[发明专利]焊料包覆球及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体封装的输入输出端子所使用的焊料包覆球及其制造方法。

背景技术

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 Size Package）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50μm～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1和专利文献2中公开了具有不含铅的锡－银（Sn－Ag）系焊料层的焊料包覆球。但是，锡－银系的焊料层存在熔点高（例如220℃）的问题。

因此，在专利文献3中公开了具有锡－铋（Sn－Bi）二元系的焊料层的焊料包覆球。根据专利文献3，锡－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℃。

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

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，根据本发明的发明人的研究，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－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℃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℃的温度，因此，在专利文献3的实施例中，在220℃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℃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℃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。

本发明是鉴于上述技术问题而完成的发明，其目的在于提供一种能够在160℃以下的温度进行再流平的焊料包覆球及其制造方法。

用于解决技术问题的技术手段

本发明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发明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℃／分钟的升温速度测定的DSC曲线中的终止温度为160℃以下。此时，起始温度优选为135℃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。

本发明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。

发明效果

根据本发明的实施方式，提供一种具有能够在160℃以下的温度进行再流平的焊料层的焊料包覆球及其制造方法。

附图说明

图1的（a）和（b）是本发明的实施方式的焊料包覆球10A和10B的截面示意图。

图2是示意地表示本发明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）是分别表示本发明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－铋的二元系的相图。