KR20060120008A - 무연 솔더볼 - Google Patents

Abstract

BGA 나 CSP 의 전극에 솔더범프를 형성하였을 때, 표면이 노랗게 변색되는 (황변) 일이 없고, 또한 젖음성도 우수하며, 솔더 접합부에 보이드의 발생이 나타나지 않는 Sn-Ag-Cu 계 무연 솔더볼로서, Ag : 1.0∼4.0질량%, Cu : 0.05∼2.0질량%, P : 0.0005∼0.005질량%, 잔부 Sn 으로 이루어지는, 구체적으로는 직경이 0.04∼0.5㎜ 인 미소 솔더볼에 효과적이다.

솔더볼, 무연

Description

무연 솔더볼{LEAD-FREE SOLDER BALL}

본 발명은 BGA (Ball Grid Array) 나 CSP (Chip Size Package) 와 같은 표면실장부품의 범프 형성에 사용하는, 납을 함유하지 않는 솔더볼에 관한 것이다.

예전의 전자부품은 긴 리드를 가진 축 부품이 주류였지만, 전자기기의 소형화와 함께 전자부품의 탑재 부품수를 줄이기 위해 싱글 인라인 패키지 (SIP) 나 듀얼 인라인 패키지 (DIP) 나 쿼드 플랫 패키지 (QFP) 등과 같은 다기능화된 전자부품이 출현하였다. 이들 SIP 나 DIP 나 QFP 는 각각 본체의 한 측면, 양 측면 또는 본체의 네 측면에 짧은 리드를 설치한 것으로, 축 부품의 경우와 비교하여 실장성은 개선되지만, 전자부품의 본체 양 측면이나 네 측면에서는 설치하는 리드수 및 최소 리드간 거리에 한도가 있었다.

최근에는 전자부품 본체의 이면에 전극을 설치한 전자부품이 많이 사용되게 되었다. 즉 전자부품의 본체 이면은 본체의 양 측면이나 네 측면보다도 면적이 넓기 때문에 리드의 설치수를 SIP 나 DIP 에 비하여 훨씬 많게 할 수 있어, 그만큼 다기능이 된다. 그러한 전자부품은 본체의 이면에 전극이 설치된 BGA 패키지이다.

BGA 패키지는 대표적으로는 정상면에 반도체 집적회로 (IC) 를 부착하고, 이 면에 일련의 전극 열을 배치한 기판이다. 각 전극에 솔더범프라 불리는 솔더의 둥근 덩어리를 접합한다. BGA 패키지는, 예를 들어 각 솔더범프가 대응하는 도전성 랜드에 접촉하도록 프린트회로기판 위에 두고, 이어서 가열하여 솔더범프를 용융시킴으로써 랜드에 납땜된다. 각 솔더범프는 미소 땜납 접합부를 형성하고, 이것으로 BGA 패키지를 프린트배선기판에 기계적으로 또한 전기적으로 접속한다. 솔더범프를 사용함으로써 많은 균일한 땜납 접합부를 BGA 패키지의 전극 전체에 대하여 동시에 형성할 수 있다는 이점이 있다.

BGA 패키지는 그 치수와 구조면에서 종류가 매우 많다. BGA 패키지가 기판 상의 집적회로 칩과 거의 같은 정도의 평면치수일 때, 이것을 CSP (Chip Scale Package) 라 한다. BGA 패키지가 다수의 IC 칩을 포함할 때 MCM (Multi Chip Module) 이라 한다.

이러한 BGA 에 솔더범프를 형성하는 방법으로는 각종 방법이 있으며, 일반적 방법은 솔더볼을 사용하는 방법이다. 솔더볼은 일정량이고, 게다가 기판 상의 적절한 위치에 공급하기 쉬운 구형이기 때문에, BGA 의 범프 형성에는 알맞은 형상이다.

그런데 종래의 BGA 의 범프 형성용에 사용되고 있던 솔더볼은 Pb 와 Sn 의 합금이었다. 이 Pb-Sn 합금의 땜납은 Pb-63% Sn 의 공정(eutetic) 조성이며, 융점이 183℃ 라는, 전자부품을 열손상시키지 않는 적당한 온도로 되어 있을 뿐만 아니라, BGA 의 전극이나 프린트기판의 랜드에 대한 젖음성이 우수하기 때문에 납땜 불량도 적다는 우수한 특징을 갖고 있다.

그러나, 최근 납 공해가 지적되어 Pb-Sn 의 솔더볼의 사용이 문제가 되었다. 즉 Pb-Sn 땜납으로 납땜한 전자기기가 고장나거나 낡거나 한 경우에는 폐기처분된다. 이 전자기기는 폐기될 때 그 일부는 재이용, 다시 말해 리사이클된다. 예를 들어 케이스의 플라스틱이나 프레임의 금속이나 전자기기의 귀금속은 통상 회수된다. 그러나, 땜납이 부착된 프린트기판은 파쇄하여 매립 처분되고 있다. 그리고 이 매립 처분된 프린트기판에 산성비가 접촉되면, 땜납이 Sn-Pb 땜납과 같이 Pb 성분을 함유할 때에는 땜납 속의 그 Pb 성분이 용출되어 그것이 지하수에 혼입된다. 이와 같이 Pb 성분을 함유한 지하수를 사람 또는 생물이 장기간 음용하면, Pb 가 체내에 축적되어 납중독을 일으킨다고 전해지고 있다.

그래서 최근에는, 납함유 땜납을 사용하여 발생하는 이러한 환경·건강문제를 회피하기 위해, 전자공업분야에서는 Pb 를 전혀 함유하지 않는 이른바 「무연 솔더」라는 것이 사용되게 되었다.

무연 솔더의 가장 대표적인 것은, Sn 을 주성분으로 한 Sn-Ag 계, Sn-Cu 계, Sn-Bi 계, Sn-Zn 계 및 여기에 다시 Ag, Cu, Zn, In, Ni, Cr, Fe, Co, Ge, P, Ga 등을 적절히 첨가한 것이다.

이와 같이 무연 솔더로는 각종 계의 것이 있지만 각각 일장 일단이 있어, 용도에 따라 구별하여 사용하고 있다.

Sn-Ag 계에 Cu 를 첨가한 무연 솔더는 본 발명 출원인이 이미 일본 특허 제3,027,441호로서 특허받은 것이다. 이 조성 중에서도 Sn-3Ag-0.5Cu 가 납땜성, 접합강도, 내열피로성 등의 특성이 우수하기 때문에, 현재에는 많은 전자기기의 납 땜에 사용되고 있고, 또한 BGA 의 범프를 형성하기 위한 솔더볼로도 사용되고 있다.

그런데 Sn-Ag-Cu 계 무연 솔더를 솔더볼로 한 경우, 솔더볼의 표면에 요철이 생기는 경우가 있어, 이 요철이 솔더볼 탑재시에 원활하게 굴러가는 것을 저해하여, 탑재장치에서의 공급불량의 원인이 되는 경우가 있었다. 그래서 Sn-Ag-Cu 계 무연 솔더에서의 표면의 요철을 없애기 위해, Sn-Ag-Cu 계에 Ge, Ni, P, Mn, Au, Pd, Pt, S, Bi, Sb, In 에서 선택된 1종 이상을 0.006∼0.1질량% 첨가한 무연 솔더볼이 일본 공개특허공보 2002-57177호에 개시되어 있다.

상기 공보에 개시된 솔더볼은, 표면에 요철이 없기 때문에 솔더볼의 공급에는 지장을 주지 않는다는 효과를 나타내는 것이다. 이 솔더볼은 접합강도가 강하다는 특징도 갖고 있다. 상기 공보의 기재에 의하면, Ge 에는 추가로 내산화성 향상 효과가 있고, 또한 Ni, P, Mn, Au, Pd, Pt, S, In 은 융점저하와 접합강도를 높이는 효과가 있으로, 그리고 또 Sb 는 강도를 향상시키는 효과가 있다고 되어 있다.

(발명의 개시)

그런데 BGA 에서는 탑재장치에 의해 솔더볼을 BGA 에 탑재하는데, 탑재장치에 있는 흡착 지그로 솔더볼을 흡착하고 나서 그 흡착 지그를 BGA 상의 소정 위치로 이동시키고, 거기에서 솔더볼을 내려놓아 BGA 의 전극에 탑재한다. 솔더볼이 탑재된 BGA 기판을 리플로우 로(reflow furnace)에서 가열하고 솔더볼을 용융하여 솔더범프를 형성한다.

BGA 에서는 1 곳이라도 솔더볼이 탑재되어 있지 않으면 값비싼 BGA 패키지 전체가 불량이 되기 때문에, 상기 서술한 바와 같이 리플로우 노에서 가열하여 솔더범프를 형성한 후에 화상인식장치로 그 저면을 검사하여 솔더범프의 유무를 확인한다. 화상인식장치는 솔더범프 표면으로부터 반사광으로 판단하므로, 솔더볼의 표면이 노랗게 변색 (이하, 황변이라 함) 되면 반사율이 저하하여, 화상인식장치에서의 솔더범프의 유무 판단에 에러가 생기는 경우가 있다. 즉, 리플로우 노에서의 가열에서의 솔더범프 표면의 황변은 바람직하지 않다.

또한 종래부터의 지식으로도, 가열에 의한 황변은 금속의 열화의 지표라 생각되고 있으며, 이 점으로부터도 황변은 바람직하지 않다.

일본 공개특허공보 2002-57177호에 개시된 솔더볼은, 표면의 요철이 개선되었기 때문에 BGA 에 공급하기 쉬워져, 납땜 후의 접합강도가 향상된다는 효과를 갖고 있다. 그러나 이러한 솔더볼에는, 납땜성, 다시 말해 BGA 의 전극이나 프린트기판의 랜드에 대한 젖음성을 더욱 더 개선할 것이 요망되고 있다.

또한 그와 같은 솔더볼은, 큰 솔더볼, 예를 들어 직경이 0.5㎜ 보다도 큰 솔더볼에서는 강한 접합강도를 갖고 있다. 이것은 땜납 자체의 접합강도가 강하기 때문이다. 그러나 이 솔더볼은 특히 직경이 0.5㎜ 이하인 것에서는 접합강도가 약해지는 경우가 있었다.

그리고 장기간 사용 후에 일부의 범프에 박리가 나타나는 일이 있어 그 개선이 요망되고 있다.

그래서 본 발명의 목적은, 직경이 작더라도 접합강도가 우수하고, 황변이 보이지 않고, 그리고 장기간의 접합신뢰성을 발휘하는 솔더볼을 제공하는 것이다.

본 발명자들이 이러한 특성을 개선한 솔더볼을 개발하기 위하여 여러 가지 검토를 거듭한 결과, 다음과 같은 사실을 발견하여 본 발명을 완성하였다.

(1) 직경이 작은 솔더볼에서 접합강도가 약해지는 원인은, 땜납과 전자부품의 전극 사이에 보이드(void)가 발생하였을 때 땜납 접합부에 대한 보이드가 차지하는 비율이 크기 때문이다.

다시 말해, 납땜시에 땜납 접합부에 발생하는 보이드는 납땜부의 크기에 관계없이 거의 같은 크기로 되기 때문에, 납땜부가 큰 곳에서는 보이드가 차지하는 비율은 작고, 보이드 이외의 부분에서의 접합부에서 충분히 강도를 유지할 수 있다. 그러나, 납땜부가 작은 곳에서는 보이드가 차지하는 비율이 커져, 실제로 땜납과 전극이 접합하는 면적이 작아지기 때문에 땜납 접합강도가 약해진다.

(2) 본 발명자들이 다시 Sn-Ag-Cu-P 계 무연 솔더의 젖음성과 보이드에 대하여 검토하였더니, 젖음성과 보이드에 대해서는 P 가 크게 영향을 주고 있다는 것이 판명되었다. 다시 말해, Sn-Ag-Cu-P 계 무연 솔더에서는 P 의 첨가량이 너무 많으면 납땜성을 저해시켜 보이드를 발생시키게 된다는 것이다.

그러나, P 는 황변 방지에 효과가 있어, Sn-Ag-Cu-P 계의 무연 솔더볼에서 P 를 완전히 제외할 수는 없다.

그래서 본 발명자들은, 이러한 솔더볼에 관하여 젖음성이나 보이드 발생에 영향이 없고, 게다가 황변 방지에 효과가 있는 P 의 첨가량을 찾아낸 것이다.

(3) 땜납의 성능으로서 가장 중요시되는 것은 접합신뢰성이다. 접합계면으로부터의 범프 박리는 바로 도통불량을 초래하기 때문에, 땜납 그 자체의 강도보다도 중요시된다. P 의 상기 서술한 범위에서의 미량첨가에는 예상외로 땜납 접합부의 장기적인 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다는 것을 더 찾아내었다.

즉 본 발명은, Ag 1.0∼4.0질량%, Cu 0.05∼2.0질량%, P 0.0005∼0.005질량%, 잔부 Sn 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무연 솔더볼이다.

본 발명에 의하면, 상기 서술한 무연 솔더볼이 범프 형성후에 표면이 노랗게 변색되지 않고, 또한 입경이 작더라도 접합강도가 확보되며, 동시에 장기간에 걸친 접합신뢰성이 발휘된다.

도 1 은 P 를 첨가하지 않은 경우, 금도금 기판에 솔더범프를 형성하였을 때의 에이징(aging) 전후에서의 계면 단면의 금속조직 사진 및 박리면 단면의 금속조직 사진이다.

도 2 는 P 를 첨가한 경우, 금도금 기판에 솔더범프를 형성하였을 때의 에이징 전후에서의 계면 단면의 금속조직 사진 및 박리면의 단면의 금속조직 사진이다.

도 3 은 P 를 첨가하지 않은 경우, Cu-OSP (Organic Surface Preflux : 프리플럭스) 도금 기판에 솔더범프를 형성하였을 때의 에이징 전후에서의 계면 단면의 금속조직 사진 및 박리면 단면의 금속조직 사진이다.

도 4 는 P 를 첨가한 경우, 프리플럭스(preflux) 기판에 솔더범프를 형성하였을 때의 에이징 전후에서의 계면 단면의 금속조직 사진 및 박리면 단면의 금속조 직 사진이다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

여기에서, 본 발명에서 솔더볼의 합금 조성을 상기 서술한 바와 같이 규정한 이유를 설명하면 다음과 같다. 또, 본 명세서에서 땜납 합금 조성을 나타내는 「%」는 특별한 기재가 없는 한 「질량%」이다.

본 발명의 무연 솔더볼은, Ag 의 첨가량이 1.0% 보다도 적으면 액상 선온도가 높아지기 때문에 필연적으로 납땜 온도도 높아질 수밖에 없어, BGA 에 대한 열영향이 우려된다. 또한, Ag 는 납땜성에 효과가 있는 원소이고, Ag 의 첨가량이 1.0% 보다도 적으면 납땜성이 나빠져 불량발생의 원인이 된다. 그러나, Ag 의 첨가량이 4.0% 를 초과하면 AgSn 화합물의 조대화가 현저해져 접합신뢰성을 손상시키고, 한편 액상 선온도의 상승으로 납땜 온도가 높아지게 된다. 바람직하게는 Ag : 1.0∼3.5% 이다.

Cu 는, Sn-Ag 계 합금에 있어서 융점강하와 땜납의 강도향상에 효과가 있는 원소이고, 그 첨가량이 0.05% 보다도 적으면 이러한 효과가 나타나지 않는다. 그런데 Cu 의 첨가량이 2.0% 보다도 많아지면 액상 선온도가 높아져 납땜 온도도 높아질 뿐만 아니라 SnCu 의 금속간 화합물이 대량으로 석출되어 납땜성을 저해하게 된다. 바람직하게는 Cu : 0.05-0.75% 이다.

P 는 Sn 주성분의 땜납 합금에 있어서 에이징후의 범프 박리 방지에 효과가 있을 뿐만 아니라 황변 방지에도 효과가 있지만, 대량으로 첨가하면 젖음성을 저해 하여 보이드를 발생시키는 원소이다. Sn-Ag-Cu 계 합금에서는, P 의 첨가량이 0.0005% 보다도 적으면 황변 방지의 효과가 나타나지 않고, 한편 0.005% 를 초과하면 납땜성을 저해함과 함께 보이드를 발생시키게 된다. 따라서 P : 0.0005∼0.005% 이다.

본 발명의 무연 솔더볼은, BGA 의 전극에 탑재하여 리플로우 노에서 가열용융한 후 표면이 황변되어서는 안 된다. 이것은 상기 서술한 바와 같이 BGA 에 솔더범프 형성 후에 화상처리 혹은 외관확인을 할 때 에러가 발생하지 않게 하기 위해서이다.

또한 본 발명의 무연 솔더볼은 용융되지 않더라도 고온에 방치하였을 때에 황변되어서는 안 된다. 고온에 방치하여 황변되어서는 안되는 것은, 무연 솔더볼의 사용자가 검수 시험할 때 고온에 방치하여 황변되지 않은 것을 요건으로 하고 있는데, 고온에 방치하여 황변되지 않으면 용융시에도 황변되지 않을 것이기 때문이다.

BGA 에 사용하는 솔더볼은 0.5∼0.76㎜ 이 주류이지만, CSP 나 웨이퍼에서는 0.04∼0.5㎜ 와 같은 미소구의 솔더볼이 사용된다. 본 발명의 무연 솔더볼은 보이드의 발생이 매우 적기 때문에, 그러한 미소구에서도 접합강도를 유지할 수 있다. 특히 0.04∼0.5㎜ 와 같은 미소구의 솔더볼에서 신뢰성향상의 효과가 있다.

BGA 가 실장된 전자기기는, 사용시에 고온에 노출되는 경우가 있으며, 예를 들어 100℃ 이상의 고온에 노출되는 경우가 있지만, 본 발명에 관련된 솔더볼을 사 용하여 범프를 형성함으로써 범프의 박리는 보이지 않으며 오히려 그와 같은 일종의 에이징에 의해 범프의 접합력은 강화되어, 그와 같은 가혹한 사용환경하에서도 접합신뢰성은 확보된다.

본 발명에 관련된 솔더볼의 제조방법은 특별히 제한되지 않으며, 적절한 수단으로 제조하면 되고, 예를 들어 각종 유중 조구법, 균일액적 분무법 등을 채용하여 제조해도 된다.

실시예 1

본 예에서는, 표 1 에 나타내는 각종 조성을 갖는 땜납 합금을 조정하여 이하와 같은 각종 특성을 평가하였다. 결과는 표 1 에 정리하여 나타낸다.

먼저, 각 땜납 합금의 액상선 온도 및 고상선 온도를 시차열분석에 의한 가열곡선으로 측정하였다. 표에서 S.T. 는 고상선 온도, L.T. 는 액상선 온도를 나타낸다.

다음으로, 유중 조구법에 의해 직경 0.5㎜ 의 솔더볼을 제작한 후, 대기 중에서 125℃ 에 12시간 방치한 후 육안으로 구 표면에서의 황변 상태를 관찰하였다. 솔더볼의 표면이 전혀 황변되지 않은 것을 양, 조금 황변된 것을 가, 황변이 심한 것을 불가로 하여 내황변성을 평가하였다.

상기 솔더볼을 사용하여 산소농도 100ppm 이하의 질소분위기 하에서 피크온도 240℃, 땜납의 액상선 온도 이상의 유지시간 40초의 리플로우 조건으로 BGA 의 전극에 범프를 형성한 후, 도시바사 제조 X 선 검사장치를 사용하여 솔더범프에서의 보이드의 발생 유무 및 크기를 관찰하였다. 납땜부에서의 보이드가 차지하 는 면적의 비율이 10% 미만인 것을 양호, 10∼30% 인 것을 가능, 30% 를 넘는 것을 불가로 하였다.

표 1 의 결과로부터, 본 발명의 무연 솔더볼은 황변이나 보이드의 발생이 없다는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 무연 솔더볼은 BGA 에서 솔더범프를 형성한 후 화상처리장치로 솔더범프를 검사하였을 때 에러가 없기 때문에 정확한 검사를 실시할 수 있으며, 또한 납땜시의 불량 발생이 적을 뿐만 아니라 강한 접합강도가 얻어지는 것이다.

실시예 2

본 예에서는, 땜납 접합부의 접합신뢰성을 고온 방치, 즉 에이징 전후의 풀강도 측정에 의한 범프파괴 형태로부터 평가하였다.

시험조건은 다음과 같았다.

본 예에서의 땜납 합금 조성은 Sn-3.0Ag-0.5Cu 와 Sn-4.0Ag-0.5Cu 에 P 를 0∼400ppm 첨가한 것이다. 이러한 땜납 합금으로부터 직경 0.5㎜ 의 솔더볼을 유중 조구법에 의해 제조하고 이것을 기판에 미리 형성한 랜드에 탑재시켜, 산소농도 100ppm 이하로 한 질소분위기 하에서 240℃ 의 피크온도로 액상선 온도 이상의 온도로 40초간 유지하여 그것을 용융시키는 리플로우 처리에 의해 솔더범프를 형성하였다. 이 때의 기판은 각각 금도금 기판과 Cu-OSP (프리플럭스) 기판을 사용하였다.

범프 형성 후에 에이징을 대기분위기 하 150℃ 에서 200시간 실시하였다.

에이징 전후에 있어서, 영국 Dege사 제조의 측정장치를 사용하여 인장속도 300㎛/sec, 인장 폐압력 10PSi, 인장유지시간 2초로 인장시험을 하고 솔더범프를 박리하여, 박리한 비율, 다시 말해 계면 박리율 및 인장유지시간 2초 경과까지의 최대 인장강도 (50점의 평균값) 를 구하였다.

표 2, 표 3 에 나타내는 이들 결과는, 에이징 전후의 인장강도 측정에서 계면에서 박리된 솔더범프의 비율을 나타내고 있다. 즉, 계면 박리율이 작을수록 접합계면의 접합신뢰성이 높은 것을 나타내고 있다. 괄호 안은 최대 인장강도의 평균값을 나타낸다.

표 2, 표 3 에 나타내는 바와 같이, 리플로우 직후의 계면 박리율은 P 의 유무와는 상관없다. 에이징 후에는 금도금, 프리플럭스 양 기판에서도 P 무첨가 조성 쪽이 계면 박리수의 감소율이 크다는 것을 알 수 있다.

이 효과는 땜납에 첨가된 미량 P 가 접합반응층의 구조를 변화시켰기 때문이다.

도 1 및 도 2 는 금도금 기판의 하지(undercoat)인 Ni 와 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납의 접합계면과 인장시험에 의한 박리면 단면조직의 현미경조직 사진으로, 각각 P 첨가 (30ppm) 가 없는 경우와 있는 경우를 나타낸다. 또, 각각은 에이징 전후에서의 박리면 단면 금속조직 사진도 함께 나타낸다.

도 3 및 도 4 는 프리플럭스 기판의 하지인 Cu 와 Sn-3.0Ag-0.5Cu 땜납의 접합계면과 인장시험에 의한 박리면 단면조직의 현미경조직 사진이고, 각각 P 첨가 (30 ppm)가 없는 경우와 있는 경우를 나타낸다. 또, 각각은 에이징 전후에서의 박리면 단면 금속조직 사진도 함께 나타낸다.

이들 결과에서도 알 수 있는 바와 같이 에이징전 반응층에는 양 기판에서 P 첨가의 유무에 차이는 없다. 그 때의 인장에 의한 박리면은 금도금 기판에서는 P 리치층 (P-rich layer, P 첨가의 경우) /반응층 계면, 프리플럭스 기판에서는 Cu/Cu₆Sn₅ 계면이다.

에이징후의 인장박리면은 금도금 기판의 P 첨가 없는 경우 P 리치층/반응층 계면과 동일하지만, P 첨가가 있는 경우 반응층 중 (제 1 층/제 2 층 계면) 으로 변화하고 있다. 프리플럭스 기판에서는 모두 Cu₃Sn/Cu₆Sn₅ 계면이지만 P 첨가 조성에서는 Cu₆Sn₅ 층이 얇게 형성된다.

이와 같이, 금도금 기판에서는 제 2 층의 형성에 의해, 프리플럭스 기판에서는 Cu₆Sn₅ 층의 박화 효과에 의해 장기간 사용 및 고온환경 하에서도 접합신뢰성이 향상된 것은 분명하다.

P 첨가에 의한 이러한 접합신뢰성의 개선효과는 본 발명에 의해 비로소 나타난 현상이다. 또한 이 효과는 땜납 입경에 좌우되지 않는다.

본 발명의 무연 솔더볼은, 용융시키거나 고온에 노출되거나 해도 표면이 황변되지 않는다. 따라서, 본 발명의 무연 솔더볼을 사용하여 BGA 의 전극에 솔더범프를 형성한 후, 화상처리장치로 범프 형성 유무를 검사하였을 때, 에러가 없어지기 때문에 정확한 검사를 할 수 있다.

또한 본 발명의 무연 솔더볼은, BGA 의 전극이나 프린트기판의 랜드에 대한 젖음성이 우수하기 때문에, 납땜 불량의 발생이 없어질 뿐만 아니라 보이드의 발생도 매우 적기 때문에 강한 접합강도를 얻을 수 있는 것이다.

본 발명의 무연 솔더볼은, BGA 의 범프 형성용으로서 우수한 효과를 나타내 는 것이지만, BGA 나 CSP 외에 전극이 더 작은 웨이퍼에 범프를 형성하는 경우에도 사용할 수 있다. 웨이퍼 범프용 솔더볼은 직경이 0.1㎜ 이하로 극미소이고, 접합면적도 극미소로 되기 때문에, 납땜부에 작은 보이드가 발생한 것만으로도 접합강도에 크게 영향을 준다.

그러나 본 발명의 무연 솔더볼은 보이드의 발생이 거의 없기 때문에 웨이퍼 범프 형성에 사용한 경우 강한 접합강도가 얻어지는 것이다.

그리고, 본 발명에 관련된 솔더볼에 의하면, 장기간의 사용 또는 고온환경 하에서의 사용에서도 접합신뢰성이 우수한 솔더범프가 얻어진다. 특히, 차량탑재기판 및 산업기기기판은 실리콘 등의 수지로 코팅되는 경우가 많지만, 그 때의 에이징에 의해 오히려 내박리성이 현저하게 개선된다는 미량 P 첨가의 작용효과는 예상외이며, 이로 인해 본 발명은 전자기기의 신뢰성의 향상에 크게 기여하는 것이다.

Claims (5)

1. Ag : 1.0∼4.0질량%, Cu : 0.05∼2.0질량%, P : 0.0005∼0.005질량%, 잔부 Sn 으로 이루어지는 합금 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 무연 솔더볼.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 합금 조성에 있어서, Ag : 1.0∼3.5질량% 인 무연 솔더볼.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 합금 조성에 있어서, Cu : 0.05∼0.75질량% 인 무연 솔더볼.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   입경이 0.04∼0.5㎜ 인 무연 솔더볼.
5. 제 1 항에 기재된 솔더볼로 형성된 무연 솔더범프.

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