JP2002517908A - ろう材バンプ（ｌｈ）を用いて配線を製造するための方法 - Google Patents

ろう材バンプ（ｌｈ）を用いて配線を製造するための方法

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JP2002517908A JP2000552882A JP2000552882A JP2002517908A JP 2002517908 A JP2002517908 A JP 2002517908A JP 2000552882 A JP2000552882 A JP 2000552882A JP 2000552882 A JP2000552882 A JP 2000552882A JP 2002517908 A JP2002517908 A JP 2002517908A
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アッシェンブレナー ロルフ
クレーザー ヨアヒム
ユング エリック
ボーンヌ ルーク
ド シュトゥール フーベルト
ヘールマン マルセル
ヴァン ピムブレック ヨーゼフ
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シーメンス ソシエテ アノニム
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Abstract

(57)【要約】 導体パターンは、接続パッド（Ｐ１）が、幅の減少した各導体領域（ＬＢ１）を介して、先に延びる導体路（ＬＺ）に接続されるように構成されている。導体パターンに施されたろう材層（Ｌ）は有利にはレーザ光線を用いてし直され、この場合ろう材が接続パッド（Ｐ１）に流れ込み、そこでろう材バンプが形成されることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 集積回路はますます多くの接続端子を有し、さらにますます縮小化される傾向
にある。この縮小化する傾向にあって予期される、ろう材ペースト塗布および組
付けにおける問題を、新たなケーシング形状によって解決したい。この場合、新
しいケーシング形状として特にボールグリットアレイパッケージ式のシングルチ
ップモジュール、フューチップモジュール（Ｆｅｗ ｃｈｉｐ ｍｏｄｕｌ）ま
たはマルチチップモジュールが挙げられている（ＤＥ−Ｚ プロダクトロニック
５、１９９４年、５４，５５ページ）。このモジュールは貫通接続された基板を
ベースにしている。この貫通接続された基板にはチップがボンディングワイヤー
を介してまたはフリップチップボンディングによって接続されている。この基板
の下面にはボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）が位置しており、このボールグリッ
ドアレイはろう材グリッドアレイまたはろう材バンプアレイとも呼ばれている。
このボールグリッドアレイは基板の下面に、フラットに配置されたろう材バンプ
を有しており、このろう材バンプは導電プレートまたは構造群上への表面実装を
可能にする。ろう材バンプのフラットな配置によって、例えば１．２７ｍｍの目
の粗い格子内において数多くの接続端子数が実現される。
【０００２】 ドイツ連邦共和国特許第１９５３５６２２号明細書に基づき、基板の、平面的
に分割された接続パッド上にろう材バンプを施すための方法が公知であり、この
方法では小さなプレート状のろう材形成部分を多重式吸込グリッパ（Ｖｉｅｌｆ
ａｃｈ−Ｓａｕｇｇｒｅｉｆｅｒ）を用いて所望の構成で接続パッド上に位置決
めし、その後、球状のはんだバンプになるように溶かし直される。
【０００３】 本発明の課題は、請求項１の上位概念部に記載した形式の方法を改良して、簡
単で迅速かつ経済的にろう材バンプを製造できるような、ろう材バンプを用いて
配線を製造するための方法を提供することである。
【０００４】 本発明は幅の減少した導体領域によって、溶かされたろう材が先に延びる導体
路上に流出することが防止されている限り、導体パターンの接続パッド上に施さ
れたろう材層を実際には自動的にはんだバンプに溶かし直すことができるという
見解に基づいている。幅の減少した導体領域で溶かされたろう材は接続パッドに
向かって流れていき、これに相応して接続パッドに形成されるろう材バンプの量
は増大する。はんだバンプを形成するために必要な、幅の減少した導体領域を、
配線の導体パターンの製造時に実質的に付加的に手間をかけることなく実現する
ことができる。
【０００５】 本発明による有利な実施例は請求項２〜１５に記載した。
【０００６】 請求項２および請求項３に基づき、幅の減少した導体領域を特に簡単な形式で
、導体路の狭窄部によってまたは導体路の中央領域に孔を設けることによって構
成することができる。
【０００７】 請求項４で提供さえている、接続パッドおよび幅の減少した導体領域のジオメ
トリにより、ろう材バンプの最適な構造を、施されたろう材層を溶かし直すこと
によって製造することができる。
【０００８】 請求項５に基づく改良形態では、ろう材バンプの付加的な拡大が可能である。
なぜならばろう材供給構造体上で溶かされたろう材もまた接続パッドに向かって
流れるからである。この場合請求項６で提供したような、相応したろう材供給構
造体のジオメトリが保持されると、最適な条件が得られる。
【０００９】 請求項７に基づき、錫・鉛合金から成るろう材層は、ろう材バンプを形成する
ために、またこのろう材バンプに求められる要求に関連して特に適している。
【００１０】 請求項８に基づき、特に簡単で確実な電解めっきによるろう材層の析出が可能
である。さらにろう材層の電解めっき時にろう材バンプの大きさを規定する、ろ
う材層の厚さを簡単に監視することができ、場合によっては変えることもできる
。
【００１１】 請求項９に基づく改良形態ではろう材層の電解めっき時における導体パターン
の簡単なカソード接触が可能である。
【００１２】 請求項１０に基づいた構成では、配線全体を加熱することなく選択的にろう材
層を溶かし直すことが可能である。さらにろう材層の溶かし直しをレーザ光線に
よって著しく迅速に行うことができるので、配線の最小限の熱的な負荷が得られ
る。
【００１３】 請求項１１に基づいた改良形態では、配線の熱的な負荷をさらに減少させるこ
とが可能である。なぜならばろう材層をろう材バンプを形成するために必要な領
域でだけ選択的に溶かすことができるからである。この領域は、接続パッドと、
幅の減少した導体領域とを含んでおり、設けられているならば請求項１２に基づ
き、はんだ供給構造体をも含んでいる。
【００１４】 請求項１３に基づいた改良形態では、配線への特に小さな熱的負荷で非常に迅
速なろう材層の溶かし直しが可能である。
【００１５】 請求項１４に基づき、材層を溶かし直してろう材バンプを形成するためにろう
、１．０６μｍの波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザが特に適している。
【００１６】 ろう材層の、レーザを用いた溶かし直しを原理的にはダイオードレーザアレー
または帯状のレーザ光線を用いて行うこともできる。しかし請求項１５に基づき
、ろう材層のレーザを用いた溶かし直しは変向可能なレーザ光線によって行われ
ると有利である。なぜならばこれにより非常に高いフレキシビリティーが得られ
、溶かしたい領域を目的に応じて選択することができるからである。さらに変向
可能なレーザ光線によって、はんだ層の溶かしたい領域を非常に迅速に取り除く
ことができる。
【００１７】 次に本発明の実施形態を図面に示した実施例に基づき詳説する。
【００１８】 図１には一方の側に金属化層Ｍが施された、電気的に絶縁された基板Ｓが示さ
れている。この金属化層Ｍは銅めっき薄膜または銅を化学的に析出させた層であ
る。金属化層Ｍは１．０６μｍの波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザによって構造
化される。図１においてレーザストラクチャはレーザ光線ＬＳ１で示されている
。
【００１９】 図２に基づき、レーザを用いて構造化した際に接続パッドＰ１と導体路ＬＺと
が形成されており、この場合接続パッドＰ１は幅の減少した導体領域ＬＢ１を介
して、先に延びた導体路ＬＺに接続されている。さらに配線は母線ＳＬを有して
いる。この母線ＳＬは同様に導体路ＬＺに対して幅の減少したろう材供給構造体
ＬＳを介して、個々の接続パッドＰ１に接続されている。この母線ＳＬによって
導体パターン全体のカソード接触ひいては導体パターン上への電解めっきが可能
である。
【００２０】 図３に基づき、銅から成る強化層Ｖと錫・鉛合金から成るろう材層Ｌとが電解
めっきによって、導体パターン上に連続して施されている。母線ＳＬを残りの導
体回路（Ｌｅｉｔｅｒｂｉｌｄ）から電気的に分離させることは、図３に矢印Ｌ
Ｓ２を用いて示したレーザ光線によって行われる。このろう材層は０．３５５μ
ｍまたは１．０６μｍの波長を有するＮｄ：ＹＡＧレーザによって、ろう材供給
構造体ＬＳの、母線ＳＬに隣接した領域において直接取り除かれる。これにより
解放された強化層Ｖおよび金属化層Ｍの銅は、図４に示したようにエッチングに
よって基板の表面に達するまで除去される。
【００２１】 図４にはさらに変向可能なレーザ光線ＬＳ３が示されている。このレーザ光線
ＬＳ３によって接続パッドＰ１上の各ろう材層Ｌは、接続パッドＰ１から延びる
導体領域ＬＢ１上と、この導体領域ＬＢ１から先に延びるろう材供給構造体ＬＳ
上とにおいて同時に溶かされる。このために１．０６μｍの波長を有するＮｄ：
ＹＡＧレーザが使用される。このレーザ光線ＬＳは著しくアウトフォーカスされ
ている。
【００２２】 前記したろう材層Ｌをレーザを用いて溶かし直した際に、液状化したろう材は
狭いろう材供給構造体ＬＳと狭い導体領域ＬＢ１から接続パッドＰ１に向かって
流れ、その結果、この接続パッドＰ１に図５に示したように自動的にろう材バン
プＬＨが形成される。ろう材バンプＬＨの量を、場合によっては図８および図９
において説明するような手段によってさらに増大することができる。
【００２３】 図６には配線上へのろう材バンプのない半導体コンポーネントＨＢの配置が示
されている。例えばアルミニウム、ニッケルおよび金の積層体から成る、半導体
コンポーネントＨＢの接続面ＡＦは、対応配置されたろう材バンプＬＨの円頭部
に接触している。次いで半導体コンポーネントＨＢに対応配置されたろう材バン
プＬＨが例えばリフロー式ろう付けまたはレーザろう付けによって同時に溶かさ
れると、図７から見てとれるような、ろう材バンプＬＨの凹状の形を有する、信
頼できるろう材接続が得られる。
【００２４】 図８にはここでは符号Ｐ２を付与した接続パッドが示されている。この接続パ
ッドＰ２は狭くなった導体領域ＬＢ２を介して、先に延びた導体路ＬＺに接続さ
れている。さらに、行き止まりになった全部で３つのろう材供給構造体ＬＳが接
続パットＰ２に向かって延びており、これらのろう材供給構造体ＬＳは接続パッ
ドＰ２上に形成されるろう材バンプのろう材の量を相応に拡大するために作用す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による方法の１段階を示した図である。
【図２】 本発明による方法の１段階を示した図である。
【図３】 本発明による方法の１段階を示した図である。
【図４】 本発明による方法の１段階を示した図である。
【図５】 本発明による方法の１段階を示した図である。
【図６】 本発明による方法の１段階を示した図である。
【図７】 半導体コンポーネントをろう付けすることによって配線が完成した状体の図で
ある。
【図８】 接続パッドに続く、複数のろう材供給構造体を有する本発明の変化実施例を示
した図である。
【図９】 導体路の中央に孔を設けることによって、幅の減少した導体構造体を形成する
、本発明による変化実施例を示した図である。
【符号の説明】
ＡＦ 接続面、 ＨＢ 半導体コンポーネント、 Ｌ ろう材層、 ＬＢ１，
ＬＢ２，ＬＢ３ 導体領域、 ＬＨ ろう材バンプ、 ＬＯ 孔、 ＬＳ ろう
材供給構造体、 ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３ レーザ光線、 ＬＺ 導体路、 Ｍ
金属化層、 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 接続パット、 Ｓ 基板、 ＳＬ 母線
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月９日（２０００．６．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】 ドイツ連邦共和国特許第１９５３５６２２号明細書に基づきろう材バンプを、
平面的に分割された、基板の接続パッド上に施すための方法が公知であり、この
方法では小さなプレート状のろう材形成部分を多重吸込グリッパ（Ｖｉｅｌｆａ
ｃｈ−Ｓａｕｇｇｒｅｉｆｅｒ）を用いて所望の構成で接続パッド上に位置決め
し、その後球状のはんだバンプに溶かし直される。 国際公開第９３／０２８３１号パンフレットに基づき、ろう材バンプを用いて
配線を製造する方法が公知である。この方法では次のような過程を有している。
すなわち、 導体パターンを電気的に絶縁した基板上に形成し、前記導体パターンの接続パ
ッドを、配属された先に続く導体路に接続し、 ろう材層を接続パッドと導体路とに施し、 ろう材バンプを接続パッド上に形成するために槽においてろう材層を溶かし直
す。 この方法の実施例では接続パッドが２、３または４つの導体路の交差領域に設
けられている。この方法の別の実施例では接続パッドが先に続く導体路よりも広
い幅を有している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルーク ボーンヌ ベルギー国 ウーストカンプ カレル ド ストウテラーン ６ (72)発明者 フーベルト ド シュトゥール ベルギー国 ドロンジェン トラインスト ラート １ (72)発明者 マルセル ヘールマン ベルギー国 メレルベーケ アザレアシュ トラーセ ６ (72)発明者 ヨーゼフ ヴァン ピムブレック ベルギー国 ウーストカンプ コーレンブ レームストラート 17 Ｆターム(参考） 5E319 AA03 AC11 BB02 BB04 BB05 CC46

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フリップチップボンディングまたは表面実装用のろう材バン
    プ（ＬＨ）を用いて配線を製造するための方法において、 導体パターンを電気的に絶縁された基板（Ｓ）上に形成し、該導体パターンの
    接続パッド（Ｐ１；Ｐ２；Ｐ３）を、幅の減少した各導体領域（ＬＢ１；ＬＢ２
    ；ＬＢ３）を介して、配属された先に続く導体路（ＬＺ）に接続させ、 ろう材層（Ｌ）を導体パターン、少なくとも接続パッド（Ｐ１；Ｐ２；Ｐ３）
    の領域と幅の減少した導体領域（ＬＢ１；ＬＢ２；ＬＢ３）の領域とに施し、 ろう材バンプ（ＬＨ）を形成するために、前記ろう材層（Ｌ）を溶かし直すこ
    とを特徴とする、ろう材バンプを用いて配線を製造するための方法。
  2. 【請求項２】 幅の減少した導体領域（ＬＢ１；ＬＢ２）を、導体路（ＬＺ
    ）を狭窄することによって形成する、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 幅の減少した導体領域（ＬＢ３）を、導体路（ＬＺ）の中央
    領域に孔（ＬＯ）を穿孔することによって形成する、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 接続パッド（Ｐ１；Ｐ２；Ｐ３）を１００×１００μｍ２か
    ら２５０×２５０μｍ２の間の面寸法で形成し、幅の減少した導体領域（ＬＢ１
    ；ＬＢ２；ＬＢ３）を１０μｍから４０μｍの間の幅で、かつ１００μｍから５
    ００μｍの間の長さで形成する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法
    。
  5. 【請求項５】 導体パターンの形成時に付加的なろう材供給構造体（ＬＳ）
    を形成し、この場合、個々の接続パッド（Ｐ１；Ｐ２；Ｐ３）からそれぞれ、導
    体路（ＬＺ）の幅に対して幅の減少した、少なくとも１つの前記ろう材供給構造
    体（ＬＳ）が出発している、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記ろう材供給構造体（ＬＳ）を１０μｍから４０μｍの間
    の幅でかつ１００μｍから５００μｍの間の長さで形成する、請求項５記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 導体パターン上に、錫・鉛合金から成るろう材層（Ｌ）を施
    す、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記ろう材層（Ｌ）を電解めっきによって導体パターン上に
    施す、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
  9. 【請求項９】 電解めっき時に導体パターンのカソード接触を接続パッド（
    Ｐ１；Ｐ２；Ｐ３）全体に接続した母線（ＳＬ）を介して行い、金属めっき後に
    該母線（ＳＬ）を切り離す、請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記ろう材層（Ｌ）をレーザ光線（ＬＳ３）を用いて溶か
    し直す、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記ろう材層（Ｌ）をそれぞれ選択的に、接続パッド（Ｐ
    １；Ｐ２；Ｐ３）の領域と、該接続パッド（Ｐ１；Ｐ２；Ｐ３）から延びる、幅
    の減少した導体領域（ＬＢ１；ＬＢ２；ＬＢ３）の領域とにおいて溶かし直す、
    請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記ろう材層（Ｌ）をそれぞれ選択的に、接続パッド（Ｐ
    １；Ｐ２；Ｐ３）の領域と、該接続パッド（Ｐ１；Ｐ２；Ｐ３）から延びる、幅
    の減少した導体領域（ＬＢ１；ＬＢ２；ＬＢ３）の領域と、該導体領域（ＬＢ１
    ；ＬＢ２；ＬＢ３）から延びるろう材供給構造体（ＬＳ）の領域とにおいて溶か
    して直す、請求項５または１１項記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記ろう材層（Ｌ）を、著しくアウトフォーカスされたレ
    ーザ光線（ＬＳ３）を用いて溶かし直す、請求項１０から１２までのいずれか１
    項記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記ろう材層（Ｌ）を、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの、１．０６
    μｍの波長を有するレーザ光線（ＬＳ３）によって溶かし直す、請求項１０から
    １３までのいずれか１項記載の方法。
  15. 【請求項１５】 ろう材層（Ｌ）を、変向可能なレーザ光線（ＬＳ３）を用
    いて溶かし直す、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の方法。
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