はんだボール搭載方法及び電子部品実装用部材
【課題】
はんだ接合部の応力を低減して接続信頼性を高め、半導体素子への熱によるダメージも減らし、環境への負荷も与えないはんだボール搭載方法及びこのようなはんだボールを搭載した半導体素子を提供する。
【解決手段】
所定位置に電極が配置された電子部品を実装する基板の表面であって、前記電極に対応する部位に、ソルダーレジスト開口部を形成する工程と、前記ソルダーレジスト開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を供給する工程と、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物にさらにＳｎ−Ａｇ系はんだボールを載置する工程と、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物と前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを、該Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上該Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で加熱して前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物に前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを溶融接合させる工程と、を含むことを特徴とするはんだボール搭載方法。
はんだ接合部の応力を低減して接続信頼性を高め、半導体素子への熱によるダメージも減らし、環境への負荷も与えないはんだボール搭載方法及びこのようなはんだボールを搭載した半導体素子を提供する。
【解決手段】
所定位置に電極が配置された電子部品を実装する基板の表面であって、前記電極に対応する部位に、ソルダーレジスト開口部を形成する工程と、前記ソルダーレジスト開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を供給する工程と、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物にさらにＳｎ−Ａｇ系はんだボールを載置する工程と、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物と前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを、該Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上該Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で加熱して前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物に前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを溶融接合させる工程と、を含むことを特徴とするはんだボール搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を実装する基板に関し、特に、従来よりも低温条件下にてフリップチップを実装できる電子部品実装用基板の接合部を形成するための、基板の電極部位にはんだボールを搭載する方法、及びこのようなはんだボールを搭載した電子部品実装用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品実装用基板に設けられた電極とチップ表面の電極とを接合する場合、Ｓｎ‐Ｐｂ共晶はんだが用いられていた。しかし、Ｐｂは人体に有毒な重金属であるため、環境配慮の観点から、Ｐｂフリーのはんだの使用が進められ、代替材料としてＳｎ−Ａｇ系のはんだ合金が使用され始めている。このとき、Ｓｎ−Ａｇ系はんだはＳｎ‐Ｐｂ共晶はんだよりも融点が約４０℃も高いことから、電子部品実装用基板上にチップを実装する際に基板等の内部接合材料が融解することが問題となっている。
【０００３】
さらに、高温にてチップを実装することにより、電子部品実装用基板にダメージを与え、またチップの線膨張係数と電子部品実装用基板の線膨張係数の差からはんだ接合部に高い応力が生じて接続信頼性に悪影響を与えることも問題となっている。特に、近年、半導体素子自体の微細化に伴って配線間の静電容量が増大し、配線による不要な消費電力が増えていることから、その低減を図るためにLow-K材が用いられているが、Low-K材は機械的強度が低いことからも、はんだ接合部への応力を低減して接続信頼性を確保することがさらに重要となっている。
【０００４】
そこで、特許文献１には、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだの代替材料であるＰｂフリーはんだ合金として、従来のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだと同様に２２０〜２３０℃の温度ではんだ付けが可能である１０重量％〜２５重量％のＢｉ、１．５重量％〜３重量％のＡｇ、残りがＳｎ、及び不可避不純物で構成されるＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ系はんだが記載され、これにより回路基板の配線パターンと電子部品の電極とを接続するとしている。
【０００５】
しかし、特許文献１でも、依然として従来通りの温度にてはんだ付けを行うことから、はんだ接合部に生じる応力により接続不良が生じ、また機械的強度が低いLow-K材が損傷するという問題がある。
【０００６】
さらに、Ｐｂフリーに対応した電極部位へのはんだ合金の供給方法として、Ｓｎ−Ａｇ系合金をはんだ材料としたボール搭載法が用いられることもある。ボール搭載法とは、ボール搭載部位にフラックスを供給した後に、はんだボールを搭載してはんだボールが溶融する温度以上に加熱してはんだボールを基板に接合するというものである。従って、Ｓｎ−Ａｇ系はんだの融点が２１９℃であることから、はんだボールの接合温度は２５０℃前後の高温となって半導体素子にダメージを与えるとともに、はんだによる基板とチップの接合の際、はんだ接合部に熱による応力歪が生じ接続信頼性が得られないという問題がある。また、Ｃｕ電極上にははんだボールの接合の際に、Ｃｕとはんだ中のＳｎとの金属間化合物が形成されるが、高温下での接合であるために金属間化合物層が厚くなり、原子の拡散速度の差異が原因で発生するカーケンダルボイドが生成しやすくなることからも接続信頼性が得られない。
【０００７】
一方、Ｓｎ−Ａｇ系はんだを用いる場合には、通常、電解めっきにてはんだ材料を供給するが、電解めっき後は、不要なめっき層及びシード層を除去するエッチング工程が必要となるために、生産性が低下し、さらに、めっき廃液の処理により環境に負荷を与えることとなる。
【特許文献１】特開平１０−１６６１７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、はんだ接合部の応力を低減して接続信頼性を高め、半導体素子への熱によるダメージも減らし、環境への負荷も与えないはんだボール搭載方法及びこのようなはんだボールを搭載した半導体素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、所定位置に電極が配置された電子部品を実装する基板の表面であって、前記電極に対応する部位に、ソルダーレジスト開口部を形成する工程と、前記ソルダーレジスト開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を供給する工程と、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物にさらにＳｎ−Ａｇ系はんだボールを載置する工程と、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物と前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを、該Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上該Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で加熱して前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物に前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを溶融接合させる工程と、を含むことを特徴とするはんだボール搭載方法である。
【００１０】
上記態様は、Ｓｎ−Ａｇ系のはんだボールは溶融させずに、電子部品実装用基板側の電極上に供給されたＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を溶融させることで、はんだボールを電極に接合させるというものである。
【００１１】
本発明の第２の態様は、前記溶融接合の温度が、１３８〜２００℃であることを特徴とするはんだボール搭載方法である。
【００１２】
本発明の第３の態様は、前記基板と前記フリップチップとの接合温度が、１３８〜２００℃であることを特徴とするはんだボール搭載方法である。つまり、上記態様は電子部品実装用基板側電極に搭載された前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールは溶解させずに、フリップチップ側の電極上に供給されたＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を溶融させることで、電子部品実装用基板とフリップチップを接合させるというものである。
【００１３】
本発明の第４の態様は、前記基板のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が、２〜８質量％であることを特徴とするはんだボール搭載方法である。
【００１４】
本発明の第５の態様は、所定位置に電極が配置された基板と、前記電極に対応する部位に形成されたソルダーレジスト開口部と、前記ソルダーレジスト開口部内に形成されたＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜と、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜に載置されたＳｎ−Ａｇ系はんだボールであって、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜を溶融させて接合された前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールと、を備えることを特徴とする電子部品実装用部材である。つまり、上記態様では、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールは、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の溶融により該Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を介して電子部品実装用基板側の電極と接合されている。
【００１５】
本発明の第６の態様は、前記基板のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が、２〜８質量％であることを特徴とする電子部品実装用部材である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で加熱してＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を溶融させて前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを電子部品実装用基板側電極に接合させるので、はんだボールの接合温度は低減されて電子部品実装用基板等にダメージを与えることが防止できる。また、はんだボールの接合温度が低いので、加熱時及び冷却時における電子部品実装用基板への応力を低減できる。
【００１７】
さらに、電極がＣｕの場合、電極上にはんだボールを接合する際に、電極とはんだとの間にＣｕとはんだ中のＳｎとからなる金属間化合物が形成されるが、接合温度を低減できることからこの金属間化合物層は厚くならないので、金属間化合物層におけるカーケンダルボイドの生成を抑制し、電子部品実装用基板はより高い接続信頼性が得られる。また、はんだボールを溶融させないので、電子部品実装用基板とフリップチップとの間隔寸法の制御が容易であり、この間隔を十分確保することで、構造上の信頼性も向上する。
【００１８】
さらには、はんだ材料の供給に電解めっきを用いないことから、不要なめっき層及びシード層を除去するエッチング工程が不要となるので、生産効率に優れ、めっき廃液の処理による環境への負荷を防止できる。
【００１９】
本発明の第２の態様によれば、はんだボールの接合温度の上限値が、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点である２１９℃を大きく下回る温度である２００℃なので、電子部品実装用基板等へのダメージを確実に抑制でき、また、はんだボールの接合温度の下限値が、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点である１３８℃なので、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を確実に溶融させてはんだボールを電子部品実装用基板上に搭載することができる。
【００２０】
本発明の第３の態様によれば、電子部品実装用基板とフリップチップの接合の際、その接合温度を従来例よりも低減できるので、熱による応力歪が電子部品実装用基板とフリップチップとのはんだ接合部に生じることを防止でき、高い接続信頼性が得られる。
【００２１】
本発明の第４の態様によれば、基板側のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が適正化されるのでＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとの接合強度に優れている。
【００２２】
本発明の第５の態様によれば、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールは、融点が１３８℃であるＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜の溶融により電子部品実装用基板上の電極に接合されているので、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを搭載するときに、電子部品実装用基板等にダメージが発生するのが防止されている。また、接合温度が低いことから、電極とはんだ組成物との間に生成する金属間化合物層は厚くならないので、金属間化合物層中におけるカーケンダルボイドの発生が抑制されており、より高い接続信頼性が得られる。また、はんだボールを溶融しないので、はんだボールの高さが均一化されており、接続信頼性が高い。
【００２３】
本発明の第６の態様によれば、基板側のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとから構成されるはんだ部におけるＢｉ含有量が適正化されるので、電子部品実装用基板とフリップチップとの接合強度に優れ、接続信頼性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法及びはんだボールを搭載した材料を図面を用いながら説明する。図１は、本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法を示す概略図である。図２は、本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法にて搭載されたはんだボールを備えた電子部品実装用基板とフリップチップとの接合状態を示す概略図である。
【００２５】
本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法は、まず、図１（a）に示すように、電子部品実装用基板１の表面を厚さ３０μｍのソルダーレジスト７でコーティングし、銅電極２の部位についてはこのソルダーレジスト７を除去して、銅電極２を露出させたソルダーレジスト開口部５を電子部品実装用基板１上に形成する。なお、本実施形態例では、ソルダーレジスト開口部５は、直径１３０μｍ、深さ３０μｍの円柱状の空間であって、その底部に電子部品実装用基板１表面に配置された銅電極２が露出している。また、電子部品実装用基板１には、例えば、合成樹脂基板や半導体ウエハを挙げることができる。
【００２６】
次に、図１（b）に示すように、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３をソルダーレジスト開口部５内に供給する。
【００２７】
本実施形態例では、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３として、低融点のはんだ合金であるＳｎ４２−Ｂｉ５８はんだ粉をペースト成分であるビヒクルに５０質量％含有させた、はんだペースト材料であるソルダーペーストを使用する。Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３には、機械的強度を高める等の目的で、必要に応じて、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇｅなどの元素を少量添加してもよい。また、ビヒクルには、ロジン（松やに）、レジン（合成樹脂）等の樹脂成分を主成分としたものを使用し、必要に応じて、有機酸（例えば、マロン酸、コハク酸など）、チクソ剤、耐酸化剤などを添加してもよい。
【００２８】
このＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の供給方法は特に限定されないが、印刷法が簡易な点で優れている。印刷法には、例えば、印刷パターンを形成するためのマスクを電子部品実装用基板１にコンタクトさせて、この電子部品実装用基板１にソルダーペーストを転写により塗布するコンタクト印刷法がある。
【００２９】
このＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の供給量の上限は、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４をソルダーレジスト開口部５内に供給したときに、ソルダーレジスト開口部５内壁とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４との間に生じるソルダーレジスト開口部５内の空隙が、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３により全て埋められる量である。これを超えてＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３をソルダーレジスト開口部５内に供給すると、硬くて脆いＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３がソルダーレジスト開口部５から溢れ出てしまい、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４との間の接続信頼性が低下する。また、溢れ出たＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３により、隣接する銅電極２同士が短絡する。さらに、このとき、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４とから構成されるはんだ部に対するＢｉ含有量の上限は、Ｂｉ含有量が多くなるとはんだ合金が不安定になることから、８質量％以下が好ましい。
【００３０】
一方、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の供給量の下限は、前記ソルダーレジスト開口部５内に最低限のはんだフィレットを形成させることで、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の接続強度が劣化するのを防止できる供給量であるのが好ましい。Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の供給量が不足してはんだフィレットが形成されないと、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４と電子部品実装用基板１との接続強度が劣化する。さらに、このとき、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４とから構成されるはんだ部に対するＢｉ含有量の下限は、Ｂｉ含有量が少なくなると接合強度が低減することから、２質量％以上が好ましい。
【００３１】
次に、図１（c）に示すように、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４をＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３上に載置する。はんだボールの供給方法には、例えば、はんだボールを保持する保持ヘッドにより、はんだボールの貯留部から電子部品実装用基板の直上まではんだボールを運び、この保持ヘッドから電子部品実装用基板１の銅電極２上にＳｎ−Ａｇ系はんだボール４を載せる方法がある。
【００３２】
本実施形態例で使用するＳｎ−Ａｇ系はんだボール４の組成は、Ｓｎ９６．５−Ａｇ３．０−Ｃｕ０．５であり、形状は直径１６０μｍの球形である。また、機械的強度を高める等の目的で、必要に応じて、Ｎｉ、Ｐ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇｅなどの元素を少量添加してもよい。
【００３３】
次に、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４が載置された電子部品実装用基板１を、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の融点以上Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の融点未満の温度で加熱処理して、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３を溶融させることで、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４を電子部品実装用基板１上に接合させる。
【００３４】
加熱温度の下限は、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の融点である１３８℃以上であり、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の不完全な溶融による弱い接合状態を防ぐ点から、その下限は１５０℃が好ましい。また、加熱温度の上限は、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の融点である２１９℃未満であり、加熱、冷却時の応力を小さくし、また電子部品実装用基板１への熱によるダメージを低減させる点から、その上限は２００℃が好ましく、特に１８０℃が好ましい。
【００３５】
上記の通り、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３を溶融させると、図１（d）に示すように、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３が、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４とソルダーレジスト開口部５内壁との間の空隙を埋めることで、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４を溶融させることなくＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４とから構成されるはんだ部を形成させて、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４を電子部品実装用基板１上に搭載させる。
【００３６】
次に、本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法にて作成した電子部品実装用基板を用いて、フリップチップを接合する方法について説明する。まず、フリップチップ１１側の突起電極１２に、上記印刷法等にてＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３を供給して、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜を形成させる。次に、フリップチップの回路面を下向きにして、前記突起電極１２を電子部品実装用基板１に設けられた所定のＳｎ−Ａｇ系はんだボール４に対向させて載置する。次に、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３の融点以上Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の融点未満の温度で加熱処理して、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３を溶融させることで、電子部品実装用基板１側のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４、フリップチップ１１側のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３とから構成されるはんだ接合部６を形成させて電子部品実装用基板１とフリップチップ１１とを接合する。
【００３７】
Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３を溶融させることによりＳｎ−Ａｇ系はんだボール４を電子部品実装用基板１上に接合させるときと同様に、電子部品実装用基板１とフリップチップ１１とを接合する際の加熱温度の下限は、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３の融点である１３８℃以上であり、弱い接合状態を防ぐ点から、その下限は１５０℃が好ましい。また、加熱温度の上限は、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の融点である２１９℃未満であり、特に、加熱、冷却時の応力を小さくし、電子部品実装用基板１やフリップチップ１１への熱によるダメージ、及び電子部品実装用基板１とフリップチップ１１との接合部の応力歪を低減させる点から、その上限は２００℃が好ましく、さらに１８０℃が好ましい。
【００３８】
このとき、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４とから構成されるはんだ部に対するＢｉ含有量の上限は、Ｂｉ含有量が多くなるとはんだ合金が不安定になることから、８質量％以下が好ましく、Ｂｉ含有量の下限は、Ｂｉ含有量が少なくなると接合強度が低減することから、２質量％以上が好ましい。
【００３９】
このように、従来よりも低温にて電子部品実装用基板１とフリップチップ１１とを接合できるので、電子部品実装用基板１とフリップチップ１１との線膨張係数の差異から生じるはんだ接合部６における応力を低減することができ、接続信頼性が向上する。
【００４０】
次に、本発明の他の実施形態例を説明する。前記実施形態例では、ソルダーレジスト開口部５は、直径１３０μｍ、深さ３０μｍの円柱状の空間であり、載置されるＳｎ−Ａｇ系はんだボール４の直径は１６０μｍであったが、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４がソルダーレジスト開口部５に載置可能な限り、この寸法に限定されるものではない。例えば、ソルダーレジスト開口部５の寸法をより大きく、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４をより小さくして、電子部品実装用基板１からのＳｎ−Ａｇ系はんだボール４の突出量を小さくしてもよい。また、その反対に、ソルダーレジスト開口部５の寸法をより小さく、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４をより大きくして、溶融接合後にＳｎ−Ａｇ系はんだボール４がソルダーレジスト開口部５の底部に直接当接しない態様にして、電子部品実装用基板１からのＳｎ−Ａｇ系はんだボール４の突出量を大きくしてもよい。
【００４１】
このとき、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３が供給過剰となってソルダーレジスト開口部５から溢れ出ないように、また、供給不足となってはんだフィレットが形成できなくならないように、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の供給量を調節する。
【００４２】
また、前記実施形態例では、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３は、Ｓｎ４２−Ｂｉ５８はんだ粉をビヒクルに５０質量％含有させたソルダーペーストであったが、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の供給量が適切な範囲内であって、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が２〜８質量％であれば、はんだ粉の組成及びビヒクル量とも、前記実施形態例の態様に限定されない。
【００４３】
また、前記実施形態例では、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３で用いるはんだ合金の組成は、Ｓｎ４２−Ｂｉ５８はんだ粉であったが、低融点であって、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が２〜８質量％となれば、Ｓｎ−Ｂｉはんだ粉の組成は上記に限定されない。同様に、前記実施形態例では、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の組成は、Ｓｎ９６．５−Ａｇ３．０−Ｃｕ０．５であったが、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が２〜８質量％となれば、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの組成は、上記に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
電子部品実装用基板へのはんだボールの搭載、及び電子部品実装用基板とフリップチップとの接合を従来よりも低温で行えるので、はんだ接合部への応力を低減でき、電子部品の分野で利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法にて搭載されたはんだボールを備えた電子部品実装用基板とフリップチップとの接合状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 電子部品実装用基板
２、１２ 銅電極
３、１３ Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物
４ Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール
５ ソルダーレジスト開口部
６ はんだ接合部
１１ フリップチップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を実装する基板に関し、特に、従来よりも低温条件下にてフリップチップを実装できる電子部品実装用基板の接合部を形成するための、基板の電極部位にはんだボールを搭載する方法、及びこのようなはんだボールを搭載した電子部品実装用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品実装用基板に設けられた電極とチップ表面の電極とを接合する場合、Ｓｎ‐Ｐｂ共晶はんだが用いられていた。しかし、Ｐｂは人体に有毒な重金属であるため、環境配慮の観点から、Ｐｂフリーのはんだの使用が進められ、代替材料としてＳｎ−Ａｇ系のはんだ合金が使用され始めている。このとき、Ｓｎ−Ａｇ系はんだはＳｎ‐Ｐｂ共晶はんだよりも融点が約４０℃も高いことから、電子部品実装用基板上にチップを実装する際に基板等の内部接合材料が融解することが問題となっている。
【０００３】
さらに、高温にてチップを実装することにより、電子部品実装用基板にダメージを与え、またチップの線膨張係数と電子部品実装用基板の線膨張係数の差からはんだ接合部に高い応力が生じて接続信頼性に悪影響を与えることも問題となっている。特に、近年、半導体素子自体の微細化に伴って配線間の静電容量が増大し、配線による不要な消費電力が増えていることから、その低減を図るためにLow-K材が用いられているが、Low-K材は機械的強度が低いことからも、はんだ接合部への応力を低減して接続信頼性を確保することがさらに重要となっている。
【０００４】
そこで、特許文献１には、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだの代替材料であるＰｂフリーはんだ合金として、従来のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだと同様に２２０〜２３０℃の温度ではんだ付けが可能である１０重量％〜２５重量％のＢｉ、１．５重量％〜３重量％のＡｇ、残りがＳｎ、及び不可避不純物で構成されるＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ系はんだが記載され、これにより回路基板の配線パターンと電子部品の電極とを接続するとしている。
【０００５】
しかし、特許文献１でも、依然として従来通りの温度にてはんだ付けを行うことから、はんだ接合部に生じる応力により接続不良が生じ、また機械的強度が低いLow-K材が損傷するという問題がある。
【０００６】
さらに、Ｐｂフリーに対応した電極部位へのはんだ合金の供給方法として、Ｓｎ−Ａｇ系合金をはんだ材料としたボール搭載法が用いられることもある。ボール搭載法とは、ボール搭載部位にフラックスを供給した後に、はんだボールを搭載してはんだボールが溶融する温度以上に加熱してはんだボールを基板に接合するというものである。従って、Ｓｎ−Ａｇ系はんだの融点が２１９℃であることから、はんだボールの接合温度は２５０℃前後の高温となって半導体素子にダメージを与えるとともに、はんだによる基板とチップの接合の際、はんだ接合部に熱による応力歪が生じ接続信頼性が得られないという問題がある。また、Ｃｕ電極上にははんだボールの接合の際に、Ｃｕとはんだ中のＳｎとの金属間化合物が形成されるが、高温下での接合であるために金属間化合物層が厚くなり、原子の拡散速度の差異が原因で発生するカーケンダルボイドが生成しやすくなることからも接続信頼性が得られない。
【０００７】
一方、Ｓｎ−Ａｇ系はんだを用いる場合には、通常、電解めっきにてはんだ材料を供給するが、電解めっき後は、不要なめっき層及びシード層を除去するエッチング工程が必要となるために、生産性が低下し、さらに、めっき廃液の処理により環境に負荷を与えることとなる。
【特許文献１】特開平１０−１６６１７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、はんだ接合部の応力を低減して接続信頼性を高め、半導体素子への熱によるダメージも減らし、環境への負荷も与えないはんだボール搭載方法及びこのようなはんだボールを搭載した半導体素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様は、所定位置に電極が配置された電子部品を実装する基板の表面であって、前記電極に対応する部位に、ソルダーレジスト開口部を形成する工程と、前記ソルダーレジスト開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を供給する工程と、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物にさらにＳｎ−Ａｇ系はんだボールを載置する工程と、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物と前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを、該Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上該Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で加熱して前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物に前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを溶融接合させる工程と、を含むことを特徴とするはんだボール搭載方法である。
【００１０】
上記態様は、Ｓｎ−Ａｇ系のはんだボールは溶融させずに、電子部品実装用基板側の電極上に供給されたＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を溶融させることで、はんだボールを電極に接合させるというものである。
【００１１】
本発明の第２の態様は、前記溶融接合の温度が、１３８〜２００℃であることを特徴とするはんだボール搭載方法である。
【００１２】
本発明の第３の態様は、前記基板と前記フリップチップとの接合温度が、１３８〜２００℃であることを特徴とするはんだボール搭載方法である。つまり、上記態様は電子部品実装用基板側電極に搭載された前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールは溶解させずに、フリップチップ側の電極上に供給されたＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を溶融させることで、電子部品実装用基板とフリップチップを接合させるというものである。
【００１３】
本発明の第４の態様は、前記基板のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が、２〜８質量％であることを特徴とするはんだボール搭載方法である。
【００１４】
本発明の第５の態様は、所定位置に電極が配置された基板と、前記電極に対応する部位に形成されたソルダーレジスト開口部と、前記ソルダーレジスト開口部内に形成されたＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜と、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜に載置されたＳｎ−Ａｇ系はんだボールであって、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜を溶融させて接合された前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールと、を備えることを特徴とする電子部品実装用部材である。つまり、上記態様では、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールは、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の溶融により該Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を介して電子部品実装用基板側の電極と接合されている。
【００１５】
本発明の第６の態様は、前記基板のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が、２〜８質量％であることを特徴とする電子部品実装用部材である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で加熱してＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を溶融させて前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを電子部品実装用基板側電極に接合させるので、はんだボールの接合温度は低減されて電子部品実装用基板等にダメージを与えることが防止できる。また、はんだボールの接合温度が低いので、加熱時及び冷却時における電子部品実装用基板への応力を低減できる。
【００１７】
さらに、電極がＣｕの場合、電極上にはんだボールを接合する際に、電極とはんだとの間にＣｕとはんだ中のＳｎとからなる金属間化合物が形成されるが、接合温度を低減できることからこの金属間化合物層は厚くならないので、金属間化合物層におけるカーケンダルボイドの生成を抑制し、電子部品実装用基板はより高い接続信頼性が得られる。また、はんだボールを溶融させないので、電子部品実装用基板とフリップチップとの間隔寸法の制御が容易であり、この間隔を十分確保することで、構造上の信頼性も向上する。
【００１８】
さらには、はんだ材料の供給に電解めっきを用いないことから、不要なめっき層及びシード層を除去するエッチング工程が不要となるので、生産効率に優れ、めっき廃液の処理による環境への負荷を防止できる。
【００１９】
本発明の第２の態様によれば、はんだボールの接合温度の上限値が、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点である２１９℃を大きく下回る温度である２００℃なので、電子部品実装用基板等へのダメージを確実に抑制でき、また、はんだボールの接合温度の下限値が、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点である１３８℃なので、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を確実に溶融させてはんだボールを電子部品実装用基板上に搭載することができる。
【００２０】
本発明の第３の態様によれば、電子部品実装用基板とフリップチップの接合の際、その接合温度を従来例よりも低減できるので、熱による応力歪が電子部品実装用基板とフリップチップとのはんだ接合部に生じることを防止でき、高い接続信頼性が得られる。
【００２１】
本発明の第４の態様によれば、基板側のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が適正化されるのでＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとの接合強度に優れている。
【００２２】
本発明の第５の態様によれば、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールは、融点が１３８℃であるＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜の溶融により電子部品実装用基板上の電極に接合されているので、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを搭載するときに、電子部品実装用基板等にダメージが発生するのが防止されている。また、接合温度が低いことから、電極とはんだ組成物との間に生成する金属間化合物層は厚くならないので、金属間化合物層中におけるカーケンダルボイドの発生が抑制されており、より高い接続信頼性が得られる。また、はんだボールを溶融しないので、はんだボールの高さが均一化されており、接続信頼性が高い。
【００２３】
本発明の第６の態様によれば、基板側のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとから構成されるはんだ部におけるＢｉ含有量が適正化されるので、電子部品実装用基板とフリップチップとの接合強度に優れ、接続信頼性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法及びはんだボールを搭載した材料を図面を用いながら説明する。図１は、本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法を示す概略図である。図２は、本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法にて搭載されたはんだボールを備えた電子部品実装用基板とフリップチップとの接合状態を示す概略図である。
【００２５】
本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法は、まず、図１（a）に示すように、電子部品実装用基板１の表面を厚さ３０μｍのソルダーレジスト７でコーティングし、銅電極２の部位についてはこのソルダーレジスト７を除去して、銅電極２を露出させたソルダーレジスト開口部５を電子部品実装用基板１上に形成する。なお、本実施形態例では、ソルダーレジスト開口部５は、直径１３０μｍ、深さ３０μｍの円柱状の空間であって、その底部に電子部品実装用基板１表面に配置された銅電極２が露出している。また、電子部品実装用基板１には、例えば、合成樹脂基板や半導体ウエハを挙げることができる。
【００２６】
次に、図１（b）に示すように、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３をソルダーレジスト開口部５内に供給する。
【００２７】
本実施形態例では、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３として、低融点のはんだ合金であるＳｎ４２−Ｂｉ５８はんだ粉をペースト成分であるビヒクルに５０質量％含有させた、はんだペースト材料であるソルダーペーストを使用する。Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３には、機械的強度を高める等の目的で、必要に応じて、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇｅなどの元素を少量添加してもよい。また、ビヒクルには、ロジン（松やに）、レジン（合成樹脂）等の樹脂成分を主成分としたものを使用し、必要に応じて、有機酸（例えば、マロン酸、コハク酸など）、チクソ剤、耐酸化剤などを添加してもよい。
【００２８】
このＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の供給方法は特に限定されないが、印刷法が簡易な点で優れている。印刷法には、例えば、印刷パターンを形成するためのマスクを電子部品実装用基板１にコンタクトさせて、この電子部品実装用基板１にソルダーペーストを転写により塗布するコンタクト印刷法がある。
【００２９】
このＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の供給量の上限は、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４をソルダーレジスト開口部５内に供給したときに、ソルダーレジスト開口部５内壁とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４との間に生じるソルダーレジスト開口部５内の空隙が、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３により全て埋められる量である。これを超えてＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３をソルダーレジスト開口部５内に供給すると、硬くて脆いＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３がソルダーレジスト開口部５から溢れ出てしまい、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４との間の接続信頼性が低下する。また、溢れ出たＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３により、隣接する銅電極２同士が短絡する。さらに、このとき、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４とから構成されるはんだ部に対するＢｉ含有量の上限は、Ｂｉ含有量が多くなるとはんだ合金が不安定になることから、８質量％以下が好ましい。
【００３０】
一方、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の供給量の下限は、前記ソルダーレジスト開口部５内に最低限のはんだフィレットを形成させることで、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の接続強度が劣化するのを防止できる供給量であるのが好ましい。Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の供給量が不足してはんだフィレットが形成されないと、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４と電子部品実装用基板１との接続強度が劣化する。さらに、このとき、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４とから構成されるはんだ部に対するＢｉ含有量の下限は、Ｂｉ含有量が少なくなると接合強度が低減することから、２質量％以上が好ましい。
【００３１】
次に、図１（c）に示すように、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４をＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３上に載置する。はんだボールの供給方法には、例えば、はんだボールを保持する保持ヘッドにより、はんだボールの貯留部から電子部品実装用基板の直上まではんだボールを運び、この保持ヘッドから電子部品実装用基板１の銅電極２上にＳｎ−Ａｇ系はんだボール４を載せる方法がある。
【００３２】
本実施形態例で使用するＳｎ−Ａｇ系はんだボール４の組成は、Ｓｎ９６．５−Ａｇ３．０−Ｃｕ０．５であり、形状は直径１６０μｍの球形である。また、機械的強度を高める等の目的で、必要に応じて、Ｎｉ、Ｐ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｇｅなどの元素を少量添加してもよい。
【００３３】
次に、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４が載置された電子部品実装用基板１を、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の融点以上Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の融点未満の温度で加熱処理して、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３を溶融させることで、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４を電子部品実装用基板１上に接合させる。
【００３４】
加熱温度の下限は、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の融点である１３８℃以上であり、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の不完全な溶融による弱い接合状態を防ぐ点から、その下限は１５０℃が好ましい。また、加熱温度の上限は、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の融点である２１９℃未満であり、加熱、冷却時の応力を小さくし、また電子部品実装用基板１への熱によるダメージを低減させる点から、その上限は２００℃が好ましく、特に１８０℃が好ましい。
【００３５】
上記の通り、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３を溶融させると、図１（d）に示すように、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３が、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４とソルダーレジスト開口部５内壁との間の空隙を埋めることで、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４を溶融させることなくＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４とから構成されるはんだ部を形成させて、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４を電子部品実装用基板１上に搭載させる。
【００３６】
次に、本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法にて作成した電子部品実装用基板を用いて、フリップチップを接合する方法について説明する。まず、フリップチップ１１側の突起電極１２に、上記印刷法等にてＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３を供給して、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜を形成させる。次に、フリップチップの回路面を下向きにして、前記突起電極１２を電子部品実装用基板１に設けられた所定のＳｎ−Ａｇ系はんだボール４に対向させて載置する。次に、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３の融点以上Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の融点未満の温度で加熱処理して、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３を溶融させることで、電子部品実装用基板１側のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４、フリップチップ１１側のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３とから構成されるはんだ接合部６を形成させて電子部品実装用基板１とフリップチップ１１とを接合する。
【００３７】
Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３を溶融させることによりＳｎ−Ａｇ系はんだボール４を電子部品実装用基板１上に接合させるときと同様に、電子部品実装用基板１とフリップチップ１１とを接合する際の加熱温度の下限は、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３の融点である１３８℃以上であり、弱い接合状態を防ぐ点から、その下限は１５０℃が好ましい。また、加熱温度の上限は、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の融点である２１９℃未満であり、特に、加熱、冷却時の応力を小さくし、電子部品実装用基板１やフリップチップ１１への熱によるダメージ、及び電子部品実装用基板１とフリップチップ１１との接合部の応力歪を低減させる点から、その上限は２００℃が好ましく、さらに１８０℃が好ましい。
【００３８】
このとき、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物１３とＳｎ−Ａｇ系はんだボール４とから構成されるはんだ部に対するＢｉ含有量の上限は、Ｂｉ含有量が多くなるとはんだ合金が不安定になることから、８質量％以下が好ましく、Ｂｉ含有量の下限は、Ｂｉ含有量が少なくなると接合強度が低減することから、２質量％以上が好ましい。
【００３９】
このように、従来よりも低温にて電子部品実装用基板１とフリップチップ１１とを接合できるので、電子部品実装用基板１とフリップチップ１１との線膨張係数の差異から生じるはんだ接合部６における応力を低減することができ、接続信頼性が向上する。
【００４０】
次に、本発明の他の実施形態例を説明する。前記実施形態例では、ソルダーレジスト開口部５は、直径１３０μｍ、深さ３０μｍの円柱状の空間であり、載置されるＳｎ−Ａｇ系はんだボール４の直径は１６０μｍであったが、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４がソルダーレジスト開口部５に載置可能な限り、この寸法に限定されるものではない。例えば、ソルダーレジスト開口部５の寸法をより大きく、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４をより小さくして、電子部品実装用基板１からのＳｎ−Ａｇ系はんだボール４の突出量を小さくしてもよい。また、その反対に、ソルダーレジスト開口部５の寸法をより小さく、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４をより大きくして、溶融接合後にＳｎ−Ａｇ系はんだボール４がソルダーレジスト開口部５の底部に直接当接しない態様にして、電子部品実装用基板１からのＳｎ−Ａｇ系はんだボール４の突出量を大きくしてもよい。
【００４１】
このとき、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３が供給過剰となってソルダーレジスト開口部５から溢れ出ないように、また、供給不足となってはんだフィレットが形成できなくならないように、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３の供給量を調節する。
【００４２】
また、前記実施形態例では、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３は、Ｓｎ４２−Ｂｉ５８はんだ粉をビヒクルに５０質量％含有させたソルダーペーストであったが、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の供給量が適切な範囲内であって、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が２〜８質量％であれば、はんだ粉の組成及びビヒクル量とも、前記実施形態例の態様に限定されない。
【００４３】
また、前記実施形態例では、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物３で用いるはんだ合金の組成は、Ｓｎ４２−Ｂｉ５８はんだ粉であったが、低融点であって、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が２〜８質量％となれば、Ｓｎ−Ｂｉはんだ粉の組成は上記に限定されない。同様に、前記実施形態例では、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール４の組成は、Ｓｎ９６．５−Ａｇ３．０−Ｃｕ０．５であったが、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が２〜８質量％となれば、Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの組成は、上記に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
電子部品実装用基板へのはんだボールの搭載、及び電子部品実装用基板とフリップチップとの接合を従来よりも低温で行えるので、はんだ接合部への応力を低減でき、電子部品の分野で利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態例に係るはんだボール搭載方法にて搭載されたはんだボールを備えた電子部品実装用基板とフリップチップとの接合状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 電子部品実装用基板
２、１２ 銅電極
３、１３ Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物
４ Ｓｎ−Ａｇ系はんだボール
５ ソルダーレジスト開口部
６ はんだ接合部
１１ フリップチップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置に電極が配置された電子部品を実装する基板の表面であって、前記電極に対応する部位に、ソルダーレジスト開口部を形成する工程と、
前記ソルダーレジスト開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を供給する工程と、
前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物にさらにＳｎ−Ａｇ系はんだボールを載置する工程と、
前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物と前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを、該Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上該Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で加熱して前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物に前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを溶融接合させる工程と、を含むことを特徴とするはんだボール搭載方法。
【請求項２】
前記溶融接合の温度が、１３８〜２００℃であることを特徴とする請求項１に記載のはんだボール搭載方法。
【請求項３】
前記基板とフリップチップとの接合温度が、１３８〜２００℃であることを特徴とする請求項１に記載のはんだボール搭載方法。
【請求項４】
前記基板のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が、２〜８質量％であることを特徴とする請求項１に記載のはんだボール搭載方法。
【請求項５】
所定位置に電極が配置された基板と、
前記電極に対応する部位に形成されたソルダーレジスト開口部と、
前記ソルダーレジスト開口部内に形成されたＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜と、
前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜に載置されたＳｎ−Ａｇ系はんだボールであって、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜を溶融させて接合された前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールと、を備えることを特徴とする電子部品実装用部材。
【請求項６】
前記基板のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が、２〜８質量％であることを特徴とする請求項５に記載の電子部品実装用部材。
【請求項１】
所定位置に電極が配置された電子部品を実装する基板の表面であって、前記電極に対応する部位に、ソルダーレジスト開口部を形成する工程と、
前記ソルダーレジスト開口部にＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物を供給する工程と、
前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物にさらにＳｎ−Ａｇ系はんだボールを載置する工程と、
前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物と前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを、該Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上該Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で加熱して前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物に前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールを溶融接合させる工程と、を含むことを特徴とするはんだボール搭載方法。
【請求項２】
前記溶融接合の温度が、１３８〜２００℃であることを特徴とする請求項１に記載のはんだボール搭載方法。
【請求項３】
前記基板とフリップチップとの接合温度が、１３８〜２００℃であることを特徴とする請求項１に記載のはんだボール搭載方法。
【請求項４】
前記基板のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が、２〜８質量％であることを特徴とする請求項１に記載のはんだボール搭載方法。
【請求項５】
所定位置に電極が配置された基板と、
前記電極に対応する部位に形成されたソルダーレジスト開口部と、
前記ソルダーレジスト開口部内に形成されたＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜と、
前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜に載置されたＳｎ−Ａｇ系はんだボールであって、前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物の融点以上前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールの融点未満の温度で前記Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ組成物膜を溶融させて接合された前記Ｓｎ−Ａｇ系はんだボールと、を備えることを特徴とする電子部品実装用部材。
【請求項６】
前記基板のＳｎ−Ｂｉ系はんだ組成物とＳｎ−Ａｇ系はんだボールとからなるはんだ部におけるＢｉ含有量が、２〜８質量％であることを特徴とする請求項５に記載の電子部品実装用部材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２７７７７７（Ｐ２００９−２７７７７７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２５９２４（Ｐ２００８−１２５９２４）
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（３９０００５２２３）株式会社タムラ製作所 (526)
【Ｆターム（参考）】
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