焊料包覆球及其制造方法技术

技术编号:9855801 阅读:143 留言:0更新日期:2014-04-02 18:20
本发明专利技术的实施方式的焊料包覆球(10A)具有:球状的芯(11)和以包覆芯(11)的方式形成的焊料层(12),焊料层(12)含有Sn和Bi,Bi含有率为45质量%以上65质量%以下,并且,Bi的含有率在内侧高、在外侧低。其他的焊料包覆球(10B)在芯(11)与焊料层(12)之间还具有Ni镀层(13)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体封装的输入输出端子所使用的。
技术介绍
焊料包覆球主要用于连接电气、电子机器的部件。具体而言,焊料包覆球例如被用于部件周围具有引线端子的QFP(四边扁平封装,Quard Flat Package)、或比较小型且可以具有多管脚的BGA (球形阵列封装,Ball Grid Array)和CSP (芯片尺寸封装,Chip SizePackage)等的半导体封装的输入输出端子。焊料包覆球具有在例如直径为50 μ m~1.5mm左右的由金属或树脂形成的微小球的表面上设置有含铅(Pb)的焊料层的结构。近年来,含铅的焊料由于环境问题被替换为无铅焊料(无Pb焊料)。例如,在专利文献I和专利文献2中公开了具有不含铅的锡一银(Sn - Ag)系焊料层的焊料包覆球。但是,锡一银系的焊料层存在熔点高(例如220°C)的问题。因此,在专利文献3中公开了具有锡一铋(Sn - Bi) 二元系的焊料层的焊料包覆球。根据专利文献3,锡一铋二元系的焊料层的Bi含有率,在最内周为15.0质量%~22.0质量%、在最外周为29.0质量%~44.0质量%,由此能够将焊料层的熔点降到140°C。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开 2004 - 114123号公报专利文献2:日本特开2004 - 128262号公报专利文献3:日本特开2007 - 46087号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题但是,根据本专利技术的专利技术人的研究,专利文献3所记载的技术中存在以下的问题。根据图7所示的锡一铋二元系的相图可以理解,即使为Bi的含有率低的组成,也是在140°C出现液相。但是,为了使专利文献3所记载的组成范围的焊料层完全成为熔融状态(液相),需要加热到超过200°C的温度,因此,在专利文献3的实施例中,在220°C进行再流平。另外,由于专利文献3所记载的组成范围含有较多的成为固液共存状态的组成,因此如果不加热到超过200°C的温度,熔融状态就会变得不稳定,固化后的焊料层的结构容易变得不均匀。即,当在160°C以下的温度对专利文献3所记载的焊料包覆球进行再流平时,固化后的焊料层的结构变得不均匀,结果存在机械特性的偏差增大的问题。另外,如专利文献3所述,为了使Bi浓度在焊料层的外侧高,需要一边进行镀敷一边向镀液补充Bi,镀液中的Bi浓度的管理困难。本专利技术是鉴于上述技术问题而完成的专利技术,其目的在于提供一种能够在160°C以下的温度进行再流平的。用于解决技术问题的技术手段本专利技术的实施方式的焊料包覆球具有球状的芯、和以包覆上述芯的方式形成的焊料层,上述焊料层含有Sn和Bi,Bi含有率为45质量%以上65质量%以下,并且,Bi的含有率在内侧高、在外侧低。上述焊料层由实质上只含有Sn和Bi的二元系合金形成。在此,所谓“实质上只含有Sn和Bi”是指,只要不对熔点造成无法获得本专利技术的效果的程度的影响,可以含有其他元素。在某个实施方式中,以10°C /分钟的升温速度测定的DSC曲线中的终止温度为160°C以下。此时,起始温度优选为135°C以上。在某个实施方式中,上述焊料包覆球在上述芯与上述焊料层之间还具有Ni镀层。此时,优选上述芯由铜形成。本专利技术的实施方式的焊料包覆球的制造方法是用于制造上述任一实施方式所述的焊料包覆球的方法,该方法包括:准备球状的芯的工序;和在以垂直轴为中心旋转的镀槽内的镀液中,利用镀敷法在上述芯上形成焊料层的工序。专利技术效果根据本专利技术的实施方式,提供一种具有能够在160°C以下的温度进行再流平的焊料层的。【附图说明】图1的(a)和(b)是本专利技术的实施方式的焊料包覆球IOA和IOB的截面示意图。图2是示意地表示本专利技术的实施方式的焊料包覆球的制作中所使用的、高速旋转镀敷装置100的结构的图。`图3的(a)、(b)和(c)是分别表示本专利技术的实施方式的实施例的焊料包覆球A、B和C的DSC曲线的图。图4的(a)和(b)是分别表示比较例的焊料包覆球D和E的DSC曲线的图。图5的(a)和(b)是表示焊料包覆球A的截面SEM像(组成像)的图。图6是表示利用旋转滚筒法制作的焊料包覆球的截面SEM像(组成像)的图。图7是锡一铋的二元系的相图。【具体实施方式】下面参照附图,对本专利技术的实施方式的进行说明。图1 (a)和(b)表示本专利技术的实施方式的焊料包覆球IOA和IOB的截面示意图。图1 (a)所示的焊料包覆球IOA具有:球状(ball状)的芯11、和以包覆芯11的方式形成的焊料层12。焊料层12含有Sn和Bi,Bi含有率为45质量%以上65质量%以下,并且Bi的含有率在内侧高、在外侧低。焊料层12由实质上只含有Sn和Bi的二元系合金形成。芯11由金属或树脂形成。金属例如为铜(Cu)或含铜的合金、不锈钢(SUS)。芯11的直径例如为50 μ m以上1.5mm以下。图1 (b)所示的焊料包覆球10B,在芯11的表面还具有镀层13,在镀层13上具有焊料层12,在这一点上与焊料包覆球IOA不同。镀层13例如为镍(Ni)镀层。镀层13的厚度例如为0.1ym以上4 ym以下。例如,对在由铜(Cu)形成的芯11上直接形成有焊料层12的焊料包覆球IOA进行再流平时,有时会在芯11与焊料层12的界面生成Cu6Sn5的金属间化合物,导致落下冲击性降低。通过设置镀层13,能够防止生成上述的金属间化合物。在实质上只含有Sn和Bi的二元系合金中,Bi含有率为45质量%以上65质量%以下的组成接近共晶组成(Bi的含有率为58质量%,参照图7),成为固液共存状态的温度范围窄,为139°C以上160°C以下。因此,不仅能够在160°C以下的温度进行再流平,而且能够得到均匀且稳定的熔融状态,因此固化后(接合后)的焊料层的结构的均匀性高、机械特性的偏差小。本专利技术的实施方式的焊料包覆球IOA和IOB所具有的焊料层12,优选以10°C /分钟的升温速度测定的DSC曲线中的终止温度为160°C以下,起始温度为135°C以上。Bi的含有率在内侧(芯11侦D高、在外侧低的这样的Bi的浓度分布容易形成。在镀液中,Sn由于阳极的溶解随时补充到镀液中,而Bi在镀敷的初期添加后,如果不补充,随着镀敷的进行,镀液中的Sn的存在比率就会增大(Bi的存在比率下降)。因此,本专利技术的实施方式的焊料包覆球IOA和IOB具有比专利文献3所记载的焊料包覆球容易制造的优点。本专利技术的实施方式的焊料包覆球的制造方法是用于制造上述的焊料包覆球的方法,优选包括:准备球状的芯的工序;和在以垂直轴(铅直轴)为中心旋转的镀槽内的镀液中,利用镀敷法在芯上形成焊料层的工序。一边使镀槽以垂直轴为中心旋转一边进行镀敷的工序,例如可以使用图2所示的高速旋转镀敷装置100实施。高速旋转镀敷装置100具有被垂直延伸的旋转轴I支撑的、能够水平旋转的圆筒状的镀槽7。镀槽7具有:圆盘状的底部7a、与底部7a连接且以将底部7a扩张的方式连接的倾斜部7b、与倾斜部7b连接且具有阴极的第一圆筒部7c、和与第一圆筒部7c连接且内径比第一圆筒部7c小的第二圆筒部7d。镀槽7的上表面被与底部7a平行的平板状的上盖6覆盖,与第二圆筒部7d连接。旋转轴I例如为电动机的轴,支撑镀槽底部7a,并能够使镀槽7旋转。当然,也可以进行正旋转和反旋转两者(例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种焊料包覆球,其特征在于:所述焊料包覆球具有球状的芯、和以包覆所述芯的方式形成的焊料层,所述焊料层含有Sn和Bi,Bi含有率为45质量%以上65质量%以下,并且,Bi的含有率在内侧高、在外侧低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.23 JP 2012-0669401.一种焊料包覆球,其特征在于: 所述焊料包覆球具有球状的芯、和以包覆所述芯的方式形成的焊料层, 所述焊料层含有Sn和Bi,Bi含有率为45质量%以上65质量%以下,并且,Bi的含有率在内侧高、在外侧低。2.如权利要求1所述的焊料包覆球,其特征在于: 以1...

【专利技术属性】
技术研发人员:浅田贤西村绚子
申请(专利权)人:株式会社新王材料 日立金属株式会社
类型:发明
国别省市:日本;JP

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1