるということができる。
なお、本発明を適用することが最も有意義な態様の1つである、Ni-Auめっき膜(電極)上にBi系はんだバンプを形成した場合、表面にNiBi3の針状の結晶が析出することを確認している。
本発明のはんだバンプの形成方法においては、上述のようにBiを主成分とするはんだボールにSnを添加することにより、Niを含む電極上へのはんだバンプの形成時にBiとNiの反応物である針状結晶が生成されず、表面が滑らかで光沢があり、かつ形状精度の高いはんだバンプが形成される。そのため、イメージセンサーなどを用いて形成状態を検査(外観検査)する場合に、より確実な検査を行うことが可能になる。
また、形成された表面が滑らかで形状精度の高い本発明のはんだバンプを利用してはんだ付けを行った場合、信頼性の高いはんだ付けを行うことができる。
また、例えば、本発明の方法によりNiを含む電極上にはんだバンプが形成されたICチップなどの電子部品をプリント回路基板などの実装基板上に実装する場合、本来、検査で除去されるべきはんだバンプを備えた電子部品(形状不良のはんだバンプが形成されていて、不良品として除去されるべきものであるにもかかわらず、検査時の認識エラーで除去されなかった電子部品)が、実装基板上への実装に供されて、結果的に搭載不良が生じてしまうことを防止することが可能になり、搭載性を改善することができる。
[実施の形態]
この実施形態では、はんだボールをICチップのNiを含む電極上に載置し、加熱してはんだボールを溶融させることにより、Niを含む電極上にはんだバンプを形成する場合を例にとって説明する。
この実施形態では、はんだボールをICチップのNiを含む電極上に載置し、加熱してはんだボールを溶融させることにより、Niを含む電極上にはんだバンプを形成する場合を例にとって説明する。
<はんだボールの作製>
(1)はんだボールを作製するにあたっては、まず、Niを含む電極上にはんだバンプを形成する際に用いるはんだボールを作製する。
はんだボールの組成は、基本的には、Bi-xSn-0.15Cuとした。そして、xの値を、0.0~20.0質量%の範囲で変化させた。Biの割合(質量%)は、100から、Snについてのxの値(質量%の値)およびCuの質量%の値(0.15)を差し引いた値となる。
なお、各試料(試料1~15)のBi、Sn、およびCuの具体的な割合は、表1に示すとおりである。
(1)はんだボールを作製するにあたっては、まず、Niを含む電極上にはんだバンプを形成する際に用いるはんだボールを作製する。
はんだボールの組成は、基本的には、Bi-xSn-0.15Cuとした。そして、xの値を、0.0~20.0質量%の範囲で変化させた。Biの割合(質量%)は、100から、Snについてのxの値(質量%の値)およびCuの質量%の値(0.15)を差し引いた値となる。
なお、各試料(試料1~15)のBi、Sn、およびCuの具体的な割合は、表1に示すとおりである。
ただし、試料6では、Cuを配合せずに、Agを1.0質量%の割合で配合し、試料7では、Cuを配合せずに、Agを0.1質量%の割合で配合した。試料8および9では、CuとAgの両方を表1に示す割合で配合した。試料10では、CuおよびCoの両方を表1に示す割合で配合した。試料11では、Cuを配合せずに、Coを表1に示す割合で配合した。なお、試料12は、Snを配合していない、本発明の要件を備えていない試料である。
(2)それから、表1の割合でBi、Sn、およびCuを含有するはんだボール形成用のはんだ材料を加熱して溶融させ、略球状に成形することによりはんだボールを作製した。
このようにして作製されたはんだボール4は、図1に模式的な構成を示し、図2に顕微鏡写真を示すように、母材であるBi21に、Sn22が分散した構造を有している。
このようにして作製されたはんだボール4は、図1に模式的な構成を示し、図2に顕微鏡写真を示すように、母材であるBi21に、Sn22が分散した構造を有している。
<はんだバンプの形成>
次に、はんだバンプの形成方法について説明する。
次に、はんだバンプの形成方法について説明する。
(1)はんだバンプを形成するにあたっては、図3に示すように、ICチップ1が備える電極(Niを含む電極)2、すなわち、厚みが1~20μmのCu層2a上に、厚みが1~10μmのNi層(めっき層)2bが形成され、さらにその上に、厚みが0.01~0.5μmのAu層(めっき層)2cが形成された構造を有する電極2に、フラックス3を塗布し、マウンタにより、はんだボール4を電極2上に載置する。
(2)次に、300℃でリフロー処理を行い、はんだボール4の全体、すなわち、内部の金属(BiSn共晶合金およびSn)を含む全体を溶融させる。
(3)それから、フラックス3(図3)を洗浄して除去することにより、図4Aに示すようなはんだバンプ5を得る。このはんだバンプ5は、ICチップ1が備える電極2を覆うように形成されており、電極2との界面には、融点の高い金属間化合物層であるNiSn化合物層30が形成されている(ただし、はんだバンプ5がSnを含まない試料(表1の試料12)の場合、NiSn化合物層30は形成されない)。なお、図4Bは、このときのはんだバンプ5内のBi21中へのSn22の分布の状態を示す顕微鏡写真である。
そして、イメージセンサーにて、はんだバンプ5の形成状態(搭載状態)を確認した。
そして、イメージセンサーにて、はんだバンプ5の形成状態(搭載状態)を確認した。
<ICチップの搭載>
次に、はんだバンプの形成されたICチップをプリント回路基板に搭載して実装し、プリント回路基板(ガラスエポキシ基板)11の実装用電極12上に、はんだバンプ5を介してICチップ1が実装された構造体を形成する方法について説明する。
次に、はんだバンプの形成されたICチップをプリント回路基板に搭載して実装し、プリント回路基板(ガラスエポキシ基板)11の実装用電極12上に、はんだバンプ5を介してICチップ1が実装された構造体を形成する方法について説明する。
(1)ICチップを搭載するにあたっては、図5に示すように、プリント回路基板(ガラスエポキシ基板)11の実装用電極12、すなわち、この実施形態では、厚みが1~20μmのCu層12a上に、厚みが1~10μmのNi層(めっき層)12bが形成され、さらにその上に、厚みが0.01~0.5μmのAu層(めっき層)12cが形成された構造を有する実装用電極12に、フラックス3を塗布し、マウンタにより、はんだバンプ5が電極2に接合された状態のICチップ1を、はんだバンプ5がプリント回路基板11の実装用電極12と対向するような姿勢で載置する。
(2)その後、300℃でのリフロー処理(2回目のリフロー処理)を行い、はんだバンプ5の全体を溶融させた。
(3)その後、洗浄を行って、接合部からフラックス3を除去する。これにより、図6に示すような、プリント回路基板(ガラスエポキシ基板)11の実装用電極12上に、はんだバンプ5を介してICチップ1が実装された構造体が得られる。
なお、特に図示しないが、この実施形態では、ICチップ1の下面側にアンダーフィル樹脂を充填し、例えば、180℃、60分の条件で加熱して硬化させることにより、樹脂封止を行った。
このように、Snを含有させたBi系のはんだを用いた本発明の実施形態にかかる方法により、ICチップ1のNiを含む電極2上にはんだバンプ5を形成した場合、形状精度が高く、表面が滑らかで光沢があり、イメージセンサーなどの光学的な手段を用いて外観検査を行うことが可能なはんだバンプ5を形成することができる。
また、Snを含有させたBi系のはんだを用いた本発明の実施形態にかかる方法により、上述のようにしてはんだバンプ5を形成したICチップ1をプリント回路基板(ガラスエポキシ基板)11の実装用電極12上に実装することにより、信頼性の高い実装(BGA実装)を行うことができる。
ところで、上記実施形態の場合のように、ICチップ1の電極2上にはんだボールを載置して加熱することによりはんだバンプ5を形成した場合、はんだバンプが正常に形成されているかどうかを、イメージセンサーなどにより検査(外観検査)することが必要になるが、Snが添加されていないBi系のはんだ材料を用いて形成したはんだバンプ5の場合、図7(a)(正面側から撮影した写真)に示すように、NiとBiの反応による針状結晶10がはんだバンプ5の表面に形成されてしまい、図7(b)(上面側から撮影した写真)に示すように、光沢のないはんだバンプ5となる。したがって、Snが添加されていないBi系のはんだ材料を用いて形成されたはんだバンプ5の場合、その形成状態(外観)の良否の判断をイメージセンサーなどの光学的手段により行うことは困難である。
これに対し、Snが添加された材料からなるはんだバンプ5では、図8(a)(正面側から撮影した写真)から明らかなように、はんだバンプ5の表面に針状結晶が生成することがなく、表面が滑らかであり、また、図8(b)(上面側から撮影した写真)から明らかなように、光沢のあるはんだバンプ5となる。したがって、Snが添加されているBi系のはんだ材料を用いて形成されたはんだバンプ5の場合、その形成状態(外観)の良否の判断をイメージセンサーなどの光学的手段により容易かつ確実に行うことができる。
また、Snが添加されていない材料からなるはんだバンプ5の場合、仮にイメージセンサーなどの光学的手段により外観検査を行うことができたとしても、その表面に形成された針状結晶10(図7(a))は、融点が高く、Biの溶融温度(271℃)では溶融しないため、実装基板(プリント回路基板)に実装する際に、実装不良を引き起こすことが確認されている。
一方、上述のようにSnを含有させることは必要であるが、Snの添加量が多くなり過ぎると、はんだバンプ5に含まれたSnがリフローはんだ付け工程でSnの融点(232℃)以上の温度(例えば250℃程度)に加熱された場合、Snや、BiSn共晶合金(共晶点:139℃)の溶融が起こり、はんだフラッシュの原因となる。
この傾向を確認するため、上述のように、Snの添加量を0.0~20.0質量%の範囲で変化させてはんだバンプ5を形成した試料(Snの添加量の異なるはんだバンプ5を備えたICチップ)を、プリント回路基板(ガラスエポキシ基板)11の実装用電極12上に実装し、ICチップ1の下面側(はんだ接合部周囲)をアンダーフィル樹脂により封止して得た試料(試料1~15)について、300℃でリフロー処理を行い、各試料における外観検査の可否、はんだフラッシュの発生の有無、Bi-Ni金属間化合物の最大長さ、はんだバンプ接合数を調べた。その結果を表1に示す。
なお、表1の「Bi-Ni金属間化合物の最大長さ」は、以下に説明する方法により測定した値である。
まず、外観検査に使用したはんだバンプ部を断面研磨し、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して500倍で観察した。
また、Bi-Ni金属間化合物層とBi相を、SEMのEDSにより同定し、Bi-Ni金属間化合物層が連続する最大長さを測定した。
そして、各試料において、それぞれ5個のバンプについて、Bi-Ni金属間化合物層が連続する最大長さを測定し、各バンプにおける、Bi-Ni金属間化合物層が連続する最大長さの値を測定数5で除して平均した長さを「Bi-Ni金属間化合物の最大長さ」とした。
まず、外観検査に使用したはんだバンプ部を断面研磨し、走査型電子顕微鏡(SEM)を使用して500倍で観察した。
また、Bi-Ni金属間化合物層とBi相を、SEMのEDSにより同定し、Bi-Ni金属間化合物層が連続する最大長さを測定した。
そして、各試料において、それぞれ5個のバンプについて、Bi-Ni金属間化合物層が連続する最大長さを測定し、各バンプにおける、Bi-Ni金属間化合物層が連続する最大長さの値を測定数5で除して平均した長さを「Bi-Ni金属間化合物の最大長さ」とした。
また、表1の「はんだバンプ接合数」は、はんだバンプの接合状態を示す指標として、各試料のバンプ10個について、基板とIC間の抵抗値を測定し、導通が得られたはんだバンプの数を示したものである。
表1に示すように、Snの添加量が10質量%を超える試料、すなわち、Snの添加量が15質量%の試料14、Snの添加量が20質量%の試料15の場合、形成されたはんだバンプの表面は滑らかで、光沢があり、イメージセンサーによる外観検査を行うことが可能であったが、一部にはんだフラッシュの発生があり、好ましくないことが確認された。なお、表1の「はんだフラッシュの発生の有無」の欄に関し、「○:可」ははんだフラッシュの発生がないことを示し、「△:あまり好ましくない」は一部にはんだフラッシュの発生があることを示す。
また、Snの添加量が1.0質量%未満の試料13(Snの添加量0.5質量%)の場合、はんだフラッシュの発生は認められなかったが、はんだバンプの表面の滑らかさが必ずしも十分ではなく、光沢が少なくて、イメージセンサーによる外観検査には適していないことが確認された。なお、表1の「外観検査の可否」の欄に関し、「○:可」はイメージセンサーによる外観検査が可能であることを示し、「△:あまり好ましくない」は同外観検査が難しい部分がある場合があるために適していないことを示す。
また、Snの添加を行っていない試料12(本発明の要件を備えていない試料)の場合、はんだフラッシュの発生は認められなかったが、はんだバンプの表面の滑らかさが不十分で、光沢がなく、イメージセンサーによる外観検査を行うことができないことが確認された。
なお、上記実施形態では、Bi-Sn系のはんだボールに、Cuを所定量含有させるようにしているので、はんだ接合部の機械的強度をさらに向上させることができる。Cuに限らず、Ag、CoあるいはCuとAg、Coの両方を所定の範囲で含有させた場合にも、はんだ接合部の機械的強度を向上させることができる。
したがって、上記Snに添加することによる効果を阻害しない範囲(通常は、1質量%以下の範囲)でCu、AgおよびCoの少なくともひとつを添加すると、より強固なはんだバンプを形成することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明を適用してはんだバンプを形成すべき対象物の種類や、はんだバンプの形成条件などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
1 ICチップ
2 ICチップの電極
2a ICチップの電極を構成するCu層
2b ICチップの電極を構成するNi層
2c ICチップの電極を構成するAu層
3 フラックス
4 はんだボール
5 はんだバンプ
10 針状結晶
11 プリント回路基板
12 プリント回路基板の実装用電極
12a プリント回路基板を構成するCu層
12b プリント回路基板を構成するNi層
12c プリント回路基板を構成するAu層
21 Bi
22 Sn
30 NiSn化合物層
2 ICチップの電極
2a ICチップの電極を構成するCu層
2b ICチップの電極を構成するNi層
2c ICチップの電極を構成するAu層
3 フラックス
4 はんだボール
5 はんだバンプ
10 針状結晶
11 プリント回路基板
12 プリント回路基板の実装用電極
12a プリント回路基板を構成するCu層
12b プリント回路基板を構成するNi層
12c プリント回路基板を構成するAu層
21 Bi
22 Sn
30 NiSn化合物層
Claims (5)
- 電極上にはんだバンプを形成する方法であって、
主成分としてBiを含み、副成分としてSnを含むはんだボールを用いて、Niを含む電極上にはんだバンプを形成すること
を特徴とするはんだバンプの形成方法。 - 前記はんだボールが、Snを1.0~10.0質量%の範囲で含有するものであることを特徴とする、請求項1記載のはんだバンプの形成方法。
- 前記はんだボールが、CuおよびAgの少なくとも一方を1.0質量%以下の範囲で含有するものであることを特徴とする、請求項1または2記載のはんだバンプの形成方法。
- 請求項1~3のいずれかに記載のはんだバンプの形成方法により形成されたものであることを特徴とするはんだバンプ。
- 内部に局所的にSn単体およびSnBi共晶合金層の少なくとも一方を有していることを特徴とする請求項4記載のはんだバンプ。
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