(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
純度が９９．９％以上９９．９９５％以下であり、真球度が０．９５以上であり、ビッカース硬さが２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下であるＣｕボール。
【請求項２】
Ｕの含有量が５ｐｐｂ以下であり、Ｔｈの含有量が５ｐｐｂ以下であり、ＰｂおよびＢｉの少なくとも一方の含有量の合計量が１ｐｐｍ以上であり、α線量が０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ２以下である請求項１に記載のＣｕボール。
【請求項３】
直径が１〜１０００μｍである請求項１または２に記載のＣｕボール。
【請求項４】
フラックス層が被覆されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のＣｕボール。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載のＣｕボールと、
前記Ｃｕボールを被覆するはんだ層とを備えるＣｕ核ボール。
【請求項６】
請求項１〜３の何れか一項に記載のＣｕボールと、
前記Ｃｕボールを被覆するＮｉ、ＦｅおよびＣｏから選択される１元素以上からなるめっき層と備えるＣｕ核ボール。
【請求項７】
前記めっき層を被覆するはんだ層をさらに備える請求項６に記載のＣｕ核ボール。
【請求項８】
真球度が０．９５以上である請求項５〜７の何れか一項に記載のＣｕ核ボール。
【請求項９】
前記めっき層を被覆するはんだ層は、α線量が０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ２以下である請求項５〜７の何れか一項に記載のＣｕ核ボール。
【請求項１０】
フラックス層が被覆されている請求項５〜９のいずれか１項に記載のＣｕ核ボール。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＣｕボールを使用したはんだ継手。
【請求項１２】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＣｕボールを使用したはんだペースト。
【請求項１３】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＣｕボールを使用したフォームはんだ。
【請求項１４】
請求項５〜１０のいずれか１項に記載のＣｕ核ボールを使用したはんだ継手。
【請求項１５】
請求項５〜１０のいずれか１項に記載のＣｕ核ボールを使用したはんだペースト。
【請求項１６】
請求項５〜１０のいずれか１項に記載のＣｕ核ボールを使用したフォームはんだ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃｕボール、Ｃｕ核ボール、はんだ継手、はんだペースト、およびフォームはんだに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型情報機器の発達により、搭載される電子部品では急速な小型化が進行している。電子部品は、小型化の要求により接続端子の狭小化や実装面積の縮小化に対応するため、裏面に電極が設置されたボールグリッドアレイ（以下、「ＢＧＡ」と称する。）が適用されている。【０００３】
ＢＧＡを適用した電子部品には、例えば半導体パッケージがある。半導体パッケージでは、電極を有する半導体チップが樹脂で封止されている。半導体チップの電極には、はんだバンプが形成されている。このはんだバンプは、はんだボールを半導体チップの電極に接合することによって形成されている。ＢＧＡを適用した半導体パッケージは、加熱により溶融したはんだバンプとプリント基板の導電性ランドが接合することにより、プリント基板に搭載される。また、更なる高密度実装の要求に対応するため、半導体パッケージが高さ方向に積み重ねられた３次元高密度実装が検討されている。【０００４】
しかし、３次元高密度実装がなされた半導体パッケージにＢＧＡが適用されると、半導体パッケージの自重によりはんだボールが潰れてしまうことがある。もしそのようなことが起きると、基板間の適切な空間を保持できなくなる。【０００５】
そこで、はんだペーストを用いて電子部品の電極上にＣｕボールまたはＣｕボールの表面にはんだめっきを被覆したＣｕ核ボールを電気的に接合するはんだバンプが検討されている。ＣｕボールまたはＣｕ核ボールを用いて形成されたはんだバンプは、電子部品がプリント基板に実装される際、半導体パッケージの重量がはんだバンプに加わっても、はんだの融点では溶融しないＣｕボールにより半導体パッケージを支えることができる。したがって、半導体パッケージの自重によりはんだバンプが潰れることがない。関連技術として例えば特許文献１が挙げられる。【０００６】
Ｃｕボールは、小片に形成されたＣｕ材を加熱により溶融させることで球形に造球される。特許文献２には、Ｃｕ金属粉末を熱プラズマ中に投入して溶融した後に球状凝固させることでＣｕボールを形成する方法が記載されている。これらの方法により造球されたＣｕボールは、生産量や生産レートを向上させる観点から、室温や冷却ガス温度に急冷されることが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第９５／２４１１３号
【特許文献２】特開２００５−２４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したように、急冷によりＣｕボールを製造した場合、Ｃｕの結晶粒が一瞬にして形成され、結晶粒が大きく成長する前に微細な結晶粒によりＣｕボールが成形されてしまう。微細な結晶粒で形成されたＣｕボールは硬く、ビッカース硬さが大きいため、外部からの応力に対する耐久性が低くなり、耐落下衝撃性が悪くなるという問題がある。そのため、半導体チップの実装に用いられるＣｕボールには、一定の柔らかさ、すなわち、一定値以下のビッカース硬さが要求される。【０００９】
一定の柔らかさを有するＣｕボールを製造するためには、Ｃｕの純度を上げることが慣例である。これは、Ｃｕボール中の結晶核として機能する不純物元素が少なくなると結晶粒が大きく成長し、その結果、Ｃｕボールのビッカース硬さが小さくなるからである。ところが、Ｃｕボールの純度を上げた場合には、Ｃｕボールのビッカース硬さを小さくできる代わりに、Ｃｕボールの真球度が低くなってしまうという問題がある。【００１０】
Ｃｕボールの真球度が低い場合には、Ｃｕボールを電極上に実装した際のセルフアライメント性を確保できない可能性があると共に、半導体チップの実装時においてＣｕボールの高さが不均一となり、接合不良を引き起こす可能性がある。上記特許文献１では、Ｃｕボールの製造方法については記載されているが、ビッカース硬さおよび真球度の両方の特性を考慮したＣｕボールについての記載は一切されていない。【００１１】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、耐落下衝撃性に優れ、かつ、接合不良等の発生を抑制することが可能なＣｕボール、Ｃｕ核ボール、はんだ継手、はんだペースト、およびフォームはんだ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】
【００１２】
本発明者らは、Ｃｕボールについて選定を行った。Ｃｕボールのビッカース硬さが２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下であれば、本発明の課題解決のための好ましいＣｕボールが得られることを知見した。さらに、Ｃｕボールの結晶成長を促進させることで、より効率的に２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下の範囲のＣｕボールが得られ、量産効果が得られることが分かった。なお、本発明においては、Ｃｕボールの結晶成長を促進させる手段として、「アニーリング処理」を採用した場合について説明するが、このアニーリング処理は必ずしも必要な工程ではなく、他の手段を採用してＣｕボールの結晶成長を促進させることもできる。【００１３】
ここに、本発明は次の通りである。
（１）純度が９９．９％以上９９．９９５％以下であり、真球度が０．９５以上であり、ビッカース硬さが２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下であるＣｕボール。【００１４】
（２）Ｕの含有量が５ｐｐｂ以下であり、Ｔｈの含有量が５ｐｐｂ以下であり、ＰｂおよびＢｉの少なくとも一方の含有量の合計量が１ｐｐｍ以上であり、α線量が０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ２以下である上記（１）に記載のＣｕボール。【００１５】
（３）直径が１〜１０００μｍである上記（１）または（２）に記載のＣｕボール。【００１６】
（４）フラックス層が被覆されている上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載のＣｕボール。【００１７】
（５）上記（１）〜（３）の何れか一項に記載のＣｕボールと、このＣｕボールを被覆するはんだ層とを備えるＣｕ核ボール。【００１８】
（６）上記（１）〜（３）の何れか一項に記載のＣｕボールと、このＣｕボールを被覆するＮｉ、ＦｅおよびＣｏから選択される１元素以上からなるめっき層と備えるＣｕ核ボール。【００１９】
（７）めっき層を被覆するはんだ層をさらに備える上記（６）に記載のＣｕ核ボール。【００２０】
（８）真球度が０．９５以上である上記（５）〜（７）の何れか一項に記載のＣｕ核ボール。【００２１】
（９）前記めっき層を被覆するはんだ層は、α線量が０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ２以下である上記（５）〜（７）の何れか一項に記載のＣｕ核ボール。
【００２２】
（１０）フラックス層が被覆されている上記（５）〜（９）のいずれか１項に記載のＣｕ核ボール。【００２３】
（１１）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のＣｕボールを使用したはんだ継手。【００２４】
（１２）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のＣｕボールを使用したはんだペースト。【００２５】
（１３）上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載のＣｕボールを使用したフォームはんだ。【００２６】
（１４）上記（５）〜（１０）の何れか一項に記載のＣｕ核ボールを使用したはんだ継手。【００２７】
（１５）上記（５）〜（１０）の何れか一項に記載のＣｕ核ボールを使用したはんだペースト。【００２８】
（１６）上記（５）〜（１０）の何れか一項に記載のＣｕ核ボールを使用したフォームはんだ。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、Ｃｕボールのビッカース硬さを２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下とするので、耐落下衝撃性を向上させることができると共に基板間の適切な空間を保持できる。また、Ｃｕボールの真球度を０．９５以上とするので、Ｃｕボールを電極上に実装した際のセルフアライメント性を確保できると共に、Ｃｕボールの高さのばらつきを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明に係るＣｕボールを用いた電子部品の構成例を示す図である。
【図２】図２は、アニーリング処理時における温度と時間の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明を以下により詳しく説明する。本明細書において、Ｃｕボールの組成に関する単位（ｐｐｍ、ｐｐｂ、および％）は、特に指定しない限りＣｕボールの質量に対する割合（質量ｐｐｍ、質量ｐｐｂ、および質量％）を表す。
【００３２】
図１は、本発明に係るＣｕボール２０を用いて半導体チップ１０をプリント基板４０上に搭載した電子部品６０の構成の一例を示している。図１に示すように、Ｃｕボール２０は、はんだペースト１２を介して半導体チップ１０の電極１１上に実装されている。本例では、半導体チップ１０の電極１１にＣｕボール２０が実装された構造をはんだバンプ３０と呼ぶ。プリント基板４０の電極４１上には、はんだペースト４２が印刷されている。半導体チップ１０のはんだバンプ３０は、はんだペースト４２を介してプリント基板４０の電極４１上に接合されている。本例では、はんだバンプ３０をプリント基板４０の電極４１に実装した構造をはんだ継手５０と呼ぶ。
【００３３】
本発明に係るＣｕボール２０は、純度が９９．９％以上９９．９９５％以下であり、真球度が０．９５以上であり、ビッカース硬さが２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下であることを特徴としている。このように、Ｃｕボールのビッカース硬さを６０ＨＶ以下にすることにより耐落下衝撃性を向上させることができ、ビッカース硬さを２０ＨＶ以上とすることにより基板間の適切な空間を保持できる。また、Ｃｕボール２０の真球度を０．９５以上とすることにより、Ｃｕボール２０を半導体チップ１０の電極１１等に実装した際のセルフアライメント性を確保できると共に、Ｃｕボール２０ははんだ付けの温度で溶融しないため、はんだ継手５０における高さのばらつきを抑制できる。これにより、半導体チップ１０及びプリント基板４０の接合不良を確実に防止できる。以下に、Ｃｕボール２０の好ましい態様について説明する。
【００３４】
・ビッカース硬さ２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下
本発明に係るＣｕボールのビッカース硬さは、６０ＨＶ以下であることが好ましい。ビッカース硬さが６０ＨＶを超える場合、外部からの応力に対する耐久性が低くなり、耐落下衝撃性が悪くなると共にクラックが発生し易くなるからである。また、三次元実装のバンプや継手の形成時に加圧等の補助力を付与した場合において、硬いＣｕボールを使用すると、電極潰れ等を引き起こす可能性があるからである。さらに、Ｃｕボール２０のビッカース硬さが６０ＨＶを超える場合、結晶粒が一定以上に小さくなることで、電気伝導性の劣化を招いてしまうからである。本実施例では、生産性の高い急冷によりＣｕボールを製造した後、製造したＣｕボール２０に対して結晶成長を促進させることによりビッカース硬さが６０ＨＶ以下となるＣｕボール２０を製造している。Ｃｕボール２０の結晶成長を促進させる手段としては、例えば、アニーリング処理の他に、Ｃｕボール２０の造球時に従来の急冷ではなく、徐冷工程を設けることも挙げられる。Ｃｕボール２０を造球する製造装置として落下式の装置を使用する場合は、徐冷に非常に高い塔高さが必要となり実現は困難であるが、加熱炉式の造球方法であれば、冷却速度を遅くしたり搬送距離を長く設定したりする徐冷プロセスを設けることで対応することができる。
【００３５】
また、本発明に係るＣｕボールのビッカース硬さは、少なくともはんだボールのビッカース硬さ１０〜２０ＨＶよりも大きい値であることが必要であり、好ましくは２０ＨＶ以上である。Ｃｕボールのビッカース硬さが２０ＨＶ未満である場合、３次元実装において半導体チップ等の自重によりＣｕボール自体が変形し（潰れ）、基板間の適切な空間（スタンドオフ高さ）を保持できない。また、Ｃｕピラー等のように、めっき工程が不要であるため、Ｃｕボール２０のビッカース硬さを２０ＨＶ以上とすることにより電極４１等の狭ピッチ化を実現できる。
【００３６】
・Ｕ：５ｐｐｂ以下、Ｔｈ：５ｐｐｂ以下
ＵおよびＴｈは放射性元素であり、ソフトエラーを抑制するにはこれらの含有量を抑える必要がある。ＵおよびＴｈの含有量は、Ｃｕボール２０のα線量を０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ２以下とするため、各々５ｐｐｂ以下にする必要がある。また、現在または将来の高密度実装でのソフトエラーを抑制する観点から、ＵおよびＴｈの含有量は、好ましくは、各々２ｐｐｂ以下である。
【００３７】
・Ｃｕボールの純度：９９．９％以上９９．９９５％以下
本発明を構成するＣｕボール２０は純度が９９．９％以上９９．９９５％以下であることが好ましい。Ｃｕボール２０の純度がこの範囲であると、Ｃｕボール２０の真球度が高まるための十分な量の結晶核を溶融Ｃｕ中に確保することができる。真球度が高まる理由は以下のように詳述される。
【００３８】
Ｃｕボール２０を製造する際、所定形状の小片に形成されたＣｕ材は、加熱により溶融し、溶融Ｃｕが表面張力によって球形となり、これが凝固してＣｕボール２０となる。溶融Ｃｕが液体状態から凝固する過程において、結晶粒が球形の溶融Ｃｕ中で成長する。この際、不純物元素が多いと、この不純物元素が結晶核となって結晶粒の成長が抑制される。したがって、球形の溶融Ｃｕは、成長が抑制された微細結晶粒によって真球度が高いＣｕボール２０となる。一方、不純物元素が少ないと、相対的に結晶核となるものが少なく、粒成長が抑制されずにある方向性をもって成長する。この結果、球形の溶融Ｃｕは表面の一部分が突出して凝固してしまう。このようなＣｕボール２０は真球度が低い。不純物元素としては、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｐ、Ｓ、Ｕ、Ｔｈなどが考えられる。
【００３９】
純度の下限値は特に限定されないが、α線量を抑制し、純度の低下によるＣｕボール２０の電気伝導度や熱伝導率の劣化を抑制する観点から、好ましくは９９．９％以上である。
【００４０】
ここで、Ｃｕボール２０では、純度を必要以上に高めなくてもα線量を低減することができる。Ｃｕの方がＳｎより融点が高く、製造時の加熱温度はＣｕの方が高い。本発明では、Ｃｕボール２０を製造する際、後述のようにＣｕ材に従来では行わない加熱処理を行うため、２１０Ｐｏ、２１０Ｐｂ、２１０Ｂｉを代表とする放射性元素が揮発する。これらの放射性元素の中でも特に２１０Ｐｏは揮発し易い。
【００４１】
・α線量：０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ２以下
本発明を構成するＣｕボール２０のα線量は、０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ２以下である。これは、電子部品の高密度実装においてソフトエラーが問題にならない程度のα線量である。本発明では、Ｃｕボール２０を製造するために通常行っている工程に加え再度加熱処理を施している。このため、Ｃｕの原材料にわずかに残存する２１０Ｐｏが揮発し、Ｃｕの原材料と比較してＣｕボール２０の方がより一層低いα線量を示す。α線量は、更なる高密度実装でのソフトエラーを抑制する観点から、好ましくは０．００２０ｃｐｈ／ｃｍ２以下であり、より好ましくは０．００１０ｃｐｈ／ｃｍ２以下である。なお、Ｃｕボール２０のビッカース硬さを小さくするためのアニーリング処理や徐冷プロセスを設けたことによってＣｕボール２０のα線量が上昇することはない。
【００４２】
・ＰｂおよびＢｉの少なくとも一方の含有量が合計で１ｐｐｍ以上
本発明を構成するＣｕボール２０は、不純物元素としてＳｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｐ、Ｓ、Ｕ、Ｔｈなどを含有するが、特にＰｂまたはＢｉの含有量、もしくはＰｂおよびＢｉの両者を併せた含有量が合計で１ｐｐｍ以上含有することが好ましい。本発明では、はんだ継手の形成時にＣｕボール２０が露出した場合であっても、α線量を低減する上でＣｕボール２０のＰｂおよびＢｉの少なくとも一方の含有量を極限まで低減する必要がない。これは以下の理由による。
【００４３】
２１０Ｐｂおよび２１０Ｂｉはβ崩壊により２１０Ｐｏに変化する。α線量を低減するためには、不純物元素であるＰｂおよびＢｉの含有量も極力低い方が好ましい。
【００４４】
しかし、ＰｂおよびＢｉに含まれている２１０Ｐｂや２１０Ｂｉの含有比は低い。ＰｂやＢｉの含有量がある程度低減されれば、２１０Ｐｂや２１０Ｂｉはほとんど除去されると考えられる。本発明に係るＣｕボール２０は、Ｃｕの溶解温度が従来よりもやや高めに設定されるか、Ｃｕ材およびまたは造球後のＣｕボール２０に加熱処理が施されて製造される。この温度は、ＰｂやＢｉの沸点より低い場合であっても気化は起こるため不純物元素量は低減する。また、Ｃｕボール２０の真球度を高めるためには不純物元素の含有量が高い方がよい。したがって、本発明のＣｕボール２０は、ＰｂおよびＢｉの少なくとも一方の含有量が合計で１ｐｐｍ以上である。ＰｂおよびＢｉのいずれも含まれる場合は、ＰｂおよびＢｉの合計含有量が１ｐｐｍ以上である。
【００４５】
このように、ＰｂおよびＢｉの少なくとも一方はＣｕボール２０を製造した後でもある程度の量が残存するため含有量の測定誤差が少ない。さらに前述したようにＢｉおよびＰｂはＣｕボール２０の製造工程における溶融時に結晶核となるため、Ｃｕ中にＢｉやＰｂが一定量含有されていれば真球度の高いＣｕボール２０を製造することができる。したがって、ＰｂやＢｉは、不純物元素の含有量を推定するために重要な元素である。このような観点からも、ＰｂおよびＢｉの少なくとも一方の含有量は合計で１ｐｐｍ以上であることが好ましい。ＰｂおよびＢｉの少なくとも一方の含有量は、より好ましくは合計で１０ｐｐｍ以上である。上限値は特に限定されないが、Ｃｕボール２０の電気伝導度の劣化を抑制する観点から、より好ましくはＰｂおよびＢｉの少なくとも一方の含有量が合計で１０００ｐｐｍ未満であり、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以下である。Ｐｂの含有量は、より好ましくは１０ｐｐｍ〜５０ｐｐｍであり、Ｂｉの含有量は、より好ましくは１０ｐｐｍ〜５０ｐｐｍである。
【００４６】
・Ｃｕボールの真球度：０．９５以上
本発明を構成するＣｕボール２０は、基板間の適切な空間を保持する観点から真球度が０．９５以上である。Ｃｕボール２０の真球度が０．９５未満であると、Ｃｕボール２０が不定形状になるため、バンプ形成時に高さが不均一なバンプが形成され、接合不良が発生する可能性が高まる。さらに、Ｃｕボール２０を電極に搭載してリフローを行う際、Ｃｕボール２０が位置ずれを起こしてしまい、セルフアライメント性も悪化する。真球度は、より好ましくは０．９９以上である。本発明において、真球度とは真球からのずれを表す。真球度は、例えば、最小二乗中心法（ＬＳＣ法）、最小領域中心法（ＭＺＣ法）、最大内接中心法（ＭＩＣ法）、最小外接中心法（ＭＣＣ法）など種々の方法で求められる。詳しくは、真球度とは、５００個の各Ｃｕボールの直径を長径で割った際に算出される算術平均値であり、値が上限である１．００に近いほど真球に近いことを表す。本発明での長径の長さ、および直径の長さとは、ミツトヨ社製のウルトラクイックビジョン、ＵＬＴＲＡ  ＱＶ３５０−ＰＲＯ測定装置によって測定された長さをいう。
【００４７】
・Ｃｕボールの直径：１〜１０００μｍ
本発明を構成するＣｕボール２０の直径は１〜１０００μｍであることが好ましい。この範囲にあると、球状のＣｕボール２０を安定して製造でき、また、端子間が狭ピッチである場合の接続短絡を抑制することができる。Ｃｕボール２０をはんだペーストに用いる場合、Ｃｕボール２０の直径は１〜３００μｍであることが好ましい。
【００４８】
ここで、例えば、本発明に係るＣｕボール２０の直径が１〜３００μｍ程度である場合、「Ｃｕボール」の集合体は「Ｃｕパウダ」と呼ぶことができる。「Ｃｕパウダ」は、上述の特性を備えた多数のＣｕボール２０の集合体である。例えば、はんだペースト中の粉末として配合されるなど、単一のＣｕボール２０とは使用形態において区別される。同様に、はんだバンプの形成に用いられる場合にも、集合体として通常扱われるため、そのよう形態で使用される「Ｃｕパウダ」は単一のＣｕボール２０とは区別される。
【００４９】
また、本発明に係るＣｕボール２０の表面を単一の金属または合金からなる金属層により被覆することにより、Ｃｕボール２０および金属層からなるＣｕ核ボールを構成することができる。例えば、Ｃｕ核ボールは、Ｃｕボール２０と、このＣｕボール２０の表面を被覆するはんだ層（金属層）により構成することができる。はんだ層の組成は、合金の場合、Ｓｎを主成分とするはんだ合金の合金組成であれば特に限定されない。また、はんだ層としては、Ｓｎめっき被膜であってもよい。例えば、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ合金、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ｉｎ合金、およびこれらに所定の合金元素を添加したものが挙げられる。いずれもＳｎの含有量が４０質量％以上である。また、特にα線量を指定しない場合には、はんだ層として、Ｓｎ−Ｂｉ合金、Ｓｎ−Ｐｂ合金も使用できる。添加する合金元素としては、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｇｅ、Ｐ、Ｆｅなどがある。これらの中でも、はんだ層の合金組成は、落下衝撃特性の観点から、好ましくはＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金である。はんだ層の厚さは特に制限されないが、好ましくは片側で１００μｍ以下であれば十分である。一般には片側で２０〜５０μｍであればよい。
【００５０】
このとき、Ｃｕボール２０の表面とはんだ層との間に予めＮｉめっき層、Ｆｅめっき層やＣｏめっき層等を設けることで、電極への接合時においてはんだ中へのＣｕの拡散を低減することができ、Ｃｕボール２０のＣｕ食われを抑制することができる。Ｎｉめっき層、Ｆｅめっき層やＣｏめっき層等の膜厚は一般的には片側０．１〜２０μｍである。はんだ層のＵおよびＴｈの含有量は、Ｃｕ核ボールのα線量を０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ２以下とするため、各々５ｐｐｂ以下である。また、現在または将来の高密度実装でのソフトエラーを抑制する観点から、ＵおよびＴｈの含有量は、好ましくは、各々２ｐｐｂ以下である。また、Ｃｕ核ボールの表面に、フラックス層を被覆しても良い。
【００５１】
本発明に係るＣｕ核ボールは、Ｃｕボール２０と、このＣｕボール２０を被覆するＮｉ、ＦｅおよびＣｏから選択される１元素以上からなるめっき層（金属層）により構成することもできる。また、Ｃｕ核ボールの表面に、フラックス層を被覆しても良い。
【００５２】
さらに、本発明に係るＣｕボール２０の表面をフラックス層により被覆することもできる。また、本発明に係るＣｕボール２０またはＣｕ核ボールをはんだ中に分散させることで、フォームはんだを構成することができる。また、本発明に係るＣｕボール２０またはＣｕ核ボールをはんだに含有させることによりはんだペーストを構成することもできる。本発明に係るＣｕボール２０またはＣｕ核ボールは、電極間を接合するはんだ継手の形成に使用することもできる。
【００５３】
上述したフラックス層は、Ｃｕボール２０やはんだ層等の金属表面の酸化を防止すると共にはんだ付け時に金属酸化膜の除去を行う活性剤として作用する化合物を含む１種類あるいは複数種類の成分により構成される。例えば、フラックス層は、活性剤として作用する化合物と、活性補助剤として作用する化合物等からなる複数の成分により構成されていても良い。
【００５４】
フラックス層を構成する活性剤としては、本発明で要求される特性に応じてアミン、有機酸、ハロゲンのいずれか、複数のアミンの組み合わせ、複数の有機酸の組み合わせ、複数のハロゲンの組み合わせ、単一あるいは複数のアミン、有機酸、ハロゲンの組み合わせが添加される。
【００５５】
フラックス層を構成する活性補助剤としては、活性剤の特性に応じてエステル、アミド、アミノ酸のいずれか、複数のエステルの組み合わせ、複数のアミドの組み合わせ、複数のアミノ酸の組み合わせ、単一あるいは複数のエステル、アミド、アミノ酸の組み合わせが添加される。
【００５６】
また、フラックス層は、活性剤として作用する化合物等を、リフロー時の熱から保護するため、ロジンや樹脂を含むものであっても良い。更に、フラックス層は、活性剤として作用する化合物等を、はんだ層に固着させる樹脂を含むものであっても良い。
【００５７】
フラックス層は、単一あるいは複数の化合物からなる単一の層で構成されても良い。また、フラックス層は、複数の化合物からなる複数の層で構成されても良い。フラックス層を構成する成分は、固体の状態ではんだ層の表面に付着するが、フラックスをはんだ層に付着させる工程では、フラックスが液状またはガス状となっている必要がある。
【００５８】
このため、フラックス層を構成する成分は、溶液でコーティングするには溶剤に可溶である必要があるが、例えば、塩を形成すると、溶剤中で不溶となる成分が存在する。液状のフラックス中で不溶となる成分が存在することで、沈殿物が形成される等の難溶解性の成分を含むフラックスでは、均一な吸着が困難になる。このため、従来、塩を形成するような化合物を混合して、液状のフラックスを構成することはできない。
【００５９】
これに対し、本発明のフラックス層を備えたＣｕボール２０やＣｕ核ボールでは、１層ずつフラックス層を形成して固体の状態とし、多層のフラックス層を形成することができる。これにより、塩を形成するような化合物を使用する場合であって、液状のフラックスでは混合できない成分であっても、フラックス層を形成することができる。
【００６０】
酸化しやすいＣｕボール２０やＣｕ核ボールの表面が、活性剤として作用するフラックス層で被覆されることで、保管時等に、Ｃｕボール２０の表面およびＣｕ核ボールのはんだ層または金属層の表面の酸化を抑制することができる。
【００６１】
ここで、フラックスと金属の色は一般的に異なり、Ｃｕボール２０等とフラックス層の色も異なることから、色彩度、例えば、明度、黄色度、赤色度でフラックスの吸着量を確認できる。なお、着色を目的に、フラックス層を構成する化合物に色素を混合しても良い。
【００６２】
次に、本発明に係るＣｕボール２０の製造方法の一例を説明する。材料となるＣｕ材をセラミックのような耐熱性の板（以下、「耐熱板」という。）に置き、耐熱板とともに炉中で加熱する。耐熱板には底部が半球状となった多数の円形の溝が設けられている。溝の直径や深さは、Ｃｕボール２０の粒径に応じて適宜設定されており、例えば、直径が０．８ｍｍであり、深さが０．８８ｍｍである。また、Ｃｕ細線が切断されて得られたチップ形状のＣｕ材（以下、「チップ材」という。）を、耐熱板の溝内に一個ずつ投入する。溝内にチップ材が投入された耐熱板は、アンモニア分解ガスが充填された炉内で１１００〜１３００℃に昇温され、３０〜６０分間加熱処理される。このとき炉内温度がＣｕの融点以上になると、チップ材は溶融して球状となる。その後、炉内が冷却され、耐熱板の溝内でＣｕボール２０が急冷されることで成形される。
【００６３】
また、別の方法としては、るつぼの底部に設けられたオリフィスから溶融Ｃｕが滴下され、この液滴が室温（例えば２５℃）まで急冷されてＣｕボール２０が造球されるアトマイズ法や、熱プラズマがＣｕカットメタルを１０００℃以上に加熱して造球する方法がある。このように造球されたＣｕボール２０は、それぞれ８００〜１０００℃の温度で３０〜６０分間再加熱処理が施されても良い。なお、再加熱処理において、Ｃｕボール２０をゆっくり冷却することでアニーリング処理の効果を得ることができる。
【００６４】
本発明のＣｕボール２０の製造方法では、Ｃｕボール２０を造球する前にＣｕボール２０の原料であるＣｕ材を８００〜１０００℃で加熱処理してもよい。
【００６５】
Ｃｕボール２０の原料であるＣｕ材としては、例えばペレット、ワイヤー、板材などを用いることができる。Ｃｕ材の純度は、Ｃｕボール２０の純度を下げすぎないようにする観点から９９．９〜９９．９９５％でよい。
【００６６】
さらに高純度のＣｕ材を用いる場合には、前述の加熱処理を行わず、溶融Ｃｕの保持温度を従来と同様に１０００℃程度に下げてもよい。このように、前述の加熱処理はＣｕ材の純度やα線量に応じて適宜省略や変更されてもよい。また、α線量の高いＣｕボール２０や異形のＣｕボール２０が製造された場合には、これらのＣｕボール２０が原料として再利用されることも可能であり、さらにα線量を低下させることができる。
【００６７】
本実施例では、Ｃｕボール２０のビッカース硬さを小さくするために、造球したＣｕボール２０に対してアニーリング処理を施す。アニーリング処理では、アニーリング可能な７００℃にてＣｕボール２０を所定時間加熱し、その後、加熱したＣｕボール２０を長い時間をかけて徐冷する。これにより、Ｃｕボール２０の再結晶を行うことができ、緩やかな結晶成長を促進できるので、Ｃｕの結晶粒を大きく成長させることができる。この際、一般にＣｕの真球度は低下する。しかし、Ｃｕボール２０の最表面に形成される酸化銅が高純度の不純物元素として機能するので、Ｃｕボール２０の最表面は結晶粒が微細化した状態となり、Ｃｕボール２０の極度な真球度の低下は起こらない。
【実施例】
【００６８】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。本実施例では真球度が高いＣｕボールを作製し、この作製したＣｕボールのビッカース硬さおよびα線量を測定した。【００６９】
・Ｃｕボールの作製
真球度が高いＣｕボールの作製条件を検討した。純度が９９．９％のＣｕペレット、純度が９９．９９５％以下のＣｕワイヤー、および純度が９９．９９５％を超えるＣｕ板を準備した。各々をるつぼの中に投入した後、るつぼの温度を１２００℃に昇温し、４５分間加熱処理を行い、るつぼ底部に設けたオリフィスから溶融Ｃｕを滴下し、生成した液滴を室温（１８℃）まで急冷してＣｕボールに造球した。これにより、平均粒径が６００μｍのＣｕボールを作製した。元素分析は、ＵおよびＴｈについては誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ分析）、その他の元素については誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ−ＡＥＳ分析）により行った。以下に、真球度の測定方法を詳述する。【００７０】
・真球度
真球度はＣＮＣ画像測定システムで測定した。装置は、ミツトヨ社製のウルトラクイックビジョン、ＵＬＴＲＡ  ＱＶ３５０−ＰＲＯである。【００７１】
・ビッカース硬さ
Ｃｕボールのビッカース硬さは、「ビッカース硬さ試験−試験方法  ＪＩＳ  Ｚ２２４４」に準じて測定した。装置は、明石製作所製のマイクロビッカース硬度試験器、ＡＫＡＳＨＩ微小硬度計ＭＶＫ−Ｆ  １２００１−Ｑを使用した。【００７２】
・α線量
α線量の測定方法は以下の通りである。α線量の測定にはガスフロー比例計数器のα線測定装置を用いた。測定サンプルは３００ｍｍ×３００ｍｍの平面浅底容器にＣｕボールを容器の底が見えなくなるまで敷き詰めたものである。この測定サンプルをα線測定装置内に入れ、ＰＲ−１０ガスフローにて２４時間放置した後、α線量を測定した。【００７３】
なお、測定に使用したＰＲ−１０ガス（アルゴン９０％−メタン１０％）は、ＰＲ−１０ガスをガスボンベに充填してから３週間以上経過したものである。３週間以上経過したボンベを使用したのは、ガスボンベに進入する大気中のラドンによりα線が発生しないように、ＪＥＤＥＣ（Ｊｏｉｎｔ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｕｎｃｉｌ）で定められたＪＥＤＥＣ  ＳＴＡＮＤＡＲＤ−Ａｌｐｈａ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ＪＥＳＤ２２１に従ったためである。作製したＣｕボールの元素分析結果、α線量および真球度を表１に示す。【００７４】
【表１】
0005585751.tif 000002
【００７５】
表１に示すように、純度が９９．９％のＣｕペレットおよび９９．９９５％以下のＣｕワイヤーを用いたＣｕボールについては、いずれも真球度が０．９５以上を示したが、ビッカース硬さが６０ＨＶを上回った。また、表１に示すように、純度が９９．９９５％を超えるＣｕ板を用いたＣｕボールについては、ビッカース硬さが６０ＨＶ以下を示したが、真球度が０．９５を下回った。しがって、表１に示すＣｕボールでは、本発明に係るＣｕボールに要求される真球度が０．９５以上およびビッカース硬さが６０ＨＶ以下の双方の条件を満たすことができないことが分かった。【００７６】
・実施例１
次に、純度９９．９％のＣｕペレットで製造したＣｕボールをカーボン製バットに入れた後、このバットを連続コンベア式電気抵抗加熱炉に搬入してアニーリング処理を行った。このときの、アニーリング条件を図２に示す。なお、炉内は、Ｃｕボールの酸化を防止するために窒素ガス雰囲気にした。室温は２５℃とした。【００７７】
アニーリング条件としては、図２に示すように、室温から７００℃に加熱する昇温時間を６０分間とし、７００℃で保持する保持時間を６０分間とし、７００℃から室温に冷却する冷却時間を１２０分間とした。炉内の冷却は、炉内に設置した冷却ファンを用いて行った。次に、アニーリング処理が施されたＣｕボールを希硫酸に浸漬させることで酸処理を行った。これは、アニーリング処理によりＣｕボール表面に形成された酸化膜を除去するためである。【００７８】
このようにして得られたＣｕボールのアニーリング処理前後におけるビッカース硬さを下記表２に示す。また、アニーリング処理後におけるＣｕボールの真球度およびα線量のそれぞれを上述した方法により測定した。これらの測定結果についても下記表２に示す。【００７９】
・実施例２
実施例２では、表１に示した純度が９９．９９５％以下のＣｕワイヤーにより作製されたＣｕボールに対し、実施例１と同様の方法により、アニーリング処理を行うと共に酸化膜除去処理を行った。そして、得られたＣｕボールのビッカース硬さを測定した。また、アニーリング処理後におけるＣｕボールの真球度およびα線量のそれぞれを上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表２に示す。【００８０】
・比較例１
比較例１では、表１に示した純度が９９．９％のＣｕペレットにより作製されたＣｕボールのビッカース硬さを測定した。また、このＣｕボールの真球度およびα線量のそれぞれを上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表２に示す。【００８１】
・比較例２
比較例２では、表１に示した純度が９９．９９５％以下のＣｕワイヤーにより作製されたＣｕボールのビッカース硬さを測定した。また、このＣｕボールの真球度およびα線量のそれぞれを上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表２に示す。【００８２】
・比較例３
比較例３では、表１に示した純度が９９．９９５％を超えるＣｕ板により作製されたＣｕボールのビッカース硬さを測定した。また、このＣｕボールの真球度およびα線量のそれぞれを上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表２に示す。【００８３】
【表２】
0005585751.tif 000003
【００８４】
実施例１および実施例２のＣｕボールのビッカース硬さは、表２に示すように、アニーリング処理を施すことにより２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下となった。また、Ｃｕボールの真球度は、アニーリング処理を施した後も、０．９５以上が確保された。アニーリングによる粒成長が起こることで真球度の低下が予測されるが、実施例によれば、予想外にも高い真球度を確保されている結果となった。【００８５】
この理由としては、含有する不純物元素が多いことや、Ｃｕボールの表面の酸化膜周辺で酸化銅が不純物として機能し、結晶成長がＣｕボール表面付近で局所的に阻害されたことで、真球度の低下が抑制されたこと等が考えられる。これらの結果から、純度が９９．９％以上、９９．９９５％以下のＣｕボールを用いた場合であって、造球時のビッカース硬さが６０ＨＶを超える場合でも、アニーリング処理を施すことによりビッカース硬さが２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下でかつ真球度が０．９５以上のＣｕボールが得られることが立証された。また、実施例１および実施例２では、表２に示すように、アニーリング処理の前後において、Ｃｕボールのα線量が０．００１０ｃｐｈ／ｃｍ２以下となり、アニーリング処理後においても低いα線量を確保できることが立証された。【００８６】
これに対し、比較例１および比較例２のＣｕボールは、表２に示すように、真球度が０．９５以上となるが、ビッカース硬さが６０ＨＶ超となっており、本発明に係るＣｕボールのビッカース硬さおよび真球度の両方の条件を満たさないことが分かった。また、比較例３のＣｕボールは、ビッカース硬さが６０ＨＶ以下となるが、真球度が０．９５を下回っており、本発明に係るＣｕボールのビッカース硬さおよび真球度の両方の条件を満たさないことが分かった。【００８７】
・実施例３
次に、上述したＣｕボールを用いたＣｕ核ボールのアニーリング処理前後における真球度およびα線量について説明する。実施例３では、実施例１におけるアニーリング処理後のＣｕボールの表面に片側で２μｍのＮｉめっき層を被覆することにより作製されたＣｕ核ボールの真球度およびα線量を上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表３に示す。【００８８】
・実施例４
実施例４では、実施例２におけるアニーリング処理後のＣｕボールの表面に片側で２μｍのＮｉめっき層を被覆することにより作製されたＣｕ核ボールの真球度およびα線量を上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表３に示す。【００８９】
・実施例５
実施例５では、実施例１におけるアニーリング処理後のＣｕボールの表面に片側５０μｍのＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金からなるはんだめっき層を被覆することにより作製されたＣｕ核ボールの真球度およびα線量を上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表３に示す。【００９０】
・実施例６
実施例６では、実施例２におけるアニーリング処理後のＣｕボールの表面に片側５０μｍのＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金からなるはんだめっき層を被覆することにより作製されたＣｕ核ボールの真球度およびα線量を上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表３に示す。【００９１】
・実施例７
実施例７では、実施例３におけるＮｉめっきが被覆されたＣｕ核ボールの表面にさらにはんだめっき層を被覆することにより作製された、Ｃｕ核ボールの真球度およびα線量を上述した方法により測定した。実施例７は、６００μｍの粒径のＣｕボールに、片側２μｍのＮｉめっき層と片側５０μｍのはんだめっき層で被覆されており、７０４μｍの粒径のＣｕ核ボールとなる。これらの測定結果を下記表３に示す。【００９２】
・実施例８
実施例８では、実施例４におけるＮｉめっきが被覆されたＣｕ核ボールの表面にさらにはんだめっき層を被覆することにより作製された、Ｃｕ核ボールの真球度およびα線量を上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表３に示す。【００９３】
・比較例４
比較例４では、比較例３におけるＣｕボールの表面に片側で２μｍのＮｉめっき層を被覆することにより作製されたＣｕ核ボールの真球度およびα線量を上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表３に示す。【００９４】
・比較例５
比較例５では、比較例３におけるＣｕボールの表面に片側５０μｍのＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ合金からなるはんだめっき層を被覆することにより作製されたＣｕ核ボールの真球度およびα線量を上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表３に示す。【００９５】
・比較例６
比較例６では、比較例３におけるＣｕボールの表面にＮｉめっき層およびはんだめっき層をこの順に被覆することにより作製された、Ｃｕ核ボールの真球度およびα線量を上述した方法により測定した。これらの測定結果を下記表３に示す。【００９６】
【表３】
0005585751.tif 000004
【００９７】
実施例３乃至実施例８のＣｕ核ボールは、表３に示すように、何れの実施例においても真球度が０．９５以上となり、ＣｕボールにＮｉめっき層やはんだめっき層を被覆したり、これらの層を積層したりした場合でも高い真球度を確保できることが立証された。同様に、実施例３乃至実施例８のＣｕ核ボールは、α線量が何れの実施例でも０．００１０ｃｐｈ／ｃｍ２以下となり、ＣｕボールにＮｉめっき層やはんだめっき層を被覆したり、これらの層を積層したりした場合でも低いα線量を確保できることが立証された。【００９８】
これに対し、比較例４乃至比較例６では、全ての比較例において、α線量が０．００１０ｃｐｈ／ｃｍ２以下となっており、本発明に係るＣｕ核ボールのα線量の条件を満たしているが、真球度が０．９５を下回っており、本発明に係るＣｕ核ボールの真球度の条件を満たしていないことが分かった。【００９９】
次に、所望の真球度及びα線量が得られた実施例１のＣｕボールを用いてフラックスコートＣｕボールを作製し、酸化膜厚を測定した。【０１００】
（１）フラックスの組成
以下の表４に示す組成でフラックスを作製した。フラックス（９）は、活性剤として有機酸であるステアリン酸を５質量％含み、ロジンとしてロジンエステルを５質量％含む。塗布前のフラックスは液状とする必要があるので、残部は溶剤としてイソプロピルアルコールを９０質量％含む。【０１０１】
フラックス（１０）は、活性剤としてアミンである２−フェニルイミダゾールを５質量％含み、ロジンとして水添ロジンを５質量％含み、残部は溶剤としてイソプロピルアルコールを９０質量％含む。【０１０２】
【表４】
0005585751.tif 000005
【０１０３】
（２）フラックスコートＣｕボールの作製
所望の真球度及びα線量が得られた実施例１のＣｕボールと、表４に示すフラックスを使用して、以下に示す実施例のフラックスコートＣｕボールを作製した。実施例９のフラックスコートＣｕボールは、表４に示すフラックス（９）に浸漬し、その後金属バットにＣｕボールを散布し、温風乾燥を行った。【０１０４】
実施例１０のフラックスコートＣｕボールは、実施例１のＣｕボールを表４に示すフラックス（１０）を浸漬し、その後、金属バットにＣｕボールを散布し、温風乾燥を行った。比較例７では、実施例１のＣｕボールをフラックスにより被覆しない状態のものを用いた。【０１０５】
（３）酸化膜厚の測定
フラックスで被覆した各実施例のフラックスコートＣｕボールと、フラックスで被覆しないＣｕボールを、それぞれ２００℃の恒温槽で１分、加熱処理を行った。【０１０６】
得られたフラックスコートＣｕボールをイソプロピルアルコールにて洗浄し、フラックスの付着していないＣｕボールとした。各実施例のフラックスコートＣｕボールからフラックスを剥離したＣｕボールと、フラックスで被覆しない比較例７のＣｕボールをＦＥ−ＡＥＳにて酸化膜厚を測定した。酸化膜厚はＳｉＯ２換算値である。酸化膜厚を表５に示す。【０１０７】
【表５】
0005585751.tif 000006
【０１０８】
表５に示すように、有機酸とロジン、あるいは、アミンとロジンを組み合わせたフラックスでＣｕボールが被覆された実施例９及び実施例１０のフラックスコートＣｕボールでは、フラックスで被覆されない比較例７のＣｕボールと比較して、耐熱性が向上し高温下での酸化が抑えられることが判った。【０１０９】
・フラックスコートＣｕ核ボールのはんだ接合性
所望の真球度及びα線量が得られた実施例５のＣｕ核ボールを用いてフラックスコートＣｕ核ボールを作製し、はんだ接合性を検証した。【０１１０】
（１）フラックスの組成
以下の表６に示す組成でフラックスを作製した。フラックス（１１）は、活性剤として有機酸であるステアリン酸を５質量％含み、ロジンとしてロジンエステルを５質量％含み、残部は溶剤としてイソプロピルアルコールを９０質量％含む。【０１１１】
フラックス（１２）は、活性剤としてアミンである２−フェニルイミダゾールを５質量％含み、ロジンとして水添ロジンを５質量％含み、残部は溶剤としてイソプロピルアルコールを９０質量％含む。【０１１２】
フラックス（１３）は、活性剤として有機酸であるセバシン酸を１０質量％含み、残部は溶剤としてイソプロピルアルコールを９０質量％含む。フラックス（１４）は、活性剤としてハロゲンであるジブロモブテンジオールの１種であるｔｒａｎｓ−２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオールを１０質量％含み、残部は溶剤としてイソプロピルアルコールを９０質量％含む。【０１１３】
【表６】
0005585751.tif 000007
【０１１４】
（２）フラックスコートＣｕ核ボールの作製
次に、所望の真球度及びα線量が得られた実施例５のＣｕ核ボールと、上述した表６に示すフラックスを使用して、以下に示す実施例のフラックスコートＣｕ核ボールを作製した。実施例１１のフラックスコートＣｕ核ボールは、実施例５のＣｕ核ボールを表６に示すフラックス（１１）に浸漬し、その後、金属バットにＣｕ核ボールを散布し、温風乾燥を行った。【０１１５】
実施例１２のフラックスコートＣｕ核ボールは、実施例５のＣｕ核ボールを表６に示すフラックス（１２）に浸漬し、その後、金属バットにＣｕ核ボールを散布し、温風乾燥を行った。実施例１３のフラックスコートＣｕ核ボールは、実施例５のＣｕ核ボールを表６に示すフラックス（１３）に浸漬し、その後、金属バットにＣｕ核ボールを散布し、温風乾燥を行った。実施例１４のフラックスコートＣｕ核ボールは、実施例５のＣｕ核ボールを表６に示すフラックス（１４）に浸漬し、その後、金属バットにＣｕ核ボールを散布し、温風乾燥を行った。比較例８では、実施例５のＣｕ核ボールをフラックスにより被覆しない状態のものを用いた。【０１１６】
（３）はんだ接合性の検証
フラックスで被覆した各実施例のフラックスコートＣｕ核ボールと、フラックスで被覆しないＣｕ核ボールを、それぞれＣｕ板に散布し、２５０℃で３０秒、ホットプレート上で大気リフローを行った。【０１１７】
Ｃｕ板上で得られた接合物ではんだ接合が形成されているかを確認した。はんだ接合性の検証は、各実施例のフラックスコートＣｕ核ボール及び比較例のＣｕ核ボールがリフローされたＣｕ板を机上で垂直に配置し、５ｃｍ程度の高さから基板を持ったまま机に落とす。【０１１８】
この際、接合物がはんだ接合されてＣｕ板から外れない状態をＯＫとし、接合物がＣｕ板上から外れた場合はＮＧと判定した。なお、はんだ接合性の検証は、接合物を指で擦ったり、Ｃｕ板を洗浄液（ＩＰＡ等）で洗浄することによって擦っている際、または洗浄中に接合物が外れるかどうかでも確認できる。ここで、接合確認用の接合対象物としてのＣｕ基板には、ＯＳＰ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ）処理と称されるプリフラックス処理を施しても良く、本例では、Ｃｕ−ＯＳＰ基板を使用した。【０１１９】
接合対象物として、ＮｉめっきＣｕ基板でもはんだ接合性を検証した。サンプルの作製方法はＮｉめっきを施したＣｕ基板を使用すること以外は、Ｃｕ基板を使用した検証例と同じであり、判定基準もＣｕ板と同様である。Ｃｕ板及びＮｉめっきＣｕ板を使用したはんだ接合性の検証結果を以下の表７に示す。【０１２０】
【表７】
0005585751.tif 000008
【０１２１】
表７に示すように、フラックスで被覆した実施例１１、実施例１２、実施例１３及び実施例１４のフラックスコートＣｕ核ボールでは、接合対象物がＣｕ−ＯＳＰ基板であってもＮｉめっきＣｕ基板であっても、リフローで得られた接合物が接合対象物から外れなかった。これは、フラックスにより酸化膜を除去できたことで、合金層の形成、所謂はんだ接合ができたためであると考えられる。【０１２２】
これに対し、フラックスで被覆していない比較例８のＣｕ核ボールでは、リフローで得られた接合物が接合対象物から外れた。これは、酸化膜が除去できないため、はんだ接合ができていないためであると考えられる。以上のことから、フラックスコートＣｕ核ボールでは、Ｃｕ核ボールと比較してはんだ接合性が向上していることが判る。【０１２３】
なお、作成後のフラックスコートＣｕボール及びＣｕ核ボールについて、ふるい等で分級工程を行うことにより、フラックスの被覆量ごとにフラックスコートＣｕボール及びＣｕ核ボールを選別することができる。これにより、Ｃｕボールについては、電極との接合に使われるはんだペーストとの濡れ性とフラックスコートボールの流動性を、Ｃｕ核ボールについては、電極へのはんだの濡れ性とフラックスコートボールの流動性を両立することができる。【０１２４】
さらに、本発明のフラックスコートボールの全ての実施例において、α線量を計測したところ、放射されるα線量はいずれも０．００１０ｃｐｈ／ｃｍ２以下であり、本発明を構成するＣｕボールのα線量である、ソフトエラーを抑制するのに好ましい値の０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ２以下を満たす。【０１２５】
なお、本発明の技術範囲は、本発明の上記特徴を有するＣｕカラム、ピラーやペレットの形態に応用することもできる。
【符号の説明】
【０１２６】
１０  半導体チップ
１１，４１  電極
１２，４２  はんだペースト
２０  Ｃｕボール
３０  はんだバンプ
４０  プリント基板
５０  はんだ継手
６０  電子部品
【要約】
耐落下衝撃に強く、かつ、接合不良等の発生を抑制することができるＣｕボール、Ｃｕ核ボール、はんだ継手、はんだペースト、およびフォームはんだを提供する。
電子部品６０は、半導体チップ１０のはんだバンプ３０とプリント基板４０の電極４１とがはんだペースト１２，４２で接合されることにより構成される。はんだバンプ３０は、半導体チップ１０の電極１１にＣｕボール２０が接合されることにより形成される。本発明に係るＣｕボール２０は、純度が９９．９％以上９９．９９５％以下であり、真球度が０．９５以上であり、ビッカース硬さが２０ＨＶ以上６０ＨＶ以下である。【図１】
0005585751.tif 000009
【図２】
0005585751.tif 000010