(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ハンダの液滴を、溶融ハンダの凝固温度から１０〜５０℃低い温度に保たれた不活性ガス流中を不活性ガス流に逆らって落下させることを特徴とする不良ハンダボール発生率の少ないハンダボールの製造方法。
【請求項２】
前記ハンダは、Ｓｎ：１〜６５質量％を含有し、残りがＰｂおよび不可避不純物からなる組成を有するＰｂ−Ｓｎ系ハンダであることを特徴とする請求項１記載の不良ハンダボール発生率の少ない高いハンダボールの製造方法。
【請求項３】
前記ハンダは、ＳｎおよびＩｎの合計量が１〜６５質量％含有し、残りがＰｂおよび不可避不純物からなる組成を有するＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダであることを特徴とする請求項１記載の不良ハンダボール発生率の少ないハンダボールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、従来と比べて少ない工程で製造することのできる不良ハンダボール発生率の少ないハンダボールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、エリアアレイ型半導体パッケージの内でもＢＧＡ型と呼ばれる形式のパッケージが多く採用されており、このＢＧＡ型パッケージは外側にはハンダバンプが格子状に並んでいるのが特徴である。この格子状に並んでいるハンダバンプは、Ｓｎ：１〜６５質量％を含有し残りがＰｂおよび不可避不純物からなる組成のＰｂ−Ｓｎ系ハンダボールまたはＳｎおよびＩｎの合計量が１〜６５質量％含有し、残りがＰｂおよび不可避不純物からなる組成のＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダハンダボールを吸着して基板上に格子状に並べ、次いで接合させることにより形成される。
これらハンダボールは、ハンダ線を所定の長さに切断したのち、ハンダ溶融温度以上に加熱した油中に入れ、冷却後、ハンダボールとして回収する方法、または溶融ハンダを底に微小系の穴の明いた坩堝にから油中に落下させて固める液滴法により製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これら従来のハンダボールの製造方法は、いずれも油中のハンダボールを油中から回収し、洗浄および乾燥するが、この洗浄及び乾燥の工程でハンダボール同士の接触によりハンダボールの表面に傷がつきやすく、また洗浄工程で使用する設備の他に洗浄液を廃棄するための処理設備をも必要とするなど設備費がかかり、したがって量産には適しているものの特殊な寸法を有するハンダボールを少量生産する場合にはコスト的に高価なものとなる。
また、ハンダボールの凝固にはシリコンオイルなどの油を使用するが、劣化した油の処理も多くの問題を含んでいる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、かかる課題を解決すべく研究を行った結果、
（ａ）溶融ハンダの液滴を不活性ガス流に逆らって不活性ガス流中を落下させ冷却させることによりハンダボールが得られ、この方法は油を使用する工程が無いところから洗浄および乾燥の工程を省略することができ、これら工程の省略により製造コストを削減することができ、さらにこれら工程の省略により得られるハンダボールの表面傷の発生を少なくすることができる、
（ｂ）引け巣を発生させることなくハンダボールを製造するには、溶融ハンダの液滴を、溶融ハンダの凝固温度から１０〜５０℃低い温度に保たれた不活性ガス流に逆らって不活性ガス流中を落下させることが必要である、という研究結果が得られたのである。
【０００５】
この発明は、かかる研究結果にもとづいてなされたものであって、
（１）溶融ハンダの液滴を、溶融ハンダの凝固温度から１０〜５０℃低い温度に保たれた不活性ガス流中を不活性ガス流に逆らって落下させる不良ハンダボール発生率の少ないハンダボールの製造方法、に特徴を有するものである。
【０００６】
溶融ハンダの液滴を通過させる不活性ガス流の温度を溶融ハンダの凝固温度から１０〜５０℃低い温度に限定したのは、不活性ガス流の温度を溶融ハンダの凝固温度から５０℃低い温度よりもさらに低い温度にすると、溶融ハンダの液滴が凝固する際に引け巣が発生するので好ましくなく、一方、不活性ガス流の温度を溶融ハンダの凝固温度から１０℃未満低い温度である溶融ハンダの凝固温度に近い温度にすると凝固速度が遅くなり、溶融ハンダの液滴の表面がなかなか固まらないために表面硬度が得られず、そのために変形しやすくなるという理由によるものである。
また、溶融ハンダの液滴を不活性ガス流に逆らって落下させるのは、不活性ガス中を自然落下させると、冷却塔の高さを高くしなければならず、コストがかかるためである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明の不良ハンダボール発生率の少ないハンダボールの製造方法およびその方法を実施するための装置を図１の断面図に基づいて詳述する。図１において、１は容器、２は坩堝、３は溶融ハンダ、４はハンダボール、５は冷却塔、６は液滴ハンダ、７は坩堝の底に設けられた穴、１３は受皿である。冷却塔５には不活性ガス１１を導入する供給口９および不活性ガス１１を排出する排出口８が設けられており、供給口９にはホース１２が接続されており、不活性ガス１１はホース１２により冷却塔５に供給できるようになっている。冷却塔５は高さ：５００〜６００ｍｍ、直径：１００ｍｍ、肉厚：２〜３ｍｍの寸法を有するガラス製の冷却塔が好ましい。容器１内部の不活性ガス雰囲気の圧力は安全弁１０により一定に保たれている。
【０００８】
この装置を用いて不良ハンダボール発生率が少なくなるようにハンダボールを製造するには、まず、容器１内に設置された冷却塔５にハンダの凝固温度より１０〜５０℃低い温度に加熱された不活性ガス１１をホース１２を介して供給し続け、冷却塔５内に上昇する不活性ガス流を形成し、さらに容器１内を不活性ガス雰囲気に保持する。不活性ガス１１はＡｒガスでも良いがコスト面から見て窒素ガスが最も好ましい。
【０００９】
かかる状態で坩堝２内に溶融ハンダ３を装入し、溶融ハンダ３の表面に圧力をかけて坩堝２の底に形成された穴７から溶融ハンダを液滴状に滴下させて液滴ハンダ６を形成させ、冷却塔５内を落下させる。液滴ハンダ６は冷却塔５内の不活性ガス流に逆らって落下し受皿１３に到達する前に凝固してハンダボール４となり、受皿１３の中に貯まる。このようにして製造したハンダボールは、ただちに所定のサイズに分級して製品とすることができる。液滴ハンダ６は不活性ガス流に逆らって落下する途中で急冷され、ハンダボールとなる。
【００１０】
この発明の不良ハンダボール発生率の少ないハンダボールの製造方法は、従来の液滴法に比べて洗浄および乾燥の工程を省略することができ、工程数が少ない分だけハンダボール表面の傷、凹み、および変形が少なくなる。
【００１１】
実施例１〜４
図１に示される容器内に高さ：５５０ｍｍ、直径：１００ｍｍ、肉厚：２ｍｍの寸法を有するガラス製の冷却塔を設置し、表１に示される組成のＰｂ−Ｓｎ系ハンダおよびＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダのそれぞれの凝固温度より３０℃低い表１に示される温度に加熱されたガス圧：５ＰＳＩの窒素ガスを冷却塔内に供給して冷却塔内を上昇する窒素ガス流を形成し、この状態で表１に示される組成の溶融ハンダを坩堝内に装入し、溶融ハンダの表面に圧力をかけて坩堝の底に形成された直径：１５０μｍの穴から溶融ハンダを液滴状に滴下させて冷却塔内を落下させた。液滴ハンダは冷却塔内の不活性ガス流に逆らって落下し受皿に到達する前に凝固してハンダボールとなり、受皿の中に貯まっていた。このようにして製造したハンダボールを分級して直径：３００μｍのハンダボールを製造した。このようにして得られたハンダボール１０００００個をサンプルとして取り出し、これを４０倍の光学顕微鏡にて観察し、表面に傷のあるボール、へこみのあるボールおよび変形したボールの数を測定し、不良ハンダボール発生率を求めてその結果を表１に示した。
【００１２】
従来例１〜４
実施例１〜４で用意したＰｂ−Ｓｎ系ハンダおよびＰｂ−Ｓｎ−Ｉｎ系ハンダの溶湯を通常の液滴法によりシリコンオイルに落下させ、シリコンオイル中にて強制冷却させ、ハンダボールを作製し、脱脂のための洗浄および乾燥させた後、ただちに分級して製品とした。このようにして得られたハンダボール１０００００個をサンプルとして取り出し、これを４０倍の光学顕微鏡にて観察し、表面に傷のあるボール、へこみのあるボールおよび変形したボールの数を測定し、不良ハンダボール発生率を求めてその結果を表１に示した。
【００１３】
【表１】
0004172150.tif 000002
【００１４】
表１に示される結果から、この発明の製造方法を実施した実施例１〜４で得られたハンダボールは、従来の製造方法を実施した従来例１〜４で得られたハンダボールに比べて不良ハンダボール発生率が格段に少ないことが分かる。
【００１５】
【発明の効果】
上述のように、この発明のハンダボールの製造方法は、従来のハンダボールの製造方法に比べて不良品発生率が減少してコストを低減することができ、産業上優れた効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の不良ハンダボール発生率の少ないハンダボールの製造方法を実施するための装置の断面図である。
【符号の説明】
１  容器
２  坩堝
３  溶融ハンダ
４  ハンダボール
５  冷却塔
６  液滴ハンダ
７  穴
８  排出口
９  供給口
１３  受皿
【図１】
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