CN116571915A

CN116571915A - 助焊剂涂层球及其制备方法

Info

Publication number: CN116571915A
Application number: CN202310094012.4A
Authority: CN
Inventors: 白川文香; 岩本博之; 近藤茂喜; 中村胜司
Original assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Current assignee: Senju Metal Industry Co Ltd
Priority date: 2022-02-09
Filing date: 2023-02-03
Publication date: 2023-08-11
Also published as: JP7189480B1; TWI853426B; KR20230120584A; US20230249293A1; JP2023116315A; TW202342221A

Abstract

本发明提供一种助焊剂涂层球及其制备方法，本发明的助焊剂涂层球采用具备芯部110和包覆芯部110的壳部120的助焊剂涂层球100。其特征在于，芯部110由焊料球或铜芯球构成；壳部120由含有选自活化剂和树脂成分中的至少一种的助焊剂层构成；在助焊剂涂层球100中的氧化膜厚为3nm以下。根据本发明，提供一种对晶片的润湿性提高的助焊剂涂层球；提供难以产生球的凝聚，作为简便方法的助焊剂涂层球的制备方法。

Description

助焊剂涂层球及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种助焊剂涂层球及其制备方法。本申请基于2022年2月9日在日本申请的日本特愿2022-019052号主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

形成焊料凸块的方法包括镀敷法、焊膏印刷法、球搭载法等，并且认为这些方法各有优缺点。

在这些方法中，球搭载法是将球状小型的焊球直接搭载于电极上，通过回流焊形成凸块的方法，与其他方法相比，具有能够提高凸块、能够减小凸块高度的偏差等优点。另一方面，球搭载法需要在晶片整个面搭载焊球，由于该焊球的数量非常多，因此成品率提高成为问题。

在通过球搭载法形成焊料凸块时，首先，在晶片上的电极上通过金属掩模涂覆助焊剂。然后，通过将焊球对准涂布有助焊剂的晶片上的电极来搭载焊球。接着，通过对搭载有焊球的晶片进行回流焊，使焊球熔融，从而形成焊料凸块。

随着小型信息设备的发展，搭载的电子部件正在迅速地小型化。在电子部件中，随着小型化，要求连接端子的狭小化和安装面积的缩小化。在形成焊料凸块时，变得难以在窄间距图案上稳定地印刷助焊剂。

对此，提出了在焊球的表面预先包覆助焊剂的助焊剂涂层球。例如，公开了在球状小型的焊球表面涂布液态助焊剂并使其干燥而制作的助焊剂涂层球(参照专利文献1)。

现有技术文件

专利文献

专利文献1：日本发明专利公开公报特开2017-119291号

发明内容

本发明要解决的问题

但是，在以往的助焊剂涂层球中，在其制备时，在焊球上涂布液态助焊剂并使其干燥时，存在容易产生凝聚的问题。另外，在现有的助焊剂涂层球中，从对晶片的润湿性的观点出发，需要进一步提高。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种对晶片的润湿性提高的助焊剂涂层球；提供难以产生球的凝聚，作为简便方法的助焊剂涂层球的制备方法。

解决问题的手段

本发明为了解决上述问题，采用以下的手段。

[1]一种助焊剂涂层球，其特征在于，其具备芯部和包覆所述芯部的壳部，所述芯部由焊料球或铜芯球构成，所述壳部由含有选自活性剂和树脂成分中的至少一种的助焊剂层构成，所述助焊剂涂层球的氧化膜厚为3nm以下。

[2]根据[1]所述的助焊剂涂层球，其中，所述助焊剂涂层球的球形度为0.990以上。

[3]根据[1]或[2]所述的助焊剂涂层球，其中，所述助焊剂层的厚度为0.5μm以上且2.5μm以下。

[4]根据[1]-[3]中任意一项所述的助焊剂涂层球，其中，所述助焊剂层的表面粗糙度(Ra)为2.0μm以下。

[5]根据[1]-[4]中任意一项所述的助焊剂涂层球，其中，所述活化剂至少含有有机酸。

[6]根据[5]所述的助焊剂涂层球，其中，所述有机酸为选自戊二酸、二甘醇酸、丙二酸、柠檬酸、庚二酸、己二酸及2,2-二(羟甲基)丙酸中的至少一种。

[7]根据[1]-[6]中任意一项所述的助焊剂涂层球，其中，球整体的直径为30μm以上且300μm以下。

[8]一种助焊剂涂层球的制备方法，其特征在于，其为具备芯部和壳部的助焊剂涂层球的制备方法，所述芯部由焊料球或铜芯球构成，所述壳部由含有选自活化剂和树脂成中的至少一种的助焊剂层构成，并包覆所述芯部，所述助焊剂涂层球的制备方法具有干式处理工序，所述干式处理工序将焊料球或铜芯球和助焊剂材料在加热的同时进行振荡搅拌，所述助焊剂材料含有选自活化剂和树脂成分中的至少一种。

[9]根据[8]所述的助焊剂涂层球的制备方法，其中，在所述干式处理工序中，将所述焊料球或铜芯球相对于所述助焊剂材料的比例(质量比)设为1～10，将所述焊料球或铜芯球和所述助焊剂材料在加热的同时进行振荡搅拌。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种对晶片的润湿性提高的助焊剂涂层球；可以提供难以产生球的凝聚，作为简便方法的助焊剂涂层球的制备方法。

附图说明

图1是表示助焊剂涂层球的一个实施方式的截面图。

图2是表示实施例1的助焊剂涂层球及比较例1的助焊剂涂层球的外观的照片。

图3是仅表示实施例2～5的各助焊剂涂层球及焊料球的外观的照片。

符号的说明

100助焊剂涂层球、110芯部、120壳部

具体实施方式

以下，参照附图，对本实施方式的助焊剂涂层球进行详细说明。另外，在以下的附图中，为了便于看图，使各构成要素的尺寸、比率等适当不同。

在本公开的实施方式中，参照的附图中的各构成要素的尺寸比率等不限定于图示的尺寸比率。

本发明的实施方式的具体结构并不限于本公开的实施方式，只要不脱离本公开的主旨，也可以进行变更、置换等。

(助焊剂涂层球)

本发明的一个方式的助焊剂涂层球具备芯部和包覆所述芯部的壳部。

在该助焊剂涂层球中，所述芯部由焊料球或铜芯球构成。所述壳部由含有选自活化剂和树脂成分中的至少一种的助焊剂层构成。

在该助焊剂涂层球中，氧化膜厚为3nm以下。

＜第一实施方式＞

图1是表示助焊剂涂层球的一个实施方式的截面图。

在图1中，助焊剂涂层球100具备球形状的芯部110和包覆芯部110的整体的壳部120。

·关于助焊剂涂层球100的氧化膜厚

在本发明中，所谓助焊剂涂层球的氧化膜厚，是指存在于芯部表面的氧化膜的厚度，是SiO₂换算值。

存在于芯部表面的氧化膜的厚度(芯部表面的氧化膜厚)如下测定。

将作为测定试样的助焊剂涂层球在丙酮中以20分钟的条件进行超声波洗涤。接着，通过俄歇电子分光法，测定所述超声波洗涤后的测定试样表面。

例如，作为分析装置，使用俄歇电子能谱分析装置(ULVAC-PHI株式会社制的PHI700等)。作为分析条件，设定加速电压10kV、电流值10nA、分析直径20μm。

在助焊剂涂层球100中，芯部110表面的氧化膜厚为3nm以下，优选为2.5nm以下，更优选为2.0nm以下。

如果芯部110表面的氧化膜厚度在上述范围的上限值以下，则相对于晶片的润湿扩展良好，润湿性提高。

芯部110表面的氧化膜厚度越小，氧化膜越薄，因此优选。芯部110表面的氧化膜厚的下限值例如为0.5nm。

·关于助焊剂涂层球100的直径

在本发明中，所谓的助焊剂涂层球的直径是指助焊剂涂层球整体的直径，即直径，相当于图1中的“R₁₀₀”。

助焊剂涂层球100的直径(R₁₀₀)例如为30μm以上且300μm以下，可以为35μm以上且200μm以下，可以为40μm以上且150μm以下，也可以为45μm以上且100μm以下。

通过使助焊剂涂层球100的直径(R₁₀₀)在上述范围内，容易应对图案的窄间距化的要求。

·关于助焊剂涂层球100的球形度

助焊剂涂层球100的球形度例如为0.990以上。

通过使助焊剂涂层球100的球形度为0.990以上，容易将焊料凸块的高度调整为更均匀的高度。

对助焊剂涂层球100的球形度的上限值没有特别限定，例如可以是0.999，测定上也可以是1.000。

助焊剂涂层球的球形度如下求出。

对于500个作为测定试样的助焊剂涂层球，求出其直径除以长径时算出的算术平均值。该算术平均值越接近作为上限值的1.000，则意味着助焊剂涂层球的形状越接近圆球。

测定试样的长径长度、直径长度例如可以通过株式会社三丰制的ULTRA QV350-PRO测定装置测定。

·关于在助焊剂涂层球100中的质量比的关系

芯部110在助焊剂涂层球100中所占的含有比例例如为95质量％以上，可以为96质量％以上且99.8质量％以下，可以为97质量％以上且99.7质量％以下，也可以为98质量％以上且99.6质量％以下。

壳部120在助焊剂涂层球100中所占的含有比例例如为5质量％以下，可以为0.2质量％以上且4质量％以下，可以为0.3质量％以上且3质量％以下，也可以为0.4质量％以上且2质量％以下。

当芯部110和壳部120在助焊剂涂层球100中所占的含有比例为上述范围时，确保一定量的助焊剂，进一步提高对晶片的润湿性。

芯部110和壳部120在助焊剂涂层球100中所占的含有比例，可以通过用丙酮对助焊剂涂层球100进行洗涤处理，然后进行干燥处理，根据洗涤处理前的质量和干燥处理后的质量求出。

·关于助焊剂涂层球100的表面粗糙度

在本发明中，所谓助焊剂涂层球的表面粗糙度，是指助焊剂层的表面粗糙度(Ra)。

助焊剂涂层球100的表面粗糙度、即助焊剂层120的表面粗糙度(Ra)例如为2.0μm以下，优选为1.8μm以下，更优选为1.6μm以下。

如果助焊剂层120的表面粗糙度(Ra)为上述范围的上限值以下，则助焊剂涂层球100的球形度提高。

由于助焊剂层120的表面粗糙度(Ra)越低，则助焊剂层120表面的平滑性越高，因此优选。助焊剂层120的表面粗糙度(Ra)的下限值例如为0.5μm。

助焊剂涂层球的表面粗糙度如下求出。

利用激光显微镜在规定的范围内测定作为测定试样的助焊剂涂层球表面、即助焊剂层表面的粗糙度。例如使用Lasertec株式会社制等共焦显微镜，将物镜的倍率调整为50倍，将z轴上的测定间距设为0.1μm，测定任意3个助焊剂涂层球的表面粗糙度(Ra)。然后，求出它们的算术平均值。

《芯部》

在助焊剂涂层球100中，芯部110由焊料球或铜芯球构成。

芯部110的直径(R₁₁₀)例如为30μm以上且295μm以下，可以为30μm以上且250μm以下，也可以为40μm以上且200μm以下。

另外，芯部110的直径(R₁₁₀)是指芯部110的直径，相当于焊料球或铜芯球的直径。

作为构成芯部110的焊料球的材料，例如可以举出Sn、以Sn为主要成分的焊料合金。相对于焊料合金的总量，以Sn为主要成分的焊料合金中的Sn的含量例如为5质量％以上，可以为10质量％以上，也可以为40质量％以上。

作为焊料合金，例如可以举出Sn-Ag合金、Sn-Cu合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-In合金、Sn-Pb合金、Sn-Bi合金、Sn-Bi-Ag-Cu合金等。

在焊料合金中可以添加任意的合金元素。作为该合金元素，例如可以举出Ag、Cu、In、Ni、Co、Sb、Ge、P、Fe、Ga等。

作为构成芯部110的铜芯球，可以举出在铜球表面实施了镀敷处理的铜芯球。镀层的组成没有特别限制，镀敷处理可以以相同或不同的镀层组成实施多次处理。例如，可以举出在铜球表面实施作为防止扩散的阻挡层的Ni镀敷处理，在该Ni镀层表面进一步镀敷处理Sn-Ag-Cu合金的例子。

《壳部》

在助焊剂涂层球100中，壳部120由助焊剂层构成，所述助焊剂层含有选自活性剂和树脂成分中的至少一种。

助焊剂层120的厚度(T₁₂₀)例如为0.10μm以上且2.0μm以下，可以为0.15μm以上且1.5μm以下，可以为0.20μm以上且1.0μm以下，也可以为0.25μm以上且0.80μm以下。

当助焊剂层120的厚度(T₁₂₀)为上述范围的下限值以上时，可确保一定量的助焊剂，进一步提高对晶片的润湿性。另一方面，如果为上述范围的上限值以下，则不易产生助焊剂涂层球100的凝聚。

构成壳部120的助焊剂层含有选自活化剂和树脂成分中的至少一种，根据需要也可以含有除此以外的成分。

作为活性剂，可以根据所要求的特性适当选择，例如可以举出有机酸、胺等。

作为有机酸，可以举出脂肪族羧酸、芳香族羧酸等有机羧酸；脂肪族磺酸、芳香族磺酸等有机磺酸。

作为胺，可以举出唑类、胍类、烷基胺化合物、氨基醇化合物。

作为树脂成分，可以根据所要求的特性适当选择，例如可以举出松香、萜烯树脂、改性萜烯树脂、萜烯酚树脂、改性萜烯酚树脂、苯乙烯树脂、改性苯乙烯树脂、二甲苯树脂、改性二甲苯树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯树脂、丙烯酸-聚乙烯共聚物树脂、环氧树脂等。

上述之中，从抑制芯部的氧化、赋予润湿性的方面出发，构成壳部120的助焊剂层优选至少含有活性剂。

这里的活性剂，从对芯部110的被覆性的观点出发，优选含有选自有机酸和胺中的至少一种，更优选至少含有有机酸。

构成壳部120的助焊剂层优选为至少含有有机酸的层，例如可以举出仅由有机酸构成的层、含有有机酸和树脂成分的层、含有有机酸和胺的层、含有有机酸、树脂成分和胺的层等。

这里的有机酸优选为有机羧酸，更优选为脂肪族羧酸，特别优选为选自戊二酸、二甘醇酸、丙二酸、柠檬酸、庚二酸、己二酸和2,2-二(羟甲基)丙酸中的至少一种。

助焊剂层所含有的成分可以单独1种，也可以为2种以上。

相对于助焊剂层的整体，助焊剂层中的活性剂的含量例如为10质量％以上且100质量％以下。

相对于助焊剂层的整体，助焊剂层中的树脂成分的含量例如为0质量％以上且90质量％以下。

构成壳部120的助焊剂层也可以含有活性剂和树脂成分以外的成分(任意成分)。

作为该任意成分，例如可以举出抗氧化剂、着色剂等。

根据以上说明的第一实施方式，能够提供一种对晶片的润湿性得到提高的助焊剂涂层球100。

第一实施方式的助焊剂涂层球100具备芯部110和包覆芯部110的壳部120。芯部110由焊料球或铜芯球构成，将晶片上的电极与半导体封装的电极电接合。壳部120由含有选自活性剂和树脂成分中的至少一种的助焊剂层构成，在回流焊时，除去芯部110表面的氧化膜和电极表面的金属氧化膜，实现芯部110与电极的润湿性的提高。

第一实施方式的助焊剂涂层球100，其氧化膜厚(即，存在于芯部表面的氧化膜的厚度)为3nm以下。氧化膜厚度为3nm以下，与构成芯部的焊料球或铜芯球单体的氧化膜厚度基本相同。这样，由于将氧化膜厚控制得较薄，因此通过助焊剂涂层球100，可提高对晶片的润湿性。

＜其他实施方式＞

在上述的第一实施方式中，将包覆芯部110的壳部120作为由单层的助焊剂层构成的结构进行了说明，但并不限定于该结构，也可以是包覆芯部110的壳部由多层的助焊剂层构成的实施方式。根据该实施方式，能够使多个助焊剂层的各层具有不同的效果。

在上述的第一实施方式的助焊剂涂层球100中，说明了壳部120包覆芯部110的整体，但不限定于该说明内容，也可以是壳部包覆芯部110的一部分的实施方式。例如，也可以是具备壳部的实施方式，该壳部在将助焊剂涂层球直接搭载于电极上时，以壳部至少与晶片上的电极接触的方式包覆芯部110的一部分。

本发明的一个方式的助焊剂涂层球，在通过球搭载法形成焊料凸块时有用。根据该助焊剂涂层球，在形成焊料凸块时，可以在窄间距图案上稳定地供给助焊剂。

(助焊剂涂层球的制备方法)

本发明的一个方式的助焊剂涂层球的制备方法，其为具备芯部和壳部的助焊剂涂层球的制备方法，所述芯部由焊料球或铜芯球构成，所述壳部由含有选自活化剂和树脂成中的至少一种的助焊剂层构成，并包覆所述芯部。

在该助焊剂涂层球的制备方法中，具有干式处理工序，所述干式处理工序将焊料球或铜芯球和助焊剂材料在加热的同时进行振荡搅拌，所述助焊剂材料含有选自活化剂和树脂成分中的至少一种。

上述实施方式的助焊剂涂层球100可以使用上述一个方式涉及的助焊剂涂层球的制备方法来制备。

用于芯部110的焊料球或铜芯球的球径(直径)例如为30μm以上且295μm以下，可以为30μm以上且250μm以下，也可以为40μm以上且200μm以下。

作为芯部110中使用的焊料球或铜芯球，可以举出在上述《芯部》的说明中例示的焊料球或铜芯球。

助焊剂材料例如可以使用粉末状的材料。作为粉末状的助焊剂材料，优选使用将该粉体的集团的总体积设为100％而求出累积曲线时的50％粒径为100μm以上且1000μm以下的粉末状的助焊剂材料。

作为助焊剂材料，可以举出在对上述有机酸、胺、树脂成分的说明中例示的材料等。

＜干式处理工序＞

在干式处理工序中，将焊料球或铜芯球和含有选自活化剂和树脂成分中的至少一种的助焊剂材料在加热的同时进行振荡搅拌。

可根据助焊剂层的所需厚度和焊料球或铜芯球的球径来适当地调整焊料球或铜芯球与助焊剂材料的混合比。

例如，在球径为30μm以上且100μm以下的情况下，所述焊料球或铜芯球相对于所述助焊剂材料的比例(质量比)优选为球/助焊剂材料＝1～10，更优选为1.5～7.5，进一步优选为2～6。

该质量比如果在上述优选范围的下限值以上，则助焊剂材料能够容易地包覆球整体，另一方面，如果在上述优选范围的上限值以下，则可抑制助焊剂层变得过厚。

干式处理工序中的加热的温度条件，优选根据助焊剂材料的熔点来设定。如果加热温度过高，则球有可能粘着在进行振荡搅拌的容器的内壁上，另一方面，如果加热温度过低，则助焊剂材料对球表面的包覆有可能不充分。

作为该加热的温度条件，优选设为助焊剂材料的熔点-35℃以上、且熔点-5℃以下，更优选设为焊剂材料的熔点-25℃以上、且熔点-10℃以下。

干式处理工序中的振荡搅拌操作，优选在上述温度条件下加热的同时进行。或者，优选在振荡搅拌的操作前预先进行预加热，然后进行振荡搅拌的操作。预加热例如可以在与上述加热的温度条件相同的温度条件下进行。

在干式处理工序中的振荡搅拌操作，将助焊剂材料和焊料球或铜芯球投入离心管等的任何容器中。然后，在适于所使用的助焊剂材料的温度下进行加热，同时以规定的冲程数进行容器的振荡搅拌。

冲程数及搅拌时间分别适当调整即可。冲程数优选为500spm(strokes perminute)以上4000spm以下，更优选为1500spm以上2500spm以下。搅拌时间优选为10分钟以上120分钟以下，更优选为30分钟以上90分钟以下。

根据以上说明的一个方式的助焊剂涂层球的制备方法，由于采用干式方法，即使在加热的同时进行振荡搅拌的操作后，也难以产生球的凝聚，可以制备分散状态良好的助焊剂涂层球。

此外，该助焊剂涂层球的制备方法仅需要振荡搅拌固体材料之间的操作，不需要湿式工艺中的溶剂除去之类的操作，是简便的方法。

在该助焊剂涂层球的制备方法中，由于采用干式方法，因此容易将氧化膜厚(存在于芯部表面的氧化膜的厚度)控制得较薄，可以稳定地制备对晶片的润湿性提高的助焊剂涂层球。

另外，在该助焊剂涂层球的制备方法中，由于采用振荡搅拌的操作，因此容易将构成壳部的助焊剂层控制为均匀的厚度，容易提高球形度，容易实现作为球的性能提高。

将上述的一个方式的助焊剂涂层球的制备方法作为具有干式处理工序的制备方法进行了说明，但不限于该实施方式，也可以是除了干式处理工序以外还具有任意工序的实施方式。作为任意的工序，例如可以举出在构成壳部120的第一助焊剂层上进一步形成第二助焊剂层的工序。根据该实施方式，能够制备包覆芯部110的壳部由多层助焊剂层构成的助焊剂涂层球。

【实施例】

以下，通过实施例对本发明进行说明，但本发明不限定于以下的实施例。

在本实施例中，表示了在制备助焊剂涂层球时使用的芯部和壳部的各自的材料。

作为芯部的材料，使用以下所示的球形状的金属球。

焊料球(C-1)：由Sn99.3质量％和Cu0.7质量％的合金构成的焊料球，直径(R₁₁₀)63μm。

焊料球(C-2)：由Sn96.5质量％、Ag3.0质量％和Cu0.5质量％的合金构成的焊料球，直径(R₁₁₀)100μm。

焊料球(C-3)：由Sn43质量％和Bi57质量％的合金构成的焊料球，直径(R₁₁₀)为100μm。

铜芯球(C-4)：在铜球表面实施了Sn-3Ag-0.5Cu镀敷处理的铜芯球，直径(R₁₁₀)220μm。

焊料球(C-5)：由Sn96.5质量％、Ag3.0质量％和Cu0.5质量％的合金构成的焊料球，直径(R₁₁₀)300μm。

焊料球(C-6)：由Sn99.3质量％和Cu0.7质量％的合金构成的焊料球，直径(R₁₁₀)44μm。

作为壳部的材料，使用了以下所示的助焊剂材料。

助焊剂材料(S-1)：戊二酸(熔点95℃)、50％粒径314μm

助焊剂材料(S-2)：二甘醇酸(熔点144℃)、50％粒径335μm

助焊剂材料(S-3)：丙二酸(熔点135℃)、50％粒径362μm

助焊剂材料(S-4)：柠檬酸(熔点153℃)、50％粒径288μm

助焊剂材料(S-5)：庚二酸(熔点106℃)、50％粒径254μm

助焊剂材料(S-6)：己二酸(熔点152℃)、50％粒径325μm

＜助焊剂涂层球的制备(1)＞

(实施例1)

在圆筒状的离心管(直径4cm、长度12cm)中投入以总体积为100％求出累积曲线时的50％粒径为314μm的粉末状的助焊剂材料(S-1)1.2g和焊料球(C-1)6g并进行密闭。

接着，对投入有助焊剂材料(S-1)和焊料球(C-1)的所述离心管，在温度75℃下进行5分钟的预加热。预加热的温度条件设定为助焊剂材料(S-1)的熔点-20℃。

接着，将预备加热后的所述离心管加热至温度75℃，同时在所述离心管的长轴方向继续振荡搅拌操作60分钟。此处的加热的温度条件与预加热的温度条件同样地设定为助焊剂材料(S-1)的熔点-20℃。另外，振荡搅拌的操作设为2000spm(strokes per minute)而进行。

接着，在振荡搅拌后，冷却至室温(23℃)，由此得到具备由焊料球(C-1)构成的芯部和由戊二酸的层(助焊剂层)构成且包覆芯部的整体的壳部的助焊剂涂层球。

(比较例1)

使助焊剂材料(S-1)溶解于丙酮中，制备戊二酸浓度为100g/L的溶液。

接着，将6g的焊料球(C-1)浸入所述溶液中，并在室温(23℃)下搅拌1小时。

接着，将搅拌后的焊料球(C-1)从所述溶液中取出，使其干燥而挥发除去丙酮，由此得到具备由焊料球(C-1)构成的芯部和由戊二酸的层(助焊剂层)构成且包覆芯部的整体的壳部的助焊剂涂层球。

<评价(1)>

对于上述得到的实施例1的助焊剂涂层球和比较例1的助焊剂涂层球，分别评价了外观、助焊剂涂层球的直径(R₁₀₀)及其标准偏差、助焊剂涂层球的球形度及其标准偏差、助焊剂层的厚度(T₁₂₀)、壳部在助焊剂涂层球中所占的含有比例、助焊剂涂层球的氧化膜厚、助焊剂层的表面粗糙度(Ra)、助焊剂层的剥离难度、助焊剂涂层球的润湿性、刚制备后的球的分散状态。

各评价的详细情况如下所述。

[外观]

从图2可以确认，实施例1及比较例1的助焊剂涂层球的任一个，作为芯部的焊料球(C-1)整体都被戊二酸的层(助焊剂层)包覆。

确认了实施例1的助焊剂涂层球表面与比较例1的助焊剂涂层球表面相比，平滑性高。

[助焊剂涂层球的直径(R₁₀₀)和球形度]

使用CNC图像测量系统测定助焊剂涂层球的直径(R₁₀₀)和球形度。具体而言，使用株式会社三丰制的ULTRA QUICK VISION、ULTRA QV350-PRO测定装置。

通过该测定装置，分别测定助焊剂涂层球的长径的长度、直径的长度，算出500个各助焊剂涂层球的直径除以长径的值的算术平均值，求出球形度。值越接近上限即1.000，表示越接近圆球。

另外，计算出500个各助焊剂涂层球的直径的算术平均值，求出直径(R₁₀₀)。

如上所述求出的助焊剂涂层球的直径(R₁₀₀)及其标准偏差、以及助焊剂涂层球的球形度及其标准偏差示于表1。

[助焊剂层的厚度(T₁₂₀)]

助焊剂层的厚度(T₁₂₀)通过从上述求出的助焊剂涂层球的直径(R₁₀₀)减去焊料球(C-1)的直径(R₁₁₀)63μm后除以2(算出单侧的层的厚度)而求出。其结果示于表1。

[壳部在助焊剂涂层球中所占的含有比例]

壳部在助焊剂涂层球中所占的含有比例是将助焊剂涂层球用丙酮进行洗涤处理，然后进行干燥处理，由洗涤处理前的质量和干燥处理后的质量求出。其结果示于表1。

用丙酮的洗涤处理是将助焊剂涂层球浸渍在室温(23℃)的丙酮中30分钟来进行的。干燥处理在室温下进行。

壳部的含量＝助焊剂涂层球洗涤处理前的质量-干燥处理后的质量

壳部的含有比例(质量％)＝壳部的含量/助焊剂涂层球清洗处理前的质量×100

[助焊剂涂层球的氧化膜厚]

通过如下测定存在于芯部表面的氧化膜的厚度(芯部表面的氧化膜厚)，求出助焊剂涂层球的氧化膜厚。

将作为测定试样的助焊剂涂层球在丙酮中以20分钟的条件进行超声波洗涤。接着，使用俄歇电子能谱分析装置(ULVAC-PHI株式会社制的PHI700)作为分析装置，在下述分析条件下测定所述超声波洗涤后的测定样品表面，由此求出氧化膜厚。该氧化膜厚是SiO₂换算值。其结果示于表1。

分析条件：加速电压设定为10kV、电流值设定为10nA、分析直径设定为20μm。

[助焊剂层的表面粗糙度(Ra)]

助焊剂涂层球的表面粗糙度、即助焊剂层的表面粗糙度(Ra)如下地进行测定而求出。

用共聚焦显微镜(机种名：OPTELICS C130、Lasertec株式会社制)测定作为测定试样的助焊剂涂层球表面、即助焊剂层表面。将物镜的倍率调整为50倍，将z轴上的测定间距设为0.1μm，测定任意3个助焊剂涂层球的表面粗糙度(Ra)，采用它们的算术平均值作为真正的算术平均粗糙度，求出助焊剂层的表面粗糙度(Ra)。其结果示于表1。

[助焊剂层的剥离难度]

对于各例的助焊剂涂层球，通过以下的试验方法评价助焊剂层的剥离难易度。其结果示于表1。

试验方法(1)：在圆筒状的离心管(直径4cm、长度12cm)中投入助焊剂涂层球5g进行密闭。接着，将投入了该助焊剂涂层球的所述离心管在室温(23℃)下沿所述离心管的长轴方向继续振荡搅拌操作60分钟。利用显微镜观察振荡搅拌操作后的助焊剂涂层球的表面状态。

试验方法(2)：在圆筒状的离心管(直径4cm、长度12cm)中投入100个助焊剂涂层球和100个焊料球(由Sn96.5质量％、Ag3.0质量％和Cu0.5质量％的合金构成的焊料球，直径0.6mm)并进行密闭。接着，将投入了这些球的所述离心管在室温(23℃)下沿所述离心管的长轴方向继续振荡搅拌操作60分钟。利用显微镜观察振荡搅拌操作后的助焊剂涂层球的表面状态。

[助焊剂涂层球的润湿性]

对于各例的助焊剂涂层球，通过以下FC球润湿扩展试验评价助焊剂涂层球的润湿性。其结果示于表1。

本评价中的FC球润湿扩展试验是在热板上以150℃放置烧结铜板1小时，在该铜板上搭载助焊剂涂层球，在氮气氛下进行回流焊。回流焊条件设定为峰值温度250℃、升温速度1℃/sec。回流焊后，测定润湿扩展状态的球的直径(球扩展直径)。对10个助焊剂涂层球进行该测定，求出其平均值。

润湿扩展状态的球的直径(球扩展直径)越大的值，润湿性越好。

[刚制备后的球的分散状态]

对于刚制备后的球的分散状态，在实施例1的情况下，评价了振荡搅拌操作后的助焊剂涂层球的分散状态。在比较例1的情况下，评价了挥发除去丙酮后的助焊剂涂层球的分散状态。其结果示于表1。

[表1]

从表1所示的结果可以确认，适用了本发明的实施例1的助焊剂涂层球与比较例1的助焊剂涂层球相比，球扩展直径为大的值，对铜板的润湿性进一步提高。

此外，在实施例1的助焊剂涂层球的制备中，在其刚制备后，球没有凝聚。另一方面，在比较例1的助焊剂涂层球的制备中，在其制备之后，一部分球凝聚。

另外，实施例1的助焊剂涂层球通过在密闭容器内，将粉末状的助焊剂材料(S-1)和焊料球(C-1)在加热的同时进行振荡搅拌来制备。这样，确认了实施例1的助焊剂涂层球可以通过与湿式处理相比简便的方法即干式处理来制备。

＜助焊剂涂层球的制备(2)＞

(实施例2～4)

除了将助焊剂材料(S-1)分别变更为助焊剂材料(S-2)、助焊剂材料(S-3)、助焊剂材料(S-4)以外，与实施例1的助焊剂涂层球的制备方法同样地操作，得到实施例2～4的各助焊剂涂层球。

预加热的温度条件、振荡搅拌时的加热的温度条件在任意的实施例中均设定为助焊剂材料的熔点-20℃。即，在实施例2中设定为124℃，在实施例3中设定为115℃，在实施例4中设定为133℃。

振荡搅拌的操作在任何实施例中都与实施例1同样地进行。

(实施例5)

除了将焊料球(C-1)变更为焊料球(C-6)、另外将助焊剂材料(S-1)变更为助焊剂材料(S-5)以外，与实施例1的助焊剂涂层球的制备方法同样地操作，得到实施例5的助焊剂涂层球。

预加热的温度条件、振荡搅拌时的加热的温度条件设定为作为焊剂材料的庚二酸的熔点-20℃，即，在实施例5中设定为86℃。振荡搅拌的操作与实施例1同样进行。

(实施例6)

在圆筒状的离心管(直径4cm、长度12cm)中投入以总体积为100％求出累积曲线时的50％粒径为314μm的粉末状的助焊剂材料(S-1)1.2g和焊料球(C-2)6g并进行密闭。

接着，对投入有助焊剂材料(S-1)和焊料球(C-2)的所述离心管以132℃的温度进行5分钟的预加热。预加热的温度条件设定为助焊剂材料(S-1)的熔点-20℃。

接着，将预加热后的所述离心管在温度132℃下沿所述离心管的长轴方向继续振荡搅拌操作60分钟。此处的加热的温度条件与预加热的温度条件同样地设定为助焊剂材料(S-1)的熔点-20℃。另外，振荡搅拌的操作设为2000spm来进行。

接着，在振荡搅拌的操作后，冷却至室温(23℃)，由此得到具备由焊料球(C-2)构成的芯部和由戊二酸的层(助焊剂层)构成且包覆芯部的整体的壳部的助焊剂涂层球。

(实施例7)

除了将助焊剂材料(S-1)变更为助焊剂材料(S-6)以外，与实施例6的助焊剂涂层球的制备方法同样地操作，得到实施例7的助焊剂涂层球。

预加热的温度条件、振荡搅拌时的加热的温度条件设定为作为助焊剂材料的己二酸的熔点-20℃，即实施例7中设定为165℃。振荡搅拌的操作与实施例6同样进行。

(实施例8～10)

除了将焊料球(C-1)分别变更为焊料球(C-3)、焊料球(C-4)、焊料球(C-5)以外，与实施例1的助焊剂涂层球的制备方法同样地操作，得到实施例8～10的各助焊剂涂层球。

预加热的温度条件、振荡搅拌时的加热的温度条件，在所有的实施例中，都设定为作为助焊剂材料的戊二酸的熔点-20℃，即在实施例8～10中都设定为75℃。振荡搅拌的操作在任何实施例中都与实施例1同样地进行。

(实施例11)

除了将焊料球(C-1)变更为焊料球(C-2)，并且将以总体积为100％求出累积曲线时的50％粒径为314μm的粉末状助焊剂材料(S-1)的投入量变更为3g以外，与实施例1的助焊剂涂层球的制备方法同样地操作，得到实施例11的助焊剂涂层球。

预加热的温度条件、振荡搅拌时的加热的温度条件设定为作为助焊剂材料的戊二酸的熔点-20℃，即在实施例11中设定为75℃。振荡搅拌的操作与实施例1同样进行。

(实施例12)

除了将焊料球(C-1)变更为焊料球(C-2)，并且将以总体积为100％求出累积曲线时的50％粒径为314μm的粉末状助焊剂材料(S-1)的投入量变更为10g以外，与实施例1的助焊剂涂层球的制备方法同样地操作，得到实施例12的助焊剂涂层球。

预加热的温度条件、振荡搅拌时的加热的温度条件设定为作为助焊剂材料的戊二酸的熔点-20℃，即在实施例12中设定为75℃。振荡搅拌的操作与实施例1同样进行。

<评价(2)>

对于上述得到的实施例2～12的助焊剂涂层球，分别评价外观、助焊剂涂层球的直径(R₁₀₀)及其标准偏差、助焊剂涂层球的球形度及其标准偏差、助焊剂层的厚度(T₁₂₀)、壳部在助焊剂涂层球中所占的含有比例、助焊剂涂层球的氧化膜厚、助焊剂层的表面粗糙度(Ra)、助焊剂层的剥离难度、助焊剂涂层球的润湿性、刚制备后的球的分散状态。

关于各评价的详细情况，与上述<评价(1)>中记载的说明相同。这些结果示于图3和表2～4。

[外观]

从图3可以确认，在振荡搅拌的干式处理工序中，通过适当设定加热温度条件，可以用各种助焊剂材料包覆作为芯部的金属球。

[表2]

[表3]

[表4]

从表2～4所示的结果可以确认，适用本发明的实施例2～12的助焊剂涂层球，其球展宽径值均为较大的值，对铜板的润湿性进一步提高。

此外，在实施例2～12的助焊剂涂层球的制备中，任何情况下，在其刚制备后，球都没有凝聚。

另外，实施例2～12的助焊剂涂层球通过在密闭容器内将粉末状的助焊剂材料和焊料球在加热的同时进行振荡搅拌来制备。这样，确认了实施例2～12的助焊剂涂层球，均可以通过与湿式处理相比简便的方法的干式处理制备。

Claims

1.一种助焊剂涂层球，其具备芯部和包覆所述芯部的壳部，

所述芯部由焊料球或铜芯球构成，

所述壳部由含有选自活性剂和树脂成分中的至少一种的助焊剂层构成，

所述助焊剂涂层球的氧化膜厚为3nm以下。

2.根据权利要求1所述的助焊剂涂层球，其中，所述助焊剂涂层球的球形度为0.990以上。

3.根据权利要求1或2所述的助焊剂涂层球，其中，所述助焊剂层的厚度为0.5μm以上且2.5μm以下。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的助焊剂涂层球，其中，所述助焊剂层的表面粗糙度(Ra)为2.0μm以下。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的助焊剂涂层球，其中，所述活化剂至少含有有机酸。

6.根据权利要求5所述的助焊剂涂层球，其中，所述有机酸为选自戊二酸、二甘醇酸、丙二酸、柠檬酸、庚二酸、己二酸和2,2-二(羟甲基)丙酸中的至少一种。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的助焊剂涂层球，其中，球整体的直径为30μm以上且300μm以下。

8.一种助焊剂涂层球的制备方法，其为具备芯部和壳部的助焊剂涂层球的制备方法，所述芯部由焊料球或铜芯球构成，所述壳部由含有选自活化剂和树脂成分中的至少一种的助焊剂层构成，并包覆所述芯部，

所述助焊剂涂层球的制备方法具有干式处理工序，所述干式处理工序将焊料球或铜芯球和助焊剂材料在加热的同时进行振荡搅拌，所述助焊剂材料含有选自活化剂和树脂成分中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的助焊剂涂层球的制备方法，其中，在所述干式处理工序中，将所述焊料球或铜芯球相对于所述助焊剂材料的比例(质量比)设为1～10，将所述焊料球或铜芯球和所述助焊剂材料在加热的同时进行振荡搅拌。