(57)【要約】【課題】加熱溶融時におけるガスの放出が抑制されたＳｎ系はんだ層を有するはんだ被覆ボールの製造方法を提供する。【解決手段】ボール状のコアを用意する工程と、電解めっき法により、Ｓｎを含むめっき液を用いて、コアを包囲するはんだ層を形成する工程と、はんだ層から所定の有機物の含有量を所定量以下にするように、はんだ層を有するコアを加熱処理する工程であって、所定の有機物はＴＤＳ試験において、質量電荷比（ｍ／ｚ）が１００以上の化学種を生成する、加熱処理工程とを包含する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボール状のコアを用意する工程と、
電解めっき法により、Ｓｎを含むめっき液を用いて、前記コアを包囲するはんだ層を形成する工程と、
前記はんだ層から所定の有機物の含有量を所定量以下にするように、前記はんだ層を有する前記コアを加熱処理する工程であって、前記所定の有機物はＴＤＳ試験において、質量電荷比（ｍ／ｚ）が１００以上の化学種を生成する、加熱処理工程とを包含する、はんだ被覆ボールの製造方法。
【請求項２】
前記所定の有機物は質量電荷比（ｍ／ｚ）が１３５の化学種を生成する、請求項１に記載のはんだ被覆ボールの製造方法。
【請求項３】
前記有機物の前記所定量は、ＴＤＳ試験において６００℃までに生成される前記化学種の量が、前記化学種の検出感度をＨ2の検出感度として求められる四重極質量分析装置による測定値で、前記はんだ層１ｇ当り０．１μｌとなる量である、請求項１または２に記載のはんだ被覆ボールの製造方法。
【請求項４】
前記加熱処理は、約１５０℃超、かつ、前記はんだ層の溶融温度未満の温度範囲で、１時間以上２０時間以下の範囲で行われる、請求項１から３のいずれかに記載のはんだ被覆ボールの製造方法。
【請求項５】
前記コアは、直径が約０．０５ｍｍ以上約０．７ｍｍ未満の範囲にある微小球である、請求項１から４のいずれかに記載のはんだ被覆ボールの製造方法。
【請求項６】
前記はんだ層の厚さは約２０μｍから約８０μｍの範囲にある、請求項５に記載のはんだ被覆ボールの製造方法。
【請求項７】
前記コアの直径に対する前記はんだ層の厚さの比は１／２０以上である、請求項６に記載のはんだ被覆ボールの製造方法。
【請求項８】
前記はんだ層を形成する工程において、前記電解めっきは、ＳｎおよびＰｂの総イオン濃度が２０ｇ／ｌ以上５０ｇ／ｌ以下の範囲に設定された前記めっき液を用いて、０．０３Ａ／ｄｍ2以上０．３Ａ／ｄｍ2以下の範囲の電流密度で行われる、請求項１から７のいずれかに記載のはんだ被覆ボールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＢＧＡなどの半導体装置の入出力端子等として用いられるはんだ被覆ボールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ機器の高性能・小型化や情報ネットワーク機器の普及に伴い、それらに用いられるプリント基板も、より高密度実装化が要求されるようになった。従来、高密度表面実装部品は、部品周囲にリード端子を持つＱＦＰ（Ｑｕａｒｄ  Ｆｌａｔｐａｃｋ  Ｐａｃｋａｇｅ）などが多く用いられていたが、近年、比較的小型で、多ピン化が可能なＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）が用いられるようになっている。また、水晶振動子と温度補償用のＩＣとを積み重ねる際のスペーサ部材としての用途もある。
【０００３】
ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ＬＳＩチップの下面に、インターポーザ６２を介して、はんだ被覆ボール５０が接合されたＬＳＩパッケージである。はんだ被覆ボール５０は、インターポーザ６２の一方の面に格子配列状に配列されており、パッケージの入出力端子である。このはんだ被覆ボール５０は、例えば直径が０．１〜１．０ｍｍ程度の微小球であり、例えば金属からなる球（コア）の表面に、はんだ層が形成されて構成されている。
【０００４】
電解めっき法によって上記はんだ層を形成した場合、はんだ被覆ボールを加熱溶融してインターポーザのパッドに接合すると、加熱溶融時にはんだ層からガスが放出され、はんだ被覆ボールが落下したり、装着されたはんだ層の内部にボイド（空隙、膨れ）が形成されるという問題がある。ボイドの発生により、インターポーザとはんだ被覆ボールとの間で接続不良または位置ずれが生じるため、ＢＧＡの信頼性の低下が問題になる。
【０００５】
本出願人は、電解めっき法により、鉛−錫系の材料を用いて上記はんだ層を形成した場合、上記ボイドの原因が、電解めっきによって形成されたはんだ層中に吸蔵される水素ガスにあり、この水素ガスの発生量を低減させることにより、上記不良の発生および信頼性の低下を抑制できることを見出した。本出願人は、めっき液中の錫および鉛の総イオン濃度と、電解めっきを行う際の電流密度とを制御することにより、はんだ層中に吸蔵される水素ガス量を低減させる方法を特許文献１に開示している。
【特許文献１】特開平１０−２７０８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながらはんだ被覆ボールのコアの微小化が進むと、上記特許文献１の電解めっき方法を用いてはんだ被覆ボールを作製しても、落下不良が生じたり、ボイドが生じる場合がある。コアの微小化が進むと、コアの直径に対するはんだ層の厚さの比が増大する傾向にあるので、加熱溶融時に放出されるガスによる、落下不良やボイドに起因する不良等が生じやすくなる。
【０００７】
本発明は上記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱溶融時におけるガスの放出が抑制されたＳｎ系はんだ層を有するはんだ被覆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】
本発明のはんだ被覆ボールの製造方法は、ボール状のコアを用意する工程と、電解めっき法により、Ｓｎを含むめっき液を用いて、前記コアを包囲するはんだ層を形成する工程と、前記はんだ層から所定の有機物の含有量を所定量以下にするように、前記はんだ層を有する前記コアを加熱処理する工程であって、前記所定の有機物はＴＤＳ試験において、質量電荷比（ｍ／ｚ）が１００以上の化学種を生成する、加熱処理工程とを包含し、これにより上記の課題が解決される。
【０００９】
前記所定の有機物は、例えば質量電荷比（ｍ／ｚ）が１３５の化学種を生成する。
【００１０】
前記有機物の前記所定量は、ＴＤＳ試験において６００℃までに生成される前記化学種の量が、前記化学種の検出感度をＨ2の検出感度として求められる四重極質量分析装置による測定値で、前記はんだ層１ｇ当り０．１μｌとなる量であることが好ましい。
【００１１】
前記加熱処理は、約１５０℃超、かつ、前記はんだ層の溶融温度未満の温度範囲で、１時間以上２０時間以下の範囲で行われることが好ましい。
【００１２】
本発明の製造方法は、前記コアの直径が約０．０５ｍｍ以上約０．７ｍｍ未満の範囲にある場合に好適に用いられる。
【００１３】
また、本発明の製造方法は、前記はんだ層の厚さが約２０μｍから約８０μｍの範囲にある場合に好適に用いられる。
【００１４】
また、本発明の製造方法は、前記コアの直径に対する前記はんだ層の厚さの比が１／２０以上である場合に好適に用いられる。
【００１５】
前記はんだ層を形成する工程において、前記電解めっきは、ＳｎおよびＰｂの総イオン濃度が２０ｇ／ｌ以上５０ｇ／ｌ以下の範囲に設定された前記めっき液を用いて、０．０３Ａ／ｄｍ2以上０．３Ａ／ｄｍ2以下の範囲の電流密度で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のはんだ被覆ボールの製造方法は、従来のはんだ層に含まれていた有機物の含有量を所定量以下にする加熱処理を施す工程を含むので、本発明の製造方法によって得られたはんだ被覆ボールは、加熱溶融時においてガスの放出が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
まず、本発明のはんだ被覆ボールの構成を説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態のはんだ被覆ボール５０の断面図を示す。図１に示すように、はんだ被覆ボール５０は、ボール状のコア２と、コア２を包囲するように設けられた、Ｓｎを含むはんだ層４とを有している。
【００１９】
上述したように、はんだ被覆ボールのコアの微小化が進むと、特許文献１に記載された電解めっき法を用いてはんだ層を形成しても、落下不良が生じたり、ボイドが生じる場合がある。はんだ被覆ボールのコアの微小化が進むと、はんだ被覆ボール中のコアの質量が小さくなるため、ガスの放出量が少なくてもコアが動きやすくなるためである。また、コアの微小化が進むと、コアの直径に対するはんだ層の厚さの比が増大する傾向があるので、加熱溶融時に放出されるガスによる、落下不良やボイドに起因する不良等が生じやすくなる。
【００２０】
本発明者らの検討によると、特にはんだ被覆ボールのコアの直径が０．７ｍｍを下回る場合に上記の問題が生じ易いことが分かった。また、コアの直径がこの範囲にあり、さらに、コアの直径に対するはんだ層の厚さの比が１／２０以上の場合、上記の問題がより生じ易くなることが分かった。
【００２１】
本発明者らは、特許文献１に記載された電解めっき法を用いて形成されたＳｎ系はんだ層を備えるはんだ被覆ボールを加熱した場合にボイドが発生する原因を突き止めるために、下記に説明する実験を行った。
【００２２】
特許文献１に記載された電解めっき法を用いて、コア２（直径０．４５ｍｍ）と、ＳｎとＰｂとの共晶合金で形成されたはんだ層４（膜厚３０μｍ、Ｓｎ６２％）とを有するはんだ被覆ボール（サンプルＡ）を作製し、サンプルＡを加熱したときに放出されるガスの質量分析を行った。なお、ＳｎとＰｂとの共晶合金で形成されたはんだ層４の溶融温度（Ｔｍ）は１８３℃である。
【００２３】
ここで、質量分析は、昇温脱離ガス分析装置（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ（ＥＭＤ−ＷＡ１０００Ｓ電子科学（株）製））を用いて以下に説明する方法で行った。
【００２４】
はんだ被覆ボールを２×１０-6Ｐａ以下に排気した雰囲気下に配置し、０．５℃／ｓｅｃの速さで室温から６００℃まで昇温した。この間に発生するガス量を四重極質量分析装置で測定した。なお、はんだ層４の質量は、はんだ被覆ボール５０の質量から、コア２の質量を引き算して求めた。このはんだ層４の質量は、１００個オーダーのサンプルの平均値である。１００個オーダーのはんだ被覆ボール５０およびコア２の質量は、それぞれ、精密天秤を用いて測定した。
【００２５】
下記の表１にサンプルＡから放出されたガスの質量分析の結果を示す。表１では、検出された全てのガスの種類と、ガスの検出（放出）量（μｌ／ｇ）とを示している。図２および図３は、それぞれ、検出されたガスのうちＨ2およびＨ2Ｏの質量分析結果を示すグラフである。図２および図３では、ｘ軸は温度、ｙ軸は検出量を示す。検出量は、はんだ層１ｇ当たりの標準状態における体積（μｌ）で示している。なお、サンプルＢおよびＣについては後述する。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１に示すように、放出ガスには、Ｈ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ、およびＣＯ2が含まれる。これらのガスの放出量には、はんだ層の表面に吸着した成分の放出量が含まれる。例えば、図３に示すように、比較的低い温度（例えば１５０℃以下）でＨ2Ｏの放出が検出されているのは、はんだ層の表面に吸着していたＨ2Ｏが放出されたことを示す。はんだ層の表面に吸着された成分がはんだ層から放出されてもボイドは発生しない。
【００２８】
また、通常、はんだ被覆ボールは、実装のための加熱工程（はんだ層の溶融温度以上で行われるリフロー工程）が施される前に、あらかじめ、溶融温度未満（例えば約１５０℃）の加熱工程が施される。したがって、上記リフロー工程前の加熱工程で放出されるガスは、ボイド発生の原因とならない。例えばＨ2やＨ2Ｏガスはそれぞれ図２および図３に示すように、約１５０℃以下の温度範囲で多く放出されており、この温度範囲での放出ガスは、ボイド発生の原因とならない。また、Ｈ2Ｏは溶融後においても放出されているが、その放出量は十分小さく、ボイドの主要な原因とならない。なお、ＴＤＳ測定における昇温速度（０．５℃／ｓｅｃ）が比較的速いため、サンプルの全体が各温度で熱平衡に達することができない。したがって、図２から図４に示した横軸の温度と実際のサンプル温度との間には差があり、例えば、はんだの溶融（融点１８３℃）は、図２および図３においては２００℃付近で起こっている。また、サンプルＡ、ＢおよびＣにおいて、あらかじめ、Ｈ2は、特許文献1に記載の電解めっき法を用いたことによって０．０５ｐｐｍ以下に調整されており、ボイドの発生原因とならない。ＣＯおよびＣＯ2は５０℃付近から一定の割合で放出量が増加するが、放出量は少なく、ボイド発生の原因とならない。
【００２９】
本発明者らは鋭意研究の末、放出ガスが、上記Ｈ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ、およびＣＯ2に加えてさらなる化学種を含んでいること、および、はんだ層における上記化学種の含有量を所定量以下にすれば、コアの直径が０．７ｍｍを下回るはんだ被覆ボールにおいても、さらにコアの直径に対するはんだ層の厚さの比が１／２０以上であるはんだ被覆ボールにおいても、はんだ層を加熱溶融したときにボイドが発生するのを抑制できることを見出した。以下、より詳細に説明する。
【００３０】
上記さらなる化学種の質量電荷比（ｍ／ｚ）は１００以上であり、上述したＨ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ、およびＣＯ2に比べて極めて大きく、はんだが溶融されるまで放出されない。このさらなる化学種は、はんだ層の表面が粗くなる（凹凸が形成される）のを抑制するために添加される、電解めっき液中の添加剤（有機物）から生成されたものであると考えられる。具体的には、表１に示すように、上記さらなる化学種は、質量電荷比（ｍ／ｚ）が１３５である化学種を含んでいることが分かった。図４は、質量電荷比（ｍ／ｚ）が１３５である化学種の質量分析結果を示すグラフである。図４は、図２および図３と同様に、温度変化に対する放出ガス量の変化を示す。図４に示すように、この質量電荷比（ｍ／ｚ）が１３５である化学種は、はんだ層の溶融温度以上で放出される。なお、上述したように、はんだの溶融（融点１８３℃）は、図４においては２００℃付近で起こっている。ここで、検出器として四重極質量分析装置を用いており、質量電荷比（ｍ／ｚ）が１３５である化学種の検出感度は不明であるため、Ｈ2の検出感度を用いて放出ガス量を算出した。したがって、表１および図４に示す質量電荷比（ｍ／ｚ）が１３５である化学種の放出ガス量は他のガスと比較できない。
【００３１】
本発明者らは、はんだ層から、質量電荷比（ｍ／ｚ）が１００以上である上記さらなる化学種の含有量を低減させれば、コアの直径が０．７ｍｍを下回るはんだ被覆ボールにおいても、さらにコアの直径に対するはんだ層の厚さの比が１／２０以上であるはんだ被覆ボールにおいても、はんだ層を加熱溶融したときにボイドが発生するのを抑制できるのではないかと予測し、はんだ層から上記さらなる化学種の含有量を低減させる方法を種々検討した。その結果、例えば、所定の温度範囲ではんだ層を加熱処理することにより、はんだ層から上記所定の有機物（加熱によって質量電荷比（ｍ／ｚ）が１００以上のさらなる化学種を発生させる成分）の含有量を十分に低減できることを見出した。
【００３２】
具体的には、例えばはんだ層の溶融温度（ここでは錫―鉛共晶温度：約１８３℃）未満の温度範囲で、所定時間加熱処理すれば、はんだ層から上記所定の有機物の含有量を十分低減できることを見出した。加熱処理時間が長くなりすぎるのを防ぐため、上記加熱処理温度は、好ましくは約１５０℃超である。
【００３３】
上記サンプルＡにこの加熱処理を行ってはんだ被覆ボールを作製した（サンプルＢ）。さらに、上記さらなる化学種を生成する添加剤が添加されていないめっき液を調製し、これを用いて電解めっきを行ってはんだ被覆ボールを形成した（サンプルＣ）。サンプルＢおよびＣのはんだ被覆ボールのはんだ層を加熱溶融させた結果、いずれもボイドが発生しなかった。サンプルＢおよびＣが有するコアの材料およびサイズは、サンプルＡのコアと同じである。また、サンプルＢおよびＣのはんだ層の組成および膜厚は、サンプルＡのはんだ層と同じである。
【００３４】
表１に示すように、サンプルＢおよびＣでは、上述したサンプルＡに比べて、放出ガスにおけるｍ／ｚ＝１３５の化学種の含有量が約２０分の１に減少している。さらに、サンプルＢはサンプルＡに比べて、Ｈ2、Ｈ2Ｏ、ＣＯ、およびＣＯ2の含有量も減少している。サンプルＣはサンプルＡに比べて、Ｈ2、ＣＯ、およびＣＯ2の含有量も減少している。
【００３５】
サンプルＡと、サンプルＢおよびＣとの比較により、以下の知見を得た。
【００３６】
ｍ／ｚ＝１３５の化学種は、質量電荷比が比較的大きいため、リフロー工程の前にあらかじめ行われる約１５０℃以下での加熱工程の際には放出されにくく、はんだ被覆ボールの加熱溶融時に発生するボイドの主な原因となった。放出ガスに含まれる上記ｍ／ｚ＝１３５の化学種は、電解めっき法によってはんだ層を形成した際に、はんだ層にトラップされた所定の有機物が加熱溶融時に気化または分解したものである。加熱溶融時に上記ｍ／ｚ＝１３５の化学種がはんだ層から放出され、その結果、ボイドが形成された。
【００３７】
なお、サンプルＢおよびサンプルＣでは、サンプルＡよりも、Ｈ2やＣＯなどその他のガスの放出量も減少しているが、上述した理由からＨ2やＣＯなどのガスはボイド発生の主な原因とならないため、はんだ層から質量電荷比（ｍ／ｚ）１００以上の化学種の含有量を十分低下させることにより、ボイドの発生を抑制できたことが分かる。
【００３８】
本発明の実施形態のはんだ被覆ボール５０の製造方法を説明する。
【００３９】
まず、ボール状のコア２を用意する。次に、電解めっき法により、Ｓｎを含むめっき液を用いて、コア２を包囲するはんだ層４を形成する。
【００４０】
ここで、電解めっき法には、最終的にはんだ層に含まれる水素量を十分低くできる（例えば０．０５ｐｐｍ以下）めっき法を用いることが好ましい。例えば、めっき液のＳｎおよびＰｂの総イオン濃度を２０ｇ／ｌ以上５０ｇ／ｌ以下の範囲に設定し、かつ、０．０３Ａ／ｄｍ2以上０．３Ａ／ｄｍ2以下の範囲の電流密度で電解めっきを行う方法（上記特許文献１）を用いることが好ましい。
【００４１】
めっき液をしては、例えば、ＳｎおよびＰｂを含むアルカノールスルホン酸、ＳｎおよびＡｇを含むアルカノールスルホン酸、Ｓｎを含むアルカノールスルホン酸、ＳｎおよびＣｕを含むアルカノールスルホン酸、およびＳｎおよびＰｂを含むフェノールスルホン酸が用いられる。
【００４２】
はんだ層４を形成した後、はんだ層４から所定の有機物の含有量を所定量以下に低減するように、はんだ層４を有するコア２を所定の温度範囲で加熱処理する。
【００４３】
上記所定の有機物は、質量分析による質量電荷比（ｍ／ｚ）が１００以上の化学種を生成するものである。上述したように、質量電荷比（ｍ／ｚ）が１００以上の化学種には、例えば質量電荷比（ｍ／ｚ）が１３５の化学種が含まれる。
【００４４】
この有機物のはんだ層における含有量は、ＴＤＳ試験において６００℃までに生成される化学種の量が、化学種の検出感度をＨ2の検出感度として求められる四重極質量分析装置による測定値で、はんだ層１ｇ当り０．１μｌ以下となる量に設定されていることが好ましい。この場合、例えばコアの直径が０．７ｍｍを下回るはんだ被覆ボールにおいても、さらにコアの直径に対するはんだ層の厚さの比が１／２０以上であるはんだ被覆ボールにおいても、はんだ層を加熱溶融したときにボイドが発生するのを抑制できることが実験的に分かっている。
【００４５】
加熱処理は、約１５０℃超、かつ、はんだ層の溶融温度未満の温度範囲で、１時間以上２０時間以下行われることが好ましい。
【００４６】
本発明の実施形態の製造方法は、コアの直径が０．７ｍｍを下回るはんだ被覆ボールに特に効果的である。具体的には、例えばコアの直径が約０．０５ｍｍ以上約１．０ｍｍ以下、特に約０．０５ｍｍ以上約０．７ｍｍ未満の範囲にあるはんだ被覆ボールに好適に用いられる。
【００４７】
さらに、本発明の実施形態の製造方法は、はんだ層の厚さが約２０μｍから約８０μｍの範囲にあるはんだ被覆ボールに効果的である。また、コア２の直径に対するはんだ層４の厚さの比が１／２０以上であるはんだ被覆ボールに効果的である。
【００４８】
コアとしては、例えば、Ｃｕや高融点のはんだなどの金属で形成された微小球、プラスチックなどの樹脂で形成された微小球が用いられる。例えば特開２０００−１６０２０１号公報に説明されているように、濡れ性の低いＢＮ（窒化ボロン）などの微粉末を用いれば、真球度の高いコアを得ることができる。プラスチック球は、例えばアトマイズ法を用いて形成される。
【００４９】
はんだ被覆ボール５０は、ＢＧＡやＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  ｓｉｚｅ  ｐａｃｋａｇｅ）などの入出力端子に用いられる。図５に、はんだ被覆ボール５０を備えるＢＧＡの一例を示す。図５（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、ＢＧＡ７０の斜視図および断面図である。図５（ａ）および（ｂ）に示すように、ＢＧＡ７０は、インターポーザ６２と、インターポーザ６２の一方の面に搭載された半導体チップ６４と、他方の面に接合された複数のはんだ被覆ボール５０とを備えている。はんだ被覆ボール５０は、図５（ａ）に示すように、インターポーザ６２の面に格子状に配列されている。半導体チップ６４は、樹脂６６によって封止されている。半導体チップ６４は、金属ワイヤ６８およびインターポーザ６２内に形成された配線６９を介して、はんだ被覆ボール５０と電気的に接続されている。
【００５０】
上述したように本発明のはんだ被覆ボール５０は、加熱溶融した際にボイドが形成されるのが十分抑制されるので、インターポーザ６２にはんだ被覆ボール５０を固定する際の接続不良や、位置ずれを抑制できるため、ＢＧＡの信頼性を高くすることができる。
【００５１】
以下、少なくとも半導体チップを含む素子または装置において、はんだ被覆ボールが使用され得る接続構造を総称して半導体接続構造と呼ぶ。この半導体接続構造は、以下に説明する方法で形成される。
【００５２】
まず図６（ａ）に示すように、はんだ被覆ボール５０と、このはんだ被覆ボール５０を接合する所望の基板２０とを用意する。基板２０は、例えば、ＢＧＡ（図５）やＣＳＰのインターポーザであり、基板２０の主面には、導電材料で形成されたパッド１８が設けられている。パッド１８は例えば、Ｃｕ層１２と、Ｎｉめっき層１４と、Ａｕめっき層１６との積層体で構成される。次に、はんだ被覆ボール５０をパッド１８上に配置した状態で、はんだ被覆ボール５０を加熱することによって、図６（ｂ）に示すようにはんだ層４を溶融させる。溶融状態にあるはんだ層を図６（ｂ）では４Ａで示す。次に、この溶融状態にあるはんだ層４Ａを冷却して固化させて、パッド１８に接合する。以上により、半導体接続構造が形成される。
【００５３】
この半導体接続構造では、基板２０に対するはんだ被覆ボール５０の接合強度が高く、また、位置ずれなどの不具合が生じにくい。従って、信頼性の高い半導体接続構造が提供される。
【００５４】
以下、実施例および比較例を説明する。
【００５５】
（実施例）
実施例のはんだ被覆ボールを、以下の方法で製造した。
【００５６】
直径０．４５ｍｍの球状の銅コアを用意する。ＳｎおよびＰｂを含むアルカノールスルホン酸（Ｐｂ２５ｇ／ｌ、Ｓｎ５ｇ／ｌ）を含むめっき液（２０℃）を用い、電流密度０．１０Ａ／ｄｍ2で電解めっきし、ＳｎとＰｂとの合金めっき層（厚さ３０μｍ）を銅コアの表面に形成した。上記電解めっき工程は、バレル容器の中で処理した。なおこの電解めっきでは、めっき液におけるＳｎとＰｂとの総イオン濃度、および、電流密度が所定の範囲内に設定されているので、最終的に得られるはんだ被覆ボールのはんだ層中の水素量を０．０５ｐｐｍ以下にできる（特許文献１参照）。
【００５７】
次に、合金めっき層が形成された銅コアを不活性ガス（Ｎ2）雰囲気下、１７５℃で６時間加熱処理した。
【００５８】
以上の方法により、銅コアと、銅コアを被覆するはんだ層とを有する実施例のはんだ被覆ボール（はんだ層のＳｎの質量百分率が６２％）を得た。
【００５９】
なお、本実施例のはんだ被覆ボールは上記表１のサンプルＢと同じである。
【００６０】
（比較例）
ＳｎとＰｂとの合金めっき層形成後に加熱処理を行わないこと以外は、上記実施例と同様の方法によって比較例のはんだ被覆ボールを作製した。
【００６１】
なお、本比較例のはんだ被覆ボールは上記表１のサンプルＡと同じである。
【００６２】
（評価）
実施例および比較例のはんだ被覆ボールを評価するために、それぞれのはんだ被覆ボールについて、ＴＤＳ試験および接合実験を行った。
【００６３】
ＴＤＳ試験は上述した方法で行った。
【００６４】
接合実験は以下のようにして行った。
【００６５】
２０個のはんだ被覆ボールをＣｕ基板の上に配置した。次にはんだ層４を加熱溶融させた後、冷却して固化し、基板に接合させた。なお、加熱溶融は、上述したはんだ被覆ボールを配置した基板を、内部が２２０℃、かつ、大気雰囲気のオーブンに１０秒間静置することによって行った。その後オーブンから取り出して、室温まで放冷した。
【００６６】
上記の方法により、実施例のはんだ被覆ボールを２０個有するＣｕ基板と、比較例のはんだ被覆ボールを２０個有するＣｕ基板とを１００個ずつ作成した。２０個のはんだ被覆ボールのうち１個でも基板から外れた（落下した）もの、位置ずれしたもの、または、隣接するはんだ被覆ボールと接合したもの（ブリッジ不良）を「不良品」と認定し、不良品率を算出した。
【００６７】
（結果）
ＴＤＳ試験において、６００℃までに生成されるｍ／ｚ＝１３５の化学種の量を下記の表２に示す。なお表２に示す値は、ｍ／ｚ＝１３５の化学種の検出感度をＨ2の検出感度として求められる四重極質量分析装置による測定値で、はんだ層１ｇ当りの標準状態における体積（μｌ）である。また、接合実験の結果得られた不良品率も示す。
【００６８】
【表２】
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【００６９】
表２から分かるように、実施例のはんだ被覆ボールでは、ＴＤＳ試験において６００℃までに生成される化学種の量が、化学種の検出感度をＨ2の検出感度として求められる四重極質量分析装置による測定値で、はんだ層１ｇ当り０．１μｌ以下であるのに対し、比較例のはんだ被覆ボールでは、０．１μｌよりも大きい。実施例の場合、不良品率が２％であるのに対し、比較例の場合、不良品率が１０％であることから、実施例のはんだ被覆ボールでは、コアの直径が０．７ｍｍを下回るはんだ被覆ボールにおいても、さらにコアの直径に対するはんだ層の厚さの比が１／２０以上であるはんだ被覆ボールにおいても、落下不良やボイドの発生が十分に抑制され、より確実に接合可能であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の製造方法によって得られたはんだ被覆ボールは、ＢＧＡなどの半導体装置の入出力端子等として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態のはんだ被覆ボール５０の断面図である。
【図２】Ｈ2の質量分析結果を示すグラフである。
【図３】Ｈ2Ｏの質量分析結果を示すグラフである。
【図４】質量電荷比（ｍ／ｚ）が１３５である化学種の質量分析結果を示すグラフである。
【図５】（ａ）はＢＧＡ７０の斜視図であり、（ｂ）はＢＧＡ７０の断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は半導体接続構造の形成方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７２】
２    コア
４    はんだ層
４Ａ    溶融はんだ
１２    Ｃｕ層
１４    Ｎｉめっき層
１６    Ａｕめっき層
１８    パッド
２０    基板
５０    はんだ被覆ボール
６２    インターポーザ
６４    半導体チップ
６６    樹脂
６８    金属ワイヤ
６９    配線
７０    ＢＧＡ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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