(57)【要約】【課題】  はんだ付けの際にボイドの極めて少ない接合を行うことが可能なはんだペースト、そのはんだペーストにより構成された半導体電子部品用バンプ、そのバンプを備えた半導体電子部品及び半導体電子部品の実装方法を提供する。【解決手段】  はんだ粉を構成する複数の金属粉をそれぞれ化合物化してフラックス３中に含有したものである。【選択図】        図１
2005199289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ粉とフラックスとが混練されたはんだペーストにおいて、
はんだ粉を構成する複数の金属粉が、それぞれ化合物化されて含有されてなることを特徴とするはんだペースト。
【請求項２】
加熱された際に、前記各金属粉の化合物がそれぞれ前記フラックス中で化学反応を起こして分解され、その結果、はんだが生成される性質を有することを特徴とする請求項１記載のはんだペースト。
【請求項３】
配線基板の金属ランド上に半導体電子部品をはんだ付する際に、前記生成されたはんだと、前記金属ランドとが反応し、金属ランドとはんだとの界面に金属間化合物を形成する性質を有することを特徴とする請求項２記載のはんだペースト。
【請求項４】
前記化合物がハロゲン化合物、酢酸化合物、硝酸化合物及び硫酸化合物の何れかであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のはんだペースト。
【請求項５】
前記化合物化後の各金属粉が、８８．５重量パーセントのＳｎＣｌ2 と、１１．５重量パーセントのＺｎＣｌ2 とからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のはんだペースト。
【請求項６】
前記化合物化後の各金属粉が、８７．０重量パーセントのＳｎＣｌ2 と、１０．２重量パーセントのＺｎＣｌ2 と、２．８重量パーセントのＢｉＣｌ3 とからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のはんだペースト。
【請求項７】
前記化合物化後の各金属粉が、９６．８重量パーセントのＳｎＣｌ2 と、２．５重量パーセントのＡｇＣｌと、０．７重量パーセントのＣｕＣｌ2 とからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のはんだペースト。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載のはんだペーストにより構成されたことを特徴とする半導体電子部品用バンプ。
【請求項９】
請求項８記載のバンプを備えたことを特徴とする半導体電子部品。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載のはんだペーストを用いて半導体電子部品を配線基板上に接合することを特徴とする半導体電子部品の実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだペースト、半導体電子部品用バンプ、半導体電子部品及び半導体電子部品の実装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より電子部品をプリント基板などに接合する際には、基板上のランドにはんだペーストを印刷後、マウンターなどの搭載機で電子部品を搭載し、その後、リフロー炉内ではんだペースト（はんだ粉とフラックスとを混練して構成される）を溶融することによりはんだ付けを行っている。このようなはんだ付けの際に用いられるはんだペーストは、ボイドフリーで強固な接合が得られるように、接合部に対する濡れ性の良いものが望まれている。従来、はんだ濡れ性の良いはんだペーストとして、「活性剤として有機ハロゲン化合物が配合されているはんだペーストにおいて、金属に対して錯形成能力を有する高分子化合物を、フラックスの総重量に対し０．００５〜２．０重量％が添加されているフラックスを配合した」ものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１２８５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、ボイド発生を抑制するといった要求に対し、その抑制の確実性においてまだ不十分であった。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、はんだ付けの際にボイドの極めて少ない接合を行うことが可能なはんだペースト、そのはんだペーストにより構成された半導体電子部品用バンプ、そのバンプを備えた半導体電子部品及び半導体電子部品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】
【０００５】
本発明に係るはんだペーストは、はんだ粉とフラックスとが混練されたはんだペーストにおいて、はんだ粉を構成する複数の金属粉が、それぞれ化合物化されて含有されてなるものである。これにより、はんだ付けの際にボイドの極めて少ない接合を行うことが可能なはんだペーストを得ることができる。
【０００６】
また、本発明に係るはんだペーストは、加熱された際に、各金属粉の化合物がそれぞれフラックス中で化学反応を起こして分解され、その結果、はんだが生成される性質を有するものである。このような性質を有しているため、はんだ付けの際にボイドの極めて少ない接合を行うことが可能である。
【０００７】
また、本発明に係るはんだペーストは、配線基板の金属ランド上に半導体電子部品をはんだ付する際に、生成されたはんだと、金属ランドとが反応し、金属ランドとはんだとの界面に金属間化合物を形成する性質を有するものである。
【０００８】
また、本発明に係るはんだペーストは、化合物がハロゲン化合物、酢酸化合物、硝酸化合物及び硫酸化合物の何れかであるものである。化合物として、ハロゲン化合物、酢酸化合物、硝酸化合物及び硫酸化合物を用いることができる。
【０００９】
また、本発明に係るはんだペーストは、化合物化後の各金属粉が、８８．５重量パーセントのＳｎＣｌ2 と、１１．５重量パーセントのＺｎＣｌ2 とからなるものである。
また、本発明に係るはんだペーストは、化合物化後の各金属粉が、８７．０重量パーセントのＳｎＣｌ2 と、１０．２重量パーセントのＺｎＣｌ2 と、２．８重量パーセントのＢｉＣｌ3 とからなるものである。
また、本発明に係るはんだペーストは、化合物化後の各金属粉が、９６．８重量パーセントのＳｎＣｌ2 と、２．５重量パーセントのＡｇＣｌと、０．７重量パーセントのＣｕＣｌ2 とからなるものである。
【００１０】
また、本発明に係る半導体電子部品用バンプは、上記の何れかに記載のはんだペーストにより構成されたものである。
また、本発明に係る半導体電子部品は、上記のバンプを備えたものである。
以上により、はんだ付けされる際にボイドの極めて少ない接合部を得ることが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る半導体電子部品の実装方法は、上記の何れかのはんだペーストを用いて半導体電子部品を配線基板上に接合するものである。これにより、ボイドの少ないはんだ接合を行うことが可能となり、接合強度が大きく、信頼性の高い半導体電子部品の実装が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係るはんだペーストについて説明する。
本実施の形態１のはんだペーストは、はんだ粉を構成する複数の金属粉が、それぞれ化合物化されてフラックス中に含有されたものである。次の表１は、はんだ粉のはんだ組成と、その組成を用いて本実施の形態１のはんだペーストを構成する際の、化合物化された各金属粉それぞれの配合比とを示したもので、ここではハロゲン化合物としたときの配合比を示したものである。
【００１３】
【表１】
2005199289.tif 000003
【００１４】
表１について説明する。本発明においては、鉛の人体への有害性から、鉛を含まない鉛フリーはんだを用いることとしており、表１のはんだ組成は、鉛フリーのはんだ組成として従来より提案されている各種組成の一例である。本実施の形態１のはんだペーストは、従来より提案されているはんだ組成の組成材料である各金属粉をそれぞれ化合物化してフラックスに含有したもので、具体的には表１に示された配合比で配合したはんだ粉をフラックスに混練することにより作成される。すなわち、本実施の形態１のはんだペーストは、はんだ組成については従来より提案されているはんだ組成を参考に構成しており、はんだ粉を構成する各金属粉をそれぞれ化合物化してフラックス中に含ませる部分に特徴を有している。
【００１５】
表１について具体例で説明すると、８１重量パーセント（ｗｔ％）Ｓｎと９ｗｔ％のＺｎのはんだ組成（表１中のＳｎ−９Ｚｎに相当）に対応したはんだペーストを作成する場合、８８．５ｗｔ％のＳｎＣｌ2 と、１１．５ｗｔ％のＺｎＣｌ2 とをフラックスに混練する。これにより本実施の形態のはんだペーストが作成される。なお、フラックスの成分は特に限定されるものではなく従来のフラックスを用いることができ、有機酸等の活性剤、ロジンのベース剤、カルナパウロ等のチキソ剤、エチレングリコール等の溶剤を含んだものを用いることができる。
【００１６】
なお、表１は、化合物としてハロゲン化合物の場合を示したものであるが、本発明の化合物はこれに限定されるものではなく、他に例えば酢酸化合物、硝酸化合物及び硫酸化合物としても良い。
【００１７】
実施の形態２．
次に、実施の形態１のはんだペーストを用いた半導体電子部品の実装工程を図１の模式図を参照しながら説明する。実装される半導体電子部品は、半導体チップを内部に樹脂封止した樹脂封止部の側面からリードが延出された構成のものであるとする。
半導体電子部品１０を実装する際には、まず、プリント配線基板４の金属ランド５（図１にはＣｕ（銅）ランドを例示。他に例えばＡｕランドとしても良い）上に、はんだペースト１をスクリーン印刷等で供給／塗布する（図１（ａ））。このはんだペースト１には、本例では化合物化された金属粉２として、表１の最初の行に示した配合比でＳｎＣｌ2 とＺｎＣｌ2 とがフラックス３中に含有されたはんだペーストを用いている。そして、マウンターなどの搭載機で電極１１を有する半導体電子部品１０をプリント配線基板４上に搭載する（図１（ｂ））。その後、この状態でリフロー炉等のはんだ付け装置（図示せず）内に挿入する。これにより、はんだペースト１が溶解し、はんだペースト１とＣｕランド５との間で以下に詳述する化学反応が生じる。
【００１８】
すなわち、はんだ付け装置内で加熱されることにより、ハロゲン化合物（ＳｎＣｌ2 、ＺｎＣｌ2）が、次式（１），（２）で示すような化学反応を起こして分解する。その結果、Ｓｎ−Ｚｎを組成とするＳｎＺｎはんだ２１が生成される（図１（ｃ））。
【００１９】
ＳｎＣｌ2 ＋Ｃｕ→Ｓｎ＋ＣｕＣｌ2                       ・・・ （１）
ＺｎＣｌ2 ＋Ｃｕ→Ｚｎ＋ＣｕＣｌ2                       ・・・ （２）
【００２０】
このような化学反応によりＳｎＺｎはんだ２１が徐々に生成され、Ｃｕランド５との界面に徐々に堆積していく。そして、その後冷却処理されることにより凝固して半導体電子部品１０の電極１１とＣｕランド５とを接合する。なお、生成されたＳｎＺｎはんだ２１とＣｕランド５との界面には、ＳｎＺｎはんだ２１とＣｕランド５とが反応して金属間化合物（Ｃｕ5Ｚｎ8，ＣｕＺｎ）（図示せず）が生成される。
【００２１】
このように、リフロー時（加熱時）に化合物が分解する化学反応によって形成されたはんだにより、ボイドの極めて少ない接合が可能となっている。ボイドの発生が抑制される理由は明らかではないが、仮にボイドが発生したとしても、生成されたＳｎＺｎはんだ２１がＣｕランド５との界面に徐々に堆積していくことにより、その発生したボイドが接合部内部から外部へと排出され、接合部内部に残留しないことによるものと考えられる。
【００２２】
以上説明したように、半導体電子部品１０の実装に際し、前述したはんだペースト１を用いることにより、化合物が分解する化学反応によってはんだが生成されて接合が行われるので、ボイドの少ないはんだ接合を行うことが可能である。これにより、接合強度が大きく、信頼性の高い半導体電子部品１０の実装が可能である。
また、フラックス３中の金属粉２は化合物化されているので、金属粉２の酸化を防ぐことが可能である。したがって、金属粉２の酸化による、はんだペースト１保存中の劣化やはんだ濡れ性の低下を防止でき、保存安定性が良く、良好なはんだ付けが可能なはんだペースト１を得ることができる。
【００２３】
なお、表１に示した配合比で配合された金属粉をフラックス３中に混練してはんだペースト１を構成した例を説明したが、従来のはんだペースト１に、化合物化した金属粉を混ぜて構成してもよい。この場合も、化合物化された金属粉が含有されることにより、これを含有する前のはんだペースト１よりもボイド低減の効果が期待できる。
【００２４】
実施の形態３．
次に、実施の形態１のはんだペースト１により構成されたバンプを備えた半導体電子部品について図２を参照しながら説明する。
この半導体電子部品４０は、ボールグリッドアレイ（以下ＢＧＡという）型の半導体装置で、半導体装置本体４１の外面に形成された電極４２上に、前述のはんだペースト１により構成されたバンプ４３が形成されている。このバンプ４３は、電極４２上にはんだペースト１を印刷した後、リフロー炉にて加熱されることによって形成することができる。
【００２５】
このように構成されたバンプ４３を備えた半導体電子部品４０は、バンプ４３が前述のはんだペースト１によって構成されているため、配線基板への実装時にボイドの無い接合が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態１のはんだペーストを用いた半導体電子部品の実装工程模式図。
【図２】実施形態１のはんだペーストによるバンプを備えた半導体電子部品図。
【符号の説明】
【００２７】
１  はんだペースト、２  化合物化された金属粉、３  フラックス、４  プリント配線基板、５  Ｃｕランド（金属ランド）、１０，４０  半導体電子部品、１１  電極、２１  ＳｎＺｎはんだ、４２  電極、４３  バンプ。
【図１】
2005199289.tif 000004
【図２】
2005199289.tif 000005