CN103839843A

CN103839843A - 排列用掩模

Info

Publication number: CN103839843A
Application number: CN201310383108.9A
Authority: CN
Inventors: 小林良弘; 田丸裕仁
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2014-06-04
Also published as: JP6150500B2; JP2014107282A; KR20140066080A

Abstract

本发明提供一种排列用掩模，具备与工件上的电极的排列图形对应的、焊锡球能够插通的开口。该排列用掩模具备与预定的排列图形对应的开口（12），通过在开口内撒入焊锡球（2），将焊锡球（2）搭载在工件（3）上的预定位置，其特征在于，开口（12）为多角形状。

Description

排列用掩模

技术领域

本发明涉及一种用于形成焊锡凸块的排列用掩模。

背景技术

作为形成焊锡凸块的方法，已知有将焊锡球搭载在工件上的方法，使用具有与工件的电极的排列图形对应、并且焊锡球能够插通的开口的排列用掩模搭载焊锡球后，通过回流使焊锡球熔融。作为该排列用掩模，公开有专利文献1以及2，排列用掩模的开口形状形成为圆形状，其直径尺寸D大于焊锡球直径尺寸d（D=1.2～1.3d）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-287215号公报

专利文献2：日本特开2006-324618号公报

但是，近年来随着电子设备的小型化，工件中电极的间距存在狭小化趋势，从而更加要求焊锡球搭载于电极的中央位置。但是，由于排列用掩模的开口为圆形状，该开口的直径尺寸D形成为相对于焊锡球的直径尺寸d为1.2～1.3倍，所以即使特意使开口的中心与电极的中心对位，开口内搭载的焊锡球也容易产生距离电极的中心位置为开口直径尺寸D与焊锡球直径尺寸d的差量的位置偏差，不能使所有的焊锡球搭载在各电极的中心。由此，理想的情形是使排列用掩模的开口直径尺寸D形成为稍大于焊锡球的直径尺寸d，也就是使开口直径尺寸D与焊锡球直径尺寸d无限接近（D≒d），但是那样的话，在使焊锡球插通开口时，焊锡球与开口端接触的部分（面）增加，所以接触阻力增加，导致难以将焊锡球插通开口。

发明内容

本发明的目的在于提供能够解决上述课题的排列用掩模。

本发明为一种排列用掩模，具备与预定的排列图形对应的开口，通过在开口内撒入焊锡球，将焊锡球搭载在工件上的预定位置，该排列用掩模的特征在于，开口为多角形状。该开口优选为四角形状。

另外，本发明的特征在于，开口尺寸为焊锡球直径尺寸的1.01倍以上且不足1.2倍。

并且，本发明的特征在于，开口具有第一开口和第二开口，第一开口形成为多角形状，第二开口形成为圆形状。

本发明的效果如下。

根据本发明涉及的排列用掩模，由于与预定的排列图形对应的开口为多角形状，所以相比圆形状，能够减少开口端部中与焊锡球接触的部分（点接触、线接触、面接触），能够使焊锡球易于向开口内插通。

附图说明

图1是表示本发明涉及的排列用掩模与工件的整体结构的立体图。

图2是示意性地表示本发明涉及的排列用掩模的纵剖侧视图。

图3是示意性地表示本发明涉及的另一排列用掩模的纵剖侧视图。

图4是表示本发明涉及的排列用掩模的俯视图。

图5是本发明涉及的排列用掩模的制造方法的说明图。

图6是本发明涉及的排列用掩模的制造方法的说明图。

图7是表示本发明涉及的又一排列用掩模的纵剖侧视模式图。

图8是本发明第一实施方式涉及的排列用掩模的说明图。

图9是本发明第一实施方式涉及的另一排列用掩模的局部俯视图。

图10是本发明第二实施方式涉及的排列用掩模的局部纵剖侧视图。

图中：

1—排列用掩模（掩模），2—焊锡球，3—工件，6—电极，10—掩模主体，12—开口，12a—第一开口，12b—第二开口，15—突起部，15a—突起部，15b—突起部，30—母模，31—光致抗蚀剂层，34—一次图形抗蚀剂，35—一次电铸层，36—光致抗蚀剂层，38—二次图形抗蚀剂，39—二次电铸层。

具体实施方式

（排列用掩模的概要）

图1至图3表示本发明涉及的排列用掩模。该排列用掩模（以下有时仅表述为掩模）1用于在形成焊锡凸块时的焊锡球2排列工序中使用。图2中的符号3表示由掩模1排列焊锡球2的作为搭载对象的工件。该工件3具有刚性、柔性各种类型，具体为晶圆、基板，例如在玻璃环氧基板的基座4上搭载多个半导体芯片5，通过引线接合进行布线后进行传递模封装得到，在工件3的上表面，作为输入输出端子的电极6形成为包围半导体芯片5的预定图形。而且，工件3在凸块形成后被切断为单体，成为单个的LSI芯片。

如图1所示，掩模1由以镍、镍钴等镍合金、铜、其他金属为素材形成的掩模主体10构成，在该掩模主体10上能够安装包围掩模主体10的框体11。掩模主体10和框体11可隔网结合。在掩模主体10的盘面中央部，对应于各半导体芯片5，形成有多个由用于投放焊锡球2的多个独立开口12构成的图形区域。如图2所示，开口12为与工件3上各半导体芯片5的电极6的排列位置对应的排列图形。焊锡球2具有100μm以下的直径尺寸，各开口12形成为该球2能够插通。

在掩模主体10上能够安装加固用的框体11。该框体11为由铝、42合金、因瓦合金材、SUS430等材质构成的平板体，其盘面中央具备与掩模主体10对应的一个四边形开口，由一张框体11保持一张掩模主体10。框体11为比掩模主体10厚度大的成型品，与掩模主体10的外周缘不分离地接合为一体。该框体11的厚度尺寸例如为0.05～1.0mm左右，此处设定为0.5mm。另外，掩模主体10的厚度优选为10μm以上，此处设定为200μm。

在掩模主体10（掩模1）的下表面侧、也就是与工件3相对面侧，能够设置向下方突出形状的突起部15。详细地讲，如图2以及图4（a）所示，在图形区域的外周（图形区域间）能够以包围该图形区域的方式设置棂子状的突起部15a，另外，在图形区域内未形成开口12的位置能够设置突起部15b。关于该突起部15，可以如图3所示为仅设置突起部15a的方式，也可以如图4（c）所示为仅设置突起部15b的方式。这样，只要设置有该突起部15，在进行排列作业时，该突起部15与工件3的上表面抵接，能够确保掩模主体10与工件3之间的相对间隙。关于各突起部15，尤其是突起部15b，如图2以及图3所示，优选形成在开口12间，并且从掩模主体10的下表面开始前端缩窄，呈现为圆锥台状。当然也可以为四角锥台状。另外，优选使突起部15的高度与掩模主体10的厚度之比为2比1以上，更加优选上述掩模主体10的厚度在10～300μm范围内满足该条件。另外，优选突起部15的前端尺寸L1与根部尺寸L2之比为1比3以上。进一步讲，优选突起部15的前端尺寸L1与根部尺寸L2与开口12间宽度之比为1比3比3以上。另外，该突起部15优选纵横尺寸比（突起部15的高度与前端尺寸之比）大的突起部，设纵横尺寸比为3。而且，如图2、图3、图4（a）所示，可以在相邻图形区域间以包围图形区域的方式设置突起部15a，在将掩模1载置于工件3时抵接，但是也可以如图4（b）所示为使相邻图形区域间整体为突起部15a的方式，也可以如图4（c）所示为不设置突起部15a的方式。另外，也可以为不设置突起部15而仅有掩模主体10的方式。另外，在图4中，符号15所表示的是突起部15的下端面，至于突起部15的根部，没有进行图示。

此处，图1的立体图、图2的纵剖图、图3的纵剖图、以及图4的俯视图并非表示实际的掩模1的情形，而是示意性地表示。进一步讲，图1等中开口12的开口尺寸、掩模主体10等的厚度尺寸等是出于制图的方便而显示为了那样的尺寸。

使用掩模1排列焊锡球2的排列作业以如下所示顺序进行。而且，该排列作业利用专用的排列装置（参照专利文献1的图1、图5等）来进行。首先，在工件3的电极6上印刷涂敷助熔剂17（参照图2）。接着，在工件3上以开口12与电极6一致的方式将掩模1对位后，将掩模1固定。该对位作业实际通过工件3与掩模主体10的外周缘或者在掩模主体10上形成的对准标记（未图示）的对位来进行。对位作业结束后，通过使突起部15的下端面与工件3的表面抵接，掩模主体10的姿势被保持为如图2以及图3所示那样确保了与工件3之间的相对间隙的分离姿势。即使在工件3的表面略有起伏的情况下，通过使突起部15的下端面与工件3的表面抵接，也能够将掩模主体10与该工件3表面的起伏配合地固定为一体，不分离。而且，也可以在工件3的下方配置磁铁，使该磁铁的磁力发挥作用，从而将掩模1与工件3固定。

接着，在掩模1上供给多个焊锡球2，使用涂刷刷子使焊锡球2分散在掩模1上，在各开口12内各投放一个焊锡球2。由此，焊锡球2以暂时固定状被粘接保持在助熔剂17上。在使用该涂刷刷子投放焊锡球2的投放作业中，即使涂刷刷子压力重重施加在掩模1上，也由于突起部15而能够防止掩模1弯曲，从而能够以良好的作业效率顺畅地进行投放作业。

根据该结构的掩模1，由于具备形成掩模主体10与工件3之间的相对间隙的突起部15，所以能够利用突起部15可靠地确保与工件3之间的相对间隙，能够有效进行向开口12内投放焊锡球12的投放作业，不会产生遗漏。

另外，能够在掩模主体10的外周缘设置加固用的框体11，掩模主体10如果以对其自身施加了向内侧收缩方向的应力发挥作用那样的张力的状态形成，则能够将掩模主体10伴随周围温度变化膨胀的量通过向该收缩方向的张力吸收。由此，能够防止掩模主体10相对于工件3产生位置偏离。另外，由于能够对掩模主体10整体赋予均匀的张力，所以能够将焊锡球2相对于工件3以良好的位置精度进行搭载。

接着，在图5以及图6中表示该结构的排列用掩模1的制造方法。首先，在例如具有导电性的不锈钢制、纯铸钢制母模30的表面形成光致抗蚀剂层31。该光致抗蚀剂层31通过将负的感光性干式光致抗蚀剂配合预定高度层压一张或者多张并通过热压接而形成。接着，如图5（a）所示，在光致抗蚀剂层31上贴紧具有与突起部15对应的透光孔32a的图形膜（玻璃掩模）32后，利用紫外光灯33照射紫外线光进行曝光，进行显影、干燥各处理，将未曝光部分溶解去除，从而如图5（b）所示在母模30上形成具有与前端缩窄形状的突起部15对应的抗蚀剂体34a的一次图形抗蚀剂34。此时，通过使用紫外线难以透过的光致抗蚀剂或者减弱曝光量，优选在抗蚀剂体34a上带有锥度。

接着，将上述母模30放入在预定条件下建成的电铸槽，如图5（c）所示，在上述的抗蚀剂体34a的高度范围内，在母模30的未被抗蚀剂体34a覆盖的表面上电铸镍、铜等电沉积金属，从而形成一次电铸层35。此处，遍及母模30的大致整面形成有一次电铸层35（第一电铸工序）。接着，如图5（d）所示，去除一次图形抗蚀剂34。此处，可以在一次电铸层35的表面预先实施研磨处理。

接着，如图6（a）所示，在一次电铸层35以及母模30的整体表面形成光致抗蚀剂层36，并在该光致抗蚀剂层36的表面贴紧具有与所述开口12对应的透光孔37a的图形膜（玻璃掩模）37后，利用紫外光灯33照射紫外线光进行曝光，进行显影、干燥各处理，将未曝光部分溶解去除，从而如图6（b）所示在一次电铸层35的表面形成具有与掩模主体10对应的抗蚀剂体38a的二次图形抗蚀剂38。

接着，放入在预定条件下建成的电铸槽，如图6（c）所示，在上述的抗蚀剂体38a的高度范围内，在母模30以及未被抗蚀剂体38a覆盖的一次电铸层35的表面上电铸镍、铜等电沉积金属，从而形成二次电铸层39（第二电铸工序）。接着，将二次图形抗蚀剂38溶解去除，并通过从母模30以及一次电铸层35剥离二次电铸层39，从而得到如图6（d）以及图3所示的掩模1。而且，如果在掩模1上安装框体11，则能够得到图1所示的排列用掩模1。

二次电铸层39、也就是掩模1能够以对其自身施加了向内侧收缩的方向的应力发挥作用那样的张力的状态保持在框体11上。该应力的赋予例如能够如下所述来实现：利用框体11与掩模1之间的热膨胀系数的差，在高温环境下在掩模1的外周缘进行框体11的安装作业，在常温时使掩模1向内侧收缩。

根据如上所述的掩模1的制造方法，能够通过电铸法高精度地制作排列用掩模，所以使焊锡球2位置精度良好地搭载在工件3上。如果通过一次的电铸作业（第二电铸工序）以不分离、一体的方式形成具有突起部15的掩模1，则相比于后安装突起部15的方式，产生该突起部15破损等不良情况的可能性减少，能够以高精度得到可靠性优异的掩模1这一方面也优异。另外，如果突起部15形成为越接近掩模主体10的下表面越增大的前端缩窄形状，则避免了应力集中在突起部15的尤其是根部（底部）的情况，所以在能够牢固加固突起部15的强度的同时，使突起部15能够以从涂敷有助熔剂17的电极6分离的状态在电极6间抵接，所以能够防止涂敷在电极6上的助熔剂17附着在掩模主体10上引起的焊锡球2搭载不良。此时，通过使突起部15的前端尺寸与根部尺寸之比为1比3以上，并且使突起部15的纵横尺寸比为3以上，则更加有效。

另外，通过调整抗蚀剂图形，能够容易地得到具有所希望的纵横尺寸比的突起部15。而且，在该结构的掩模1中，开口12以及突起部15的形状可以为直线状也可以为锥状。该形状通过变更光致抗蚀剂层31、36的感光度、曝光条件来得到。

另外，如图7所示，突起部15为越接近掩模的下底面而尺寸越增大的末端扩展形状，可以使突起部15的侧面（尤其是根部部分）为圆弧状。由此，能够防止应力集中在突起部15的尤其是根部而产生的破损、防止助熔剂17绕向开口12。

在上述掩模1中，突起部15为成为一体的突起部，但是也可以是突起部15与其他部件形成为一体。在上述掩模1中，如果例如由铁、镍等磁性体形成掩模主体10，由铜、铝等非磁性体形成突起部15，则在如上述那样利用磁铁（未图示）的磁力吸引力将掩模1固定在工件3上的情况下，磁力均匀地作用在掩模1上，所以不存在掩模1不慎弯曲的可能性，能够提高开口12相对于电极6的位置精度。

另外，在由非磁性体形成突起部15时，不限于金属，也可以由树脂来形成。由此，来源于该树脂的弹性的缓冲作用得以发挥，在突起部15抵接工件3时，工件3损伤的可能性减少。为了使该效果显著，在掩模1中，优选与工件3抵接的所有突起部15由树脂形成。由此，磁力也均匀地作用在掩模1上，所以不存在掩模1不慎弯曲的可能性，能够提高开口12相对于电极6的位置精度。

另外，突起部15的下端面的形状不限于圆形，可以为椭圆，也可以为四角形状、菱形状、六角形状等多角形状。并且，构成这些形状的角、突起部15的下端面与侧面的边界部分优选为R状。由此，例如在清洗掩模1的突起部15形成面时，能够顺畅地进行清洗，而且能够及时防止清洗机构（布、海绵等）钩挂在突起部15引起清洗机构以及突起部15破损的可能性。

（第一实施方式）

接着，针对第一实施方式涉及的排列用掩模进行说明。而且，对与上述结构相同的部件赋予相同符号并省略其说明。

本实施方式的排列用掩模1的特征在于具备多角形状的开口12。具体地，如图8（a）～图8（f）所示，开口12形成为多角形状的三角形状、四角形状、五角形状、六角形状、五角星形状、六角星形状，焊锡球2以与各开口12内表面内切的方式插通。这样，开口12的形状的角数越少则开口12端部与焊锡球12外表面接触的面越少，焊锡球2越易于向开口12内插通。而且，根据申请人的试验，关于开口12的形状（面积）、尺寸与焊锡球2的直径尺寸d之间的关系，例如在使开口12的形状为四角形状的情况下，通过满足开口12的一边的长度L为焊锡球2直径尺寸d的1.01倍以上且不足1.2倍并优选1.05～1.15倍，能够使焊锡球2易于插通开口12并且搭载在电极6的中心。而且，如图9（a）～图9（f）所示，可以在各开口12内表面与焊锡球2之间设有间隙。另外，图8（g）是示意性地表示图8（a）～图8（f）的剖面的图，图9（g）是示意性地表示图9（a）～图9（f）的剖面的图。

（第二实施方式）

接着，针对第二实施方式涉及的排列用掩模进行说明。而且，对与上述结构相同的部件赋予相同符号并省略其说明。

本实施方式的排列用掩模1的开口12的特征在于具有圆形状的开口和多角形状的开口。具体地，如图10（a）～图10（f）所示，在以多角形状的三角形状、四角形状、五角形状、六角形状、五角星形状、六角星形状形成的第一开口12a上形成有圆形状的第二开口12b。通过做成该开口12形状，能够利用圆形状的第二开口12b将焊锡球2引入，并利用四角形状（多角形状）的第一开口12a将焊锡球2搭载在工件3上的电极6中心位置。而且，图10（g）是示意性地表示图10（a）～图10（f）的剖面的图。此处，作为开口12的形状，可以是在形成为圆形状的第一开口12a上形成有形成为多角形状的第二开口12b，也可以是在形成为多角形状的第一开口12a上形成有形成为多角形状的第二开口12b。另外，优选第一开口12a的深度形成为第二开口12b的深度以上（第一开口12a≧第二开口12b）。另外，为了防止两个以上焊锡球2插通，第二开口12b不一定形成为外切多角形状的第一开口12a的角那样的圆形状，可以形成为与构成第一开口12a的外形的内侧重合。

上述各实施方式中，开口12的形状不限于三角形状、四角形状、五角形状、六角形状、五角星形状、六角星形状，也可以为角比六角形状、六角星形状多的多角形状。另外，可以为镖形状、万字（卍）形状。另外，在图中为正多角形状（正多边形形状），当然也可以不是正多角形状。另外，优选掩模1的被供给焊锡球2的一侧的开口12端部形成为R状，并且，优选掩模1的被供给焊锡球2的一侧的开口12周边形成为朝向开口12倾斜的斜坡状。再者，在第二开口12b侧，优选使第一开口12a端部形成为R状，或者使开口12周边形成为朝向开口12倾斜的斜坡状。

Claims

1.一种排列用掩模，具备与预定的排列图形对应的开口（12），通过在所述开口（12）内撒入焊锡球（2），将所述焊锡球（2）搭载在工件（3）上的预定位置，该排列用掩模的特征在于，

所述开口（12）为多角形状。

2.根据权利要求1所述的排列用掩模，其特征在于，

所述开口（12）为四角形状。

3.根据权利要求1或2所述的排列用掩模，其特征在于，

所述开口（12）尺寸为所述焊锡球（2）直径尺寸的1.01倍以上且不足1.2倍。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的排列用掩模，其特征在于，

所述开口（12）具有第一开口（12a）和第二开口（12b），所述第一开口（12a）形成为多角形状，所述第二开口（12b）形成为圆形状。