(57)【要約】【課題】電子機器の接続に使用されるはんだ合金を用いたはんだ接合部で、携帯電話、デジカメ、ノートパソコン等のモバイル機器で要求される高い落下衝撃特性を有するはんだバンプを有する電子部材を提供する。【解決手段】ホウ素、Ag及びCuを含有し、ホウ素の含有量が0.1質量ppm以上200質量ppm以下、Agの含有量が0.1質量%以上3.0質量%未満、Cuの含有量が0.01質量%以上1.5質量%以下含有し、残部を実質的にSn及びその不可避的不純物からなる合金を用いて形成されたはんだバンプを有する電子部材であり、前記はんだバンプの電子部材の電極との接合界面に形成されるボイドが存在する領域の平均断面厚みが0.01μm以上0.1μm未満であるはんだバンプを有する電子部材である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ素、Ag及びCuを含有し、ホウ素の含有量が0.1質量ppm以上200質量ppm以下、Agの含有量が0.1質量%以上3.0質量%未満、Cuの含有量が0.01質量%以上1.5質量%以下含有し、残部を実質的にSn及びその不可避的不純物からなる合金を用いて形成されたはんだバンプを有する電子部材であり、前記はんだバンプの電子部材の電極との接合界面に形成されるボイドが存在する領域の平均断面厚みが0.01μm以上0.1μm未満であることを特徴とするはんだバンプを有する電子部材。
【請求項２】
前記ボイドが存在する領域における前記ボイド1個の直径の最大値が0.1μm未満であることを特徴とする請求項1記載のはんだバンプを有する電子部材。
【請求項３】
前記ボイドが存在する領域における前記ボイドの個数密度が100個/μm2以上1000個/μm2未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載のはんだバンプを有する電子部材。
【請求項４】
さらにNiを含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のはんだバンプを有する電子部材。
【請求項５】
前記合金におけるNiの含有量が0.01質量%以上0.1質量%以下であることを特徴とする請求項4記載のはんだバンプを有する電子部材。
【請求項６】
前記はんだバンプを形成する電極表面がCu/Ni/Au電極であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のはんだバンプを有する電子部材。
【請求項７】
前記Cu/Ni/Au電極におけるNi膜が無電解Niめっき膜であることを特徴とする請求項6記載のはんだバンプを有する電子部材。
【請求項８】
前記無電解NiめっきがNiPによる無電解めっきであり、膜のP含有量が1質量%以上20質量%以下であることを特徴とする請求項7記載のはんだバンプを有する電子部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロニクス部品の接続に用いられるはんだ合金を用いたはんだバンプを有する電子部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に内蔵される電子回路基板において、基板と電子部品とを接合するためにはんだが用いられている。はんだ合金としては、SnとPbとを含有する成分系が従来広く用いられてきた。しかし、近年の環境問題やEU(欧州連合)のRoHS指令(Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment)等により、Pbを含有しない、いわゆる鉛フリーはんだが広く開発され、実用化されている。鉛フリーはんだ材料として現在標準的に使用されているものの1つに、Sn-Ag-Cu系はんだ材料がある(特許文献1)。その中でも、電子部品実装プロセスにおいては、Sn-3.0%Ag-0.5%Cu、Sn-4.0%Ag-0.5%Cu等の鉛フリーはんだ材料が使用されている。
【０００３】
近年、電子部品の高密度実装化に伴い、基板電極パッド面積の縮小が急激に進んでいるため、接合部位のはんだ量は少量化せざるを得ない状況にあり、前述の鉛フリーはんだのはんだ接合部にかかる負荷はますます増大している。特に近年は、携帯電話等に代表されるモバイル機器において、耐落下衝撃特性と言った接続信頼性が要求されるようになり、上述したはんだ材料以上に高特性なはんだの開発が行われている。
【０００４】
特許文献2には、上述した標準的な鉛フリーはんだに比べてAg含有量が低く、特定のAg含有量とすることで、耐落下衝撃性に優れた鉛フリーはんだ合金とすることができることが開示されている。即ち、Ag:1.0〜2.0質量%、Cu:0.3〜1.5質量%を含み、残部Sn及び不可避不純物からなる鉛フリーはんだ合金である。これにより、優れた耐熱疲労特性と耐衝撃性にすることができるとされている。特許文献2には、さらにはんだ合金の強度を向上する目的で、Ni:0.05〜1.5質量%、又は、Fe:0.005〜0.5質量%の範囲で添加することができるとしている。
【０００５】
特許文献3には、Sn-Ag-Cu系鉛フリーはんだに該はんだに実質的に溶解しない元素を含む微粒子を含ませた鉛フリーはんだが開示されている。これにより、はんだ組織が微細化されて、はんだの機械的強度及び耐熱衝撃性の向上が得られるとしている。また、前記微粒子に含まれる溶解しない元素として、B、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zr、Nb、Moが挙げられている。
【０００６】
特許文献4には、溶融温度が250℃以上の高温はんだに対して、Sn-Sb-Ag-Cu系において、接合安定性を改善するために、前記系にSi及びBを添加することが開示されている。前記元素を添加することで、Sbの結晶の肥大化を抑制し、溶融時に各金属同士が馴染み、金属の凝集が妨げられるので、ボイド発生を抑制できるとしている。
【０００７】
特許文献5には、カーケンダルボイドの生成を抑制して接合強度を高めたはんだ合金として、Sn-Zn系はんだにGe又はNbを添加する合金が開示されている。これにより、ピール強度が向上するとされている。
【０００８】
特許文献6には、Znを含有するはんだを接合する際に、Cu電極に予めSn-Cu系金属間化合物を形成しておくことで、カーケンダルボイドが発生せず、信頼性の高いはんだを得ることができるとしている。
【特許文献１】特開平5-50286号公報
【特許文献２】特開2002-239780号公報
【特許文献３】特開2005-319470号公報
【特許文献４】特開2006-159266号公報
【特許文献５】特開2005-193294号公報
【特許文献６】特開2002-185131号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、電子部品の高密度実装化やモバイル電子機器の高性能化に伴い、はんだ接合部の信頼性、特に耐落下衝撃特性の要求が高くなり、現状のはんだ合金では十分な性能を発揮できないという問題がある。中でも、半導体パッケージの二次接続や、抵抗、コンデンサ、ダイオード等の部品が実装されるマザーボード基板との接続に使用されるはんだ接合部の性能が不十分である。
【００１０】
特許文献1は、従来からはんだ部に主に求められてきた熱疲労特性を改善したはんだであり、耐落下衝撃特性は考慮されておらず、接合界面の信頼性が低い。
【００１１】
特許文献2は、Ag含有量を低くして特定の範囲内にすることで、はんだに延性を持たせ、耐落下衝撃特性を向上させている。しかし、当該はんだでは、はんだと基板電極間の界面強度が十分ではないため、狭ピッチ化し、はんだ接合部の面積、体積が減少した際に、二次接続側のはんだ接合として必ずしも高い耐落下衝撃特性は得られていない。
【００１２】
特許文献3は、非溶解元素の微粒子に起因してはんだ部の組織が微細化するので、き裂進展が抑制され、耐熱衝撃性を向上させることができるとしている。しかし、耐落下衝撃特性に関しては記載されていない。また、はんだと基板電極間に形成される金属間化合物の厚みが薄くなって接続信頼性が向上すると記載されているが、落下衝撃特性は、同一の金属間化合物厚みであっても、その特性が大きく異なることが実験的にも明らかであり、金属間化合物の厚みだけでは、耐落下衝撃特性の良否は決まらないと考えられる。
【００１３】
特許文献4には、微量のSiとBを添加して接合安定性を向上させたはんだ合金が開示されている。これは溶融温度が250℃以上の一次実装用のはんだであり、二次実装やマザーボード基板等との接続には現在のリフロープロセスでは適用できない。さらに半導体パッケージ内部の一次実装では樹脂で封止して用いられるため、高い耐落下衝撃特性を求められることが無い。
【００１４】
特許文献5及び6では、鉛フリーはんだとしては一部の利用に限られているSn-Zn系における界面の接続信頼性向上として、カーケンダルボイドの低下方法が開示されている。しかし、鉛フリーはんだで標準成分となっているこれらの手法はSn-Ag-Cu系では活用することができず、Sn-Ag-Cu系において界面の接合強度を向上させ、落下衝撃特性を向上させた合金が望まれている。
【００１５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、鉛フリーはんだとして広く使われているSn-Ag-Cu系を用いて、モバイル機器等で要求される高い耐落下衝撃特性を有するはんだ合金を用いたはんだバンプを有する電子部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、はんだバンプを有する電子部材の耐落下衝撃特性向上の手段として、はんだと電極との界面に形成する金属間化合物の特性に着目した。これは、従来はんだでは、落下衝撃のような負荷に対して一般的にこの電極界面で脆性的にき裂が進展し、耐落下衝撃特性が十分ではなかったためである。そこで、はんだに種々の添加元素を加えた際の耐落下衝撃特性及び電極界面の金属間化合物の組織を調査した結果、はんだに特定の量のホウ素を添加した際に電極界面に形成されるボイドが存在する領域の断面厚みが変化し、電極界面におけるき裂進展特性が向上して従来はんだに比べて耐落下衝撃特性が向上することを見出し、本発明に至った。
【００１７】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
【００１８】
本発明の請求項１に係るはんだバンプを有する電子部材は、ホウ素、Ag及びCuを含有し、ホウ素の含有量が0.1質量ppm以上200質量ppm以下、Agの含有量が0.1質量%以上3.0質量%未満、Cuの含有量が0.01質量%以上1.5質量%以下含有し、残部を実質的にSn及びその不可避的不純物からなる合金を用いて形成されたはんだバンプを有する電子部材であり、前記はんだバンプの電子部材の電極との接合界面に形成されるボイドが存在する領域の平均断面厚みが0.01μm以上0.1μm未満であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項２に係るはんだバンプを有する電子部材は、請求項１において、前記ボイドが存在する領域における前記ボイド1個の直径の最大値が0.1μm未満であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項３に係るはんだバンプを有する電子部材は、請求項１又は２において、前記ボイドが存在する領域における前記ボイドの個数密度が100個/μm2以上1000個/μm2未満であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項４に係るはんだバンプを有する電子部材は、請求項１〜３のいずれか1項において、さらにNiを含有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項５に係るはんだバンプを有する電子部材は、請求項４において、前記合金におけるNiの含有量が0.01質量%以上0.1質量%以下であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の請求項６に係るはんだバンプを有する電子部材は、請求項１〜５のいずれか1項において、前記はんだバンプを形成する電極表面がCu/Ni/Au電極であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の請求項７に係るはんだバンプを有する電子部材は、請求項６において、前記Cu/Ni/Au電極におけるNi膜が無電解Niめっき膜であることを特徴とする。
【００２５】
本発明の請求項８に係るはんだバンプを有する電子部材は、請求項７において、前記無電解NiめっきがNiPによる無電解めっきであり、膜のP含有量が1質量%以上20質量%以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、電子部品の接続に使用するSn-Ag-Cu系はんだを用いたはんだバンプを有する電子部材において、接合界面の信頼性、特にモバイル機器で要求される耐落下衝撃特性を格段に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、Sn-Ag-Cu系はんだを用いたはんだバンプにおける接合界面において、界面に形成されるボイドが存在する領域の形態が耐落下衝撃特性に大きな影響を及ぼすことを見出したことによる。以下に本発明に至った経緯について詳述する。
【００２８】
前述したように、はんだ接合部のはんだ量が減少する中で、これまでの熱疲労特性と言った従来の接合信頼性に加えて、耐落下衝撃特性と言った接合信頼性の向上が求められている。近年では、アメリカ電子工業会(EIA)の分会である電子機器技術評議会(JEDEC)で決められた規格であるJESD22-B111が、耐落下衝撃特性の評価手法として業界で標準的に用いられるようになってきた。そこで、これまで広く使われており、実質的に鉛フリーはんだの標準成分として用いられているSn-3%Ag-0.5%Cuを用いて耐落下衝撃特性を評価すると、主に、電極とはんだとの間に形成される金属間化合物層で脆性的な破断が起こり、これが原因で耐落下衝撃特性が非常に低くなっていることが判明した。
【００２９】
そこで、本発明者らは、接合界面の金属間化合物層における落下衝撃時のき裂進展に着目し、き裂進展特性と界面組織について詳細に観察したところ、界面のボイドが存在する領域の平均断面厚みが0.01μm以上0.1μm未満である時にき裂進展が抑制され、落下衝撃特性が向上することを見出した。本発現メカニズムは詳細には不明であるが、以下のように考えている。まずボイドが全くないような場合には、金属間化合物内ではなく、金属間化合物と基板電極の接合界面を脆性的にき裂が進展してしまい、落下特性が低いことを確認した。一方、界面に形成されるボイドの平均断面厚みが0.1μmよりも厚く形成される場合には、形成されたボイド領域内をき裂が容易に進展し、やはり落下衝撃特性は低下した。しかし、界面に形成されるボイド領域の平均断面厚みが0.01μm以上0.1μm未満となった場合、き裂はボイド間を進展するものの、隣接するボイド間の距離が長くもしくは通常き裂伝播する基板並行方向に対して、斜めにき裂伝播することで、落下衝撃特性の向上が確認された。さらに詳細な実験により、このボイド部の個数密度が、100個/μm2以上、1000個/μm2未満で落下衝撃時に最もき裂進展が抑制され、高い落下衝撃特性が得られることが分かった。即ち、ボイドが存在することで、界面に作用する応力状態が変化し、き裂進展経路が変わることで、落下衝撃特性が向上したものと推定している。
【００３０】
ここで、はんだ中に形成されるボイドについて述べる。一般的に、はんだバンプに形成されるボイドには、リフロー時にフラックスの作用によって金属酸化膜が還元され、その反応に伴い水蒸気が発生するが、その水蒸気やガス成分が溶融はんだ中に取り残されてボイドとなるものや、基板電極のCuやNiとはんだ中のSnとの間の拡散速度の差に起因して形成されるカーケンダルボイド、また、電極めっきの不純物等が起因して形成されるボイド等種々のタイプが知られている。本発明で見出したボイドの分布状態は、上述したボイドのいずれに当たるかは不明であるが、我々は透過電子顕微鏡により、はんだバンプ接合界面に形成されるボイドを詳細に観察した結果、このボイドの形態が上述した範囲である時に、落下衝撃時のき裂進展を抑制し、落下衝撃特性が向上することを見出し、本発明に至った。本発明のボイド形態を実現するためには、ホウ素をSn-Ag-Cu系のはんだに特定量添加することが必要であり、恐らくホウ素が金属格子中の空孔や欠陥、格子間等に偏在することにより、ボイドの形成状態に影響を与えているためと考えている。
【００３１】
以下、その他の好ましい範囲、限定理由等について述べる。
【００３２】
本発明による落下衝撃特性の向上が認められるのはSn-Ag-Cu系はんだと電極との間に形成される金属間化合物層のボイド分布に関するものであり、ホウ素の含有量は、0.1質量ppm以上、200質量ppm以下である。0.1質量ppm未満であると、界面の金属間化合物内に形成されるボイドの分布に大きな効果が認められなくなる。また、200質量ppmより多いと、ホウ素の偏析するクラスターのサイズが大きくなり、やはりボイドの分布を好ましく制御することができないため、上限を200質量ppmとした。また、より好ましくは、0.1質量ppm以上100質量ppm以下、さらに好ましくは0.1質量ppm以上50質量ppm以下である。はんだ中のホウ素の分析方法は、例えば、誘導結合プラズマ(ICP)分析法やグロー放電質量分析(GD-MS)法によって行うことができ、ホウ素の含有量を決めることができる。
【００３３】
鉛フリーはんだとして標準的に用いられているSn-Ag-Cu系に対して、Agの含有量が0.1質量%以上3.0質量%未満、Cuの含有量が0.01質量%以上1.5質量%以下、残部Sn及びその不可避的不純物において、上記ホウ素添加による耐落下衝撃特性の向上が顕著になると共に、はんだの熱疲労特性やはんだのぬれ性等に関するその他の接合信頼性もより優れる。Agの含有量が0.1質量%未満であると、はんだの熱疲労特性の低下により好ましくない。Agの含有量が3.0質量%超では、はんだ自身の硬度が向上し、容易に脆性的な界面破断を引き起こす。また、はんだ内に粗大なAg3Snが形成されることもあり、落下衝撃特性を低下させる場合がある。Agの含有量は0.8質量%以上1.5質量%以下であるとさらに好ましい。Cuの含有量は、0.01質量%未満であると、はんだのぬれ性が悪くなる場合があり、ボイドの制御が不適になる。また、1.5質量%超であると、はんだが硬くなり、落下衝撃特性が低下する。さらに好ましいCu濃度は、0.05質量%以上1.2質量%以下である。
【００３４】
また、上述したはんだ組成に加えて、Niの含有量を0.01質量%以上0.1質量%以下とすることで、さらに高い落下衝撃特性が得られる。これは、Niが添加されることでボイドが形成される金属間化合物の状態が変化し、ボイド間のき裂進展を抑制するためと思われる。
【００３５】
本発明におけるはんだ合金は、所定の量の金属を秤量し、真空溶解、雰囲気溶解、及び大気溶解等いずれの雰囲気においても作製することができる。また、本合金をはんだボールにする場合は、母合金を伸線して一定の長さで切り出し、オイル中で加熱して球状化するワイヤーカット法や、溶融した母合金を噴出して球状化するUDS法(Uniform Droplet Spray法)を用いることができる。また、上述した元素の組成は、例えば、ICP分析法やGD-MS分析法等により測定して決めることができる。
【００３６】
本発明におけるボイドの個数密度の算出においては、ボイドのサイズが非常に小さいため、透過電子顕微鏡での観察が必要である。観察領域は、接合界面の断面において垂直方向に10nm以上1μm以下、幅方向に200nm以上2μm以下の領域とし、少なくとも5nm程度の直径のボイドを観察できる条件で実施する。また、電子顕微鏡観察は局部観察になるため、最低上記領域を3視野程度観察し、その平均として、ボイドが存在する領域の平均断面厚み及び個数密度を算出する。ここで、接合界面とは、リフロー前の基板の電極最表面近傍を指すものとする。即ち、基板電極とはんだとの接合初期の固液界面とする。また、ボイドが存在する領域の平均断面厚みとは、垂直方向で最上部にあるボイドを水平方向に結んだ線分と垂直方向で最下部にあるボイドを水平方向に結んだ線分で囲まれる領域の平均厚みと定義する。この界面に形成される1個のボイドの最大直径は0.1μm未満であることが望ましい。このサイズよりも大きいボイドがある場合には、応力状態からき裂が容易に進展し、落下衝撃特性が低下する。また最小直径は、通常観察に利用できる分析手法から5nm以上である。
【００３７】
本発明におけるボイドの分布領域やその直径等は当然熱処理であるリフローの条件によっても変化するものと思われるが、通常Sn-Ag-Cu系のはんだを用いて電子部材を接合するフローや、リフロー等の条件内においては、特別大きく変化しないものと思われる。
【００３８】
また、本発明で対象とする基板電極の表面処理は、一般的に鉛フリーはんだに対して広く用いられているCu-OSP基板及びCu/Ni/Au基板の双方において有効である。特に、Cu/Ni/Au基板に対して高い効果が得られる。これは、ホウ素の効果が特にNiに対して効果的に働くためと思われる。さらに、Cu/Ni/Au基板におけるNi膜の作製方法には電解Niめっきと無電解Niめっきとがあり、電解Niめっきでは一般に結晶質のNi膜が作製され、無電解Niめっきでは非晶質のNi膜が作製される。本ホウ素の効果は特に無電解Niめっきに対して効果的に作用する。NiPの無電解めっきで作製された基板に対して、本発明の効果は非常に高く作用し、基板中のP濃度は、1質量%以上、20質量%以下、特に好ましくは3質量%以上、20質量%以下である。また、その他のNiB等の無電解Niめっきにおいても、本発明の効果を得ることができる。
【００３９】
本発明による電子部材のはんだバンプを作製する方法は、一般的にはスクリーン印刷による方法とはんだボールによる方法とがある。スクリーン印刷法では、前記はんだ合金をアトマイズ法等で微細なはんだ粉とした後、フラックスと混合してペーストとする。次いで、電極上にメタルマスクを用いてスキージングし、ペーストを一定量電極上に載せた後に、リフローすることではんだバンプを形成することができる。また、はんだボールによる方法では、はんだボールをフラックスもしくはペーストを塗布した電極上に並べて、リフローすることではんだバンプを形成することができる。
【００４０】
このようにして形成されたはんだバンプを有する電子部材は、落下衝撃時に作用する接合界面のき裂進展特性を向上することができ、携帯電話、デジタルカメラ、及びノートパソコン等のモバイル機器の耐落下衝撃特性向上に大きく貢献することができる。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により、より具体的に本発明効果を説明する
(実施例1)
表1に示すAg濃度、Cu濃度、B濃度、残部Snの各成分となるように、純金属を秤量し、アルミナ坩堝を使用して高周波溶解炉によりはんだ合金を作製した。作製したはんだ合金の組成分析は、ICP分析法及びGD-MS分析法で行った。作製した各はんだ合金を用いて、直径300μmのはんだボールをUDS法により作製した。
【００４２】
はんだボールを実装するサンプルとして、部品側は、0.5mmピッチで、パッド数228ピンの12mm角チップスケールパッケージ(CSP)を用いた。このCSPの電極表面処理はCu電極にNi及びAuめっきを処したCu/Ni/Auである。また、マザーボード側基板として、132×77×1(mm)サイズ、電極表面処理がCu/Ni/Auである基板を用いた。最初に、CSP上にボールを搭載してリフローし、バンプを形成した後、CSPをプリント基板上に実装した。フラックスには水溶性フラックスを用いた。また、リフロー温度は250℃とした。
【００４３】
耐落下衝撃特性の評価は、JEDEC規格のJESD 22-B111に準拠した方法で行い、落下毎の部品の抵抗値をモニターしながら、抵抗値が初期値の2倍になった時点の落下回数を故障と定義した。また、耐落下衝撃特性は、累積故障率5%の落下回数とし、1〜30回を×、30〜60回を○、60回〜100回を◎、100回〜150回を○◎とした。また、マザーボード側基板の接合界面におけるボイド状態をTEM（Transmission Electron Microscope、透過型電子顕微鏡）で観察した。
【００４４】
その結果も表１に併記している。No.1-1〜1-6の試験により、ホウ素の含有量が0.1ppm以上200ppm以下で、ボイドが存在する領域の平均断面厚みが0.01μm以上0.1μm未満となり顕著な耐落下衝撃特性向上が見られた。また、No.1-7〜1-12では、Ag濃度の影響を調査した。Ag濃度が0.05質量%のNo.１-7では、125℃20分、-40℃20分の熱サイクル特性が極端に悪く、接合信頼性が悪かった。また、Ag濃度が3質量%以上のNo.1-11、1-12では、落下衝撃特性が悪かった。はんだの硬度をビッカース硬度で調べると、No.1-11、1-12は、例えばNo.1-9の合金よりも50％程度硬度が高いため、はんだが硬いために、落下特性が低下したものと思われる。No.1-13〜1-19では、Cu濃度の影響を調査した。Cu濃度が0.008質量%のNo.1-13では、他の組成に比べてぬれ性が低下し、落下衝撃特性は悪かった。Cu濃度が1.6質量%のNo.1-19では、はんだのビッカース硬度が高く、はんだが硬いために落下特性が低下した。これらの結果から、ホウ素、Ag及びCuを含有し、ホウ素の含有量が0.1質量ppm以上200質量ppm以下、Agの含有量が0.1質量%以上3.0質量%未満、Cuの含有量が0.01質量%以上1.5質量%以下含有し、残部を実質的にSn及びその不可避的不純物からなる合金を用いて形成されたはんだバンプを有する電子部材であり、前記はんだバンプの電子部材の電極との接合界面に形成されるボイドが存在する領域の平均断面厚みが0.01μm以上0.1μm未満である合金は、落下特性の顕著な向上が見られた。
【００４５】
さらに、本試験結果から、ボイドが存在する領域におけるボイド1個の直径の最大値が0.1μm未満である時により高い落下衝撃特性が得られ（1-2〜1-5、1-8〜1-10、1-14〜1-17）、さらにボイドが存在する領域におけるボイドの個数密度が100個/μm2以上、1000個/μm2未満であるときにもより高い落下衝撃特性が得られた（1-3〜1-5、1-8、1-9、1-14〜1-17）。
【００４６】
【表１】
2010103377.tif 000002
(実施例2)
実施例2では、主にNiの添加効果を調べた。評価サンプルの作製は実施例1と同様に行った。No.2-1〜2-6は、No1-1〜1-6の合金に、さらにNiを0.03質量％添加した成分になる。落下特性の評価結果は、それぞれNiを添加しなかったものに対して、5%累積故障の回数が同等未満であったものを×、同等であったものを△、20％以上向上したものを○、30％以上向上したものを◎、40％以上向上したものを○◎とした。また、No.2-7〜No.2-12では、Ni含有量の効果を調査したもので、評価結果は、No.2-7のNi無添加のものを基準(Ref.)として、No.2-7と同等であったものを△、20％以上落下特性が向上したものを○、30％以上向上したものを◎として評価した。
【００４７】
その評価も表2に示している。まず、No.2-1〜No.2-6の結果では、本発明範囲であるホウ素を0.1質量ppm以上200質量ppm以下である合金系にNiを添加することで、更なる落下特性の向上が見られた。また、No.2-7〜No.2-13の結果から、Niの添加量として、0.01質量％以上0.1質量％以下である時に、落下特性の向上が見られた。
【００４８】
【表２】
2010103377.tif 000003
(実施例3)
実施例3では、基板の表面処理の影響を調べた。評価したはんだ組成は、Sn-1.2Ag-1.0Cu-0.05Ni(質量%)にBを5ppm添加したはんだを用いて、実施例1と同様な評価サンプルを作製したが、プリント基板の表面処理をNo.3-1では、Cr/Ni/Auのスパッタ膜、No.3-2では、Cu/Ni/Auのスパッタ膜、No.3-3はCu/Ni/Auの無電解めっきでNi膜はNiBめっき液、No.3-4は、Cu/Ni/Auの無電解めっきでNi膜はNi-6質量％Pめっき液をそれぞれ用いて作製した。
【００４９】
実施例3の評価では、No.3-1の落下衝撃特性を基準(Ref.)として、5%累積故障率が10%以上高いものを○、20%以上高いものを◎、30%以上高いものを○◎として評価した。その結果、およびTEM観察によるボイド分布の結果を表３に示す。Cu/Ni/Auで○、さらにNiBの無電解めっきで◎、NiPの無電解めっきで○◎とそれぞれ特性が向上した。
【００５０】
【表３】
2010103377.tif 000004