應(yīng)力的芯球、焊膏、成形焊料、助焊劑涂布芯球以及焊料接 頭。
[0039] 用于解決問題的方案
[0040] 為了解決上述問題，本發(fā)明的芯球由作為核的球狀的金屬粉、以及覆蓋該金屬粉 的表面的焊料鍍覆膜構(gòu)成。
[0041] (1)球狀的金屬粉使用金屬的純度為99. 9%以上且99. 995%以下、并且Pb和或 Bi的總含量為Ippm以上的、球形度為0. 95以上的球體。同樣地，覆蓋金屬粉的焊料鍍覆膜 使用含有40~60質(zhì)量％ Bi的Sn-Bi系無 Pb焊料合金，U和Th的含量分別為5ppb以下， 所述芯球的α射線量為〇. 0200cph/cm2以下。
[0042] (2)金屬粉使用金屬的純度為99. 9%以上且99. 995%以下、并且U為5ppb以下 且Th為5ppb以下的含量、Pb和或Bi的總含量為Ippm以上、而且α射線量為〇· 0200cph/ cm2以下、球形度為0. 95以上的球體。同樣地，覆蓋金屬粉的焊料鍍覆膜使用含有40~60 質(zhì)量％ Bi的Sn-Bi系無 Pb焊料合金。
[0043] (3)焊料鍍覆膜使用U和Th的含量分別為5ppb以下，并且α射線量為 0. 0200cph/cm2以下的上述（2)所述的Sn-Bi系無 Pb焊料合金。
[0044] (4)上述（1)或（3)中，使用α射線量為〇.〇〇2〇Cph/cm2以下的焊料鍍覆膜。
[0045] (5)上述⑴或⑶中，使用α射線量為〇.〇〇l〇cph/Cm 2以下的焊料鍍覆膜。
[0046] (6)上述⑴~（5)中，作為金屬粉使用Cu球。
[0047] (7)上述（1)~（6)中，使用在利用焊料鍍覆膜覆蓋之前預(yù)先利用包含選自Ni和 Co中的1種元素以上的鍍層覆蓋的金屬粉。
[0048] (8)上述（1)~（7)中，焊料鍍覆膜使用Sn-Bi合金、或者含有Ag、Cu、Ni、In、Zn、 Sb、Ge、Co、P、Fe中的至少1種以上的Sn-Bi系合金。
[0049] (9)上述（1)~（8)中，通過在芯球上覆蓋助焊劑層而構(gòu)成助焊劑涂布芯球。
[0050] (10)上述（1)~（9)中，使用芯球而構(gòu)成焊膏。
[0051] (11)上述⑴~（9)中，使用芯球而構(gòu)成成形焊料。
[0052] (12)上述⑴~（9)中，使用芯球而構(gòu)成焊料接頭。
[0053] 為了獲得用于與金屬粉自身的低α射線量化一起實現(xiàn)接合溫度的低溫化的條 件，本發(fā)明人等首先進(jìn)行了作為芯球使用的金屬粉的選擇。金屬粉為球體，作為其原材料， 有Cu、Ni、Ag、Co等的金屬粉體。
[0054] 使用Cu球作為金屬粉時，該Cu球含有雜質(zhì)是優(yōu)選的。這是因為了解到，如果Cu 球中沒有以一定量含有作為特定的金屬的Pb和或Bi，則Cu球的球形度降低，進(jìn)行焊料鍍覆 時向Cu球上的焊料鍍覆無法變得均勻，結(jié)果得到的Cu球的球形度降低。
[0055] 通過在將Cu球造球時的加熱處理溫度為1000°C以上的高溫下進(jìn)行，從而使Cu球 中所含的雜質(zhì)中的放射性元素?fù)]發(fā)，實現(xiàn)Cu球的低α射線量化。
[0056] 接著，為了降低構(gòu)成Cu球的焊料覆膜的α射線量，著眼于使用鍍覆法形成焊料鍍 覆膜的方面進(jìn)行了深入研宄。
[0057] 本發(fā)明人等為了減少鍍液中的Pb、Bi、由這些元素中的放射性同位素的衰變生成 的Po而邊使Cu球、鍍液流動邊在Cu球上形成鍍覆膜時，預(yù)料之外地，即使不使吸附劑懸 浮，這些Pb、Bi、Po等放射性同位素也形成了鹽。得到以下見解：由于該鹽為電中性，所以 這些放射性元素不會被引入到鍍覆膜中，構(gòu)成芯球的鍍覆膜的α射線量降低。
[0058] 作為焊料鍍覆膜，優(yōu)選為Sn-Bi系合金（Sn-Bi系無 Pb合金。以下相同）。作為 Bi，使用經(jīng)冶煉的α射線量低的Bi。通過使用Bi，Sn_Bi合金的接合時的焊料熔點降低至 200°C以下，因此能夠大幅減輕焊料接合時向安裝部件的熱應(yīng)力。
【附圖說明】
[0059] 圖1為使用純度為99. 9%的Cu顆粒制造的Cu球的SEM照片。
[0060] 圖2為使用純度為99. 995%以下的Cu線制造的Cu球的SEM照片。
[0061] 圖3為使用純度超過99. 995%的Cu板制造的Cu球的SEM照片。
【具體實施方式】
[0062] 以下更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
[0063] 本發(fā)明的芯球由球狀的金屬粉以及形成于其表面的焊料鍍覆膜構(gòu)成。金屬粉為高 純度、且其球形度為0.95以上、低α射線量化的金屬粉。作為焊料鍍覆膜使用Sn-Bi系合 金。通過使用該Sn-Bi系合金，能夠?qū)崿F(xiàn)接合溫度的低溫化（200°C以下），能夠大幅減輕焊 料回流焊時向安裝部件的熱應(yīng)力。
[0064] 以下說明的與芯球的焊料覆膜的組成相關(guān)的單位（ppm、ppb、以及％ )只要沒有特 別指定，則表示相對于焊料覆膜的質(zhì)量的比例（質(zhì)量ppm、質(zhì)量ppb、以及質(zhì)量％ )。另外，與 Cu球等金屬粉的組成相關(guān)的單位（ppm、ppb、&&%)只要沒有特別指定，則表示相對于Cu 球的質(zhì)量的比例（質(zhì)量ppm、質(zhì)量ppb、以及質(zhì)量％ )。
[0065] 作為核的金屬粉為球形度高的球體。作為金屬粉的金屬，除了 Cu之外，還可以使 用Ni、Ag、Co等。以下對作為金屬粉使用Cu球時的芯球進(jìn)行說明。
[0066] 1.關(guān)于 Cu 球
[0067] Cu球在用于焊料凸塊時在焊接的溫度下不會熔融，因此，從可以抑制焊料接頭的 高度的偏差出發(fā)，優(yōu)選的是，Cu球的球形度高、直徑的偏差少。
[0068] (Ia)Cu 球的純度：99. 9% 以 h 目.99. 995% 以下
[0069] Cu球的純度優(yōu)選為99. 9 %以上且99. 995 %以下。通過適當(dāng)包含雜質(zhì)，從而Cu球 的球形度提高，可以在熔融Cu中確保充分的量的晶核。
[0070] 制造 Cu球時，形成為規(guī)定形狀的小片的Cu材料通過在1000°C或其以上的溫度下 加熱，從而熔融，熔融Cu因表面張力而成為球形，其發(fā)生凝固，形成Cu球。在熔融Cu自液 體狀態(tài)凝固的過程中，晶粒在球形的熔融Cu中生長。詳細(xì)情況后述。
[0071] 此時，如果雜質(zhì)元素多，則該雜質(zhì)元素成為晶核，抑制晶粒的生長。球形的熔融Cu 利用生長受到抑制的微細(xì)晶粒而形成球形度高的Cu球。
[0072] 另一方面，如果雜質(zhì)元素少，則相應(yīng)地成為晶核的雜質(zhì)元素少，顆粒生長不受抑制 地具有一定方向性地生長。其結(jié)果，球形的熔融Cu的表面的一部分突出并發(fā)生凝固，因此 球形度低。因此，為了提高Cu球的球形度，必須含有一定水平的雜質(zhì)。
[0073] 作為雜質(zhì)元素，如后述那樣，可以想到Sn、Sb、Bi、Zn、As、Ag、CcU Ni、Pb、Au、P、S、 U、Th 等。
[0074] 對于Cu球的純度，除了球形度的問題之外，從抑制后述α射線量、抑制由純度降 低導(dǎo)致的Cu球的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率的劣化的觀點出發(fā)，優(yōu)選為99. 9%以上且99. 995%以下。
[0075] 對于后述的焊料鍍覆膜而言，純度高時可以降低a射線量，而另一方面，對于Cu 球而言，即使不將純度提高至必要程度以上，也可以使a射線量降低。其理由如以下所述。
[0076] Cu的熔點高于Sn，因此造球時的加熱溫度在Cu的情況下變高。制造 Cu球時，如后 述那樣，進(jìn)行以往不會進(jìn)行的高溫加熱處理，所以在該加熱處理過程中雜質(zhì)中所含的21°Pb、 21°Bi等放射性同位素?fù)]發(fā)。其結(jié)果，即使雜質(zhì)中存在放射性元素，由其放射的a射線量也 不會成為擔(dān)心造成影響的水平的量。
[0077] 另一方面，覆蓋Cu球的鍍覆膜中也往往如后所述包含21°Pb、21°Bi等當(dāng)中的放射性 同位素。
[0078] 焊料鍍覆膜使用Sn-Bi系合金。Sn-Bi系合金中也可以添加 Ag、Cu、Ni、In、Zn、Sb、 Ge、Co、P、Fe的元素中的1種以上元素。
[0079] 焊料液中所含的放射性元素、放射性同位素幾乎不揮發(fā)地殘留于鍍液。因此，如后 所述需要降低Pb、Bi