芯球、焊膏、成形焊料、助焊劑涂布芯球以及焊料接頭的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及實現(xiàn)了接合溫度的低溫化的α射線量少的芯球、焊膏、成形焊料 (formed solder ;成形為規(guī)定形狀的焊料）、助焊劑涂布芯球以及焊料接頭。
【背景技術】
[0002] 近年來，由于小型信息設備的發(fā)達，所搭載的電子部件的急速的小型化正在進行。 電子部件根據(jù)小型化的要求，為了應對連接端子的狹窄化、安裝面積的縮小化，采用了將電 極設置于背面的球柵陣列封裝（以下稱為"BGA"）。
[0003] 對于在半導體封裝體中應用BGA而得到的電子部件，具備電極的半導體芯片被樹 脂密封，而且在半導體芯片的電極上形成有焊料凸塊。焊料凸塊是將焊料球接合于半導體 芯片的電極而成的，通過與印刷電路板的導電性焊盤接合將半導體芯片安裝于印刷電路 板。
[0004] 近年來，為了應對進一步的高密度安裝的要求，研宄了半導體封裝體在高度方向 上堆疊的三維的高密度安裝。
[0005] 在進行了三維高密度安裝的半導體封裝體中應用BGA時，由于半導體封裝體的自 重，焊料球有時被壓碎。還可以想到的是，發(fā)生這樣的情況時，焊料從電極露出，會發(fā)生電極 間的短路（short)。
[0006] 為了消除這樣的問題，研宄了采用硬度高于焊料球的球。作為硬度高的球，研宄了 使用Cu球、Cu芯球的焊料凸塊。Cu芯球是指在Cu球的表面形成有焊料覆膜（焊料鍍覆 膜）的球。
[0007] Cu球、Cu芯球由于在焊料的熔點下不熔融，所以即使半導體封裝體的重量施加于 焊料凸塊，安裝處理時焊料凸塊也不會被壓碎，因此可以可靠地支撐半導體封裝體。作為Cu 球等的相關技術，例如可以舉出專利文獻1。
[0008] 然而，電子部件的小型化雖然使高密度安裝成為可能，但高密度安裝會引起軟錯 誤（soft error)之類的問題。軟錯誤是指存在α射線進入半導體集成電路（IC電路）的 存儲單元中而改寫存儲內容的可能性。
[0009] 認為α射線是通過焊料合金中的U、Th、Po等放射性元素、Pb、Bi等中所含的放射 性同位素經(jīng)過β衰變并進行α衰變而放射的。
[0010] 近年來，正在進行降低了放射性元素的含量的低α射線的焊料材料的開發(fā)。作為 相關文獻，例如可以舉出專利文獻2。
[0011] 專利文獻3中公開了如下的技術：作為利用鍍層覆蓋焊料球的表面而成的芯球， 通過利用Sn-Bi合金構成鍍層，從而進行熔點的低溫化，使低溫下的回流焊成為可能。進 而，專利文獻4中公開了將作為焊料材料使用的Bi的α射線量抑制至O.OlOOcph/cm 2以 下的技術。專利文獻5中公開了實現(xiàn)接合強度和熔點的低溫化的技術。
[0012] 現(xiàn)有摶術f獻
[0013] 專利f獻
[0014] 專利文獻I :國際公開第95/24113號
[0015] 專利文獻2 :日本特許第4472752號公報
[0016] 專利文獻3 :國際公開2013-14166號
[0017] 專利文獻4 :日本特開2013-185214號公報
[0018] 專利文獻5 :日本特開2007-46087號公報

【發(fā)明內容】

[0019] 發(fā)明要解決的問題
[0020] 專利文獻1中記載了球形度高的Cu球、Cu芯球。然而，專利文獻1中完全沒有考 慮到降低Cu芯球的α射線量這樣的課題。
[0021] 該文獻中，關于構成焊料覆膜的焊料合金，僅僅作為【背景技術】的說明而唯一 公開了 Pb-Sn合金。關于α射線，在Sn中作為雜質而含有的Pb的同位素21°Pb在以 210Pb - 21°Bi - 21qPo - 2tl6Pb進行衰變的過程中，自21qPo放射α射線。
[0022] 該文獻中唯一公開的Pb-Sn焊料合金由于大量含有Pb，所以認為也含有放射性同 位素 21°Pb。因此，即使將該焊料合金用于Cu芯球的焊料覆膜，也不能降低α射線量。
[0023] 該文獻中完全沒有公開對Cu球進行Sn鍍覆、在Cu球和電解液流動的狀態(tài)下進行 電鍍的內容。
[0024] 另外，對于該文獻中記載的電解精煉，由于電解析出面不限定于單向，所以無法對 Cu球這樣的微小工件形成膜厚均勻的鍍覆膜。
[0025] 專利文獻2中公開了 α射線量低的Sn錠的技術方案，記載了如下技術方案：不單 純地進行電解精煉，而是使吸附劑懸浮于電解液中，從而吸附Pb、Bi使α射線量降低。
[0026] 根據(jù)該文獻，Pb、Bi的標準電極電位與Sn接近，因此，若僅僅通過一般的電解精煉 而使Sn向平板電極上進行電解析出，則難以降低α射線量。假設如該文獻中記載那樣將 電解精煉應用于Cu球的鍍覆膜的形成，使吸附劑懸浮于鍍液地進行轉筒滾鍍時，鍍液、工 件被攪拌，同時吸附劑也被攪拌。存在由于該攪拌而使吸附于吸附劑的Pb離子、Bi離子成 為載體，與吸附劑一起被引入到焊料覆膜內的可能性。
[0027] 引入了吸附劑的焊料覆膜放射較高的α射線。吸附劑的粒徑為亞微米水平，非常 小，因此認為邊使鍍液流動邊將懸浮后的吸附劑分離/回收是困難的。因此，難以使吸附有 Pb、Bi的吸附劑不被引入到覆膜中。
[0028] 此外，專利文獻1中雖然公開了 Pb-Sn焊料合金，但是公開了鍍覆法、熔接法、銅焊 法等作為等價的方法，因此反而記載了否定降低α射線量的內容。
[0029] 專利文獻1的課題在于制造球形度高的Cu芯球，另一方面，該文獻中公開了為了 解決降低α射線量的課題而在電解精煉中盡量去除Sn中的Pb。
[0030] 因此，知曉專利文獻1的本領域技術人員不會想到降低該文獻中公開的Cu芯球的 α射線量這樣的課題，而且焊料的組成也截然相反，因此可以認為，如果想要想到降低α 射線量的課題，進而想到從無數(shù)存在的焊料合金中采用Sn系焊料、特別是Sn-Bi系合金焊 料來代替構成焊料覆膜的Pb-Sn焊料合金，則需要無限次的反復試驗。
[0031] 即使對于本領域技術人員而言，使用該文獻中公開的α射線量低的Sn錠制作鍍 液，利用專利文獻1中公開的鍍覆法形成Cu芯球也是極其困難的。
[0032] 如此，采用專利文獻1、專利文獻2中記載的現(xiàn)有技術制造的Cu芯球用于接頭的形 成時，Cu芯球的焊料覆膜中存在的放射性元素向接頭的電極擴散并釋放α射線的可能性 高。因此，無法避免因高密度安裝而成為新問題的軟錯誤。
[0033] 專利文獻3中公開了作為鍍層（焊料層）使用Sn-Bi合金，其中Bi的含量在45~ 65%中選擇，從而能夠在160°C以下的低溫下進行回流焊處理的技術，但是沒有公開使用什 么樣的球作為核球、以及如何減少Cu球和焊料層的α射線量來應對軟錯誤的技術。
[0034] 專利文獻4中公開了通過抑制作為焊料材料使用的Bi的α射線量來防止軟錯誤 的技術，但該文獻為焊料材料自身的改良，完全沒有公開謀求用作芯球的作為核的球的低 α射線量化、進而謀求焊料鍍覆膜自身的低α射線量化的具體的技術。
[0035] 對于低α射線量的Sn-Bi合金也沒有公開，該文獻的合金中記載了不使用添加材 料，完全沒有研討無法避免使用螯合劑、光亮劑等添加劑的電鍍中的使用。如此，該文獻中， 雖然將純金屬的Sn和Bi熔融地使用Sn-Bi合金，但是完全沒有公開利用電鍍法（濕式鍍 覆法）形成芯球的技術。進而，由于Bi會向放射性同位素衰變，因此難以減少α射線量， 該文獻中制造的Bi的α射線量結果為〇. 〇l〇〇cph/cm2以下。
[0036] 專利文獻5中公開了通過在包含Cu的核球的表面形成基于Sn-Bi合金的鍍層，從 而提高接合強度，實現(xiàn)熔點的低溫化的技術。
[0037] 但是，為了如上述這樣操作，需要使鍍層中所含的Bi的組成比自內部（核表面） 向外部（外表面）地變化，因此在技術上會伴隨困難的操作。此外，沒有公開與核球的低α 射線量化一起實現(xiàn)焊料鍍覆膜的低α射線量化的技術。
[0038] 所以，本發(fā)明提供能夠抑制軟錯誤的產(chǎn)生、并且實現(xiàn)安裝處理時的焊料熔融溫度 的低溫化、減輕向安裝部件的熱