[发明专利]芯材料、电子部件和凸点电极的形成方法

说明书

芯材料具有芯12；设置在所述芯12的外侧的(Sn‑Bi)系焊料合金的焊料层16；和设置在所述焊料层16的外侧的Sn层20。所述芯含有金属或树脂，在将上述焊料层16中含有的Bi的浓度比设为：浓度比(％)＝Bi的测量值(质量％)/目标Bi含量(质量％)、或浓度比(％)＝Bi的测量值的平均值(质量％)/目标Bi含量(质量％)时，上述浓度比为91.4％～106.7％。所述Sn层20的厚度为所述焊料层16的厚度的0.215％以上且36％以下。

技术领域

本实施方式涉及一种芯材料、和具有使用该芯材料的焊料凸点的电子部件和凸点电极的形成方法。

本申请对2019年10月25日提交的日本专利申请即日本特愿2019-194731号主张优先权，并且将其全部内容作为参照引入。

背景技术

近年来，随着小型信息设备的发展，其所搭载的电子部件也正在迅速小型化。电子部件为了顺应小型化的要求而对应于连接端子的狭小化和安装面积的缩小化，则应用背面配置有电极的球栅阵列(BGA)结构。

应用了BGA的电子部件例如有半导体封装体。半导体封装体是通过树脂密封具有电极的半导体芯片而构成的。半导体芯片的电极上形成有焊料凸点。焊料凸点是通过将焊料球接合到半导体芯片的电极上而形成的。应用了BGA的半导体封装体通过加热熔融后的焊料凸点与印刷基板的导电性焊盘接合而搭载在印刷基板上。近年来，为了适应更高密度安装的要求，还开发了在高度方向上层叠半导体封装体的三维高密度安装。

进行了三维高密度安装的半导体封装体为BGA，当在半导体芯片的电极上载置焊料球进行回流焊处理的情况下，有时焊料球会因半导体封装体的自重而压溃。而一旦发生这种情况，焊料就会从电极处露出，从而电极之间彼此接触，有可能发生电极间的短路。

为了防止这种短路事故，作为焊料球，提出了一种不会因自重而被压溃或不会在焊料熔融时变性的焊料凸点。具体来说，提出了使用金属或树脂成形的球作为芯，并将焊料包覆该芯后的芯材料用作焊料凸点。

日本专利第5367924号公开了一种焊料凸点，该焊料凸点使用Cu球作为芯，在其上镀敷了由Sn和Bi构成的Sn系焊料合金的膜。日本专利第5367924号中焊料镀层中含有的Bi的含量按照：内侧(内周侧)浓度较高，并随着朝向外侧(外周侧)浓度逐渐变低的浓度梯度进行镀敷处理。

如日本专利第5367924号那样，在焊料镀层中的Bi浓度为内周侧浓、外周侧稀的状态下加热熔融时，由于内周侧的Bi密度高，因此焊料会从内周侧的Bi区域开始熔融。即使内周侧的Bi区域熔融，外周侧的Bi区域还未开始熔融，因此内周侧的Bi区域侧处的体积膨胀很快就会发生。由于该体积膨胀在内外周侧处的时间差，在Bi的内周侧和外周侧(外部气体)之间会产生压力差，当Bi的外周侧开始熔融时，由于内周侧的体积膨胀产生的压力差，会导致作为芯的Cu球破裂的情况。必须避免这种情况的发生。像这样，具有由Sn和Bi构成的Sn系焊料合金构成的焊料镀层的Cu芯球，当焊料镀层中的Bi有浓度梯度的情况下就会导致上述不良。

为了解决日本专利第5367924号中产生的上述问题，提出了日本专利第6217836号。在日本专利第6217836号中，提供了一种芯材料，在芯表面具有将由Sn和Bi构成的(Sn-Bi)系焊料合金镀敷而形成的焊料镀层的芯材料中，焊料镀层中含有的Bi以91.4％～106.7％的预定范围的浓度比分布在焊料镀层中。

发明内容

发明要解决的课题

在采用日本专利第6217836号的方式的情况下，由于焊料镀层的表面含有相对多的Bi，因此作为其颜色变黑的结果，黄色度变高，在外观检查中有时会被判定为次品。

另外，如上所述，由于焊料镀层的表面含有相对多的Bi，因此有容易氧化、氧化膜厚度容易变厚的倾向。而一旦氧化膜厚度变厚，则基板回流焊时的熔化行为就会变差，导致焊料球从电极焊盘脱离的状态(球缺失(ball missing))或发生位置偏移。