銅球的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及α射線量少的銅球。
【背景技術】
[0002] 近年來，由于小型信息設備的發(fā)展，所搭載的電子部件正在進行急速的小型化。對 電子部件而言，為了應對小型化的要求所帶來的連接端子的狹窄化、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] 利用BGA的電子部件中，例如有半導體封裝體。半導體封裝體中，具有電極的半導 體芯片被樹脂密封。半導體芯片的電極上形成有焊料凸塊。該焊料凸塊通過將焊料球接合 于半導體芯片的電極而形成。利用BGA的半導體封裝體以各焊料凸塊與印刷基板的導電性 焊盤接觸的方式被放置于印刷基板上，通過利用加熱而熔融了的焊料凸塊與焊盤接合，從 而搭載于印刷基板。此外，為了應對進一步的高密度安裝的要求，正在研宄將半導體封裝體 沿高度方向堆疊的三維高密度安裝。
[0004] 然而，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，而使焊料球被壓碎，電極間會發(fā)生連接短路。這在進行高密度安裝上成為障礙。
[0005] 因此，研宄了利用糊劑在電子部件的電極上接合銅球而成的焊料凸塊。關于具有 銅球的焊料凸塊，在將電子部件安裝于印刷基板時，即使半導體封裝體的重量施加于焊料 凸塊，也能夠利用在軟釬料的熔點下不熔融的銅球支撐半導體封裝體。因此，不會因半導體 封裝體的自重而使焊料凸塊被壓碎。作為相關技術，例如可以舉出專利文獻1。
[0006] 此外，電子部件的小型化使高密度安裝成為可能，但高密度安裝會引起軟錯誤 (soft error)的問題。軟錯誤是指存在α射線進入到半導體集成電路（以下稱為"1C"） 的存儲單元中從而改寫存儲內(nèi)容的可能性。α射線被認為是通過軟釬料合金中的U、Th、21°P〇等放射性同位素發(fā)生α衰變而放射的。因此，近年來，進行了減少放射性同位素的含 量的低α射線的軟釬料的開發(fā)。
[0007] 因此，對于專利文獻1中記載那樣的銅球，也需要降低因高密度安裝而產(chǎn)生的軟 錯誤。
[0008] 現(xiàn)有技術文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1 :國際公開第95/24113號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的問題
[0012] 但是，至今為止，關于銅球的α射線，完全沒有進行過考慮。因此，以下的問題尚 未得到解決：在銅球的軟釬焊后，伴隨來自銅球的放射性元素的擴散而釋放α射線，由銅 球放射出的α射線進入半導體芯片的存儲單元而產(chǎn)生軟錯誤。
[0013] 如此，在使用銅球的軟釬焊部也產(chǎn)生了降低α射線的必要性，但是，關于銅球的 α射線量，包括專利文獻1在內(nèi)至今沒有進行過任何研宄?？梢哉J為這是由于以下原因：在 現(xiàn)有的Cu的精煉中，經(jīng)過將Cu加熱至1000°C左右的工序，因此，曾認為釋放α射線的21°P〇 等放射性同位素揮發(fā)，Cu的α射線不會成為軟錯誤的原因。此外，還可以認為：從在制造 銅球時Cu被加熱至1000°C左右而熔融上看，也曾認為放射性同位素的含量被充分降低。 [0014] 但是，尚未證明利用以往進行的銅球的制造條件會使銅球的α射線降低至不會 引起軟錯誤的水平。21°Ρ〇的沸點為962°C，也有人認為通過1000°C左右的精煉會使其充分 揮發(fā)至不產(chǎn)生軟錯誤的水平。但是，現(xiàn)有的Cu的精煉并不是以使21°Po揮發(fā)作為目的，因此， 在該溫度下21°P〇未必充分地減少。不確定是否能夠通過現(xiàn)有的銅球的制造而獲得低α射 線的銅球。
[0015] 在此，也可以想到使用純度高的Cu材料制造銅球，但沒有必要連與銅球的α射線 量無關的元素的含量都降低。此外，隨便地使用高純度的Cu也會導致成本提高。
[0016] 進而，對于銅球，如果表示以何種水平接近完美圓球的球形度低，則在形成焊料凸 塊時，無法發(fā)揮控制焊點互連高度（Stand-off height)這樣的銅球原本的功能。因此，會 形成高度不均勻的凸塊，在安裝時產(chǎn)生問題。從以上的背景出發(fā)，期望球形度高的銅球。
[0017] 本發(fā)明的課題在于，提供即使含有一定量以上的Cu以外的雜質(zhì)元素，也α射線量 少且球形度高的銅球。
[0018] 用于解決問題的方案
[0019] 本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，即使市售的Cu材料的純度為99. 9~99. 99% (以下，將99%記 為2隊將99.9%記為3隊將99.99%記為4隊將99.999%記為5隊將99.9999%記為6隊）， U、Th也降低至5ppb以下。此外，本發(fā)明人等著眼于軟錯誤的原因是以無法定量測定含量 的水平微量殘留的21°P〇。此外，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，若在制造銅球時，Cu材料被加熱處理、或 熔融Cu的溫度被設定得較高、或造粒后的銅球被加熱處理，則即使銅球的純度為99. 995% (以下，記為4N5。）以下，也能夠將銅球的α射線量抑制為〇. 0200cph/cm2以下。
[0020] 進而，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，為了提高銅球的球形度，需要銅球的純度為4N5以下，換 言之，需要銅球中含有的Cu以外的元素（以下適宜地稱為"雜質(zhì)元素"）總計含有50ppm以 上，從而完成了本發(fā)明。
[0021] 此處，本發(fā)明如下所述。
[0022] (1) 一種銅球，其U的含量為5ppb以下、Th的含量為5ppb以下、純度為99. 995以 下、α射線量為0.0200cph/cm2以下。
[0023] (2)根據(jù)上述⑴所述的銅球，進而Pb和Bi的含量總計為Ippm以上。
[0024] (3)根據(jù)上述（1)或上述（2)所述的銅球，其α射線量為0· 0020Cph/cm2以下。
[0025] (4)根據(jù)上述⑴~上述（3)中的任一項所述的銅球，其α射線量為〇. OOlOcph/ cm2以下。
[0026] (5)根據(jù)上述⑴~上述⑷中的任一項所述的銅球，其球形度為0. 95以上。
[0027] (6)根據(jù)上述（1)~上述（5)中的任一項所述的銅球，其直徑為1~1000 μ m。
[0028] (7) -種銅核球，其特征在于，其具備上述（1)~上述（6)中的任一項所述的銅球、 覆蓋該銅球的軟釬料鍍層。
[0029] (8) -種銅核球，其特征在于，其具備上述（1)~上述（6)中的任一項所述的銅球、 覆蓋該銅球的Ni鍍層和覆蓋該Ni鍍層的軟釬料鍍層。
[0030] (9) 一種焊料接頭，其使用了上述⑴~上述（6)中的任一項所述的銅球。
[0031] (10) -種焊料接頭，其使用了上述（7)或上述⑶所述的銅核球。
【附圖說明】
[0032] 圖1為實施例1的銅球的SEM照片。
[0033] 圖2為實施例2的銅球的SEM照片。
[0034] 圖3為比較例1的銅球的SEM照片。
【具體實施方式】
[0035] 以下進一步詳細說明本發(fā)明。在本說明書中，關于銅球的組成的單位（ppm、ppb、 以及％ )，只要沒有特別指定，就表示相對于銅球的質(zhì)量的比例（質(zhì)量ppm、質(zhì)量ppb、以及質(zhì) 量％ )。
[0036] · U :5ppb 以下、Th :5ppb 以下
[0037] U和Th為放射性同位素，為了抑制軟錯誤，需要抑制它們的含量。為了將銅球的 α射線量設為0. 0200Cph/cm2以下，需要使U和Th的含量分別為5ppb以下。此外，從抑制 現(xiàn)在或將來的高密度安裝中的軟錯誤的觀點出發(fā)，U和Th的含量優(yōu)選分別為2ppb以下。
[0038] ?銅球的純度：99· 995以下
[0039] 本發(fā)明的銅球的純度為4N5以下。換言之，本發(fā)明的銅球的雜質(zhì)元素的含量為 50ppm以上。構成銅球的Cu的純度為該范圍時，能夠在熔融Cu中確保用于提高銅球的球形 度的充分的量的晶核。球形度提高的理由如下詳細說明。
[0040] 制造銅球時，形成為規(guī)定形狀的小片的Cu材料利用加熱而熔融，熔融Cu因表面 張力而成為球形，其發(fā)生凝固而形成銅球。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。此時，若雜質(zhì)元素多，則該雜質(zhì)元素成為晶核，抑制晶粒的生長。因此， 球形的熔融Cu利用生長受到抑制的微細晶粒而形成球形度高的銅球。另一方面，若雜質(zhì)元 素少，則相應地成為晶核的雜質(zhì)元素少，晶粒生長不會受到抑制，而是具有某種方向性地生 長。其結果，球形的熔融Cu會以表面的一部分突出的方式發(fā)生凝固。這種銅球的球形度低。 作為雜質(zhì)元素，可以考慮 Sn、Sb、Bi、Zn、As、Ag、CcU Ni、Pb、Au、P、S、U、Th 等。
[0041] 對純度的上限值沒有特別限定，從抑制α射線量，抑制由純度的降低導致的銅球 的電導率、熱導率的劣化的觀點出發(fā)，優(yōu)選為3N以上。換言之，優(yōu)選為Cu以外的銅球的雜 質(zhì)元素的含量為1000 ppm以下。
[0042] · α 射線量：〇· 0200cph/cm2以下
[0043] 本發(fā)明的銅球的α射線量為〇. 〇20〇Cph/cm2以下。這是在電子部件的高密度安裝 中軟錯誤不會成為問題的水平的α射線量。本發(fā)明中，在為了制造銅球而通常進行的工序 的基礎上還再次實施加熱處理。因此，在Cu材料中微量殘留的21°Po揮發(fā)，與Cu材料相比， 銅球表現(xiàn)出更低的α射線量。α射線量從抑制進一步高密度安裝中的軟錯誤的觀點出發(fā)， 優(yōu)選為〇· 0020cph/cm2以下、更優(yōu)選為0· 0010cph/cm2以下。
[0044] 以下，對優(yōu)選的實施方式進行說明。
[0045] · Pb和Bi的含量總計為Ippm以上
[0046] 作為雜質(zhì)元素，可以考慮 Sn、Sb、Bi、Zn、As、Ag、CcU Ni、Pb、Au、P、S、U、Th 等，但 是，對于本發(fā)明的銅球而言，雜質(zhì)元素當中，特別優(yōu)選以Pb和Bi的含