铜球的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及α射线量少的铜球。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于小型信息设备的发展，所搭载的电子部件正在进行急速的小型化。对 电子部件而言，为了应对小型化的要求所带来的连接端子的狭窄化、安装面积的缩小化，采 用了将电极设置于背面的球栅阵列封装（以下称为"BGA"）。
[0003] 利用BGA的电子部件中，例如有半导体封装体。半导体封装体中，具有电极的半导 体芯片被树脂密封。半导体芯片的电极上形成有焊料凸块。该焊料凸块通过将焊料球接合 于半导体芯片的电极而形成。利用BGA的半导体封装体以各焊料凸块与印刷基板的导电性 焊盘接触的方式被放置于印刷基板上，通过利用加热而熔融了的焊料凸块与焊盘接合，从 而搭载于印刷基板。此外，为了应对进一步的高密度安装的要求，正在研宄将半导体封装体 沿高度方向堆叠的三维高密度安装。
[0004] 然而，在进行了三维高密度安装的半导体封装体中应用BGA时，由于半导体封装 体的自重，而使焊料球被压碎，电极间会发生连接短路。这在进行高密度安装上成为障碍。
[0005] 因此，研宄了利用糊剂在电子部件的电极上接合铜球而成的焊料凸块。关于具有 铜球的焊料凸块，在将电子部件安装于印刷基板时，即使半导体封装体的重量施加于焊料 凸块，也能够利用在软钎料的熔点下不熔融的铜球支撑半导体封装体。因此，不会因半导体 封装体的自重而使焊料凸块被压碎。作为相关技术，例如可以举出专利文献1。
[0006] 此外，电子部件的小型化使高密度安装成为可能，但高密度安装会引起软错误 (soft error)的问题。软错误是指存在α射线进入到半导体集成电路（以下称为"1C"） 的存储单元中从而改写存储内容的可能性。α射线被认为是通过软钎料合金中的U、Th、21°P〇等放射性同位素发生α衰变而放射的。因此，近年来，进行了减少放射性同位素的含 量的低α射线的软钎料的开发。
[0007] 因此，对于专利文献1中记载那样的铜球，也需要降低因高密度安装而产生的软 错误。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :国际公开第95/24113号
【发明内容】
[0011] 发明要解决的问题
[0012] 但是，至今为止，关于铜球的α射线，完全没有进行过考虑。因此，以下的问题尚 未得到解决：在铜球的软钎焊后，伴随来自铜球的放射性元素的扩散而释放α射线，由铜 球放射出的α射线进入半导体芯片的存储单元而产生软错误。
[0013] 如此，在使用铜球的软钎焊部也产生了降低α射线的必要性，但是，关于铜球的 α射线量，包括专利文献1在内至今没有进行过任何研宄。可以认为这是由于以下原因：在 现有的Cu的精炼中，经过将Cu加热至1000°C左右的工序，因此，曾认为释放α射线的21°P〇 等放射性同位素挥发，Cu的α射线不会成为软错误的原因。此外，还可以认为：从在制造 铜球时Cu被加热至1000°C左右而熔融上看，也曾认为放射性同位素的含量被充分降低。 [0014] 但是，尚未证明利用以往进行的铜球的制造条件会使铜球的α射线降低至不会 引起软错误的水平。21°Ρ〇的沸点为962°C，也有人认为通过1000°C左右的精炼会使其充分 挥发至不产生软错误的水平。但是，现有的Cu的精炼并不是以使21°Po挥发作为目的，因此， 在该温度下21°P〇未必充分地减少。不确定是否能够通过现有的铜球的制造而获得低α射 线的铜球。
[0015] 在此，也可以想到使用纯度高的Cu材料制造铜球，但没有必要连与铜球的α射线 量无关的元素的含量都降低。此外，随便地使用高纯度的Cu也会导致成本提高。
[0016] 进而，对于铜球，如果表示以何种水平接近完美圆球的球形度低，则在形成焊料凸 块时，无法发挥控制焊点互连高度（Stand-off height)这样的铜球原本的功能。因此，会 形成高度不均匀的凸块，在安装时产生问题。从以上的背景出发，期望球形度高的铜球。
[0017] 本发明的课题在于，提供即使含有一定量以上的Cu以外的杂质元素，也α射线量 少且球形度高的铜球。
[0018] 用于解决问题的方案
[0019] 本发明人等发现，即使市售的Cu材料的纯度为99. 9~99. 99% (以下，将99%记 为2队将99.9%记为3队将99.99%记为4队将99.999%记为5队将99.9999%记为6队）， U、Th也降低至5ppb以下。此外，本发明人等着眼于软错误的原因是以无法定量测定含量 的水平微量残留的21°P〇。此外，本发明人等发现，若在制造铜球时，Cu材料被加热处理、或 熔融Cu的温度被设定得较高、或造粒后的铜球被加热处理，则即使铜球的纯度为99. 995% (以下，记为4N5。）以下，也能够将铜球的α射线量抑制为〇. 0200cph/cm2以下。
[0020] 进而，本发明人等发现，为了提高铜球的球形度，需要铜球的纯度为4N5以下，换 言之，需要铜球中含有的Cu以外的元素（以下适宜地称为"杂质元素"）总计含有50ppm以 上，从而完成了本发明。
[0021] 此处，本发明如下所述。
[0022] (1) 一种铜球，其U的含量为5ppb以下、Th的含量为5ppb以下、纯度为99. 995以 下、α射线量为0.0200cph/cm2以下。
[0023] (2)根据上述⑴所述的铜球，进而Pb和Bi的含量总计为Ippm以上。
[0024] (3)根据上述（1)或上述（2)所述的铜球，其α射线量为0· 0020Cph/cm2以下。
[0025] (4)根据上述⑴~上述（3)中的任一项所述的铜球，其α射线量为〇. OOlOcph/ cm2以下。
[0026] (5)根据上述⑴~上述⑷中的任一项所述的铜球，其球形度为0. 95以上。
[0027] (6)根据上述（1)~上述（5)中的任一项所述的铜球，其直径为1~1000 μ m。
[0028] (7) -种铜核球，其特征在于，其具备上述（1)~上述（6)中的任一项所述的铜球、 覆盖该铜球的软钎料镀层。
[0029] (8) -种铜核球，其特征在于，其具备上述（1)~上述（6)中的任一项所述的铜球、 覆盖该铜球的Ni镀层和覆盖该Ni镀层的软钎料镀层。
[0030] (9) 一种焊料接头，其使用了上述⑴~上述（6)中的任一项所述的铜球。
[0031] (10) -种焊料接头，其使用了上述（7)或上述⑶所述的铜核球。
【附图说明】
[0032] 图1为实施例1的铜球的SEM照片。
[0033] 图2为实施例2的铜球的SEM照片。
[0034] 图3为比较例1的铜球的SEM照片。
【具体实施方式】
[0035] 以下进一步详细说明本发明。在本说明书中，关于铜球的组成的单位（ppm、ppb、 以及％ )，只要没有特别指定，就表示相对于铜球的质量的比例（质量ppm、质量ppb、以及质 量％ )。
[0036] · U :5ppb 以下、Th :5ppb 以下
[0037] U和Th为放射性同位素，为了抑制软错误，需要抑制它们的含量。为了将铜球的 α射线量设为0. 0200Cph/cm2以下，需要使U和Th的含量分别为5ppb以下。此外，从抑制 现在或将来的高密度安装中的软错误的观点出发，U和Th的含量优选分别为2ppb以下。
[0038] ?铜球的纯度：99· 995以下
[0039] 本发明的铜球的纯度为4N5以下。换言之，本发明的铜球的杂质元素的含量为 50ppm以上。构成铜球的Cu的纯度为该范围时，能够在熔融Cu中确保用于提高铜球的球形 度的充分的量的晶核。球形度提高的理由如下详细说明。
[0040] 制造铜球时，形成为规定形状的小片的Cu材料利用加热而熔融，熔融Cu因表面 张力而成为球形，其发生凝固而形成铜球。熔融Cu自液体状态凝固的过程中，晶粒在球形 的熔融Cu中生长。此时，若杂质元素多，则该杂质元素成为晶核，抑制晶粒的生长。因此， 球形的熔融Cu利用生长受到抑制的微细晶粒而形成球形度高的铜球。另一方面，若杂质元 素少，则相应地成为晶核的杂质元素少，晶粒生长不会受到抑制，而是具有某种方向性地生 长。其结果，球形的熔融Cu会以表面的一部分突出的方式发生凝固。这种铜球的球形度低。 作为杂质元素，可以考虑 Sn、Sb、Bi、Zn、As、Ag、CcU Ni、Pb、Au、P、S、U、Th 等。
[0041] 对纯度的上限值没有特别限定，从抑制α射线量，抑制由纯度的降低导致的铜球 的电导率、热导率的劣化的观点出发，优选为3N以上。换言之，优选为Cu以外的铜球的杂 质元素的含量为1000 ppm以下。
[0042] · α 射线量：〇· 0200cph/cm2以下
[0043] 本发明的铜球的α射线量为〇. 〇20〇Cph/cm2以下。这是在电子部件的高密度安装 中软错误不会成为问题的水平的α射线量。本发明中，在为了制造铜球而通常进行的工序 的基础上还再次实施加热处理。因此，在Cu材料中微量残留的21°Po挥发，与Cu材料相比， 铜球表现出更低的α射线量。α射线量从抑制进一步高密度安装中的软错误的观点出发， 优选为〇· 0020cph/cm2以下、更优选为0· 0010cph/cm2以下。
[0044] 以下，对优选的实施方式进行说明。
[0045] · Pb和Bi的含量总计为Ippm以上
[0046] 作为杂质元素，可以考虑 Sn、Sb、Bi、Zn、As、Ag、CcU Ni、Pb、Au、P、S、U、Th 等，但 是，对于本发明的铜球而言，杂质元素当中，特别优选以Pb和Bi的含