(57)【要約】【課題】電極パッド上に核カラムを載置して形成したバンプ電極において、核カラムが傾いたり倒れたりすることなくバンプ電極を形成できる、核カラムの実装方法を提供することを目的とする。【解決手段】柱状の核層となる芯材の一例のＣｕカラム１３にはんだめっき層２４が形成された核カラムの一例のＣｕ核カラム５０を、基板１１の電極パッド１２上に搭載する工程と、Ｃｕカラム１３に被覆されたはんだめっき層２４を加熱し、Ｃｕ核カラム１３を電極パッド１２上に接合する加熱工程とを有する。はんだめっき層２４の加熱工程中のはんだ１４の融点近傍における、基板１１の平均昇温速度は、０．１[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定される。【選択図】  図２
2019068020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の核層となる芯材にはんだが被覆された核カラムを、基板の電極パッド上に搭載する工程と、
前記芯材に被覆された前記はんだを加熱し、前記核カラムを前記電極パッド上に接合する加熱工程とを有し、
前記はんだの前記加熱工程中の、前記はんだの融点近傍における、
前記基板の平均昇温速度が０．１[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする核カラムの実装方法。
【請求項２】
柱状の核層となる芯材にはんだが被覆された核カラムを、基板の電極パッド上に搭載する工程と、
前記芯材に被覆された前記はんだを加熱し、前記核カラムを前記電極パッド上に接合する加熱工程とを有し、
前記はんだの前記加熱工程中の、前記はんだの融点近傍における、
前記基板の平均昇温速度が０．３[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする核カラムの実装方法。
【請求項３】
前記はんだの前記加熱工程において、
前記基板の平均昇温速度が０．１[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の核カラムの実装方法。
【請求項４】
前記はんだの前記加熱工程において、
前記基板の平均昇温速度が０．３[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の核カラムの実装方法。
【請求項５】
前記核カラムを前記電極パッド上に搭載する際、フラックスが使用される
請求項１から４のいずれか１項に記載の核カラムの実装方法。
【請求項６】
前記核カラムを前記電極パッド上に搭載する際、はんだペーストが使用される
請求項１から４のいずれか１項に記載の核カラムの実装方法。
【請求項７】
前記芯材の表面に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が被覆されている
請求項１から４のいずれか１項に記載の核カラムの実装方法。
【請求項８】
２０μｍ以上１０００μｍ以下の線径を有する前記芯材に、
１μｍ以上５００μｍ以下の膜厚ではんだを被覆する
請求項１から７のいずれか１項に記載の核カラムの実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱状の核層となる芯材をはんだで被覆した核カラムを用いて、半導体チップや基板に核カラムを実装する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の小型化により、電子部品を基板にはんだ付けするはんだ付け部位である電極パッドの、ピッチの狭小化が進行している。そのため、電極パッドに形成するバンプ電極には、ペースト状やボール状のはんだに代わって、核カラムが使用されるようになってきた。一般的な核カラムは、核層となる芯材の表面にはんだが被覆されて形成される（例えば、特許文献１参照）。また、更なる高密度実装の要求に対応するため、電子部品が高さ方向に積み重ねられた３次元積層構造が使用されるようになってきた（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
一般的に、核カラムを基板に実装する際にはリフロー炉が使用される。その実装方法の一例としては、まず、基板の電極パッド上にメタルマスクを位置合わせし、メタルマスクに形成された複数の開口部を介して、電極パッド上にフラックス又ははんだペーストを塗布する。次に、フラックス又ははんだペーストを塗布した電極パッド上に、核カラムが挿入される開口を有するカラム用マスクを使用して、核カラムを載置する。核カラムが載置された基板を加熱すると、核カラムのはんだ層が溶融する。また、フラックスが、はんだ層の酸化膜を除去して、表面の酸化膜が除去された状態のはんだを形成する。加熱後に基板を冷却すると、核カラムが電極パッド上に接合されてバンプ電極を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３４４２９５号
【特許文献２】特開２０１６−３２０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来例の核カラムの実装方法によれば、次のような問題がある。
核カラムを電極パッド上に接合させる際、加熱によってはんだが溶融すると、溶融した状態のはんだに核カラムが押されて核カラムが傾いたり倒れたりすることがあった。核カラムが傾いたり倒れたりすると、隣接する電極パッドに載置された核カラムに付いて、はんだブリッジを引き起こすことがあった。上述した特許文献１、２も、このような問題について何等考慮していなかった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決したものであって、はんだを加熱して核カラムを電極パッド上に接合する加熱工程を工夫して、核カラムが傾いたり倒れたりすることなくバンプ電極を形成できる、核カラムの実装方法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】
【０００７】
上述の課題を解決するために採った本発明の技術手段は、次の通りである。
（１）柱状の核層となる芯材にはんだが被覆された核カラムを、基板の電極パッド上に搭載する工程と、芯材に被覆されたはんだを加熱し、核カラムを電極パッド上に接合する加熱工程とを有し、はんだの加熱工程中の、はんだの融点近傍における、基板の平均昇温速度が０．１[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする核カラムの実装方法。本発明において「平均昇温速度」とは、基板の加熱温度下限から上限までの温度差を、加熱時間で除した値とする。
（２）柱状の核層となる芯材にはんだが被覆された核カラムを、基板の電極パッド上に搭載する工程と、芯材に被覆されたはんだを加熱し、核カラムを電極パッド上に接合する加熱工程とを有し、はんだの加熱工程中の、はんだの融点近傍における、基板の平均昇温速度が０．３[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする核カラムの実装方法。
（３）はんだの加熱工程において、基板の平均昇温速度が０．１[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の核カラムの実装方法。
（４）はんだの加熱工程において、基板の平均昇温速度が０．３[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の核カラムの実装方法。
（５）核カラムを電極パッド上に搭載する際、フラックスが使用される前記（１）〜（４）のいずれかに記載の核カラムの実装方法。
（６）核カラムを電極パッド上に搭載する際、はんだペーストが使用される前記（１）〜（４）のいずれかに記載の核カラムの実装方法。
（７）芯材の表面に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が被覆されている前記（１）〜（４）のいずれかに記載の核カラムの実装方法。
（８）２０μｍ以上１０００μｍ以下の線径を有する芯材に、１μｍ以上５００μｍ以下の膜厚ではんだを被覆する前記（１）〜（７）のいずれかに記載の核カラムの実装方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、核カラムが傾いたり倒れたりすることなくバンプ電極を形成できる。そのため、接合性や導電性良く、核カラムを実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】Ａ及びＢは、Ｃｕ核カラム５０の構成例を示す斜視図及びＸ−Ｘ断面図である。
【図２】ＡからＤは、Ｃｕ核カラム５０の実装例を示す断面図である。
【図３】従来の実装例を示す断面図である。
【図４】加熱時間と加熱温度の関係示す表図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る核カラムの実装方法の実施の形態として、Ｃｕ核カラムの実装方法について説明する。なお、本明細書において、「加熱」とは、加熱対象物の温度を所定温度から上昇させることと、当該所定温度から上昇させた状態で保温することを含む。また、はんだの「加熱工程」とは、はんだを所定温度から上昇させる工程と、当該所定温度から上昇させた状態で保温する工程を含むが、上昇させた温度から下降させることと、下降させた状態で保温することは含まない。
【００１１】
＜核カラムの構成例＞
まず、本実施の形態の核カラムの実装方法で使用される核カラムについて説明する。
図１に示すように、Ｃｕ核カラム５０は、核カラムの一例であり、核層となる芯材としての円柱状のＣｕカラム１３と、Ｃｕカラム１３を被覆するＮｉめっき層１７と、更にその表面を被覆するはんだめっき層２４とから構成される。
【００１２】
Ｃｕカラム１３は、半導体チップを構成する基板とプリント基板等との間で間隔を確保する。Ｎｉめっき層１７は、Ｃｕカラム１３の表面に均等な厚みで被覆され、Ｃｕカラム１３を構成するＣｕがはんだめっき層２４に拡散することを防止する拡散防止層として設けられる。
【００１３】
はんだめっき層２４は、Ｎｉめっき層１７の表面に均等な厚みで被覆される。はんだめっき層２４は、はんだ１４の表面に酸化膜が形成された状態である。はんだ１４は、Ｓｎ−３質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕ合金で構成される。
【００１４】
Ｃｕ核カラム５０の線径（直径）Ｄ１は２２０μｍ、Ｃｕ核カラム５０の長さＬ１は、４７０μｍとした。Ｃｕカラム１３の線径（直径）Ｄ２は２００μｍ、Ｃｕカラム１３の長さＬ２は４５０μｍとした。はんだめっき層２４の膜厚は片側８μｍとし、Ｎｉめっき層１７の膜厚は片側２μｍとした。
【００１５】
＜基板の構成例＞
続いて、核カラムを載置する基板の構成例について説明する。
図２Ａに示すように、基板１１には、電極パッド１２が設けられる。電極パッド１２は、銅箔基板に円形状の平面電極（ランドパターン）をパターニングすることで得られる。図示しないが、この電極パッド１２は、基板１１上に所定のピッチで複数設けられている。基板１１上の電極パッド１２の周囲には、絶縁膜１５が設けられる。基板１１には樹脂基板（開口径：２４０μｍ、レジスト厚：１５μｍ、表面処理：Ｃｕ−ＯＳＰ）を使用する。
【００１６】
＜核カラムの実装方法の例＞
続いて、核カラムの実装方法の例について説明する。電極パッド１２を有する基板１１に、Ｃｕ核カラム５０を載置して、後述する各工程を経ると、Ｃｕ核カラム５０が実装されてバンプ電極３０が形成される。図２Ｄに示すように、バンプ電極３０は、電極パッド１２、Ｃｕカラム１３、Ｎｉめっき層１７及びはんだ１４から構成される。
【００１７】
まず、図２Ｂに示すように、基板１１の電極パッド１２上にフラックス１６を塗布する。より詳しくは、複数の電極パッドに図示しないメタルマスクを位置合わせし、メタルマスク上でスキージを摺動させ、メタルマスクに形成された複数の開口部を介してフラックス１６を塗布する。電極パッド１２上にフラックス１６が塗布されたら、メタルマスクを基板１１上から外す。本例では、フラックス１６として、スパークルフラックスＷＦ−６４５５（千住金属工業製）を使用した。
【００１８】
次に、Ｃｕ核カラム５０が挿入される開口が設けられた図示しないカラム用マスクを使用して、フラックス１６が塗布された電極パッド１２上に、図２Ｃに示すように、Ｃｕ核カラム５０を載置する。Ｃｕ核カラム５０には、予め、Ｃｕカラム１３にＮｉめっき層１７を形成し、その表面に更にはんだめっき層２４を形成しておく。Ｃｕ核カラム５０を載せたら、カラム用マスクを基板１１上から外す。
【００１９】
次に、Ｃｕ核カラム５０が載せられた状態の基板１１を、リフロー炉を使用して、加熱工程の加熱温度の下限の一例として、常温から加熱する。フラックス１６は、加熱されると、Ｃｕ核カラム５０のフラックス１６に接している面の酸化膜と、電極パッド１２の表面の酸化膜を除去する。加熱温度は、はんだ１４の液相線温度付近にまで昇温させ、はんだ１４を溶融させる。本例では、加熱工程の加熱温度の上限の一例として、はんだ１４の液相線温度（２２０℃）より高い２４５℃になるまで加熱する。
【００２０】
はんだ１４が溶けた後、基板１１を常温まで冷却すると、Ｃｕ核カラム５０と電極パッド１２が接合して、図２Ｄに示すように、基板１１上にバンプ電極３０が形成される。Ｃｕ核カラム５０と電極パッド１２の接合箇所にフラックス残渣が残れば、これを洗浄して除去する。なお、フラックス１６が無残渣のものである場合、洗浄は行わない。
【００２１】
従来の核カラムの実装方法では、はんだ１４の加熱工程において、図３に示すように、Ｃｕカラム１３が溶融状態のはんだ１４に押されて傾いたり倒れたりすることがあった。Ｃｕカラム１３が傾いたり倒れたりすると、図示しないが、隣接する電極パッドに載置されたＣｕカラムについて、はんだブリッジを起こすことがあった。
【００２２】
本発明者らは、バンプ電極３０を形成する際のはんだ１４の加熱工程において、基板１１の平均昇温速度と核カラムの傾きや倒れに密接な関係があると考えた。そこで、表１に示すように、フラックス１６の印刷膜厚と、はんだ１４の加熱工程における平均昇温速度とを変え、Ｃｕ核カラム５０を基板１１に実装した場合に、Ｃｕカラム１３が倒れるか倒れないかを確認した。なお、フラックス１６の印刷膜厚と平均昇温速度以外は各実施例及び比較例で同じ条件とし、上述した工程でＣｕ核カラム５０を基板１１に実装した。
【００２３】
８枚の基板１１を用意し、それぞれの基板１１上に設けられた３０箇所の電極パッド１２に、フラックス１６を塗布し、その上に１本ずつＣｕ核カラム５０を載置した。Ｃｕ核カラム５０を載置した基板１１を、高温観察装置：SMT Scope Light SL-1 （山陽精工製）を用いて、２０℃（常温）から２４５℃に至るまで所定の平均昇温速度で加熱した。加熱後、各実施例及び比較例ともに５．０［℃／sec］で２０℃（常温）まで自然に冷却させた。Ｃｕ核カラム５０を実装した各基板１１を肉眼で見て、Ｃｕカラム１３が倒れたか倒れなかったかを観察した。各実施例及び比較例の、３０本ずつのＣｕカラム１３中、倒れた本数をカラム倒れ本数として表１に示す。
【００２４】
本発明において、はんだの加熱工程中の所定時間内における平均昇温速度は、基板の加熱温度下限から上限までの温度差を、加熱時間で除した値と定義する。例えば本例の実施例１、２の場合、２０℃（常温）から２４５℃に至るまで４５０秒間加熱をし、その計算式は、下記の数式（１）の通り示すことができる。
【００２５】
【数１】
2019068020.tif 000003
【００２６】
実施例３、４は、２０℃（常温）から２４５℃に至るまで２２５秒間加熱をし、その計算式は、下記の数式（２）の通り示すことができる。
【００２７】
【数２】
2019068020.tif 000004
【００２８】
実施例５、６は、２０℃（常温）から２４５℃に至るまで１１２．５秒間加熱をし、その計算式は、下記の数式（３）の通り示すことができる。
【００２９】
【数３】
2019068020.tif 000005
【００３０】
比較例１、２は、２０℃（常温）から２４５℃に至るまで７５秒間加熱をし、その計算式は、下記の数式（４）の通り示すことができる。
【００３１】
【数４】
2019068020.tif 000006
【００３２】
図４は、各実施例及び比較例における加熱時間[sec]と加熱温度[℃]の関係を示す。実線の太線は実施例１、２であって、平均昇温速度が０．５［℃／sec］の場合である。波線は実施例３、４であって、平均昇温速度が１．０［℃／sec］の場合である。一点鎖線の太線は実施例５、６であって、平均昇温速度が２．０［℃／sec］の場合である。二点鎖線は比較例１、２であって平均昇温速度が３．０［℃／sec］の場合である。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
実施例１〜６は、いずれも平均昇温速度が２．０［℃／sec］以下であり、いずれの実施例のバンプ電極３０においても、図２Ｄに示すように、Ｃｕカラム１３が傾いたり倒れたりすることなくバンプ電極３０を形成できた。
【００３５】
比較例１、２は、いずれも平均昇温速度が３．０［℃／sec］であり、比較例１、２では、図３に示すように、傾いたり倒れたりするＣｕカラム１３が見られた。これは、比較例１、２における平均昇温速度が、他の実施例における平均昇温速度よりも速く、はんだ１４が溶けてＣｕカラム１３を押す速度が速かったからであると考えられる。
【００３６】
実施例１、３、５、比較例１は、フラックス印刷膜厚が０．１ｍｍで同じであり、実施例２、４、６、比較例２は、０．０２ｍｍで同じであるが、フラックス１６の印刷膜厚とＣｕカラム１３が傾いたり倒れたりしたかどうかとの間には、相関関係が見られなかった。
【００３７】
以上の結果から、はんだ１４の加熱工程において、平均昇温速度を２．０［℃／sec］以下とすると、バンプ電極３０中のＣｕカラム１３の傾きや倒れを抑制できるといえる。これは、従来の加熱工程よりも平均昇温速度を遅くすることにより、はんだ１４が溶融して広がる速度も遅くなり、はんだ１４が溶融した際にカラムが流動しにくくなるためであると考えられる。よって、平均昇温速度を２．０［℃／sec］以下とすることで、Ｃｕカラム１３が傾いたり倒れたりすることを抑制できる上に、接合性や導電性が良く、信頼度の高いバンプ電極３０を形成できるといえる。
【００３８】
なお、各実施例のバンプ電極３０の断面を、Ｘ線写真を撮って観察すると、はんだ１４中にボイドは見られなかったが、各比較例の断面では、ボイドが見られた電極もあった。加熱中にボイドが発生し、はんだ１４中にボイドがある状態で冷却されてはんだ１４が固まると、ボイドが、バンプ電極３０の接合性や導電性を低減する原因となる。そのため、各実施例のバンプ電極３０にボイドがなかったことからも、接合性や導電性に優れたバンプ電極３０を形成できたといえる。
【００３９】
一方、表には示さないが、はんだ１４の加熱工程における平均昇温速度が０．１［℃／sec］未満の場合、長時間の加熱によりフラックス中の活性剤成分が熱分解により活性を失ってしまい、はんだ１４の濡れ広がり不良が発生した。平均昇温速度が低すぎると量産性が低下する原因にもなるため、はんだ１４の濡れ広がりと量産性を考慮すると、平均昇温速度は０．１［℃／sec］以上であることが好ましいといえる。
【００４０】
よって、はんだ１４の加熱工程における平均昇温速度は、０．１［℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下が好ましい。なお、Ｃｕカラム１３の量産性を考慮すると、はんだ１４の加熱工程における平均昇温速度は、０．３［℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下であることがより好ましい。また、表には示さないが、加熱工程全体の平均昇温速度が０．１［℃／sec］未満又は２．０［℃／sec］超の場合であっても、加熱工程中の１分間あたりの平均昇温速度を０．０５［℃／sec］以上２．５［℃／sec］以下とした場合、Ｃｕカラム１３が傾いたり倒れたりしなかった。
【００４１】
更に、表には示さないが、加熱工程中のはんだ１４の融点近傍、すなわち、はんだ１４が固相線温度（本例で使用したはんだ１４の固相線温度は２１７℃）の±１５℃の範囲にて加熱されている間における、平均昇温速度が０．１［℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下であれば、加熱工程中のはんだの融点近傍以外のタイミングにおいては平均昇温速度が０．１［℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下から外れていても、Ｃｕカラム１３が傾いたり倒れたりすることなくバンプ電極３０を形成できた。これにより、はんだ１４の融点近傍で、平均昇温速度を０．１［℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下で加熱すれば、他の温度においては平均昇温速度を０．１［℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下としなくてもよいといえる。なお、Ｃｕカラム１３の量産性を考慮すると、はんだの融点近傍の平均昇温速度は、０．３［℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下であることがより好ましい。
【００４２】
なお、表には示さないが、平均昇温速度を０．１［℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下で複数の段階に設定しても、Ｃｕカラム１３が傾いたり倒れたりすることなくバンプ電極３０を形成できた。また、はんだ１４の加熱工程では、第１の加熱工程としての予備加熱工程と第２の加熱工程としての本加熱工程を設ける等、平均昇温速度を０．１［℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下で複数の段階に設定しても、接合性や導電性に優れたバンプ電極３０を形成できるといえる。もちろん、本加熱工程における平均昇温速度を複数の段階に設定してもよいし、予備加熱工程を省略してもよい。予備加熱工程は、室温から、はんだ１４の融点から−１５℃程度の温度まで上げる工程であり、本加熱工程は、はんだ１４の融点から−１５℃前後の温度から、リフローピーク温度又ははんだ１４の融点から＋２０℃以上、上げる工程であることが好ましい。はんだ１４の加熱工程が予備加熱工程と本加熱工程を有する場合、量産性を考慮し、予備加熱工程における平均昇温速度を、本加熱工程における平均昇温速度よりも速く、２．０［℃／sec］を超えるものとしてもよい。
【００４３】
なお、本実施の形態において、バンプ電極３０の核層となる芯材には、Ｃｕを使用したが、これに限られない。芯材は、Ｃｕの他にも、はんだ１４が溶融する温度において非溶融である融点を有したＮｉ、Ａｇ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｕ、Ｓｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、Ｌａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｐｄ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｇの金属単体、金属酸化物、金属混合酸化物、あるいは合金で構成されていても、同様な効果が得られる。芯材は、本例では円柱状であるが、これに限定されることはなく、例えば多角柱であっても良い。
【００４４】
また、芯材は、はんだ１４よりも高い融点を有する樹脂材料、炭素材料、あるいはセラミックス等の絶縁体で構成されていてもよい。樹脂材料、炭素材料、セラミックス自体に通電性はないが、芯材には金属を被覆するため、樹脂材料、炭素材料、セラミックスを核層とした核カラムを電極パッド上に接合した場合でも被覆した金属によって電極間で問題なく通電する。芯材に絶縁物を利用するのは、高周波数の信号伝送時の表皮効果を狙ったものである。
【００４５】
芯材としての樹脂材料には、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、クロロメチルスチレン等のスチレン誘導体；塩化ビニル；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類；アクリロニトリル等の不飽和ニトリル類；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２-エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ステアリル、エチレングリコール（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル誘導体等の単量体を重合して得られる樹脂が挙げられ、これら単量体は単独で用いられても良いし、２種以上が併用されるものであっても良い。
【００４６】
本実施の形態において、Ｃｕ核カラム５０の線径Ｄ１を２２０μｍとし、Ｃｕカラム１３の線径Ｄ２を２００μｍとしたが、これに限られない。核カラムの線径は、２２μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましく、芯材の線径は、２０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。この範囲にあると、芯材を安定して形成でき、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核カラム５０の長さＬ１は４７０μｍとして、Ｃｕカラム１３の長さＬ２は４５０μｍとしたが、これに限られない。核カラムの長さは、２０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましく、芯材の長さは２０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００４７】
本実施の形態において、Ｃｕカラム１３の表面にＮｉめっき層１７を被覆したが、これに限られない。芯材が金属の場合、芯材の表面に拡散防止層として、ＮｉやＣｏ等から選択される１元素以上からなるめっき層を被覆するめっき処理を施してもよいし、この処理は省略してもよい。拡散防止層を設けることにより、芯材を構成する金属がはんだめっき層２４に対して拡散することを防ぐことができる。芯材が樹脂等の絶縁物の場合は、芯材へＣｕめっき処理を施し、Ｃｕめっき層の表面にＮｉやＣｏ等から選択される１元素以上からなるめっき層を被覆するめっき処理を施しても良い。Ｃｕめっきを施しておくとバンプ電極形成時にＣｕ部分が通電するようになる。絶縁物の芯材へのめっきには無電解めっきが用いられる。本実施の形態ではＮｉめっき層１７の膜厚を片側２μｍとしたが、これに限られない。拡散防止層の厚さは、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましく、２．０μｍ以上５．０μｍ以下であることがより好ましい。
【００４８】
本実施の形態において、はんだ１４には、落下衝撃特性の観点から、Ｓｎ−３質量％Ａｇ−０．５質量％Ｃｕ合金を使用したが、これに限られない。はんだ１４の組成元素はＳｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ａｌのうち少なくとも１つ以上からなり、芯材よりも液相線温度が低い金属又は合金が使用されていればよい。この際、芯材とはんだ合金の組成は必ず異なるものとする。本実施の形態では、はんだめっき層２４の膜厚を片側８μｍとしたが、これに限られない。はんだめっき層２４の膜厚は、１μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、３．０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。
【００４９】
基板１１には、開口径：２４０μｍ、レジスト厚：１５μｍ、表面処理：Ｃｕ−ＯＳＰの樹脂基板を使用したが、これに限られない。例えば、基板１１には、表面処理としてNi/Au、Ni/Pd/Au、Bare-Cuなどを用いてもよい。
【００５０】
なお、本実施の形態において、フラックス１６の塗布方法として、メタルマスク上でスキージを摺動させ、メタルマスクに形成された複数の開口部を介して電極パッド１２に塗布する方法を採用したが、これに限られない。フラックス１６に限らず、その他のフラックスやはんだペースト等を電極パッド上に塗布してもよい。本発明において使用するフラックスは、公知のフラックスを使用できる。はんだペーストについても同様に公知のフラックスと合金組成からなるはんだペーストを使用できる。なお、はんだペーストを使用する場合、はんだペーストの融点近傍、すなわち、はんだペーストの固相線温度の±１５℃の範囲における平均昇温速度、及びはんだ１４の融点近傍における平均昇温速度が、０．１［℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下であることが好ましい。また、これらの電極パッド上への塗布方法としては、他にも、転写方式、ディスペンス方式、スプレー方式等を採用してもよい。
【００５１】
なお、本実施の形態において、基板１１を加熱後、５．０［℃／sec］で２０℃（常温）まで自然に冷却させたが、これに限られない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、柱状の核層となる芯材にはんだを被覆した核カラムに適用可能なバンプ電極を基板に形成する方法に適用して極めて好適である。
【符号の説明】
【００５３】
１１  基板
１２  電極パッド
１３  Ｃｕカラム（芯材）
１４  はんだ
１５  絶縁膜
１６  フラックス
１７  Ｎｉめっき層
２４  はんだめっき層
３０  バンプ電極
５０  Ｃｕ核カラム（核カラム）
【図１】
2019068020.tif 000008
【図２】
2019068020.tif 000009
【図３】
2019068020.tif 000010
【図４】
2019068020.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月20日(2018.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の核層となる芯材にはんだが被覆された核カラムを、基板の電極パッド上に搭載する工程と、
前記芯材に被覆された前記はんだを加熱し、前記核カラムを前記電極パッド上に接合する加熱工程とを有し、
前記はんだの前記加熱工程中の、前記はんだの固相線温度の±１５℃の範囲における、
前記基板の平均昇温速度が０．１[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする核カラムの実装方法。
【請求項２】
柱状の核層となる芯材にはんだが被覆された核カラムを、基板の電極パッド上に搭載する工程と、
前記芯材に被覆された前記はんだを加熱し、前記核カラムを前記電極パッド上に接合する加熱工程とを有し、
前記はんだの前記加熱工程中の、前記はんだの固相線温度の±１５℃の範囲における、
前記基板の平均昇温速度が０．３[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする核カラムの実装方法。
【請求項３】
前記はんだの前記加熱工程において、
前記基板の平均昇温速度が０．１[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の核カラムの実装方法。
【請求項４】
前記はんだの前記加熱工程において、
前記基板の平均昇温速度が０．３[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の核カラムの実装方法。
【請求項５】
前記核カラムを前記電極パッド上に搭載する際、フラックスが使用される
請求項１から４のいずれか１項に記載の核カラムの実装方法。
【請求項６】
前記核カラムを前記電極パッド上に搭載する際、はんだペーストが使用される
請求項１から４のいずれか１項に記載の核カラムの実装方法。
【請求項７】
前記芯材の表面に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が被覆されている
請求項１から４のいずれか１項に記載の核カラムの実装方法。
【請求項８】
２０μｍ以上１０００μｍ以下の線径を有する前記芯材に、
１μｍ以上５００μｍ以下の膜厚ではんだを被覆する
請求項１から７のいずれか１項に記載の核カラムの実装方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述の課題を解決するために採った本発明の技術手段は、次の通りである。
（１）柱状の核層となる芯材にはんだが被覆された核カラムを、基板の電極パッド上に搭載する工程と、芯材に被覆されたはんだを加熱し、核カラムを電極パッド上に接合する加熱工程とを有し、はんだの加熱工程中の、はんだの固相線温度の±１５℃の範囲における、基板の平均昇温速度が０．１[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする核カラムの実装方法。本発明において「平均昇温速度」とは、基板の加熱温度下限から上限までの温度差を、加熱時間で除した値とする。
（２）柱状の核層となる芯材にはんだが被覆された核カラムを、基板の電極パッド上に搭載する工程と、芯材に被覆されたはんだを加熱し、核カラムを電極パッド上に接合する加熱工程とを有し、はんだの加熱工程中の、はんだの固相線温度の±１５℃の範囲における、基板の平均昇温速度が０．３[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする核カラムの実装方法。
（３）はんだの加熱工程において、基板の平均昇温速度が０．１[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の核カラムの実装方法。
（４）はんだの加熱工程において、基板の平均昇温速度が０．３[℃／sec］以上２．０［℃／sec］以下に設定されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の核カラムの実装方法。
（５）核カラムを電極パッド上に搭載する際、フラックスが使用される前記（１）〜（４）のいずれかに記載の核カラムの実装方法。
（６）核カラムを電極パッド上に搭載する際、はんだペーストが使用される前記（１）〜（４）のいずれかに記載の核カラムの実装方法。
（７）芯材の表面に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が被覆されている前記（１）〜（４）のいずれかに記載の核カラムの実装方法。
（８）２０μｍ以上１０００μｍ以下の線径を有する芯材に、１μｍ以上５００μｍ以下の膜厚ではんだを被覆する前記（１）〜（７）のいずれかに記載の核カラムの実装方法。