[发明专利]铜球

说明书

技术领域

本发明涉及电子部件等的软钎焊中使用的铜球。

背景技术

近年来，由于小型信息设备的发展，所搭载的电子部件正在进行急速的小型化。对电子部件而言，为了应对小型化的要求所带来的连接端子的窄小化、安装面积的缩小，采用了将电极设置于背面的球栅阵列封装(以下称为“BGA”)。

利用BGA的电子部件中，例如有半导体封装体。半导体封装体中，具有电极的半导体芯片被树脂密封。半导体芯片的电极上形成有焊料凸块。该焊料凸块通过将焊料球接合于半导体芯片的电极而形成。关于利用BGA的半导体封装体，各焊料凸块以与印刷基板的导电性焊盘接触的方式被放置于印刷基板上，利用加热而熔融了的焊料凸块与焊盘接合，从而搭载于印刷基板。此外，为了应对进一步的高密度安装的要求，正在研究将半导体封装体沿高度方向堆叠的三维高密度安装。

然而，在进行了三维高密度安装的封装体中应用BGA时，由于封装体的自重而使焊料球被压碎，电极间会发生连接短路。这在进行高密度安装上成为障碍。

因此，研究了利用焊膏在电子部件的电极上电接合铜球而成的焊料凸块。关于具有铜球的焊料凸块，在将电子部件安装于印刷基板时，即使半导体封装体的重量施加于焊料凸块，也能够利用在软钎料合金的熔点下不熔融的铜球支撑封装体。因此，不会因封装体的自重而使焊料凸块被压碎。作为相关技术，例如可以举出专利文献1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第95/24113号

发明内容

发明要解决的问题

但是，对于专利文献1中公开的铜球，为了提高球形度而将Cu单片在非氧化性气氛内熔融而制造，为此要求了较高的纯度，但是完全未研究表示位置对准精度的对位性(alignment property)。

使用铜球应用BGA的电子部件搭载于印刷基板时，若铜球从电极脱落则视为接合不良。此外，铜球从电极的规定的位置偏移而接合时，含有Cu凸块的各电极的高度产生偏差。高度较高的电极能够与焊盘接合，但高度较低的电极不能够与焊盘接合。铜球从规定的位置偏移而接合的电子部件也被视为不良。因此，铜球以高水准要求对位性。

本发明的课题在于，提供具有优异的对位性的铜球。

用于解决问题的方案

为了提高铜球的对位性，本发明人等着眼于铜球的接合形态。具体而言，鉴于铜球通过焊膏中的软钎料颗粒与电极电接合，从而着眼于铜球的表面状态对与焊膏中的软钎料颗粒的润湿性带来的影响。因此，源于铜球具有容易被氧化的性质，本发明人等得到以下见解：铜球表面的氧化膜的膜厚越薄，与焊膏中的软钎料颗粒的润湿性越高，而具有优异的对位性。

在此，为了提高铜球的对位性，铜球仅用氧浓度和/或氧化膜的膜厚来规定时，必须对所制作的所有铜球测定氧浓度和/或氧化膜的膜厚，需要昂贵的设备、较长的测定时间。因此，仅用氧浓度和/或氧化膜的膜厚规定铜球是不实际的。即使抽样测定氧浓度和/或氧化膜的膜厚，未测定氧浓度和/或氧化膜的膜厚的铜球也未必对位性优异。

因此，本发明人等研究了通过使用某些指标规定铜球的氧化膜的状态，来提高对位性。

对于铜球，由于氧化膜的膜厚变厚至70～100nm左右时，会变色成为黄土色，因此也有人认为通过使用黄色度来规定，能够提高对位性。但是，这样厚的氧化膜是在高温多湿的环境下长时间放置而逐渐形成的。保管在20～40℃左右的铜球即使在高湿度的环境下，也无法形成这样厚的氧化膜。因此，即使使用黄色度来规定这种铜球，也难以认为对位性会提高。本发明人等对于该内容进行调查，结果得到如下见解：与焊料球同样地使用黄色度来规定是困难的。

对于保管在20～40℃左右的铜球，氧化膜的膜厚大概为40nm以下左右。此时，铜球变色成为褐色。因此，也认为通过使用红色度来规定铜球，能够提高对位性。但是，由于Cu原本带有红色，因此认为即使铜球因氧化膜引起变色成为褐色，也无法高精度地判定铜球的氧化程度。本发明人等也针对这一点进行了调查，结果得到如下见解：即使使用红色度来规定铜球，也无法提高铜球的对位性。