(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、はんだ接合界面の信頼性を向上させる微量添加成分を、効果的に、かつ安定して添加できるはんだボールの製造方法を提供することにある。【解決手段】  本発明者らは、はんだ付け時に形成される金属間化合物を制御できる元素であるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏについて、それらを微量添加する方法を鋭意検討した結果、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏを微量添加した溶融はんだ合金を滴下し、滴下した液滴を球状に凝固させれば、均質に添加できることと、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏは極めて僅かな量でもその効果を十分に発揮することを見いだし、本発明に到達した。  すなわち本発明は、Ｓｎを主成分とし、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素を合計で２０〜５００ｐｐｍ含有する溶融はんだ合金を滴下し、滴下した液滴を球状に凝固するはんだボールの製造方法である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎを主成分とし、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素を合計で２０〜５００ｐｐｍ含有する溶融はんだ合金を滴下し、滴下した液滴を球状に凝固することを特徴とするはんだボールの製造方法。
【請求項２】
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素を合計で５０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満含有することを特徴とする請求項１に記載のはんだボールの製造方法。
【請求項３】
はんだボールの直径が５０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のはんだボールの製造方法。
【請求項４】
溶融はんだ合金は、０．１〜５質量％のＡｇと、０．１〜５質量％のＣｕと、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素と、残部Ｓｎ及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のはんだボールの製造方法。
【請求項５】
溶融はんだ合金は、０．１〜５質量％のＣｕと、０．１〜１０質量％のＩｎと、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素と、残部Ｓｎ及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のはんだボールの製造方法。
【請求項６】
溶融はんだ合金は、０．１〜５質量％のＡｇと、０．１〜５質量％のＣｕと、０．１〜５質量％のＩｎと、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素と、残部Ｓｎ及び不可避的不純物からなりＡｇとＩｎは合計で６質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のはんだボールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等のはんだ付けに使用されるはんだボールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今の電子機器実装面積の減少に伴って半導体パッケージも小型化傾向にあり、半導体パッケージをマザーボードに接続する実装形態も、従来のリードを用いた周辺端子型から格子状に端子を形成したタイプへ変遷しつつある。代表的なものがＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）であり、端子部ははんだボールや、はんだペーストを用いて基板に接続されている。
【０００３】
ＢＧＡはリード部品のようにリード部で外力などを緩和できず、はんだ接続部に直接負荷が加わる構造であるため、機器落下等の衝撃や、機器の使用環境、機器温度の上昇等に伴う熱応力に対して非常に敏感である。また、はんだバンプの接続部ははんだの表面張力で樽型になっているため、はんだ接続部の金属間化合物が形成された接合界面近傍に応力が集中しやすい。従って、はんだ接合強度は、この化合物層自体の強度に大きく左右されると考えられる。すなわち、金属間化合物の破壊じん性値（ＫＩＣ＝１〜２  ＭＰａ・ｍ１／２程度）は、母材であるはんだ等の金属（ＫＩＣ＝１０２〜１０３  ＭＰａ・ｍ１／２程度）のそれに比べると格段に小さく脆いため、粗大に成長したものは内部欠陥を起点として粒内破壊を起こしやすく、粒そのものの著しい成長がなくても、化合物層自体が厚く成長していれば粒界で破壊しやすくなる。したがって、化合物中での破断ははんだ接合部の信頼性を著しく低下させる原因となっている。
【０００４】
加えて、近年の環境問題への取り組みの一つとして、はんだのＰｂフリー化が世界的に進められており、従来用いられてきたＳｎ−Ｐｂはんだは使用禁止になりつつある。代替合金の主たるものはＳｎ−Ａｇ系やＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系等多数あるが、基本的にＳｎ主成分であるためＳｎ−Ｐｂ共晶はんだに比べると延性に乏しく、外力をはんだの変形で緩和することが困難になっている。
従来Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだでは、はんだ中にＮｉやＣｏを微量加えることで、ＮｉやＣｕ電極との間に形成される金属間化合物の成長を抑制できることが知られている。またＮｉやＣｏを微量加えたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだのＣｕ電極への適用においては、溶融時の電極食われを防止する効果もうたわれている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３０７１８７号公報
【特許文献２】特開２００１−９６３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２に記述されているはんだ合金を、通常行われている圧延箔の打ち抜きや細線切断等の冷間加工法を用いて、微小な電極接合に用いられるはんだボールに加工する方法では、微量に添加する元素を全てのはんだボールに均一に分散させることは困難である。これは上述の方法では、微量に元素を添加した溶融はんだ合金を一旦、インゴットとして鋳造する工程を要することに伴い、微量に添加した元素が凝固時にインゴット内で偏析する為である。特に、元素の添加量が微少な場合には、偏析によるインゴット内での濃度分布のバラツキが実質的に大きくなるが、インゴット凝固時の偏析は、そのまま加工されたはんだボールに反映されることになる。
【０００６】
このようにしてＮｉ、Ｃｏの添加量が一部のはんだボールで過剰になった場合、これら微量に添加した元素はＳｎ系はんだの融点を増加させる傾向にあるため、濡れ不良を生じさせる。また、個々のはんだボールの成分が違えばそれぞれの機械的特性も異なってくるため、例えばＢＧＡ等のように、複数個のはんだボールが半導体パッケージを支えている構造の下では、安定した接続信頼性は得られがたい。
【０００７】
本発明の目的は、はんだ接合界面の信頼性を向上させる微量添加成分を、効果的に、かつ安定して添加できるはんだボールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、はんだ付け時に形成される金属間化合物を制御できる元素であるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏについて、それらを微量添加する方法を鋭意検討した結果、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏを微量添加した溶融はんだ合金を滴下し、滴下した液滴を球状に凝固させれば、均質に添加できることと、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏは極めて僅かな量でもその効果を十分に発揮することを見いだし、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち本発明は、Ｓｎを主成分とし、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素を合計で２０〜５００ｐｐｍ含有する溶融はんだ合金を滴下し、滴下した液滴を球状に凝固するはんだボールの製造方法である。
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素は合計で５０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満含有することが好ましい。また本発明は直径が５０〜１０００μｍであるはんだボールを製造する場合に特に好適である。
【００１０】
本発明で用いる溶融はんだ合金はより具体的には、０．１〜５質量％のＡｇと、０．１〜５質量％のＣｕと、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素と、残部Ｓｎ及び不可避的不純物からなる溶融はんだ合金、または、０．１〜５質量％のＣｕと、０．１〜１０質量％のＩｎと、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素と、残部Ｓｎ及び不可避的不純物からなる溶融はんだ合金、または、０．１〜５質量％のＡｇと、０．１〜５質量％のＣｕと、０．１〜５質量％のＩｎと、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素と、残部Ｓｎ及び不可避的不純物からなりＡｇとＩｎは合計で６質量％以下である溶融はんだ合金が好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、はんだ付けされた電子部品におけるＣｕ−Ｓｎ反応層近傍の接合強度を高めることができ、電子機器の様々な使用環境における動作信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上述のように本発明の重要な特徴は、溶湯から直接、はんだボールを成形する方法を適用することで全てのはんだボール中に効果的な微量のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏを均質に添加する点にある。
【００１３】
本発明において溶融はんだ合金を滴下し、滴下した液滴を球状に凝固する方法により、微量に添加した元素が均一に分散したはんだボールが得られるのは、溶融はんだ合金では、全ての構成成分の拡散が固体に比べると非常に高速で生じているので、均質に混ざり合っている状態が維持されている為である。そして均質に混ざり合った溶融はんだ合金から直接、液滴を作製し、凝固させてはんだボールとすれば、全てのボール毎の成分比は等しくなり、既に偏析を生じているインゴットを用いる従来の製造方法では得ることが困難であった均質なはんだボールを安定して製造することができるのである。
このように本発明の製造方法であれば、含有量が５００ｐｐｍ以下のように微量な添加元素であっても各はんだボールに均質に分散させることが可能である。
【００１４】
本発明の製造方法は溶融はんだ合金から直接、液滴を製造でき、球状に凝固させることができれば如何なる方法でも適用することができるが、好ましくは、例えば特開２００１−２６２２０４号公報、米国特許公報ＵＳ５２６６０９８等に記載されているような、均一液滴噴霧法を用いるのが良い。均一液滴噴霧法とは、るつぼ内で金属を溶解し、溶融金属をるつぼから排出することにより微小球を製造する方法であり、排出する際に溶融金属に振動を付与することで、排出された溶融金属を体積の均一な微小球とする方法である。
【００１５】
以下に均一液滴噴霧法を適用した本発明におけるはんだボールの製造方法の一例を図１、２に基づいて説明する。
【００１６】
図１において均一液滴発生部１２により体積のそろった均一液滴が形成され、チャンバー８を落下する過程で表面張力により球形となった後、凝固し連続回収缶１３上に堆積する。
図２は図１における均一液滴発生部１２を拡大した図である。溶融はんだ合金１は伝達部材５及び加振ロッド６を介して振動子４により振動を付与された状態で、溶融はんだ合金１にはチャンバー７に対して正の差圧が加えられ、この差圧が溶融はんだ合金１を流れとしてオリフィス２を通して押出す。振動と、溶融はんだ合金１の表面張力とにより、溶融はんだ合金１の流れは連続した滴下溶滴８から、破砕して均一な直径で真球度の高いの独立した液滴９を形成する。その後、液滴は、チャンバー内を移動し、ガス中で凝固する。
【００１７】
上記の図１、図２の装置を用いる製造方法では、粒径のバラツキを低減するため、溶融はんだ合金１の液面にかかるるつぼ３内の圧力とチャンバー７内部の圧力とを制御してオリフィス２での溶湯圧力を一定とすることが好ましい。また、冷却管１０内部に冷媒を循環させることで、チャンバー７内部の温度を液滴の凝固に適した温度に保持することが好ましい。
【００１８】
さらに、溶融はんだ合金を押し出す際、独立した液滴９を、高電圧プレート１１を通過させて荷電し、溶滴同士の電気的な反発力により溶滴同士の合体をより効果的に阻止することが好ましい。これにより液滴は同じ極性の電荷が与えられるので、相互に反発して弾き合い再合体せずに個別の独立した状態に留まり、そのため元の直径と球形を保つことができる。
【００１９】
製造されたはんだボールは、油中や水中、或いは溶融はんだに対して不活性な液体に滴下して凝固させ、回収することもできるが、非酸化性ガス中で凝固させて回収するのが好ましい。はんだ液滴を液中で凝固させてはんだボールとした場合には、回収した後には液を洗浄する工程が必要だが、洗浄液中に水分や溶存酸素が含まれると、はんだボール表面を酸化させる原因となる。このとき、表面に存在するＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏも同様に酸化するが、これら酸化物ははんだ付け時に用いるフラックスでは活性度が弱すぎて還元することができないため、はんだボールの濡れ不良や接合信頼性の低下につながる。これに対して非酸化性ガス中で凝固させる場合は洗浄工程を必要としないので、上述した問題を容易に回避することが出来るのである。なお、本発明における非酸化性ガスとして具体的には、窒素等の不活性ガスの他、不活性ガスと水素ガスとの混合ガス等が挙げられる。
【００２０】
本発明の製造方法は、直径が５０〜１０００μｍのはんだボールを製造する場合に好適である。従来製法では、はんだボール直径が小さくなればなるほど、そのサイズ効果によりボール１つ当たりに存在する偏析の度合いが高まるため、ボール各々の組成バラツキが顕著になるが、本発明では上述の範囲のいかなる粒径でも、組成バラツキの極めて少ないはんだボールを製造することが出来る。
【００２１】
次に、本発明においてＳｎを主成分とし、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素を合計で２０〜５００ｐｐｍ含有する溶融はんだ合金を用いる理由について説明する。
第一に、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏとＳｎとは凝固時に金属間化合物を形成するが、これらの金属間化合物は晶出温度がはんだ母材と比べて高い。この為Ｃｕ等の電極上でこれらの元素を含むはんだを溶融、凝固した場合には、電極材料とはんだの主成分であるＳｎとの間で形成する金属間化合物の成長に先立ち、電極表面においてＦｅ、Ｎｉ、ＣｏとＳｎとの金属間化合物が晶出する。一度これらの添加元素とＳｎとの金属間化合物が形成すると、電極材料とＳｎとで金属間化合物が形成される際の核として作用するので、形成される電極材料とＳｎとの金属間化合物の粒径を微細にすることができると考えられる。
【００２２】
第二に、化合物内に取り込まれて多元系化合物となった場合は化合物の格子間結合を強固にするため、電極材料とはんだの相互拡散による化合物の成長を抑制することができると考えられる。
【００２３】
従って、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏをはんだに添加したときには、はんだ付け直後は接合界面に形成される微細な金属間化合物粒のために、接合界面そのものの強度が向上して接合信頼性が高められる。また、はんだ付けされた後に半導体パッケージの信頼性テスト等ではんだの融点以下の温度で長時間保持されたり、使用環境から受ける熱や、パッケージを含む電子機器の発する熱で長期間保持された時は、拡散による金属間化合物の成長が抑制されるので、接合界面の強度劣化は妨げられ、やはり接合信頼性は高められるのである。
【００２４】
本発明において発明者らの検討では、上述したＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏの効果は２０ｐｐｍ程度の極微量でも発揮されうる。一方、５００ｐｐｍを超える過度のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏの添加は、はんだ及びはんだ接合界面を必要以上に硬化させ、応力負荷時におけるはんだ接合部への応力集中を招き、接合信頼性の低下要因となる。よって本発明におけるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏの添加量は合計で２０ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下、好ましくは５０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満とする。
【００２５】
本発明において好ましいＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏの添加量を２００ｐｐｍ未満とするのは、２００ｐｐｍ未満であれば、はんだの融点以上、即ち純Ｓｎの場合は２３２℃を上回るような温度で全て液相状態となるためである。これにより２００ｐｐｍ未満であれば、溶融坩堝等の特性に起因して溶融はんだ合金中に多少の温度勾配を生じている場合であっても金属間化合物を晶出することが無く、成分の均質な溶融はんだ合金を得ることが可能となる。
また、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏの添加量が２００ｐｐｍ未満であれば、上述した接合界面の硬化をより抑制でき、接合信頼性を向上することができる。
【００２６】
さらに本発明において溶融はんだ合金は、上述したＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素と、０．１〜５質量％のＡｇと、０．１〜５質量％のＣｕと、残部Ｓｎ及び不可避的不純物からなることが好ましい。
上述の溶融はんだ合金を用いて得られるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだボールにおいては、ＡｇはＳｎ系はんだの融点を低下させてはんだ接合性を向上させ、はんだ内に分散するＡｇ３Ｓｎ化合物粒によってはんだ合金の耐熱疲労性も向上させる。かつ、Ｓｎ−Ｚｎ系等のように接合部界面近傍における金属間化合物の健全な形成を阻害するようなことがない。一方、はんだ中のＡｇ３Ｓｎ粒が多すぎると合金強度を著しく上昇させ、界面への過多な応力集中を招くため、その含有量は０．１質量％以上５質量％以下がよい。またＣｕ電極と接続する際にはんだを溶融させると、その溶解限まではんだ中にＣｕ電極のＣｕが溶け込むことになり、その結果Ｃｕ電極量が減少して強度が低下する。従って、はんだ中にあらかじめＣｕを含有させておくことが望ましい。Ｃｕの添加もはんだの融点を低下させる効果があるが、過剰に添加すると融点をいたずらに上昇させるため、その含有量は０．１質量％以上５質量％以下がよい。
【００２７】
また別の溶融はんだ合金としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素と、０．１〜５質量％のＣｕと、０．１〜１０質量％のＩｎと、残部Ｓｎ及び不可避的不純物からなる溶融はんだ合金が好ましい。
このＳｎ−Ｃｕ−Ｉｎ系の溶融はんだ合金から得られるはんだボールは、上述のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだボールと比べて、高速な負荷に対するはんだの変形抵抗が小さいという特徴を有する。これはＣｕ、Ｉｎの共晶組織はＣｕ、Ａｇとの共晶組織と比べてはんだの硬さに及ぼす影響が極めて小さいためであるが、この特徴により、使用時の落下によって衝撃が加わる携帯機器等の高速な負荷を生じる用途においても十分な接合信頼性が得られる。
【００２８】
Ｓｎ−Ｃｕ−Ｉｎ系の溶融はんだ合金においてもＣｕの添加量は前述のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系と同じ理由で０．１〜１０質量％である。そして０．１質量％以上のＩｎを添加することでさらに融点を下げ、濡れ性を向上させることができるが、過剰に添加するとＳｎへの固溶強化によりはんだの変形抵抗は上昇するので、１０質量％を上限とすることが好ましい。
【００２９】
以上に述べたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系及びＳｎ−Ｃｕ−Ｉｎ系の特徴、即ちＡｇ添加によるはんだ合金の耐熱疲労性向上と、Ｃｕ、Ｉｎの添加による融点の低下、濡れ性の向上を両立させたい場合は、はんだの硬化によって、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏの添加による接合界面の信頼性向上の効果を妨げない範囲でＡｇ、Ｉｎを同時添加する、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系の溶融はんだ合金を用いることができる。このＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系の溶融はんだ合金とは、具体的にはＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる一種以上の元素と、０．１〜５質量％のＡｇと、０．１〜５質量％のＣｕと、０．１〜５質量％のＩｎと、残部Ｓｎ及び不可避的不純物からなり、ＡｇとＩｎは合計で６質量％以下の溶融はんだ合金である。この溶融はんだ合金における各成分の規定理由はＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｉｎ系の説明において述べたのと同様であるが、Ａｇ、Ｉｎを同時添加することに起因するはんだの硬化を抑制するためにＩｎ含有量の上限を５質量％とすると共に、ＡｇとＩｎは合計で６質量％以下とする。
【００３０】
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｉｎ系，Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系の何れのはんだボールを製造する場合においても、本発明の製造方法によれば、溶融はんだ合金に合計で２０〜５００ｐｐｍ、好ましくは５０ｐｐｍ以上２００ｐｐｍ未満含まれるＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏから選ばれる微量の添加元素を、はんだボールに均質に添加することが可能であり、各合金系のはんだボールが組成に起因して具備する優れた特性を阻害することなく、高い接合信頼性を達成することができる。
【実施例】
【００３１】
図１に記載の装置を用い既述の均一液滴噴霧法により、表１に示す組成のφ０．３ｍｍのはんだボールを製造した。
はじめに、所望のはんだインゴットをステンレス製るつぼ３内でヒーター（図示せず）加熱により溶解し、２６０℃に保持した。溶解雰囲気はＮ２＋１０％Ｈ２とした。次にチャンバー７を大気圧に保った上で、るつぼ３内のはんだ液面を含む空間をゲージ圧で０．１ＭＰａに加圧し、溶湯１をサファイア製オリフィス（穴径φ１６０μｍ）から押し出した。次にセラミックス製加振ロッド６により周波数６３００Ｈｚの振動を付与すると、連続した滴下溶滴８は、その振動で均一に独立した滴下溶滴９を生成し、チャンバー７内で段々と球状化しつつ凝固して、分離独立して凝固したはんだボール１０となる。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
比較例として、１６０℃で２４ｈ固溶化処理した同組成の母合金３ｋｇを５００ｇずつ切り出し、φ０．２ｍｍに細線加工した後、φ０．４５ｍｍで定長切断したはんだ片を、２６０℃に加熱したシリコンオイル中に投じて溶融させた後、室温まで徐例して凝固させ、回収、洗浄したはんだボール（油中造粒法と記す）を用いた。
【００３４】
（評価１）
表１に基づいて製造したはんだボールの内（ｅ）の組成について、３ｋｇの母合金を溶解後、連続的に滴下して堆積させ、５００ｇおきに１０ｇずつを５回に分けてサンプリングし、グロー放電質量分析法で定量分析した。比較例についても、同様に５００ｇ分切断毎に１０ｇずつサンプリングし分析した。表２に示す分析結果では、均一液滴噴霧法で作製したはんだボールはどのサンプルにもほぼ同量のＮｉが添加されているのに対し、油中造粒法で製造したはんだボールはサンプル間にＮｉのばらつきがあり、ボール各々の組成がインゴット中の偏析を反映してばらついている可能性が示唆される。
【００３５】
【表２】
2005040847.tif 000004
【００３６】
（評価２）
厚さ１．０ｍｍのテスト用ガラスエポキシ基板上に２ｍｍ間隔で格子状に形成された、１．６ｍｍ角のパッドに、ロジン系フラックスを開口径φ０．３ｍｍの印刷用マスクにて印刷した後ボールを搭載し、窒素雰囲気、ピーク温度２５０℃ではんだ付けを行い、はんだボールの濡れ広がり具合を調べた。パッドはＣｕ上に防錆処理されたものを用いた。図３、４は、それぞれ均一液滴噴霧法、油中造粒法による組成（ｅ）のはんだボールについて実施したパッド２４０ヶ分の濡れ広がり面積の分布を示している。図３の均一液滴噴霧法で製造されたボールは、広がり円相当径φ６７０ｍｍ程度を中心に、シャープな分布を示している。これに対し、図４の油中造粒法で製造したボールでは分布が大きく、はんだ内部にＮｉが多く含まれた結果、はんだボールの融点が上昇し濡れを阻害したと考えられる。
【００３７】
（評価３）
表１に示す（ａ）〜（ｉ）のはんだボールを１５ｍｍ角の半導体パッケージに搭載・リフローしてバンプを形成した。リフロー条件は実施例１と同様にして行った。パッケージの電極パッドは防錆処理されたＣｕであり、リフローによってＣｕ６Ｓｎ５相が形成された。次に、テスト用ガラスエポキシ基板にニホンハンダ製Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕペーストを印刷し、パッケージを実装した。実装のリフロー条件は、バンプ形成条件と同等とした。これら実装基板に携帯機器を模擬するため１５０ｇの錘を貼り付けた後、基板を高さ１ｍ〜２ｍから水平落下させ、落下時の衝撃力に対する接合部の破断の程度を評価した。
評価に際し、予め、落下させる高さと落下時の衝撃力との相関を求めておき、目標の衝撃力となる高さから実装基板を落下させた。落下時の衝撃力は、基板のパッケージ隅のバンプ付近に貼り付けた歪みゲージの最大基板歪みによって評価した。
【００３８】
表３に、表１に示した各組成とパッケージのはんだバンプが破断した最大基板ひずみとの関係を示す。Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉを添加していない（ｈ）（ｉ）に比べて，添加した（ａ）〜（ｇ）のはんだは優れた耐衝撃性を示している。また、Ａｇを３質量％含む（ｅ）よりも、Ａｇの量を減らした（ｄ）（ｇ）、或いはＡｇを添加していない（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｆ）はより優れた耐衝撃性を示した。
以上に述べたように本発明によるＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉの微量添加は、はんだ接合部の信頼性を高めることが明らかになった。
【００３９】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明のはんだボールを製造する装置の一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明のはんだボールを製造する装置の均一液滴発生部の一例を示す断面模式図である。
【図３】本発明のはんだボール製造方法において製造されたはんだボールの濡れ広がり分布を示すグラフである。
【図４】従来の製造方法において製造されたはんだボールの濡れ広がり分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１  溶融はんだ合金、２  オリフィス、３  るつぼ、４  振動子、５  伝達部材、６  加振ロッド、７  チャンバー、８  連続した液滴、９  独立した液滴、１０  冷却管、１１  高電圧プレート、１２  均一液滴発生部、１３  連続回収缶
【図１】
2005040847.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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