JP2001093329A - 半田メッキ高分子微球体及び接続構造体 - Google Patents

半田メッキ高分子微球体及び接続構造体

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JP2001093329A
JP2001093329A JP26602199A JP26602199A JP2001093329A JP 2001093329 A JP2001093329 A JP 2001093329A JP 26602199 A JP26602199 A JP 26602199A JP 26602199 A JP26602199 A JP 26602199A JP 2001093329 A JP2001093329 A JP 2001093329A
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plating layer
plating
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Yoshiaki Kodera
嘉秋 小寺
Kazuo Ukai
和男 鵜飼
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203Fillers and particles
    • H05K2201/0206Materials
    • H05K2201/0221Insulating particles having an electrically conductive coating

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  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電層として設けられた金属メッキ層表面に
半田メッキ層が被覆されても、半田リフロー温度でメッ
キ層に割れが起こらない半田メッキ高分子微球体及びそ
れを用いた接続構造体を提供する。 【解決手段】 メッキ高分子微球体として、高分子微球
体表面に銅メッキ層が被覆され、さらに該銅メッキ層の
表面に半田メッキ層が被覆されたものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半田メッキ高分子
微球体及びそれを用いた接続構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】導電性微粒子は、電子部品におけるリー
ド電極、配線基板等を接合する際に使用される導電ペー
スト、上下導通用接着剤、異方性導電接着剤、電磁波シ
ールドの導電性材料等に使用されるものである。このよ
うな用途に使用される導電性微粒子としては、鉛と錫か
らなる半田ボール、非導電性材料からなる粒子が導電性
材料で被覆されたもの等がある。
【0003】高分子微球体に施される厚膜半田メッキ等
の金属メッキの方法は、高速回転メッキ装置を使用する
電気メッキ法で既に公知である(例えば特開平8−23
9799号公報)、金属半田ボールを使用するBGA接
合又はCSP接合は既に実用化されており(例えば特開
昭62−161187号公報)、CSP/BGA接合も
実用化されつつある(例えば特開昭62−127194
号公報)。
【0004】上記半田ボールは、リード電極、配線基板
等を、加熱により簡便に接合することができるという長
所がある反面、例えば、異種基材を接合する場合、基材
間の熱膨張率の違い等によって接合部分に生ずる応力を
半田ボールでは吸収できないため、半田ボールと基材と
の界面に剥がれが生じて満足な接合を得ることが難しい
等の問題がある。
【0005】また、高分子微球体表面に、まず導電層で
ある金属メッキ層を被覆し、さらにその表面に溶着性を
有する金属半田メッキ層を被覆した半田メッキ高分子微
球体において、導電層の金属メッキ層として一般的なニ
ッケルメッキを使用すると、半田リフロー時に半田リフ
ロー温度で高分子微球体の熱膨張応力に順応できず、半
田メッキ層に割れを生じるという問題点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するものであり、その目的とするところ
は、導電層として設けられた金属メッキ層表面に半田メ
ッキ層が被覆されても、半田リフロー温度でメッキ層に
割れが起こらない半田メッキ高分子微球体を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半田メッキ高分
子微球体は、高分子微球体表面に銅メッキ層が被覆さ
れ、さらに該銅メッキ層の表面に半田メッキ層が被覆さ
れてなることを特徴とする。
【0008】本発明で使用される高分子微球体としては
特に限定されず、例えば、ポリスチレン、ポリスチレン
共重合体、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸エ
ステル共重合体、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル等か
らなる微球体が挙げられる。上記高分子微球体の形状と
しては、球状であれば特に限定されず、例えば、中空状
のものであってもよい。
【0009】上記高分子微球体は、平均粒子径200〜
1,000μmのものが好適に用いられる。平均粒子径
が、200μm未満であると導電層としてニッケルメッ
キ層のみを使用しても割れが起こり難いため、銅メッキ
層を形成するメリットが余りなく、1,000μmを超
えると用途が少なくなると共に、金属半田ボールに比較
してコストが大幅に高くなることがある。
【0010】上記高分子微球体には、まず導電層として
銅メッキが施される。銅メッキ層の厚みは3〜15μm
が好ましい。銅メッキ層の厚みが、3μm未満になると
十分な電流容量が得られないことがあり、15μmを超
えるとメッキ加工コストが高くなるので好ましくない。
【0011】上記高分子微球体に導電層である銅メッキ
層を被覆する方法としては、特に限定されないが、好ま
しくは無電解メッキ法が挙げられる。
【0012】次いで、上記導電層として被覆された銅メ
ッキ層の表面に溶着性を有する半田メッキ層が施され
る。半田メッキ層の厚みは10〜50μmが好ましい。
半田メッキ層の厚みが10μm未満になると、メッキ層
溶着後の接合強度が小さく、特に高分子微球体の平均粒
子径が1,000μm近くになると実用性に乏しくな
る。また、半田メッキ層の厚みが50μmを超えると、
加工コストが高くなるので好ましくない。
【0013】上記高分子微球体に公知の無電解メッキ法
によって銅メッキ層を設けて導電性を付与した後、高速
回転メッキ装置(例えば上村工業社製)等を使用する電
気メッキ法によって、銅メッキ、半田メッキを施すこと
により、本発明の半田メッキ高分子微球体を得ることが
好ましい。
【0014】上記銅メッキ層と半田メッキ層とが被覆さ
れた半田メッキ高分子微球体において、導電性を付与す
るために設けられた銅メッキ層から銅成分が半田メッキ
層に拡散する性質があり、特に銅メッキ層の厚みが薄
く、かつ長期間保存(在庫)したものを使用すると、こ
の傾向が強くなるため導電層が不足して導通不良を起こ
すことがある。このような銅成分の拡散を防止するため
に、銅メッキ層と半田メッキ層との間に、ニッケルメッ
キ層を設けることが好ましい。
【0015】上記ニッケルメッキ層は電気メッキによっ
て設けることが好ましく、その厚みは、要求される保存
期間等によって適宜決定されるが、薄くなると銅成分の
拡散を防止する効果が不足し、厚くなるとメッキ割れの
おそれが生じると共にコストが高くなるので、一般には
0.5〜1.5μmが好ましい。
【0016】上記ニッケルメッキ層を設ける場合、まず
導電層として3〜15μm厚の銅メッキ層を無電解メッ
キで形成した後、その表面に0.5〜1.5μm厚のニ
ッケルメッキ層を設け、さらに、その表面に10〜50
μm厚の半田メッキ層を電気メッキにより形成すること
が好ましい。
【0017】本発明の半田メッキ高分子微球体を用いて
配線基板を接合する場合は、例えば、BGA接合、CS
P接合又はCSP/BGA接合を用いた接続構造体に好
適に使用することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定され
るものではない。
【0019】(実施例1)高分子微球体(積水化学社製
「ミクロパールSP−2L200」、平均粒径=20
0.1μm、粒径標準偏差=4.0μm)に、エッチン
グ−触媒付着−無電解銅メッキの常法により、2,00
0Å厚みの無電解銅メッキを施した後、高速回転電気メ
ッキ装置(上村工業社製「フロースループレーター」)
により硫酸銅メッキ浴で3μm厚の電気銅メッキを施し
た。次いで、化学ニッケルメッキ浴を用いて1μm厚の
電気ニッケルメッキを行った後、酸性半田メッキ浴で1
0μm厚の電気共晶半田メッキを行い、半田メッキ高分
子微球体を得た。尚、メッキ層の厚みは、半田メッキ高
分子微球体の化学分析と微球体の半分を研磨除去した面
の電子顕微鏡写真から算出した。以後の実施例及び比較
例についても同様の方法でメッキ層の厚みを算出した。
【0020】(実施例2)高分子微球体(積水化学社製
「ミクロパールSP−2L500」、平均粒径=50
0.5μm、粒径標準偏差=10.1μm)を用いて、
実施例1と同様の方法により、3,000Å厚みの無電
解銅メッキを施した後、10μm厚の電気銅メッキ及び
30μm厚の電気共晶半田メッキを行い、半田メッキ高
分子微球体を得た。
【0021】(実施例3)高分子微球体(積水化学社製
「ミクロパールSP−2L500」、平均粒径=50
0.5μm、粒径標準偏差=10.1μm)を用いて、
実施例1と同様の方法により、3,000Å厚みの無電
解銅メッキを施した後、15μm厚の電気銅メッキ、
1.5μm厚の電気ニッケルメッキ及び30μm厚の電
気共晶半田メッキを行い、半田メッキ高分子微球体を得
た。
【0022】(実施例4)高分子微球体(積水化学社製
「ミクロパールSP−2L1000」、平均粒径=10
01μm、粒径標準偏差=200.5μm)を用いて、
実施例1と同様の方法により、3,000Å厚みの無電
解銅メッキを施した後、15μm厚の電気銅メッキ、
1.0μm厚の電気ニッケルメッキ及び50μm厚の電
気共晶半田メッキを行い、半田メッキ高分子微球体を得
た。
【0023】(実施例5)電気銅メッキの厚みを1μm
としたこと以外は、実施2と同様にして半田メッキ高分
子微球体を得た。
【0024】(比較例1)高分子微球体(積水化学社製
「ミクロパールSP−2L150」、平均粒径=14
9.9μm、粒径標準偏差=3.0μm)を用いて、常
法により2000Åの無電解ニッケルメッキを施した
後、5.0μm厚の電気ニッケルメッキと20μm厚の
電気共晶半田メッキを行い、半田メッキ高分子微球体を
得た。
【0025】(比較例2)高分子微球体(積水化学社製
「ミクロパールSP−2L300」、平均粒径=30
0.2μm、粒径標準偏差=5.8μm)を用いて、常
法により3000Åの無電解ニッケルメッキを施した
後、5.0μm厚の電気ニッケルメッキと30μm厚の
電気共晶半田メッキを行い、半田メッキ高分子微球体を
得た。
【0026】(比較例3)高分子微球体(積水化学社製
「ミクロパールSP−2L1000」、平均粒径=10
01μm、粒径標準偏差=200.5μm)を用いて、
常法により3000Åの無電解ニッケルメッキを施した
後、10.0μm厚の電気ニッケルメッキと9.0μm
厚の電気共晶半田メッキを行い、半田メッキ高分子微球
体を得た。
【0027】(比較例4)市販の金属共晶半田ボール
(千住金属社製、粒子径=500μm)を使用した。
【0028】上記半田メッキ高分子微球体、金属共晶半
田ボールを試料として、下記の性能評価を行い、その結
果を表1及び2に示した。
【0029】(1)メッキ層の割れ 試料を240℃の熱板の上で5秒間×3回加熱し、顕微
鏡観察によりメッキ層の割れの有無を観察した。
【0030】(2)接合強度 240℃に加熱した銅板上にフラックス(千住金属社製
「デルタラックス523H」)だけで試料を溶着させ、
その接合強度(シェアー)をシェアー試験機(レスカ社
製「ボンディングテスターPR−10」)を用いて測定
した。
【0031】(3)接合導電性 セラミックス製配線基板とガラス/エポキシ配線基板と
の間を試料で接合したパッケージ(接合端子数64)を
試作した後、その導電性を測定し通電の有無を確認し
た。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】表1及び2から明らかなように、高分子微
球体の粒径が300μm程度になると、導電層がニッケ
ルの場合リフロー温度(240℃)でメッキ層に割れが
生じるが、導電層が銅の場合はメッキ層に割れが生じな
い(実施例1〜4及び比較例1,2,3)。また、導電
層である銅メッキの厚みは電気容量からみて3μm以上
が好ましく(実施例1,5及び比較例1,2)、導電層
の銅メッキ層と半田メッキ層との間にニッケルメッキ層
を設けると、導電層が薄くなっても導電性に問題のない
ことがわかる(実施例1,5)。また、導電層の銅メッ
キが厚い場合は、ニッケルメッキ層が必ずしもなくても
よい(実施例2)。さらに、半田メッキ層の厚みも粒径
によるが、10μm以上は必要である(実施例1〜5及
び比較例3)。
【0035】
【発明の効果】本発明の半田メッキ高分子微球体は、上
述の通りであり、高分子微球体表面に導電層として銅メ
ッキ層を設け、その表面に半田メッキ層を被覆すること
により、半田リフロー温度においてメッキ層に割れを生
じることがない。また、導電層である銅メッキ層と半田
メッキ層との間にニッケルメッキ層を設けることによっ
て、長期間保存したものを使用しても、導通不良を起こ
すことがない。さらに、本発明の半田メッキ高分子微球
体は、金属半田ボールに比べて比重が小さく、粒径精度
がよく、ギャップ保持性が優れると共に、特に異種基板
間の接合に使用して応力緩和性を有するので、BGA接
合、CSP接合又はCSP/BGA接合を用いた接続構
造体に好適に使用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K044 AA16 AB01 BA06 BA10 BB03 BB04 BC08 CA15 CA18 5E319 BB04 CC33 5G301 DA02 DA06 DA10 DA13 DA42 DD01 DD03 DD06 5G435 AA16 EE43 HH12

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高分子微球体表面に銅メッキ層が被覆さ
    れ、さらに該銅メッキ層の表面に半田メッキ層が被覆さ
    れてなることを特徴とする半田メッキ高分子微球体。
  2. 【請求項2】 銅メッキ層の厚みが3〜15μmであ
    り、半田メッキ層の厚みが10〜50μmであることを
    特徴とする請求項1記載の半田メッキ高分子微球体。
  3. 【請求項3】 銅メッキ層と半田メッキ層との間にニッ
    ケルメッキ層が設けられてなることを特徴とする請求項
    1又は2記載の半田メッキ高分子微球体。
  4. 【請求項4】 ニッケルメッキ層の厚みが0.5〜1.
    5μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    1項に記載の半田メッキ高分子微球体。
  5. 【請求項5】 高分子微球体の平均粒子径が200〜
    1,000μmであることを特徴とする請求項1〜4の
    いずれか1項に記載の半田メッキ高分子微球体。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の半
    田メッキ高分子微球体を用いてBGA接合、CSP接合
    又はCSP/BGA接合されてなることを特徴とする接
    続構造体。
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