[发明专利]Cu芯球、焊膏和焊料接头

说明书

技术领域

本发明涉及改善了表面粗糙度且α射线量少的Cu芯球、焊膏和焊料接头。

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狭窄化、安装面积的缩小化，采用了将电极设置于背面的球栅阵列封装(以下称为“BGA”)。

对于在半导体封装体中应用BGA而得到的电子部件，具备电极的半导体芯片被树脂密封，而且在半导体芯片的电极上形成有焊料凸块。焊料凸块是将焊料球接合于半导体芯片的电极而成的，通过与印刷电路基板的导电性焊盘接合的方式安装于印刷电路基板。

近年来，为了应对进一步的高密度安装的要求，研究了半导体封装体在高度方向上堆叠的三维的高密度安装。

在三维高密度安装而成的半导体封装体中应用BGA时，由于半导体封装体的自重，焊料球有时会被压碎。如果发生这样的情况，还可以想到会发生焊料从电极露出、电极间的短路(short)。

为了消除这样的问题，研究了采用硬度高于焊料球的球。作为硬度高的球，研究了使用Cu球、Cu芯球而形成的焊料凸块。Cu芯球是指在Cu球的表面形成有焊料覆膜(焊料镀覆膜)的球。

Cu球、Cu芯球由于在焊料的熔点下不熔融，所以即使半导体封装体的重量施加于焊料凸块，安装处理时焊料凸块也不会被压碎，因此可以可靠地支撑半导体封装体。作为Cu球等的相关技术，例如可以列举出专利文献1。

然而，电子部件的小型化虽然使高密度安装成为可能，但高密度安装会引起软错误(soft error)之类的问题。软错误是指：存在α射线进入半导体集成电路(IC电路)的存储单元中而改写存储内容的可能性。

认为α射线是通过焊料合金中的U、Th、Po等放射性元素、Pb、Bi等中所含的放射性同位素经过β衰变并进行α衰变而放射的。

近年来，正在进行降低了放射性元素的含量的低α射线的焊料材料的开发。作为相关文献，例如可以列举出专利文献2。

另外，关于Cu芯球，在Cu球的表面形成有焊料镀覆膜，该焊料镀覆膜为均匀膜厚的镀层。另一方面，由于镀覆处理时的条件等而使晶体的生长变得不均匀，其结果，有时在表面会产生凹凸。对于在表面具有凹凸的Cu芯球，球的滚动变差，作为焊料凸块而将球接合时的接合位置精度变低。

另外，在凸块形成时被卷入凹凸面的有机成分在回流焊时熔融并汽化，其有时会在焊料镀覆膜中以空隙的形式残留。空隙残留时，其使接合的可靠性降低、或者自焊料镀覆膜中释放气体成分时引起焊料凸块的位置偏移的问题受到诟病。

作为尽量减轻焊料镀覆膜的凹凸的技术，已知有专利文献3等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第95/24113号

专利文献2：日本特许第4472752号公报

专利文献3：日本特开2010-216004号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1中记载了球形度高的Cu球、Cu芯球。然而，专利文献1中完全没有考虑到降低Cu芯球的α射线量这样的课题。

另外，该文献中，关于构成焊料覆膜的焊料合金，仅仅作为背景技术的说明而唯一公开了Pb-Sn合金。关于α射线，在Sn中作为杂质而含有的Pb的同位素²¹⁰Pb在以²¹⁰Pb→²¹⁰Bi→²¹⁰Po→²⁰⁶Pb进行衰变的过程中，自²¹⁰Po放射α射线。

该文献中唯一公开的Pb-Sn焊料合金由于大量含有Pb而被认为还含有放射性同位素²¹⁰Pb。因此，即使将该焊料合金用于Cu芯球的焊料覆膜，也不能降低α射线量。

该文献中完全没有公开对Cu球进行Sn镀覆、在Cu球和电解液流动的状态下进行电镀的内容。

另外，在该文献所记载的电解精炼中，由于电解析出面不限定于单向，所以无法对Cu球这样的微小工件形成膜厚均匀的镀覆膜。

专利文献2中公开了α射线量低的Sn锭的技术方案，记载了如下技术方案：不单纯地进行电解精炼，而是使吸附剂悬浮于电解液中，从而吸附Pb、Bi使α射线量降低。