(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとなる球状の金属粉と、
該金属粉の表面を被覆するはんだめっき被膜を備えた核ボールであって、
前記金属粉は、金属の純度が９９．９％以上９９．９９５％以下で、ＰｂおよびまたはＢｉの含有量の合計量が１ppm以上となされた、真球度が０．９５以上の球体であり、
前記はんだめっき被膜は、Ｂｉを４０〜６０質量％含有したＳｎ−Ｂｉ系Ｐｂフリーはんだ合金で、ＵとＴｈの含有量がそれぞれ５ｐｐｂ以下となされると共に、
前記核ボールのα線量が０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下となされた
ことを特徴とする核ボール。
【請求項２】
コアとなる球状の金属粉と、
該金属粉の表面を被覆するはんだめっき被膜を備えた核ボールであって、
前記金属粉は、金属の純度が９９．９％以上９９．９９５％以下で、Ｕが５ｐｐｂ以下で、Ｔｈが５ｐｐｂ以下の含有量となされ、ＰｂおよびまたはＢｉの含有量の合計量が１ppm以上となされ、α線量が０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下、真球度が０．９５以上の球体であり、
前記はんだめっき被膜は、Ｂｉを４０〜６０質量％含有したＳｎ−Ｂｉ系Ｐｂフリーはんだ合金である
ことを特徴とする核ボール。
【請求項３】
前記はんだめっき被覆は、ＵとＴｈの含有量がそれぞれ５ｐｐｂ以下となされると共にα線量が０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下となされた
ことを特徴とする請求項２に記載の核ボール。
【請求項４】
前記はんだめっき被覆のα線量が０．００２０ｃｐｈ／ｃｍ2以下となされた
ことを特徴とする請求項１または３に記載の核ボール。
【請求項５】
前記はんだめっき被覆のα線量が０．００１０ｃｐｈ／ｃｍ2以下となされた
ことを特徴とする請求項１または３に記載の核ボール。
【請求項６】
前記金属粉は、Ｃｕボールである
ことを特徴とする請求項１〜５に記載の核ボール。
【請求項７】
前記金属粉は、前記はんだめっき被膜で被覆される前に予めＮｉおよびＣｏから選択される１元素以上からなるめっき層で被覆されている
ことを特徴とする請求項１〜６に記載の核ボール。
【請求項８】
Ｓｎ−Ｂｉ系合金として、Ｓｎ−Ｂｉ合金または、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ、Gｅ、Ｃｏ、Ｐ、Ｆｅの中から少なくとも１種以上を含有するＳｎ−Ｂｉ合金が使用される
ことを特徴とする請求項１〜７に記載の核ボール。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の核ボールを被覆するフラックス層を備える
ことを特徴とするフラックスコート核ボール。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の核ボールを用いた
ことを特徴とするはんだペースト。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の核ボールを用いた
ことを特徴とするフォームはんだ。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の核ボールを使用して形成された
ことを特徴とするはんだ継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合温度の低温下を図ったα線量が少ない核ボール、はんだペースト、フォームはんだ、フラックスコート核ボールおよびはんだ継手に関する。
【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】
半導体パッケージにＢＧＡを適用した電子部品は、電極を備えた半導体チップが樹脂で封止されると共に、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。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したものであり、プリント基板の導電性ランドに接合することで半導体チップがプリント基板に実装される。
【０００４】
近年、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次元の高密度実装が検討されている。
【０００５】
３次元高密度実装がなされた半導体パッケージにＢＧＡを適用する場合、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、はんだが電極からはみ出し、電極間の短絡（ショート）が発生することも考えられる。
【０００６】
このような問題を解消するため、はんだボールよりも硬度の高いボールの適用が検討されている。硬度の高いボールとしてはＣｕボールやＣｕ核ボールを使用したはんだバンプが検討されている。Ｃｕ核ボールとは、Ｃｕボールの表面にはんだ被膜（はんだめっき被膜）が形成されたものをいう。
【０００７】
ＣｕボールやＣｕ核ボールは、はんだの融点では溶融しないので、半導体パッケージの重量がはんだバンプに加わっても、実装処理時にはんだバンプが潰れることがないため、半導体パッケージを確実に支えることができる。Ｃｕボールなどの関連技術として例えば特許文献１が挙げられる。
【０００８】
ところで、電子部品の小型化は高密度実装を可能にするが、高密度実装はソフトエラーという問題を引き起こすことになった。ソフトエラーは半導体集積回路（ＩＣ回路）のメモリセル中にα線が進入して記憶内容が書き換えられる可能性があるというものである。
【０００９】
α線は、はんだ合金中のＵ、Ｔｈ、Ｐｏなどの放射性元素やＰｂ、Ｂｉなどに含有される放射性同位体がβ崩壊を経てα崩壊することにより放射されると考えられている。
近年では放射性元素の含有量を低減した低α線のはんだ材料の開発が行われている。関連文献として例えば特許文献２が挙げられる。
【００１０】
はんだボールの表面をめっき層で被覆した核ボールとして、めっき層をＳｎ−Ｂｉ合金で構成することで融点の低温化を行い、低温下でのリフローを可能にする技術が特許文献３に開示されている。さらに、はんだ材料として使用されるＢｉのα線量を０．０１００ｃｐｈ／ｃｍ2以下に抑えた技術は、特許文献４に開示されている。特許文献５には接合強度と融点の低温化を図る技術が開示されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第９５／２４１１３号
【特許文献２】特許第４４７２７５２号公報
【特許文献３】国際公開２０１３−１４１６６号
【特許文献４】特開２０１３−１８５２１４号公報
【特許文献５】特開２００７−４６０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、特許文献１には真球度の高いＣｕボールやＣｕ核ボールが記載されている。しかし、特許文献１ではＣｕ核ボールのα線量を低減するという課題は一切考慮されていない。
【００１３】
同文献では、はんだ被膜を構成するはんだ合金について、背景技術の説明としてＰｂ−Ｓｎ合金が唯一開示されているにすぎない。α線はＳｎに不純物として含まれるＰｂの同位体210Ｐｂが210Ｐｂ→210Ｂｉ→210Ｐｏ→206Ｐｂに崩壊する過程において、210Ｐｏからα線が放射される。
【００１４】
同文献に唯一開示されているＰｂ−Ｓｎはんだ合金はＰｂを多量に含有するため、放射性同位体である210Ｐｂも含有しているものと考えられる。したがって、このはんだ合金がＣｕ核ボールのはんだ被膜に適用されたとしても、α線量の低減化は不可能である。
【００１５】
同文献には、ＣｕボールにＳｎめっきを行うことや、Ｃｕボールおよび電解液が流動した状態で電解めっきを行うことについては一切開示されていない。
【００１６】
また、同文献に記載の電解精錬では、電解析出面が一方向に限られるため、Ｃｕボールのような微小ワークに対して膜厚が均一なめっき被膜を形成することができない。
【００１７】
特許文献２には、α線量が低いＳｎインゴットの発明が開示されており、単に電解精錬を行うのではなく、電解液に吸着剤を懸濁することによりＰｂやＢｉを吸着してα線量を低減することが記載されている。
【００１８】
同文献によれば、ＰｂやＢｉはＳｎと標準電極電位が近いため、一般的な電解精錬によりＳｎを平板電極へ電解析出を行うだけではα線量の低減は困難である。仮に、同文献に記載のように電解精錬をＣｕボールのめっき被膜の形成に適用し、めっき液に吸着剤を懸濁してバレルめっきを行うと、めっき液やワークが攪拌されると同時に吸着剤も攪拌される。この撹拌によって吸着剤に吸着されたＰｂイオンやＢｉイオンがキャリアとなり、吸着剤とともにはんだ被膜内に取り込まれる可能性がある。
【００１９】
吸着剤を取り込んだはんだ被膜は高いα線を放射する。吸着剤の粒径はサブミクロン程度であり非常に小さいため、めっき液を流動させながら懸濁後の吸着剤を分離・回収することは困難であると考えられる。したがって、ＰｂやＢｉを吸着した吸着剤が被膜に取り込まれないようにすることは難しい。
【００２０】
これらに加えて、特許文献１にはＰｂ−Ｓｎはんだ合金が開示されているが、めっき法、溶着法、ろう付け法などが等価な方法として開示されているため、むしろ、α線量の低減を否定することが記載されていることになる。
【００２１】
特許文献１の課題は、真球度が高いＣｕ核ボールを製造することにあるのに対して、同文献には、α線量を低減するという課題を解決するため、電解精錬でＳｎ中のＰｂを可能な限り除去することが開示されている。
【００２２】
したがって、特許文献１を知る当業者は、同文献に開示されているＣｕ核ボールのα線量を低減するという課題を想起することがなく、しかも、はんだの組成も相反するため、α線量を低減する課題を想起し、さらには、はんだ被膜を構成するＰｂ−Ｓｎはんだ合金に代えて、無数に存在するはんだ合金の中からＳｎ系特にＳｎ−Ｂｉ系合金はんだを適用することに想い到るためには、数限りない試行錯誤を要するものと考えられる。
【００２３】
当業者であっても、同文献に開示されているα線量が低いＳｎインゴットを用いてめっき液を作製し、特許文献１に開示されているめっき法によりＣｕ核ボールを形成することも極めて困難である。
【００２４】
このように、特許文献１や特許文献２に記載の従来技術を適用して製造したＣｕ核ボールは、継手の形成に用いられると、Ｃｕ核ボールのはんだ被膜中に存在する放射性元素が継手の電極に拡散してα線が放出される可能性が高い。したがって、高密度実装により新たに問題となってきたソフトエラーは回避できない。
【００２５】
特許文献３は、めっき層（はんだ層）としてＳｎ−Ｂｉ合金が使用され、そのうちＢｉの含有量が４５〜６５％に選定することで１６０℃以下の低温下でリフロー処理ができる技術が開示されるも、どのようなボールをコアボールとして使用すると共に、Ｃｕボールおよびはんだ層のα線量をどのように低減化してソフトエラーに対処するかと言う技術は開示されていない。
【００２６】
特許文献４では、はんだ材料として使用されるＢｉのα線量を抑えることで、ソフトエラーを防止する技術が開示されるものの、同文献ははんだ材料そのものの改良であって、核ボールとして使用されるコアとなるボールの低α線量化を図り、その上ではんだめっき被膜自体の低α線量化を図る具体的な技術は全く開示されていない。
【００２７】
低α線量のＳｎ−Ｂｉ合金についても開示されているが、同文献の合金には、添加材を使用しないと記述されており、キレート剤や光沢剤などの添加剤の使用が不可避である電解めっきでの使用は一切検討されていない。このように同文献ではＳｎ−Ｂｉ合金を純金属のＳｎとＢｉを溶融させて使用するも、電解めっき法（湿式めっき法）にて核ボールを形成するという技術は全く開示されていない。さらにＢｉは放射性同位体へ壊変するため、α線量を低くすることが難しく、同文献中でも製造されたＢｉのα線量は、０．０１００ｃｐｈ／ｃｍ2以下という結果になっている。
【００２８】
特許文献５では、Ｃｕからなるコアボールの表面にＳｎ−Ｂｉ合金によるめっき層を形成することで、接合強度を高め、融点の低温下を図る技術が開示されている。
【００２９】
しかし、そうするためにはめっき層に含まれるＢｉの組成比が内部（コア表面）より外部（外表面）に向かって変化させる必要があるので、技術的に困難な作業を伴う。加えて、コアボールの低α線量化と共に、はんだめっき被膜の低α線量化を図る技術は開示されていない。
【００３０】
そこで、本発明はソフトエラーの発生を抑制すると共に、実装処理時のはんだ溶融温度の低温化を図り、実装部品への熱的ストレスを軽減できる核ボール、はんだペースト、フォームはんだ、フラックスコート核ボールおよびはんだ継手を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上述した課題を解決するため、本発明に係る核ボールは、コアとなる球状の金属粉と、この金属粉の表面を被覆するはんだめっき被膜とで構成される。
（１）請求項１記載の球状の金属粉は、金属の純度が９９．９％以上９９．９９５％以下で、ＰｂおよびまたはＢｉの含有量の合計量が１ppm以上となされた、真球度が０．９５以上の球体が使用される。同じく、金属粉を被覆するはんだめっき被膜は、Ｂｉを４０〜６０質量％含有したＳｎ−Ｂｉ系Ｐｂフリーはんだ合金で、ＵとＴｈの含有量がそれぞれ５ｐｐｂ以下となされると共に、α線量が０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下に選定されたものが使用される。
（２）請求項２記載の金属粉は、金属の純度が９９．９％以上９９．９９５％以下で、Ｕが５ｐｐｂ以下で、Ｔｈが５ｐｐｂ以下の含有量となされ、ＰｂおよびまたはＢｉの含有量の合計量が１ppm以上となされると共に、α線量が０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下、真球度が０．９５以上の球体が使用される。同じく、金属粉を被覆するはんだめっき被膜は、Ｂｉを４０〜６０質量％含有したＳｎ−Ｂｉ系Ｐｂフリーはんだ合金が使用される。
（３）請求項３記載のはんだめっき被覆は、ＵとＴｈの含有量がそれぞれ５ｐｐｂ以下となされると共に、α線量が０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下となされた上記（２）記載のＳｎ−Ｂｉ系Ｐｂフリーはんだ合金が使用される。
（４）請求項１または３において、α線量が０．００２０ｃｐｈ／ｃｍ2以下となされたはんだめっき被膜が使用される。
（５）請求項１または３において、α線量が０．００１０ｃｐｈ／ｃｍ2以下となされたはんだめっき被膜が使用される。
（６）請求項1〜５において、金属粉としてはＣｕボールが使用される。
（７）請求項1〜６において、はんだめっき被膜で被覆される前に予めＮｉおよびＣｏから選択される１元素以上からなるめっき層で被覆された金属粉が使用される。
（８）請求項１〜７において、はんだめっき被覆は、Ｓｎ−Ｂｉ合金またはＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ、Gｅ、Ｃｏ、Ｐ、Ｆｅの中から少なくとも１種以上を含有するＳｎ−Ｂｉ系合金が使用される。
（９）請求項１〜８において、核ボールにフラックス層を被覆することでフラックスコート核ボールが構成される。
（１０）請求項１〜９において、核ボールを用いてはんだペーストが構成される。
（１１）請求項１〜９において、核ボールを用いてフォームはんだが構成される。
（１２）請求項１〜９において、核ボールを用いてはんだ継手が構成される。
【００３２】
金属粉自体の低α線量化と共に接合温度の低温化を図るための条件を得るにあたり、本発明者らは、まず核ボールとして使用する金属粉の選定を行った。金属粉は球体であり、その素材としてはＣｕ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｃｏなどの金属粉体である。
【００３３】
Ｃｕボールを金属粉として使用する場合、このＣｕボールは不純物を含有しているものが好ましい。それは、Ｃｕボールに特定の金属としてＰｂおよびまたはＢｉが一定量含有されていなければ、Ｃｕボールの真球度が低下し、はんだめっきを行うときにＣｕボールへのはんだめっきが均一にならず、結局、得られるＣｕボールの真球度が低下することを知見した。
【００３４】
Ｃｕボールを造球する際の加熱処理温度を１０００℃以上の高温下で行うことで、Ｃｕボールに含まれる不純物のうち放射性元素を揮発させてＣｕボールの低α線量化を実現した。
【００３５】
次にＣｕボールを構成するはんだ被膜のα線量を低減するため、めっき法を用いてはんだめっき被膜を形成する点に着目して鋭意検討を行った。
【００３６】
本発明者らは、めっき液中のＰｂ、Ｂｉや、これらの元素のうち放射性同位体の崩壊により生成されるＰｏを低減するため、Ｃｕボールやめっき液を流動させながらＣｕボールにめっき被膜を形成する際に、予想外にも、吸着剤を懸濁させなくてもこれらＰｂ、Ｂｉ、Ｐｏなどの放射性同位体が塩を形成した。この塩は電気的に中性であるために、めっき被膜にこれらの放射性元素が取り込まれず、核ボールを構成するめっき被膜のα線量が低減するという知見を得た。
【００３７】
はんだめっき被膜としてはＳｎ−Ｂｉ系合金（Ｓｎ−Ｂｉ系Ｐｂフリー合金。以下同じ）が好ましい。Ｂｉとしては製錬されたα線量の低いＢｉが使用される。Ｂｉを使用することで、Ｓｎ−Ｂｉ合金の接合時のはんだ融点が２００℃以下に低下するため、はんだ接合時の実装部品への熱ストレスを大幅に軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、純度が９９．９％のＣｕペレットを用いて製造したＣｕボールのＳＥＭ写真である。
【図２】図２は、純度が９９．９９５％以下のＣｕワイヤを用いて製造したＣｕボールのＳＥＭ写真である。
【図３】図３は、純度が９９．９９５％を超えるＣｕ板を用いて製造したＣｕボールのＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明を以下により詳しく説明する。
本発明の核ボールは、球状の金属粉とその表面に形成されたはんだめっき被膜とで構成される。金属粉は高純度で、なおかつその真球度は０．９５以上であって、低α線量化されたものである。はんだめっき被膜としてはＳｎ−Ｂｉ系合金が使用される。このＳｎ−Ｂｉ系合金を使用することで、接合温度の低温化（２００℃以下）を実現でき、はんだリフロー時の実装部品への熱ストレスを大幅に軽減できる。
【００４０】
以下に説明する核ボールのはんだ被膜の組成に関する単位（ｐｐｍ、ｐｐｂ、および％）は、特に指定しない限りはんだ被膜の質量に対する割合（質量ｐｐｍ、質量ｐｐｂ、および質量％）を表す。また、Ｃｕボールなどの金属粉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。
【００４１】
コアとなる金属粉は真球度の高い球体である。金属粉の金属としてはＣｕの他に、Ｎｉ，Ａｇ，Ｃｏなどを使用することができる。以下に、金属粉としてＣｕボールを使用したときの、核ボールについて説明する。
【００４２】
１．Ｃｕボールについて
Ｃｕボールは、はんだバンプに用いられる際、はんだ付けの温度で溶融しないため、はんだ継手の高さのばらつきを抑えられることから、Ｃｕボールは真球度が高く、直径のバラツキが少ない方が好ましい。
【００４３】
（１ａ）Ｃｕボールの純度：９９．９％以上９９．９９５％以下
Ｃｕボールは純度が９９．９％以上９９．９９５％以下であることが好ましい。不純物を適宜含ませることによって、Ｃｕボールの真球度が高まり、十分な量の結晶核を溶融Ｃｕ中に確保することができる。
【００４４】
Ｃｕボールを製造する際、所定形状の小片に形成されたＣｕ材は、１０００℃あるいはそれ以上の温度で加熱することにより溶融し、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。詳細は後述する。
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。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ボールとなる。
【００４５】
これに対して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ので、真球度が低い。したがってＣｕボールの真球度を高めるには、ある程度不純物を含有させることが必要になる。
【００４６】
不純物元素としては後述するように、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｚｎ、Ａｓ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｐ、Ｓ、Ｕ、Ｔｈなどが考えられる。
【００４７】
Ｃｕボールの純度は、真球度の問題に加え、後述するα線量を抑制し、純度の低下によるＣｕボールの電気伝導度や熱伝導率の劣化を抑制する観点から、９９．９％以上９９．９９５％以下が好ましい。
【００４８】
後述するはんだめっき被膜では純度が高い方がα線量を低減することができるのに対して、Ｃｕボール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。その理由は以下の通りである。
【００４９】
ＣｕはＳｎより融点が高いので、造球時の加熱温度はＣｕの方が高くなる。Ｃｕボールを製造するにあたっては、後述のように従来では行わない高温加熱処理を行うため、この加熱処理過程で不純物中に含まれる210Ｐｂ、210Ｂｉなどの放射性同位体が揮発する。その結果、不純物中に放射性元素が存在していてもそこから放射されるα線量は影響が懸念される程の量とはならない。
【００５０】
これに対して、Ｃｕボールを被覆するめっき被膜にも後述するように、210Ｐｂや210Ｂｉなどのうち放射性同位体が含まれている場合が多い。
【００５１】
はんだめっき被膜はＳｎ−Ｂｉ系合金が使用される。Ｓｎ−Ｂｉ系合金には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ、Gｅ、Ｃｏ、Ｐ、Ｆｅの元素のうち１種以上の元素を添加してもよい。
はんだ液中に含まれる放射性元素や放射性同位体は、ほとんど揮発することなくめっき液に残存する。したがって後述するようにＰｂやＢｉなどの不純物濃度を下げ、はんだめっき被膜の純度を高めておく必要がある。
【００５２】
（１ｂ）α線量：０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下
Ｃｕボールから放射されるα線量は、０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下が好ましい。この数値は、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数値である。
【００５３】
Ｃｕボールを製造するために通常行っている加熱処理工程に加え再度加熱処理を施すことによって、Ｃｕの原材料にわずかに残存する210Ｐｏも揮発するので、Ｃｕの原材料と比較してＣｕボールの方がより一層低いα線量となる。α線量は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、より好ましくは０．００１０ｃｐｈ／ｃｍ2以下がよい。
【００５４】
（１ｃ）ＰｂおよびまたはＢｉの含有量が合計で１ｐｐｍ以上
Ｃｕボールに含まれる不純物元素のうち、特にＰｂおよびまたはＢｉの含有量は、合計で１ｐｐｍ以上であるのが好ましい。
【００５５】
ＰｂやＢｉなどの放射性元素に含まれている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が、元々これら放射性元素の含有率は低いので、上述したようにＣｕボール造球過程での加熱処理によって210Ｐｂや、210Ｂｉは除去されると考えられる。
【００５６】
一方、Ｃｕボール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ので、Ｃｕボールの硬度と真球度との兼ね合いから、ＰｂおよびまたはＢｉの含有量は、合計で１ｐｐｍ以上が好ましい。１ｐｐｍ以上でも差し支えなく、例えばＣｕボールの電気伝導度の劣化を抑制する上では、１０〜５０ｐｐｍあるいはそれ以上、例えば１０００ｐｐｍ程度まで含有させることができる。
【００５７】
（１ｄ）Ｃｕボールの真球度：０．９５以上
Ｃｕボールの真球度が０．９５未満であると、Ｃｕボール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ボールへのはんだめっきが不均一になり、Ｃｕ核ボールを電極に搭載してリフローを行う際、Ｃｕ核ボール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ことになるからである。したがって真球度は、０．９５以上、好ましくは０．９９０程度がよい。
【００５８】
ここに、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ることができる。
【００５９】
この真球度は、Ｃｕボールにメッキ被膜が被覆された状態でも、上述の値を保持しているのが好ましいことは言うまでもない。
【００６０】
（１ｅ）Ｃｕボールの直径：１〜１０００μｍ
本発明を構成するＣｕボールの直径は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からである。
【００６１】
なお、直径が１〜３００μｍ程度のものは、使用形態は異なるが、ソルダペーストやフォームはんだ中の粉末として配合することもできる。
【００６２】
Ｃｕボールの下地処理として、はんだめっき被膜が形成される前に、予めＣｕボールの表面を別の金属のめっき層で被覆しておくこともできる。Ｃｕボ―ル表面にＮｉめっき層やＣｏめっき層等が被覆されていると、はんだめっき被膜中へのＣｕの溶出を低減することができるため、ＣｕボールのＣｕ食われを抑制することが可能になる。
【００６３】
２．はんだめっき被膜について
本発明の核ボール（一例としてＣｕ核ボール）は、Ｃｕボールの表面にはんだめっき被膜を所定の厚みとなるように被覆して構成される。
【００６４】
はんだめっき被膜は、主にワークであるＣｕボールとめっき液を流動させて形成される。めっき液の流動によりめっき液中でＰｂ、Ｂｉ、Ｐｏなどのうち放射性同位体を有する元素が塩を形成して沈殿することが判明した。一旦塩である析出物が形成されるとめっき液中で安定に存在する。
【００６５】
したがって、このＣｕ核ボールは析出物がはんだめっき被膜に取り込まれることがなくなるので、はんだめっき被膜に含まれる放射性元素の含有量を低減でき、結果としてＣｕ核ボール自体のα線量を大幅に低減できる。
【００６６】
(２ａ)はんだめっき被膜の組成
はんだめっき被膜の組成は、Ｓｎ―Ｂｉ系合金である。具体的にはＳｎ―Ｂｉ合金または、Ｓｎ−Ｂｉ系合金にＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ、Gｅ、Ｃｏ、Ｐ、Ｆｅの元素の中から１種以上の元素を添加した合金である。Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｎｉ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−Ｎｉ合金等が挙げられる。いずれもＢｉの含有量は４０質量％以上６０質量％以下である。
【００６７】
はんだめっき被膜の厚さは特に制限されないが、好ましくは１００μｍ以下であれば十分である。一般には２０〜５０μｍであればよい。
【００６８】
（２ｂ）Ｕの含有量：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、はんだめっき被膜の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の含有量は各々２ｐｐｂ以下が好ましい。今回使用した測定方法（ＩＣＰ−ＭＳ）による場合には、ＵおよびＴｈの含有量として示した数値２ｐｐｂは測定限界値である（表２参照）。
【００６９】
(２ｃ)α線量：０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下
Ｃｕ核ボールの表面から放射されるα線量は、０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下である。この数値は、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（後述の表２参照）。
【００７０】
はんだめっき被膜は１００℃程度の温度下で形成されるため、Ｕ、Ｔｈ、Ｐｏ、ＢｉおよびＰｂなどのうちの放射性同位体が気化して含有量が低減するとは考え難い。
【００７１】
めっき液やＣｕボールを流動しながらめっき処理を行うと、Ｕ、Ｔｈ、Ｐｏなどの放射性元素、および210Ｐｂ、210Ｂｉなどの放射性同位体はめっき液中で塩を形成して沈殿する。沈殿した塩は電気的に中性であり、めっき液が流動していてもはんだめっき被膜中に混入することがない。塩が沈殿したままになるので、はんだめっき被膜中における放射性元素の含有量が著しく低減する。
【００７２】
このようなめっき処理を行うことで、はんだめっき被膜中における放射性元素の含有量を著しく低減できる。その結果Ｃｕ核ボールのα線量は、０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下に抑えることができ、好ましくは０．００２０ｃｐｈ／ｃｍ2以下、より好ましくは
０．００１０ｃｐｈ／ｃｍ2以下まで抑えることができる。
【００７３】
Ｓｎはんだめっき被膜に含まれる不純物としては、Ｓｂ，Ｆｅ，Ａｓ，Ｉｎ，Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ａｕ、Ｕ、Ｔｈなどが挙げられる。
【００７４】
３．Ｃｕ核ボールの製造例
上述したＣｕ核ボールの製造例を以下に説明する。
（３ａ）Ｃｕボールについて
（i）材料となるＣｕ材はセラミックのような耐熱性の板（以下、「耐熱板」という。）に置かれ、耐熱板とともに炉中で加熱される。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。
【００７５】
溝の直径や深さは、Ｃｕボール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細線を切断して得たチップ形状のＣｕ材（以下、「チップ材」という。）は、耐熱板の溝内に一個ずつ投入される。
【００７６】
（ii）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分間加熱処理が行われる。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ボールが成形される。
【００７７】
（iii）冷却後、成形されたＣｕボールは、Ｃｕの融点未満の温度である８００〜１０００℃で再度加熱処理が行われる。再度の加熱処理は、残留する放射性元素をできるだけ揮発させるようにしてα線量の低減化を図るためである。
【００７８】
また、別の造球方法としては、るつぼの底部に設けられたオリフィスから溶融Ｃｕを滴下し、生成した液滴を冷却してＣｕボールを造球するアトマイズ法や、さらには熱プラズマでＣｕカットメタルを１０００℃以上に加熱して造球する方法などがある。
【００７９】
このように造球されたＣｕボールは、それぞれ８００〜１０００℃の温度で３０〜６０分間再加熱処理を施してもよい。Ｃｕボールを造球する前にＣｕボールの原料であるＣｕ材を８００〜１０００℃で加熱処理してもよい。
【００８０】
Ｃｕボールの原料であるＣｕ材としては、ペレット、ワイヤ、ピラーなどを用いることができる。Ｃｕ材の純度は、Ｃｕボールの純度を下げすぎないようにする観点から９９．９〜９９．９９％でよい。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。
【００８１】
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することができる。また、α線量の高いＣｕボールや異形のＣｕボールが製造された場合には、これらのＣｕボール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。
【００８２】
（３ｂ）はんだめっき被膜処理
上述のようにして作製されたＣｕボールをめっき液中に浸漬し、めっき液を流動させてめっき被膜を形成する。直径２５０μｍのＣｕボールに膜厚５０μｍのＳｎ−Ｂｉはんだめっき被膜を形成し、直径約３００μｍのＣｕ核ボールを形成する例を以下に示す。
【００８３】
（３ｂ１）  本発明において使用しためっき液は、水を主体とする媒体に、アルキルスルホン酸化合物系またはアルカノールスルホン酸化合物系と、Ｓｎ，Ｂｉを必須成分とする金属化合物を混合したものである。詳細は後述する。
【００８４】
（３ｂ２）  このめっき液を使用して実施例では、直径が２５０μｍのＣｕボールに膜厚が５０μｍとなるように、電気量を０．１７８クーロンに調整した上でめっき処理を行う。めっき処理は、めっき液を流動させて行う。流動させる方法については後述するように特に限定されるものではない。
【００８５】
（３ｂ３）めっき処理後、大気中やＮ2雰囲気中で所定時間乾燥することで、Ｃｕ核ボールが得られる。このはんだめっき被膜処理は、Ｃｕを核としたカラム、ピラーやペレットの形態に応用することもできる。
【００８６】
Ｃｕ核ボールの真球度とα線量を測定するために以下のようなＣｕ核ボール（試料）を作製した。
【００８７】
４．試料用Ｃｕボールの作製例
（４ａ）Ｃｕボール
真球度が高いＣｕボールの作製条件を調査した。純度が９９．９％のＣｕペレット、純度が９９．９９５％以下のＣｕワイヤ、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、生成した液滴を冷却してＣｕボールを造球した。これにより平均粒径が２５０μｍのＣｕボールを作製した。作製したＣｕボールの元素分析結果および真球度を後述の（表１）に示す。
【００８８】
（４ｂ）Ｃｕボールの真球度
真球度は、０．９５以上要求される。真球度はＣＮＣ画像測定システムで測定した。
【００８９】
この装置は、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。真球度とは、５００個の各Ｃｕボールの直径を、そのＣｕボールの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。
【００９０】
真球度測定において必要なＣｕボールの長径の長さおよび直径の長さは、それぞれ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。作製された各々のＣｕボールのＳＥＭ写真を図１〜図３に示す。
図１は、純度が９９．９％のＣｕペレットを用いて製造したＣｕボールのＳＥＭ写真である。
図２は、純度が９９．９９５％以下のＣｕワイヤを用いて製造したＣｕボールのＳＥＭ写真である。
図３は、純度が９９．９９５％を超えるＣｕ板を用いて製造したＣｕボールのＳＥＭ写真である。ＳＥＭ写真の倍率は１００倍である。
【００９１】
（４ｃ）Ｃｕボールのα線量
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
（４ｄ）Ｃｕボールの元素分析
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。
【００９５】
作製したＣｕボールの元素を分析したときのα線量も（表１）に示す。
【００９６】
【表１】
0005534122.tif 000002
【００９７】
表１、図１および図２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ワイヤを用いたＣｕボールは、いずれも真球度が０．９９０以上を示した。一方、表１および図３に示すように、純度が９９．９９５％を超えるＣｕ板を用いたＣｕボールは、真球度が０．９５を下回った。
【００９８】
このため、９９．９％のＣｕペレットで製造したＣｕボールを用いて作製されたＣｕ核ボールを試料（実施例１および実施例２）として用いた。
【００９９】
５．試料用のはんだめっき被膜
はんだめっき被膜は、Ｓｎ−Ｂｉ系合金が使用される。このＳｎ−Ｂｉ系合金を使用することで、はんだ接合時の接合温度を２００℃以下、就中１６０℃程度まで下げることができた。
【０１００】
ＢｉによってＳｎと同じくはんだ合金の溶融温度を調整できる。Ｓｎに所定量のＢｉを添加すると、共晶反応によって融点が低下する。液相線温度（接合溶融温度）を２００℃以下、好ましくは１６０℃程度まで抑えるためにＢｉを４０％以上含有させている。またＢｉは含有量に応じて、はんだの接合強度は低下するため、Ｂｉの含有量は６０％以下とした。
【０１０１】
これに加えて、めっき処理を工夫することで、めっき液中に含まれる放射性同位体のはんだめっき被膜への混入が大幅に軽減され、はんだめっき被膜の低α線量化を実現した。真球度が高くなるＣｕペレットを用いてＣｕ核ボールを製造する例を次に説明する。
【０１０２】
（５ａ）はんだめっき被膜の生成
純度９９．９％のＣｕペレットで製造したＣｕボールを用い、以下の条件でＳｎ−Ｂｉはんだめっき被膜を形成する。
実施例において使用しためっき液は、水を主体とする媒体に、アルキルスルホン酸化合物系またはアルカノールスルホン酸化合物系と、Ｓｎ，Ｂｉを必須成分とする金属化合物を混合したものである。金属成分はめっき液中でＳｎイオン、Ｂｉイオンとして存在しているので、これら金属イオンの安定性を確保するためには、有機錯化剤を含有させた方が好ましい。
【０１０３】
めっき処理は、電気分解によって行う。ファラディの電気分解の法則に基づいて所望のはんだめっきの析出量と、電気量Ｑ（クーロンＣ）を算出して、算出した電気量Ｑとなるように電流Ｉ（Ａ）を所定時間ｔ（秒）だけ通電した状態で、Ｃｕボールおよびめっき液を流動させながらめっき処理を行う。ここに、電気量Ｑは、（Ｉ×ｔ）で表せる。
【０１０４】
直径２５０μｍのＣｕボールに膜厚５０μｍのＳｎ−Ｂｉ（例えば、Ｓｎ−５８Ｂｉ）からなるはんだめっき被膜を形成するときの電気量Ｑは０．１７８クーロンとなる。
【０１０５】
めっき液を流動させてＣｕボールにはんだめっき被膜を形成する方法としては、公知のバレルめっき等の電解めっき法、めっき槽内に設置されたポンプでめっき液を攪拌し、高速乱流化しためっき液によってＣｕボールにはんだめっき被膜を形成する方法、あるいはめっき槽の中に振動板を配し、この振動板を所定の周波数で振動させることで、めっき液を高速乱流化してはんだめっき被膜を形成する方法などを使用することができる。
また後述する（表２）中に示した比較例１では、溶着法を用いて以下の条件でＳｎはんだ被膜を形成してＣｕ核ボールを作製した。具体的には、はんだ付けが困難であるアルミニウム板の所定の位置に多数のすり鉢状のくぼみを設けた。
【０１０６】
前述のＳｎシート材を用いて、周知のアトマイズ法により直径が３００μｍのＳｎボールを予め作製しておく。アルミニウム基板に設けた各くぼみに、ＣｕボールおよびＳｎボールを１つずつ入れてフラックスを噴霧した。
【０１０７】
その後、アルミニウム板を加熱炉中で２７０℃に加熱してＳｎボールを溶融させる。溶融ＳｎはＣｕボールにまわりに濡れ、表面張力によりＣｕボールを被覆した。このようにして比較例１のＣｕ核ボールを作製した。はんだ被膜の膜厚は５０μｍである。
【０１０８】
（５ｂ）はんだめっき被膜の組成
はんだめっき被膜を組成する合金としては、Ｓｎ―Ｂｉ系合金である。具体的には上述したように、Ｓｎ―Ｂｉ合金または、Ｓｎ−Ｂｉ合金にＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｂ、Gｅ、Ｃｏ、Ｐ、Ｆｅの元素の中から１種以上の元素を添加した合金で、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｉｎ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｎｉ合金、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃｕ−Ｎｉ合金等が挙げられる。いずれもＢｉの含有量は４０質量％以上６０質量％以下である。
【０１０９】
（５ｃ）めっき液について
めっき液としては、メタンスルホン酸Ｓｎ、メタンスルホン酸Ｂｉの他に、メタンスルホン酸、界面活性剤などを使用することができる。メタンスルホン酸Ｓｎとしてはメタンスルホン酸第一錫を、メタンスルホン酸Ｂｉとしては、トリス（メタンスルホン酸）Ｂｉを、界面活性剤としてはα−ナフトールポリエトキシレートを、有機錯化剤としてはメルカブタン化合物の一種であるアセチルシステインをそれぞれ使用した。
【０１１０】
上述のメタンスルホン酸第一錫は、Ｓｎシート材を原料として調製したものであり、トリス（メタンスルホン酸）Ｂｉは、Ｂｉシート材を原料として調製したものである。
はんだめっき液の原料であるＳｎシート材およびＢｉシート材の元素分析、およびＣｕ核ボールの表面に形成されたはんだめっき被膜の元素分析は、放射性元素であるＵおよびＴｈについては高周波誘導結合質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ分析）、その他の元素については高周波誘導結合プラズマ発光分光分析（ＩＣＰ−ＡＥＳ分析）により行った。
Ｂｉは精錬したものが使用される。例えば４Ｎ程度まで精錬したものが使用される。この精錬処理の段階で、金属化合物中に含まれる放射性元素や放射性同位体をある程度取り除くことができる。
【０１１１】
しかし、この精錬処理においても、Ｂｉのα線量を０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下にすることはできない。α線量を下げられない要因の１つとして考えられるのは、放射性同位体の壊変が挙げられる。例えばめっき処理中に、ある放射性同位体が放射性崩壊によってそのうちの半分が別の核種に変化するまでにかかる時間、すなわち半減期の短いＢｉの放射性同位体は、精錬後の時間経過によってＰｏなどの放射性同位体に壊変する。この壊変によって放射線を放射するＰoなどがめっき液中に存在することになるからである。
【０１１２】
そこでめっき処理時にめっき液を流動させて、壊変したＰｏやＰｂを塩として沈殿させれば、放射性元素や放射性同位体を取り除くことができることを知見した。この塩ははんだめっき被膜となるめっき液から分離されてめっき液中に残存する。
Ｂｉ中の放射性同位体としては、半減期が非常に長いものと非常に短いものとが存在し、半減期が長い放射性同位体は例えば209Ｂｉがある。その半減期は１．９×１０19年と非常に長いので、めっき処理時に壊変した半減期の短い放射性同位体を沈殿させれば、Ｂｉ中でそれ以上の壊変はほとんどおこらず、α線量が高まることはないからである。
【０１１３】
Ｓｎシート材およびＢｉシート材のα線量は、３００ｍｍ×３００ｍｍの平面浅底容器に各シート材を敷いたこと以外Ｃｕボールと同様に測定した。Ｃｕ核ボールのα線量は、前述のＣｕボールと同様に測定した。またＣｕ核ボールの真球度についてもＣｕボールと同じ条件で測定を行った。これらの測定結果を表２に示す。
【０１１４】
【表２】
0005534122.tif 000003
【０１１５】
（表２）は、Ｓｎ−Ｂｉからなるはんだめっき被膜として、Ｂｉの含有量が５７．９％の場合（実施例１）と、５８．２％の場合（実施例２）を例示する。このときのＳｎ−Ｂｉはんだめっき被膜中に含まれる不純物としては（表２）のような成分が含有しているが、そのうち放射性元素であるＵやＴｈは共に、０．２ｐｐｂ以下となされためっき液が使用されている。
【０１１６】
比較例１としてはＳｎ−ＢｉのＢｉ含有量が５８．１％のものを例示した。Ｓｎ，Ｂｉ以外の含有量の単位はｐｐｍである。Ｓｎ−Ｂｉ金属化合物の母材としては、（表２）のようなＳｎシート材およびＢｉシート材を使用した。因みにそれらのα線量は（表２）の通りであって、Ｓｎシート材のα線量は０．２０３１ｃｐｈ／ｃｍ2であり、Ｂｉシート材のα線量は０．２３８９ｃｐｈ／ｃｍ2であった。
【０１１７】
（表２）からも明らかなように、比較例１の場合ではＣｕ核ボールのα線量は０．２２４２ｃｐｈ／ｃｍ2に留まるが、実施例１あるいは実施例２の場合のようにＢｉの添加量を若干増やしただけで、Ｃｕ核ボールのα線量の大幅な改善が見られた。この低α線量化は、上述したように壊変した放射性元素や放射性同位体が塩として沈殿することに因るものと思われる。
【０１１８】
このように金属化合物の製錬処理やめっき処理の結果、Ｓｎ−Ｂｉからなるはんだめっき被膜中の放射性元素、または放射性同位体の大部分は取り除かれることになり、はんだめっき被膜の大幅な低α線量化を実現できる。Ｃｕボールの低α線量化も加わって、生成されたＣｕ核ボールの大幅な低α線量化を実現できる。
【０１１９】
６．フラックスコート核ボール
本発明に係る核ボールでは、はんだめっき被覆の表面にフラックス層を形成してフラックスコート核ボールとしてもよい。フラックス層は金属表面の酸化防止及び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で構成される。
【０１２０】
フラックス層を構成する成分は、固体の状態で核ボールの表面に付着する。このため、フラックス層は、核ボールの表面に固体となって付着し、核ボールの表面の酸化を防止すると共に、はんだ付け時に接合対象物の金属酸化膜を除去する活性剤として作用する成分で構成されていれば良い。そのため例えば、フラックス層は、活性剤として作用すると共に核ボールに固着する化合物からなる単一の成分で構成されていても良い。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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で構成されていても良い。更に、フラックス層を構成する化合物、例えば、活性剤として作用する化合物は、単一では固体とならないものであっても、他の混合物との混合で固体となるものであればよい。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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、核ボールに固着させる樹脂を含むものであっても良い。
【０１２５】
ここで、フラックスと金属の色は一般的に異なり、金属粉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。
【０１２６】
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、固体の状態で核ボールの表面に付着するが、フラックスを核ボール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。
【０１２７】
このため、溶液でコーティングする場合は、フラックス層を構成する成分は、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。
【０１２８】
これに対し、本実施の形態のフラックスコート核ボール（フラックス層が被覆された核ボール）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（表２）中のＣｕ核ボールにフラックスを被覆した結果、全ての実施例においてα線量を計測したところ、α線量は、０．００１０ｃｐｈ／ｃｍ2以下であり、要求される０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2を下回った。
【０１２９】
なお、はんだめっき被膜中の金属元素の分布は、はんだ継手の形成時の溶融速度やα線の放射量を均一にするため、均一に分布していることが好ましい。
【０１３０】
以上のように本発明によれば、はんだめっき被膜としてＳｎ−Ｂｉ系合金を使用することで接合温度の低温化を実現できる。加えて、はんだめっき被膜の低α線量化を実現できるから、Ｃｕボールの低α線量化も加わって核ボールのα線量を大幅に低減できる。
【要約】
【課題】
【解決手段】ソフトエラーの発生を抑制し、実装処理に問題とはならない接合溶融温度となされた低α線量の核ボールを提供する。コアとなる金属粉は球体であり、金属粉としてＣｕボールを使用したときの純度は９９．９％以上９９．９９５％以下で、ＰｂまたはＢｉのいずれかの含有量、あるいは、ＰｂおよびＢｉの合計の含有量が１ｐｐｍ以上であり、真球度が０．９５以上のＣｕボールである。Ｃｕボールに被覆されるはんだめっき被膜は、Ｓｎ―Ｂｉ系合金である。はんだめっき被膜に含まれるＵは５ｐｐｂ以下で、Ｔｈが５ｐｐｂ以下である。核ボールのα線量が０．０２００ｃｐｈ／ｃｍ2以下である。
【選択図】なし【図１】
0005534122.tif 000004
【図２】
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【図３】
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