JP2016167543A - Bonding member and mounting method of electronic component using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、たとえば、配線基板に形成される取付け電極と、電子部品との接合に用いる接合用部材およびそれを用いた電子部品の実装方法に関する。 The present invention relates to, for example, a joining member used for joining an attachment electrode formed on a wiring board and an electronic component, and an electronic component mounting method using the same.
従来から、電子部品を実装するために、樹脂などからなる板状の配線基板が用いられている。このような配線基板が、たとえば、特許文献1に開示されている。特許文献1に記載の配線基板は、電子部品をはんだ付けで接合するための外部接続用パッドを備えている。この外部接続用パッドは、CuまたはCu合金によって形成されており、その表面に表面めっき層を有している。この表面めっき層は、NiとAuの組合せ、NiとPdとAuの組合せ、Sn、またはSnとAgの組合せによって形成されている。 Conventionally, in order to mount an electronic component, a plate-like wiring board made of resin or the like has been used. Such a wiring board is disclosed in Patent Document 1, for example. The wiring board described in Patent Literature 1 includes external connection pads for joining electronic components by soldering. This external connection pad is made of Cu or Cu alloy and has a surface plating layer on the surface thereof. This surface plating layer is formed of a combination of Ni and Au, a combination of Ni, Pd and Au, Sn, or a combination of Sn and Ag.
特許文献1に記載されたような配線基板の外部接続用パッド(すなわち、取付け電極)に電子部品を接合するには、リフローはんだ付けが行われる。ここで、電子部品を接合した後のはんだの融点は、接合する前のそれとあまり変わらない。したがって、追加の電子部品を接合するために配線基板を再度リフロー炉に通すと、接合済みのはんだが再び溶融して、電子部品の位置がズレてしまうという問題があった。また、取付け電極とはんだの合金化の速度が速すぎるため(すなわち、原子の拡散速度が速すぎるため)、良好なセルフアライメント性が得られないという問題もあった。 In order to join an electronic component to an external connection pad (that is, an attachment electrode) of a wiring board as described in Patent Document 1, reflow soldering is performed. Here, the melting point of the solder after joining the electronic components is not much different from that before joining. Therefore, when the wiring board is again passed through the reflow furnace in order to join the additional electronic component, there has been a problem that the bonded solder is melted again and the position of the electronic component is shifted. There is also a problem that good self-alignment properties cannot be obtained because the alloying speed between the mounting electrode and the solder is too high (that is, the diffusion rate of atoms is too high).
それゆえに、この発明の主たる目的は、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制し得る接合用部材を提供することである。
この発明の他の目的は、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制し得る電子部品の実装方法を提供することである。
Therefore, the main object of the present invention is to provide a bonding member that has good self-alignment properties and bonding strength, and that can suppress the problem that the bonding position of an electronic component shifts even after reflowing, particularly after reflowing again. Is to provide.
Another object of the present invention is a method for mounting an electronic component that has good self-alignment properties and bonding strength, and that can suppress the problem of misalignment of the bonding position of the electronic component even after reflowing, particularly after reflowing again. Is to provide.
この発明に係る接合用部材は、Cu−Ni合金を主成分とするめっき膜を含み、めっき膜は、P,B,Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の元素を含有し、元素の合計の含有率が0.05wt%以上1.0wt%以下であり、Niの含有率が3wt%以上20wt%以下であることを特徴とする、接合用部材である。
また、この発明に係る接合用部材は、めっき膜の表面にAu,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の金属層を有し、金属層の合計の膜厚が0.05μm以上5μm以下である、接合用部材であることが好ましい。
また、この発明に係る電子部品の実装方法は、電子部品を基板に実装する電子部品の実装方法であって、上記した接合用部材を基板に形成する工程と、接合用部材の表面にSn系はんだ層を形成する工程と、電子部品を基板に搭載して、リフローはんだ付けにより接合用部材とSn系はんだ層とを溶融し、電子部品を基板に実装するリフローはんだ付け工程と、を含み、前記リフローはんだ付け工程は、240℃以上280℃以下で180秒以上加熱することを特徴とする、電子部品の実装方法である。
The joining member according to the present invention includes a plating film containing a Cu—Ni alloy as a main component, and the plating film contains at least one element of P, B, Au, Pd, Ag, and Pt. The total content of is 0.05 wt% or more and 1.0 wt% or less, and the Ni content is 3 wt% or more and 20 wt% or less.
Moreover, the joining member according to the present invention has at least one metal layer of Au, Pd, Ag, and Pt on the surface of the plating film, and the total thickness of the metal layers is 0.05 μm or more and 5 μm or less. It is preferable that it is a joining member.
The electronic component mounting method according to the present invention is an electronic component mounting method for mounting an electronic component on a substrate, the step of forming the above-described bonding member on the substrate, and a Sn-based surface on the bonding member. A step of forming a solder layer, and a reflow soldering step of mounting the electronic component on the substrate, melting the joining member and the Sn-based solder layer by reflow soldering, and mounting the electronic component on the substrate, In the reflow soldering process, the electronic component mounting method is characterized by heating at 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower for 180 seconds or longer.
この発明に係る接合用部材は、P,B,Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の元素を含有し、それらの元素の合計の含有率が0.05wt%以上1.0wt%以下であり、Niの含有率が3wt%以上20wt%以下であることにより、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制することができる。
さらに、この発明に係る接合用部材は、めっき膜の表面にAu,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の金属層を有し、金属層の合計の膜厚が0.05μm以上5μm以下であることにより、セルフアライメント性および接合強度がより向上するという効果を奏する。
さらに、この発明に係る電子部品の実装方法は、電子部品を基板に実装する電子部品の実装方法であって、上記した接合用部材を基板に形成する工程と、接合用部材の表面にSn系はんだ層を形成する工程と、電子部品を基板に搭載して、リフローはんだ付けにより接合用部材とSn系はんだ層とを溶融し、電子部品を基板に実装するリフローはんだ付け工程と、を含み、前記リフローはんだ付け工程は、240℃以上280℃以下で180秒以上加熱することにより、十分な金属間化合物層を形成することができるという効果を奏する。
The joining member according to the present invention contains at least one element of P, B, Au, Pd, Ag, and Pt, and the total content of these elements is 0.05 wt% or more and 1.0 wt% or less. In addition, when the Ni content is 3 wt% or more and 20 wt% or less, it has a good self-alignment property and bonding strength, and the bonding position of the electronic component is shifted after reflowing, particularly even after reflowing again. The problem can be suppressed.
Furthermore, the joining member according to the present invention has at least one metal layer of Au, Pd, Ag, and Pt on the surface of the plating film, and the total thickness of the metal layers is 0.05 μm or more and 5 μm or less. As a result, the self-alignment property and the bonding strength are further improved.
Furthermore, an electronic component mounting method according to the present invention is an electronic component mounting method for mounting an electronic component on a substrate, the step of forming the above-described bonding member on the substrate, and a Sn-based surface on the bonding member. A step of forming a solder layer, and a reflow soldering step of mounting the electronic component on the substrate, melting the joining member and the Sn-based solder layer by reflow soldering, and mounting the electronic component on the substrate, The reflow soldering step has an effect that a sufficient intermetallic compound layer can be formed by heating at 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower for 180 seconds or longer.
この発明によれば、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制し得る接合用部材を得ることができる。
また、この発明によれば、良好なセルフアライメント性および接合強度を有し、且つリフロー後、特に再度のリフロー後においても電子部品の接合位置がズレるという問題を抑制して、電子部品を基板に実装することができる。
According to the present invention, it is possible to obtain a bonding member that has good self-alignment properties and bonding strength, and that can suppress the problem that the bonding position of the electronic component shifts even after reflowing, particularly after reflowing again. .
In addition, according to the present invention, the problem that the electronic component has a good self-alignment property and bonding strength, and the bonding position of the electronic component is shifted even after reflowing, particularly after reflowing again, can be suppressed. Can be implemented.
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。 The above-described object, other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments for carrying out the invention with reference to the drawings.
<第1の実施の形態について>
以下、この発明の第1の実施の形態に係る接合用部材について図面を参照しながら説明する。図1は、この実施の形態に係る接合用部材の構造を示す模式図である。図1(a)がはんだ付けする前の状態を示し、図1(b)がはんだ付けした後の状態を示す。
<About the first embodiment>
A joining member according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a joining member according to this embodiment. FIG. 1A shows a state before soldering, and FIG. 1B shows a state after soldering.
図1(a)に示すように、この実施の形態に係る接合用部材は、複数の電子部品を実装するための配線基板(図示せず)がその表面に備えるCuなどからなる基材8の表面に、Cu−Ni合金を主成分とするCu−Ni合金めっき膜2として形成される。このCu−Ni合金めっき膜2は、P,B,Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の元素を含む。Cu−Ni合金めっき膜2におけるP,B,Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の元素の合計の含有率は、0.05wt%以上1.0wt%以下である。また、Cu−Ni合金めっき膜2のNiの含有率は、3wt%以上20wt%以上である。さらに、Cu−Ni合金めっき膜2の表面には、Sn系のはんだ材料によりSn系はんだ層6が形成される。
そして、図1(b)に示すように、基材8にこのCu−Ni合金めっき膜2を介して電子部品をリフローはんだ付けする工程中に、Cu−Ni合金めっき膜2とSn系はんだ層6との間に層状の金属間化合物(IMC:Intermetallic Compounds)である金属間化合物層4が形成される。すなわち、この実施の形態の金属間化合物層4は、Cu−Ni合金めっき膜2とSn系はんだ層6との境界に形成される合金層であり、Cu、NiおよびSnを主成分とし、P,B,Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の元素を含有する。
As shown in FIG. 1A, the bonding member according to this embodiment is made of a base material 8 made of Cu or the like provided on a surface of a wiring board (not shown) for mounting a plurality of electronic components. A Cu—Ni alloy plating film 2 mainly composed of a Cu—Ni alloy is formed on the surface. The Cu—Ni alloy plating film 2 contains at least one element of P, B, Au, Pd, Ag, and Pt. The total content of at least one element of P, B, Au, Pd, Ag, and Pt in the Cu—Ni alloy plating film 2 is 0.05 wt% or more and 1.0 wt% or less. Further, the Ni content in the Cu—Ni alloy plating film 2 is 3 wt% or more and 20 wt% or more. Furthermore, an Sn-based solder layer 6 is formed on the surface of the Cu—Ni alloy plating film 2 with an Sn-based solder material.
Then, as shown in FIG. 1B, during the process of reflow soldering the electronic component to the base material 8 via the Cu-Ni alloy plating film 2, the Cu-Ni alloy plating film 2 and the Sn-based solder layer An intermetallic compound layer 4, which is a layered intermetallic compound (IMC), is formed. That is, the intermetallic compound layer 4 of this embodiment is an alloy layer formed at the boundary between the Cu—Ni alloy plating film 2 and the Sn-based solder layer 6, and contains Cu, Ni, and Sn as main components, P , B, Au, Pd, Ag, Pt, at least one element.
<金属間化合物層4について>
上記した通り、金属間化合物層4は、Cu、NiおよびSnを主成分とする合金層である。このような組成を有する金属間化合物層4は、従来のCuおよびSnからなる金属間化合物層よりも短時間でより厚く形成される。このメカニズムは、次のようなものではないかと推察される。
<About the intermetallic compound layer 4>
As described above, the intermetallic compound layer 4 is an alloy layer mainly composed of Cu, Ni, and Sn. The intermetallic compound layer 4 having such a composition is formed thicker in a shorter time than a conventional intermetallic compound layer made of Cu and Sn. This mechanism is assumed to be as follows.
金属間化合物層4は、Cu−Ni合金めっき膜2を介して基材8に電子部品をリフローはんだ付けする工程中に、Cu−Ni合金めっき膜2とSn系はんだ層6との境界に形成される。すなわち、合金化の反応(金属間化合物層4の形成)は、Cu−Ni合金とその表面に配置されるSn系金属との界面から進行する。 The intermetallic compound layer 4 is formed at the boundary between the Cu—Ni alloy plating film 2 and the Sn-based solder layer 6 during the process of reflow soldering the electronic component to the substrate 8 via the Cu—Ni alloy plating film 2. Is done. That is, the alloying reaction (formation of the intermetallic compound layer 4) proceeds from the interface between the Cu—Ni alloy and the Sn-based metal disposed on the surface thereof.
ここで、Cu−Ni合金めっき膜2の主成分であるCu−Ni合金の格子定数と、このCu−Ni合金を下地として形成される金属間化合物層4の格子定数との差が大きいため、Cu−Ni合金めっき膜2から金属間化合物層4の一部が剥離する。すなわち、Cu−Ni合金めっき膜2の表面の一部が露出する。その結果、Cu−Ni合金めっき膜2のCuやNiとSn系はんだ層6のSnとが接触し、再びCu、NiおよびSnを主成分とする金属間化合物層4の形成が進む。
上記したプロセスが繰り返されることにより、Cu−Ni合金めっき膜2のCuやNiと、Sn系はんだ層6のSnとの反応が高速に進行し、短時間でより厚い金属間化合物層4が得られる。
Here, since the difference between the lattice constant of the Cu—Ni alloy which is the main component of the Cu—Ni alloy plating film 2 and the lattice constant of the intermetallic compound layer 4 formed using this Cu—Ni alloy as a base is large, Part of the intermetallic compound layer 4 is peeled off from the Cu—Ni alloy plating film 2. That is, a part of the surface of the Cu—Ni alloy plating film 2 is exposed. As a result, Cu or Ni of the Cu—Ni alloy plating film 2 and Sn of the Sn-based solder layer 6 come into contact with each other, and the formation of the intermetallic compound layer 4 containing Cu, Ni, and Sn as main components again proceeds.
By repeating the above process, the reaction between Cu and Ni of the Cu—Ni alloy plating film 2 and Sn of the Sn-based solder layer 6 proceeds at a high speed, and a thicker intermetallic compound layer 4 is obtained in a short time. It is done.
そして、この実施の形態に係るCu−Ni合金めっき膜2は、P,B,Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の元素を含有することにより、Snを主成分とするSn系はんだ層6との合金化の速度がさらに遅くなる。その結果、リフロー時のセルフアライメント性が向上するという効果を得ることができる。 The Cu—Ni alloy plating film 2 according to this embodiment includes at least one element selected from the group consisting of P, B, Au, Pd, Ag, and Pt, and thereby Sn based solder. The rate of alloying with the layer 6 is further reduced. As a result, an effect of improving the self-alignment property at the time of reflow can be obtained.
さらに、この発明に係る接合用部材は、接合強度が改善されるという効果も奏する。この効果は、上記したように合金化の速度が十分に遅いことにより、接合部においてガスがボイドとして残留することを回避できるためであると考えられる。また、従来から、接合を行う際に酸化膜除去剤を利用する場合がある。この酸化膜除去剤の有機成分がリフロー時に分解揮発することにより、ガスが発生する。このとき、合金化の速度が遅いと、ガスが抜け切らずにボイドとして残留し、接合不良に至る場合があった。しかしながら、この発明に係る接合用部材は、上記したように合金化の速度が十分に遅いため、接合部においてガスがボイドとして残留することを回避することができる。 Furthermore, the joining member according to the present invention also has an effect that the joining strength is improved. This effect is considered to be due to the fact that, as described above, the alloying speed is sufficiently slow, so that gas can be prevented from remaining as a void at the joint. Conventionally, an oxide film removing agent may be used when bonding. Gases are generated by the decomposition and volatilization of the organic components of the oxide film removing agent during reflow. At this time, if the alloying speed is low, the gas does not completely escape and remains as a void, resulting in poor bonding. However, since the joining member according to the present invention has a sufficiently low alloying speed as described above, it can be avoided that gas remains as a void at the joint.
なお、Cu−Ni合金めっき膜2におけるP,B,Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の元素の合計の含有率が0.05wt%よりも小さい場合、十分に拡散速度を遅くすることができないため、セルフアライメント性を改善することができない。また、含有率が1.0wt%よりも大きい場合、高融点の金属間化合物層4が形成され難くなるため、再度のリフロー時に既に接合の完了しているはんだが溶融してしまい、電子部品の位置がずれてしまう。 When the total content of at least one element among P, B, Au, Pd, Ag, and Pt in the Cu—Ni alloy plating film 2 is smaller than 0.05 wt%, the diffusion rate is sufficiently slowed. Therefore, self-alignment cannot be improved. Further, when the content rate is larger than 1.0 wt%, the high melting point intermetallic compound layer 4 is difficult to be formed, so that the solder that has already been joined is melted at the time of reflow, The position will shift.
また、Cu−Ni合金めっき膜2のNiの含有率が3wt%よりも小さい場合、および20wt%よりも大きい場合、高融点の金属間化合物層4が形成され難くなるため、再度のリフロー時に既に接合の完了しているはんだが溶融してしまい、電子部品の位置がずれてしまう。 Further, when the Ni content of the Cu—Ni alloy plating film 2 is smaller than 3 wt% and larger than 20 wt%, the high melting point intermetallic compound layer 4 is difficult to be formed. Solder that has been joined is melted, and the position of the electronic component is shifted.
次に、上記の接合用部材を用いた電子部品の実装方法について説明する。
この発明にかかる接合用部材を用いて電子部品を基板に実装する場合、リフローはんだ付けが行われる。
この電子部品の実装方法は、Cu電極による基材8の表面にCu−Ni合金めっき膜2を形成する工程と、接合用部材の表面にSn系はんだ層6を形成する工程と、電子部品を基板に搭載して、リフローはんだ付けによりCu−Ni合金めっき膜2とSn系はんだ層6とを溶融し、電子部品を基板に実装するリフローはんだ付け工程とを含む。
電子部品を基板にリフローはんだ付けにより実装するリフローはんだ付け工程において、240℃以上280℃以下で180秒以上加熱するプロファイルでリフローはんだ付けが行われる。加熱の温度が280℃よりも大きい工程を含む場合、原子の拡散速度が極端に遅くなり、十分な金属間化合物層4が形成されない。加熱の温度が240℃よりも小さい場合、はんだが十分に溶融しないため実装ができない可能性がある。また、加熱の時間が180秒よりも小さい場合も十分な金属間化合物層4が形成されない。
Next, a method for mounting an electronic component using the above joining member will be described.
When an electronic component is mounted on a substrate using the joining member according to the present invention, reflow soldering is performed.
This electronic component mounting method includes a step of forming a Cu—Ni alloy plating film 2 on the surface of a base material 8 by a Cu electrode, a step of forming a Sn-based solder layer 6 on the surface of a bonding member, and an electronic component. A reflow soldering step of mounting the electronic component on the substrate by mounting the electronic component on the substrate by melting the Cu—Ni alloy plating film 2 and the Sn-based solder layer 6 by reflow soldering.
In a reflow soldering process in which an electronic component is mounted on a substrate by reflow soldering, reflow soldering is performed with a profile that is heated at 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower for 180 seconds or longer. When the heating temperature includes a step larger than 280 ° C., the diffusion rate of atoms becomes extremely slow, and a sufficient intermetallic compound layer 4 is not formed. When the heating temperature is lower than 240 ° C., the solder may not be sufficiently melted, so that mounting may not be possible. Further, even when the heating time is shorter than 180 seconds, the sufficient intermetallic compound layer 4 is not formed.
この発明に係る電子部品の実装方法によれば、リフローはんだ付け工程において、240℃以上280℃以下で180秒以上加熱して、この発明にかかるCu−Ni合金めっき膜2とSn系はんだ層6とが溶融して、リフローはんだ付けすることにより電子部品を基板に実装するので、Cu−Ni合金めっき膜2とSn系はんだ層6との間に十分な金属間化合物層を形成することができるという効果を奏する。 According to the electronic component mounting method of the present invention, in the reflow soldering step, heating is performed at 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower for 180 seconds or longer, and the Cu—Ni alloy plating film 2 and the Sn-based solder layer 6 according to the present invention are applied. Since the electronic component is mounted on the substrate by melting and reflow soldering, a sufficient intermetallic compound layer can be formed between the Cu—Ni alloy plating film 2 and the Sn-based solder layer 6. There is an effect.
<第2の実施の形態について>
以下、この発明の第2の実施の形態に係る接合用部材について図面を参照しながら説明する。なお、金属間化合物層4および金属層10を除く構成および組成は、第1の実施の形態の接合用部材と同様であるため、同一部分には同じ参照番号を付し、同様となる説明は繰り返さない。
<About the second embodiment>
Hereinafter, a joining member according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, since the structure and composition except the intermetallic compound layer 4 and the metal layer 10 are the same as that of the member for joining of 1st Embodiment, the same reference number is attached | subjected to the same part and description which becomes the same is given. Do not repeat.
図2は、この実施の形態に係る接合用部材の構造を示す模式図である。図2(a)がはんだ付けする前の状態を示し、図2(b)がはんだ付けした後の状態を示す。図2(a)に示すように、この実施の形態に係る接合用部材は、基材8の表面に形成されるCu−Ni合金めっき膜2と、このCu−Ni合金めっき膜2の表面に形成されるAu,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の金属層10とからなる。金属層10の膜厚は、0.05μm以上5μm以下である。さらに、金属層10の表面には、Sn系のはんだ材料によりSn系はんだ層6が形成される。
そして、図2(b)に示すように、基材8にこれらCu−Ni合金めっき膜2および金属層10を介して電子部品をリフローはんだ付けする工程中に、Cu−Ni合金めっき膜2とSn系はんだ層6との間に層状の金属間化合物(IMC:Intermetallic Compounds)である金属間化合物層4が形成される。すなわち、この実施の形態の金属間化合物層4は、Cu、NiおよびSnを主成分とし、P,B,Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の元素を含有するとともに、Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の金属を含有する。
FIG. 2 is a schematic view showing the structure of the joining member according to this embodiment. FIG. 2A shows a state before soldering, and FIG. 2B shows a state after soldering. As shown in FIG. 2A, the bonding member according to this embodiment includes a Cu—Ni alloy plating film 2 formed on the surface of the substrate 8 and a surface of the Cu—Ni alloy plating film 2. It consists of at least one metal layer 10 of Au, Pd, Ag, and Pt to be formed. The film thickness of the metal layer 10 is 0.05 μm or more and 5 μm or less. Further, an Sn-based solder layer 6 is formed on the surface of the metal layer 10 with an Sn-based solder material.
Then, as shown in FIG. 2B, during the process of reflow soldering the electronic component to the base material 8 via the Cu-Ni alloy plating film 2 and the metal layer 10, the Cu-Ni alloy plating film 2 and An intermetallic compound layer 4, which is a layered intermetallic compound (IMC), is formed between the Sn-based solder layer 6. That is, the intermetallic compound layer 4 of this embodiment contains Cu, Ni, and Sn as main components, and contains at least one element of P, B, Au, Pd, Ag, and Pt, and Au, Pd. , Ag, and Pt.
この実施の形態に係る接合用部材は、上記したような金属層10を有することにより、第1の実施の形態の接合用部材と比較して、セルフアライメント性および接合強度がより向上するという効果を奏する。この効果は、Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の金属を含有することによって、はんだの濡れ性が向上するとともに、形成される金属間化合物層4自体の強度が向上するためであると考えられる。 By having the metal layer 10 as described above, the bonding member according to this embodiment has an effect that self-alignment properties and bonding strength are further improved as compared to the bonding member of the first embodiment. Play. This effect is because the wettability of the solder is improved and the strength of the formed intermetallic compound layer 4 itself is improved by containing at least one metal of Au, Pd, Ag, and Pt. it is conceivable that.
また、Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の金属層の膜厚は、0.05μm以上5μm以下であることが好ましい。膜厚が0.05μmよりも小さい場合、上記した効果を十分に得られない。また、膜厚が5μmよりも大きい場合、高融点の金属間化合物層4が形成され難くなるため、再度のリフロー時に既に接合の完了しているはんだが溶融してしまい、電子部品の位置がずれてしまう。 The film thickness of at least one metal layer of Au, Pd, Ag, and Pt is preferably 0.05 μm or more and 5 μm or less. When the film thickness is smaller than 0.05 μm, the above effects cannot be obtained sufficiently. Further, when the film thickness is larger than 5 μm, the high melting point intermetallic compound layer 4 is difficult to be formed, so that the solder that has already been joined is melted at the time of reflow, and the position of the electronic component is shifted. End up.
<実験例について>
以下、この発明の効果を確認するために発明者らが行った実験例について説明する。この実験例では、実施例1〜22、比較例1〜8のそれぞれに対する試料を作成し、これらをそれぞれ評価した。
この実施例の基材には、ガラスエポキシ基板(配線基板)がその表面に備える多数のCu電極を用いた。すなわち、これらの多数のCu電極それぞれを図1における基材8として、その表面にめっき層を形成した。Cu電極には、矩形状でその寸法がX方向0.8mm、Y方向1.5mmのものを用いた。また、多数のCu電極のパターンは、上記したCu電極2つを互いに0.8mmの間隔をおいて配設したものを1組のペアとし、このCu電極ペアがX方向に1.9mm間隔で10組、Y方向に2.9mm間隔で10組配列されたものである。したがって、Cu電極パターンは、100組のCu電極ペア(すなわち、200個のCu電極)を備える。
<Experimental example>
Hereinafter, experimental examples conducted by the inventors to confirm the effects of the present invention will be described. In this experimental example, samples for each of Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 8 were prepared and evaluated.
As the base material of this example, a large number of Cu electrodes provided on the surface of a glass epoxy substrate (wiring substrate) were used. That is, each of these many Cu electrodes was used as the base material 8 in FIG. 1, and a plating layer was formed on the surface thereof. A Cu electrode having a rectangular shape with dimensions of 0.8 mm in the X direction and 1.5 mm in the Y direction was used. In addition, the pattern of many Cu electrodes is a pair of two Cu electrodes arranged with a spacing of 0.8 mm between each other, and the Cu electrode pairs are spaced at a distance of 1.9 mm in the X direction. 10 sets, 10 sets are arranged at intervals of 2.9 mm in the Y direction. Therefore, the Cu electrode pattern includes 100 Cu electrode pairs (that is, 200 Cu electrodes).
<実施例1〜10について>
実施例1〜10として、以下のフローにより、無電解Cu−Ni−P合金めっきのサンプルを試作した。
まず、上記したCu電極パターンの表面にめっき層を形成するための準備を以下の通り行った。
はじめに、Cu電極の表面に付着しためっき層を形成する際に障害物となる汚れを除去するために脱脂を行った。
次に、水洗いしたあと、ソフトエッチング処理を行った。
次に、水洗いしたあと、触媒を付与し、さらに水洗いした。
以上のようにして、Cu電極パターンの表面にめっき層を形成するための準備を行った。
次に、上記の通り準備を行ったCu電極パターンの表面に、膜厚10μmのCu−Ni−P合金をめっきした。このCu−Ni−P合金のめっき液は、奥野製薬工業株式会社製の、OPCカッパーAF−M(商品名)を50ml/l以上200ml/l以下、OPCカッパーAF−1F(商品名)を50ml/l以上200ml/l以下、OPCカッパーAF−2F(商品名)を50ml/l以上200ml/l以下、およびATSアドカッパーC(商品名)を0ml/l以上30ml/l以下を混合したものを使用し、その混合しためっき液の温度を55℃とし、100分以上300分以下の条件で行った。
なお、実施例1〜10のサンプルの全ては、Niの含有率が3wt%以上20wt%以下、Pの含有率が0.05wt%以上1.0wt%以下である。実施例1〜10それぞれの具体的な含有率は、後に説明する表1に示す通りである。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたCu−Ni−P合金の表面に、膜厚10μmのSnをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により実施例1〜10の無電解Cu−Ni−P合金めっきのサンプルを得た。
<About Examples 1 to 10>
As Examples 1 to 10, samples of electroless Cu—Ni—P alloy plating were manufactured by the following flow.
First, preparation for forming a plating layer on the surface of the above Cu electrode pattern was performed as follows.
First, degreasing was performed in order to remove dirt that would be an obstacle when forming a plating layer attached to the surface of the Cu electrode.
Next, after washing with water, a soft etching process was performed.
Next, after washing with water, a catalyst was applied, and further washing with water was performed.
As described above, preparations were made for forming a plating layer on the surface of the Cu electrode pattern.
Next, a Cu—Ni—P alloy having a thickness of 10 μm was plated on the surface of the Cu electrode pattern prepared as described above. The plating solution of this Cu—Ni—P alloy is 50 ml / l or more and 200 ml / l or less of OPC Copper AF-M (trade name) manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd., and 50 ml of OPC copper AF-1F (trade name). / L to 200ml / l, OPC Copper AF-2F (trade name) 50ml / l to 200ml / l, and ATS Ad Copper C (trade name) 0ml / l to 30ml / l The temperature of the mixed plating solution used was set to 55 ° C., and the conditions were 100 minutes to 300 minutes.
In all of the samples of Examples 1 to 10, the Ni content is 3 wt% or more and 20 wt% or less, and the P content is 0.05 wt% or more and 1.0 wt% or less. The specific content of each of Examples 1 to 10 is as shown in Table 1 described later.
Next, after washing with water, Sn having a thickness of 10 μm was plated on the surface of the Cu—Ni—P alloy plated as described above.
Finally, drying was performed. Thus, samples of electroless Cu—Ni—P alloy plating of Examples 1 to 10 were obtained.
<実施例11〜22について>
実施例11〜22として、以下のフローにより、無電解Cu−Ni−P合金めっきの表面に金属層を形成したサンプルを試作した。
はじめに、上記したCu電極パターンの表面にめっき層を形成するための準備を行った。この準備のフローは、上記した実施例1〜10と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。
次に、上記の通り準備を行ったCu電極パターンの表面に、膜厚10μmのCu−Ni−P合金をめっきした。このCu−Ni−P合金のめっき液は、奥野製薬工業株式会社製の、OPCカッパーAF−M(商品名)を50ml/l以上200ml/l以下、OPCカッパーAF−1F(商品名)を50ml/l以上200ml/l以下、OPCカッパーAF−2F(商品名)を50ml/l以上200ml/l以下、およびATSアドカッパーC(商品名)を0ml/l以上30ml/l以下を混合したものを使用し、その混合しためっき液の温度を55℃とし、100分以上300分以下の条件で行った。このCu−Ni−P合金のめっき液は、奥野製薬工業株式会社製の、OPCカッパーAF−MF(商品名)を150ml/l、OPCカッパーAF−1F(商品名)を100ml/l、OPCカッパーAF−2F(商品名)を40ml/l、およびATSアドカッパーC(商品名)を0ml/l以上30ml/l以下を混合したものを使用し、その混合しためっき液の温度を55℃とし、100分以上300分以下の条件で浸漬することにより行った。
なお、実施例11〜22のサンプルの全ては、実施例1〜10と同様に、Niの含有率が3wt%以上20wt%以下、Pの含有率が0.05wt%以上1.0wt%以下である。実施例11〜22それぞれの具体的な含有率は、後に説明する表1に示す通りである。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたCu−Ni−P合金の表面に、実施例11〜14にはAuからなる金属層、実施例15〜18にはAgからなる金属層、実施例19〜22にはPdからなる金属層をそれぞれめっきした。金属層の膜厚は0.05μm以上5μm以下である。実施例11〜22の金属層それぞれの具体的な膜厚は、後に説明する表1に示す通りである。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきした金属層の表面に、膜厚10μmのSnをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により実施例11〜22の無電解Cu−Ni−P合金めっきの表面に金属層(Au金属層、Ag金属層またはPd金属層)を形成したサンプルを得た。
<About Examples 11-22>
As Examples 11 to 22, samples in which a metal layer was formed on the surface of electroless Cu—Ni—P alloy plating were manufactured by the following flow.
First, preparation for forming a plating layer on the surface of the Cu electrode pattern described above was performed. Since the flow of this preparation is the same as that of Examples 1-10 mentioned above, description is not repeated here.
Next, a Cu—Ni—P alloy having a thickness of 10 μm was plated on the surface of the Cu electrode pattern prepared as described above. The plating solution of this Cu—Ni—P alloy is 50 ml / l or more and 200 ml / l or less of OPC Copper AF-M (trade name) manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd., and 50 ml of OPC copper AF-1F (trade name). / L to 200ml / l, OPC Copper AF-2F (trade name) 50ml / l to 200ml / l, and ATS Ad Copper C (trade name) 0ml / l to 30ml / l The temperature of the mixed plating solution used was set to 55 ° C., and the conditions were 100 minutes to 300 minutes. The plating solution of this Cu—Ni—P alloy is OPC Copper AF-MF (trade name) 150 ml / l, OPC Copper AF-1F (trade name) 100 ml / l, OPC Copper, manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. Use AF-2F (trade name) 40 ml / l and ATS ad-capper C (trade name) mixed at 0 ml / l to 30 ml / l, and the temperature of the mixed plating solution is 55 ° C. It was performed by dipping under conditions of 100 minutes or more and 300 minutes or less.
All of the samples of Examples 11 to 22 had a Ni content of 3 wt% to 20 wt% and a P content of 0.05 wt% to 1.0 wt%, as in Examples 1 to 10. is there. The specific content of each of Examples 11 to 22 is as shown in Table 1 described later.
Next, after washing with water, on the surface of the Cu—Ni—P alloy plated as described above, in Examples 11-14, a metal layer made of Au, in Examples 15-18, a metal layer made of Ag, Examples 19 to 22 were each plated with a metal layer made of Pd. The thickness of the metal layer is 0.05 μm or more and 5 μm or less. The specific film thickness of each of the metal layers of Examples 11 to 22 is as shown in Table 1 described later.
Next, after washing with water, Sn having a thickness of 10 μm was plated on the surface of the metal layer plated as described above.
Finally, drying was performed. The sample which formed the metal layer (Au metal layer, Ag metal layer, or Pd metal layer) on the surface of the electroless Cu-Ni-P alloy plating of Examples 11-22 by the above was obtained.
<比較例1〜4について>
比較例1〜4として、上記した実施例1〜10と同様のフローにより、無電解Cu−Ni−P合金めっきのサンプルを試作した。
比較例1としての無電解Cu−Ni−P合金めっきのNiの含有率は、2.9wt%である。すなわち、比較例1のNiの含有率は、この発明に係るNiの含有率の下限3.0wt%よりも小さい。
比較例2としての無電解Cu−Ni−P合金めっきのNiの含有率は、21.1wt%である。すなわち、比較例2のNiの含有率は、この発明に係るNiの含有率の上限20wt%よりも大きい。
比較例3としての無電解Cu−Ni−P合金めっきのPの含有率は、0.04wt%である。すなわち、比較例3のPの含有率は、この発明に係るPの含有率の下限0.05wt%よりも小さい。
比較例4としての無電解Cu−Ni−P合金めっきのPの含有率は、1.15wt%である。すなわち、比較例4のPの含有率は、この発明に係るPの含有率の上限1.0wt%よりも大きい。
なお、比較例1,2のPの含有率、比較例3,4のNiの含有率は、後に説明する表1に示す通りである。
<About Comparative Examples 1-4>
As Comparative Examples 1 to 4, samples of electroless Cu—Ni—P alloy plating were produced by the same flow as in Examples 1 to 10 described above.
The Ni content of electroless Cu—Ni—P alloy plating as Comparative Example 1 is 2.9 wt%. That is, the Ni content of Comparative Example 1 is smaller than the lower limit of 3.0 wt% of the Ni content according to the present invention.
The Ni content in the electroless Cu—Ni—P alloy plating as Comparative Example 2 is 21.1 wt%. That is, the Ni content of Comparative Example 2 is greater than the upper limit of 20 wt% of the Ni content according to the present invention.
The P content in electroless Cu—Ni—P alloy plating as Comparative Example 3 is 0.04 wt%. That is, the P content of Comparative Example 3 is smaller than the lower limit of 0.05 wt% of the P content according to the present invention.
The P content of electroless Cu—Ni—P alloy plating as Comparative Example 4 is 1.15 wt%. That is, the P content of Comparative Example 4 is greater than the upper limit of 1.0 wt% of the P content according to the present invention.
The P content in Comparative Examples 1 and 2 and the Ni content in Comparative Examples 3 and 4 are as shown in Table 1 described later.
<比較例5,6について>
比較例5,6として、上記した実施例11〜14と同様のフローにより、無電解Cu−Ni−P合金めっきの表面にAu金属層を形成したサンプルを試作した。なお、比較例5,6それぞれのAu金属層の膜厚は、以下の通りである。
比較例5としてのAu金属層の膜厚は、0.04μmである。すなわち、比較例5のAu金属層の膜厚は、この発明に係る金属層の膜厚の下限0.05μmよりも小さい。
比較例6としてのAu金属層の膜厚は、5.13μmである。すなわち、比較例6のAu金属層の膜厚は、この発明に係る金属層の膜厚の上限5μmよりも大きい。
なお、比較例5,6それぞれのNiの含有率およびPの含有率は、後に説明する表1に示す通りである。
<Comparative Examples 5 and 6>
As Comparative Examples 5 and 6, a sample in which an Au metal layer was formed on the surface of electroless Cu—Ni—P alloy plating was manufactured by the same flow as in Examples 11 to 14 described above. In addition, the film thickness of each Au metal layer of Comparative Examples 5 and 6 is as follows.
The film thickness of the Au metal layer as Comparative Example 5 is 0.04 μm. That is, the film thickness of the Au metal layer of Comparative Example 5 is smaller than the lower limit of 0.05 μm of the film thickness of the metal layer according to the present invention.
The film thickness of the Au metal layer as Comparative Example 6 is 5.13 μm. That is, the film thickness of the Au metal layer of Comparative Example 6 is larger than the upper limit of 5 μm of the film thickness of the metal layer according to the present invention.
The Ni content and the P content of each of Comparative Examples 5 and 6 are as shown in Table 1 described later.
<比較例7について>
比較例7として、以下のフローにより、電解Cu−Ni合金めっきのサンプルを試作した。
はじめに、上記したCu電極パターンの表面に脱脂を行った。
次に、水洗いしたあと、上記の通り脱脂したCu電極パターンの表面に、膜厚10μmのCu−Ni合金をめっきした。このCu−Ni合金のめっき液は、硫酸ニッケル6水和物0.07mol/L、硫酸銅5水和物0.06mol/L、グルコン酸ナトリウム0.15mol/L、および皮膜調整剤適量を混合したものを使用した。めっき液のpH4.5、めっき液の温度は40℃である。そして、電解めっき電流は150A/m2に設定して110分の条件で行った。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたCu−Ni合金の表面に、膜厚10μmのSnをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により比較例7の電解Cu−Ni合金めっきのサンプルを得た。
<About Comparative Example 7>
As Comparative Example 7, a sample of electrolytic Cu—Ni alloy plating was manufactured by the following flow.
First, degreasing was performed on the surface of the Cu electrode pattern described above.
Next, after washing with water, a Cu-Ni alloy with a thickness of 10 μm was plated on the surface of the Cu electrode pattern degreased as described above. This Cu-Ni alloy plating solution is a mixture of nickel sulfate hexahydrate 0.07 mol / L, copper sulfate pentahydrate 0.06 mol / L, sodium gluconate 0.15 mol / L, and an appropriate amount of coating conditioner. We used what we did. The pH of the plating solution is 4.5 and the temperature of the plating solution is 40 ° C. The electrolytic plating current was set to 150 A / m 2 and performed under conditions of 110 minutes.
Next, after washing with water, Sn having a thickness of 10 μm was plated on the surface of the Cu—Ni alloy plated as described above.
Finally, drying was performed. Thus, a sample of electrolytic Cu—Ni alloy plating of Comparative Example 7 was obtained.
<比較例8について>
比較例8として、以下のフローにより、無電解Ni−P合金めっきの表面にAu金属層を形成したサンプルを試作した。
はじめに、上記したCu電極パターンの表面に脱脂を行った。
次に、水洗いしたあと、触媒を付与した。
次に、触媒を洗浄し、水洗いしたあと、上記の通り触媒を付与したCu電極パターンの表面に、膜厚3μmのNi−P合金をめっきした。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたNi−P合金の表面に、膜厚0.1μmのAuをめっきした。
次に、水洗いしたあと、上記の通りめっきしたAuの表面に、膜厚10μmのSnをめっきした。
最後に、乾燥を行った。以上により比較例8の無電解Ni−P合金めっきの表面にAu金属層を形成したサンプルを得た。
<About Comparative Example 8>
As Comparative Example 8, a sample in which an Au metal layer was formed on the surface of electroless Ni—P alloy plating was manufactured by the following flow.
First, degreasing was performed on the surface of the Cu electrode pattern described above.
Next, after washing with water, a catalyst was applied.
Next, after the catalyst was washed and washed with water, a Ni-P alloy with a film thickness of 3 μm was plated on the surface of the Cu electrode pattern provided with the catalyst as described above.
Next, after washing with water, Au having a thickness of 0.1 μm was plated on the surface of the Ni—P alloy plated as described above.
Next, after washing with water, Sn having a thickness of 10 μm was plated on the surface of Au plated as described above.
Finally, drying was performed. Thus, a sample in which an Au metal layer was formed on the surface of the electroless Ni—P alloy plating of Comparative Example 8 was obtained.
<実装について>
上記した実施例1〜22および比較例1〜8のサンプルそれぞれのガラスエポキシ基板の実装部にSn酸化膜除去剤(タムラ製作所BF−31)を印刷塗布し、このSn酸化膜除去剤を塗布した部分に電子部品として積層セラミックコンデンサ2012サイズを、自動チップ搭載装置を用いてガラスエポキシ基板1枚につき100個搭載した。なお、積層セラミックコンデンサ2012の電極構造は、その外側から内側に向かう順にSnめっき3μm、Niめっき3μm、Cu厚膜電極である。このガラスエポキシ基板を250℃の熱板上に5分間載せてリフローを行い、ガラスエポキシ基板に積層セラミックコンデンサを実装した。
<About implementation>
The Sn oxide film removing agent (Tamura Seisakusho BF-31) was printed and applied to the mounting portions of the glass epoxy substrates of the samples of Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 to 8, and this Sn oxide film removing agent was applied. In the portion, 100 multilayer ceramic capacitors 2012 size as electronic parts were mounted per glass epoxy substrate using an automatic chip mounting apparatus. The electrode structure of the multilayer ceramic capacitor 2012 is Sn plating 3 μm, Ni plating 3 μm, and Cu thick film electrode in order from the outside to the inside. The glass epoxy substrate was placed on a hot plate at 250 ° C. for 5 minutes to perform reflow, and a multilayer ceramic capacitor was mounted on the glass epoxy substrate.
<評価方法について>
(1)Pを含むCu−Ni合金めっきの組成
Pを含むCu−Ni合金めっきの組成(Cu,Ni,P)を確認するため、ガラスエポキシ基板内のCu電極10箇所について、EDX(エネルギー分散型X線分光法)により分析し、その平均値を求め、皮膜組成とした。
<About the evaluation method>
(1) Composition of Cu-Ni alloy plating containing P In order to confirm the composition (Cu, Ni, P) of Cu-Ni alloy plating containing P, EDX (energy dispersion) was performed on 10 Cu electrodes in the glass epoxy substrate. Type X-ray spectroscopy), and the average value was obtained as the film composition.
(2)セルフアライメント性
試験回数を500回として、セルフアライメント性を評価した。具体的には、リフロー後に、積層セラミックコンデンサが、ガラスエポキシ基板のX方向またはY方向に0.2mm以上ずれたもの、または積層セラミックコンデンサのL方向がガラスエポキシ基板のX方向から5°以上傾いたものをNG(不良)とした。
(2) Self-alignment property Self-alignment property was evaluated by setting the number of tests to 500 times. Specifically, after reflow, the multilayer ceramic capacitor is shifted by 0.2 mm or more in the X direction or Y direction of the glass epoxy substrate, or the L direction of the multilayer ceramic capacitor is inclined by 5 ° or more from the X direction of the glass epoxy substrate. The result was NG (defective).
(3)金属間化合物層の低融点金属成分量の定量
リフロー後の反応生成物中に含まれる低融点金属成分の定量を、DSC(示差走査熱量測定)により行った。測定条件は、N2雰囲気中、測定温度:30℃以上300℃以下、昇温速度:5℃/分、リファレンス:Al2O3である。測定されたDSCチャートの低融点金属成分の溶融温度における溶融吸熱ピークの吸熱量から、残留した低融点金属成分を定量化した。残留低融点金属含有率が、0〜3質量%の場合は◎、3質量%より大きく、30質量%以下の場合は○、30質量%より大きい場合は×(再度のリフローで部品ズレ発生の可能性あり)と評価した。
(3) Quantification of low melting point metal component amount of intermetallic compound layer The low melting point metal component contained in the reaction product after reflow was quantified by DSC (differential scanning calorimetry). The measurement conditions are a measurement temperature: 30 ° C. or more and 300 ° C. or less, a heating rate: 5 ° C./min, and a reference: Al 2 O 3 in an N 2 atmosphere. The residual low melting point metal component was quantified from the endothermic amount of the melting endothermic peak at the melting temperature of the low melting point metal component of the measured DSC chart. When the residual low melting point metal content is 0 to 3% by mass, it is larger than 3% by mass, ◯ when it is 30% by mass or less, and x when it is larger than 30% by mass. Possible).
(4)接合強度
試験回数を500回として、接合強度を評価した。具体的には、地上1mからガラスエポキシ基板を鉛直方向に5回落下させ、積層セラミックコンデンサが剥離したものをNGとした。
(4) Bonding strength The bonding strength was evaluated by setting the number of tests to 500 times. Specifically, the glass epoxy substrate was dropped 5 times from 1 m above the ground in the vertical direction and the multilayer ceramic capacitor was peeled off to be NG.
表1に、実施例1〜22および比較例1〜8の評価の結果を示す。 In Table 1, the result of evaluation of Examples 1-22 and Comparative Examples 1-8 is shown.
表1に示すように、実施例1〜22は、比較例1〜8に比べて何れの特性も良好であることが確認できた。また、金属層が存在すると、さらに特性が向上した。具体的には以下の通りである。 As shown in Table 1, Examples 1-22 were able to confirm that any characteristic was favorable compared with Comparative Examples 1-8. In addition, the presence of the metal layer further improved the characteristics. Specifically, it is as follows.
(1)セルフアライメント性についての評価
セルフアライメント性の評価について、実施例1〜22でNG回数0〜15回であるのに対し、比較例1〜8では0〜358回であった。
特に、比較例3では、NG回数が358回であった。これは、上記した通り、Cu−Ni合金めっき膜2におけるP,B,Au,Pd,Ag,Pt(表1における第3元素)のうち少なくとも1種の元素の合計の含有率が0.05wt%よりも小さい場合には、十分に拡散速度を遅くすることができず、セルフアライメント性を改善できなかったためである。
上記した評価結果により、実施例は比較例に比べて優れたセルフアライメント性を有することが確認できた。
また、実施例11〜22はNG回数0〜3回であり、金属層が存在することにより、さらに良好なセルフアライメント性を有することも確認できた。なお、比較例5はAu金属層を有するが、NG回数は20回であった。これは、上記した通り、金属層の膜厚が0.05μmよりも小さいため、金属層によるセルフアライメント性の効果を十分に得られなかったためである。
(1) Evaluation about self-alignment About self-alignment evaluation, it was 0-15 times in Comparative Examples 1-8, while it was 0-15 times in NG in Examples 1-22.
In particular, in Comparative Example 3, the number of NG times was 358 times. As described above, this is because the total content of at least one element among P, B, Au, Pd, Ag, and Pt (third element in Table 1) in the Cu—Ni alloy plating film 2 is 0.05 wt. This is because the diffusion rate could not be sufficiently slowed and the self-alignment property could not be improved when it was smaller than%.
From the evaluation results described above, it was confirmed that the examples had superior self-alignment properties compared to the comparative examples.
Moreover, Examples 11-22 were NG 0-3 times, and it has also confirmed that it had a further favorable self-alignment property by the presence of a metal layer. In addition, although the comparative example 5 has Au metal layer, the frequency | count of NG was 20 times. This is because, as described above, since the thickness of the metal layer is smaller than 0.05 μm, the self-alignment effect by the metal layer cannot be sufficiently obtained.
(2)金属間化合物層の低融点金属成分量の定量についての評価
金属間化合物層の低融点金属成分量の定量の評価について、実施例1〜22の全てで残留低融点金属含有率が◎(0〜3質量%)であるのに対し、比較例1〜8では比較例3および比較例4のみが◎、比較例5が○(3質量%より大きく、30質量%以下)、その他の全ての比較例1,2,4,6,8が×(30質量%より大きい。すなわち、再度のリフローで部品ズレ発生の可能性あり)であった。
特に、比較例1、比較例2、比較例4および比較例6は、残留低融点金属含有率が×であり、再度のリフローで部品ズレの可能性があった。これは、上記した通り、Cu−Ni合金めっき膜2のNiの含有率が3wt%よりも小さい場合(比較例1)および20wt%よりも大きい場合(比較例2)、並びにCu−Ni合金めっき膜2におけるP,B,Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の元素の合計の含有率が1.0wt%よりも大きい場合(比較例4)、並びに金属層の膜厚が5μmよりも大きい場合(比較例6)においては、高融点の金属間化合物層が形成され難くなり、再度のリフロー時に既に接合の完了しているはんだが溶融してしまうためである。
上記した評価結果により、実施例は比較例に比べて残留低融点金属含有率が小さく、再度リフローを行っても部品ズレの発生を抑制できることが確認できた。
(2) Evaluation for Quantification of Low Melting Point Metal Component Content of Intermetallic Compound Layer For evaluation of quantification of the low melting point metal component amount of the intermetallic compound layer, the residual low melting point metal content in all of Examples 1 to 22 is (0 to 3% by mass), in Comparative Examples 1 to 8, only Comparative Example 3 and Comparative Example 4 are 比較, Comparative Example 5 is ○ (greater than 3% by mass and 30% by mass or less), All of Comparative Examples 1, 2, 4, 6, and 8 were x (greater than 30% by mass, that is, there was a possibility of component deviation due to reflow).
In particular, Comparative Example 1, Comparative Example 2, Comparative Example 4 and Comparative Example 6 had a residual low melting point metal content of x, and there was a possibility of component misalignment during reflow. As described above, this is because the Ni content of the Cu—Ni alloy plating film 2 is smaller than 3 wt% (Comparative Example 1) and larger than 20 wt% (Comparative Example 2), and Cu—Ni alloy plating. When the total content of at least one element among P, B, Au, Pd, Ag, and Pt in the film 2 is larger than 1.0 wt% (Comparative Example 4), and the film thickness of the metal layer is from 5 μm. If it is too large (Comparative Example 6), it is difficult to form a high melting point intermetallic compound layer, and solder that has already been joined is melted during reflow.
From the above evaluation results, it was confirmed that the example had a low residual low melting point metal content compared to the comparative example, and even if reflow was performed again, the occurrence of component misalignment could be suppressed.
(3)接合強度についての評価
接合強度の評価について、実施例1〜22でNG回数0〜17回であるのに対し、比較例1〜8では0〜185回であった。この評価結果により、実施例は比較例に比べて優れた接合強度を有することが確認できた。
また、実施例11〜22はNG回数0〜3回であり、金属層が存在することにより、さらに優れた接合強度を有することも確認できた。なお、比較例5はAu金属層を有するが、NG回数は35回であった。これは、上記した通り、金属層の膜厚が0.05μmよりも小さいため、金属層による接合強度の効果を十分に得られなかったためである。
(3) Evaluation about joint strength About evaluation of joint strength, it was 0 to 185 times in comparative examples 1-8, while it was NG frequency 0-17 times in Examples 1-22. From this evaluation result, it was confirmed that the example had superior bonding strength as compared with the comparative example.
Moreover, Examples 11-22 were NG times 0-3 times, and it has also confirmed that it had the further outstanding joining strength by the presence of a metal layer. In addition, although the comparative example 5 has Au metal layer, the frequency | count of NG was 35 times. This is because, as described above, since the thickness of the metal layer is smaller than 0.05 μm, the effect of the bonding strength by the metal layer cannot be obtained sufficiently.
なお、実施例1〜22は何れも全ての評価結果が良好であったが、比較例1〜8は全ての評価結果が良好であるものが存在しなかった。すなわち、比較例1〜8は、一つの評価結果が良好であっても、他の評価結果は良好でないと判断された。
例えば、比較例8は、セルフアライメント性および接合強度のNG回数がともに0回であったが、一方で、残留低融点金属含有率は×(30質量%より大きい。すなわち、再度のリフローで部品ズレ発生の可能性あり)であった。また、比較例3は残留低融点金属含有率が◎(0〜3質量%)であったが、一方で、セルフアライメント性のNG回数は358回、接合強度のNG回数は26回であった。同様に、比較例7は残留低融点金属含有率が◎(0〜3質量%)であったが、一方で、セルフアライメント性のNG回数は286回、接合強度のNG回数は185回であった。
In all of Examples 1 to 22, all evaluation results were good, but in Comparative Examples 1 to 8, none of the evaluation results was good. That is, in Comparative Examples 1 to 8, even if one evaluation result was good, it was determined that the other evaluation results were not good.
For example, in Comparative Example 8, the number of NGs of self-alignment property and bonding strength was 0, but the residual low melting point metal content was larger than x (30 mass%. There was a possibility of deviation). In Comparative Example 3, the residual low melting point metal content was ◎ (0 to 3% by mass). On the other hand, the number of self-alignment NG was 358 and the bonding strength was NG. . Similarly, in Comparative Example 7, the residual low melting point metal content was ◎ (0 to 3% by mass), but on the other hand, the number of self-alignment NG times was 286 and the number of NG times of bonding strength was 185 times. It was.
なお、この発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is carried out within the range of the summary.
2 Cu−Ni合金めっき膜
4 金属間化合物層
6 Sn系はんだ層
8 基材
10 金属層
2 Cu-Ni alloy plating film 4 Intermetallic compound layer 6 Sn-based solder layer 8 Base material 10 Metal layer
Claims (3)
前記めっき膜は、
P,B,Au,Pd,Ag,Ptのうち少なくとも1種の元素を含有し、
前記元素の合計の含有率が0.05wt%以上1.0wt%以下であり、
Niの含有率が3wt%以上20wt%以下であることを特徴とする、接合用部材。 Including a plating film mainly composed of a Cu-Ni alloy,
The plating film is
Containing at least one element of P, B, Au, Pd, Ag, Pt,
The total content of the elements is 0.05 wt% or more and 1.0 wt% or less,
A joining member, wherein the Ni content is 3 wt% or more and 20 wt% or less.
前記金属層の合計の膜厚が0.05μm以上5μm以下である、請求項1に記載の接合用部材。 Having at least one metal layer of Au, Pd, Ag, and Pt on the surface of the plating film;
The joining member according to claim 1, wherein a total film thickness of the metal layers is 0.05 μm or more and 5 μm or less.
請求項1または請求項2に記載の接合用部材を前記基板に形成する工程と、
前記接合用部材の表面にSn系はんだ層を形成する工程と、
前記電子部品を前記基板に搭載して、リフローはんだ付けにより前記接合用部材と前記Sn系はんだ層とを溶融し、前記電子部品を前記基板に実装するリフローはんだ付け工程と、
を含み、
前記リフローはんだ付け工程は、240℃以上280℃以下で180秒以上加熱することを特徴とする、電子部品の実装方法。 An electronic component mounting method for mounting an electronic component on a substrate,
Forming the bonding member according to claim 1 or 2 on the substrate;
Forming a Sn-based solder layer on the surface of the joining member;
Reflow soldering step of mounting the electronic component on the substrate, melting the joining member and the Sn-based solder layer by reflow soldering, and mounting the electronic component on the substrate;
Including
The method of mounting an electronic component, wherein the reflow soldering step includes heating at 240 ° C. or higher and 280 ° C. or lower for 180 seconds or longer.
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